Тема: Защита литосферы от загрязнений.
Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы – почву, благодаря которой человечество удовлетворяет основную часть своих потребностей в продуктах питания.
Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время необходимое для их восстановления, т.е. формирования плодородного слоя, может исчисляться сотнями и даже тысячами лет. При нормальных природных условиях 1см толщины плодородного слоя образуется за 125-400 лет. Процесс ускоряется при нормальной агротехнике, но даже в этих условиях для создания 1см плод. слоя требуется не менее 40 лет.
Стремясь повысить урожаи, ч-к широко применяет удобрения, пестициды, строит оросительные и осушительные системы. При этом происходит нарушение круговорота в-в.
Значительное загрязнение плодородного слоя почвы и отчуждение с/х-х земель вызывает складирование или захоронение твердых отходов.
Источники загрязнения почвы отходами.
Отходы -непригодные для производства данной продукции виды сырья, неупотребимые остатки или вещ-ва.
Отходы, загрязняющие почву, подразделяются на:
1. Промышленные (ТПрО) – твердые промышленные отходы - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично свои потребительские свойства. К ТПрО также можно отнести и отходы потребления - изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате износа. К числу ТПрО также относятся и отходы с/х производства.
2. Бытовые (ТБО) – твердые вещ-ва, неутилизируемые в быту. ТБО можно подразделить на домашние, коммерческие, учрежденческие, городские (отходы уборки улиц) и др. Основу ТБО составляют бумага и пищевые отходы.
Нормирование содержания
Вредных веществ в почве.
Принципы нормирования вредных веществ в почве значительно отличаются от принципов нормирования вредных вещ-в в воде и в воздухе. Разница в том, что прямое поступление вредных вещ-в через почву в организм человека невелико, ограничено немногими случаями прямого контакта с ней ( ручная обработка земли и т.д.). Хим. вещ-ва, попавшие в почву, поступают в организм человека через контактирующие с ней среды: воду, воздух, растения; по биологическим цепям: почва – растения – человек или почва – растения – животные – человек и т.д. Поэтому при нормировании хим. вещ-в в почве учитывается не только опасность, которую представляет почва при контакте с ней, но и последствия вторичного загрязнения контактирующих с почвой сред.
Основной параметр, определяющий вредность того или иного хим. вещества в почве – ПДКп его в почве. ПДКп – это такое максимальное количество данного вещества в мг на кг почвы в пахотном слое, которое гарантирует отсутствие прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.
При обосновании ПДКп учитываются 6 лимитирующих показателя вредности:
1. органолептический – изменение запаха, привкуса, пищевой ценности, фитотест растений и т.п.
2. общесанитарный - характеризует влияние хим. вещ-в на самоочищающую способность почвы.
3. санитарно-токсикологический – характеризует отравляющее действие данного вещ-ва на организмы.
4. водно-миграционный – характеризует способность хим. вещ-в переходить из почвы в водоемы.
5. воздушно-миграционный – характеризует способность хим. вещ-в переходить из почвы в воздух.
6. фито-аккумуляционный (транслокационный) - характеризует способность хим. вещ-в переходить из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений.
Таблица 2.
ПДКп некоторых химических веществ в почве
| № п.п. | Вещество | ПДКп, мг/кг | Лимитирующий показатель |
| Бензапирен | 0,02 | общесанитарный | |
| Ванадий | -//- | ||
| Свинец | -//- | ||
| Хром | 0,6 | -//- | |
| Кобальт | -//- | ||
| Кадмий | -//- | ||
| Ртуть | 2,1 | фито-аккумуляционный | |
| Мышьяк | -//- | ||
| Карбофос | -//- | ||
| Хлорофос | 0,3 | -//- | |
| Метафос | 0,008 | -//- | |
| Бензин | 0.1 | воздушно-миграционный |
Однако, вредность отходов оценивается не только по величине ПДКп, но и по концентрации в них наиболее вредных веществ, а также по растворимости их в воде. Чем больше относительная доля (Сi) вредного вещества в отходах и выше растворимость его (Si), тем при данном ПДКп опаснее эти отходы. Для оценки опасности отходов надо знать индексы токсичности Ктi составляющих данные отходы веществ:
Ктi = ПДКп / Сi + Si, мг/кг
Чем < Ктi, тем опаснее вещество. Из всех веществ, содержащихся в отходах, выбирают три наиболее опасные из них и по ним подсчитывают индекс токсичности Ка, как среднеарифметическое индивидуальных индексов. Его величина определяет класс токсичности и степень опасности отходов.
Таблица 3
Степень опасности отходов
| Ка, мг/кг | Класс токсичности | Степень опасности |
| < 2 | I | Чрезвычайно опасные |
| 2,1 - 1,6 | II | Высокоопасные |
| 16,1 - 30 | III | Умеренно опасные |
| > 30,1 | IV | Малоопасные |
Размещение отходов
На поверхности земли.
Твердые отходы чаще всего размещаются (депонируются) на поверхности литосферы на санкционированных или несанкционированных свалках и полигонах.
Санкционированные свалки –разрешенные органами исполнительной власти на местах территории для размещения отходов, но не обустроенные в соответствии с нормативными требованиями и эксплуатируемые с отклонениями от требований санитарно-эпидемиологического надзора. Являются временными и разрешаются до окончания строительства полигонов или заводов для утилизации отходов.
По санитарной классификации свалки являются объектами I класса и имеют санитарно-защитную зону (СЗЗ) не < 1 км. В пределах СЗЗ не допускается жилищное строительство, размещение спортсооружений, парков, детских учреждений и т.п.
Полигон – природоохранное сооружение для централизованного сбора, обезвреживания отходов.
Лучшими для размещения полигонов являются глины и тяжелые суглинки (характер грунтов). Грунтовые воды должны быть на достаточной глубине (с учетом необходимости складирования отходов на глубине не < 10 м – из экономических соображений). Выходы грунтовых вод в виде ключей и родников должны отсутствовать. Большая часть отходов токсична, поэтому захоранивать их нужно в толще глины.
Особенности полигонов:
1. Послойное укрытие отходов.
2. Уплотнение отходов, позволяющее увеличить нагрузку на ед. площади.
3. Меры по предотвращению проникновения СВ полигона в почву и подземные воды.
4. Сбор биогаза (при необходимости). При разложении отходов образуются газы (в первые дни при доступе кислорода) – СО2, СН4, СО. На отработанных полигонах экономически и экологически оправдано применение системы газосбора.
После закрытия полигона участок рекультивируют для дальнейшего использования. Основная мера - изоляция грунтом. Но и после этого использование участка м. быть разрешено не ранее, чем через год.
Способы утилизации отходов.
Заводские способы утилизации отходов можно разделить:
1. мусоросжигание (термические методы),
2. мусоропереработку.
Термические методы делятся на термодеструкцию (пиролиз) и огневой метод (сжигание).
Пиролиз– термохимический процесс, в котором происходит разложение орг. части отходов и получение полезных продуктов под действием высокой Т в спец. реакторах. Различают:
1. окислительный пиролиз– процесс термического разложения отходов при их частичном сжигании. В процессе образуется твердый углеродистый остаток – кокс, который можно использовать в качестве твердого топлива.
2. сухой пиролиз– процесс термического разложения отходов без доступа кислорода. В результате образуются пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие продукты (нерастворимые масла, орг. соединения и др.) и твердый углеродистый остаток (пирокарбон). Все эти продукты могут быть полезно использованы.
Огневой метод является простым методом утилизации отходов , но имеет массу недостатков: большой остаток шлака, высокий уровень образования побочных вредных газообразных продуктов, которые ведут к загрязнению атмосферы.
Переработка отходов. Большое количество пищевых отходов в составе ТБО препятствует их качественному сжиганию и затрудняет захоронение на полигонах. Оптимальный вариант – отделение пищеотходов на стадии сбора населением. В промышленном масштабе это делается на мусороперерабатывающих заводах (МПЗ). Здесь осуществляется механическая сортировка мусора. Многие МПЗ принимают для переработки нетоксичные, умеренно опасные и слаботоксичные ТПрО. Основной процесс на МПЗ – компостирование орг. отходов, прежде всего пищевых. Компостирование - биохим. процесс, предназначенный для преобразования орг. твердых отходов в стабильный, подобный гумусу, продукт, используемого для улучшения состава почвы. Компост –удобрение, получаемое в результате микробного разложения орг. веществ.
Технологию образования компоста можно классифицировать по трем признакам:
1. использование О2,
2. Т,
3. способ ведения процесса.
По использованию кислорода различают компостирование аэробное и анаэробное. Аэробное – более быстрое, чаще применяемое. Оно протекает при высоких Т = 45-650 С (термофильное компостирование) и при низких Т = 20-350 С (мезофильное компостирование). По способу получения компоста различают процесс в штабелях, на открытом воздухе и в биотермических барабанах.