Углеводородами
Сжигание угля, нефтепродуктов, газа и др. сопровождается поступлением в атмосферу, почву и водную среду значительных масс канцерогенных веществ, среди которых особенно опасны полициклические ароматические углеводороды и бенз(а)пирен. Автотранспорт, авиация, коксохимические и нефтеперегонные заводы, нефтепромыслы способствуют загрязнению земель и водных источников.
Нефть и нефтепродукты. В районах интенсивной нефтедобычи в течение последних десятилетий произошло значительное ухудшение состояния окружающей природной среды, обусловленное в том числе и деградацией почвенного покрова. Загрязнение почв происходит практически на всех стадиях технологического процесса нефтедобычи в результате разливов нефти и нефтесодержащих продуктов (подтоварной воды, промывочной жидкости), сильно минерализованных пластовых вод, выбросов продуктов сгорания.
Загрязнение почв нефтью – совершенно особый вид загрязнения, который приводит к глубокому изменению практически всех основных характеристик почвы, а нередко и к формированию новых свойств, совершенно не характерных для исходной незагрязненной почвы. Это происходит в силу следующих причин:
1. Особенностью химического состава нефти, который представляет собой смесь нескольких сотен индивидуальных веществ.
2. Загрязнение почвы в результате аварийных выбросов зависит от ее нефтеемкости (например, в торфяных почвах имеет место ситуация, когда масса нефти в образце превышает массу собственно почвенного материала, при этом нефть проникает на значительную глубину почвенного профиля).
3. В результате аварийных разливов вместе с нефтью в почву поступают сильно минерализованные пластовые воды, которые оказывают больший негативный эффект, чем собственно нефть.
После разлива нефти на поверхность почвы с течением
времени происходит испарение летучих фракций и просачивание вглубь почвенного профиля жидких фракций. В результате на ее поверхности и в самой верхней части профиля остаются в основном высокомолекулярные компоненты (твердые парафины, смолы, асфальтены), а также продукты деградации нефти. Все вместе они образуют на поверхности почвы устойчивые к разложению корочки, а при многократных разливах тяжелой нефти – твердые покровы. Такое “запечатывание” почвенного покрова ухудшает водно-воздушные свойства почв, нередко приводит к заболачиванию, смене окислительно-восстановительных условий, замедлению разложения нефти, проникшей в нижележащие горизонты.
Кроме того, такие почвы в значительной мере теряют способность впитывать и удерживать влагу, для них характерны более низкие значения гигроскопической влажности, водопроницаемости, влагоемкости по сравнению с фоновыми аналогами. Вследствие вытеснения воздуха нефтью изменяется воздушный режим почв. Изменяется также структура почвы в результате склеивания механических частиц.
Благодаря нейтральной и слабощелочной реакции нефти в процессе загрязнения происходит подщелачивание почвенного раствора, рН среды увеличивается.
В почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, изменяется содержание и состав гумуса, при этом увеличивается общее содержание органического углерода. Качественный состав гумуса также изменяется: уменьшается относительное содержание гуминовых кислот и фульвокислот, увеличивается содержание негидролизуемого остатка.
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к росту соотношения С:N – в загрязненной почве оно может достигать 400-420 по сравнению с 17 для незагрязненной почвы.
Нефть оказывает негативное влияние на калийный режим почв –уменьшается содержание обменных форм калия, снижается концентрация и уменьшается активность ионов калия в почвенном растворе (Славнина и др., 1989).
В результате загрязнения почв нефтью ухудшаются свойства почв как питательного субстрата, нарушаются процессы нитрификации и аммонификации, что вызывает азотное голодание растений.
Верхние горизонты почв, загрязненных нефтью, содержат значительные количества легкорастворимых солей. В условиях промывного водного режима соли могут быть вынесены за пределы почвенного профиля, попасть в реки и озера, что приведе к к дополнительному ухудшению окружающей среды.
Кроме перечисленных негативных процессов, происходящих в загрязненных нефтью почвах, в них происходит повышенная аккумуляция тяжелых металлов, возрастает их миграционная способность, значительно увеличивается содержание серы. При этом никель концентрируется в гумусово-аккумулятивном горизонте, а медь и цинк мигрируют до иллювиального горизонта. Максимальное загрязнение почв тяжелыми металлами происходит в местах сгорания нефти и нефтепродуктов, а также в непосредственной близости от действующих факелов в радиусе 20-50 м. Каждая нефтяная скважина выводит из строя как минимум 4 га земель.
При мониторинге земель, загрязненных нефтью, на основе крупномасштабных топографических карт (1: 2000 –
1: 5000) и аэрофотоснимков выделяются зоны загрязнения. При разливах нефти образцы почв отбираются по зонам загрязнения в радиусе 20, 50, 100, 200, 500, 1000 м и т.д. от скважины. При сжигании нефти методика отбора образцов та же, что и при мониторинге земель, загрязненных тяжелыми металлами, с обязательным учетом розы ветров, рельефа местности, почвенного покрова.
Одной из актуальных проблем природоохранной практики является разработка научно-обоснованных нормативов допустимого содержания нефти в почве. В нашей стране официально утвержденных нормативов до сих пор нет. Поэтому при их разработке необходимо учитывать следующие факторы:
● зонально-климатические особенности, определяющие скорость процессов трансформации компонентов нефти в почве и предельный потенциал самоочищениея (ППС);
● ландшафтно-литолого-геоморфологиченские условия, которые определяют возможность и скорость миграции нефти и сопутствующих загрязнителей по ландшафту и переход в сопредельные среды, модифицируют особенности физико-химических и биологических свойств почв в пределах данной почвенно-биоклиматической зоны;
● хозяйственный и экологический статус территории, которые определяют возможность перехода токсичных веществ в сельскохозяйственную продукцию и организм человека;
● возможность очистки почв от нефтяного загрязнения до допустимого уровня без нанесения большого ущерба окружающей среде:
● совместное негативное воздействие нефтепродуктов и сопутствующих загрязнителей (солей, тяжелых металлов и других ксенобиотиков);
● состав нефти и характер загрязнения (постепенный или залповый).
Таким образом, в России проблема разработки системы нормирования воздействия нефтяного загрязнения на почвенный покров требует скорейшего решения, поскольку отсутствие официально утвержденной нормативной базы сильно затрудняет деятельность природоохранных органов.
Ароматические соединения. Ароматические соединения попадают в почвы с бытовыми и промышленными стоками, отходами животноводства. Они отличаются очень сильными канцерогенными свойствами. Полициклические ароматические соединения представлены большой группой химических веществ – нафталин, антрацен, пирен, хризен, фенантрен, стирол, бензол, бенз(а)пирен и др.
Попадающие в почву и природные воды полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) мигрируют, связываются с твердой фазой почв и взвесями в воде и могут трансформироваться в другие соединения.
Особое значение для оценки опасности загрязнения земель и вод ПАУ имеет скорость их трансформации, разложения и потерь из почвы и водных сред. ПАУ очень устойчивы в почвах. Менее устойчивы, но способны образовывать в почве устойчивые продукты трансформации – анилин, индолы; наименее устойчивы фенолы и их производные, относящиеся к группе веществ, обладающих высокой фитотоксичностью.
Предельно допустимые концентрации канцерогенных веществ в почве приведены в таблице 22.
При загрязнении почв одним веществом органического происхождения его опасность определяется исходя из его ПДК и класса опасности (таблица 8). При полиэлементном загрязнении оценка степени опасности загрязнения почвы допускается по наиболее токсичному элементу с максимальным содержанием в почве (Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест, 1999).
Таблица 22
Предельно допустимые концентрации химических органических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности; валовое содержание (Методические указания по оценки степени опасности загрязнения почвы химическими веществами, 1987)
Наименование вещества
| ПДК мг/кг почвы с учетом фона
(кларка)
| Показатели вредности
| Транслока-ционный
| Миграционный
| 0бщесани
тарный
| водный
| воздушный
|
|
|
|
|
|
| Бенз(а)пиренн
| 0,02
| 0.2
| 0.5
| -
| 0.02
| Бензол
| 0.3
| 3. 0
| 10.0
| 0.3
| 50,0
| Толуол
| 0.3
| 0. 3
| 100,0
| 0.3
| 50,0
| Изопропил-бензол
| 0.5
| 3. 0
| 100.0
| 0.5
| 50.0
| Стирол
| 0.1
| 0, 3
| 100.0
| 0.1
| 1.0
| Ксилолы
| 0.3
| 0, 3
| 100,0
| 0,4
| 1.0
|
Таблица 23
Критерии оценки степени загрязнения почвы органическими веществами
Содержание в почве, мг/кг
| Категория загрязнения почвы
| Класс опасности вещества
| 1 класс
| 2 класс
| 3 класс
| > 5 ПДК
От 2 до 5 ПДК
От 1 до 2 ПДК
| Очень сильная
Очень сильная слабая
| Очень сильная
Сильная
Слабая
| Сильная
Средняя Слабая
|
Наблюдения за содержанием канцерогенных органических соединений в почвах необходимо проводить не реже, чем один раз в 2-3 года. Одновременно, при наличии водных объектов в зоне загрязнения земель полициклическими углеводородами (ПАУ), проводится отбор проб воды. Уровень токсического загрязнения воды оценивается в соответствии с классификацией по таблице 24.
Таблица 24
Экологическая классификация поверхностных вод по содержанию токсических веществ (Оксиюк и др., 1993 г.)
Токсические вещества,
(мкг/л)
| Уровни (классы) токсического загрязнения воды (УТЗ)
| I – не загрязненная
| II – слабо загрязненная
| III–умеренно загрязненная
| IV–сильно загрязненная
| V –весьма загрязненная
| VI – предельно грязная
| Классы качества воды
| 3 – удовлетворительной чистоты
| 4 – загрязненная
| 5 – грязная
| Разряды качества воды
| 3а –достаточно чистая
| 3б – слабо загрязненная
| 4а – умеренно загрязненная
| 4б – сильно загрязненная
| 5а – весьма загрязненная
| 5б – предельно загрязненная
| Нефть и нефте-
продукты
Фенолы (летучие)
|
|
<5
следы
|
5-50
<1
|
51-100
1-10
|
101-500
11-50
|
>500
>50
|
Методика отбора образцов почв на содержание в них канцерогенных веществ та же, что и при отборе образцов на содержание тяжелых металлов.
Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воде приведены в таблице 25. Отбор проб воды проводится одновременно с отбором почвенных проб.
Таблица 25
Гигиенические нормативы содержания некоторых вредных веществ в источниках водоснабжения (СанПиН 2.1. 4. 544-96)
Наименование вещества
| ПДК, (мг/дм3)
| Лимитирующий показатель вредности
|
|
|
| Бензол
m-Крезол
n-Крезол
Ксилол
Метакриламид
Метинол
Нитробензол
| 0,5
0,004
0,004
0,05
0,1
0,2
| Санитарно-токсический
-"-
-"-
Органолептический
Санитарно-токсический
-"-
-"-
| Пиридин
Тетраэтилен-свинец
Формальдегид
Хлорбензол
Циклогексан
| 0,2
0,05
0,02
0,1
| -"-
-"-
-"-
-"-
-"-
| Контрольные вопросы
1. Назовите источники загрязнения почв канцерогенными углеводородами.
2. Почему загрязнение почв нефтью – это особый вид загрязнения?
3. Как влияет загрязнение почв нефтью на ее свойства?
4. При разработке научно-обоснованных нормативов допустимого содержания нефти в почвах какие факторы необходимо учитывать?
5. Какие химические вещества относятся к полициклическим ароматическим соединениям?
6. Как определяется степень опасности загрязнения почв одним веществом органического происхождения и как она определяется при полиэлементном загрязнении?
Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 762 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
|