Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Шляхи вирішення проблеми



 

Забруднення ґрунтів важкими металами призводить до утворення кислої або лужної реакції ґрунтового середовища, зниження обмінної ємності катіонів, втрати поживних речовин, до зміни щільності, пористості, відбивної здатності, до розвитку ерозії, дефляції, до скорочення видового складу рослинності, її пригнічення або до повної загибелі.

Існує багато шляхів поліпшення ґрунту. Але більш ефективним методом є рекультивація земель. Рекультивація земель - це комплекс організаційних, технічних, біотехнологічних та правових заходів, здійснюваних з метою відновлення ґрунтового покриву, поліпшення стану та продуктивності порушених земель. Зазвичай рекультивація земель проводиться комплексно. Існує технічний її етап, і біологічний. Виконуються вони зазвичай послідовно. Технічний етап передбачає усунення різних проблем ландшафту, захоронення відходів, і багато іншого, а біологічна рекультивація постраждалих земель включає спектр агротехнічних робіт для відновлення родючості та інших показників ґрунту. Часто для цього використовують посадки різних бобових рослин, які здатні накопичувати в землі атмосферний азот, роблячи ґрунт привабливою для рослин інших видів, або тополя чорна. Також біологічна рекультивація земель може припускати висадку нових лісових насаджень замість вирубаних старих, і багато іншого.

Перш, ніж почати рекультивацію таких земель необхідно встановити джерело і причини забруднення, провести заходи щодо зниження викидів, локалізації або ліквідації джерела забруднення. Тільки за таких умов може бути досягнута висока ефективність рекультиваційних робіт.

Орієнтиром для розробки складу робіт з рекультивації земель в першу чергу служить пріоритетна речовина, що викликає погіршення екологічного стану ґрунтів і якість сільськогосподарської продукції, а очікувана рухливість інших небезпечних речовин повинна регулюється спеціальними або комплексними заходами.

Рекультивація земель, забруднених важкими металами, здійснюється з використанням таких способів:

) Культивування стійких до забруднення культурних і дикорослих рослин. На забруднених землях сільськогосподарського призначення проводиться реорганізація та переорієнтація сільськогосподарського виробництва за рахунок введення нової структури рослинництва, що забезпечує отримання якісної продукції. У зонах з надзвичайною екологічною ситуацією, що мають багатоелементний набір забруднювачів, доцільно переходити з виробництва овочів на зерно - кормові сівозміни і розвиток тваринництва з особливим режимом утримання тварин, наприклад, з стійловому і годуванням розведеними кормами або з вигоном на забруднені і чисті луки.

Перехід на інші сільськогосподарські культури визначається різною їх чуйністю на рівень вмісту металів у ґрунті, причому ця чуйність у рослин проявляється як в залежності від виду, сорту, так і за розподілом металів у вегетативних і регенеративних органах. Різна накопичення важких металів у рослинах викликано існуванням біологічних бар'єрів в системі: ґрунт - корінь - стебло (листя) - регенеративний орган. Зазвичай найбільше накопичення важких металів спостерігається у вегетативних органах, найменше - у регенеративних, наприклад, при вмісті в ґрунті 800 мг/кг свинцю в соломі жита виявлено 9 мг/кг, а в зерні - 0,9 мг/кг. Чуйність рослин на окремі метали можна простежити на прикладі кадмію, найбільш чутливими до надлишку кадмію є соя, салат, шпинат, а стійкими - рис, томат, капуста.

З урахуванням конкретних умов на ґрунтах, забруднених важкими металами, можна вирощувати наступні стійкі культури: зернові колосові, злакові трави, картоплю, капусту, томати, бавовник, цукровий буряк.

) Рекультивація ґрунтів за допомогою рослин (фіторекультивації), здатних накопичувати важкі метали у вегетативних органах. Встановлено, що дерево за вегетаційний період вздовж автомобільної дороги здатне накопичувати в собі кількість свинцю, рівне його вмісту в 130 кг бензину, тому в населених пунктах із забрудненими районами листовий опад доцільно збирати і утилізувати. Для очищення ґрунтів від цинку, свинцю і кадмію необхідно вирощувати великий горець, від свинцю і хрому - гірчицю, від нікелю - гречку і т.д., при забрудненні радіоактивними ізотопами можна використовувати горох, люцерну, махорку.

) Регулювання рухливості важких металів у ґрунті. Поглинання важких металів рослинами залежить від вмісту їх рухомих форм у ґрунті. Існування рухомих форм визначається властивостями і родючістю ґрунтів, біогеохімічними процесами, інтенсивністю та обсягами надходження важких металів у ґрунт, виносом рослинами. Поведінка важких металів у ґрунті та способи управління їх змістом випливають з теорії геохімічних бар'єрів, а рекультивація забруднених ґрунтів зводиться до створення додаткових бар'єрів, управлінню існуючими бар'єрами або до ослаблення деяких з них.

Ґрунти, важкі за механічним складом і мають високу родючість, містять менше рухомих форм важких металів, ніж ґрунти легкі і малопродуктивні. Багато з металів, що відносяться до першого класу небезпеки, в нейтральному ґрунтовому середовищі утворюються важко розчинні сполуки, а в кислому - легко розчинні. Кадмій найбільш рухливий у кислому середовищі і слабо рухливий у нейтральному і лужному середовищі. До рухомих в кислому середовищі відносяться ряд хімічних сполук, що містять катіони Zn, Сu, Pb, Cd, Sr, Mn, Ni, Co та ін. До рухомих в нейтральному і лужному середовищі - Mo, Cr, As, V, Se.

У рівних умовах найменшою розчинністю володіють фосфати і сульфіди важких металів, з карбонатних з'єднань меншу розчинність мають зєднання ртуті, свинцю і кадмію. Гідроксиди важких металів утворюють важко розчинні форми в слабокислих і нейтральних середовищах, винятком є гідроксид Fe (рН= 2,5) і Al (рН = 4,1).

На рухливість впливають органічні речовини з малою молекулярною масою, фульвокислоти і гумінові кислоти, так кількість рухомої міді змінюється від 4,5 мг/кг до 2,0 мг/кг при зміні вмісту гумусу в ґрунті від 0,6 до 6,5%. Адсорбція свинцю ґрунтом при зміні змісту в ній гумусу від 2,5% до 7,0% зростає з 5 мкг/кг до 20 мкг/кг.

Внесення в ґрунт рідкого гною і слабо розклалися органічних речовин підвищує рухливість важких металів за рахунок утворення низькомолекулярних водорозчинних комплексів. Надходження важких металів у рослини за ступенем їх рухливості: кадмій - свинець - цинк - мідь.

Для регулювання рухливості сполук важких металів у ґрунті використовують вапнування, гіпсування, внесення органічних і мінеральних добрив, землювання (внесення глини або піску).

При рекультивації земель, забруднених важкими металами, значна увага приділяється підтриманню і утворення в ґрунті важкорозчинних сполук. Для цього на додаток до наведених способам використовують штучні та природні адсорбенти. До природних відносяться торф, мох, чорноземні ґрунти, сапропель, бентонітові та бентоніто-подобні глини, глауконітові піски, кліноптілоліта, опоки, трепели, діатоміти. Штучні адсорбенти створюються в результаті активації або змішання природних адсорбентів, наприклад, активоване вугілля, алюмосилікатні і залізо-алюмосилікатні адсорбенти, углеалюмогелі, адсорбент «СОРБЕКС», іонообмінні смоли, полістирол.

Виборча здатність адсорбентів може бути орієнтована на певні метали, наприклад, при використанні адсорбенту «меркапто-8-триазинов» кадмій, свинець, ртуть і нікель переходять в недоступні для рослин сполуки (досвід Японії, Франції, Німеччини та інших країн), застосування кліноптололіта значно знижує надходження свинцю, хрому, кадмію, міді, цинку в рослини і т.д.

) Регулювання співвідношень хімічних елементів у ґрунті. В основі цього методу лежить антагонізм і синергізм хімічних елементів, тобто коли один елемент перешкоджає або сприяє надходженню іншого в рослину, наприклад, цинк перешкоджає надходженню ртуті, а надлишок фосфору призводить до зниження токсичності цинку, кадмію, свинцю і міді, присутність кальцію може створити для одних металів антагоністичні, а для інших синергічні умови, в родючому ґрунті цинк і кадмій протистоять закріпленню міді і свинцю, а в малородючому ґрунті процес може розвиватися у зворотному напрямку.

) Створення рекультиваційного шару, заміна або розбавлення забрудненого шару ґрунту може проводитися за багатошаровою схемою, а також шляхом нанесення одного шару ґрунту на попередньо екрановану або неекрановану забруднену поверхню. Розбавлення забрудненого шару проводиться землюванням чистого ґрунту з подальшим змішуванням, розбавлення може також проводиться за допомогою глибокої оранки, коли верхній забруднений шар перемішується з чистим нижнім шаром. Застосовують зняття забрудненого шару і його переробку, або зняття забрудненого ґрунту з подальшим очищенням і поверненням назад, але зазвичай такі операції проводять на невеликих ділянках, вони є дорогим способом рекультивації.

Для рекультивації великих територій, що включають Селітебні та рекреаційні зони населених пунктів, сільськогосподарські угіддя, які відчувають тривале забруднення, можна застосувати таку комплексну схему:

Суттєве скорочення викидів підприємствами (технологічний бар'єр);

Суворе дозування хімічних засобів захисту рослин, оптимальне регулювання поживного і кислотного режимів ґрунту (технологічний бар'єр);

Управління водними міграційними потоками за рахунок організації поверхневого стоку, створення зливової каналізації, дренажних з подальшим очищенням стоків (механічний бар'єр);

Посилення сорбційного бар'єру ґрунтового шару, необхідного для істотного зменшення кількості рухомих сполук важких металів, які надходять у рослини і забруднюють продукцію, в теж час загальна кількість металів у ґрунті може не тільки не зменшується, але навіть рости за рахунок зменшення рухливості.

Додатково до цього - мінімізація інфільтраційної складової водного режиму ґрунтового шару в умовах поливу зелених насаджень, газонів, городніх, сільськогосподарських та інших культур, тобто виконання заходів, спрямованих, з одного боку, на деяке ослаблення гідрофізичного бар'єру, але з іншого - необхідних для закріплення ефекту від посилення сорбційного бар'єру.

Зменшення кількості рухомих сполук при внесенні сорбенту фактично послаблює перерозподіл загального вмісту металів по ґрунтовому профілю під дією низхідних струмів вологи і призводить до надлишкової акумуляції металів у самому верхньому шарі. Ослаблення гідрофізичного бар'єру шляхом регульованої інфільтрації сприяє перерозподілу металів, так як відбувається розбавлення ґрунтового розчину і одночасне зменшення важко розчинних сполук за рахунок десорбції.

Такий захід можна вважати можливим, оскільки при значному забрудненні ґрунтів і ґрунтових вод токсичними речовинами необхідно створювати інженерно-екологічну постійно діючу систему управління потоками речовини в компонентах: ґрунт - ґрунтові води. Подібна система забезпечує рекультивацію забруднених ґрунтів і ґрунтових вод, а також служить бар'єром для вступу техногенних продуктів у річки та інші місця розвантаження підземних стоків. Для кількісного обґрунтування цих заходів використовуються математичні моделі пересування вологи, а також важких металів з урахуванням їх сорбції та відбору корінням рослин. рослин.

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.