Лекции по "Екологічна токсикорогія"

 

     Хімічне забруднення ґрунтів металами оцінюють за сумирним показником забруднення Z_С який визначають за формулою: 

     Z_c =  
 

     де  С, та Сфі, - концентрація і-го забруднювального металу в пробі відповідно аналізованого та фонового (чистого) ґрунтів, мг/кг; п - кількість присутніх металів;

     За  значенням сумарного показника  забруднення розроблена шкала (Ю. Саєт і Б. Равич), що відображає небезпеку  забруднення ґрунтів для здоров'я людини.

     Згідно  з цією шкалою, при мінімальному значенні Z_С (<8) небезпеки не виникає, ситуація відносно задовільна. При середніх значеннях Z_К (16-32) ситуація помірно небезпечна. Збільшується захворюваність дітей. Сумарна захворюваність досягає 15%.

     При значеннях Z_С від 32-64 до 128 екологічна ситуація характеризується як надзвичайна (у першому випадку) і дуже небезпечна (за останнього значення). При Z_С = 32-64 зростає захворюваність дітей на хронічні хвороби, порушується діяльність серцево-судинної системи. Сумарна захворюваність зростає до 40%.

     При максимальних забрудненнях і значеннях  Z_С (>128) настає екологічне лихо, захворюваність перевищує 70%, зростав смертність.

     Важкі метали є протоплазматичними отрутами, токсичність яких зростає зі збільшенням  атомної маси. 

     Механізм  токсичної дії  катіонів металів  різний і зумовлює:

     •  зниження активності ферментів (купрум, меркурій);

     •  утворення хелатів (клешнеподібних комплексів) зі звичайними метаболітами та порушення обміну речовин (ферум);

     •  взаємодію з клітинними мембранами і зміну їх проникності та інших властивостей (кадмій, купрум);

     •  конкуренцію з хімічними елементами, необхідними для живлення рослин (цинк входить до складу багатьох ферментів  і заміщення його кадмієм спричинює  порушення функціонування ферментних систем та загибель рослий). 
 
 
 

     13. ШЛЯХИ ЗНИЖЕННЯ ТОКСИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА ГРУНТИ.

     З метою очищення грунтів  від нафтопродуктів використовують такі методи:

     - термічні

     - біологічні

     - хімічні. 

     Термічні  – нагрівання грунту до 150-160 С. При цьому видаляється 99% ароматичних і аліфатичних вуглеводнів.

       В Нідерландах очищення ґрунтів па території автозаправних станцій від бензину, дизельного палива і мастил проводять хімічним способом, використовуючи як окисник пероксид гідрогену; тривалість процесу 6-12 міс.

     Біологічні методи впроваджують із використанням мікроорганізмів (метаноокислювальних і метанотрофних), рослин (деякі рослини з родини складноцвітих - айстри, стокротки, осот та ін. N швидко очищають ґрунт від нафти). 

     Шляхи зменшення поглинання радіонуклідів рослинами:

     •  внесення добрив (але надлишок сполук нітрогену при нестачі калію  і фосфору може, навпаки, зумовити інтенсивне накопичення ^Ь7Сз);

     •  насичення ґрунту калієм зменшує  поглинання цезію;

     •  вапнування ґрунтів і збільшення концентрації кальцію в ґрунтовому розчині знижує надходження ⁹⁰3г;

     •  фосфати та карбонати осаджують  стронцій у вигляді нерозчинних  сполук або знижують Його вміст у  ґрунті за рахунок співосадження  ⁹⁰8г з важкорозчинними фосфатами й карбонатами феруму, кальцію, магнію при внесенні фосфорних добрив;

     •  внесення перегною та мінеральних добрив з одночасним вапнуванням ґрунтів  знижує вміст радіонуклідів у  рослинній продукції у 4- 5 разів.

     Крім  того, для очищення ґрунтів від  радіонуклідів використовують рослини, їх поглинають у значних кількостях. Зокрема, соняшники за 10 днів вегетації вибирають з ґрунту 95% радіоактивних ізотопів цезію і стронцію. Рослини спалюють, а золу захоронюють, як радіоактивні відходи.

     У зоні відчуження ЧАЕС проводиться велика робота з цього напряму. 

     Основними шляхами екологізації сільськогосподарського виробництва є:

     •  спрямування на вирощування екологічно чистої продукції;

     •  створення парку легких сільськогосподарські машин, які менше ущільнюють ґрунт;

     •  впровадження біологічних методів  боротьби зі шкідниками сільськогосподарських культур;

     •  виведення нових високопродуктивних сортів рослин та порід тварин;

     •  раціональне внесення добрив і пестицидів у оптимальні терміни;

     •  охорона поверхневих і підземних  вод від забруднення;

     •  впровадження нових ефективних технологій землекористування. 
 
 
 

     14. ШЛЯХИ ВІДНОВЛЕННЯ ПОРУШЕНИХ ПРОМИСЛОВІСТЮ ҐРУНТІВ.

     Рекультивація земель (лат. користь) - це відновлення порушених промисловістю земельних площ з метою використання їх в інших галузях народного господарства.

     Перші дані про рекультивацію з'явилися  в 1766-1784 рр., коли почали експлуатувати  Рейнський кам'яновугільний басейн. Нині значні робота з рекультивації  земель тривають у Великій Британії, США, Франції, Німеччині, Японії, Китаї.

     Рекультивація полягає у використанні відчужених земель.

     Основні напрями рекультивації  техногенних ландшафтів 

     Сільськогосподарський напрям - використання рекультивованих земель для вирощування сільськогосподарських культур.

     Успіх рекультивації залежить від:

     хімічного складу та структурно-гранулометричних властивостей порід, вмісту токсичних речовин, вологості ґрунту,

     наявності елементів, необхідних для живлення рослин. Після   припинення   видобутку   корисних   копалин   територію   розрівнюють   і   висівають невибагливі   рослини,  які  закріплюють  внесений  ґрунт  (ковила,  типчак,  червона  конюшина, буркун, люцерна, еспарцет) і збагачують його нітрогеном (бобові). Після відновлення обміну речовин у ґрунті висівають зернові.

     Лісогосподарський напрям - подальше створення лісів. Як правило, лісогосподарську рекультивацію проводять на територіях, не придатних для сільськогосподарського вжитку. Спочатку висаджують невибагливі породи (тополю, акацію, вільху та ін.), а вже за наявності потужного ґрунтового шару - цінні породи; сосну, ялину, березу, дуб, граб тощо. 

     Водогосподарське  використання - створення ставків, басейнів, рибних господарств. (У Франції на затоплених кар'єрах створюють водноспортивні бази, іригаційні та протипожежні водосховища, рибні ставки.) 

     Рекреаційний  напрям полягає у використанні відчужених земель для відпочинку населення. Тут створюються зони відпочинку, ставки, спортивні майданчики. В Донецьку шахтні терикони поливають суспензією глини для припинення реакцій горіння, вносять шар ґрунту, висікають трави для його закріплення, а потім висаджують дерева. Там добре приживаються клен ясенолистий, тополя канадська, акації біла і жовта, а також трави - тимофіївка, стоколос, пирій, астрагал, буркун, люцерна та еспарцет. Виникають чудові парки для відпочинку. 

     Будівельний напрям - забудова рекультивованих земель. Часто її проводять без попереднього вирівнювання поверхні і кар'єри використовують для закладання фундаменту. Іноді відпрацьовані картери заповнюють промисловими відходами та сміттям. В Італії поблизу Риму частина земель вапнякового кар'єру відведена під будівництв. Часто в цих місцях будують підземні гаражі, склади тощо,

     Санітарно-гігієнічний  напрям. Його суть - використання територій виробок під звалища відходів, шламонакопичувачі без попереднього вирівнювання ландшафту.

     В Україні загальна кількість порушених  земель перевищує 263 тис. га, з яких потребує рекультивації понад 120 тис. га. Найбільше зіпсованих відкритим видобутком корисних копалин земель знаходиться в Криворізькому і Керченському залізорудних. Дніпровському та Львівсько-Волинському вугільних, Нікопольському манганово-рудному та Прикарпатському сірконосному басейнах.

     У цих зонах проводять значні роботи з рекультивації земель у різних напрямах: будують житлові будинки, вирощують сільськогосподарські культури, закладають сади. 

     Етапи рекультивації

     Відновлення порушених площ земель здійснюють у  кілька етапів;

     •  підготовчий (проектно-пошуковий) - вивчення земель, їх структури, здатність до біологічної рекультивації, техніко-економічне обґрунтування;

     •  гірничо-технічний (інженерний) полягає у вирівнюванні поверхні та впровадженні протиерозійних меліоративних заходів;

     •  біологічний спрямований на відновлення родючості земель та створення екосистем.

     Меліораційні  заходи

     Меліораця — це комплекс заходів, спрямованих на поліпшення якості ґрунтів. До них належать;

     • зрошення пустель;

     •  осушування боліт;

     •  внесення добрив (їх норма, співвідношення, терміни внесення мають бути узгоджені  з типом ґрунту; кліматичними умовами, фазами вегетації рослин, видом добрива);

     •  снігозатримання з метою підвищення вологості ґрунтів;

     •  вирівнювання рельєфу;

     •  висаджування полезахисних смуг;

     •  боротьба з водною та вітровою ерозіям;

     •  глибока оранка ущільнених ґрунтів;

     •  обробка кислих ґрунтів вапном, карбонатом кальцію, внесення кальцієвмісних відходів: доменних та електроплавильних шлаків, зол ТЕС, відходів цементних і цукрових заводів (дефекат виробництва цукру містить до 70% карбонатів кальцію і магнію, близько 15% органічних речовин, 1% фосфору, 0,6-0,8%) калію, домішки сульфуру, нітрогену, мікроелементів);

     •  промивання засолених ґрунтів;

     •  меліорація солонців і солонцюватих ґрунтів, у яких багато обмінного  натрію; при зволожений вони стають в'язкими й липкими. 
 

     15. ПАТОХІМІЧНА КЛАСИФІКАЦІЯ ОТРУТ

     Патохімічна класифікація отрут (за О.О. Покровським)