Мониторинг придорожных территорий улиц Оренбурга

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Геолого-географический факультет

Кафедра экологии и природопользования

Курсовой проект

Мониторинг придорожных территорий улиц Оренбурга

(на примере улицы Салмышская)

Проверил:

канд. тех. наук

_____________Т.Ф. Тарасова

Выполнил:

студент группы 13ТБ(м)ПЭк

_____________З.Ш. Морозова

Оренбург 2013 г.



Введение

Почва- поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляет собой полифункциональную гетерогенную открытую четырехфазную (твердая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образующуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Она представляет продукт физического, химического и биологического преобразования различных пород, т.е. сложного взаимодействия климата, растений, животных и микроорганизмов. Избыток или недостаток гумуса определяет плодородие почвы, т.к. в нем происходят сложные обменные процессы, в результате которых образуются элементы питания растений. Одно из наиболее важных физических свойств почвы - ее механический состав, т.е. содержание частиц разного размера.

В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы, простейшие одноклеточные, черви и членистоногие.

Именно почва в наибольшей степени подвергается загрязнению, что вызывает нарушение физических, химических и биологических процессов, протекающих в ней. Загрязнение почвы непосредственно связано с загрязнением атмосферы и вод.

Выбросы вредных веществ от передвижных и стационарных источников оказывают непосредственное воздействие на почву. В первую очередь, изменения затрагивают ее биологические свойства: снижается общая численность почвенных микроорганизмов, видовое разнообразие, интенсивность микробиологических процессов, активность почвенных ферментов. Кроме того, токсичные выбросы способны изменять и более консервативные признаки почв: рН среды. Все это ведет к частичной, а в некоторых случаях, и к полной утрате плодородия почв. Учитывая то, что почва является экологическим узлом биосферы, обеспечивает сопряжение биологических и геологических круговоротов, нарушение микробиологических и биохимических процессов в почве неизбежно отражается на функционировании экосистем в целом.

Целью данного курсового проекта является оценка экологического состояния почв ул.Салмышской. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- определить рН почвенной вытяжки;

- рассчитать коэффициент концентрации загрязняющих веществ и

показатель химического загрязнения почвы;

- определить степень экологического неблагополучия по показателю химического загрязнения (ПХЗ) почв;

- осуществить выбор приоритетных загрязняющих веществ.



1. Почва, как биокосная система

1.1 Основные свойства почв

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:

-- минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

-- детрит -- отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

-- множество живых организмов от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.

Таким образом, почва -- биокосная система, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами.

Оставаясь основным и незаменимым средством сельскохозяйственного производств, почва в тоже время выступает и как один из основных компонентов биогеоценоза, а следовательно, и биосферы в целом. В результате сельскохозяйственного использования в почве происходят глубокие, а порой необратимые процессы, переводящие почвенную среду в иное качественное состояние. Находясь в неразрывном единстве с другими компонентами экосистемы, антропогенно преобразованная почва меняет свои связи и соотношения с ними. Важно и необходимо знать, в каком направлении ведут современные эволюционные процессы в почвах. [1]

Основными химическими и физическими свойствами, характеризующими плодородие почв являются:

- содержание и состав гумуса, его запасы, мощность гумусового слоя;

- показатели физических свойств почвы - плотность, агрегированность, полевая влагоемкость, водопроницаемость;

- морфологическое строение профиля почв - мощность пахотного горизонта и в целом гумусового профиля;

- физико-химические свойства почв - реакция почвы, емкость поглощения, состав обменных катионов, степень насыщенности основаниями, уровень токсических веществ - подвижных форм алюминия и марганца, показатели солевого режима. Химическое загрязнение почв приводит к деградации почвенно-растительного покрова и снижению почвенного плодородия

Водопроницаемость -- свойство почвы как пористого тела пропускать воду. Она зависит от механического состава, структурного состояния и сложения почвы. В почвах легкого механического состава водопроницаемость выражена хорошо, а почвы тяжелые и особенно бесструктурные -- слабоводопроницаемы. При наличии водопрочной структуры суглинистые и глинистые почвы обладают высокой водопроницаемостью. У почв с рыхлым сложением она выше, чем у почв уплотненных.

Влагоемкость характеризует способность почвы удерживать влагу. Различают несколько видов влагоемкости, основными из которых являются наименьшая, капиллярная и полная.

Наименьшая влагоемкость (полевая) -- предельное количество влаги, которое способна удерживать почва в полевых условиях после стекания гравитационной воды и при отсутствии капиллярного увлажнения за счет грунтовых вод. При наименьшей влагоемкости в почве содержится максимальное количество воды, доступной для растений, так как водой заполнено 50--70 % пор почвы.

Капиллярная влагоемкость -- количество влаги, которое способна удерживать почва при наличии капиллярной связи с грунтовой водой, за счет которой она пополняется.

Полная влагоемкость -- содержание влаги в почве при условии полного заполнения всех пор водой.

Влагоемкость почвы зависит от механического состава, содержания гумуса и структуры. Суглинистые и глинистые почвы имеют наибольшую влагоемкость по сравнению с почвами супесчаными и песчаными. Почвы, богатые гумусом, структурные, способны удерживать влаги больше, чем бесструктурные и слабогумусированные.

Гигроскопичность почвы - это способность притягивать водяные пары из воздуха. Минимальной гигроскопичностью обладают крупнозернистые почвы, свободные от загрязнений.

Твердость (плотность). Твердостью почвы называется способность ее оказывать сопротивление проникновению в нее твердых режущих тел род давлением.

Вода значительно изменяет физические, химические, тепловые и воздушные свойства почвы.

Физико-химические свойства почв. Пористость (скважность). Суммарный объем пор между частицами твердой фазы (объем всех промежутков), выраженный отношением объема пор к объему почвы называется пористостью, или скважностью. В отличии от пористого сложения почвы или от пористости горных пород или других тел, скважность почвы нередко называют порозностью.

Пластичностью почвы называется способность ее в определенном интервале влажности под воздействием внешних сил изменять свою форму с сохранением новой приданной формы (способность к формованию и лепке). Это свойство обуславливается образованием гидратированных плотных оболочек вокруг мельчайших частичек почвы. Наибольшую пластичность имеют так называемые жирные, или тяжелые, глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек, сложенных в форме плотных штабелей.

Липкость (клейкость) - способность почвы во влажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам или соприкасающимся с нею. Она зависит от влажности, механического и химического состава и других свойств почвы. Начинает проявляться в структурной почве при ее влажности 60 - 70% и в бесструктурной - при 40 - 60% полной влагоемкости. Затем липкость возрастает до степени влажности, соответствующей нижнему пределу текучести, а при последующем повышении влажности липкость уменьшается и при переходе почвы в текущее состояние исчезает.

Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать.

Пористость (зависит от величины и формы зерен) крупнозернистые почвы содержат мало пор, примерно до 25% на песке или гравии, а на черноземе пористость достигает 85%, на глинистой почве пористость составляет 40-45%.

Связность - это свойство взаимного сцепления или притягивающего действия между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы одну около другой. Оно обуславливается проявлением адсорбции, когезии, цементирующим действием различных веществ (глина, перегной, известь), степенью увлажнения почвы и другими факторами.

Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой фазами. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. При уменьшении концентрации такого раствора часть веществ поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличении концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазе почвы. [2]



1.2 Виды мониторинга почв

Методология мониторинга любой природной среды определяется как специфическими свойствами каждой из сред, так и ее экологическими функциями.

Значимость экологический функций почв как уникального базового природного объекта, который занимает центральное положение в биосфере, обуславливает специфические особенности экологического мониторинга почв и его отличия от мониторинга других природных сред.

Почвенный мониторинг должен обеспечивать контроль выполнения почвой ее утилитарных функций.

Уникальная функция почвы - плодородие. Соответственно, контроль сохранения в условиях антропогенного воздействия почвами физических, химических и биологических свойств, которые обеспечивают их плодородие - это одна из важнейших специфических задач почвенного экологического мониторинга.

Мониторинг почв - это система длительных регулярных наблюдений в пространстве и времени дающее информацию о почве с целью оценки настоящего состояния и прогноза изменений в будущем.

Виды почвенного экологического мониторинга выглядит, следующим образом: почва автотранспортный загрязнение грунт

1. Локальный и региональный почвенный экологический мониторинг делится на следующие виды:

1.1. Специфический мониторинг почв: а) мониторинг почв, подверженных загрязнению, б) мониторинг агрохимический.

1.2. Комплексный мониторинг почв: а) мониторинг опустынивания, б) мониторинг пастбищ, в) ирригационно-мелиоративный.

1.3. Универсальный мониторинг почв - виды локального и регионального мониторинга позволяют, получить интегральную оценку деградации почв в основе лежит, либо состояние почвенного микробиоценоза, либо производственная оценка качества почв (бонитировка). Назначение локального и регионального мониторинга выявление влияния деградации почв на экосистемы локального и регионального уровней и на уровни жизни человека в сфере его природопользования. Эти показатели не являются единообразными. [2]

Локальный и региональный мониторинг должен решать следующие задачи:

1) характеристика источника загрязнения и загрязняющих веществ;

2) определение уровней контролируемых показателей состояния почв, вод, растений на территории, подверженной действию источника загрязнения;

3) установление зон распространения почв с ухудшением контролируемых свойств;

4) определение характера действия загрязняющих веществ на почву, а также путей миграции, аккумуляции и направления трансформации загрязняющих веществ в почве;

5) оценка сопротивляемости почв загрязнению и возможности их самоочищения;

6) рекомендация мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения почв;

7) оценка экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству загрязнением почв. [3]

2. Глобальный почвенный экологический мониторинг - составная часть глобального мониторинга биосферы, он призван для оценки отражения в состоянии почв экологических последствий дальнего атмосферного переноса загрязняющих веществ - это связано с опасностью общего планетарного загрязнения биосферы.

Глобальный почвенный экологический мониторинг.

По методам наблюдения экологический мониторинг почв делят на:

* дистанционный мониторинг почв;

космический мониторинг почв;

почвенно-химический мониторинг почв.

Дистанционный мониторинг почв - это система наблюдений с автомашин, самолетов и вертолетов за составом и концентрацией радионуклидов в почве, а так же за их распределением по почве.

Объектом данного мониторинга являются обширные территории почв. При дистанционном мониторинге почв, на фотоснимках или видеопленках с помощью дискретного спектрального анализа, фиксируется интенсивность у излучений. По спектральному составу испускаемого квантом, устанавливают состав радионуклидов, а по интенсивности излучения определяют концентрацию и распространения их в почве. В результате дистанционного мониторинга определяют и измеряют концентрации естественных изотопов почвы и в горных районах, а также концентрации антропогенных изотопов.

Космический мониторинг почв это система наблюдений со спутников космических кораблей и станций за содержанием и распределением загрязнений и воздействий в почве на больших площадях в глобальном масштабе загрязнения.

Объектом данного мониторинга являются большие площади земель или вся поверхность суши.

При космическом мониторинге почв фотоснимки или видеоинформацию анализируют с помощью специальных электронных систем интерактивной обработки. При этом выявляют различные оптические плотности вдоль горизонтальных и вертикальных сечений изображений на снимках и съемках и определяют спектральные коэффициенты яркости. В результате учитываются различные полиизлучения от различных природных образований почв и выявляются с помощью этих различий районы с антропогенными воздействиями загрязнения.

Почвенно-химический мониторинг почв - это система наблюдений по выявлению и определению состава и концентрации химических загрязнений и изменений в почве.

Объектом данного мониторинга являются различные территории почв на локальном, региональном и глобальном уровне.

При данном виде мониторинга определяют ограниченный ряд показателей в соответствие с действующими нормативами, среди которых можно выделить:

1) показатели химических свойств почв (содержание общего углерода, водорастворимые органические вещества,подвижный фосфор, аммиачный и нитратный азот, обменные сульфаты);

тяжелые металлы (свинец, кобальт, кадмий, никель, медь, цинк);

определение нефти и нефтепродуктов в почве;

4) определение некоторых пестицидов (ДДТ, метафор, карбафос). [2]

1.3 Основные источники загрязнения почв

Почва является одной из составных частей окружающей человека среды. Важнейшее ее свойство - плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство почвы играет первостепенную роль в жизни человека. Но ценность почвы не ограничивается ее значением для сельскохозяйственного производства. Она является важнейшим звеном биогеоценозов и биосферы Земли. Воздействие человека на почву - составная часть общего влияния человеческого общества на земную кору и всю природу в целом. Особенно влияние человека на плодородный слой земли возросло в век научно - технической революции. При этом не только усиливается взаимодействие человека с землей, но и меняются основные черты взаимодействия.

Проблема «почва - человек» осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, ростом потребностей продуктов питания. По воле человека меняется характер почвы, изменяются факторы ее образования. Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений снижается плодородие почв, а отсюда технологическая и питательная ценность продукции.

Хищническая деятельность человека приводит к отрицательным результатам воздействия на почву: прогрессирующим сокращениям биологически активных площадей почвы, ее эрозией, засолением и загрязнением. Почва в отличие от атмосферного воздуха обладает способностью аккумулировать попадающие в нее различные загрязнения. Загрязняющие вещества поступая в почву накапливаются в избыточных количествах за счет выбросов промышленных предприятий, животноводческих комплексов.

Так же почва загрязняется в результате нерационального применения различного рода минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды - это общепринятое собирательное название ядохимикатов, используемых в сельском хозяйстве для защиты растений и животных. К ним относятся разнообразные химические соединения, обладающие способностью уничтожать или прекращать развитие живых организмов. В почву пестициды поступают с протравленными семенами, при обработке пестицидами растений, с отмирающими частями растений. Исследования ученых показали, что некоторые ядохимикаты могут сохраняться в почве очень длительное время.

Например: препарат севин может сохраняться в почве один - два года. Такие свойства имеют так же некоторые гербициды. К ним относятся: диурон, моурон и симпозин. Срок сохранения этих веществ в почве - от нескольких месяцев до нескольких лет. Степень накопления препаратов в почве и пути их миграции определяется свойствами яда. Наиболее длительное сохранение в почве имеет дилдрин, линдан, токсафен, гептахлор и алдрин. Они могут сохраняться в течении пяти - пятнадцати лет.

Загрязнение почв связано с загрязнением атмосферы и воды. В почву попадают различные твердые и жидкие отходы промышленного производства, сельского хозяйства и коммунально-бытовых предприятий. Основными загрязняющими почву веществами являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды. [4]

Главными источниками загрязнения являются:

- Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предмета домашнего обихода; мусор общественный учреждений - больниц, столовых, гостиниц, магазинов и др. Вместе с фекалиями в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека. В фекальных остатках могут содержаться такие представители патогенной микрофлоры, как возбудители тифа, дизентерии, туберкулеза, полиомиелита и др. Быстрота гибели в почве разных микроорганизмов неодинакова. Некоторые болезнетворные бактерии могут длительное время сохраняться и даже размножаться в почве и грунте.

К ним относятся возбудители столбняка, газовой гангрены, сибирской язвы, ботулизма и некоторые другие микробы. Почва является одним из важных факторов передачи яиц гельминтов, определяя тем самым возможность распространения ряд гельминтозов. Некоторые гельминты - геогельминты (аскариды, власоглавы, анкилостомиды, сторонгилиды, трихостронгилиды и др.) проходят одну из стадий своего развития в почве и могут длительное время сохранять жизнеспособность в ней.

- Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отхода постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выводит в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия. При производстве пластмасс и искусственных локон образуются отходы бензола и фенола. Отходами целлюлозно-бумажной промышленности, как правило, являются фенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки. [Таблица 1.1]

Таблица 1.1 - Возможное поступление металлов в биосферу при исчерпании достоверных запасов руд, угля, торфа, млн. тонн.

Элемент	Суммарный техногенный выброс металлов	Содержится в гумосфере	Отношение техногенного выброса к содержанию в гумосфере
Свинец	207,5	24,0	8,6
Мышьяк	739,0	12,0	61,6
Кадмий	7,4	1,2	6,2
Уран	590,4	2,4	246,0
Ртуть	0,55	0,024	27,1
Олово	295,7	19,0	15,6
Серебро	3,0	0,24	12,5

Отношение этих величин позволяет прогнозировать масштаб влияния деятельности человека на окружающую среду, прежде всего на почвенный покров.

- Теплоэнергетика. Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в конце концов, оказывающихся в почве.

- Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате не дозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды, с одной стороны, спасают урожай, защищают сады, поля, леса от вредителей и болезней, уничтожают сорную растительность, освобождают человека от кровососущих насекомых и переносчиков опаснейших болезней (малярия, клещевой энцефалит и др.), с другой стороны - разрушают естественные экосистемы, являются причиной гибели многих полезных организмов, отрицательно влияют на здоровье людей. Пестициды обладают рядом свойств, усиливающих их отрицательное влияние на окружающую среду. Технология применения определяет прямое попадание на объекты окружающей среды, где они передаются по цепям питания, долгое время циркулируют по внешней среде, попадай из почвы в воду, из воды в планктон, затем в организм рыбы и человека или из воздуха и почвы в растения, организм травоядных животных и человека. Вместе с навозом в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.

- Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу в среднем в год 1 кг свинца в виде аэрозоля. Свинец выбрасывается в выхлопными газами автомобилей, осаждается на растениях, проникает в почву, где он может оставаться довольно долго, поскольку слабо растворяется. Наблюдается ярко выраженная тенденция к росту количества свинца в тканях растений. Это явление можно сопоставить все увеличивающимся потреблением горючего, содержащего тетра-этил свинца. Люди, живущие в городе около магистралей с интенсивным движением, подвергаются риску аккумулировать в своем организме всего за несколько лет такое количество свинца, которое намного превышает допустимые пределы. Свинец включается в различные клеточные ферменты, и в результате эти ферменты уже не могу выполнять предназначенные им в организме функции. Почву загрязняют нефтепродуктами при заправке машин на полях и в лесах, на лесосеках и т.д. [5]

Самоочищение почв, как правило, - медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсические вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни и смертельные исходы.

1.4 Влияние загрязнения почв на объекты окружающей среды

1.4.1 Влияние загрязнения почв на здоровье человека

Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль.

Хорошее и крепкое здоровье человека во многом зависит от структуры и состава почвы. Это обусловлено тем, что именно от почвы зависит качество пищи, а именно состояние флоры и фауны, которые человек потребляет. Людям жизненно важно получать достаточное количество питательных веществ, которые обеспечиваются высокой калорийностью, витаминами и минералами, необходимыми для построения и нормального функционирования организма. Также следует помнить, что вместе с компонентами пищи человек получает также вещества, которые могут быть как полезными, так и вредными для его развития. Именно поэтому загрязнение почвы в реалиях современного мира является одной из главных экологических проблем, требующих немедленного решения. Почва, загрязненная вредными химическими веществами, оказывает негативное влияние не только на состояние человека, но и всего органического мира.

Почва - благоприятная среда для развития микроорганизмов. В этом заключается ее эпидемиологическое значение и гигиена почвы. В составе почвенной микрофлоры содержатся и патогенные формы, вызывающие тяжелые заболевания, например возбудители столбняка, сибирской язвы, и др. В загрязненной почве происходит развитие и выплод мух и других насекомых - переносчиков возбудителей различных инфекций. Обитающие в почве грызуны заражают ее возбудителями туляремии, лептоспироза и др.

Наибольшее количество микроорганизмов и яиц геогельминтов содержится на глубине 1-2 см. Постоянные обитатели почвы - спороносные анаэробы - возбудители газовой гангрены и столбняка.

Гигиену почвы ухудшает то, что в ней годами сохраняются палочки ботулизма и споры сибирской язвы, вызывающие тяжелейшие заболевания. В почве, загрязненной человеческими фекалиями, могут содержаться возбудители кишечных инфекций. Вирусы полиомиелита и микобактерии туберкулеза живут в почве более 3 месяцев. Бактерии тифопаратифозной группы сохраняются от 2-3 недель до нескольких месяцев при благоприятных условиях. Срок выживания в почве яиц геогельминтов (аскарид и власоглава) составляет 7-10 лет.

Таким образом, многие важные вопросы медицины и ветеринарии не могут быть решены без учета особенностей почвенного покрова.

Почва, как составляющая часть окружающей среды, оказывает непосредственное влияние на здоровье человека. Поэтому ее загрязнение бытовыми и производственными отходами и химическими веществами может стать причиной многих заболеваний, потому требует почтительного отношения к гигиене почвы.

Рост городов и развитие промышленности приводят к существенному увеличению количества отбросов, которые вызывают загрязнение почвы, которое, в свою очередь влечет за собой загрязнение воздуха и грунтовых вод, обусловленное продуктами разложения органики и жидкой частью отбросов. А чем грязнее почва, тем больше в населенном пункте заболеваний и смертей. Тесная связь между гигиеной почвы и здоровьем жителей не вызывает никакого сомнения.

Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит так же к их недостатку у растений, животных и у человека. Заболевания, связанные с недостатком или избытком микроэлементов, получили название эндемических. Например, низкий уровень йода в почве может послужить причиной возникновения заболеваний щитовидной железы или кретинизма. Низкое содержание в почве и питьевой воде фтора приводит к кариесу зубов.

Большую опасность представляют радиоактивные вещества, попадающие в почву. Они способны накапливаться в почвенном покрове. Источником поступления в почву радиоактивных веществ могут быть радиоактивные атмосферные осадки, отходы ядерных энергетических реакторов, лабораторий, научно-исследовательских учреждений, использующие радиоизотопы. Наибольшую опасность из радиоизотопов представляют стронций-90 и цезий-137. Эти вещества с очень длительным периодом полураспада. Радиоактивные вещества способны включаться в пищевые цепи, при этом поражая живые организмы. Поражения организмов может быть как индивидуальными - развитие злокачественных новообразований, так и генетическими, представляющими большую опасность для будущих поколений.

Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:

- токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;

- служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;

- служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

В некоторых случаях воздействие одних из загрязняющих веществ в комбинации с другими приводят к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия. [6]

При неправильном обращении с навозом и трупами сибиреязвенных животных в почву могут попасть споры сибирской язвы, которые могут сохранять в ней жизнеспособность в течение многих лет. Многие из паразитических червей нуждаются в почве как во временной среде для своего развития и созревания. К ним относятся яйца аскариды, власоглава, анкилостомы; для острицы, карликового вооруженного и невооруженного цепня почва служит местом длительного сохранения яиц. Попадая из почвы в кишечник человека, яйца этих паразитических червей и личинки анкилостомы развиваются во взрослые формы и вызывают тяжелые заболевания (гельминтозы).

Почва служит также средой для развития паразитических насекомых -- мух, москитов, слепней и др. В почве живут личинки жуков, являющихся промежуточными хозяевами различных паразитических червей.

Патогенные бактерии кишечных инфекций и зародыши паразитов поступают в почву вместе с отбросами, преимущественно с выделениями людей. Такое бактериальное и гельминтозное загрязнение почвы имеет большое эпидемиологическое значение и представляет угрозу для здоровья населения. Заражение человека происходит путем заглатывания патогенных бактерий и яиц гельминтов с загрязненных рук или вместе с овощами и водой, или через насекомых (мух и др.), через домашних животных (кошек, собак).

Продукты питания могут быть загрязнены крысами и мышами. Личинки анкилостомы могут активно проникать в кровеносные сосуды через кожные покровы. Опасность для человека представляет и столбнячная палочка, которая обнаруживается в почве разных географических районов. Заражение человека происходит через поврежденную кожу или слизистую при контакте с зараженной почвой.

Из числа временных микроорганизмов, обитающих в почве, большую группу составляют возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры), бруцеллеза, туляремии, чумы, коклюша. Они попадают в почву только при определенных условиях (с выделениями больных, с нечистотами и др.).



1.4.2 Влияния загрязнения почв на водные объекты

Попадание различных загрязнителей в воды рек, озер, подземные воды. Происходит при прямом или непрямом попадании загрязнителей в воду в отсутствие адекватных мер по очистке и удалению вредных веществ.

В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам.

Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжёлых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы). Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти.

Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы.

Загрязнители попадают в пресную воду различными путями: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек. Всё большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб.

Быстрое загрязнение подземных вод вокруг городов. Источник -- возрастающее число загрязнённых скважин вследствие неправильной эксплуатации.

Лесные хозяйства и открытый дренаж -- источники большого количества веществ, попадающих в пресную воду, в первую очередь железа, алюминия и кадмия. С ростом деревьев кислотность лесной почвы увеличивается, и проливные дожди образуют очень кислые стоки, губительные для живой природы. Попав в реку, навозная жижа может стать причиной серьёзной экологической катастрофы, так как её концентрация в 100 раз больше, чем у сточных вод, обработанных на очистных сооружениях. Атмосферное загрязнение пресной воды особенно пагубно. Есть два вида таких загрязнителей: грубодисперсные (зола, сажа, пыль и капельки жидкости) и газы (сернистый газ и двуокись азота). Все они -- продукты промышленной или с/х деятельности. Когда в дождевой капле эти газы соединяются с водой, образуются концентрированные кислоты -- серная и азотная.

Твёрдые и жидкие загрязняющие вещества попадают из почвы в источники водоснабжения в результате т. н. выщелачивания. Небольшие количества сваленных на землю отходов растворяются дождём и попадают в грунтовые воды, а затем в местные ручьи и реки. Жидкие отходы быстрее проникают в источники пресной воды. Растворы для опрыскивания сельскохозяйственных культур либо теряют свою активность при контакте с почвой, либо попадают в местные реки, либо выщелачиваются в земле и проникают в грунтовые воды. До 80 % таких растворов тратятся впустую, так как попадают не на объект опрыскивания, а в почву.

Время, требуемое для проникновения загрязнителей (нитратов или фосфатов) из почвы в грунтовые воды, точно неизвестно, но во многих случаях этот процесс может длиться десятки тысяч лет. Загрязняющие вещества, поступающие в окружающую среду от промышленных предприятий, называют промышленными стоками и выбросами.

Всё большую актуальность приобретает загрязнение подземных вод. С помощью современных технологий человек всё интенсивнее использует подземные воды, истощая и загрязняя их. Вокруг городов бурно развивается частное строительство жилья и мелких предприятий, с автономным водоснабжением. [7]

1.4.3 Влияния загрязнения почв на атмосферный воздух

Любое нежелательное изменение состава земной атмосферы в результате поступления в нее различных газов, водяного пара и твердых частиц (под воздействием природных процессов или в результате деятельности человека). Примерно 10% загрязнителей попадают в атмосферу вследствие таких природных процессов, как, например, вулканические извержения, которые сопровождаются выбросами в атмосферу пепла, распыленных кислот, в том числе серной, и множества ядовитых газов. Кроме того, основными источниками серы в атмосфере служат брызги морской воды и разлагающиеся растительные остатки. Также следует отметить лесные пожары, в результате которых образуются плотные клубы дыма, обволакивающие значительные площади, и пыльные бури.

Деревья и кустарники выделяют много летучих органических соединений (ЛОС), образующих голубую дымку, которая закрывает большую часть гор Блу-Ридж в США (в переводе "голубой хребет"). Присутствующие в воздухе микроорганизмы (пыльца, плесневые грибы, бактерии, вирусы) вызывают у многих людей приступы аллергии и инфекционные заболевания.

Остальные 90% загрязнителей имеют антропогенное происхождение. Основными их источниками являются: сжигание ископаемого топлива на электростанциях (выбросы дыма) и в двигателях автомобилей; производственные процессы, не связанные с сжиганием топлива, но приводящие к запылению атмосферы, например вследствие эрозии почв, добычи угля открытым способом, взрывных работ и утечки ЛОС через клапаны, стыки труб на нефтеперегонных и химических заводах и из реакторов; хранение твердых отходов; а также разнообразные смешанные источники. Загрязняющие вещества, попадая в атмосферу, переносятся на большие расстояния от источника, а затем возвращаются на земную поверхность в виде твердых частиц, капель или химических соединений, растворенных в атмосферных осадках.

Химические соединения, источник которых находится на уровне земли, быстро смешиваются с воздухом нижних слоев атмосферы (тропосферы). Они называются первичными загрязняющими веществами. Некоторые из них вступают в химические реакции с другими загрязнителями или с основными компонентами воздуха (кислородом, азотом и водяным паром), образуя вторичные загрязняющие вещества. В результате наблюдаются такие явления, как фотохимический смог, кислотные дожди и образование озона в приземном слое атмосферы. Источником энергии для этих реакций служит солнечная радиация. Вторичные загрязнители - содержащиеся в атмосфере фотохимические окислители и кислоты - представляют главную опасность для здоровья человека и глобальных изменений окружающей среды. [4]

1.4.4 Влияния загрязнения почв на растительный и животный мир

Почва является как бы живым организмом, внутри которого протекают различные сложные процессы. Для того чтобы поддерживать почву в хорошем состоянии, необходимо знать природу обменных процессов всех ее составляющих.

Поверхностные слои почвы обычно содержат много остатков растительных и животных организмов, разложение которых приводит к образованию гумуса. Количество гумуса определяет плодородие почвы.

Растения поглощают из почвы необходимые минеральные вещества, но после смерти растительных организмов, изъятые элементы возвращаются в почву. Почвенные организмы постепенно перерабатывают все органические остатки. Таким образом, в естественных условиях происходит постоянный круговорот веществ в почве. В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится менее одного гектара пахотной земли. И эти незначительные площади продолжают сокращаться из-за неумелой хозяйственной деятельности человека.

Громадные площади плодородных земель погибают при горнопромышленных работах, при строительстве предприятий и городов. Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводит к возникновению эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром. Эрозия в настоящее время стала всемирным злом. Подсчитано, что только за последнее столетие в результате водной и ветровой эрозий на планете потеряно 2 млрд га плодородных земель активного сельскохозяйственного пользования.

Одним из последствий усиления производственной деятельности человека является интенсивное загрязнение почвенного покрова, В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения, радиоактивные элементы, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве. К наиболее опасным загрязнителям почв относят ртуть и ее соединения. Ртуть поступает в окружающую среду с ядохимикатами, с отходами промышленных предприятий, содержащими металлическую ртуть и различные ее соединения.

Вблизи крупных центров черной и цветной металлургии почвы загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металлами. Во многих местах их концентрация в десятки раз превышает ПДК. [8]

Радиоактивные элементы могут попадать в почву и накапливаться в ней в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, АЭС или научно-исследовательских учреждений, связанных с изучением и использованием атомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем в организмы животных и человека, накапливаются в них.

Значительное влияние на химический состав почв оказывает современное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и различные химические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений. В настоящее время количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессе сельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессе промышленного производства. При этом с каждым годом производство и применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое и бесконтрольное использование их приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве, в воде, донных отложениях водоемов. Но самое главное - они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека. [1]

Выводы по первой главе

Почве принадлежит важная роль и в природной среде обитания человека.

Прежде всего потому, что почва - основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов.

Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль. Почва является одной из составных частей окружающей человека среды.

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности.

Проблема «почва - человек» осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, ростом потребностей продуктов питания. По воле человека меняется характер почвы, изменяются факторы ее образования.

Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений снижается плодородие почв, а отсюда технологическая и питательная ценность продукции.

Проведение мониторинга является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 - 30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50 - 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд.

Хищническая деятельность человека приводит к отрицательным результатам воздействия на почву: прогрессирующим сокращениям биологически активных площадей почвы, ее эрозией, засолением и загрязнением.

Почва в отличие от атмосферного воздуха обладает способностью аккумулировать попадающие в нее различные загрязнения.

Загрязняющие вещества поступая в почву накапливаются в избыточных количествах за счет выбросов промышленных предприятий, животноводческих комплексов.

Так же почва загрязняется в результате нерационального применения различного рода минеральных удобрений и пестицидов.



2. Экологическая оценка качества почв придорожной территории ул.Салмышской

2.1 Характеристика объекта исследования и применяемых методик

2.1.1 Характеристика объекта исследования

Объектом исследования данной работы является улица Салмышская города Оренбурга. Она имеет широкую дорогу с двухсторонним движением, с четырьмя полосами. Расстояние до жилой застройки 10-50 метров, покрытие асфальтовое, ограниченное с обеих сторон бордюрами. Пробы почв отбирались от дороги на расстоянии 5 метров.

Придорожная территория представлена тротуаром, а так же зелеными насаждениями. По обеим сторонам улицы жилые, общественные и административные здания, в основном многоэтажные дома и здания.

Карта - схема расположения объекта исследования показана в приложении А.

2.1.2 Характеристики применяемых методик отбора проб

2.1.2.1 Методика определения рН почвенной вытяжки

Общие положения. Величина рН является мерой активной кислотности природной воды и других объектов окружающей среды, создавшейся в результате взаимодействия растворенных электролитов и газов. Определение величины рН в практике исследования природных вод, почв и растений имеет большое значение. Это величина позволяет судить о формах нахождения в объектах окружающей среды слабых кислот: угольной, кремневой, сероводородной, фосфорной, а также дает возможность судить о насыщенности объектов слабыми основаниями и служит для контроля некоторых аналитических определений. Активная кислотность почв имеет решающее значение для произрастания растений, жизнедеятельности микроорганизмов, развития и направления биохимических процессов почвы.

Ход определения. Приготовление водной суспензии. 10 г воздушно-сухой почвы, пропущенной через сито диаметром в 1 мм, отвешивают на технических весах, помещают в колбу емкостью 50-10 и приливают 25 мл дистиллированной воды, рН которой равна 6,6-6,8.Колбу плотно закрывают чистой каучуковой пробкой, встряхивают 5 минут и оставляют стоять 18-24 часа, после чего сливают отстоявшийся раствор и определяют рН водной вытяжки.

Приготовление солевой вытяжки. Отвешивают на технических весах 20 г воздушно-сухой (или сырой) почвы и помещают в сухую чистую колбу емкостью 100 мл. Приливают 50 мл 1,0 н раствора хлорида калия, закрывают чистой пробкой и энергично встряхивают 5 минут. Через 10-15 минут после встряхивания, когда большая часть почвы осядет на дно, пробку приподнимают и дают стечь жидкости, задержавшейся между пробкой и стеклом. Снова закрывают колбу пробкой, смывают отстоявшейся жидкостью частицы почвы со стенок колбы. Если это не удастся сделать за один прием, минут через 10 повторяют смывание еще раз, после чего колбу оставляют стоять 18-24 часа. По истечении срока отстаивания берут пипеткой часть раствора (фильтровать нельзя ,так как фильтр может изменить реакцию вытяжки) и определяют рН солевой вытяжки.

Пробы природной воды или вытяжек в подписанных или пронумерованных химических стаканчиках переносят к прибору. Порядок работы на приборе следующий:

1. Включить прибор в сеть, прогреть 15 минут.

2.Опустить электроды в стаканчик с раствором.

3.Нажать кнопку рХ и «-1:19»,по нижней шкале прибора определить приблизительное значение рН раствора.

4.На панели переключения пределов измерения нажать кнопку, в которую входит определенная по пункту № 3 величина. Например, 2,4, то нужно нажать кнопку «-1:4» и отсчитать показываемое значение по верхней шкале прибора.

5.Соблюдать осторожность при работе со стеклянным электродом, следить, чтобы шарик стеклянного электрода не прикасался к стенкам и дну стакана.

После каждого определения вымывают электроды в дистиллированной воде и высушивают фильтрованной бумагой. По окончании работы с прибором электроды помещают в стакан с дистиллированной водой.

2.1.2.2 Методика определения содержания карбонат - и гидрокарбонат-ионов в почве

Ход определения. Определение карбонат-иона.

В колбу наливают 10 мл анализируемой воды. Добавляют пипеткой 5-6 капель раствора фенолфталеина (при отсутствии окрашивания раствора, либо при слаборозовом окрашивании считают что карбонат-ион в пробе отсутствует, рН пробы меньше 8,0-8,2). Постепенно титруют содержимое склянки раствором соляной кислоты (0,05н) до тех пор, пока окраска побледнеет до слаборозовой. Массовую концентрацию карбонат-иона рассчитывают по формуле

С_к = V_к •300, (1)

где V_к - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, мг/л.

Определение гидрокарбонат-иона. В колбу наливают 10 мл анализируемой воды. Добавляют пипеткой 1-2 капели раствора метилового оранжевого. Постепенно титруют содержимое склянки раствором соляной кислоты (0,05 н) при перемешивании до перехода желтой окраски в розовую. Массовую концентрацию гидрокарбонат-иона рассчитывают по формуле



С_к = V_гк •305, (2)

где V_гк - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, мг/л.

2.1.2.3 Методика определения содержания сульфидов и гидросульфидов в почве

Основные положения. При действии раствора йода на связанный и свободный сероводород и соли сернистой и тиосерной кислот происходит окисление последних:

S^2-+I₂ > 2I-+S

HS^-+I2>H⁺ + 2I^- + S

SОз^2- + I₂ > SO₄^{2 -}+ 2I^-+ 2Н⁺

2S₂Оз^2-+ I₂ >2I+ S₄О₆^2-

Ход определения. Вследствие летучести свободного сероводорода производят два определения: ориентировочное и точное.

Ориентировочное определение. В коническую колбу помещают 20 мл фильтрата атмосферных осадков, добавляют 0,2 г иодида калия и перемешивают круговыми движениями, при этом кристаллы растворяются. Затем прибавляют 2-3 капли 0,5 %-ного раствора крахмала и титруют 0,01 н раствором йода до появления голубой окраски, не исчезающей при энергичном встряхивании.

Точное определение. В коническую колбу вносят 20 мл исследуемой пробы, 0,2 г иодида калия ,отмеряют из бюретки 0,01 н раствора йода на 1 мл больше, чем было израсходовано на ориентировочное титрование, затем прибавляют 2-3 капли 0,5 %-ного раствора крахмала ,тщательно взбалтывают и оттитровывают избыток йода 0,01 н раствором тиосульфата натрия.

Общее содержание соединений серы X (в мг/л), окисляемых йодом, выраженное в форме сероводорода, вычисляют по формуле:

, (3)

где V₁ - объем прибавленного раствора йода, мл;

H₁-нормальность раствора йода, н;

...