Инновационные технологии рекультивации почв

Биологическая рекультивация вне участка.Помимо промывки почвы в последнее время в развитых странах появилось большое число новых технологий, позволяющих очистить почву как от всех загрязнений, так и от специ­фических загрязняющих веществ. При этом рекультива­ции почвы проводится непосредственно на участке, для того чтобы избежать затрат на экскавацию и транспорти­ровку больших объемов грунта.

Биологическая рекультивация на участке.При рекуль­тивации непосредственно на участке можно избежать гро­мадных затрат, связанных с вывозом почвы, большим рас­ходом горючего и людских ресурсов. Процесс разложения за­грязняющих веществ микроорганизмами происходит пря­мо на участке, а при помощи биовенттиляции конечные продукты удаляются.

Восстановление маслосодержащих отходов.Очень час­то во время или после хранения горючесмазочных мате­риалов в почву попадают и остаются там маслосодержащие вещества. Обычно эту задачу решают простым снятием грунта и вывозом его на свалку. Новый процесс вос­становления решает проблему сразу. Маслосодержащие отходы при помощи пара или горячей воды смываются и перемещаются в более проницаемые для жидкостей участ­ки, а затем выкачиваются из почвы. При желании загряз­ненные масла можно очистить и использовать в качестве топлива.

Цианидное окисление.При цианидном окислении участ­ки, пораженные органическими цианидами, обрабатыва­ются соответствующими химическими веществами. При этом происходят химические реакции, и органические циани­ды окисляются до менее опасных соединений.

Дехлорирование.При дехлорировании происходит уда­ление или перемещение опасных соединений, содержа­щих атомы хлора.

Промывка на участке.При использовании процесса про­мывки в почву, отходы или грунтовые воды вводятся боль­шие объемы воды (иногда с химическими соединениями для обработки

Остекловывание на участке.Большую опасность для жизни растений, животных и людей представляют остав­шиеся в почве тяжелые металлы. Процесс остекловывания решает проблему удаления тяжелых металлов и даже их утилизации весьма оригинальным способом.

Восстановление металлов высокотемпературной плаз­мой.Это — термический процесс, который извлекает за­грязнения из твердых веществ и почвы в виде металли­ческих и органических газов.

Фитообработка.Значительно более дешев и легок в применении процесс культивации специальных растений, способных забирать корнями или листвой специфические загрязнения и снижать их концентрацию в почве. Сами растения необходимо периодически скашивать и убирать с участка.

Почвенная паровая экстракция.Летучие органические составляющие удаляются из почвы на участке почвенной паровой экстракции с помощью паровых экстракционных скважин

Экстракция растворителями. Иногда для рекультива­ции почвы, загрязненной однородными по составу веще­ствами, бывает достаточно правильно подобрать раство­ритель. При этом органические загрязнения растворяются избирательно и затем удаляются из отходов. Растворители меняют в зависимости от обрабатываемых отходов.

Термическая десорбция.Отходы нагревают в контроли­руемой обстановке до рабочей температуры, обычно ме­нее 550°С. При таком нагреве органические соединения улетучиваются из почвы.

ПОЧВА КАК СОРБЦИОННЫЙ БАРЬЕР

Значительные антропогенные трансформации претерпевает функция почв как сорбционного барьера. Почва благодаря своей огромной активной поверхности в состоянии поглощать многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы, а также снижать избыточное поступление биофильных элементов, которое может привести к эвтрофированию водоемов. Эта роль почв исключительно важна, поскольку, например, радиоактивные изотопы из водной среды поглощаются организмами гораздо активнее, чем из почвы, что может привести к быстрому нарушению в них обмена веществ. Это наглядный пример того, что почва представляет собой сильный природный сорбент, благодаря чему оказывается мощным барьером для многих элементов и соединений на пути их миграции в водоемы стока

Возможности сорбционной функции почв, к сожалению, небеспредельны. В настоящее время в связи с резко возросшими антропогенными нагрузками она уже во многих случаях не справляется со своими " задачами". В результате в речные воды и водоемы поступают избыточные количества многих соединений. Так, во многих, особенно индустриально развитых, странах водные экосистемы страдают оттого, что в них попадают органические отходы, которые в значительной мере сбрасываются в овражно-речную сеть и водную среду. В результате возникает явление эвтрофирования водоемов: острый дефицит растворенного кислорода вследствие его расхода на окисление органических веществ: избыточное минеральное и азотное питание водорослей и микроорганизмов; денитрификация и десульфирование с образованием сероводорода, метана, этилена, что приводит к гибели рыбы и других животных, населяющих водоемы, заболеванию людей и животных в случае потребления загрязненной воды.

Повышенного внимания заслуживает также то обстоятельство, что выброс во внешнюю среду отходов и нерациональное использование возрастающего количества агрохимикатов приводят к отравлению не только речной воды и водоемов. Почвы, загрязненные вредными соединениями и элементами, становятся непригодными. От загрязнения рек часто страдают очень плодородные пойменные земли. На сорбционных почвенных барьерах может в десятки раз увеличиваться содержание различных канцерогенных соединений и тяжелых металлов. Например, в верхней части профиля аккумулируется свинец, особенно в гидроморфных условиях. Часть свинца вступает в биологический круговорот, что может вредить растениям. " Свинцовая опасность" достаточно велика, так как поступление этого элемента в сточные воды значительно, а в городской пыли его содержание может достигать 1%. Пребывание в почве сорбированных ею загрязнений нередко измеряется годами, десятилетиями и более продолжительными отрезками времени (особенно в случае непромывного водного режима). Под Хиросимой и Нагасаки почвы до сих пор содержат повышенное количество продуктов радиоактивного распада, хотя с момента атомных взрывов прошло уже более 50 лет. Замедленный вынос из почв радиоактивных загрязнителей отмечен при изучении экосистем районов чернобыльской катастрофы. Так, в лесной подстилке (основном горизонте удержания радионуклидов) песчаных почв Украинского Полесья спустя 8 лет после чернобыльской аварии содержалось около 70% общего запаса радионуклидов в биогеоценозе. Радионуклиды, попавшие в почвенную толщу, оседали в основном в верхнем 2-сантиметровом слое; ниже их содержание резко падало. Сорбционный эффект заметно снижен в почвенных разностях, сформированных на кристаллических породах. Кроме того, существует ряд загрязнителей, которые практически не сорбируются мелкоземом, например нитраты. Недостаточно эффективно срабатывает почвенный защитный барьер в зонах постоянной интенсивной химической нагрузки на ландшафт. Это относится прежде всего к районам широкого использования минеральных удобрений. В таких районах отмечается загрязнение верхних водоносных горизонтов соединениями азота, фосфора и калия. Например, в развивающихся странах в засушливых зонах обнаружены огромные площади, где в грунтовых водах нитратов содержится более 250 мг/л, в то время как допустимая их концентрация в питьевой воде составляет 10 мг/л. Для сравнения можно отметить, что в лучше защищенных глубоких горизонтах подземных вод тех же районов содержание нитратов не превышает 1 мг/л. Высокое содержание нитратов связано с' попаданием азотных удобрений в верхние водоносные горизонты и последующим их концентрированием.

Таким образом, можно сделать вывод, что почва и прилегающая к ней грунтовая толща, хотя и являются защитным барьером подземных вод от загрязнений, далеко не всегда могут успешно осуществлять эту свою функцию. В связи с этим необходимо установление уровня защищенности подземных вод от загрязнения. Обычно концентрация свинца (фоновый уровень) в верхних горизонтах незагрязненных и незасоленных почв составляет примерно 10-20 мг/г. Но, например, в лесных почвах различных районов умеренного пояса отмечено возрастание его содержания. Как правило, оно сравнительно слабое. Однако необходимо принимать во внимание длительность сохранения привнесенного свинца в почвах и, следовательно, существование для многих из них реальной опасности постепенного " освинцовывания". Кроме свинца, почвы поглощают цинк, кадмий, медь, никель, марганец, ртуть, селен, железо и др. Кадмий, никель, фтор, таллий, ртуть и ряд других микроэлементов потенциально фитотоксичны.

ОХРАНА ПОЧВ

Земельный кодекс Российской Федерации ставит своей задачей регулирование земельных отношений в целях рационального использования земель и их охраны, воспроизводства плодородия почв, сохранения и улучшения природной среды. Понятие «охрана земель» включает в себя, в том числе, и защиту земель от загрязнения отходами производства, химическими веществами. К числу важнейших международных соглашений, ратифицированных Россией, относятся Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (1979 г.) и Базельская конвенция о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением (1989 г.). В соответствии с Законом «О ратификации Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением» от 25 ноября 1994 г., Постановлением Правительства Российской Федерации от 1 июля 1995 г. ј 670 «O первоочередных мерах по выполнению Федерального закона «О ратификации Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением», постановлением Правительства Российской Федерации от 1 июля 1996 г. ј 766 «О государственном регулировании и контроле трансграничных перевозок опасных грузов», которым утверждено Положение о государственном регулировании трансграничных перевозок опасных отходов, Россия запретила импорт и транзит отходов, содержащих соединения свинца, а трансграничные перевозки съема свинцового, изгари свинцовой, шлама свинцового и свинец содержащих отходов и экспорт отходов, содержащих соединения свинца, подлежат государственному регулированию.

Для почв установлены ПДК по валовому содержанию свинца [СанПиН 42-128-4433-87] и ОДК свинца в зависимости от их механического состава и кислотности от 32 до 130 мг/кг [ГН 2.1.7.020-94].

В Российской Федерации функционирует Государственная служба наблюдений за состоянием природной среды (ГСН), базой которой являются подразделения Росгидромета. Для оценки современного состояния, прогноза изменения уровня загрязнения природных сред в районах, удаленных от антропогенных источников загрязнения на расстояние более 100 км (фоновые районы), в конце 70-х годов на территории бывшего СССР была создана система комплексного фонового мониторинга (СКФМ). В программу работ станций СКФМ, расположенных в биосферных заповедниках, включены измерения свинца в воздушной среде. В настоящее время эта сеть включает 10 станций в различных природно-климатических зонах.

Системе Росгидромета принадлежит также сеть станций по мониторингу загрязнения воздуха в городах, предприятия промышленности которых, в том числе выбрасывают в атмосферный воздух свинец (217 станций в 126 городах), на основании измерений которых подготавливаются «Ежегодники состояния воздуха городов», а также региональные станции контроля загрязнения поверхностных вод, снежного покрова, почв и растений.

В настоящее время комплексный агроэкологический мониторинг негативного воздействия на почвы сельскохозяйственных угодий ведут 32 центра и 71 станция агрохимической службы, а также 75 станций защиты растений Главхимзащиты Минсельхозпрода России.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Диоксины – общее название двух групп веществ - полихлордибензо-п-диоксинов и полихлордибензофуранов. Это самые токсичные вещества из созданных человеком. Образуются при высокой температуре в щелочной среде при взаимодействии практически любых соединений, содержащих хлор и бензольное кольцо. Побочный продукт многих производств. Устойчивы. Период полураспада в почве 10-12 лет, в организме человека 6-7 лет.

Оподзоливание почв – разрушение и удаление глинистых частиц, известняка и соединений железа из кислых почв в областях с холодным и влажным климатом. Ведет к уменьшению плодородия почв.

Засоление почв -увеличение обычного содержания легкорастворимых солей в почве (0, 25%), приводящее к образованию солонцеватых и солончаковых почв. Может быть обусловлено засоленностью почвообразующих пород (остаточное засоление), неправильным орошением (одна из главных причин), при внесении солей грунтовыми и поверхностными водами и др.

Эрозия -разрушение минеральных пород, а также конструкций из них под действием различных факторов окружающей среды.

Гумус – перегной, органическая часть почвы, образующаяся в результате биохимических превращений растительных и животных останков.

Депрессионные воронки – понижение земной поверхности в результате тектонических почвоформирующих процессов, извлечения человеком различных минералов и ископаемых.

Инсектициды – пестициды, предназначенные для борьбы с нежелательными (сточки зрения хозяйственных интересов человека) в хозяйственных и природных сообществах насекомыми.

Пестициды – ядохимикаты, химические препараты для защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков, а так же для уничтожения паразитов сельскохозяйственных животных, вредных насекомых и грызунов (инсектициды, фунгициды, гербициды, акарициды, зооциды и др.). К пестицидам относятся также средства, привлекающие или отпугивающие насекомых, регулирующие рост и развитие растений, применяемые для удаления листьев, цветов, завязей и др. (дефлоранты, дефолианты и др.)

Литосфера – верхняя твёрдая оболочка Земли, ограниченная сверху атмо- и гидросферой, а снизу - астеносферой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Болондин Р. К., Человек и природа, - М., «Олма-Пресс», 2001. – с. 350.

2. Кавтарадзе Д. Н., Николаева Л. Ф., Автодороги в экологических системах – М., 1999. – с. 155.

3. Будыко М. И., Глобальная экология. – М., «Просвещение», 1993. – с. 456.

4. Винокуров Н. Ф., Камерилова Г. С., Методическое пособие по курсу природопользование. – М., «Просвещение», 1996. - с. 205.

5. Поршнева Е. Б., Флорова Н.Б., Радиоактивное загрязнение и его оценка, - М., 1993. – с. 160.

6. Новиков Ю. В., Природа и человек, М., «Просвещение», 1988. - с. 223.

7. Ревель П., Ревель Ч., Среда нашего обитания, М., «Мир», 1994. - с.340.

8. Рянжин С. В., Экологический букварь. – СПб., «Пит-Тал», 1996. – с. 181.

9. Степановских А. С., Охрана окружающей среды, М., «Юнити», 2000. - с.560.