Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
Ульяновський державний технічний
університет
Реферат
на тему: «Аналіз методів оцінки забруднення грунтів»
Виконала:
Студентка 2 курсу
денного відділення
Ульяновськ
2006
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
Ульяновський державний технічний
університет
Реферат
на тему: «Аналіз методів оцінки забруднення грунтів»
Виконала:
Студентка 2 курсу
денного відділення
Ульяновськ
2006
Зміст
ВведенняМетоди оцінки забруднення грунтів
1. Оцінка небезпеки забруднення грунтів
2. Біотестування як найбільш доцільний метод визначення інтегральної токсичності грунту
3. Біодіагностика техногенного забруднення грунтів
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Грунтовий покрив Землі являє собою найважливіший компонент біосфери. Саме грунтова оболонка визначає багато процесів, що відбуваються в біосфері. Найважливіше значення грунтів складається в акумулюванні органічної речовини, різних хімічних елементів, а також енергії. Грунтовий покрив виконує функції біологічного поглинача, руйнівника і нейтралізатора різних забруднень, а так само грунті відведена найважливіша роль в житті суспільства, тому що вона являє собою джерело продовольства, що забезпечує 95-97% продовольчих ресурсів для населення планети. Якщо ця ланка біосфери буде зруйновано, то сформоване функціонування біосфери безповоротно порушиться. Надзвичайно важливим є вивчення глобального біохімічного значення грунтового покриву, його сучасного стану й зміни під впливом антропогенної діяльності, так як ефективний захист навколишнього середовища від небезпечних хімічних реагентів неможлива без достовірної інформації про ступінь забруднення грунтів.Оцінку здібностей грунту виконувати функції, що забезпечують стабільність окремих біоценозів і біосфери в цілому отримують за допомогою спеціальних методів дослідження забруднених грунтів. Розглянемо деякі з них.
Методи оцінки забруднення грунтів
1. Оцінка небезпеки забруднення грунтівПерш ніж розглянути методи оцінки забруднення грунтів необхідно познайомитися з деякими показниками і положеннями, що визначають ступінь небезпеки забруднюючих речовин, а також дають оцінку небезпеки забруднення грунтів.
Принцип нормування хімічних речовин у грунті значно відрізняється від принципів, покладених в основу нормування їх у водоймах, атмосферному повітрі, харчових продуктах. Потрапили в грунт хімічні речовини надходять в організм людини головним чином через контактуючі з грунтом середовища: воду, повітря і рослини (в останньому випадку за біологічного ланцюга грунт - людина). Тому при нормуванні хімічних речовин у грунті враховується не тільки та небезпека, яку представляє грунт при безпосередньому контакті з нею, але й наслідки вторинного забруднення контактуючих з грунтом середовищ.
Встановлення ГДК забруднюючих речовин у грунті знаходиться в початковій стадії, тому до теперішнього часу встановлено ГДК лише для 30 шкідливих речовин, переважно отрутохімікатів.
У зв'язку з тим, що шкідливі речовини надходять в організм людини з харчових цілей, встановлені допустимі залишкові кількості (ДОК) пестицидів у грунті, харчових і кормових продуктах (таблиця 1).
Таблиця 1 «ГДК і ДОК деяких речовин у грунті»
| Речовина | ГДК, мг / кг | ДОК, мг / кг |
| Хлорофос | 0,5 | 1,0 |
| Карбофос | 2,0 | 1,0 |
| Прометрин | 0,5 | 0,1 |
| Поліхлоркамфер | 0,5 | 0,1 |
| Гексахлорциклогексан | 1,0 | 1,0 |
І саме ГДК хімічних речовин у грунті є основним критерієм гігієнічної оцінки небезпеки забруднення грунтів шкідливими речовинами.
Для оцінки забруднення небезпеки забруднення грунту вибір хімічних речовин - показників забруднення - проводиться з урахуванням:
ü специфіки джерел забруднення, що визначають комплекс хімічних елементів, що беруть участь у забрудненні грунтів досліджуваного регіону (таблиця 1);
ü пріоритетності забруднювачів у відповідності зі списком ГДК хімічних речовин у грунті та їх класів небезпеки;
ü характер землекористування.
Якщо немає можливості врахувати весь комплекс хімічних речовин, що забруднюють грунт, оцінку проводять за найбільш токсичних речовин, тобто відносяться до найбільш високого класу небезпеки.
При відсутності в документації класу небезпеки хімічних речовин, пріоритетних для грунтів досліджуваного району, їхній клас небезпеки J може бути визначений за такою формулою:
де А - атомна вага відповідного елемента; S - розчинність в воді хімічної сполуки, мг / л; М - молекулярна маса хімічної сполуки, в яке входить даний елемент; a - середнє арифметичне з шести ГДК хімічних речовин у різних харчових продуктах (м'ясо, риба , фрукти, хліб, овочі).
При оцінці небезпеки забруднення грунтів хімічними речовинами слід враховувати наступне:
ü небезпека забруднення тим більше, чим вище фактичні рівні вмісту контрольованих речовин у грунті в порівнянні з ГДК;
ü небезпека забруднення тим більше, чим вище клас небезпеки контрольованих речовин;
ü буферність грунту, що впливає на рухливість хімічних елементів, що визначає їх вплив на контактуючі середовища.
Оцінка небезпеки забруднення грунту населених пунктів у свою чергу визначається:
· Епідеміологічної значимістю забрудненої хімічними речовинами грунту;
· Роль забрудненого грунту як джерела вторинного забруднення приземного шару атмосферного повітря і при її безпосередньому контакті з людиною;
· Значимістю ступеня забруднення грунту як індикатор забруднення атмосферного повітря.
Оцінка рівня забруднення грунтів як індикаторів несприятливого впливу на здоров'я населення проводиться за показниками, розроблених за сполучених геохімічних і геогігіеніческіх дослідженнях навколишнього середовища міст. Такими показниками є коефіцієнт концентрації хімічної речовини К з і сумарний показник забруднення Z с, який дорівнює сумі коефіцієнтів концентрацій хімічних елементів:
де n - число сумовних елементів.
Оцінка небезпеки забруднення грунтів комплексом металів за показником Z з, яка відображатиме диференціацію забруднення повітряного басейну міст, як металами, так і іншими найбільш поширеними інгредієнтами (пил, оксид вуглецю, оксиди азоту), проводиться за оцінною шкалою, наведених у таблиці 2. Градації оціночної шкали розроблені на основі вивчення показників стану здоров'я населення, що проживає на території з різним рівнем забруднення грунтів.
Таблиця 2. Орієнтовна оцінна шкала небезпеки забруднення грунтів за сумарним показником забруднення Z з
| Категорія забруднення грунтів | Значення Z з | Зміни показників здоров'я населення в осередках забруднення |
| Допустима | Менше 16 | Найбільш низький рівень захворювання дітей і мінімальна частота зустрічальності функціональних відхилень |
| Помірно небезпечна | 16 ... 32 | Збільшення рівня загальної захворюваності |
| Небезпечна | 32 ... 128 | Збільшення рівня загальної захворюваності, числа часто хворіючих дітей, дітей з хронічними захворюваннями, порушеннями функціонального стану серцево-судинної системи |
| Надзвичайно небезпечна | Понад 128 | Збільшення рівня загальної захворюваності дитячого населення, жінок з порушенням репродуктивної функції (збільшення числа передчасних пологів та ін.) |
Гранично допустима концентрація отруйних речовин (ГДК) у воді, грунті, продуктах харчування в даний час є основою моніторингу шкідливих речовин в навколишньому середовищі. Однак слід зазначити, що перевищення ГДК хімічних речовин у досліджуваних субструктура служить лише непрямим показником їх токсичності. Не завжди вдається встановити пряму залежність між вмістом забруднювача в середовищі і її придатністю для проживання живих організмів. Грунт може бути сильнозагрязненная, але нетоксичного або слаботаксічной і, навпаки, слабозабруднених, але сильнотоксичні. Токсична дія одних компонентів може бути нейтралізовано або посилено присутністю інших, тому токсичність грунту не визначається токсичністю окремих сполук, що містяться в ній. Необхідно оцінювати інтегральну токсичність грунту, яка відображатиме вплив всього комплексу.
Найбільш доцільним методом визначення інтегральної токсичності грунту є біотестування. Показником ступеня токсичності при біотестування служить зміна обраної тест-функції біоіндикаторні організму при його взаємодії з пробою середовища. Успішне застосування біотестування для діагностики стану екосистеми багато в чому залежить від правильного підбору тест-об'єкта.
В якості біоіндикаторів можуть бути використані тварини, рослини, мікроорганізми. Рівень організації тестованої біологічної системи може варіювати від доклеточний (макромолекули) до надорганізменного (співтовариства). Більшість дослідників вважає, що застосування єдиного біологічного параметром для цілей біотестування ненадійно через різноманітних механізмів відгуку тест-організму на різні антропогенні забруднення. Найбільш повний аналіз інтегральної токсичності досягається при застосуванні набору біотестів з використанням різних тест-організмів при контролі їх біологічних параметрів.
Найбільш очевидними критеріями вибору тест-організмів є простота роботи і точність одержуваних в результаті тестування даних. Під простотою розуміється легкість виділення тест-організму з природних джерел, його зберігання, розмноження, постановки проби на токсичність, обробки та інтерпретації отриманих результатів. Точність в даному випадку - це наявність однозначних, яскраво виражених змін тестованої функції індикаторного організму в результаті впливу цікавить забруднювача.
Під деяких випадках для оцінки токсичності грунту необхідно в якості тест-об'єктів брати мікроорганізми. Переваги мікробіологічних тестів обумовлені наступними причинами. Завдяки невеликим розмірам мікробні клітини мають відносно велику поверхню контакту з навколишнім сркдой, що визначає їх високу чутливість до в ній змін. Високі швидкості росту і розмноження мікроорганізмів дають можливість за порівняно короткий термін простежити за впливом будь-якого несприятливого чинника протягом десятків і навіть сотень поколінь. До того ж вони компактні і в більшості випадків не вимагають значних матеріальних витрат для підтримки життєдіяльності. Застосування мікроорганізмів для оцінки інтегральної токсичності грунту і створення на їх основі комплексної системи чутливих, достовірних і економічних біотестів є перспективною областю досліджень.
До недоліків мікробіологічних тестів слід віднести досить високу здатність мікроорганізмів до утворення стійких мутантних штамів, що може в деяких випадках приводити до отримання недостовірних результатів.
Один з простих у виконанні та інформативних способів оцінки мікроботоксічності забруднених грунтів - це облік чисельності мікроорганізмів, яка, як правило, досить легко відображає мікробіологічну активність грунту, швидкість розкладання органічних речовин і кругообігу мінеральних елементів. Так, наприклад, у разі забруднення грунту нафтою на основі даного показника можна не лише судити про ступінь забрудненості, а й про потенційну можливість грунту до восстаноленію. Але визначення загальної чисельності бактерій в цьому випадку в якості показника токсичності може бути рекомендовано для сильнозагрязненних грунтів, так як в залежності від своєї концентрації, нафта здатна як стимулювати, так і пригнічувати розвиток мікроорганізмів.
У природних екосистемах мікроартроподи, що є грунтовими безхребетних, широко використовуються для моніторингу на рівні комплексу видів. На території з інтенсивною антропогенним навантаженням вони часто залишаються єдиною групою, за якою можна судити про ступінь впливу на грунт. Грунтові ногохвостки (коллемболи) дуже чутливі до впливу органічних речовин, тому їх можна з успіхом застосовувати при визначенні інтегральної токсичності забруднених грунтів, зокрема тест-показником може служити відсоток вижівщіх особин коллембол, тривалість їх життя, поведінкові реакції.
Описані вище тести доступні і прості у виконанні, не вимагають складного лабораторного устаткування і можуть бути рекомендовані дослідникам різних рівнів підготовки. Їх перевага є також та обставина, що роботи ведуться з об'єктами, типовими для грунтової середовища проживання в природних умовах. Набір тест-об'єктів з насіння рослин, мікроорганізмів, грунтових безхребетних і ферментів можна використовувати як у повному обсязі, так і частково в залежності від цільового призначення досліджень. Якщо проби з грунтовими ногохвостки і активність ферментів дають хорошу коллічественную характеристику токсичності грунту при низькій і середнього ступеня її забруднення, то мікробіологічні тести зручні для опису стану сильнозагрязненних високотоксичних грунтів.
3. Біодіагностика техногенного забруднення грунтів
Висока чутливість грунту до будь-яких негативних і позитивних впливів дозволяє використовувати біологічні показники в якості параметрів біомоніторингу.
Біологічна активність - похідна сукупності абіотичних, біотичних та антропогенних чинників грунтоутворення. У грунті зоо-і микробоценоз об'єднуються в єдину систему з продуктами їх життєдіяльності-позаклітинними і внутрішньоклітинними ферментами, а також з абіотичними компонентами грунту.
Основні положення пропонованої методології наступні:
· Одночасне вивчення показників біологічної активності грунту;
· Виявлення найбільш інформативних еколого-біологічних показників та можливого інтегрального показника екологічного стану грунту;
· Облік просторової і часової мінливості біологічних властивостей грунту;
· Використання порівняльно-географічного та профільно-генетичного підходів для оцінки стану грунту.
Дослідження стану деградованих грунтів буде найбільш повним в тому випадку, якщо буде визначено:
ü прямі показники забруднення важкими металами та нафтопродуктами (валовий вміст важких металів, вміст їх рухомих форм, вміст нафтопродуктів, потужність забрудненого шару);
ü показники стійкості до забруднення важкими металами та нафтопродуктами (ємність катіонного обміну, ступінь насиченості основами, вміст гумусу, реакція середовища);
ü Біологічні показники зміни властивостей грунту під впливом металів-забруднювачів та нафтопродуктів (активність грунтових ферментів, наприклад інвертази, каталази, інтенсивність виділення вуглекислого газу, целлюлозоразлагающая здатність, загальна чисельність грунтових мікроорганізмів, структура мікробоценозах та ін.)
Для практичних цілей визначення всього комплексу показників досить трудомістким і вимагає дорогого устаткування. Більш доцільно визначати показники, об'єктивно відображають рівень і наслідки забруднення.
Загальні закономірності зміни властивостей грунту в міру зростання вмісту забруднюючих речовин можуть бути сформульовані лише на основі експериментальних матеріалів. У результаті багаторічних досліджень встановлено найбільш інформативні показники біологічної активності грунту для біодіагностики і біомоніторингу. До них відносяться, перш за все, біохімічні показники, оскільки вони краще корелюють з рівнем забруднення і мають менше варіювання в просторі і в часі в порівнянні з мікробіологічними. З вивчених рекомендується використовувати ферментативну активність-активність каталази, яка є одним з показників стабілізації грунтових умов. Її зміна пов'язана із забрудненістю та буферної здатністю грунту (рис. 1).
При слабкому забрудненні відбувається стимуляція окисно-відновних процесів.
У проведених дослідженнях активність каталази була максимальною при коефіцієнті Zc концентрація забруднюючих речовин, що дорівнює 2 - 8, при Zc = 32 і більше вона практично не виявлялася.
При коефіцієнті Zc рівному 2 - 8, рівень забруднення є допустимим, при 8 - 32 - середнім, при 32 - 64 - високим, при Zc> 64 - дуже високим.
З усіх вивчених ферментів каталаза найбільш чутлива, тому її активність може бути використана в якості критерію оцінки відновлення функцій грунтів.
Було встановлено, що найбільш інформативним показником екологічного стану техногенно забруднених грунтів є інтегральний показник біологічного стану (ІПБС). При розрахунку ІПБС максимальне значення кожного показника у вибірці приймається за 100% і по відношенню до нього у відсотках виражається значення цього ж показника в інших пробах, тобто відносний показник
Б 1 = Б / Б max '100%,
де б - значення показника в пробі; Б max - Максимальне значення показника.
Потім визначається середнє значення показника
Б ср = (Б 1 + Б 2 + Б 3 + ... + Б n) / n,
де n - кількість показників.
Інтегральний показник біологічної активності розраховується за формулою
ІПБС = (Б СР / Б ср max) '100%,
При діагностиці за 100% приймається значення кожного показника в незабрудненій грунті.
Інтегральний показник біологічного стану грунту для всіх рівнів забруднення знаходиться в прямій залежності від вмісту в ній важких металів (рис. 2).
Вплив рівня забруднення на біологічні процеси в грунті доцільно визначати за відхиленням активності позаклітинних біологічних процесів від контролю згідно екотоксикологічні нормативам: <10% - мало небезпечний, 25 - 50 - небезпечний і> 50% - дуже небезпечний рівень впливу.
Різні типи грунтів при однаковому характері і ступеню забруднення проявляють різну стійкість. Для сірої лісового грунту середній рівень забруднення вже дуже небезпечний, в цьому випадку відновлення біоценотичних функцій ускладнене або практично неможливо. У чорноземі вилуженої зниження ІПБС на 50% відбувається тільки при високому рівні забруднення.
Результати біомоніторингу техногенно забруднених грунтів можуть широко застосовуватися при оцінці впливу на навколишнє середовище, екологічному нормуванні забруднення грунтів, прогнозуванні екологічних наслідків будь-якої господарської діяльності на даній території, проведення екологічної експертизи, аудиту та сертифікації підприємств.
Висновок
Грунти забруднюються різними шкідливими хімічними речовинами, пестицидами, відходами сільського господарства, промислового виробництва та комунально-побутових підприємств. Вступники в грунт хімічні сполуки накопичуються і призводять до поступового зміни хімічних і фізичних властивостей грунту, знижують чисельність живих організмів, погіршують її родючість. У зв'язку з тим, що грунт є невід'ємною ланкою біосфери і грає найважливішу роль в житті суспільства всієї планети надзвичайно важливим є вивчення її сучасного стану й зміни під впливом антропогенної діяльності.Таким чином, в даний час необхідно мати такі методи оцінки забруднення грунтів, які могли б дати об'єктивне уявлення про стан грунту, тобто про те, наскільки вона здатна виконувати відведені їй функції. Розглянуті методи, такі як біотестування і Біодіагностика забруднених грунтів виконують вимоги сучасності з дослідження забруднених грунтів.
Біотестування є найбільш доцільним методом визначення інтегральної токсичності грунтів. Він доступний і простий у застосуванні, не вимагає складного лабораторного обладнання і може бути рекомендований дослідникам різних рівнів підготовки. У свою чергу і Біодіагностика техногенного забруднення грунтів є досить простим методом, який здатний дати реальну оцінку стану грунтів. Це стало можливим після довгих років досліджень, коли були виявлені найбільш інформативні показники, об'єктивно відображають рівень і наслідки забруднення і не вимагають для свого визначення дорогого устаткування. У теперішній же час, коли загострене протиріччя між економікою та екологією, важливо, щоб методи оцінки забруднення грунтів могли не лише давати об'єктивне уявлення про стан грунтів, але, і були доступні в матеріальному плані.
Список використаної літератури
1. Буторіна М. В., Дроздова Л. Ф., Іванов М. І. Інженерна екологія та екологічний менеджмент: Підручник. - М.: Логос, 2004. - 520с.: Іл.2. Дьоміна Т. А. Екологія, природокористування, охорона навколишнього середовища. - М.: изд-во Аспект-прес, 1995.
3. Добровольський Г. В., Нікітін Є. Д. Збереження грунтів як незамінного компоненту біосфери. - М.: Наука, 2001.
4. Ісмаїлов Н. М. Нафтове забруднення і біологічна активність грунтів. - М.: Наука, 1991.
5. Коробкін В. І., Передільське Л.В. Екологія. - Ростов н / Д: вид-во «Фенікс», 2003. - 576с.
6. Бурлака В. А., Казарін В. Ф. Відновлення родючості грунтів, забруднених високомінералізованими пластовими водами / / Екологія і промисловість Росії. 2005. Лютий. - С. 21 - 25.
7. Дев'ятова Т. А. Біодіагностика техногенного забруднення грунтів / / Екологія і промисловість Росії. 2006. Січень. - С. 36 - 37.
8. Кірєєва М. А., Новосьолова Є. І, Ямалетдінова Г. Ф. Діагностичні критерії самоочищення грунту від нафти / / Екологія і промисловість Росії. 2001. Грудень.
9. Кірєєва М. А., Тарасенко Є. М. Біотестування як метод оцінки забруднення грунтів нафтою / / Екологія і промисловість Росії. 2004. Лютий. - С. 26 - 29.
10. Смирнова Н. В., Шведова А. В. Вплив свинцю і кадмію на фітотоксичність грунту / / Екологія і промисловість Росії. 2005. Квітень. - С. 32 - 35.