UMK ЭиУР

В своем развитии и формировании почвы проходят несколько этапов. Молодые почвы являются обычно результатом выветривания материнских горных пород или переноса отложения осадков (например, аллювия). На этих субстратах поселяются микроорганизмы, лишайники, мхи, травы, мелкие животные. Постепенно внедряются другие виды растений и животных, состав биоценоза усложняется, между минеральным субстратом и живыми организмами возникает целая серия взаимосвязей. В результате формируется зрелая почва, свойства которой зависят от исходной материнской породы и климата. Процесс развития почвы заканчивается, когда достигается равновесие, соответствие почвы с растительным покровом и климатом, то есть возникает состояние стабильности.

Таким образом, изменения почвы, происходящие в процессе ее формирования, напоминают сукцессионные изменения экосистем.

Типы почв очень разнообразны. Различают тундровые и подзолистые почвы хвойных лесов, бурые и серые – лиственных, черноземы и каштановые – степей, бурые и серо-бурые – пустынь. Одно из важнейших свойств любой почвы – ее структурность, т. е. степень образования комочков в почве, их размер и количество.

Основные виды антропогенного воздействия на почву и мероприятия по защите почв. Основные виды антропогенного воздействия на почву следующие: эрозия (ветровая и водная), загрязнение, вторичное засоление и заболачивание, опустынивание, отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Эрозия почв (от лат. erosion – разъедание) – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровой эрозией или дефляцией) или потоками воды (водной эрозией).

Настоящим бичом земледелия в мире остаются водная эрозия (ей подвержен 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши.

Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений; снижаются урожаи и качество зерновых культур и др.

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений-токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира.

Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику их поступления в почву:

61

‒с атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву;

‒осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи;

‒при непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В

сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной;

‒с растительным опадом. Различные вредные соединения в любом агрегатном состоянии поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опятьтаки в почву.

Основные загрязнители почв: пестициды (ядохимикаты), минеральные удобрения, отходы и отбросы производства, газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, нефть и нефтепродукты.

Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения-галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы, растительности и снижения биологической продуктивности, который может привести к превращению территории в пустыню.

Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков; для прокладки линейно протяженных систем (дорог, трубопроводов, линий связи); при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д.

В число основных звеньев экологической защиты почв входят: защита почв от водной и ветровой эрозии, организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия, мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.), рекультивация нарушенного почвенного покрова, защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны – от уничтожения, предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.

Рекультивация – комплекс работ, проводимый с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земель в безопасное состояние.

Нарушенные земли теряют первоначальную ценность и отрицательно влияют на окружающую природную среду.

62

Объектами рекультивации являются: карьерные выемки, провальные во-

ронки, терриконы, отвалы и др.; земли, нарушенные при строительных работах; территории полигонов твердых отходов; земли, нарушенные в результате загрязнения их жидкими и газообразными отходами (нефтезагрязненные земли, газогенные пустыни и др.).

Работы по рекультивации нарушенных территорий обеспечиваются нор- мативно-инструктивными материалами и ГОСТ. Например, действует ГОСТ 17.5.3.04-83 "Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель".

Рекультивация осуществляется последовательно, по этапам. Различают рекультивацию: техническую; биологическую; строительную.

Техническая рекультивация означает предварительную подготовку нарушенных территорий для различных видов использования: планировку поверхности, снятие, транспортировку плодородных почв и нанесение их на рекультивируемые земли, формирование откосов выемок, подготовку участков для освоения и т. п. На этапе технической рекультивации засыпают карьерные, строительные и другие выемки; в глубоких карьерах устраивают водоемы; полностью или частично разбирают терриконы, отвалы, хвостохранилища; закладывают пустыми породами выработанные подземные пространства. После завершения процесса осадки поверхность земли выравнивают.

Биологическая рекультивация проводится после технической – для создания растительного покрова на подготовленных участках. С ее помощью восстанавливают продуктивность нарушенных земель; формируют зеленый ландшафт; создают условия для обитания животных, растений, микроорганизмов; укрепляют насыпные грунты, предохраняя их от водной и ветровой эрозии; создают сенокосно-пастбищные угодья и т. д. Работы по биологической рекультивации ведут на основе знания развития сукцессионных процессов.

Очень сложно рекультивировать нефтезагрязненные земли, т. к. они имеют обедненную биоту и содержат канцерогенные углеводороды типа бенз(а)пирена. В таких случаях необходимы рыхление и аэрация почвы; использование бактерий, деградирующих нефть; посев специально подобранных трав и др. При необходимости выполняют также строительный этап рекультивации, в ходе которого на подготовленных территориях возводят здания, сооружения и другие объекты.

Нормирование и контроль загрязнения почв.

Попавшие в почву химические вещества поступают в организм человека главным образом через контактирующие с почвой среды: воду, воздух и растения, в последнем случае по биологической цепи почва - растение - человек. Поэтому при нормировании химических веществ в почве учитывается не только та опасность, которую представляет почва при непосредственном контакте с ней, но и последствия вторичного загрязнения контактирующих с почвой сред.

Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является ПДК химических веществ в почве.

63

Установление ПДК загрязняющих веществ в почве находится в первоначальной стадии, поэтому к настоящему времени установлены ПДК лишь для 30 вредных веществ, преимущественно ядохимикатов.

В связи с тем, что вредные вещества поступают в организм человека по пищевым цепям, то установлены допустимые остаточные количества (ДОК) пестицидов в почве, пищевых и кормовых продуктах.

Таблица 12.1 ПДК и ДОК некоторых веществ в почве

Для оценки опасности загрязнения почв выбор химических веществ – показателей загрязнения – проводится с учетом:

‒специфики источников загрязнения, определяющих комплекс химических элементов, участвующих в загрязнении почв изучаемого региона;

‒приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве и их классов опасности;

‒характером землепользования.

Если нет возможности учесть весь комплекс химических веществ, загрязняющих почву, оценку проводят по наиболее токсичным веществам, т.е. относящимся к более высокому классу опасности.

При отсутствии в документах класса опасности химических веществ, приоритетных для почв обследуемого района, их класс опасности j может быть

определен по следующей формуле:

J =lg AS/αM (ПДК),

где А – атомный вес соответствующего элемента; S – растворимость в воде химического соединения, мг/л; М – молекулярная масса химического соединения, в которое входит данный элемент; α – среднее арифметическое из шести ПДК химических веществ в разных пищевых продуктах (мясо, рыба, молоко, хлеб, овощи, фрукты).

Основная литература: 2 [288 – 330], 3[188-200], 4[268-285], 5[315-342]

Дополнительная литература: 1 [120-130] Контрольные вопросы:

1.Какое значение имеет почва в решении продовольственной проблемы?

2.В каких формах проявляется воздействие человека на почву?

3.Какие факторы вызывают разрушение почв?

4.Назовите известные загрязнители почв.

5.Укажите особенности агромелиоративного и химического воздействия на почву.

64

Тема лекции 13 – Защита литосферы от промышленных и бытовых отходов. Литосфера и ее строение. Основные виды отходов, их краткая характеристика, принципы классификации отходов. Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов.

Литосфера и ее строение. Литосфера (от лат. «лито» - и «сфера») – внешняя верхняя оболочка планеты Земля – «земная кора», часть верхней мантии Земли. Толщина ее составляет от 50 до 75 км. На планете суша занимает 29,2% поверхности.

С углублением в землю на каждые 100 м температура повышается в среднем на 3°С. Изучена Земля на глубине до 20 км.

Основная причина загрязнения биосферы – это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья, которые приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости их утилизации.

Основные виды отходов, их краткая характеристика, принципы классификации отходов.

Отходы – это продукты, которые образуются в процессе преобразования вещества и энергии при производственной и бытовой деятельности людей, но не являются ее целью и не обладают полноценными потребительскими свойствами.

На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд т твердых отходов, причем токсично из них более 1,4 млрд т. Только под свалки и полигоны твердых бытовых отходов ежегодно официально отводится около 10 тыс. га земель. Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах, терриконах, несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности.

Все отходы подразделяют: на отходы потребления (или бытовые); отходы производства (или промышленные отходы).

Отходы потребления – это бывшая в употреблении продукция или сопутствующие ей изделия, непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, бытовые изделия, инструменты.

С точки зрения возможности использования различают утилизируемые и неутилизируемые отходы. Для утилизации отходов в мире существуют технологии переработки и вовлечения в хозяйственный оборот.

Промышленные отходы являются химически неоднородными, сложными многокомпонентными смесями веществ, обладающих различными физикохимическими свойствами, что определяет степень опасности их воздействия на окружающую среду, биосферу в целом и организм человека в частности. Отходы могут представлять химическую, биологическую, токсическую, коррозионную, огне- и взрывоопасность.

Существует несколько классификаций отходов (по химической природе, технологическим признакам образования, возможности переработки и исполь-

65

зования), но с точки зрения воздействия на окружающую среду отходы классифицируются по опасности.

В нашей стране отходы классифицируются по четырем классам опасно-

сти: 1 класс – чрезвычайно опасные; 2 класс – высокоопасные; 3 класс – умеренноопасные; 4 класс – малоопасные.

Принадлежность к той или иной группе определяется расчетным путем, если известны гигиенические параметры вещества, или экспериментальным путем.

Бытовые отходы (отходы потребления) могут находиться как в твердом, так и в жидком, а реже – в газообразном состоянии.

Твердые бытовые отходы (ТБО) или отходы потребления – остатки,

которые выбрасывают из домов, учреждений, офисов и обычно называют мусо-

ром (пищевые отбросы, пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.). Их количе-

ство ежегодно растет из-за роста народонаселения и улучшения качества жизни людей (например, упаковки для товаров, в т. ч. из полимерных материалов, алюминиевых банок и т. д.).

Жидкие – представлены в основном хозяйственно-бытовыми сточными водами, газообразные – выбросами различных газов.

Отходы производства – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

Они бывают:

‒твердыми (отходы металлов, пластмасс, древесина и т. д.);

‒жидкими (производственные сточные воды, отработанные органические растворители и т. д.);

‒газообразными (выбросы промышленных печей, автотранспорта и т. д.).

Как правило, отходы из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанкционированные свалки. Обезвреживается и утилизируется только 1/5 их часть.

Наибольшее количество промышленных отходов образуют угольная промышленность, предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, промышленность строительных материалов.

Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств – (токсичностью, взрывчатостью, инфекционностью, пожароопасностью и т. д.) и присутствуют в количестве, опасном для здоровья людей и окружающей природной среды. В нашей стране к опасным отходам относят около 10% от всей массы твердых отходов (металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль; остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов; отработанные радиотехнические изделия и т. д.).

Класс токсичности отходов определяют согласно «Классификатору токсичных промышленных отходов». Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II классов токсичности (в их составе присутствуют радиоактивные изотопы, ди-

66

оксины, пестициды, бенз(а)пирен и некоторые другие вещества). Существенное значение имеет и потенциальная опасность перемещения в страну опасных промышленных отходов из стран Западной Европы; США, Японии и других стран. С 1995 г. был запрещен импорт в нашу страну опасных отходов с целью захоронения или обезвреживания, что позволило предотвратить экологическую угрозу.

Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов. На ур-

банизированных территориях размещение отходов стоит на первом месте по своей значимости среди экологических проблем.

Методы переработки твердых бытовых отходов (ТБО):

‒строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки;

‒сжигание отходов на мусоросжигающих заводах;

‒компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива);

‒предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов;

‒пиролиз (высокомолекулярный нагрев без доступа воздуха ТБО при t =

1700°С.

Сегодня наиболее приемлемым методом является строительство полигонов для организованного и санкционированного хранения отходов и частичной их переработки (в основном методом прямого сжигания). Конструктивные схемы допускают высоту таких полигонов до 60 м и послойное его загружение с помощью бульдозеров, для чего устраивают пологий внешний откос.

При определенных условиях (инертности, слабой токсичности) совместно с твердыми бытовыми отходами могут складироваться и промышленные отходы. Особое внимание обращают на гидроизоляцию полигонов, чтобы исключить попадание загрязняющих веществ в подземные воды. Срок полного обезвреживания отходов – 50-100 лет.

Полученный при компостировании пищевых отходов с аэробным окислением органического вещества компост используют в сельском хозяйстве, а некомпостируемые бытовые отходы поступают в специальные печи, где термически разлагаются и превращаются в разные ценные продукты, например в смолу.

Складирование и захоронение отходов на свалках, полигонах, поверх-

ностных хранилищах. Основная масса твердых бытовых отходов (ТБО) из-за нехватки полигонов вывозится в пригородные зоны и выбрасывается на свалки, где отходы разлагаются, часто загораются и отравляют воздух токсичными веществами, а дождевые и талые воды, просачиваясь через толщу горных пород, загрязняют грунтовые воды.

Основным направлением ликвидации и переработки твердых промышленных отходов (ТПО) является захоронение их на полигонах, сжигание, в частности, методом пиролиза, и складирование в поверхностных хранилищах (шламонакопители, хвостохранилища и др.).

67

Место для размещения каждого вида отходов осуществляется на основе специальных исследований и только при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы. Приему на полигон не подлежат отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов и других ценных веществ, а также токсичные отходы. Токсичные твердые промышленные отходы обезвреживают на специальных полигонах и сооружениях. Для предотвращения загрязнения почв и подземных вод отходы подвергают отверждению цементом, жидким стеклом, битумом, обработке полимерными вяжущими средствами и т.д.

Встратегическом плане, по мнению ученых, проблема отходов должна решаться на месте их образования путем внедрения ресурсовозобновляющих технологий (РВТ), обеспечивающих минимизацию промышленных выбросов и выхода отходов. Другое важнейшее направление – в ликвидации и переработке ТПО – рециркуляция отходов. Практически все виды ТПО являются ценным сырьем и могут быть повторно использованы в различных целях.

Одна из самых острых экологических проблем – обезвреживание и захоронение радиоактивных и диоксинсодержащих отходов.

Всоответствии с Экологическим кодексом РК (2007 г.) создан Государственный кадастр отходов производства и потребления (далее - Государственный кадастр отходов), который представляет собой систематизированный, на основе геоинформационных систем, периодически пополняемый и уточняемый свод унифицированных сведений по каждому объекту размещения отходов (с указанием их пространственного положения), а также видов отходов, их происхождения и физико-химических свойств (с учетом опасности для населения и окружающей среды), компонентного состава, количественных и качественных показателей, технических, гидрогеологических и экологических условий хранения, захоронения и сброса, технологий их использования и обезвреживания.

А также создан Государственный кадастр захоронений вредных веществ, радиоактивных отходов и сброса сточных вод в недра, содержащий сведения, характеризующие тип и вид захороненных веществ и сброшенных вод с указанием их количественных и качественных показателей, горнотехнических, специальных инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических условий захоронения и сброса.

Основная литература: 2[339-353], 3[180 – 181], 4[378 – 385], 5[485 – 529]

Дополнительная литература: 1 [89-91, 200-235], 3[166 – 168] Контрольные вопросы:

1.На какие виды классифицируются отходы производства и потребления?

2.Приведите примеры переработки промышленных отходов.

3.В чем заключается проблема утилизации твердых бытовых отходов?

4.Какие отходы представляют наибольшую экологическую опасность для человека и биотических сообществ?

5.Существует ли опасность перемещения в Казахстан токсичных отходов из других стран?

68

Тема лекции 14 – Методы и критерии оценки состояния окружающей среды. Экологический мониторинг, классификация и принципы его организации. Экологическая экспертиза. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). Экологический аудит предприятия.

Экологический мониторинг, классификация и принципы его организа-

ции. Под экологическим мониторингом (от лат. monitor – наблюдающий,

надзирающий) понимают информационную систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды под действием природных и антропогенных факторов.

Основной принцип мониторинга – непрерывное слежение. Но мониторинг это не только слежение и оценка фактов, но и экспериментальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению состоянием окружающей природной среды.

Экологический мониторинг является составной частью экологического контроля и обеспечивает эту службу необходимой информацией состоянии окружающей природной среды. С 1995 г. в Казахстане с целью радикального повышения эффективности службы наблюдения введена Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

Пункты экологических наблюдений располагаются в местах концентрации населения и районах интенсивной его деятельности с таким расчетом, чтобы они контролировали основные линии связи человека (трофические и др.) с естественными и искусственными компонентами окружающей среды. Это могут быть территории промышленко-энергетических центров, атомных электростанций, нефтепромыслов, агроэкосистем с интенсивным применением ядохимикатов и др.

На региональном (геосистемном) уровне наблюдения ведут за состояни-

ем экосистем крупных природно-территориальных комплексов (бассейнов рек, лесных экосистем, агроэкосистем и т.д.), где имеются отличия параметров от базового фона ввиду интенсивных антропогенных воздействий. Например, ведут контроль за популяционным состоянием исчезающих видов животных в пределах какого-либо региона и т.д.

Существует классификация систем мониторинга окружающей среды по

объектам наблюдения, по факторам, источникам и масштабам воздействия.

По объектам наблюдения различают: атмосферный, водный, почвенный, климатический мониторинг, мониторинг растительности, животного мира, здоровья населения и т.д.

Мониторинг факторов воздействия – мониторинг различных химиче-

ских загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и разнообразных природных и физических факторов воздействия (электромагнитное излучение, солнечная радиация, шумовые вибрации).

Мониторинг источников загрязнений – мониторинг точечных стацио-

нарных источников (заводские трубы), точечных подвижных (транспорт), про-

69

странственных (города, поля с внесенными химическими веществами) источников.

По масштабам воздействия мониторинг бывает:

-глобальный – слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли, включая все ее экологические компоненты, и предупреждение

овозникающих экстремальных ситуациях;

-базовый (фоновый) - слежение за общебиосферными, в основном природными явлениями, без наложения на них региональных антропогенных влияний;

-национальный - мониторинг в масштабах страны;

-региональный - слежение за процессами и явлениями в пределах какогото региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы;

-локальный - мониторинг воздействия конкретного антропогенного источника;

-импактный - мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особоопасных зонах и местах ( например, радиохимический завод, места захоронения радиоактивных отходов).

Классификация систем мониторинга может основываться на методах наблюдения – мониторинг по физико-химическим и биологическим показателям, дистанционный мониторинг.

Химический мониторинг – это система наблюдений за химическим составом атмосферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, почв, донных отложений, растительности и животных, контроль за динамикой распространения химических загрязняющих веществ.

Физический мониторинг – система наблюдений за влиянием физических процессов и явлений на окружающую среду (наводнения, вулканизм, землетрясения, цунами, засуха, эрозия почв и т.д.).

Биологический мониторинг – мониторинг, осуществляемый с помощью биоиндикаторов (то есть таких организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде).

Дистанционный мониторинг – в основном авиационный, космический мониторинг с применением летательных аппаратов, оснащенных радиометрической аппаратурой, способной осуществлять активное зондирование изучаемых объектов и регистрацию опытных данных.

Космический мониторинг позволяет получить уникальную информацию о функционировании экосистем, как на региональном, так и на глобальном уровнях.

Основной объем наблюдений выполняет Республиканская служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды – РГП Казгидромет.

К основным его задачам относятся оценка и прогноз состояния объектов и антропогенных воздействий на них, откликов экосистем и здоровья населения на изменение состояния окружающей природной среды, а также ведение специ-

70