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 – ПДК_п его в почве. ПДК_п – 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 ПДК_п 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.

ПДК_п 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 ПДК_п, 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 ПДК_п опаснее эти отходы. Для оценки опасности отходов надо знать индексы токсичности К_тi составляющих данные отходы веществ:

 

К_тi = ПДК_п / Сi + Si, мг/кг

Чем < К_тi, тем опаснее вещество. Из всех веществ, содержащихся в отходах, выбирают три наиболее опасные из них и по ним подсчитывают индекс токсичности К_а, 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.