Пути попадания загрязнений в почву

Загрязнения почв и их экологические последствия

· Загрязнение почв кислотообразующими соединениями

1. попадание в почву болезнетворных бактерий, возбудителей таких заболеваний, как тифа, дизентерии, туберкулеза, полиомиелита, газовой гангрены, сибирской язвы, ботулизма и некоторые другие микробы

2. попадание в почву веществ, способных оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества

3. загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ

4. накопление в почве свинца и его отрицательное воздействие на здоровье человека

Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 - 30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50 - 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т.

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

1) С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Таким образом и образуются кислотные дожди.

2) Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые 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. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение почвенных загрязнений.

3) При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.

4) 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 опять-таки в почву.

Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление даётся по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнению почвы:

1) Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные по характеру загрязнения смешанного характера, включающие как твёрдые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.

2) Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец).

3) Пестицидами. Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков (!) лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде! Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли. Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве и медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

4) Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.

5) Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. 137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и. т. д.

6) Кислотные дожди. Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Пестициды (лат. pestis зараза, повальная болезнь + caedo убивать) - собирательное название химических и биологических средств, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений, с сорной растительностью, вредителями зерна и зернопродуктов, древесины, шерсти, кожи, изделий из хлопка, с эктопаразитами домашних животных, с переносчиками заболеваний человека и животных.

гербициды (средства уничтожения сорняков) - До середины XIX века трудоемкая и часто неэффективная ручная обработка была единственным способом борьбы с сорными растениями. Позднее стали применять механическую обработку. Но только в XX веке открытие гербицидов избирательного действия дало возможность отказаться от нехимических способов контроля во многих странах. Применение гербицидов способствовало значительному увеличению урожайности и качества конечной продукции.,

инсектициды (средства уничтожения насекомых) - С внедрением новых сельскохозяйственных культур некоторые животные получают внезапно в свое распоряжение огромное количество пищи, и тогда — в соответствии с одним из основных законов биологии — возрастает численность этих видов,

фунгициды (средства уничтожения грибков),

дефолианты (средства уничтожения листвы растений),

зооциды (средства уничтожения грызунов)В течение последних лет борьбу с грызунами проводят при помощи отравы кишечного действия: стрихнина, белого мышьяка, желтого фосфора, фосфида цинка, которые одинаково токсичны как для грызунов, так и для людей.)

По принадлежности к классу химических соединений наибольшее применение имеют пестициды:

Хлорорганические пестициды широко применяются для борьбы с вредителями зерновых, технических культур, плодовых деревьев, виноградников, овощных культур, лесонасаждений.
Большинство из них плохо растворимы в воде, хорошо - в органических растворителях, и особенно в жирах. Их особенность - стойкость в окружающей среде. Например, ДДТ, гептахлорцикло гексан (ГХЦГ) были обнаружены в почве через 4-12 лет после их применения. Они длительное время задерживаются в верхних слоях почвы, медленно мигрируют в глубину, накапливаются в продуктах растительного и животного происхождения.

Фосфорорганические пестициды нестойки в окружающей среде, большинство из них разлагается в течение 1-2 месяцев. Остатки пестицидов в продуктах питания разрушаются при термической обработке. Их особенность - способность легко проникать через кожу. Обладают низкой и средней летучестью.

Примеры наиболее часто встречающихся пестицидов в растительных продуктах
продукт	пестицид	свойства	опасность	Симпотомы и первая помощь при отравлении
Картофель	алдикарб	Применяется от насекомых и червей, паразитирующих на растениях, но также впитывается корнями растений и циркулирует по всему растению.	Чрезвычайно опасный. Отравляющее вещество нервно-паралитического действия, разрущающее взаимодействие нервов между собой. Очень токсичен.	Повышенное потоотделение, головная боль, слабость, обмороки и головокружение, тошнота, желудочные боли, рвота, узкие зрачки, нерезкое зрение, сокращение мышц.
Морковь	трифлуралин	Широко применяется для защиты от сорняков при выращивании фруктов и овощей. Предупреждает рост сорняков путем разрушения клеток растений.	Канцероген. Может вызвать повреждение легких. Раздражает слизистую оболочку глаз и кожу. Нарушает гормональную систему организма. Запрещен в некоторых странах.	Пары и испарения – головная боль, головокружение, потеря сознания. При попадании в организм – тошнота, головная боль, судороги, рвота.
Сливы	карбендазим	Карбендазим контролирует болезни злаковых, рапсового семени, фруктов и овощей. Из-за его свойства проникать сквозь верхний слой растений, его невозможно смыть до конца.	Химикат, нарушающий гормональную систему организма. Вызывает раковые заболевания. Возможен риск необратимого влияния на организм.	Первая помощь: при попадании через легкие: вынести пораженного на открытый воздух. В случае затрудненного дыхания применить аппарат искусственного дыхания. При контакте с кожей: промыть участок кожи водой. Немедленно обратиться к врачу. При попадании в глаза: промывать глаза в течение 15 минут чистой водой. Немедленно обратиться к врачу.
Малина	хлороталонил	Хлороталонил применяется при поражении растений грибковыми заболеваниями.	Возможно, канцерогенен. Раздражает слизистую оболочку глаз и кожу. Может вызвать повышение чувствительности кожи при контакте. Может нанести вред почкам и вызвать интоксикацию. Возможны покраснение глаз, раздражение бронхиальных путей и кожная сыпь.	Первичные симптомы: раздражение слизистой оболочки глаз, кожи, дыхательных путей. Возможно помутнение роговой оболочки глаза.
Салат-латук	винклозолин	В основном применяется для уничтожения насекомых, поражающих рапсовые семена, горох, виноград, фрукты и овощи.	Разрушает гормональную систему. Предположительно вызывает раковые заболевания. При контакте с кожей может вызвать воспалительную реакцию.	Немедленно обратиться к врачу. В случае затруднений дыхания применить аппарат искусственного дыхания. В случае проглатывания, промыть ротовую полость водой и вызвать рвоту.
Яблоки	хлорпирифос	Принадлежит к группе органо-фосфатов. В настояшее время более 100 органо-фосфатов применяется в сельском хозяйстве. Хлорпирифос убивает насекомых, разрушая их нервную систему. В садах применяются большие дозы этого вещества.	Нарушает гормональную систему организма и вызывает раковые заболевания. Классифицирован как химикат средней опасности. Опасен в случае проглатывания или вдыхания.	Может нанести вред легким, глазам и коже. Поражение может привести к сокращению мышц, конвульсиям, сердечному приступу и смерти

ДДТ был впервые синтезирован Цейдлером в 1874 г. в Германии, а ГХЦГ— в 1825 г. английским ученым Фарадеем. Таким образом, до того как были открыты их инсектицидные свойства, одно вещество просуществовало 68 лет, а другое — 118.

Благодаря поразительным успехам органической химии человек получил в свое распоряжение целый ряд значительно эффективных синтетических соединений. Дихлордифенилтрихлорметилметан, сокращенно ДДТ, явился как бы предвестником (хотя и по сегодняшний день его продолжают выпускать и применять в больших количествах) открытий, которыми так богата эта область науки. ДДТ стоит первым в длинном ряду веществ число которых со времени окончания второй мировой войны увеличивается с необычайной быстротой. Только по США в 1960 г. был выдан 7851 патент на такие средства, а в 1962 г. было запатентовано уже 9444 различных пестицидов.

Многие ядохимикаты, особенно из группы хлорорганических соединений, в связи с отсутствием эффективных средств их детоксикации в значительных количествах аккумулируются во внешней среде. Так из использованных в прошлом 1,5 млн. тонн ДДТ до настоящего времени в природе сохраняется около 70%. Особую настороженность вызывают пестициды, имеющие примесь диоксинов и диоксиноподобных соединений.

Концентрация инсектицида (ДДТ), которым были обработаны деревья, на протяжении цепей питания.

Концентрация инсектицида (ДДД), которым было обработано озеро Клир-Лейк в Калифорнии, на протяжении цепей питания.

В США известно не менее 140 видов птиц, ставших жертвами пестицидов. Появление устойчивых популяций выдвинуло целый ряд проблем перед теми, кто ведет борьбу с вредными насекомыми, и в первую очередь перед санитарными учреждениями. ВОЗ не раз созывала по этому вопросу конференции, и ее 8-я генеральная ассамблея рекомендовала усилить борьбу с насекомыми — переносчиками болезней до появления у них признаков устойчивости к инсектицидам.