145

что приводит к нарушению внутриценотических связей и в конечном итоге

– сдвигу экологического равновесия в биосфере. Поэтому необходима разработка эффективных мероприятий по предупреждению нежелательных последствий интенсивного применения пестицидов, по управлению функционированием экосистем в условиях загрязнения.

7.3. Промышленное или техногенное загрязнение почв

Основные пути промышленного загрязнения почв – через атмосферу при осаждении паров, аэрозолей, пыли или растворенных соединений поллютантов с дождем и снегом. Значительное количество загрязняющих веществ попадает в воздух из труб или вентиляционных каналов, большая часть из них оседает в радиусе 1–2 км от предприятия, остальная часть на расстоянии 3–4 км и дальше. Незначительная часть газопылевых выбросов оседает на почву в радиусе 10–50 км от источника загрязнения.

Пыль с высоким содержанием поллютантов с территории завода, трассы, по которой перевозят руду или концентрат, с отвалов или отходов производства легко, особенно в сухое время года, переносится ветром на прилегающие территории и далее. Ливневые потоки размывают и уносят грунт, покрывающий территорию завода, фабрики и содержащий значительные количества токсических соединений.

При сжигании различных видов топлива, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу попадает значительное количество оксидов азота, серы, образуется азотная и серная кислоты. В дальнейшем эти кислоты в виде дождя, тумана, росы выпадают на поверхность почвы, водоемов в виде кислотных дождей или иных атмосферных осадков. Антропогенные и природные выбросы в атмосферу оцениваются в 100 млн т серы в год. Под действием кислых осадков в подземных водах резко повышается содержание металлов, в частности Pb, Cu, Zn, Cd и особенно Al, который поступает через корневые системы и оказывает токсическое или даже летальное влияние на растения, в т.ч. и на человека.

Промышленные сточные воды непосредственно или через отстойники, очистные сооружения могут загрязнять реки, замкнутые бассейны, куда попадает сток. Использование воды из данных источников для полива сельхозугодий, где выращиваются продовольственные культуры, обуславливает загрязнение не только почв, но и произрастающих на ней продовольственных культур.

При фильтрации и испарении воды, содержащиеся в ней поллютанты, поступающие с поливной водой, оседают на поверхностном слое почвы на глубине 20–30 см. Следовательно, ежегодно повышается содержание загрязняющих веществ в корнеобитаемом слое сельскохозяйственных угодий от промышленного производства.

146

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами

Ежегодно в мире добывают около 3 млрд тонн сырой нефти.

Нефть – это сложные смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов, различных их производных и органических соединений других классов. Основной элемент нефти – углерод (83–87%) и водород (12–14%). Из других элементов в ее состав входят сера, азот и кислород.

Содержание серы колеблется от тысячных и сотых долей до 14%. Кроме того нефть содержит и незначительное количество микроэлементов.

Основные загрязняющие вещества почвы нефтью – это пластовая жидкость, состоящая из сырой нефти, газа, нефтяных вод; газ газовых шапок нефтяных залежей; законтурные воды нефтяных пластов; нефть, газ и сточные воды, полученные в результате отделения пластовой жидкости и первичной подготовки нефти; подземные воды; буровые растворы и т.д.; нефтепродукты. Эти вещества попадают в окружающую среду вследствие нарушения технологии, различных аварийных ситуаций и т.д. Компоненты газовых потоков осаждаются на поверхности растений, почв, водоемов. Углеводороды частично возвращаются на земную поверхность с осадками, при этом происходит вторичное загрязнение почв, водоемов. При попадании нефти в почву происходят глубокие, необратимые изменения морфологических свойств, а иногда и существенные изменения почвенного профиля, что приводит к потере загрязненными почвами, плодородия и отторжению территорий из сельскохозяйственного использования.

Нефть не подвергается разложению, а рассеивается, загрязняя почву сопряженных территорий и грунтовые воды. В почве из нефти выделяются полициклические соединения – пирен, бензпирен, бензантрацин и другие соединения.

Загрязнение почвы канцерогенными углеводородами

Сжигание угля, нефтепродуктов, газа, битума и других веществ обуславливает поступление в атмосферу, почву и водную среду значительных количеств канцерогенных веществ. Особенно опасны вещества, образующие при сжигании полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и бензпирен (БП). ПАУ и БП поступают в атмосферу и на почву от автотранспорта, авиации, коксохимических и нефтеперегонных заводов.

Данные предприятия выбрасывают в атмосферу канцерогенный 3,4– бензпирен и другие токсические соединения, которые оседают на почву, попадают в воду, а через них и в продукты питания (табл. 7.3.1).

Почвы обладают некоторой способностью разлагать БП. По– видимому, низшие организмы, грибы, почвенные микроорганизмы служат факторами самоочищения почв от бензпирена. Этому служит и солнечный свет. Однако механизм самоочищения не всегда справляется с растущей массой бензпиренов, поступающих в воздух, почву и воду. Более того, предполагают, что в условиях заболоченных почв возможен синтез БП или близких к нему веществ. Почва, по всей видимости, может фиксировать

147

БП и сохранять его, освобождая при сменах влажности, аэрации или реакции среды (рН). Поэтому массивы почв, загрязненные канцерогенными ПАУ, не должны использоваться для выращивания продуктов питания и кормов.

Таблица 7.3.1 Оценка степени загрязнения окружающей среды ПАУ мкг/кг или мкг/л

Наиболее опасны для человека диоксины. Источником их выбросов в атмосферу являются заводы, производящие хлорную продукцию, а также пестициды. С выбросами данных предприятий на почве оседает 2,4,5– трихлорфенол (ТХФ) и полихорбифенол (ПХБ).

Непосредственным токсическим действием обладает 2,3,7,8– тетрахлордибензо–П–диоксин (2,3,7,8–ТХДД), образующийся как микропримесь при получении ТХВ и 2,3,7,8–тетрахлордибен зофуран (2,3,7,8– ТХДФ) – микропримесь ПХБ.

ТХДД обладает высокой стабильностью, он не поддается гидролизу, устойчив к высокой температуре (разлагается при 750оС), действию кислот и щелочей, не воспламеняем, хорошо растворяется в жирах и относится к веществам первого класса токсичности.

7.4. Радиоактивные загрязнители

Под радиоактивным загрязнением почв понимают антропогенное (деятельность человека) или природное накопление радионуклидов, обуславливающих негативный токсико–экологический эффект.

Чаще всего почвы загрязняются стронцием–90, йодом–131 и цезием– 137. Данные элементы представляют опасность для человека из–за того, что в пищевой цепи почва – растение – человек или почва – растение – животное – человек они способны накапливаться в организме человека. Так, йод аккумулируется в щитовидной железе, стронций – в костной ткани, поскольку по своим химическим свойствам он близок к кальцию. Вред, связанный с накоплением радиоактивных элементов в организме, может быть индивидуальным (например, развитие рака) или генетическим, когда

148

возрастает частота мутаций и появляются потомства с врожденными уродствами.

Единицей измерения радиоактивности (в системе СИ) служит беккерель (БК) – одно ядерное превращение в секунду. Другой внесистемной единицей радиоактивности является Кюри (Кu), равная активности нукли-

да, в котором происходит 3,7 . 1010 актов распада в одну секунду.

Нуклиды – это разновидность атомов с определенным массовым числом и атомным номером. Например, нуклид стронция – 90/38 Sr, где делимое

– массовое число, делитель – атомный номер.

Доза излучения характеризует величину поглощенной энергии излучения, за единицу которой принимают грей (джоуль на килограмм). Грей – положительная доза излучения, переданная массе излучаемого вещества в 1 кг и измеряемая энергией в 1 Дж любого ионизирующего излучения

(1Гр= 1 Дж/кг).

Внесистемной единицей является рад – поглощенная доза, при которой количество поглощенной энергии в 1 г любого вещества составляет 100 ЭРГ независимо от вида и энергии излучения.

Радиоактивность – это самопроизвольный распад атомных ядер некоторых элементов, приводящий к изменению атомного номера и массового числа. Радиоактивный распад не может быть остановлен или ускорен, он осуществляется со строго определенной скоростью. Последняя измеряется периодом полураспада – временем, в течение которого распадается половина всех атомов. При распаде радиоактивных элементов альфа (α)– излучение отклоняется в магнитном поле в сторону севера и представляет поток положительно заряженных частиц (атомов гелия), движущихся со скоростью около 20 000 км/с. Бета (β) – излучение отклоняются в магнитном поле в сторону Юга и представляет поток отрицательно заряженных частиц (электронов), движущихся со скоростью света. Гамма (ν) – излучение

– коротковолновое магнитное излучение, близкое по свойствам к рентгеновскому. Рентген (Р) – единица экспозиционной дозы фотонного излучения, при прохождении которого через 0,001 293 г воздуха создаются ионы, несущие одну электростатическую единицу количества электричества (0,001293 г – масса 1 см3 сухого атмосферного воздуха).

Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, называются мощностью поглощенной и экспозиционной дозы.

Радиоактивный фон Земли и проблемы его снижения

Считают, что радиационный фон Земли складывается из трех компонентов:

-космическое излучение;

-естественные радионуклиды, содержащиеся в земле, воде, воздухе, других объектах окружающей среды;

-искусственные радионуклиды, образовавшиеся в результате деятельности человека (например, при ядерных испытаниях), радиоак-

149

тивные отходы, отдельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском хозяйстве.

Космическое излучение – это поток различных частиц, приходящих к нам их космического пространства, подразделяется на первичное и вторичное излучение. Первичное солнечное излучение обладает относительно низкой энергией, поэтому не приводит к существенному увеличению дозы внешнего излучения на поверхности Земли, так как почти полностью исчезает на высоте 20 км вследствие того, что его высокоэнергетические частицы взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя нейтроны, протоны и мезоны.

Население Земли в основном подвергается воздействию вторичного космического излучения в результате образования космогенных радионуклидов. Радионуклиды образуются при взаимодействии частиц вторичного космического излучения с ядрами различных атомов, присутствующих в атмосфере.

При вторичном космическом излучении основная роль принадлежит протонам высоких энергий, нейтронам и ионам, которые взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя новые вторичные частицы – каскады.

Развитие этого процесса приводит к образованию ливней из числа вторичных частиц.

К естественным радионуклидам в основном относят космогенные радионуклиды, главным образом 3H, 7Be, 14C, 22Na, 24Na, присутствующие в объектах окружающей среды с момента образования Земли (включая их дочерние продукты распада).

Основным источником облучения человека и загрязнения почв и пищевых продуктов являются 40K, 238U, 232Th – радионуклиды земного происхождения.

Искусственные радионуклиды попадают в окружающую среду в процессе антропогенного воздействия. Это испытания ядерного оружия, добыча и переработка урановых и ториевых руд, обогащение урана изотопом 235U, т.е. получение уранового топлива, работа ядерных реакторов, переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд хозяйства, хранение и захоронения радиоактивных отходов.

Научный комитет ООН по действию атомной радиации определил 21 из наиболее распространенных радионуклидов, восемь из которых состав-

ляют основную дозу внутреннего облучения населения: углерод – 14 (14С), цезий – 137 (137Cs), стронций – 90 (90Sr), рутений – 106 (106Ru), церий – 144 (144Сe), водород – 3 (3Н), йод – 131 (131J). Доза внешнего обучения форми-

руется в основном за счет радионуклидов: 95Zr, его дочернего радионукли-

да 95Nb, 106Ru, 103Ru, 140Ва, 137Cs.

В последнее время особое внимание отводится проблеме радона, который образуется при естественном радиоактивном распаде радия. Радио-

150

активность радона в наружном воздухе обычно составляет 1–20, а в горных районах достигает до 60 Бк/м3 и более, в воздухе жилых помещений порядка 50, в отдельных случаях до нескольких тысяч беккерелей на 1 м3.

Максимальная доза излучения, не причиняющая вреда человеку при многократном действии, составляет 3 . 10–3Гр (0,3 рад) в течение семи дней, а при одновременном действии – 0,25 Гр (25 рад).

У разных организмов чувствительность к радиоактивным излучениям различная, для бактерий она составляет около 104Гр (106 рад), для насекомых – 103 Гр (105 рад), для млекопитающих – 10 Гр (103 рад).

С возрастом радиочувствительность изменяется, более молодой организм обладает наибольшей чувствительностью к радиоактивным элементам.

Предельно допустимые дозы облучения, одобренные в 1991 г. комиссией по ядерному регулированию (бэр/год), приведены в табл. 7.4.1.

По данным комиссии общая эффективная эквивалентная доза облучения населения (суммарная доза внутреннего и внешнего облучения) составляет 0,1 бэр/год.

Доза облучения беременных женщин, плода (в течение всего периода беременности) – 0,5 бэр/год.

Доза облучения шахтеров – 0,5 бэр/год.

Доза облучения кожного покрова и конечностей – 50 бэр/год. Комиссией установлено, что коллективная доза облучения (чел. 3 в/ год)

населения от эксплуатации электростанции мощностью 1 ГВТ при работе:

ТЭС на угле – 4 бэр/год; Геотермальная – 2 бэр/год; ТЭС на торфе – 2 бэр/год; АЭС – 1,3 бэр/год; ТЭС на нефти – 0,5 бэр/год;

ТЭС на природном газе – 0,03 бэр/год.

Таблица 7.4.1 Ориентировочные нормы радиационной безопасности людей

Грей (1 Гр = 100 рад); Зиверт (1 3в = 100 бэр); 50 бэр – тяжелая форма лучевой болезни (ЛБ); 100 бэр – нижний уровень развития ЛБ;

75 бэр – кратковременное незначительное изменение крови;

370 мбэр – облучение при флюорографии; 10 бэр – допустимое аварийное облучение населения (разовое);