Забруднення ґрунтів. Вплив господарчої діяльності на грунт. Джерела забруднення ґрунтів

Ґрунти перерозподіляють значну кількість атмосферної вологи і таким чином регулюють водний баланс суші. Вони є біологічним фільтром і нейтралізатором багатьох антропогенних забруднень і здатні до самоочищення. По оцінках дослідників, в біосферу поступає щорік близько 20-30 млрд. т. твердих відходів, з них 50-60 % органічних сполук, а у вигляді кислотних агентів газового або аерозольного характеру - близько 1 млрд. т.

Забруднення літосфери відбувається як природним шляхом, так і в результаті антропогенної діяльності. Відходи, що утворюються внаслідок антропогенної діяльності, умовно поділяють на три категорії: промислові, сільськогосподарські й побутові.

Класифікація грунтових забруднень:

1 Хімічні неорганічні та органічні з′єднання.

Останнім часом високими темпами зростає чисельність населення Землі, що призводить і до зростання споживання енергетичних та інших матеріальних природних ресурсів. Екстенсивний спосіб їх освоєння породжує величезні обсяги відходів які надходять у навколишнє середовище. Нині на кожного жителя Землі припадає лише 20 т видобутої за рік сировини. При цьому використовується лише 2—6 % видобутого, а решта надходить у відвали, захаращуючи землі, які могли б бути використані в сільськогосподарському виробництві.

Основна маса промислових відходів утворюється на підприємствах таких галузей: гірничої й гірничо-хімічної (відвали порід, шлаки, «хвости» після збагачення та ін.); чорної металургії (шлаки, шлами, колошниковий пил та ін.); металообробної (стружка, браковані вироби, ливарні відходи та ін.); лісової й деревообробної промисловості (лісозаготівельні відходи, відходи лісопилення та переробки деревини); енергетичного комплексу (шлаки, попіл, ядерні відходи та ін.); хімічної та суміжних галузей (фосфогіпс, галіт, цементний пил, пластмаса та ін.); харчової (шерсть, кістки та ін.), легкої і текстильної промисловості.

На заводах чорної металургії країн щороку утворюється близько 70 млн. т шлаків. Приблизно стільки ж шлаків і попелу утворюється на електростанціях. Для розміщення цієї маси відходів щороку виділяють 2000 га орних земель.

На нафтопереробних заводах утворюються нафтові шлами (близько 0,007 т на 1 т перероблюваної нафти). У цих шламах міститься 10-56 % нафтопродуктів, 30-85 % води та 1,3-46 % твердих домішок.

У кольоровій металургії кількість відходів шлаків на 1 т металу становить 10—200 т. У відвалах шлаків знаходиться понад 27 млн. т заліза, 335 тис. т міді й 2 млн. т цинку. Шламові відвали свинцевих заводів містять понад 3 млн. т заліза, понад 900 тис. т цинку, 150 тис. т свинцю і 70 тис. т міді. Вміст окремих компонентів у відвальних шлаках вищий, ніж у видобуваних рудах, тому такі шлаки доцільно переробляти.

Спалювання кам'яного вугілля в теплоенергетиці пов'язане з утворенням значної кількості шлаків, попелу та сажі. Відвали потужної електростанції займають 400-800 га родючих земель.

До цієї групи входять різні по характеру забруднення змішаного характеру, що включають як тверді, так і рідкі речовини, не дуже шкідливі для організму людини, але на грунтах з забрудненою поверхнєю утруднено зростання рослин.

Важкі метали. Даний вигляд забруднень вже представляє значну небезпеку для людини і інших живих організмів, оскільки важкі метали незрідка володіють високою токсичністю і здібністю до кумуляції в організмі. Найбільш поширене автомобільне паливо - бензин - містить дуже отруйне з'єднання - тетраетилсвинець, що містить важкий метал свинець, який потрапляє в грунт. З інших важких металів, з'єднання яких забруднюють грунт, можна назвати кадмій, мідь, хром, нікель, кобальт, ртуть, миш'як, марганець. Відпрацьовані гази двигунів внутрішнього згоряння містять значну кількість оксидів карбону, нітрогену, а також свинець та вуглеводні, які осідають на поверхні грунту. Забрудники потрапляють у рослини, далі через ланцюги живлення — в організми тварин і людини, викликаючи небажані наслідки.

Внаслідок розорювання, меліорації та широкомасштабного застосування в сільському господарстві хімічних препаратів (гербіцидів, інсектицидів тощо) ґрунти деградують та перенасичуються шкідливими речовинами — фосфором, азотом, фтором, стронцієм, ураном та ін. У ґрунтах світу нині нагромаджено близько 150 млрд. т азоту, накопичуються також метали (залізо, ртуть, мідь, цинк, хром, свинець та ін.). Ртуть потрапляє в ґрунт із пестицидами та промисловими відходами. Щороку неконтрольовані викиди ртуті становлять близько 5 тис. т. До 25 кг свинцю з кожної тонни видобутого потрапляє у вигляді відходів у навколишнє природне середовище. В результаті зменшуються площі орних земель та їх урожайність.

Пестициди. Ці хімічні речовини в даний час широко використовуються як засоби боротьби з шкідниками культурних рослин і тому можуть знаходитися в грунті в значних кількостях. По своїй небезпеці для тварин і людини вони наближаються до попередньої групи. Саме з цієї причини був заборонений для використання препарат ДДТ (діхлор-діфеніл-тріхлорметілметан), який є не лише високотоксичним з'єднанням, але, також, він володіє значною хімічною стійкістю, не розкладаючись протягом десятків років. Сліди ДДТ були виявлені дослідниками навіть в Антарктиді. Пестициди згубно діють на грунтову мікрофлору - бактерії, актиноміцети, гриби, водорості.

2 Бактеріальні забруднення. Значними забрудниками літосфери є житлово-комунальне господарство. Середовище забруднюють побутове сміття, харчові відходи, фекалії, непридатні предмети домашнього вжитку тощо.

Кількість побутових відходів невпинно зростає. На кожного міського мешканця щороку утворюється 250-700 кг відходів. За оцінками спеціалістів, у містах світу щороку утворюється 400-500 млн. т побутових відходів. До складу побутових відходів входить 40 % паперу й картону, 25 - харчових відходів, 8 - металу, по 5 % - скла, шкіри, пластмас та гуми. На частку всіх інших відходів припадає 12 %.

Обсяг сміття в Україні становить щороку приблизно 40 млн. м³, яке захоронюють на 656 міських звалищах площею 2650 га та спалюють на 4 заводах. На початок XXI ст. прогнозується накопичення сміття, що дорівнює 1,5 - 1,9 м³ на душу населення за рік.

У недалекому прощлому грунт забруднювався в основному побутовими відходами – сміттям і нечистотами. Переважно це були органічні сполуки, які розкладалися в грунті мікроорганізмами. При перевантаженні покидьками окислювальні процеси в грунті змінялися відновними, внаслідок чого починалося гниття покидьків, забруднення довкілля проміжними продуктами розпаду білкових з'єднань і ін. У зв'язку з тим, що сміття і нечистоти обсіменені мікроорганізмами, забруднені яйцами гельмінтів, в разі недбалого збору, видалення і знешкодження покидьки і нечистоти і грунт, інтесивно ними забруднена, можуть стати джерелами поширення кишкових інфекцій, сибірської виразки, захворювань, що викликаються анаеробами, інвазій і ін. В даний час з побутовим сміттям в грунт можуть поступати багато хімічних сполук, вживаних в побуті: інсектициди, СПАР і ін.

Значний обсяг забруднень потрапляє в грунти та водойми з тваринницьких ферм. В районах свино- і птахоферм природне середовище забруднюється продуктами розкладання й гниття екскрементів (до 2,5 тис. м³/добу), шкідливими газами (аміак, гідрогенсульфід) та органічними кислотами. Проблему ефективної утилізації гною та сточних вод таких комплексів поки що не вирішено.

Внаслідок концентрації великої кількості тварин, незадовільного догляду й умов їх утримання, відсутності кваліфікованих лікарів і ліків часто відбувається масова загибель тварин. Виникають проблеми їх захоронення, які пов'язані з поширенням токсичних і небезпечних забруднень, виникненням епідемій

Мікотоксини. Дані забруднення не є антропогенними, тому що вони виділяються деякими грибами, проте, по своїй шкідливості для організму вони стоять в одному ряду з перерахованими забрудненнями грунту.

3 Радіоактивні речовини. Радіоактивні з'єднання стоять декілька відособлено по своїй небезпеці, перш за все тому, що по своїх хімічних властивостях вони практично не відрізняються від аналогічних не радіоактивних елементів і легко проникають у всі живі організми, вбудовуючись в харчові ланцюжки. З радіоактивних ізотопів можна відзначити в якості прикладу один найбільш небезпечний – ⁹⁰Sr (стронцій-90). Даний радіоактивний ізотоп має високий вихід при ядерному діленні (2-8 %), великий період напіврозпаду (28,4 років), хімічну спорідненість з кальцієм, а це означає здатність відкладатися в кісткових тканинах тварин і людини, відносно високу рухливість в грунті. Сукупність вищеназваних якостей роблять його вельми небезпечним радіонуклідом. Цезій - 137 (¹³⁷Cs), церій - 144 (¹⁴⁴Cе) і хлор - 36 (³⁶Cl) також є небезпечними радіоактивними ізотопами.

Хоча існують природні джерела забруднень радіоактивними з'єднаннями, але основна маса найбільш активних ізотопів з невеликим періодом напіврозпаду потрапляє в довкілля антропогенним шляхом: в процесі виробництва і випробувань ядерної зброї, з атомних електростанцій, особливо у вигляді відходів і при аваріях, при виробництві і використанні приладів, що містять радіоактивні ізотопи і т.д.

Різні грунтові забруднення, більшість з яких антропогенного характеру, можна розділити по джерелу вступи цих забруднень в грунт:

1 З атмосферними осіданнями. Багато хімічних сполук, що потрапляють в атмосферу в результаті роботи підприємств, потім розчиняються в крапельках атмосферної вологи і з осіданнями випадають в грунт. Це, в основному, гази- оксиди сірки, азоту і ін. Більшість з них не просто розчиняються, а утворюють хімічні з'єднання з водою, що мають кислотний характер. Таким чином і утворюються кислотні дощі.

2 Забруднення, що осідають у вигляді пилу і аерозолів. Тверді і рідкі з'єднання при сухій погоді зазвичай осідають безпосередньо у вигляді пилу і аерозолів. Такі забруднення можна спостерігати візуально, наприклад, довкола котелень взимку сніг чорніє, покриваючись частками сажі. Автомобілі, особливо в містах і біля доріг, вносять значний внесок до поповнення грунтових забруднень.

3 При безпосередньому поглинанні грунтом газоподібних з'єднань. У суху погоду гази можуть безпосередньо поглинатися грунтом, особливо вологим.

Разні шкідливі з'єднання в будь-якому агрегатному стані поглинаються листям через уст′їца або осідають на поверхні. Потім, коли листя обпадає з рослинним опадом всі ці з'єднання поступають в грунт. Самоочищення рослин від токсикантів здійснюється як за рахунок їх транспірації з поверхні листя й стебел, так і завдяки щорічному листопаду, що може сприяти вторинному забрудненню грунту в місцях накопичення листя наприкінці періоду вегетації. Встановлено, що восени в листі міститься до 10 г сірки на 1 кг сухої маси. Редуценти, переробляючи змертвіле листя, здатні утворювати сірку та її сполуки, що можуть мігрувати за допомогою ґрунтових вод, і газоподібний галогенсульфид, який може знову повертатися в атмосферу.