Различные соединения железаиграют существенную роль в почвенных процессах в связи со способностью элемента менять степень окисления с образованием соединений различной растворимости, окисленности, подвижности. Железо в очень высокой степени вовлечено в антропогенную деятельность, оно отличается настолько высокой технофильностью, что нередко говорят о современном «ожелезнении» биосферы. В техносферу в настоящее время вовлечено более 10 млрд т железа, 60% которого рассеяно в пространстве.
Аэрация восстановленных горизонтов почвы, различных отвалов, терриконов приводит к реакциям окисления; при этом присутствующие в таких материалах сульфиды железа преобразуются в сульфаты железа с одновременным образованием серной кислоты:
4FeS2 + 6H2O + 15O2 = 4FeSO4(OH) + 4H2SO4
В таких средах значения рН могут снижаться до 2,5…3,0. Серная кислота разрушает карбонаты с образованием гипса, сульфатов магния и натрия. Периодическая смена окислительно-восстановительных условий среды приводит к декарбонизации почв, дальнейшему развитию устойчивой кислой среды с рН 4…2,5, причем соединения железа и марганцанакапливаются в поверхностных горизонтах.
Гидроксиды и оксиды железа и марганца при образовании осадков легко захватывают и связывают никель, кобальт, медь, хром, ванадий, мышьяк.
Подвижность никеля в почве зависит от концентрации органического вещества (гумусовых кислот), рН и потенциала среды. Миграция никеля носит сложный характер. С одной стороны, никель поступает из почвы в виде почвенного раствора в растения и поверхностные воды, с другой - его количество в почве пополняется вследствие разрушения почвенных минералов, отмирания растений и микроорганизмов, а также за счет его внесения в почву с атмосферными осадками и пылью, с минеральными удобрениями. загрязнение водоохранный минеральный удобрение
Основной источник загрязнения почвы хромом - сжигание топлива и отходы гальванических производств, а также отвалы шлаков при производстве феррохрома, хромовых сталей; некоторые фосфорные удобрения содержат хрома до 102…104мг/кг.
Поскольку Cr+3 в кислой среде инертен (выпадая почти полностью в осадок при рН 5,5), его соединения в почве весьма стабильны. Напротив, Cr+6 крайне нестабилен и легко мобилизуется в кислых и щелочных почвах. Снижение подвижности хрома в почвах может приводить к его дефициту в растениях. Хром входит в состав хлорофилла, придающего листьям растений зеленый цвет, и обеспечивает усвоение растениями из воздуха углекислоты.
Установлено, что известкование, а также применение органических веществ и соединений фосфора существенно снижает токсичность хроматов в загрязненных почвах. При загрязнении почв шестивалентным хромом подкисление, а затем применение восстанавливающих агентов (например, серы) используется для восстановления его до Cr+3, после чего проводится известкование для осаждения соединений Cr+3.
Высокая концентрация хрома в почве городов (9…85 мг/кг) связана с высоким содержанием его в дождевых и поверхностных водах.
Накопление или вымывание токсичных элементов, попавших в почву, в значительной степени зависит от содержания гумуса, который связывает и удерживает ряд токсичных металлов, но в первую очередь - медь, цинк, марганец, стронций, селен, кобальт, никель (в гумусе количество этих элементов в сотни-тысячи раз больше, чем в минеральной составляющей почв).
Природные процессы (солнечная радиация, климат, выветривание, миграция, разложение, вымывание) способствуют самоочищению почв, основной характеристикой которого является его продолжительность. Продолжительность самоочищения- это время, в течение которого происходит уменьшение на 96% массовой доли загрязняющего вещества от начального значения или до его фонового значения. Для самоочищения почв, а также их восстановления требуется много времени, которое зависит от характера загрязнения и природных условий. Процесс самоочищения почв длится от нескольких дней до нескольких лет, а процесс восстановления нарушенных земель - сотни лет.
Способность почв к самоочищению от тяжелых металлов невелика. Из довольно богатых органическим веществом лесных почв умеренного пояса с поверхностным стоком удаляется только примерно 5% поступающего из атмосферы свинца и около 30% цинка и меди. Остальная часть выпавших ТМ практически полностью задерживается в поверхностном слое почвы, поскольку миграция вниз по почвенному профилю происходит крайне медленно: со скоростью 0,1…0,4 см/год. Поэтому время полувыведения свинца в зависимости от типа почв может составить от 150 до 400 лет, а для цинка и кадмия - 100…200 лет.
Сельскохозяйственные почвы несколько быстрее очищаются от избыточных количеств некоторых ТМ в силу более интенсивной миграции за счет поверхностного и внутрипочвенного стока, а также из-за того, что заметная часть микроэлементов через корневую систему переходит в зеленую биомассу и уносится с урожаем.
Следует отметить, что загрязнение почв некоторыми токсичными веществами существенно тормозит процесс самоочищения почв от бактерий группы кишечной палочки. Так, при содержании 3,4-бензпирена 100 мкг/кг почвы численность этих бактерий в почве в 2,5 раза выше, чем в контроле, а при концентрации более 100 мкг/кг и до 100 мг/кг - их значительно больше.
Отрицательное состояние земель связано:
Во-первых, с пределами использования земель для пашни и выпаса скота; последствиями этого являются нарушения гидрологического режима, ускорение процесса деградации почв, сокращение биоразнообразия и, как следствие, снижение способности агроценозов к частичному воспроизводству.
Во-вторых, очень существенно влияет на экологическое состояние земель сельского поселения химическое загрязнение почв пестицидами и ядохимикатами, солями тяжёлых металлов,
В-третьих, широко распространено захламление земель, их подтопление и вторичное засоление вследствие неправильной гидромелиорации и ошибок при строительстве (особенно дорожном), радиационное загрязнение и иные виды физических и механических воздействий и нарушений в землепользовании.
По воздействию на окружающую среду, отрасли народного хозяйства различаются весьма существенно- как по объёмным, так и по удельным показателям, по типам и объектам воздействий, по их характеристикам, ущербу, наносимому окружающей среде и здоровью людей, и, как следствие, экономическому ущербу.
В почвах СПК «Алтайское» присутствуют такие загрязняющие вещества как свинец (4,3%), аммиак(10,2%), углеводород (1,3%), кадмий (1,2%), хром (0,2), углекислый газ (26,7%), диоксид азота (2,1%) и другие токсичные вещества.
Таблица 6 Источники загрязнения земель и площади загрязненных земель сельскохозяйственной организации
|
№№ п/п |
Наименование источников загрязнения |
Периоды |
Радиус, полоса загрязнения земель, км. |
Загрязненная площадь, га |
|||
|
Всего |
в т. ч. с/х угодий |
пашни |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
АЗС |
круглогодично |
0.1-0.3 |
3 |
2.1 |
1.6 |
||
|
Скотомогильники |
-|- |
0.1-0.5 |
6 |
4.7 |
3.2 |
||
|
Свалки |
-|- |
1-3 |
240 |
138 |
84 |
||
|
Автомагистраль |
-|- |
0.07 |
121.9 |
121.9 |
70.8 |
||
|
Котельная |
-|- |
0.08-0.6 |
15 |
13.6 |
4.9 |
||
|
Всего |
х |
х |
358.9 |
280.3 |
164.5 |
3.1 Система защиты земель от загрязнения тяжёлыми металлами
1. Контроль. Оценка класса опасности химических веществ, загрязняющих почву. Мониторинг земель.
2. Осушительные работы для снижения уровня грунтовых вод (устройство дренажных конструкций, открытых каналов, водозаборных сооружений и др.);
3. Промывку орошаемых участков с соблюдением норм полива.
4. Минимизировать введение пестицидов в почву.
5. Необходимо оптимизировать использование природных ресурсов, совершенствовать структуру посевных площадей, нормировать использование пастбищ, расширить запасы водных ресурсов, стимулировать природозащитные производства.
6. Изменить потребительское отношение к почве, как к средству производства.
7. Увеличение кислотности почвы повышает возможность загрязнения ее тяжелыми металлами. Поэтому внесение органических веществ и глины, известкование помогают в какой-то мере в борьбе с загрязнением.
8. Посев, скашивание и удаление с поверхности почвы некоторых растений, например клевера, существенно снижает концентрацию тяжелых металлов в почве. К тому же данный способ является совершенно экологичным.
9. Проведение детоксикации подземных вод, ее откачивание и очистка.
10. Прогнозирование и устранение миграции растворимой формы тяжелых металлов.
11. В некоторых особо тяжелых случаях требуется полное снятие почвенного слоя и замена его новым.
12. Совместное применение извести и органических удобрений снижает подвижность свинца и других тяжелых металлов и их доступность для растений, что связано с увеличением емкости поглощения почв, образованием труднорастворимых солей тяжелых металов в почвах, снижением кислотности, повышением содержания гумуса. Однако следует иметь в виду, что внесение чрезмерно высоких доз органических и минеральных удобрений может вести к загрязнению почв тяжелыми металлами. Навоз необходимо вносить перепревший, во избежание заражения почв болезнетворной микрофлорой. Лучше вносить торфо-навозные компосты.
13. Нежелательным является выращивание зеленых культур, активно накапливающих тяжелые металлы, а также растений, используемых в пищу в сыром виде (капуста, морковь и т. д.). Наиболее целесообразным является выращивание картофеля.
14. Рекоменуются санитарно-защитные севообороты, проведение глубокой вспашки, чизелевания на глубину 40-45 см., повышенное внесение органических удобрений и известкование. Кормовые угодья целесообразно, в большей степени, использовать под сенокошение, чем под выпас. Категорический запрет на сбор грибов и дикорастущих лекарственных растений.
15. Рекомендуется организация санитарно-очистительных севооборотов, глубокая вспашка для снижения общей концентрации тяжелых металлов в пахотном слое или удаление загрязненного слоя почвы, а также землевание или залужение. На кормовых угодьях допускается выращивание кормовых культур только с обязательной последующей переработкой. Запрещается выпас скота.
16. Целесообразна консервация пахотных земель с проведением комплекса мероприятий по их санации или залужению. При фитосанации целесообразно размещение растений с высокой способностью к поглощению тяжелых металлов из почвы с целью последующей утилизации (сжигания).
3.2 Установление санитарно-защитной и водоохранной зоны
Предложения по установлению границ водоохранных зон поверхностных водных объектов.
Водоохранной зоной является территория, примыкающая к акваториям рек, озер и других поверхностных водных объектов, на которой устанавливается специальный режим хозяйственной и иных видов деятельности с целью предотвращения загрязнения, засорения, заиливания и истощения водных объектов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного миров.
Соблюдение специального режима на территории водоохранных зон является составной частью комплекса природоохранных мер по улучшению гидрологического, гидрохимического, гидробиологического, санитарного и экологического состояния водных объектов и благоустройству их прибрежных территорий.
В соответствии с п.4 статьи 65 Водного кодекса РФ ширина водоохранной зоны рек или ручьев устанавливается от их истока для рек или ручьев протяженностью:
* до десяти километров - шириной 50 метров;
* от десяти до пятидесяти километров - шириной 100 метров;
* от пятидесяти километров и более - шириной 200 метров.
Ширина водоохранной зоны составляет для рек:
- Чикой (общая протяженность - 769 км) - 200 метров,
- Зун-Дунгуй (общая протяженность - 18 км) - 100 метров,
- Сажига (общая протяженность - 16 км) - 100 метров.
Для протоков реки Чикой и для остальных малых рек ширина водоохраной зоны составляет 50 м.
Общая площадь водоохранных территорий - 1966 га.
Предложения по установлению санитарных зон охраны источников питьевого водоснабжения.
Зона санитарной охраны представляет собой специально выделенную территорию, в пределах которой создается режим, исключающий возможность загрязнения, а также ухудшения качества воды, подаваемой водозаборными сооружениями.
Согласно норм СанПиН 2.1.4.1110-02 для подземных источников водоснабжения требуется установление зоны санитарной охраны из 3 поясов.