Загрязнения нефтепродуктами

<

061414 2135 1 Загрязнения нефтепродуктами

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

 

    Одним из наиболее опасных веществ, загрязняющих среду обитания, в силу своих свойств и масштабов использования является нефть – то самое «черное золото», которое питает весь наш транспорт и все производство пластмасс.

    Систематически происходят аварийные разливы нефти в России, обусловленные как изношенностью трубопроводов и оборудования, так и несоблюдением технологической дисциплины. По данным российского отделения «Гринпис» (апрель 1995 г.) потери нефти и нефтепродуктов в России за счет аварийных ситуаций и несоблюдения технологической дисциплины достигают 25 млн. т ежегодно, что явно претендует на мировой «рекорд». Официальные оценки скромнее – 4,8 млн. т, но эта огромная цифра не является предельной, так как в связи с изношенностью технологического и транспортного оборудования разливы будут происходить все чаще. Кроме аварий, которые сейчас у всех на слуху, существуют тысячи больших и малых неучтенных ручейков нефтепродуктов, не попадающих в статистику, но исправно загрязняющих землю и воду вокруг каждой бензоколонки, каждого гаража, каждой мастерской, не говоря уже о крупных предприятиях и, тем более, военных полигонах.

    Много писали о больших проблемах Германии, связанных с восстановлением почвы в местах дислокации частей ГСВГ (ЗГВ), но мало кто представляет фантастические масштабы подобных загрязнений в России, где только на одном из объектов под землей в песчаных отложениях «хранится» 25000 куб. м чистого керосина. Только нефтяники знают доподлинно о залитых нефтью болотах и таежных озерах с «асфальтовым» дном.

    Как же решается проблема ликвидации нефтяных загрязнений сейчас?

    Разливы нефти на земной поверхности, опасные для растений и почвенной микрофлоры, а также для водных источников, ликвидируют разными способами. Прежде всего, осуществляют локализацию разлива путем обваловки загрязненной площади. При значительных масштабах разлива из наиболее глубоких мест скопления нефти и нефтепродуктов или из специально вырытых зумпфов производят откачку нефти шламовыми насосами или в вакуумированные цистерны. Грунт в месте разлива снимают и промывают в барабанах и использованием ПАВ, отстаивая водонефтяную эмульсию в сборниках или гидроизолированных прудах – накопителях. Чаще всего в труднодоступных местах, несмотря на запрещения СЭС, слой почвы, пропитанный нефтью, свозят в отдельный котлован и сжигают. При температуре хорошие результаты дает применение нефтеразлагающих микроорганизмов, способных за 3-6 месяцев разложить нефть до азота и углекислого газа.

    В 1997 году был обследован почвенный покров части российских городов на загрязнение нефтепродуктами. Загрязнение почв нефтепродуктами наблюдается

вблизи Жилкинской нефтебазы в Иркутске, на полях колхоза им. Чапаева Самарской области, в Приокском районе Нижнего Новгорода, где средние содержания нефти в почве выше фоновых в 278, 22 и 13 раз, максимальные – в 414, 66 и 27 раз соответственно.

    Нефтяники, работающие на нефтяных промыслах объединения «Нижневартовскнефтегаз» отмечают: «Есть места в тайге, которые, наверное, уже не оживить, ведь там годами скапливается нефть, которую недосуг собрать и откачать. Потому что в планах у нас этого нет. В планах только добыча нефти. Погибают брусника, клюква, таежные травы и цветы. Засыхают на корню деревья, но те, кто приходит сюда за нефтью, словно этого не замечают».

    Многие «хозяева» кустов скважин разливную нефть сгребают бульдозерами со снегом, выталкивают за территорию кустовой площадки. Но придет весна, и с талыми водами эта нефть польется в озеро и речушки, загубит рыбу.

    Оценить объемы нефти, попадающей в природные объекты при всех авариях, крайне сложно, но можно предполагать, что только для рядовых происшествий эта величина составляет около 10 тыс. тонн в год. В 1996 году, например, комитетом по охране природы Ханты-Мансийского автономного округа выявлено 878 случаев загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами, при этом на рельеф и водоемы попало как минимум 7616 тонн нефти (на 3080 тонн больше, чем в 1995-м). И отходов бурения на рельеф выброшено в этом году больше, чем в предыдущем. Всего же по округу в 1996 году выявлено 306 гектаров, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, буровыми растворами и другими отходами (на 64 больше, чем в 1995-м). Количество шламовых амбаров в 1995 и 1996 годах оставалось приблизительно одинаковым – соответственно 1995 и 1951 штука; объем нефтешламов с 1996 по 1997 год увеличился приблизительно с 86 тыс. до 120 тыс. тонн.

    При категорийных авариях, особенно на магистральных нефтепроводах, залповые выбросы могут составлять сотни и тысячи тонн углеводородов. Пример – авария в НГДУ «Мамонтовнефть» в 1996 году, когда суммарный выброс составил 3344 тонны. Замазучивание земель и загрязнение воды углеводородами – самый тяжелый удар, который наносит нефтегазовая промышленность природе. И еще две экологические проблемы не решаются в Сибири: геологические предприятия оставляют после бурения незаглушенные скважины, а в факелах день и ночь горит попутный нефтяной газ. Из 3587 скважин, учтенных Госгортехнадзором России, многие находятся под давлением – из них фонтанирует, затапливая местность. Вода, в ряде случаев – с проявлениями нефти и газа. Консервация скважин практически не ведется из-за большой стоимости работ (до 700 млн. рублей за одну скважину). Не улучшается положение с утилизацией попутного нефтяного газа. Уровень его использования на старых месторождениях не превышает 85%, а на новых в среднем – около 30%. В факелах сжигается около 10 млрд. кубических метров газа – и это не только расточительство. Природные объекты загрязняются экотоксикантами типа циклических полиароматических соединений и диоксинов. Экономя средства, промысловики продолжают обустройство нефтяных месторождений по временным схемам – без пунктов сбора, подготовки и транспорта нефтяного газа.

    На базе Пермского межотраслевого научно-исследовательского института экологии топливно-энергетического комплекса сформирован специализированный Центр по борьбе с разливами нефти, создаются подобные службы и на нефтегазовых предприятиях. Но говорить о развитой системе предотвращения и оперативной ликвидации чрезвычайных экологических ситуаций пока рано. В заинтересованных ведомствах рассмотрены вопросы уточнения порядка предоставления земель по размещению нефтегазовых предприятий и их возврату, а также уточнения размеров платежей за их использование. Проблема эта решается вполне удовлетворительно. Предлагается внести соответствующие дополнения в Налоговый кодекс; на федеральном уровне уже разработаны такие, например, документы, как «Основные положения о рекультивации земель, снятии и использовании плодородного слоя», совместно утвержденные Минприроды России и Роскомземом России, «Регламент на приемку земель, временно использованных при разведке, обустройстве и эксплуатации месторождений нефти и газа». Работают и несколько нормативных и законодательных актов, принятых в субъектах Федерации.

 

1.2 Применение удобрений. Пестициды

 

    Ежегодно вместе с урожаем из почвы выносятся десятки миллионов тонн питательных веществ: азота, калия, фосфора, магния, серы и других, которые необходимо компенсировать. Поэтому внесение в почву органических и минеральных удобрений является важнейшим средством повышения плодородия почв.

    Каждый рубль затрат на минеральные удобрения приводит к возрастанию окупаемости, оцениваемой для различных видов сельскохозяйственной продукции от 2 до 5 руб. Особенно эффективно применение удобрений в южных районах страны при выращивании хлопка, сахарной свеклы, плодов, овощей. В этих условиях затраты на внесение удобрений окупаются в течение года. Данные о повышении урожайности приводятся в табл. 1.

 

Таблица 1 Повышение урожайности от внесения в почву минеральных удобрений в пересчете на 100% содержания питательных веществ

 

Сельскохозяйственная культура 

Прирост урожая на 1 т

внесенных минеральных

удобрений, т

P2O5 

N

 

Ka2O

Хлопок-сырец

 

5-6 

10-14 

2 

Сахарная свекла (корни)

 

50-60 

100-160 

40-50 

Картофель (клубни)

 

40-80 

120 

40-60 

Пшеница и рожь 

20-25 

15-20 

3-4 

 

    Содержание питательных веществ в минеральных удобрениях обычно выражают в процентах азота, фосфора и калия. В России из фосфорных удобрений широко применяют двойной суперфосфат (до 50% Р2О5), из азотных – карбамид (42-46% N), жидкий аммиак (82,3% N), из калийных удобрений – хлористый калий (50-62% Ка2О), из комплексных удобрений – аммофос (10-11% N+46-48% Р2О5), нитроаммофос (21-22% N+21-22% Р2О5), а также новые виды комплексных удобрений.

    При сбалансированном использовании минеральных удобрений каждый рубль на их производство обеспечивает прибавку урожая на 10 руб. Это достигается при соотношении азота, фосфора и калия в удобрениях 1:1,1:0,8. Между тем, структура производства минеральных удобрений пока не соответствует этому соотношению. С улучшением структуры производства и использованием минеральных удобрений должен значительно увеличиться урожай.

    Химикаты в земледелии применяются при защите растений от действия вредителей, сокращении потерь урожая при его транспортировке и хранении. Потери урожая от действия вредителей в мире приводятся в табл. 2.

    Эксперты ООН оценивают ежегодные потери урожая в 75 млрд. долл., которые складываются из потерь от вредителей (30 млрд. долл.), от болезней растений (25 млрд. долл.) и действия сорняков (20 млрд. долл.). Потери биологического урожая от действия вредителей для различных культур составляет 30-50%. Особенно велики потери биологического урожая для хлопка, картофеля, фруктов и винограда. Необходимость применения пестицидов – химических средств защиты от действия сорняков, вредных насекомых, клещей, болезнетворных грибков вызывается «биологическим взрывом» разнообразных вредителей в мире. (Нашествие колорадского жука в США и Европе, гессенской мухи в США, крыс в тропическом поясе и т. д.). Сельскому хозяйству приносят ущерб около 8 тыс. различных грибков, 10 тыс. насекомых, около 2 тыс. червей.

 

Таблица 2 Годовые потери сельскохозяйственных продуктов в

мире от действия вредителей

 

Культура 

Урожай,

млн. т 

Потери,

млн. т 

Культура 

Урожай,

млн. т 

Потери,

млн. т 

Зерновые 

960-1000 

500-510 

Хлопок

(волокно) 

11-12

5-6

Сахарная

свекла 

210-250 

65-75

Фрукты 

66-67

21-22 

Картофель 

270-290 

125-135 

Овощи 

200 

78-79 

Виноград 

50 

25-26 

     

 

    Пестициды по воздействию на вредителей делятся на следующие группы: гербициды – средство для уничтожения сорняков, инсектициды – средство для борьбы с вредными насекомыми, нематоциды – для уничтожения червей, фунгициды – для борьбы с грибковыми и вирусными заболеваниями, бактерициды – для уничтожения возбудителей болезней, дефолианты – средства для удаления листвы. К классу пестицидов относят и ростовые вещества, используемые для ускорения либо торможения роста некоторых растений.

    Пестициды широко используются в сельском хозяйстве. По мнению зарубежных исследователей, применение пестицидов позволяет сберечь 50% урожая хлопка, картофеля, фруктов, увеличить на 25% производство мяса, молока и шерсти.

    Скорость разложения пестицидов в почве в значительной степени зависит от почвенно-климатических условий: типа почвы, содержания гумуса, влажности, температуры и других факторов. Процесс взаимодействия пестицида и почвы чрезвычайно сложен. В почве и в растениях пестициды включаются в разные виды химических реакций: окисление, восстановление, гидролиз и другие.

    Уровень содержания и длительность сохранения пестицидов изменяются как в разных объектах, так и в одном и том же объекте. Пестициды наиболее устойчивы в почве. Период разложения пестицидов колеблется от нескольких дней до десятков лет.

    Возрастающая химизация сельского хозяйства вызывает необходимость контроля состояния почв и водоисточников (поверхностных и подземных). Это связано с тем, что пестициды в почву могут попадать при непосредственном применении с протравленными семенами, оросительными водами и т.д.

    Особое значение имеет анализ содержания в объектах окружающей среды стойких хлорорганических пестицидов типа ДДТ, которые ранее широко использовались в борьбе с вредителями сельского хозяйства.

    В целом контроль за сложившейся ситуацией на исследуемой территории любого масштаба осуществляют методом картографического экотоксикологического слежения путем периодического проведения анализа фактического содержания остатков пестицидов в объектах агроланшафтов и нанесения этих результатов на картографическую основу. Подобного рода карты позволяют следить за динамикой содержания остатков пестицидов в агроландшафтах.

    Определение остаточных количеств пестицидов в почве и растениях проводят по официальным методам, утвержденным Госхимкомиссией по химическим средствам защиты растений и Минздравом. Для оценки получаемая информация сравнивается с нормативами ПДК и МДУ в почве и растениях.

    При осуществлении экотоксикологического мониторинга в агроландшафтах особое внимание должно быть уделено зонам орошаемого и склонового земледелия, так как в этих условиях возрастает риск загрязнения почв ирригационными и поверхностными водами, содержащими остаточные формы пестицидов и их метаболитов. Кроме того, особенно важно учитывать содержание в почвах стойких хлорорганических пестицидов, разложение которых происходит в течение нескольких десятков лет. Особую опасность вызывает содержание в различных элементах агроландшафтов остаточного количества ДДТ и его метаболитов, в ряде случаев превышающих их предельно допустимые количества. В этом случае возможно поступление этих веществ по цепям: почва-вода-растение-человек; донные отложения – вода-рыба-человек и т.д.

    В целях осуществления экотоксикологического мониторинга земель необходимо выделить (определить) районы загрязнения по таким критериям, как стойкость пестицидов в почве, их токсичность, миграционная способность. Такой подход уже на первоначальном этапе позволит разработать профилактические меры предотвращения загрязнения почв этими пестицидами различных компонентов среды, в том числе и земель.

    Защита растений позволяет потенциально сохранить 15 млн. т зерна, 10 млн. т сахарной свеклы, 1,4 млн. т хлопка, 10 млн. т овощей. Принося, как и удобрения, огромную пользу сельскому хозяйству, пестициды вызывают нежелательные вторичные экологические последствия: гибель некоторых видов полезных растений, насекомых (муравьев, пчел и др.). Некоторые виды их (например, ДДТ) оказывают вредное воздействие на животный мир и здоровье человека.

    В 90-е годы в нашей стране стали широко применяться биологические методы защиты растений, не оказывающие вредных воздействий на здоровье человека и окружающую среду. Они дешевы и высокоэффективны, поэтому перспективны. Внесение минеральных удобрений приводит к их вымыванию из поверхностных горизонтов почвы. Особенно опасны соединения фосфора, обычно попадающие в водоемы в связанном виде вместе с частицами почвы и способные мигрировать на большие расстояния. При многолетнем применении больших доз фосфорных удобрений, в особенности туков двойного суперфосфата, в почве могут накапливаться элементы, обладающие повышенной токсичностью. Внесение повышенных доз калийных удобрений может приводить к изменению соотношения между калием и натрием в пастбищном корме, которое вызывает заболевания скота.

    Повышение дозы нитратов в воде неблагополучно отражается на живых организмах, так как под действием кишечных бактерий они переводятся в нитриты, обладающие повышенной токсичностью. Азот мигрирует обычно в составе водных растворов, проникая в состав как поверхностных, так и подземных вод. Миграция соединений фосфора вместе с азотом. Создавая питательную среду для сине-зеленых водорослей и высшей водной растительности, вызывает эвтрофикацию водоемов – загрязнение водоемов биогенными элементами, приводящее к резкому ухудшению кислородного режима водоема и снижению качества воды и, как следствие, к вымиранию рыб. Вода таких водоемов становится непригодной к употреблению в пищу. За последние годы эвтрофикация водоемов получила широкое распространение, особенно в Западной Европе, Японии и США. Поэтому при применении химикатов необходимо принимать меры по предупреждению отрицательных экологических последствий. Одной из таких мер является внедрение капсулированных удобрений в водозащитной оболочке.

 

1.3 Удобрения

 

    Развитие сельскохозяйственного производства и получение высоких урожаев невозможно без применения удобрений. В то же время при неправильном использовании они могут вызвать негативные явления, загрязнять почву, воду и продукцию.

    Удобрения – это неорганические и органические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыболовстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов. Они бывают: минеральные (или химические), органические и бактериальные (искусственное внесение микроорганизмов с целью повышения плодородия почв).

    Минеральные удобрения подразделяют на простые (одинарные, односторонние, однокомпонентные) и комплексные. Простые минеральные удобрения содержат только одни из главных элементов питания. К ним относятся азотные, фосфорные, калийные удобрения и микроудобрения. Комплексные удобрения содержат не менее двух главных питательных элементов. В свою очередь, комплексные минеральные удобрения делят на сложные, сложно-смешанные и смешанные.

    Азотные удобрения представляют наибольшую опасность для загрязнения грунтовых вод и эвтрофикации водоемов. Количественные стороны круговорота азота в природе за последние годы претерпевают значительные изменения. Возрастает поступление его подвижных форм в окружающую среду за счет применения удобрений, отходов животноводческих комплексов, бытовых и промышленных стоков. Следовательно, растут и потоки азота в глубокие слои почвы и почвообразующие породы, природные воды, растениеводческую продукцию в виде эмиссии закиси азота в атмосферу. В результате нарушается природный режим водоемов, наблюдается их эвтрофикация, токсическое воздействие соединений азота на животный мир, человека, почвенную биоту и т.д. Из соединений азота нитраты и нитриты являются наиболее опасными загрязнителями ввиду их высокой подвижности и токсического воздействия на живые организмы. Они присутствуют практически во всех средах, для ионов NO2 и NO3 процессы механической и физико-химической адсорбции выражены слабо, поэтому нитраты и нитриты присутствуют в почве, природных водах, атмосферных водах, растительных материалах, и, следовательно, представляют потенциальную опасность для человека и животных. Взвешенные частицы солей в воздухе оказывают раздражающее действие на дыхательные пути.

    Содержание нитратов может резко возрасти в почве за счет внесения минеральных азотных удобрений. Наибольшую экологическую опасность представляют удобрения, содержащие весь азот а виде аниона NO3 (натриевая и кальциевая селитры), поэтому применение их должно быть строго регламентировано. Превращение аммиачной и амидной форм азота сложных удобрений в нитраты происходит во времени, что обуславливает равномерное поступление азота в растения и более низкие концентрации нитратов в почве. С увеличением дозы удобрений возрастает уровень содержания нитратов и их вымывание с водным потоком.

    Азотные удобрения. Производство азотных удобрений базируется на синтезе аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают из воздуха, а водород из природного газа, нефтяных и коксовых газов. Азотные удобрения представляют собой белый или желтоватый кристаллический порошок (кроме цианамида калия и жидких удобрений), хорошо растворимы в воде, не поглощаются или слабо поглощаются почвой. Поэтому азотные удобрения легко вымываются, что ограничивает их применение осенью в качестве основного удобрения. Большинство из них обладает высокой гигроскопичностью и требует особой упаковки и хранения. В таблице 3 приведены данные о составе и свойствах основных азотных удобрений.

    По выпуску и использованию в сельском хозяйстве главнейшие из этой группы – аммиачная селитра и мочевина, составляющие около 60% всех азотных удобрений.

    Азотные удобрения используют под все сельскохозяйственные культуры.

 

Таблица 3 Состав и воздействие на почву азотных удобрений

 

Удобрение

 

Химический состав 

Содержание азота, % 

Форма азота 

Воздействие на почву 

Гигро-

скопич-

ность 

Натриевая селитра 

<

NaNO3

Не менее 16 

Нитратная 

Подщелачи-

вает 

Слабая 

Аммиачная селитра 

NH4NO3

34 

Нитратная и аммонийная 

Подкисляет 

Очень

сильная 

Кальциевая селитра

Ca(NO3)2

Не менее 17,5 

Нитратная 

Подщелачи-

вает 

Очень

сильная 

Аммиак жидкий

NH3

82 

Аммонийная 

Подкисляет 

Очень

сильная 

 

    При экологической оценке минеральных и органических азотных удобрений следует учитывать не только прямое воздействие их на почву, но и опосредованное, которое проявляется в виде положительного эффекта на азотминерализующую способность почвы по сравнению с неудобренной. В исследованиях с применением изотопа 15N были установлены размеры дополнительно минерализованного почвенного азота, которые колебались в пределах 20…80% по отношению к почве без внесения азотных удобрений. Данный процесс при ежегодном внесении удобрений прослеживается не только за период вегетации, когда этот эффект имеет положительное значение, но и после уборки растений, в весенний и осенне-зимний периоды. В этом случае накопление повышенного количества минеральных форм азота в почве и в промывных водах (на 98% представленных нитратами) повышает негативные последствия применения удобрений.

    Возрастание уровня нитратов по профилю почв и их миграция на глубину и за пределы биологического цикла превращения в условиях внесения удобрений отмечается по различным регионам страны.

    Загрязнение подвижными формами азота грунтовых вод при промывном водном режиме почв (или периодически промывном) объясняется тем, что практически во всех регионах глубина залегания грунтовых вод не превышает глубину вертикальной миграции нитратов.

    Различия в степени загрязнения зависят от интенсивности промывного режима почв, климатических условий, уровня использования средств химизации, сочетаний культур в севообороте, обработки почв, естественно-исторических факторов (особенности формирования геологических структур, длительности антропогенного воздействия).

    По данным двадцатилетних исследований баланса азота удобрений, проведенных в различных регионах страны с применением изотопа азота 15N, установлено, что в отличие от природного азота почвы высокий уровень нитратов удобрений наблюдается только в первые сроки после их внесения. Интенсивное усвоение азота растениями, закрепление его в почве, улетучивание в форме газообразных соединений являются причинами резкого снижения содержания минеральных соединений за период вегетации культур. В период максимальных потерь (весенний, осенне-зимний) в водах содержатся нитраты преимущественно почвенного происхождения. В годовом цикле содержание азота удобрений в промывных водах при научно обоснованных дозах составляет 10…20% от общих количеств (1…5% от вносимого). И только при орошении, применении полной дозы селитры осенью под озимые, завышенных дозах жидких органических удобрений (300…900 кг/га азота), миграция азота нитратов достигает 15…27% от исходных количеств. Концентрация азота нитратов в промывных водах в этом случае колебалась в пределах 200…600 мг/л.

    Изучение миграционной способности иона NO3 в системе «почва-вода» в зависимости от механического состава почв, дозы азотных удобрений, вида культуры, гидротермических условий и микробиологической активности почв показало, что в сопоставимых условиях влияние азотных удобрений было преобладающим (Башкин, 1987).

    Устранение возникающих отрицательных эколого-агрохимических проблем связано, прежде всего, с рациональным использованием азотных удобрений, разработкой параметров состояния почвы, регулирующих процессы минерализации и потерь гумуса, интенсивность гумификации, устойчивость почвы к водному и ветровому потоку, гидродинамическим, гравитационным и другим процессам. К числу мероприятий, снижающих отрицательное воздействие азотных удобрений на окружающую среду, следует отнести следующие:

— соблюдение научно-обоснованных доз, способов и сроков внесения азотных удобрений; использование с удобрениями химических препаратов, сдерживающих процессы нитрификации (перевод аммонийного азота в нитратный), а также ингибиторов уреазной активности;

— эффективное использование медленнодействующих удобрений (капсулирование мочевины, покрытие удобрений синтетической пленкой);

— внесение различных видов бесподстилочного навоза совместно с соломой. Сочетание минерального азота навоза и почвы с углеродом растительных остатков создает благоприятные условия для синтеза высокомолекулярных, устойчивых к разложению гуминовых веществ в почве;

— беспрерывное использование пашни путем исключения межкультурных периодов в севооборотах, выращивания многолетних трав с мощно развитой корневой системой (злаковые травы), бобовых, сочетания однолетних и промежуточных культур в структуре севооборота;

— сбалансированный по всем элементам питательный режим растений повышает качество и увеличивает выход основной и побочной продукции, снижает величины остаточных количеств подвижных соединений азота.

    Существенное влияние на процессы минерализации гумуса и уровень нитратов в почве оказывает обработка почвы. Сокращение числа и глубины обработок сдерживает распад органических соединений.

    Помимо сельскохозяйственных мероприятий по снижению содержания нитратов и нитритов в почве, их миграции в грунтовые воды необходимо учитывать и уровень поступления в водные источники отходов животноводческих комплексов (поверхностный сток) и промышленности. Кардинальным решением этой проблемы является переход на безотходную технологию с минимальным потреблением воды и исключением сбросов. Большое значение придается изучению механизмов самоочищения воды, очистке и обеззараживанию бытовых и животноводческих стоков, очистке стоков от обслуживания автотранспорта, содержащих нефтепродукты.

    Несбалансированность элементами питания существенно снижает качество сельскохозяйственной продукции. Внесение только одного азотного удобрения по сравнению с полным (NPK) увеличивает количество нитратов в урожае в 1,5-2 раза. Смесь микроэлементов (B, Mn, Zn, Mo) уменьшает концентрацию нитратов в салате в 2 раза. В условиях наиболее благоприятных для вегетации (освещение, температура, густота стояния) более поздний срок уборки овощей способствует снижению уровня нитратов в продукции.

    Для Нечерноземной зоны России при весеннем внесении удобрений по сравнению с осенним в 1,5-3 раза повышается коэффициент использования азота, что устраняет наличие его остаточных количеств в почве. Научно обоснованные сроки и способы проведения азотных подкормок существенно повышают урожаи зерновых, снижают потери азота, повышают окупаемость удобрений; способствуют меньшему загрязнению почв. Внедрение перспективных технологий внесения удобрений позволяет избежать неравномерности распределения азота в почве, сократить потери и очаги повышенной концентрации нитратов.

    Фосфатные удобрения. Фосфор – один из важнейших элементов питания растений, так как он входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты – только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора – фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности – томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения – аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них – суперфосфат и фосфоритная мука. Характеристика фосфорных удобрений приведена в таблице 4.

    По степени растворимости эти удобрения подразделяют на следующие группы:

1) растворимые в воде, легкодоступные для растений – суперфосфаты простой и двойной, аммонизированный, обогащенный;

2) труднорастворяемые (нерастворимы в воде и почти не растворимые в слабых кислотах), они не могут непосредственно использоваться растениями – это фосфоритная и костная мука.

    Фосфоритная мука – тонко размолотый природный фосфорит, соединения которого труднодоступны растениям. Это удобрение применяют на кислых подзолистых, торфяных, серых лесных почвах, а также на деградированных и выщелоченных черноземах и красноземах.

 

Таблица 4 Состав и воздействие на почву фосфатных удобрений

 

Удобрение

 

Химический состав 

Форма фосфорной кислоты 

Воздействие на почву 

Суперфосфат простой гранулированный 

Ca(H2PO4)2+

+2CaSO4+H2O 

Водорастворяемая 

Подкисляет 

Суперфосфат двойной гранулированный 

Ca(H2PO4)2+

+H2O 

Водорастворяемая 

Подкисляет 

Преципитат 

CaHPO4x2H2O 

Растворяемая в

лимоннокислом

аммонии 

Слабо нейтрализует кислотность 

 

    Из биогенных макроэлементов фосфор наименее подвержен водной миграции, однако экспериментальные исследования на сопровождающих полевые опыты стоковых площадках говорят о возможности значительных потерь этого элемента с жидким и твердым стоком в результате водной эрозии.

    В почвах Нечерноземной зоны легкого гранулометрического состава возможна глубокая (до 2-х метров) миграция его по почвенному профилю.

    В суглинистых почвах миграция фосфора вниз по профилю значительно меньше: не более 60-70 см.

    Нарушение научно обоснованных принципов применения фосфорных удобрений приводит к тому, что в стране, наряду с низко обеспеченными фосфором массивами почв, значительные площади имеют почвы с высоким и очень высоким содержанием подвижного фосфора, что приводит к загрязнению поверхностных и грунтовых вод, бассейнов водоемов фосфорными соединениями.

    Сам фосфат-ион, поглощенный растениями, не токсичен для человека и животных. Однако в зафосфаченных почвах наблюдается повышенное содержание примесных элементов: фтора, стронция, урана, тория и радия. Установлено, что с 3 ц суперфосфата в почву вносится от 1,5 до 10 г стронция. Попадание фосфора в водоемы происходит за счет эрозивного смыва почвы, стоков животноводческих комплексов, в которых фосфор мигрирует в форме фосфорорганических соединений и предметов бытовой химии (моющие средства), содержащих в своем составе до 10% водорастворимой Р2О5. При этом процесс эвтрофикации водоемов идет даже более интенсивно, чем при попадании в них азота.

    Калийные удобрения. Калий – необходимый элемент для растений. В основном он находится в молодых растущих органах, клеточном соке растений и способствует быстрому накоплению углеводов.

    Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири.

    Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.

    На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Недостаток калия в почве восполняется главным образом внесением навоза. Калий не применяют на солоннах и солонцеватых почвах, так как он ухудшает их свойства. Калий легко растворяется в воде, и при внесении поглощается коллоидами почвы, поэтому он малоподвижен, однако на легких почвах легко вымывается.

    Калийные удобрения подразделяются на три группы:

1) концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд – хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия);

2) сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды – каинит, сильвинит;

3) калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием – 30-ти и 40%-ные калийные соли.

    Миграция калия в агроландшафтах менее изучена, чем миграция азота. Однако имеющиеся данные говорят о высокой миграционной способности этого элемента и опасности загрязнения им окружающей среды, в том числе грунтовых и поверхностных вод. В результате водной эрозии почв суммарные потери калия с твердым и жидким стоком могут составлять от 4 до 60 кг/га К2О. О возможных значительных перемещениях калия за пределы корнеобитаемого слоя почвы говорят данные о накоплении его в подвижных формах в профиле почв гумидных областей. Калий не вызывает эвтрофикации водоемов. Однако практически все калийные удобрения, выпускаемые в нашей стране, являются хлорсодержащими. Попадание хлора в водоемы нежелательно. Радиоактивность почв за счет калия-40, вносимого с калийными удобрениями, незначительна и в практических целях ее можно не принимать во внимание.

    Как калийные удобрения используют также печную золу и цементную пыль.

    Наиболее распространенные калийные удобрения и их свойства приведены в таблице 5.

 

Таблица 5 Состав и воздействие на почву калийных удобрений

 

Удобрение

 

Химический состав 

Гигроскопичность 

Воздействие на почву 

Калий хлористый 

KCl с NaCl

Малогигроскопич

ность 

Подкисляет 

Калий сернокислый (сульфат калия) 

K2SO4

Негигроскопичен 

Подкисляет 

 

    Комплексные удобрения. Их подразделяют по составу: двойные (азотно-фосфорные, азотно-калийные, фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорно-калийные); по способу производства: сложные, сложно-смешанные (комбинированные) и смешанные удобрения. К сложным удобрениям промышленного производства относят (калиевая селитра, аммофос, диаммофос). Их получают при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные (нитрофос, нитрофоска, нитроаммофос, нитроаммофоска, фософрно-калийные, жидкие комплексные и др.) – в едином технологическом процессе из простых или сложных удобрений. Смешанные удобрения получают путем смешивания простых.

    Сложные и сложно-смешанные удобрения характеризуются высокой концентрацией питательных веществ, поэтому применение таких удобрений обеспечивает значительное сокращение расходов хозяйства на их транспортировку, смешивание хранение и внесение.

    К числу недостатков комплексных удобрений относится то, что пропорции в содержании NPK в них варьируют в нешироких пределах. Поэтому при внесении, например, необходимого количества азота, других питательных элементов вносится меньше или больше, чем требуется.

    В небольшом количестве применяют и многофункциональные удобрения, содержащие, кроме основных питательных элементов, микроэлементы и биостимуляторы, оказывающие специфическое влияние на почву и растения.

    Органические удобрения – это перегной, торф, навоз, птичий помет (гуано), различные компосты, органические отходы городского хозяйства (сточные воды, осадки сточных вод, городской мусор), сапропель, зеленое удобрение. Они содержат важнейшие элементы питания, в основном в органической форме, и большое количество микроорганизмов. Действие органических удобрений на урожай культур сказывается в течение 3-4 лет и более.

    Навоз. Это основное органическое удобрение во всех зонах страны. Он представляет собой смесь твердых и жидких выделений сельскохозяйственных животных с подстилкой и без нее. В навозе содержатся все питательные вещества, необходимые растениям, и поэтому его называют полным удобрением. Качество навоза зависит от вида животных, состава кормов, количества и качества подстилки, способа накопления и условий хранения.

    В зависимости от способов содержания скота различают навоз подстилочный (твердый), получаемый при содержании скота на подстилке, и бесподстилочный (полужидкий, жидкий).

    Подстилочный навоз содержит около 25% сухого вещества и около 75% воды. В среднем в таком навозе 0,5% азота, 0,25% фосфора, 0,6% калия и 0,35% кальция. В его состав входят также необходимые для растений микроэлементы, в частности, 30-50 г марганца, 3-5 г бора, 3-4 г меди, 15-25 г цинка, 0,3-0,5 г молибдена на 1 т.

    Кроме питательных веществ, навоз содержит большое количество микроорганизмов (в1 т 10-15 кг живых микробных клеток). При внесении навоза почвенная микрофлора обогащается полезными группами бактерий. Органическое вещество служит энергетическим материалом для почвенных микроорганизмов, поэтому после внесения навоза в почве происходит активизация азотфиксирующих и других микробиологических процессов.

    Навоз оказывает многостороннее действие как на почву, так и на растение. Он повышает концентрацию углекислого газа в почвенном и надпочвенном воздухе, понижает кислотность почвы и подвижность Al, повышает насыщенность ее основаниями. При систематическом его внесении увеличивается содержание гумуса и общего азота в почве, улучшается ее структура, лучше поглощается и удерживается влага.

    Бесподстилочный (жидкий) навоз накапливается в большом количестве на крупных животноводческих фермах и комплексах при бесподстилочном содержании скота и применении гидравлической системы уборки экскрементов. Такой навоз представляет собой подвижную смесь кала, мочи, остатков корма, воды и газообразных веществ, образующихся в период хранения. По содержанию влаги его разделяют на полужидкий (до 90%), жидкий (90-93%).

    Количество и качество бесподстилочного навоза зависит от вида и возраста животных, типа кормления, способа содержания скота и технологии накопления навоза.

    Большая часть питательных веществ в этом удобрении находится в легкодоступной для растений форме (до 70% азота в аммиачной форме), что обуславливает более сильное его действие по сравнению с подстилочным навозом в год внесения и слабое в последующие годы. Фосфор и калий из подстилочного навоза усваиваются растениями так же, как и из минеральных удобрений.

    Птичий помет. Это быстродействующее органическое удобрение. Питательные вещества в нем хорошо усваиваются растениями. Куриный помет содержит 0,7-1,9% азота, 1,5-2% Р2О5, 0,8-1% К2О и 2,4% СаО.

    Птичий помет используют в качестве подкормки зерновых и технических культур, растворяют его в 8-10 частях воды и вносят в почву культиваторами-растениепитателями.

    Торф. Это удобрение представляет собой смесь полуразложившихся в условиях избыточного увлажнения остатков растений, в основном, болотных. Торф может быть низкой степени разложения (до 20%), средней (20-40%) и высокой (более 40%). Широко применяют в сельском хозяйстве как удобрение.

    Различают три вида торфа: верховой, низинный и переходный.

    Верховой торф образуется на бедных питательными веществами возвышенных метах рельефа (сфагновые мхи, пушицы, шейхцерия болотная, подбел, багульник, осока топяная и др.). Верховой торф характеризуется повышенным количеством органического вещества, высокой кислотностью, большой поглотительной способностью и малым содержанием питательных веществ. Применяют указанный торф главным образом в качестве подстилки и для компостирования.

    Низинный торф образуется на богатых питательными веществами пониженных частях рельефа (осоки, гипновые мхи, тростник, хвощ, таволга, сабельники и др.). Низинный торф содержит больше питательных веществ и меньше органического вещества, чем верховой. Наиболее целесообразно его использовать для приготовления различных компостов.

    Переходной торф занимает промежуточное положение между верховым и низинным. По количеству золы (в %) торфа подразделяют на нормальные (до 12) и высокозольные (более 12).

Торфяные компосты. Торф широко применяют для приготовления компостов. При компостировании с навозом торф быстрее разлагается и полнее используется растениями. Хорошо компостируется торф (верховой или переходной) с известью. Хорошие результаты получают при добавлении к торфу 20 кг фосфоритной муки на 1 т. Торфофосфоритные компосты особенно эффективны на супесчаных почвах, а торфоизвестковые – на кислых.

    Кроме этого торф используют на полях орошения, где его компостируют с осадком сточных вод. Широко применяют также торфофекальные компосты. Эти компосты считаются сильнодействующими.

    Осадки сточных вод. Их получают при очистке сточных вод городов на очистных сооружениях. Влажность свежего осадка составляет около 97%. Для снижения влажности до 80% они проходят этап естественной сушки на иловых площадках и механического обезвоживания на вакуум-фильтрах с применением реагентов (хлорное железо и известь), а для снижения влажности до 25-30% — проходят термическую сушку в барабанных печах.

    Осадки с иловых площадок можно использовать под все культуры, но наиболее целесообразно их применение под овощные и силосные культуры, сахарную свеклу. Осадки после термической сушки, содержащие больше извести и железа, желательнее вносить под отзывчивые на известь культуры.

    Сапропель (пресноводный ил). Он представляет собой отложившуюся в пресноводных водоемах смесь земли с полуразложившимися растительными и животными остатками. Содержит органические вещества (до 15-30% и более), азот, фосфор, калий, известь, микроэлементы, некоторые витамины, антибиотики, биостимуляторы.

    Наибольшее количество питательных веществ наблюдается в иле водоемов, находящихся около населенных пунктов.

    Сапропели применяют как в чистом виде, так и в виде компостов с навозом, фекалиями и навозной жижей.

    Зеленое удобрение. Оно представляет собой зеленую массу растений-сидератов, запахиваемую в почву в целях обогащения ее питательными веществами, главным образом азотом, улучшения водного, воздушного и теплового режимов. Наибольшее значение зеленое удобрение имеет на малоплодородных дерново — подволистых, песчаных, суглинистых и супесчаных почвах, а также на орошаемых землях и во влажных районах Закавказья.

    Важнейшее условие повышения эффективности зеленого удобрения – это правильное сочетание его с другими органическими и минеральными удобрениями и химической мелиорацией почв. Такой способ удобрения широко применяется, так как он дешев (часто не требует транспортных средств), и по химическому составу зеленое удобрение близко к навозу.

    Бактериальные удобрения. Препараты, содержащие полезные для растений бактерии, относятся к бактериальным удобрениям. Они способны улучшить питание сельскохозяйственных культур и не содержит питательных веществ.

    

1.4 Радиоактивное загрязнение земель. Радиоактивные отходы

 

    Состояние и функционирование биосферы и, в частности, земель в большой мере определяется воздействием радиационного фона: космического излучения, естественной радиоактивности и радиоактивного загрязнения. Первые две составляющие фона сопутствовали экосистемам на протяжении всех этапов эволюции, а последняя – результат техногенеза лишь на протяжении последних 50 лет.

    Космическое излучение на основной территории составляет 28-30 мрад/г с максимальными величинами в горах. Естественная радиоактивность определяется содержанием радона, гидросферы – содержанием урана, радия, радона.

    Радиоактивное загрязнение биосферы связано с антропогенным воздействием. Основными его источниками являются производство и испытание ядерного оружия, ядерная энергетика, сжигание угля, применение изотопов в научных и промышленных целях. По радиоэкологической значимости наибольший вклад в радиационную нагрузку вносят элементы: 3Н, 14С, 137CS, 238U, 235U, 226Ra, 222Rn, 210Po, 239Pu.

    После моратория 1963 г. радиационная обстановка сложилась следующим образом. Зона максимальной аккумуляции 137Cs, 90Sr за счет глобальных выпадений сформировалась в Северном полушарии между 20 град. и 60 град. с.ш. Биогеохимические особенности территории определяют степень подвижности радионуклидов и их миграцию по компонентам систем: в зональном спектре ландшафтов миграционная активность долгоживущих радионуклидов 137Cs, 90Sr снижается от тундры до пустыни, максимальная активность создается в лесных заболоченных ландшафтах.

    Каждый биом функционирует в своем диапазоне годовой дозы внешнего облучения, причем в тундровых и таежных системах максимален вклад космического излучения, а в южных зонах – естественной радиоактивности.

    Аварийный выброс ЧАЭС внес дополнительный вклад в формирование глобальных радиоактивных выпадений на Европейской территории: в 1988 году на Европейской территории России сформировался обширный регион с плотностью 137Cs больше 1Ки/кв.км и три «пятна» повышенной плотности (до 400 мКи/кв.км).

    В XXI веке сельское хозяйство будет формироваться под влиянием чернобыльской катастрофы, в результате которой оказались загрязненными около 2 млн га сельскохозяйственных угодий. На территории России радиоактивному загрязнению подверглись 16 областей. Наибольшее загрязнение пришлось на Брянскую область – до 100Ки/кв.км, Тульскую – до 15 Ки/кв.км, Калужскую – до 10 Ки/кв.км, Орловскую – до 6 Ки/кв.км. Загрязнение территорий других областей ниже. Так, в Ленинградской области максимальное загрязнение составляет 3 Ки/кв.км. Основным радионуклидом, определяющим уровень загрязнения, является цезий-137 – активный мигрант в системе «почва-растение» и основной дозообразующий радионуклид.

    В наиболее загрязненных областях одной из главных задач в ближайшем десятилетии будет возвращение зараженных земель в полноценных сельскохозяйственный оборот с целью получения на них радиационно чистой продукции. Скорость возвращения земель в оборот зависит (без учета социальных факторов) от периода полураспада радионуклида, находящегося в почве и поглощаемого растениями. А также от скорости вымывания радионуклида из почвы в результате естественных процессов. При этом переход радионуклидов из почвы в растения можно регулировать известными радиохимическими и агротехническими путями. Как правило, агротехнические приемы направлены на перемещение радионуклидов за пределы корнеобитаемого слоя и подбор сортов растений, а агрохимические воздействуют на различные коммуникации радионуклидов между миграционными звеньями системы «почва-растение».

    В целом, как и при загрязнении почвы примесными и тяжелыми элементами, основой получения радиационно чистой продукции является увеличение плодородия почв.

    На территории загрязненных областей среди сельскохозяйственных угодий заметную долю составляют мелиорированные торфяные почвы. Известно, что из торфяных почв цезий-137 переходит в растения значительно интенсивнее, чем из минеральных почв. Внесение в торфяные почвы калийных удобрений в оптимальных дозах в отличие от минеральных не приводит к снижению уровня накопления радионуклидов культурами, а в ряде случаев даже увеличивают его поступление в растения. Теоретически механизмы закрепления, поглощения и конкуренции радиоактивных изотопов в почве согласуются с теорией ионного обмена.

    Экспериментальное обоснование использования различных доз калийных, фосфорных и известковых удобрений с целью уменьшения поступления радионуклидов в растениеводческую продукцию, сравнительная оценка ряда сельскохозяйственных культур по критерию минимума накопления ими радионуклидов позволит разработать рекомендации по способам количественной оценки снижения выноса радионуклидов растениями из почв в условиях гумидного климата.

В радиационном фоне Земли при динамической стабильности космического излучения и естественной радиоактивности значительно увеличилась доля радиоактивного загрязнения.

    Одним из источников радиоактивного загрязнения биосферы являются радиоактивные отходы, образующие на всех этапах работы атомной промышленности. Тем не менее наибольший вклад вносят предприятия по переработке горючего: небольшой завод ежегодно сбрасывает от 500 до 1500 куб.м воды, содержащей тритий, стронций-90, цезий-137, рутений-106, церий-144 и др.

    Особо следует обращать внимание на радиоактивное загрязнение в результате сжигания угля.

    Несбалансированность хозяйственной деятельности привела к накоплению неутилизируемых отходов производства и потребления, что способствовало увеличению количества загрязняющих веществ, снижению качества земель. Особым видом являются радиоактивные отходы (РАО), обезвреживание которых требует длительной изоляции от биосферы путем хранения до полной дезактивации в течение времени, равного 20 периодам полураспада содержащихся в них радионуклидов (период изоляции РАО от биосферы сопоставим с геологическими и историческими эпохами). Вместе с тем дальнейшее развитие ядерной энергетики и атомной промышленности сопровождается неуклонным ростом РАО, образующихся практически на всех этапах производства.

    Экологическую безопасность атомной энергетики при нормальном режиме работы сводит к минимуму вероятность крупных аварий с выбросом радионуклидов, которые вносят существенный вклад в загрязнение биосферы. В то же время в 1951-1973 годах в мире произошло более 20 крупных аварий на предприятиях ядерно-топливного цикла (ЯТЦ). Общий выброс радионуклидов от гибели атомных подводных лодок составил 3-5 Эбк. Аварийный выброс на Южном Урале в 1957 году составил 0,74 Эбк, а выброс на ЧАЭС в 1986 году – 1,85 Эбк.

    Не менее важную роль в формировании глобального радиоактивного загрязнения играют малоактивные отходы, по действующим нормативам не относящиеся к категории РАО: отходы научных, учебных и медицинских учреждений, которые сбрасываются на обычные свалки и в систему канализации. Уровни активности сбросных жидкостей и слабоактивных отходов, сбрасываемых в канализацию и поступающих в водоемы, составляют 40% от уровня активности изотопной продукции, потребляемой этими учреждениями.

    Система землепользования при обезвреживании РАО предусматривает отчуждение земель и их длительную эксплуатацию во всех регионах России. Пункты захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) в совокупности с промышленными объектами, полигонами-могильниками, санитарно-защитной и наблюдаемой зонами представляют собой сложные геотехнические системы, где все природные процессы протекают с участием радионуклидов, поступающих с глобальными выпадениями и выбросами ПЗРО. На каждый такой пункт приходится 0,4-1,6 тыс. га отчуждаемых земель и 7-30 тыс. га наблюдаемой зоны.

    Устранение РАО – длительная проблема. Так, период обезвреживания РАО, содержащих 90Sr, составляет 550 лет, 137Cs-640 лет, 239Pu-490 тыс. лет. В качестве альтернативы для обезвреживанья таких РАО рекомендуют использовать соляные шахты, однако для газовых и водных отходов альтернативы не найдено. Современная технология не позволяет отделить криптон-85 и тритий от сбрасываемых РАО, что привело к сегодняшней реальной угрозе загрязнения атмосферы и океана.

     В настоящее время выработана следующая практика обезвреживания и захоронения РАО:

    — концентрирование и хранение путем остекловывания, цементирования и т.п;

    — разбавление и рассеивание (для небольших количеств слабоактивных отходов);

    — хранение для обеспечения распада короткоживущих изотопов и последующее рассеивание (для отходов средней степени активности);

    — извлечение долгоживущих изотопов с высокой токсичностью перед удалением остаточной активности (для небольших количеств высокоактивных отходов).

    Таким образом, разбавление и рассеивание РАО как принцип природы охранной концепции атомной промышленности не может быть приемлем для хозяйственной экономической деятельности. Отходы, разбавленные и рассеянные человеком, накапливаются в элементах биосферы, передаются по пищевым цепям, и в конечных звеньях достигают величин, намного превышающих установленные нормативы.

    В нашей стране принята концепция окончательного захоронения переработанных твердых РАО в слабопроницаемые участки литосферы. Фундаментом концепции является принцип многобарьерности, разрабатываемая и в других странах, основы которого составляет литологический барьер. Именно на изучение литологической основы со всех возможных позиций и сорентированные исследования специалистов, занимающихся проблемами устранения РАО. Однако оценки биотической миграции и экологической надежности рекомендуемых технологий не уделено достаточного внимания. В то же время рой этих процессов укладывается в позиции (мультибарьеров ) и становится приоритетным в выборе площадок под ПЗРО.

    В последнее время в отечественных и зарубежных исследованиях все больше внимания уделяется роли биотической миграции радионуклидов. Исследования американских ученых показали не только роль организмов в миграции радиоизотопов, но и ошибки модели переноса, где не учитываются биотические механизмы. Моделей, включающих такие механизмы, практически нет, поэтому проблема вовлечения радионуклидов из захороненных отходов в биогенную миграцию становится сегодня наиболее актуальной.

    Норные животные (млекопитающие и беспозвоночные) прокладывают свои ходы под могильниками, устраивают норы. Через эти воздуховоды в почве могут выходить газы, обогащенные радионуклидами, выделяющимися в процессе распада 220Ra – 222Rn. Могут выделяться из почвы различные органические составляющие. Своеобразная система туннелей, создаваемых норными животными, муравьями, разлагающимися корнями деревьев, не только обеспечивают «свободный» воздухообмен между захороненными РАО и атмосферой, но и создает проводящую систему для свободного стока поверхностной воды вглубь, т.е. инфильтрация, вследствие чего загрязняющие вещества растворяются в ней и ею же переносятся.

    Модели определения уровней безопасности хранения РАО, построенные только на основе изучения миграции радионуклидов грунтовыми водами, нерепрезентативны. Они не учитывают возможности дополнительного переоблучения в результате биотической миграции.

    Изучение миграции радионуклидов в полном биогеохимическом цикле должно стать частью исследований, направленных на оптимизацию использования земли и природопользования при обезвреживании РАО и других радиоактивных воздействий на биосферу. Актуальность, перспективность и дальнейшее развитие радиоэкологических исследований обусловлены стойким характером загрязнений окружающей среды и земель радионуклидами глобального происхождения.

    Под особым контролем должны находиться территории, подвергшиеся радиоактивному загрязнению, либо находящиеся в зоне, потенциально опасной. Так, например, в результате аварии на Южном Урале из природопользования было выведено 106 тыс. га только из-за загрязнения стронцием-90 на период 4-20 лет. В результате самых больших аварий было выведено из эксплуатации 15 тыс. кв.м и 100 тыс. кв.м территорий.

    Территории, на которых возможно долгосрочное превышение допустимых содержаний высокотоксичных радионуклидов, значительно больше площадей, на которых фиксируется лучевое поражение (например, из-за острого лучевого поражения после аварии ЧАЭС выведено из природопользования только 400 га соснового леса). Поскольку основное количество предприятий ЯТЦ сегодня расположено в традиционно аграрных районах, то именно высокая степень опасности радиационного поражения из-за долгосрочного воздействия через продукты сельскохозяйственного производства делает агроэкосистемы критическим звеном при оценке миграции радионуклидов.

     При создании службы радиоэкологического мониторинга земель приоритетным является направление:

    — оценка миграционных характеристик радионуклидов в природных и сельскохозяйственных экосистемах, а также оценка миграционных свойств самих экосистем в ландшафно-зональном спектре;

    — оценка природных антропогенных факторов переноса радионуклидов в названных экосистемах.

    Основными задачами исследований по мониторингу радиоактивного загрязнения земель являются:

    — разработка и создание целевой ГИС;

    — определение реальной радиационной нагрузки за счет радиационного фона (космического излучения, естественной радиоактивности, радиоактивного загрязнения) с учетом ландшафно-зональных особенностей;

    — выявление биопотенциала и радиоэкологической емкости экосистем;

    — составление банка данных для экологической экспертизы земель и разработки природоохранных технологий.

    В содержание этих исследований входят: выявление природных антропогенных составляющих радиационного фона; разработка и создание ГИС для радиационного мониторинга земель; оценка поступления радионуклидов и их неизотопных носителей аэральным и водным путем; оценка полей миграции загрязняющих веществ; оценка поглощенных доз; оценка миграционной способности территории; установление норм реакции; оценка потенциала устойчивости и вместимости экосистем и их компонентов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. ПОЧВЕННАЯ СЛУЖБА В СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА

     

    Основы задачи почвенной службы – изучение почвенного покрова сельскохозяйственной зоны России и качественная характеристика угодий для земельного кадастра, включающего оценку земель.

    Для выполнения этих задач создаются крупномасштабные почвенные карты сельскохозяйственных предприятий, крупно – и среднемасштабные почвенные карты административных районов, средне – и мелкомасштабные карты областей, детальные почвенные карты крестьянских хозяйств, разрабатываются рекомендации по использованию и улучшению почв и составляются карты агрогрупп и другие дополнительные карты.

    Крупномасштабное почвенное обследование производится на территории сельскохозяйственных предприятий госземзапаса. Масштаб почвенного картографирования Европейской части России в пределах лесной и лесостепной зон, а также предгорной и горной части Северного Кавказа преимущественно 1:10000, в степной зоне – 1:25000. В азиатской части России преобладают масштабы преимущественно 1:10000 почвенного обследования, но в лесной и лесостепной зонах Урала, Западной Сибири и Дальнего Востока ведется в масштабе 1:100000. Территории лесов. Входящих в пределы сельскохозяйственных предприятий, обследуются в масштабе 1:50000. В степной зоне производится также картографирование лесных массивов Гослесфонда в масштабе 1:50000 и 1:100000.

    Картографической основой для полевых работ и составления карт служат землеустроительные планы с нанесенными на них горизонталями либо фотопланы с горизонталями в масштабе почвенной съемки, а также аэрофотосъемки.

    Почвенное обследование ведется по административным районам, а внутри них – по отдельным сельхозпредприятиям. Почвенные карты и материалы к ним изготавливаются в границах отдельных сельхозпредприятий и выдаются областным и районным комитетам по земельным ресурсам и землеустройству и сельхозпредприятию. Архивный экземпляр хранится в институте.

    Основной объем почвенно-картографических работ выполняется институтами и предприятиями РосНИИземпроекта ( в год 10-14 млн га). Систематически производится повторное почвенное обследование.

    Часть почвенного обследования (около10-15% общей площади) выполняются субподрядными организациями, имеющими постоянные почвенные экспедиции.

    В 1990 году из 290 млн га земель сельскохозяйственных предприятий, подлежащих крупномасштабному почвенному обследованию, были покрыты почвенной съемкой 99%. Лишь около 2 млн га земель не имеет почвенных карт. Они состоят из мелких разрозненных труднодоступных чересполосных участков сельхозпредприятий или подсобных хозяйств различных ведомств, в том числе военных, рыбколхозов и прочих неземледельческих предприятий. На 1,7 млн га земель Госкомзапаса также отсутствует почвенная съемка. На территории Гослесфонда подлежит почвенному обследованию 575 млн га; почвенные карты имеются на 10 млн га, и 565 млн га не покрыты почвенной съемкой.

    В настоящее время крупномасштабные почвенно-картографические работы регламентируются инструкцией по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользований и инструктивно-методическими документами РосНИИземпроекта и его зональных институтов. Качество почвенных карт за последние 5-10 лет значительно улучшилось, в основном, в результате использования более информативной картографической основы. Но все же почвенные карты ряда институтов и предприятий имеют общие недостатки, связанные со слабым отображением структуры почвенного покрова и прямолинейности границ, проводимых по контуру угодий. Первый недостаток чаще отмечается на картах масштаба 1:25000, второй – на картах равнинных территорий, составленных на картографической основе с невыдержанным по стандарту сечением горизонталей.

    Меры, необходимые для улучшения качества и достоверности почвенных карт:

    Картографическая основа должна соответствовать масштабу почвенной съемки, следует выдерживать стандартное сечение горизонталей; на плоскоравнинных территориях оно сгущалось до 0,5-1,0 м;

    Детальная почвенная съемка земель под сады и виноградники, а также фермерские хозяйства должна производиться на топооснове масштаба 1:2000-1:5000 с соответствующим сечением горизонтали;

    Для предварительного камерального и полевого дешифрирования почв должны заказываться аэрофотоснимки, снятые в оптимальные сроки на наиболее подходящих для выявления почв материалах, масштаб их должен соответствовать масштабу почвенной карты, что позволит детально отразить структуру почвенного покрова, выделять в контуре не только преобладающую почву, но и сопутствующие, хозяйственно значимые элементы.

    При повторном почвенном обследовании в работу включаются ведущие элементы мониторинга, а именно: выявляются изменения площадей эродированных, вторично засоленных или заболоченных и других почв, производится прогноз изменений определяемых показателей.

    Однако полученные сведения не всегда являются пригодными для сравнения и установления закономерности. Зачастую изменения площадей обуславливаются разными подходами к выделению, например, эродированных почв, а вновь полученные величины содержания гумуса при повторных обследованиях трудно использовать для сравнения, так как они недостаточно статистически обоснованны. Почвенные и агрохимические обследования должны производиться разными организациями в сроки, согласованные друг с другом.

    Методы выполнения анализов почв, необходимо унифицировать, что облегчит их использование. Приступая к почвенному обследованию территории, необходимо использовать материалы последнего агрохимического обследования.

     

     

     

     

  2. ФИНАНСИРОВАНИЕ МОНИТОРИНГА ЗЕМЕЛЬ

     

    Финансирование деятельности комитета по земельным ресурсам и землеустройству Минсельхозпрода РФ, а также участвующих соответствующих министерств и ведомств по ведению мониторинга в масштабах России осуществляется централизованно. Исследования по мониторингу земель на областном и районном уровне финансируется за счет госбюджета.

    Ведение мониторинга сельскохозяйственных угодий должно осуществляться для всей России по единой системе за счет средств республиканского бюджета и фонда улучшения земель. В первую очередь должны финансироваться следующие работы:

    — проведение агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий республик по расширенному набору показателей;

    — ведение работ по определению загрязнения почв и продукции растениеводства пестицидами, тяжелыми металлами и радионуклидами, продукции растениеводства – нитритами и нитратами;

    — наблюдение за фитосанитарной обстановкой в регионе;

    — научно-исследовательские работы по разработке методов оценки изменения почвенного плодородия, прогноза загрязнения почв и продукции растениеводства токсикантами и радионуклидами;

    — создание и внедрение систем информационно-вычислительного обслуживания производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции.

    Техническое оснащение автоматизированной информационной системы мониторинга сельскохозяйственных угодий (АИС «Земля-сельхозугодья») осуществляется в рамках АИС «Земля России». Комплект технических средств должен соответствовать спецификации, которая представлена в справке об основных принципах технического оснащения Комитета РФ по земельным ресурсам и землеустройству. В связи с созданием АИС «Земля России» требуется разработка системы передачи данных из организации Российского Комитета геологии и использования недр в организации Комитета по земельным ресурсам и землеустройству Минсельхозпрода РФ на всех уровнях мониторинга.

        
     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

  3. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕТЬ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ЗЕМЕЛЬ

     

    В связи с ухудшением экологической обстановки в России из-за антропогенного воздействия человека на природу возникла проблема охраны земель. При этом особое внимание уделяется охране земель сельскохозяйственного назначения. Проведение необходимых мероприятий по охране этих земель возложены на Государственную агрохимическую службу, Государственную службу защиты растений, почвенную службу РосНИИземпроект. В рамках мониторинга земель сельскохозяйственного назначения они проводят следующие работы:

    — наблюдения за плодородием почвы, загрязнением продукции растениеводства пестицидами и радионуклидами;

    — периодическая оценка изменения почвенного плодородия и экологического состояния земель;

    — разработка и внедрение предохранительных технологий производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции.

    Данные мониторинга земель сельскохозяйственного назначения позволяют определить систему показателей для оценки качественной характеристики и народохозяйственной ценности земель.

    Ведение мониторинга земель сельскохозяйственного назначения обеспечивается автоматизированной информационной системой мониторинга сельскохозяйственных угодий, входящей в подсистему АИС «Земля».

     

    Литература

     

  4. Артюшин А.М., Державин Л.М. – «Краткий словарь по удобрениям» — 2-е изд., Москва, 1984 г.
  5. Вронский В.А. – «Прикладная экология» — Ростов-на-Дону, 1996г.
  6. Под общей редакцией академика ГАСКМ Каштанова А.Н. – «Научные основы мониторинга земель РФ»-Москва, 1992г.
  7. Под редакцией Никляева В.С. – «Основы земледелия и растениеводства» — 3-е изд., Москва, 1990г.
  8. Штефан В.К. – «Жизнь растений и удобрений» — Москва, 1981г.
<

Комментирование закрыто.

WordPress: 22.59MB | MySQL:118 | 2,657sec