Загрязнение почвы
Загрязнение почвы
Загрязнение почвы включает в себя загрязнение материалами, в основном химическими веществами, которые находятся возле места или присутствуют в концентрациях выше, чем обычные, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека и другие организмы. Трудно определить загрязнение почв именно потому, что существуют различные мнения о том, как характеризовать загрязнителя, хотя некоторые считают использование пестицидов приемлемым, если их действия не превышает предполагаемый порог, другие считают любое использование пестицидов, а также химических удобрений приемлем. Тем не менее, загрязнение почвы обусловлено также другими способами, помимо прямого добавления ксенобиотиков (антропогенных) и химических веществ, такими как сельскохозяйственные стоки вод, промышленные отходы, кислотные осадки, радиоактивные осадки.
Как органические (те, которые содержат углерод) и неорганические (те, которые не содержат) загрязняющие вещества важны в почве. Самые известные химические группы органических загрязнителей это топливные углеводороды, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), полихлорированные бифенилы (ПХБ), хлорированные ароматические соединения, моющие средства, и пестициды. Неорганические вещества включают в себя нитраты, фосфаты, и тяжелые металлы, такие как кадмий, хром и свинец; неорганические кислоты, а также радионуклиды (радиоактивные вещества). Источниками этих загрязнений являются сельскохозяйственные стоки, кислотные осадки, промышленные отходы и радиоактивные осадки.
Карабаш, Россия, почва была отравлена высокими концентрациями свинца, мышьяка, никеля, кобальта и кадмия.
Загрязнение почвы может привести к загрязнению воды, если токсичные химические вещества вымываются в грунтовые воды, или если загрязненные стоки достигают ручьев, озер или океанов. Почва также приводит к загрязнению воздуха, выпуская летучие соединения в атмосферу. Азот выходит при испарении аммиака и денитрификации. Разложение органических веществ в почве может освободить диоксиды серы и другие соединения серы, в результате чего появляются кислотные дожди. Тяжелые металлы и другие потенциально токсичные элементы являются наиболее серьезными загрязняющими веществами в сточных водах. Осадки сточных вод содержат тяжелые металлы и, если их применять повторно или в больших количествах, в обработанной почве могут накапливаться тяжелые металлы и, следовательно, почва оказывается не в состоянии поддерживать жизнь растений.
Кроме того, химические вещества, которые не растворяются в воде загрязняют растения, которые растут на загрязненных почвах, и они также имеют тенденцию накапливаться все больше и больше в стороне верхней части пищевой цепи. Запрет пестицида ДДТ в США произошел, потому что пестициды становились все более и более концентрированными, и это привело к тому, что они перешли из почвы в червей или рыб, а затем к птицам и их яйцам. Это произошло в связи с тем, что к существам стоящим выше по пищевой цепочке попадали животные, которые были уже заражены от употребления в пищу растений и других низших животных, в которых находились вредные вещества.
Все возрастающее загрязнение окружающей среды является одной из самых больших проблем для науки и широкой общественности в последние пятьдесят лет. Быстрая индустриализация сельского хозяйства, расширение химической промышленности, а также необходимость получения дешевой энергии вызвало непрерывный выпуск искусственных органических химических веществ в природные экосистемы. Следовательно, атмосфера, водоемы, и многие среды почв стали загрязненными большим разнообразием токсичных соединений. Многие из этих соединений при высоких концентрациях или при длительном воздействии могут оказать неблагоприятное воздействие на человека и другие организмы: например опасность острой токсичности, мутагенез (генетические изменения), канцерогенез, тератогенез (врожденные дефекты). Некоторые из этих искусственных токсичных соединений также устойчивы к физической, химической или биологической деградации и, следовательно, представляют собой значительную экологическую нагрузку.
Многочисленные попытки очистки загрязненных почв не являются идеальными для восстановления загрязненных почв.
Наиболее распространенный метод обеззараживания загрязненных почв это удаление почвы и перемещение ее на свалку или сжигание. При этих методах, однако, часто одна проблема меняется на другую: захоронения загрязненной почвы не достаточно для обеззараживания ее, а при сжигании хоть и удаляются токсичные органические химические вещества из почвы, но они освобождаются в воздух, вызывая его загрязнение.
Для удаления и извлечения тяжелых металлов из почвы были разработаны физические методы, такие как очистка и стирание, и химические методы лечения, состоящие из органических и неорганических кислот, оснований, солей и хелатирующих агентов. Например, химические вещества, используемые для извлечения радионуклидов и токсичных металлов, включают в себя соляную, азотную, фосфорную и лимонную кислоты, карбонат натрия и гидроксид натрия и ЭДТА хелатирующие агенты и DTPA. Проблема этих методов заключается в том, что они генерируют вторичные отходы, которые могут потребовать дополнительного лечения.
В отличие от ранее описанных способов, на месте методы используют непосредственно на загрязненной территории. В этом случае почва не должна быть раскопана, и поэтому вероятность приведения к дальнейшему вреду окружающей среды сведена к минимуму. Место биодеградации включает расширение естественных микроорганизмов, искусственно стимулируя их число и активность. Микроорганизмы потом оказывают помощь в удалении загрязнений почвы. Ряд экологических, химических и управленческих факторов влияет на биодеградации загрязнения почв, в том числе влажность, рН, температура, микробное сообщество, которое присутствует, и наличии питательных веществ. Биологическое разложение происходит в аэробных условиях почвы и при нахождении рН в нейтральном диапазоне (от 5,5 до 8,0), при оптимальном считывании значении рН=7 и температуре в диапазоне от 20 до 30 ° C. На эти физические параметры можно влиять, способствуя тем самым вызывать у микроорганизмов переработку химических примесей. Из всех методов дезактивации биоремедиации, этот кажется, наименее вредный и самый экологически приемлемый.