Короткі теоретичні відомості. Ґрунт - це поверхневий шар земної кори, який сформувався сумісною дією клімату, рослинності, ґрунтових організмів

Ґрунт - це поверхневий шар земної кори, який сформувався сумісною дією клімату, рослинності, ґрунтових організмів. Глибина цього шару може коливатися від декількох мм на сучасних скельних ґрунтах до 10 км. Із гігієнічної точки зору найбільше значення має орний шар, так як з його поверхнею контактує людина (ґрунтове повітря, ґрунтовий пил), вирощуються сільськогосподарські рослини, які вживаються в їжу. Однак великий інтерес має і шар ґрунту, який розташований до першого водотривкого горизонту. Від його хімічного складу залежить якість підземних вод.

Ґрунт - система, яка керує обміном речовин у природі, основа процесу трансформації сонячної енергії, оскільки він приймає участь у фотосинтезі рослин, які акумулюють колосальну кількість сонячної енергії, зв’язаній у масі рослинної органічної речовини, наземна рослинність акумулює біля 0,5· 1015кВт/рік енергії. Ґрунт не тільки трансформує енергію, але й формує якість основних джерел господарсько-питного водопостачання, до яких відносяться ґрунтові води, а також води рік озер та водосховищ.

Хімічні сполуки, що знаходяться у ґрунті, змиваються з його поверхні у відкриті водойми або мігрують у глибину ґрунту. За хімічним складом ґрунтових вод можна судити про хімічний склад ґрунту. В підземні води вимиваються як ендогенні хімічні речовини (властиві для типу даного ґрунту), так і екзогенні (штучно створені та перерозподілені людиною). До останніх належать пестициди, мінеральні добрива, солі важких металів і т. і.

Концентрація шкідливої речовини (ШР) на глибині "х" за час t - Сх,tпри одноразовому надходженні в грунт складає:

Сх,t= (Q / )·e-х /4 Dt (8.1)

D - коефіцієнт дифузії, мг/(см2·с); Q- кількість ШР на поверхні ґрунту: х, см; t, діб. При Q=0,02 мг/см2(пестицид), D=1,45·10-5мг/(см2·с), t=90 діб, х=50 см і з перерахунком на 1 кг ґрунту:

С@0,0125 мг/кг.

Схильність екзогенних ШР до кумуляції і міграції за харчовими ланцюгами призводить до того, що риба, молюски, ракоподібні, які концентрують в собі значну кількість ШР, можуть бути причиною отруєння людей (хвороба Мінамато нагадує тяжкий енцефаліт, причина - забруднення води Нg-органічними сполуками; або “ітай-ітай” - різке зменшення розмірів кісток, дуже сильні болі, причина - підвищена концентрація кадмію у питній воді). Обидві хвороби не лікуються дотепер, від них загинуло багато людей.

Дуже чутливі до надлишку міді в ґрунті - злакові, цитрусові і бобові культури (максимальні токсичні концентрації складають відповідно 10, 23, 32 мг/кг сухої біомаси).

Встановлено зв’язок між високим вмістом цинку в ґрунті і частотою захворювання на рак шлунку, між підвищеною концентрацією молібдену у ґрунті і раком стравоходу. Забруднення ґрунту бластомогенними (канцерогенними) речовинами спостерігається на значних відстанях (до 15 км) від джерела i глибинах (до 1,5 м). Тому виникає небезпека забруднення ґрунтових вод. Основні джерела забруднення ґрунту та його деградація внаслідок такого забруднення наведена в таблицях 8.1, 8.2. Дуже небезпечні з них - це вихлопні гази, які містять свинець і 3,4-бенз(а)пірен. Тому овочі, злаки, iнші рослинні продукти, які вирощують біля автомагістралей мають підвищену концентрацію (на 1-1,5 порядку) цих токсичних речовин. РЬ викликає хронічні захворювання головного мозку, особливо у дітей, діє на репродуктивну функцію, а також має мутагенний характер.

Таблиця 8.1 - Основні джерела забруднення ґрунту

Сфера матеріального виробництваСфера споживанняПромисловістьТранспортСільське господарствоЖитло людини 1.Промислові викиди в атмосферу 1.Вихлопні гази 1.Стічні води та тверді залишки тваринництва 1. 1.Димові гази2.Промислові стічні води2.Залишки змащувальних матеріалів та інші нафтопродукти2.Мінеральні добрива 2. 2.Побутовві стічні води3.Радіоактивні відходи3.Втрати хімічних речовин при транспортуванні3.Біоциди, отрутохімікати, пестициди 3. 3.Тверді побутові відходи4.Тверді промислові відходи4.Структуроутворювачі ґрунтів4. 4.Екзогенні хімічні речовини, які використовуються в побуті

Таблиця 8.2 - Деградація ґрунтів

І категорія деградаціїІІ категорія деградаціїІІІ категорія деградації1.Руйнація внаслідок забудови, транспортом комунікаціями1.Забруднення міськими стічними водами та сміттям1.Забруднення добривами2.Ерозія та замулювання наносами2.Забруднення промисловими неорганічними відходами2.Забруднення біоцидами3.Засолення та за солонцювання3.Ураження радіоактивністю3.Забруднення детергентами4.Забруднення органічними рештками4.Забруднення важкими металами5.Забруднення носіями інфекційних захворювань

Разом з тим вміст свинцю в навколишньому середовищі все збільшу ється: в пилу тротуарів вже знаходять стільки свинцю, скільки його міститься у бідних РЬ-рудах. Взагалі у ґрунті міститься 4·10-3% свинцю, але в рослинах накопичується РЬ на 2-3 порядки більше (особливо в рослинах у автодоріг). Але зростання концентрації РЬ в рослинах відбувається в більшій мірі за рахунок повітря, в порівнянні з ґрунтом. Багато свинцю поглинають коренеплоди, особливо картопля, буряк. морква не поглинає РЬ зелена цибуля. Загальна характеристика найбільш розповсюджених забруднювачів грунту по м. Чернігову наведена в таблиці 8.3.

Таблиця 8.3 - Характеристика забрудненості ґрунтів в м. Чернігові

СполукиФонова концентрація, мг/кгФактична концентрація, мг/кгГДК, мг/кгАномальні зони (концентрація, мг/кг)12345Свинець1010-3230Район залізничної станції Чернігів-Північний, заводів "Жовтневий молот" та 171-й, "Агрореммаш", Інструментального, ЗАТ "Ритм", АТП-17462, ВАТ "Холодторг", ВАТ "Чернігівриба" та Меблевої фабрики (30-90). Вул. Шевченка, проспекти Миру, Перемоги і інші, Чернігівське тролейбусне управління (150-200)Цинк3011023Заводи "Жовтневий молот" (320), ВАТ "Чернігівавтодеталь" (250), Чернігівський річковий порт (550-1100)Мідь1616-303,0Завод "Металіст" (1000), ВАТ "ЧеЗаРа" (1200),Чернігівський річковий порт (2500-3200)Олово1-42-44Вул. Щорса (10-100), Чернігівський річковий порт (10-100)

Продовження таблиці 8.3

12345Нікель77-144Завод "Металіст" (56-500), на територіях м'ясокомбінату та молокозаводу (до 150), вздовж вул. Шевченка (до 80). Найбільш значні, як по площі, так і по вмісту, аномалії зафіксовані в зоні впливу ТЕЦ і ВАТ ЧП "Хімволокно" (в окремих точках - навіть до 2500 мг/кг). Ванадій1515150Цегельний завод № 3 (до 120), на території ТВЦ (90-320)Ртуть Hg + Pb0,01 0,082,1 1 + 20Зелена зона на правому березі р. Десни (1,5), в 500 і 300 м на південь і південний захід від перехрестя вул. Шевченка і Кільцевої (1,0), території концерну "Чексіл", ВАТ "Чернігіввовна", ВАТ ЧП "Хімволокно" (1,0)Кадмій0,517,12,5Завод "Агрореммаш" (17,1), меблева фабрика (4,5), ВАТ "ЧеЗаРа" (4,8)Миш’як0,20,22В межах цегельного заводу № 3, в зоні виливу локомотивного депо; в північній частині міста - на вул. ген. Белова, в 150 м на захід від її перетину з вул. ген. Пухова і східніше території ВАТ "Чсрнігівавтодеталь" (16-22)

Великої шкоди завдають забруднення пестицидами (гербицидами - для боротьби з бур’яном, інсектицидами - для боротьби з шкідливими комахами, фунгіцидами для боротьби з грибковими). Це хлор-, ртуть-, фосфорорганічні речовини. Дуже шкідливі хлорорганічні поверхнево-активні речовини, деякі з них, наприклад симазин, лінурон заборонені до застосування, накопичені у великих кількостях на складах сільгоспідприємств і потребують термінової утилізації [22-24].

Тому важливо нормування вмісту хімічних речовин у ґрунті - ГДКгр. ЇЇ величина визначається на основі декілъкох лімітуючих показників шкідливості (ЛПШ):

1. Транслокаційний показник (Т) - характеризує накопичення ШР у рослинах.

2. Міграційний повітряний показник (МА) - характеризує накопичення ШР в атмосферному повітрі.

3. Міграційний водний показник (МВ) - характеризує накопичення ШР у воді.

4. Загально-санітарний (ЗС) показник - враховує вплив ШР на процеси
самоочищення ґрунту. Тут дуже важлива хімічна стійкість, стабільність ШР (за основним критерієм -часом (діб)) зменшення концентрації ШР на 90-99%. Якщо t< 5-7діб, ШР- не леткі і продукти деструкції ШР не є токсичними, то цей показник не враховується. Це означає, що ШР досить легко піддається біодеградації.

5. Санітарно-токсикологічний показник шкідливості (СТ) - характеризує ступінь токсичності ШР.

В окремих випадках враховується ще один ЛПШ - фітотоксичний.

Знаючи всі ЛПШ, вибирають з них мінімальний показник, який
і буде лімітуючий (він позначається у таблицях ГДКгр).
Якщо ГДКгр. відсутній, розраховують орієнтовно допустиму концентрацію ОДКгр:

ОДКгр= 1,23 + 0,48 lgГДКпр (8.2)

При відсутності ГДКпр оцінюютьОДКпр:

ОДКпр=0,13·10-2ЛД50+ 0,76 (8.3)

Для Р-органічних пестицидів: ОДКпр=1,45ГДКв+ 0.68 (8.4)

Cl -органічних: ОДКпр=2,2ГДКв+ 0.33 (8.5)

Класифікацію небезпеки хімічних речовин в ґрунту проводять за індексом небезпеки J:

J=lg[(A.S)/(a.M.ГДКгр)] (8.6)

де А - моль атомів елементу (атомна маса); S - розчинність у воді сполуки, мг/л; a - середнє арифметичне з 6 показників ГДКпр- в продуктах (м’ясо, риба, молоко, хліб, овочі, фрукти), мг/кг; М - мольна маса речовини, мг/моль молекул; ГДКгр(по елементу), мг/кг.

За J визначають клас небезпеки ШР:

Характер небезпекиКлас небезпекиJВисоко небезпечніІ>4.1НебезпечніІІ2.6...4.1Мало небезпечніІІІ0.1...2.5БезпечніІV<0.1

Оцінку забрудненості ґрунту проводять за ГДКг, з врахуванням лімітуючих показників шкідливості, а також за сумарним показником забрудненості ґрунту - Zc.

(8.7)

де Кс- коефіцієнт концентрації ШР (дивись табл. 8.4):

(8.8)

Встановлено чотири категорії забрудненості ґрунту (табл. 8.5).

Таблиця 8.4 - Специфіка джерел забруднення

Джерела забрудненняВиробництвоКоефіцієнт концентраціїбільше 10менше 10 Кольорова металургіяКольорових металів безпосередньо з руд та концентратівСвинець, цинк, мідь, сріблоСвинець, цинк, мідь, сріблоВторинна переробка кольорових металівСвинець, цинк, мідь, оловоСвинець, цинк, мідь, оловоТвердих та тугоплавких кольорових металівВольфрамВольфрамТитануСвинець, цинк, мідь, срібло, борСвинець, цинк, мідь, срібло, борЧорна металургіяЛегованих сталейКобальт, молібден, вісмут, вольфрам, цинкСвинець, кадмійЗалізоруднеСвинець, срібло, миш’якЦинк, вольфрам, кобальт, ванадійМашинобудівна та металообробна промисловістьТермічна обробка металівСвинець, цинкНікель, хром, ртуть, олово, мідьСвинцевих акумуляторів та приладів для електротехнічної та електронної промисловостіСвинець. нікель, кадмійСурма, свинець, цинк, вісмутХімічна промисловістьСуперфосфатних добривСтронцій, цинк, фторМідь, хром, миш’як, ітрійПластмас-Мідь, цинк, сріблоВиробництво будівельних матеріалівЦементу та залізобетонних виробів- Ртуть, стронцій, цинкТверді побутові відходи, які застосовуються в якості добрив-Свинець, олово, мідь, срібло, сурма, цинк, кадмійРтутьКаналізаційні стічні води-Свинець, олово, мідь, хром, цинк, кадмій, ванадій, нікельРтуть, сріблоЗабруднені води для зрошування-Свинець, цинкМідь

Таблиця 8.5 - Наближена оціночна шкала небезпеки забруднення ґрунтів за сумарним показником забруднення (Zc)

Категорія забрудненості ґрунтуЗначення Zc Характеристика забрудненняМожливість застосування земель для с/гЗміни в стані здоров’я населення в осередках забрудненняКатегорія забрудненості ґрунтуІДопустима< 16ГДКгр<Сшр>CфонПід будь які культуриНайбільш низький рівень захворюваності дітей та мінімальна частота функціональних відхиленьДопустимаІІПомірно небезпечна16 … 32Сшр> ГДКгр(ЗС, МВ, МА), Сшр<ГДКгр(Т)Під будь які культури, але при умові контролю їх якостіЗбільшення рівня загальної захворюваностіПомірнодопустимаІІІВисоко небезпечна32 … 128Сшр> ГДКгр(Т)Під технічні культури. Використання під сільгоспкультури обмежено з врахуванням рослин концентраторівЗбільшення рівня загальної захворюваності, кількості часто хворіючи дітей, дітей з хронічними захворюваннями, порушеннями функціонального стану серцево-судинної системиНебезпечнаIVНадзвичайно небезпечна> 128Сшр> ГДКгр(за всіма ЛПШ)Неможливо - під будь які культури. Лісозахисні смуги.Збільшення рівня загальної захворюваності дітей, жінок з порушеннями репродуктивної функції (збільшення токсикозів вагітності, кількості передчасних пологів і т. і.)Надзвичайно небезпечна

Ступінь небезпеки відходу встановлюють за індивідуальними та сумарними індексами токсичності. Індивідуальні індекси токсичності розраховують за формулою:

(8.9)

де Сві- вміст даного компоненту в тонах в одній тоні відходу,т/т

Si- коефіцієнт, який характеризує розчинність компоненту у воді визначають діленням розчинності речовини (г/100 Н2О) на 100, приймає значення S=0…1

Сумарний індекс токсичності:

(8.10)

де n - кількість вибраних найбільш токсичних забруднювачів з

мінімальними значеннями. Кi(n£3).

При цьому К1<К2<К3а 2 К1³ К3. Якщо ця нерівність виконується то КSзнаходять за 3-ма показниками К1,К2 та К3, якщо 2К1<К3- то за 2 показниками, K1та К2(тобто n=3 або n=2).

При відсутності ГДКгр розрахунок проводять за ЛД50:

(8.11)

де Fi-коефіцієнт летючості компонента, визначають діленням тиску насиченого пару компонента (при Т=250С) на 760 (Fi=0…1). F визначають тільки для речовин з Ткип < 800C при 760 мм рт. ст.

За КSза таблицею (табл. 8.6) визначають клас токсичності відходу. Треба вважати, що захороненню підлягають відходи 2-4 класу небезпеки. Відходи 1 класу зберігаються (знешкоджуються) на самому підприємстві.

Таблиця 8.6 - Клас токсичності відходів та базові нормативи плати по охороні ґрунту (за розміщення відходів у навколишньому природному середовищі)

Клас токсич. відходуСтупінь небезпеки відходівКSНіл, грн./тЗа ГДКгрЗа ЛД50ІНадзвичайно небезпечні< 2< 1.355Ртутьвмісне обладнання (за 1 штуку)55Люмінісцентні лампи (за 1 штуку)0.6ІІВисоко небезпечні2…161.3…3.32IIIПомірно небезпечні16…303.3…100.5IVМало небезпечні> 30> 100.2 Інертні0.1Нетоксичні відходи гірнично-видобувної промисловості0.02

Забруднення ґрунту в основному пов’язане із забрудненням повітря та водойм, тому необхідно першочергово передбачити якісну очистку повітря і стічних вод від ШР.

Основними заходами з охорони ґрунту є:

1) удосконалення методів очистки повітря;

2) удосконалення методів очистки стічних вод;

3) утилізація відходів;

4) використання технологій, які наближаються до маловідходних;

5) виключення стадій технологічного процесу, на яких утворюється максимальна кількість токсичних відходів;

6) перехід на водооборотне водопостачання;

7) будівництво територіально-виробничих комплексів, де відходи одного підприємства були б сировиною для другого;

8) науково обґрунтована регламентація внесення в ґрунт мінеральних добрив та отрутохімікатів;

9) регенерація, рекультивація та рекуперація вже втрачених земель;

10) організація спеціальних полігонів, де здійснюється централізоване збирання, знешкодження та поховання відходів.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: