Загрязнение почвы при использовании ила очистных сооружений

Загрязнение почвы при использовании ила очистных сооружений. Одним из источников загрязнения почвы является внесение в нее в качестве удобрения ила очистных сооружений и компоста после переработки отходов.

Использование ила и компоста в качестве удобрений основано на содержании в них питательных веществ для растений большое количество органических компонентов в активном иле делает его ценным средством для облагораживания почв, служащих заменой гумуса.

Однако использованию, как ила, так и компоста в сельском хозяйстве препятствует большое содержание в них вредных веществ, постепенное накопление которых при постоянном внесении удобрений приводит к загрязнению почвы. К числу этих веществ относятся в первую очередь тяжелые металлы, и в ФРГ приняты особые инструкции, регулирующие порядок внесения ила на поля и устанавливающие допустимое содержание в нем тяжелых металлов. Опасность загрязнения плодородных земель заставляет использовать ил и компосты главным образом для цветоводства и подкормки декоративных растений. Однако это полностью не решает вопроса, так как хотя при этом и будет устранена опасность попадания тяжелых металлов в продукты питания человека, но сохраняется угроза как загрязнения грунтовых вод, так и существованию различных обитателей почвы.

Поэтому в настоящее время предпочитают сжигать ил и отходы. Однако при этом, в свою очередь, можно столкнуться с выделением диоксинов, а при недостаточном контроле - и следов тяжелых металлов в продуктах сгорания.

Если все же, несмотря на перечисленные осложнения, ил вносится в почву, то надо следить за тем, чтобы значение рН было выше 6, чтобы как можно больше сократить подвижность ионов металлов в почве. Наряду с тяжелыми металлами ил может содержать полихлорированные бифенилы в концентрациях до 100 мг на 1 г сухой массы и полициклические ароматические углеводороды в концентрациях до 350 мг на кг сухой массы. В обоих случаях речь идет о соединениях, которые исключительно медленно распадаются в почве и могут в ней накапливаться при постоянном внесении ила. Наконец, ил может содержать бораты, входящие в состав моющих и косметических средств.

В небольших концентрациях бор полезен растениям, однако его повышенное содержание приводит к хлорозам обесцвечиванию листьев и некрозам отмиранию сегментов листьев. Токсическая предельная концентрация для трав, например, составляет 270-570 млн-1 по отношению к сухой массе. 42. Загрязнение почвы органическими остатками мочевина, органический аммиак, нефть, фенолы, хлорсодержащие углеводороды, ПАВ . Мочевина - образуется при сильном загрязнении с х отходами.

В результате микробиологических процессов под действием бактерий образуется аммиак. Токсичность - при вдыхании или при попадании внутрь организма аммиак очень быстро усваивается организмом. Далее аммиак растворяется в крови и создает щелочную среду, и происходит растворение белков. Нитрифицирующие бактерии могут перевести аммиак в нитраты или нитриты. Нефть - состоит из алканов, алкенов, циклоалканов, и т.д. Все они обладают токсичностью.

Нефть может загрязнять почву различными способами при бурении скважин прорывы трубопроводов при очистке отстойников нефти, при обработке сырой нефти и т.д. Попадая в почву нефть может образовывать пленку, которая будет опасна для жизнедеятельности растений и животных, т.к. будет нарушен газообмен, водообмен. Так же будет накапливаться углекислый газ. Фенолы - простые фенолы разрушаются в аэробных условиях под действием бактерий, в анаэробных условиях - этот процесс значительно медленнее.

Фенолы могут попадать в почву из грунтовых, поверхностных вод, накапливаться из атмосферы. Фенолы могут связываться с хлором и серой - образуя более сложные фенолы. Хлорсодержащие углеводороды - например, хлорэтан, дихлорэтан, сюда же относятся хлорированные пестициды. Могут образовываться при распаде гумуса. Связываясь с водой - происходят реакции гидролиза.

ПАВ - используются в быту, в технологиях обогащения мет. руд, для сбора разлитой нефти и т.д. ПАВ может поступать в почву с отходами, с загрязненными водами. Представляют собой органические вещества, обладают токсичностью, высоким пенообразованием, устойчивостью к действию факторов. Накапливаясь в почве и просачиваясь в грунтовые воды - создает угрозу для загрязнения вод, тем самым влияя на жизнедеятельность животных и человека. 43. Загрязнение почвы неорганическими остатками хлориды, минеральные удобрения, тяжелые металлы. Хлориды Источниками могут быть - использование NaCl для таяния снега.

Хлориды в почве приводят к засолениям почв. В больших концентрациях - токсичен для большинства живых оргнизмов. Минеральные удобрения Минеральные удобрения растворимы в воде, поэтому они вымываются обильными дождями, попадая в грунтовые и поверхностные воды. Однако часто удобрения вносят в количествах, не сбалансированных с потреблением сельскохозяйственными растениями, поэтому они становятся мощными источниками загрязнения почв, сельскохозяйственной продукции, почвенных грунтовых вод, а также естественных водоемов, рек, атмосферы.

Применение избыточных минеральных удобрений может иметь следующие негативные последствия - изменение свойств почв при длительном внесении удобрений - внесение больших количеств азотных удобрений приводит к загрязнению почв, сельскохозяйственной продукции и пресных вод нитратами минеральные удобрения служат источником загрязнения почв тяжелыми металлами.

Переудобрение приводит к высоким содержаниям нитратов в питьевой воде и некоторых культурах корнеплодах и листовых овощах. Однако бактерии, обитающие в организме человека, могут превращать их в гораздо более токсичные нитриты. Последние способны реагировать в желудке с аминами например из сыра, образуя весьма канцерогенные нитрозоамины. Тяжелые металлы Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме.

Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd кадмий , Cu медь , Cr хром , Ni никель , Co кобальт , Hg ртуть , As мышьяк , Mn марганец. Главные источники загрязнения - промышленность, бытовы отходы, из вод. Выпадают в виде твердых или жидких осадков, и накапливаются в почве.

Особенно интенсивно задерживают лесные массивы. Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся период полуудаления цинка - до 500 лет, кадмия - до 1100 лет, меди - до 1500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет. Существенный источник загрязнения почвы металлами - применение удобрений из шламов, полученных из промышленных и канализационных очистных сооружений. 44. Влияние продуктов органического синтеза на биосферу фталаты, хлорсодержащие углеводороды. Фталаты являются эфирами фталевой кислоты с различными спиртами. Большое количество и диэфиров имеют важное практическое значение.

Основное применение эти фталаты нашли в промышленности пластических масс, которая потребляет приблизительно 87 всех сложных эфиров фталата для создания мягкого ПВХ поливинилхлорида. Оставшиеся 13 используются для производства лаков, эмульсионной краски, целлюлозы, полистирола, пигментов, синтетического и натурального каучука, смазочных материалов, полиамидов, средств от насекомых, фиксажей для духов, замораживающих агентов для взрывчатых веществ и рабочих жидкостей для высоко-вакуумных насосов.

Наиболее важными стандартными смягчителями среди фталатов являются диоктилфталат ДОФ и диизононилфталат. Токсическое действие фталатов мало изучено. Известно, что ДОФ обладает канцерогенным действием. При воздействии на растения исчезает и блекнет зеленая окраска. Некоторые фталаты в больших дозах эмбриотоксичны по отношению к эмбрионам цыплят и беременным крысам.

Неблагоприятное воздействие на эмбрион возрастет с увеличением растворимости фталатов. ДЭФ и ДОФ могут проникать к эмбриону через плаценту самки крысы. Органы поражения слизистые оболочки глаза, нос, кожа, дыхательные пути, печень, ЖКТ, ЦНС. Симптомы покраснение кожи, раздражение глаз, кашель, воспаление горла, затрудненное дыхание, рвота, опухоль печени у животных, вестибулярная дисфункция, нарушение респираторной системы.

Хлорорганические соединения обладают рядом специфических признаков биоконцентрирование или биоаккумуляция - за счет того, что растворимость в воде низкая и высокая в жирах и липидах глобальная распространенность за счет способности переноситься на большие расстояния чрезвычайная стойкость к физическим, химическим и биологическим изменениям способность оказывать токсическое воздействие на организмы в крайне малых дозах. Полихлорированные бифенилы относятся к классу ароматических соединений, состоящих из двух бензольных колец, соединенных через межъядерную связь С-С и замещенных от одного до десяти атомами хлора в орто мета- или пара- положениях.

ПХБ - ряд токсичных соединений, используемых в промышленности. Полихлорированные бифенилы токсичны для морской флоры и фауны даже в чрезвычайно низких концентрациях и известны тем, что приводят к кожным заболеваниям и могут в высоких концентрациях вызвать смерть человека. Полихлорированные бифенилы долго сохраняются в окружающей среде и плохо разлагаются.

Они обладают способностью аккумулироваться в организме и мигрировать по пищевым цепям. В каждом последующем звене пищевой цепи концентрация полихлорированных бифенилов повышается, и поэтому наибольшее количество этих веществ концентрируется в организмах хищников. По данным Всемирной организации здравоохранения 5 , основными путями поступления ПХБ в окружающую среду являются следующие испарения из пластификаторов выделение при сжигании бытовых и промышленных отходов, а также при возгорании трансформаторов, конденсаторов и другого промышленного оборудования, в котором используются ПХБ утечки с другими промышленными отходами вывоз ПХБ на свалки и поля аэрации другие неконтролируемые пути. Загрязнение окружающей среды происходит главным образом по первым трем каналам. В России величины ПДК касаются только промышленных смесей ПХБ. В качестве стандартной смеси, по которой производился расчет ПДК, был принят Арохлор 1254 6 . ПДК для ПХБ имеют следующие значения атмосферный воздух - 1 мкг м3 воздух рабочей зоны - 1 мг м3 вода водные объекты хозяйственного и культурно-бытового водопользования - 1 мкг л почва - 0,1 мг кг 45. Влияние продуктов органического синтеза на биосферу полициклические ароматические соединения, диоксины, пентахлорфенол. ПАУ - это высокомолекулярные органические соединения бензольного ряда, различающиеся по числу бензольных колец от 2 до 7 . Они имеют как природное, так и техногенное происхождение.

Техногенные ПАУ образуются при сжигании углеводородного топлива в промышленности и энергетике, производстве кокса, работе двигателей внутреннего сгорания.

Источниками являются смолы, битум, сажа, выделения из гуминовых компонентов почвы, выхлопы авто, табак и т.д. Из-за своей токсичности и канцерогенные ПАУ отнесены к приоритетным загрязняющим веществам.

Основыне представители бенз а пирен и антрацен. Бенз а пирен Антрацен Бензапирен - попадая в организм человека ПАУ постепенно накапливается до критической концентрации и стимулирует образование злокачественных опухолей. Диоксины.

В токсикологии под термином диоксин понимают производное этого соединения, а именно 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин, который является представителем обширной группы чрезвычайно опасных ксенобиотиков из числа полихлорированных полициклических соединений. Первичные источники Источниками диоксинов являются следующие объекты мусоросжигающие заводы, уничтожающие хлорированные отходы. производства пестицидов и гербицидов. химические и нефтеперерабатывающие предприятия. синтетические трансформаторные масла Диоксины образуются как нежелательные примеси в результате различных химических реакций при высоких температурах и в присутствии хлора.

Основные причины эмиссии диоксинов в биосферу, прежде всего, использование высокотемпературных технологий хлорирования и переработки хлорорганических веществ и, особенно, сжигание отходов производства. Другой источник опасности - целлюлозно-бумажная промышленность.

Отбеливание целлюлозной пульпы хлором сопровождается образованием диоксинов и ряда других опасных хлорорганических веществ. Ещё один существенный источник диоксинов, широко распространенный и в быту сжигание твёрдых бытовых отходов. Наличие в уничтожаемом мусоре повсеместно распространённого полихлорвинила и других полимеров, различных соединений хлора способствует образованию в дымовых газах диоксинов. Вторичные источники На территории стран бывшего СССР сохраняется множество закрытых, брошенных, законсервированных производств, где в накопителях, реакторах, отвалах и колодцах сохраняются диоксины. Диоксины - это глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием.

Величина летальной дозы для этих веществ достигает 10-6 г на 1 кг живого веса, что существенно выше аналогичной величины для некоторых боевых отравляющих веществ, например, для зомана, зарина и табуна.

Причина исключительной токсичности диоксинов - способность этих веществ удивительно точно вписываться в рецепторы живых организмов и подавлять или изменять их жизненные функции. Причина исключительной токсичности диоксинов - способность этих веществ удивительно точно вписываться в рецепторы живых организмов и подавлять или изменять их жизненные функции. Специалисты обвиняют диоксины в том, что, подавляя иммунитет и грубо вмешиваясь в процессы деления и специализации клеток, они провоцируют развитие онкологических заболеваний.

Вторгаются диоксины и в сложную безукоризненно отлаженную работу эндокринных желез. Вмешиваются в репродуктивную функцию, резко замедляя половое созревание и нередко приводя к женскому и мужскому бесплодию. Они вызывают глубокие нарушения практически во всех обменных процессах, подавляют и ломают работу иммунной системы, приводя к состоянию так называемого химического СПИДа. В настоящее время в организм человека диоксины проникают несколькими путями 90 процентов - с водой и пищей через желудочно-кишечный тракт, остальные 10 процентов - с воздухом и пылью через лёгкие и кожу. Эти вещества циркулируют в крови, откладываясь в жировой ткани и липидах всех без исключения клеток организма.

Через плаценту и с грудным молоком они передаются плоду и ребенку. Пентахлорфенол - хлорпроизводное фенола. Антисептик для пропитки древесины, в составе лаков, красок, бумаги, для обработки кожи. Гербицид и десикант хлопчатника. Высокотоксичен при оральном введении ЛД50 мышам и крысам 187-125 мг кг при накожной аппликации ЛД50 мышам 200 мг кг, крысам 96 мг кг. Кумулятивные свойства слабо выражены.

Острое отравление характеризуется одышкой, повышением температуры тела, учащением пульса, судорогами, парезами, параличами. В связи с отсутствием специфической антидотной терапии применяют средства патогенической и симптоматической терапии. Срок ожидания 10 сут. Остаточные количества в продуктах не допускаются. 46. Твердые бытовые отходы классификация, утилизация, экологическая токсичность. По морфологическому признаку ТБО подразделяют на - бумага картон - пищевые отходы - дерево - металл - текстиль - кость - стекло - кожа - резина - камни - полимерные материалы - прочее неклассифицируемая часть - отсев менее 15 мл. При проектировании предприятий по ТБО, необходимы сведения о морфологических сведениях по климатическим параметрам.

В северной климатической зоне в отличие от средних и южных широт меньше бумаги, пищевых отходов, а остальных компонентов больше.

Сезонные изменения состава ТБО характеризуются увеличением содержания пищевых отходов с 20-25 весной посевная до 40-55 осенью, что связано с большим потреблением овощей и фруктов. Зимой и осенью сокращается содержание мелкого отсева с 20-7 в городах южной зоны и 11-5 в средней зоне. Нормы накопления ТБО - это количество отходов, которое образуется в расчетную единицу человек, 1 км2 для торговой площади в 1 времени - день или в год. На нормы накопления ТБО и его состав влияют такие факторы 1. Степень благоустроенности жилищного фонда наличие мусоропровода, газа, водопровода, канализации, системного отопления . 2. Этажность, вид топлива при местном отоплении. 3. Развитие общественного питания, культура торговли, степень благосостояния населения. 4. Климатические условия - различная продолжительность отопительного периода от 150 дней в южной зоне, до 300 в северной зоне. 5. Специфика питания и др. При переработке ТБО получают органические удобрения или биотопливо.

Качество получаемых продуктов зависит от химического состава исходных ТБО. Важным показателем физических свойств ТБО является плотность. Плотность ТБО в весенне-летний период составляет 0,18-0,20 т м3, в осенне-зимний период 0,20-0,25 т м3. Другой физической характеристикой является удельная теплоемкость ТБО - значение важно при расчетах и проектировании.

Удельная теплоемкость ТБО зависит от влажности. CТБО 21,9W влажность 2000 дж кг C ТБО обладают слёживаемостью, т.е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть, уплотняются с возможным выделением фильтрата. При длительном контакте ТБО оказывают короткое действие - это связано с влажностью и наличием химических загрязняющих веществ.

Известно более 20 методов обезвреживания и утилизации ТБО. Методы обезвреживания и переработки ТБО делятся - по технологическому принципу - по конечной цели - комбинированные методы утилизации. По технологическому принципу методы утилизации бывают - механические - химические - термические - биологические.

По конечной цели - ликвидационные - утилизационные. Комбинированные методы сочетают в себе методы по технологическому принципу и по конечной цели - ликвидационный - биолого-механический складирование на полигонах - ликвидационно-термический сжигание - утилизационно-биологические компостирование. Ликвидационные методы решают в основном санитарно-гигиенические задачи. Утилизационные методы решают, кроме того, задачи экономики - использование вторичных ресурсов.

Наибольшее распространение в РФ и за рубежом складирование на полигонах, сжигание и компостирование. Анализ прогнозирования состава ТБО крупных городов до 2010 года показывает, что для их обезвреживания и утилизации могут быть применены все рассматриваемые методы. ТБО будут содержать достаточно большое количество биогенных веществ, чтобы из них выработать компост. Прогнозируется рост теплоты сгорания ТБО, что повысит ценность ТБО как топливо. Содержание полимерных материалов не достигнет к 2010 году уровня, который бы препятствовал компостированию и сжиганию ТБО. Существует 3 метода обезвреживания и утилизации 1. Слоевое или камерное сжигание исходных неподготовленных отходов в топках мусоросжигательных котлов. 2. Слоевое или камерное сжигание подготовленных обогащенных отходов.

Обогащение механическое деление . 3. Пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без неё. Горение отходов в топке, их слоевое сжигание - это сложный химический процесс, состоящий из элементарных химических реакций.

Пиролиз основан на способности органической массы отходов при нагревании в инертной среде выделять продукты термического разложения CO, CO2, H2, CH4, SO2, NOx, и т.д. Территории крайнего севера и приравненные к нему имеют слой вечной мерзлоты, поэтому при проектировании и эксплуатации полигонов необходимо учитывать возможность образования наледей при промерзании грунтовых вод. Не рекомендуется располагать полигоны на участках, где могут образовываться наледи.

Для устранения наледей организуют так называемые мерзлотные пояса - которые ограничивают полигон. В течение зимы с этих полос убирают снег, чтобы земля промерзла.