Охорона і поліпшення якості земель

Охорона і поліпшення якості земель Підготувала Студентка 51 групи Хіміко-біологічного ф-ту Турецька Марія Іванівна

У колишньому СРСР встановлювався лише один норматив, що визначав рівень забруднення ґрунтів шкідливими хімічними речовинами – ГДК, для орного шару ґрунту. Принцип нормування вмісту шкідливих речовин в ґрунті базується на тому, що потрапляння їх в організм проходить переважно через контактуючі з ґрунтом середовища (рослини, повітря, вода). Нормативи ГДК, розроблені для речовин, які можуть мігрувати в атмосферне повітря або ґрунтові води, знижувати врожайність або погіршувати якість сільськогосподарської продукції. В Інституті екології людини (Росія) проводяться дослідження, що напрямлені на обґрунтування індивідуальних показників шкідливих речовин ГДК, для різних типів ґрунтів.

Ключовим питанням нормування антропогенного навантаження на ґрунти є оцінка їх забрудненості. За величиною зон та рівнем забруднення виділяють фонове, локальне, регіональне і глобальне забруднення ґрунтів.

• Фоновим вважається такий вміст забруднюючих речовин в ґрунті, який відповідає або є близьким до природного хімічного складу ґрунту. • Локальним вважається забруднення ґрунту поблизу одного або сукупності декількох джерел забруднення. • Регіональним є таке забруднення ґрунтів, яке виникає внаслідок переносу забруднюючих речовин на відстань не більше 40 км від техногенних і не більше 10 км від сільсько господарських джерел забруднень. • Глобальним називають таке забруднення ґрунтів, яке виникає внаслідок дальнього переносу забруднюючих речовин на відстань понад 1000 км від будь яких джерел забруднення.

За ступенем небезпеки хімічні речовини, що потрапляють в ґрунти, поділяють на три класи: 1 клас – високонебезпечні речовини; 2 клас – помірнонебезпечні речовини; 3 клас – малонебезпечні речовини. Показники і класи небезпеки хімічних речовин ґрунту Показник Норми концентрації 1 клас 2 клас 3 клас Токсичність, <200 1000 > 1000 ЛД 50, мг/кг Персистентність >12 6 12 <6 в ґрунті, міс. ГДК. , мг/кг <0, 2 0, 2 0, 5 >0, 5 Персистентність 3 і більше 1 3 <1 в рослинах, міс. Вплив на харчову сильний помірний немає цінність с/г продукції

За ступенем забрудненості ґрунти поділяють на сильно забруднені, середньо забруднені і слабо забруднені. • В сильно забруднених ґрунтах вміст забруднюючих речовин у кілька разів перевищує ГДКг. Для таких ґрунтів характерна низька біологічна продуктивність та істотні зміни їх фізико хімічних, хімічних і біологічних характеристик. Це є причиною того, що при вирощуванні сільськогосподарської продукції на цих ґрунтах, в рослинах спостерігається перевищення норми токсичних речовин. • Для середньо забруднених ґрунтів характерне незначне перевищення ГДКг забруднюючих речовин, що не призводить до помітних змін їх властивостей. • В слабко забруднених ґрунтах вміст шкідливих речовин не перевищує ГДКг, але перевищує фонову концентрацію.

Оцінка рівня хімічного забруднення ґрунтів проводиться за показниками, які розроблені при спряженні геохімічних і гігієнічних досліджень навколишнього середовища. Існують індивідуальні та інтегральні показники забруднення. Коефіцієнт концентрації забруднення ґрунту розраховують за формулами: kc = C/Cф або kc = С/CГДК, де С – загальний вміст забруднюючої речовини, мг/кг; Cф – середній фоновий вміст забруднюючої речовини, мг/кг; CГДК – граничнодопустима концентрація забруднюючої речовини, мг/кг. Інтегральний показник поелементного забруднення ґрунтів розраховують за формулою: kc = G/Gф, де G – сума контрольних забруднюючих речовин; Gф – сума фонового вмісту забруднюючих речовин.

Коефіцієнт зворотної реакції ґрунтів на динаміку забруднення розраховують за формулою: kр = (А – Аф)/Аф, де А і Аф – параметри, які контролюються в забрудненій і фоновій пробах. При забрудненні ґрунтів одночасно кількома хімічними елементами, розраховують сумарний показник забруднення, який відображає ефект впливу групи елементів: де Kc – коефіцієнт і го елементу в пробі; n – кількість врахованих елементів.

Оцінка небезпеки забруднення ґрунтів кількома хімічними інгредієнтами по показнику Zc проводиться за оціночною шкалою, яка розроблена на основі вивчення стану здоров'я населення, що прожинає на територіях з різним рівнем забруднення ґрунтів. Оціночна шкала небезпеки забруднення ґрунтів за сумарним показником Категорія забруднення Величина Зміна показників здоров'я грунтів Zc населення Низький рівень захворюваності Допустима < 16 дітей з мінімумом функціональних відхилень Помірно небезпечна 16 32 Зростання загального рівня захворюваності Зростання кількості хворих, дітей з Небезпечна 32 128 хронічними хворобами, порушення функціональних серцево судинних систем Значне зростання кількості хворих, порушення репродуктивної с Іункції Надзвичайно небезпечна > 128 жінок (токсикоз вагітних, передчасні пологи)

Якість ґрунтів оцінюють також за комплексом гігієнічних (мікробіоло гічних) показників . Мікробіологічні показники забрудненості ґрунтів Оцінка Найменування показників якості ґрунту Чистий Кількість Колі титр Титр Санітарне лялечок в яєць анаеробних число 0, 25 м 3 гельмінтів бактерій ґрунту, екз. в 1 кг ґрунту, екз. Чистий 0 1 і більше 0, 98 1, 0 Слабо одиничні до 10 1, 0 0, 01 0, 00 0, 85 0, 98 забруднений Забруднений 10 25 11 100 0, 01 0, 001 0, 70 0, 85 0, 00001 Сильно >25 >100 0, 001 і 0, 00001 і 0, 7 і забруднений менше більше

Важливим критерієм нормування якості ґрунтів є їх санітарний стан. Санітарний стан ґрунтів оцінюють також за такими показниками: • Санітарно-хімічна оцінка (санітарне число, кислотність, БПК, окислювальність, вміст сульфат- і хлорид-іонів тощо); • Санітарно-ентомологічна оцінка (чисельність комах, які пов'язані із житлом, передусім мух): • Санітарно-гельмінтологічна оцінка (чисельність гельмінтів); • Санітарно-бактеріологічна оцінка (бактерії кишкової групи та інші мікроорганізми, які можуть викликати захворювання людини або домашніх тварин). На кінець 2000 року загальна маса відходів господарської діяльності людини перевищила 104 млрд. т, з яких понад 30% складають тверді відходи промисловості, міського та сільського господарства. Головна маса відходів утворюється на підприємствах таких галузей промисловості: • гірничодобувна (відвали, шлами); • чорна та кольорова металургія (шлаки, шлами); • хімічна (фосфогіпс, піритний недопалок, відходи органічних виробництв, ).

Зростання населення Землі неухильно приводить до зростання обсягів промислового виробництва і, як наслідок, зростає кількість відходів, які викидаються в навколишнє середовище. Це призводить до порушення біологічної рівноваги у природних екосистемах, змінює склад та будову земної поверхні. Особливо негативного впливу на навколишнє середовище, і в тому числі па земну поверхню, надає розробка корисних копалин відкритим і, у деяких випадках, шахтним способом. Значної шкоди ґрунтам надає складування пустої породи в терикони і відвали, які за своєю масою та об'ємом в декілька разів перевищують обсяги корисних продуктів. Так, наприклад, у вугільній промисловості власне, на вугілля припадає, тільки до 20% добутої гірської маси. У хімічній промисловості найбільша кількість твердих відходів припадає на виробництва мінеральних добрив та сульфатної кислоти. Наприклад, тверді відходи виробництва сульфатної кислоти – піритний недопалок – досягають 70% маси колчедану. На підприємствах чорної металургії накопичується значна кількість шлаків, переробка і вторинне використання яких не перевищує 50%. Тверді відходи теплових електростанцій (попіл і шлак) складають до 70 млн. т в рік і їх кількість постійно зростає.

Терикони

Обсяги промислових відходів, які забруднюють ґрунти, досягли значних масштабів. У містах, наприклад, в середньому на одну людину припадає 375 600 кг промислових відходів щорічно, а їх загальна кількість на порядок перевищує обсяги продуктів виробництва. Тому, попередження забруднення ґрунтів є на сьогодні одним із найважливіших завдань техноекології і охорони навколишнього природного середовища. Оптимальним шляхом вирішення цього завдання є розвиток безвідходних та маловідходних технологій. Наприклад, при додаванні до золи вапняку, можливо виробництво якісного цементу. Поставлено завдання обов'язкової перевірки всіх можливостей утилізації кожного виду відходів перед їх знищеним або похованням. Проте, у більшості випадків тверді відходи вивозять на неконтрольовані звалища або спеціально відведені території в приміській зоні.

При складуванні промислових відходів слід враховувати їх категорійність за гігієнічною класифікацією. Категорія промислових Характеристики промислових відходів Рекомендований метод відходів за видами забруднень, які вони містять складування або знезараження І Практично інертні Сумісне складування разом з твердими побутовими відходами ІІ Біологічно легко окислювальні, Складування та переробка органічні речовини сумісно з твердими побутовими відходами Слаботоксичні відходи, малорозчинні у Складування та переробка ІІІ воді та органічних кислотах сумісно з твердими побутовими відходами Нафтомаслоподібні відходи, які не Спалювання, в тому числі IV підлягають регенерації згідно з разом з твердими діючими вказівками побутовими відходами Токсичні відходи, які слабо Складування на V забруднюють повітря спеціальному полігоні промислових відходів VI Токсичні Групове або індивідуальне знезаражування на спеціальних спорудах

Нормується рівень накопичення відходів на території підприємств. Рівень накопичення встановлюється за двома показниками: • гранична кількість токсичних промислових підходів на території підприємства; • граничний вміст токсичних сполук у промислових відходах. Гранична кількість відходів на території підприємств – це така їх кількість, яку можна розмістити за умови, що можливе накопичення шкідливих речовин в повітрі не перевищуватиме 30% ГДК в повітрі робочої зони. Але небезпечні речовини і високотоксичні відходи очисних споруд видаляються з території промислових підприємств протягом доби. Граничний вміст токсичних сполук у промислових відходах визначається класом небезпеки цих відходів.

Як видно з даних таблиці, промислові відходи 1 3 категорії можуть складуватись на полігонах разом з побутовими. Місце для таких полігонів обирають на території з глинистими ґрунтами. Основу вибраної площі роблять у вигляді величезного корита глибиною до 1, 5 м. Фільтрат, який накопичується в ньому, залишається в межах полігону і не забруднює ґрунт, наземні та підземні води. Частина фільтрату випаровується, а частина просочується всередину, де викликає повільний біотермічний процес, що проходить з підвищенням температури до 30°С. При необхідності фільтрат збирають з дна і розбризкують по по верхні складованих відходів. Якщо глинистого ґрунту немає і основу полігону доводиться робити у водопроникливих ґрунтах, дно “корита" вистеляють шаром привезеної глини товщиною не менше 0, 5 м. Полігон поділяють на окремі ділянки, які заповнюють пошарово (шар до 2 м висотою ущільнюють бульдозерами) з перекриттям шарів ґрунтом товщиною до 0, 25 м. Ізоляція ґрунтом і його наступне ущільнення перешкоджають забрудненню навколишньо го середовища, а також поширенню гризунів і комах. Висота складування на таких полігонах досягає 60 м.

Полігони можуть мати різне співвідношення довжини і ширини. Витрати земельних площ під полігони залежать від чисельності жителів у місті і висоти складування і становить в середньому 0, 05 0, 35 га/рік на кожні 50 тис. жителів. Схематичний розріз полігону для твердих відходів 1 – лісозахисні смуги (зелена зона); 2 – проміжковий ізолюючий шар; 3 – відходи; 4 – зовнішній шар родючого ґрунту; 5 – прирордна або штучна захисна основа (глина).

Деякі види твердих промислових відходів внаслідок їх високої токсичності необхідно знезаражувати на спеціальних спорудах. Токсичні промислові відходи можуть також складуватись, перероблятись та знезаражуватись централізовано на спеціальних полігонах та станціях переробки та нейтралізації. Подібні полігони бувають декількох типів: ь для знезараження одного виду відходів тільки захороненням або хімічним способом; ь комплексні. Комплексні полігони розділяють на зони приймання та захоронення твердих негорючих відходів, зони приймання та захоронення рідких хімічних відходів та осадів стічних вод, які не підлягають утилізації, зони захоронення особливо шкідливих відходів та зони полуменевого знищення горючих відходів. Захоронення промислових відходів V VІ категорій проводять в котлованах глибиною до 10 12 м. Токсичні відходи розміщують в спеціальну тару (для герметизації), а потім розміщують в цих котлованах, які виконані з залізобетону.

В цілому для захисту ґрунтів від промислових відходів необхідно передбачати заходи по запобіганню забруднення ґрунтів шкідливими речовинами. Крім попереджувальних заходів велике значення мають заходи по ліквідації вже існуючих забруднень. Наприклад, якщо забруднений тільки верхній шар ґрунту, його можна видаляти та поховати з врахуванням санітарних вимог. За рахунок кумулятивної здатності ґрунтів, в них можуть накопичуватись значні кількості важких металів. Існують матеріали, які здатні інактивувати важкі метали в ґрунтах або знижувати їх токсичну дію. Це іонообмінні смоли модифіковані функціональними групами, які утворюють хелатні сполуки з важкими металами. До меліоративних робіт по ліквідації забруднення ґрунтів сполуками важких металів належать вапнякування та внесення органічних добрив. Вапнякування ґрунтів зменшує їх кислотність і розчинність сполук плюмбуму, кадмію, арсену, цинку тощо. Поглинання їх рослинами різко зменшується. Органічні добрива, подібно до органічних речовин ґрунтів, адсорбують та втримують у поглинутому стані більшість важких металів. Іноді може проводитись гіпсування ґрунтів. Особливо негативний вплив на поверхню Землі здійснює добування корисних копалин відкритим способом та місця складування пустої породи в терикони при шахтному способі добування корисних копалин. Такі землі називають порушеними.

Рекультивація порушених земель Процеси природного відновлення рослинного шару ґрунтів та рельєфу порушених земель проходять повільно або взагалі можуть бути неефективними і недійовими, тому що порушення земної поверхні не зникає, а стає стійким техногенним формуванням. Порушені землі підлягають штучному відновленню. З метою збереження та покращення родючості земель та надання площам з порушеною поверхнею властивостей, оточуючих природних комплексів, здійснюється рекультивація земель. Рекультивація земель - це комплекс інженерно технічних, меліоративних, агротехнічних, лісогосподарських та інших робіт, які виконуються з метою відновлення родючості порушених земель, а також покращення умов природного середовища.

Залежно під наступного використання порушених земель, розрізняють такі напрямки рекультивації: • сільськогосподарська – створення на рекультивованих землях орних і кормових угідь, садів та виноградників; • лісогосподарська – створення лісопосадок експлуатаційного та спеціального призначення (ґрунтозахисних, санітарно-захисних тощо); • водогосподарська – будівництво водойм різного призначення (водосховища, водойми для розведення риби тощо); • рекреаційна – будівництво зон відпочинку, парків, басейнів, пляжів; • будівна – освоєння територій (кар'єрів, відвалів) під житлове та промислове будівництво; • санітарно-гігієнічна – біологічна консервація порушених земель, які негативно впливають па природне середовище, рекультивація яких для їх використання в народному господарстві економічно не доцільна; • комбінована – об‘єднання двох і більше напрямків, наприклад лісо - та водогосподарського з рекреаційним.

Роботи з рекультивації земель проводять, як правило, у два етапи: технічна рекультивація та біологічна. Технічна рекультивація охоплює підготовку земель, конструювання їх поверхні для наступного цільового використання. До неї належать зняття, складування та збереження родючого шару ґрунту, селективне (пошарове) формування відвалів, гірничо планові роботи з вирівнювання поверхні порушених земель, покриття рекультивованих земель родючим шаром землі, будівництво під'їзних шляхів, проведення протиерозійних, гідромеліоративних заходів. Біологічна рекультивація охоплює комплекс заходів з відновлення родючості ґрунтів, підвищення продуктивності сільськогосподарських та лісових угідь, відновлення флори і фауни, а також усунення негативного впливу порушених земель на навколишнє середовище. У всіх випадках біологічний етап рекультивації є технічними умовами технічного етапу. Біологічна рекультивація також може проводитись у декілька стадій.

Завданням техноекології є рекультивація териконів шахт та вскришних порід, які утворюються при гірничих розробках відкритим способом. Терикони та відвали повинні розмішуватись на землях, які непридатні для сільського або лісового господарства. Рекомендовано таке вирішення цієї проблеми: розбір та вивіз порід для засипки кар'єрів, зон обрушення, яругів тощо; покривають породу родючим шаром ґрунту та проводять біологічну рекультивацію (лісогосподарську, рекреаційну тощо). З точки зору зменшення порушення земної поверхні перевагу віддають підземним розробкам, їх екологічність залежить від способу ведення підземних гірських робіт. Існують способи ведення гірських робіт, які забезпечують попередження та скорочення площ порушеної земної поверхні і охоплюють такі напрямки: • використання способів ведення гірських робіт, які виключають вилучення породи на земну поверхню; • використання систем розробки з вилученням породи на поверхню за умови повного використання відходів гірських та переробних підприємств; • перехід на нові способи розробки (геотехнологічний тощо).

Дякую за увагу!