Стандарт к проведению анализов почв

Загрязняющие вещества, поступающие в воздух, как правило, несвойственны его составу или  имеют незначительное содержание в  естественных условиях. Это такие  вещества, как: сернистый газ, водород, сажа, аммиак, оксиды азота, формальдегид и другие летучие органические вещества. Загрязняющим веществом является и  углекислый газ, так как повышение  его содержания в атмосферном  воздухе вызывает «парниковый эффект»  – потепление климата Земли.

Любое увеличение мощности промышленных предприятий приведет к повышению загрязнения атмосферы. В настоящее время наиболее приемлемым способом снижения загрязнения окружающей среды выбросами промышленных предприятий  является использование пылеулавливающего  и газоочистного оборудования.

На состояние воздушной  среды оказывают влияние предприятия  коммунального хозяйства. В холодные зимы загрязнение воздуха от этих предприятий возрастает.

1.4 Газо-дымовые выбросы  загрязняющих веществ в атмосферу

Огромный вред для нормального  функционирования почв представляют газо-дымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например тяжелые металлы. Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за газо-дымовых выбросов может повышаться до концентрации, в сотни раз превышающих допустимые.

Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся  в непосредственной близости от автомобильных  дорог. Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоянии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное  превышение концентрации свинца по сравнению  с его содержанием (20 мкг/г) в почве  незагрязненных районов.

По данным агрохимической службы России (1997), почти 0,4 млн га в  нашей стране оказались загрязненными  медью, свинцом, кадмием и др. Еще  больше земель были загрязнены радионуклидами и радиоактивными изотопами в  результате Чернобыльской катастрофы.

Основные источники  загрязнения атмосферного воздуха - ООО “Астраханьгазпром”, ООО “Астраханьэнерго”. Основные источники загрязнения  водных объектов - ЖКХ г. Астрахань, морской транспорт.

В области отмечается низкое качество возвратных вод, сбрасываемых в открытые водоемы предприятиями - природопользователями. Наиболее часто  отмечается превышение по таким ингредиентам как азот аммония, азот нитритов, азот нитратов, нефтепродукты, железо, медь. Проверены сбросы 26 предприятий, 43 очистных сооружений канализации и водопроводов, 4 рыбоводных предприятий, 6 ливнево-дренажных  канализаций.

В атмосферу от стационарных источников поступило 118,5 тыс. т загрязняющих веществ, в том числе в г. Астрахань - 9,2 тыс. т.

Основным загрязнителем  воздушного бассейна области является предприятие ООО “Астраханьгазпром” - его выбросы составляют 102 тыс. т  или 86% от областного объема. Увеличение валовых выбросов загрязняющих веществ  в атмосферу на предприятии ООО  “Астраханьгазпром” по сравнению  с 2002 г. на 3,2 тыс. т связано с увеличением  объемов переработки пластового газа.

1.5 Нефть и нефтепродукты.

Одной из серьезных экологических  проблем России становится загрязнение  земель нефтью и нефтепродуктами в таких нефтедобывающих районах, как Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье и др. Причины загрязнения -- аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах, несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы и т. д. В результате, например, в отдельных районах Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения в 150 – 250 раз. На Тюменском Севере площади оленьих пастбищ уменьшились на 12,5%, т. е. на 6 млн га, замазученными оказались 30 тыс. га. В Западной Сибири выявлено свыше 20 тыс. га, загрязненных нефтью с толщиной слоя не менее пяти сантиметров (Государственный доклад..., 1995).

Значительную угрозу для  здоровья людей представляет загрязнение  почв различными патогенами,которые могут проникать в организм человека следующим образом (Розанов, 1984):

во-первых, через цепь: человек – почва – человек. Патогенные организмы выделяются зараженным человеком и через почву передаются другому, либо через выращенные на зараженной почве овощи и фрукты. Таким способом человек может заболеть холерой, бациллярной дизентерией, брюшным тифом, паратифом и др. Аналогичным путем в организм человека могут попадать и черви-паразиты;

во-вторых, через цепь: животные – почва – человек. Существуют ряд заболеваний животных, которые передаются человеку (лептосориаз, сибирская язва, туляремия, лихорадка Ку и др.) путем прямого контакта с почвой, загрязненной выделениями инфицированных животных;

в-третьих, через цепь: почва – человек, когда патогенные организмы попадают из нее в организм человека при прямом контакте (столбняк, ботулизм, микозы и др.).

2. Загрязнение почвы  химическими веществами.

2.1 Загрязняющие вещества: определение и анализ.

В почву попадают твёрдые  и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими  почву веществами являются тяжёлые  металлы (ТМ) и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды.

Решением Европейской  экономической комиссии ООН в  группу наиболее опасных (и следовательно, приоритетных для целей наблюдения, контроля и регулирования) тяжёлых  металлов включены: ртуть, свинец, медь, кадмий, хром, марганец, никель, кобальт, ванадий, железо, цинк, сурьма, а также  типичные металлоиды: мышьяк и селен.

Большинство из перечисленных элементов, за исключением свинца, сурьмы, мышьяка  и селена относятся к d-элементам.

Наличие вакансий во внешних  электронных оболочках d-элементов  обуславливает лёгкость их включения  в комплексные соединения, в том  числе и с биолигандами.

Благодаря этому такие  металлы с переменной валентностью, как Cu, Co, Ni, V, Cr, Mn, Fe, наряду сцинком и молибденом входят в состав простетических групп ферментов и некоторых белков.

В составе комплексов с  биомолекулами они участвуют в переносе кислорода, алкильных групп и во многих других жизненно важных процессах и реакциях.

Однако индивидуальная потребность  организмов в тяжёлых металлах очень  мала и поэтому поступление из внешней среды избыточных количеств  этих элементов приводит к различного рода токсическим эффектам.

Особенно опасными оказываются  металлы, не входящие в состав биомолекул, т.е. ксенобиотики: ртуть, кадмий и свинец.

Каждый из них образует особо прочные соединения с концевыми  тиогруппами белков, и поэтому их называют тиоловыми ядами.

Попадание больших количеств ртути  в организм высших животных, включая  человека, приводит к тяжёлым нарушениям в центральной нервной системе.

Тяжелые металлы относятся к  приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны  во всех средах.

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

В работах, посвященных  проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см³. Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Формально определению тяжелые металлы соответствует большое количество элементов. Однако, по мнению исследователей, занятых практической деятельностью, связанной с организацией наблюдений за состоянием и загрязнением окружающей среды, соединения этих элементов далеко не равнозначны как загрязняющие вещества. Поэтому во многих работах происходит сужение рамок группы тяжелых металлов, в соответствии с критериями приоритетности, обусловленными направлением и спецификой работ. Так, в ставших уже классическими работах Ю.А. Израэля в перечне химических веществ, подлежащих определению в природных средах на фоновых станциях в биосферных заповедниках, в разделе тяжелые металлы поименованы Pb, Hg, Cd, As. С другой стороны, согласно решению Целевой группы по выбросам тяжелых металлов, работающей под эгидой Европейской Экономической Комиссии ООН и занимающейся сбором и анализом информации о выбросах загрязняющих веществ в европейских странах, только Zn, As, Se и Sb были отнесены ктяжелым металлам. По определению Н. Реймерса отдельно от тяжелых металлов стоят благородные и редкие металлы, соответственно, остаются только Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. В прикладных работах к числу тяжелых металлов чаще всего добавляют Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Ионы металлов являются непременными компонентами природных  водоемов. В зависимости от условий  среды (pH, окислительно-восстановительный потенциал, наличие лигандов) они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей.

Истинно растворенные формы  металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме.

Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с  органикой; эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному циклу и  являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной  сред. Поэтому металлорганические комплексы  способны мигрировать в природных  водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных  вод, в которых образование других комплексов невозможно.

Источниками загрязнения  вод тяжелыми металлами служат сточные  воды гальванических цехов, предприятий  горнодобывающей, черной и цветной  металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и могут  попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных угодий.

Повышение концентрации тяжелых  металлов в природных водах часто  связано с другими видами загрязнения, например, с закислением. Выпадение кислотных осадков способствует снижению значения рН и переходу металлов из сорбированного на минеральных и органических веществах состояния в свободное.

Прежде всего представляют интерес те металлы, которые в  наибольшей степени загрязняют атмосферу  ввиду использования их в значительных объемах в производственной деятельности и в результате накопления во внешней  среде представляют серьезную опасность  с точки зрения их биологической  активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.

2.2 Характеристика основных  загрязняющих веществ.

Ванадий. Ванадий находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефти, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и др. Одним из главных источников загрязнения природных вод ванадием являются нефть и продукты ее переработки.