Мониторинг состояния почв Почва – это базовый компонент биосферы, ее важнейший природный

ресурс (Почвенно-экологический …, 1984). В монографии Мотузовой Г.В. «Почвенно-химический экологический мониторинг» (2001) довольно подробно излагаютсяосновные принципы и задачи монито-ринга, а также перечисляютсяэкологические функции почвы, которые состоят в следующем: 1) почва обладаетплодородием, это основное средство и объект производства, почва обеспечиваетпродовольственное благополучие общества, благодаря тому, что в почве образуетсяи накапливается гумус – главнейший источник основных элементов питаниярастений, фактор, обуславливающий важнейшие физические и химические свойствапочв, 2) почва защищает сопредельные природные среды от загрязняющихвеществ, регулирует состав атмосферы, поверхностных и подземных вод, 3) почваобеспечивает нормальное функционирование естественных биогеоценозов,регулирует интенсивность биосферных процессов, является связующим звеномбольшого геологического и малого биологического круговоротов.

Антропогенное воздействие на биосферу ведет к деградации почв.Антропогенная деградация почв – это необратимые изменения в структуре ифункционировании почв, которые вызваны физическими, химическими илибиотическими антропогенными воздействиями, превышающими природнуюустойчивость почвы и ведут к невозможности выполнения почвами ихэкологических функций. Выделяются следующие виды и причины деградации почв(табл. 4.3.1).

Сведения лесов, перевыпас, переэксплуатация земель в условияхинтенсивной сельскохозяйственной и индустриальной деятельности – основныепричины разрушения почв. Уровень деградации земель непосредственно связанс плотностью населения и производства. Предполагается, что численностьнаселения Земли через 25 лет приблизится к 8,5 млрд.

Рост населения ведет к деградации почв, так как сопровождаетсянеобходимостью глобального увеличения производства продуктов питания иразмещения производства и проживания людей на новых площадях (Романова идр., 1993). Следствием крайних степеней деградации почв является недостатокпищи и сопровождающий его голод. Для сохранения жизни на планете необходимосохранение почв путем разработки новых технологий, которые обеспечивали быкак экономический статус общества, так и улучшение состояния окружающейсреды.

Земельный фонд Российской Федерации составляет 1710 млн. га. Землисельскохозяйственного назначения занимают всего 13% и из них 8% приходится напахотные земли. В России большие площади отведены под природоохранныеземли, основную долю среди них занимают 89 заповедников, из которых 17относятся к биосферным. За последние десятилетия создано 28 национальныхпарков, 1520 государственных заказников, занимающих в общей сложности 6,4 млн.га.

Контроль за состоянием почвенного покрова предполагает контроль завыполнением функций плодородия и защиты сопредельных сред от загрязнения,что и определяет содержание комплексного почвенного мониторинга (Гаврилов идр., 1995; Буренков и др., 1997, 1998).

Описание почвенного разреза проводятся по выделенным генетическимгоризонтам, различающимся между собой по морфологическим признакам,составу и свойствам. При описании отмечаются: цвет, влажность, механическийсостав, плотность, структура, включения, новообразования, переход междупочвенными горизонтами, признаки засоленности и другие. Указывается глубиназалегания горизонта от поверхности и его мощность. Одновременно в полевыхусловиях осуществляется оценка степени эродированности непахотных и пахатныхпочв.

Требования по отбору проб почв регламентируются следующиминормативными документами - ГОСТ 17.4.2.01-81, ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.1.02-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 17.4.3.02-85, а также методическими рекомендациями(Методические …, 1982; Ермохин и др., 1995) и соответствующей программой работ.

ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ

Защита литосферы предусматривает борьбу с физическими, химическими ибиологическими воздействиями. Их источники достаточно многообразны:• выпадение кислотных атмосферных осадков, осаждение пылей, фильтрациязагрязненных сточных вод;• сельскохозяйственная деятельность (физическое нарушение почв, химическоевоздействие ядохимикатами и удобрениями);• нарушение ландшафтов при добыче полезных ископаемых, строительстве,мелиорации;• физическое, химическое, биологическое и радиоактивное загрязнениеразметаемыми отходами производства и потребления.

Снижение воздействия атмосферных загрязнителей и сточных вод налитосферу осуществляется комплексом мер по очистке пылегазовых выбросов ватмосферу и сбросов сточных вод. Воздействие сельского хозяйства на литосферуможет быть снижено только за счет высокой культуры земледелия и проведенияработ по восстановлению разрушенных земель. Нарушенные при строительстве,мелиорации и добыче полезных ископаемых ландшафты либо восстанавливаются(засыпка отработанного карьера с последующим воспроизводством экосистемы),либо используются для захоронения отходов с последующей рекультивацией.

Отходы производства и потребления являются чрезвычайно сильнымизагрязнителями окружающей природной среды. Охрана и защита литосферы от ихвоздействия представляют сложную проблему.

К твердым отходам производства и потребления относятся пыли, шламы,шлаки, вскрышные и отвальные породы, хвосты процессов обогащения,нерастворимые осадки, промышленный и бытовой лом, производственный ибытовой мусор и др. Наибольшую долю в структуре материальных отходовсоставляют твердые бытовые (ТБО) и промышленные (ПО) отходы. Ежегодныйобъем их образования в странах мира превышает 2,1 млрд т, т.е. на каждого жителянашей планеты приходится 0,35—0,75 т ТБО и 1,1—2,6 т ПО.

Большая часть этих отходов предназначена для хранения и захоронения,чем наносится существенный ущерб литосфере. Так, только в нашей стране насегодня накоплено более 50 млрд т твердых остатков, под которые занято свыше0,25 млн га, в том числе около 0,15 млн га — под ТБО. Состав и физико-химическиехарактеристики твердых отходов (далее — отходов) весьма разнообразны. Этоорганические и неорганические вещества, их смеси, содержащие активные, в томчисле опасные для окружающей среды и живых организмов, соединения. Поэтомувоздействие отходов на литосферу проявляется не только в нарушении структурыэкосистем, но и в прямом или косвенном разрушении почвенного покрова идеградации земель.

Отходы образуются во всех видах деятельности человека. Так, например, на промышленном предприятии их источниками являются: • прием, хранение, транспортировка сырья, материалов, продукции, отходовпроизводства и потребления;• обслуживание и ремонт технологического оборудования, электрооборудования,средств контроля и управления, зданий и сооружений, автотранспорта;• производство строительно-монтажных работ; • деятельность отделов и служб, лабораторий, лечебных, оздоровительных,хозяйственно-бытовых подразделений, учреждений общественного питания;• пожаротушение и ликвидация аварий; • обслуживание жилых районов.

В любой цепочке обращения с отходами существует стадия храненияотходов, предполагающая содержание их в специальных емкостях и сооружениях(контейнерах, хранилищах, полигонах и т.п.).

Таким образом обеспечивается изоляция отходов, предотвращающаяпопадание загрязнителей, в том числе вредных веществ, в окружающую среду. Есликонечной стадией является изоляция отходов, не подлежащих дальнейшемуиспользованию, то это достигается путем захоронения, которое реализуется наобустроенных хранилищах, полностью исключающих возможность загрязненияокружающей среды компонентами отходов при соблюдении соответствующихтребований их строительства и эксплуатации.

Основные группы формируются по признаку происхождения отходов: • отходы природного, животного и растительного происхождения; • отходы минерального происхождения; • отходы химического происхождения; • отходы коммунальные, включая бытовые.

Радиоактивные отходы образуются при работах с радиоактивнымивеществами, содержащими радиоактивные изотопы с активностью излучения вышенорм радиационной безопасности (НРБ-99).

Инфицирующие отходы содержат живые микроорганизмы или ихтоксины, вызывающие заболевания у людей и животных. Взрывчатые отходы (илисмесь отходов) обладают способностью к химической реакции, протекающей свыделением газов при таких температурах, давлении и скорости, при которыхживые организмы и окружающие предметы повреждаются.

Огнеопасные твердые отходы способны легко воспламеняться в условиях,встречающихся при их транспортировке, либо могут вызвать (усилить) пожар притрении. К таким отходам относятся две их разновидности. Во-первых, это отходы,способные возгораться за счет самопроизвольного нагрева при нормальныхусловиях транспортировки или нагреваться при контакте с воздухом споследующим воспламенением. Во-вторых, это отходы, выделяющие в большихколичествах опасные газы при взаимодействии с водой. Результатами такойреакции могут стать самовозгорание отхода или выделениелегковоспламеняющихся газов в опасных количествах.

Окисляющие отходы могут быть не горючими, но за счет интенсивноговыделения Кислорода способны вызвать воспламенение других материалов.Коррозионные отходы путем химического воздействия могут принепосредственном контакте вызвать повреждение и разрушение других предметов,а также живых организмов.

Экотоксичные отходы в случае попадания в литосферу могут представлятьугрозу для окружающей среды в результате биоаккумулирования и оказыватьтоксическое воздействие на биоту. Токсические отходы при контакте с человекомили животным оказывают сильное отрицательное воздействие вплоть досмертельного исхода.

По степени опасности отходы делятся на четыре класса: чрезвычайноопасные; высокоопасные; умеренно опасные; малоопасные.

Методы определения и оценки опасных свойств отходов устанавливаютсяв соответствии с государственными стандартами (огнеопасность, коррозионность,окислительная способность, взрывоопасность), а также действующимиклассификаторами и рекомендациями по определению класса токсичности отходов.

Охрана литосферы от воздействия отходов производства и потребленияобеспечивается законодательными и нормативными актами, другими документами,которые устанавливают отношения между государством и отходообразующимипредприятиями. Эти отношения включают следующее:• установлены ограничения на использование природных ресурсов и на размещениеотходов; определена система дифференцированных платежей отходообразующихпредприятий за размещение отходов и за загрязнение ими окружающей среды;• установлены льготы предприятиям, внедряющим малоотходные, ресурсосберегающиетехнологии, осуществляющим рекультивацию нарушенных земель;• установлены нормативы качества окружающей природной среды; в них определенынормы предельно допустимых воздействий на литосферу и методы определения этихвоздействий;• определены экологические требования при размещении отходов, при проектировании,строительстве, эксплуатации и реконструкции объектов обращения с отходами;• установлены обязанности природопользователей и органов государственногоуправления по обезвреживанию, переработке, утилизации, складированию изахоронению отходов, соблюдению действующих санитарно-гигиенических ипротивоэпидемических норм;• установлена ответственность природопользователей за экологические правонарушения; • определены условия и порядок проведения государственной экологической экспертизыпроектов сооружений по обращению с отходами;• организована система экологического контроля и мониторинга объектов обращения сотходами.

Исходя из вышеперечисленных отношений, можно выделить основные направленияохраны окружающей среды от загрязнения отходами:• минимизация потребления природных ресурсов и образования отходов припроизводстве продукции путем внедрения малоотходных и ресурсосберегающихтехнологий;• совершенствование системы нормирования качества окружающей среды в частивведения объективных норм предельно допустимых воздействий и созданияэффективных методов оценки воздействий на литосферу;• разработка научно обоснованных правил, норм и технологий обращения сотходами при их переработке (утилизации), а также обезвреживании,транспортировке и хранении (захоронении);• совершенствование системы государственной экологической экспертизы объектовобращения с отходами;• развитие системы кооперации между предприятиями (производитель отходов —потребитель отходов);• разработка новых технологий производства (в том числе ранее невостребованных) полуфабрикатов или товарной продукции из отходов;• внедрение эффективной системы экологического контроля и мониторингаобъектов образования отходов и объектов обращения с отходами;• оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) отходов природопользователя иподготовка заявления об экологических последствиях этого воздействия; разработкаи реализация на этой основе плана действий по охране окружающей среды(ПДООС).

Основные направления работ по защите литосферы от загрязнения твердымипромышленными и бытовыми отходами:

• внедрение малоотходных и ресурсосберегающих технологий производства ипотребления продукции;• внедрение на предприятиях эффективных технологий сбора, подготовки,обезвреживания и утилизации отходов с производством из них новых видовпродукции или исходного сырья и материалов, имеющих потребительнуюстоимость;• создание и эксплуатация, в соответствии с установленными нормами иправилами, объектов размещения отходов, в том числе централизованного, отнескольких отходообразующих предприятий;• устройство полигонов ТБО и ПО, оборудованных цехами по сортировке иобезвреживанию отходов и участками для захоронения токсичных твердыхотходов; установка на полигонах, принимающих горючие отходы, агрегатов дляполучения тепловой энергии;• установка на полигонах ТБО с анаэробным сбраживанием органической частиотходов устройств для сбора и транспортировки биогаза к потребителям топлива;• рекультивация площадей выведенных из эксплуатации полигонов;• создание территориальных производственных комплексов, обеспечивающихнаибольшую полноту переработки образующихся отходов в материальнуюпродукцию и энергию.

Размещение отходов может производиться в непосредственной близостиот предприятия, где они образуются, с целью их складирования для последующейпереработки в полезный продукт или для захоронения. Основным способомзахоронения является складирование отходов в поверхностных хранилищах,оборудованных противофильтрационными устройствами. Ложе хранилища иограждающие его дамбы, плотины закрываются экранами из естественных илиискусственных материалов (тяжелая глина и суглинки, асфальтобитум,асфальтополимербетон, полимерные пленки, комбинированные покрытия). Дляотвода образующегося фильтрата устанавливаются дренажные устройства.

На отработанных полигонах ТБО глубина захоронения отходов достаточновелика и достигает десятков метров. В этой толще происходят естественныепроцессы разложения отходов. На глубине более чем 1,5 м идет анаэробноесбраживание с образованием биогаза. В верхних горизонтах протекает аэробныйпроцесс полного окисления компонентов биогаза (метана, водорода).Образующийся в зоне анаэробного сбраживания биогаз содержит в среднем 40—65% СН4, 35-40% СО2, примеси других газов и имеет теплоту сгорания 18—25МДж/м3. Поэтому на крупных отработанных полигонах ТБО оказалось выгоднымприменение технологии сбора с нижних горизонтов биогаза и его использование вкачестве дешевого и эффективного топлива. Процессы анаэробного сбраживанияидут в течение десятков лет. Таким образом, полигон является источникомвторичного химического энергетического ресурса.

Полигоны твердых промышленных отходов.

Данные полигоны являются инженерными сооружениями. Места ихрасположения, размеры санитарно-защитных зон, обустройство зон размещенияотходов и условия эксплуатации определяются санитарными правилами и нормами(СанПиН) и строительными нормами и правилами (СНиП). Полигоны располагаютсяна открытых, незатопленных, хорошо проветриваемых и свободных от застроекплощадях, удаленных не менее чем на 200 м от сельскохозяйственных угодий имагистральных дорог и не менее чем 50 м от лесных массивов. Размер санитарно-защитной зоны должен быть как минимум 3 км. Участок полигона выбирается в зонезалегания слабо фильтрующихся грунтов (глины, суглинки и пр.). Заглублениекотлована полигона от 7 до 15 м от поверхности при условии максимального уровняподъема грунтовых вод не менее чем на 2 м от нижнего горизонта захороненияотходов.

По-иному организуют размещение радиоактивных материалов.Высокотоксичные отходы этого типа первоначально заключают в металлическиекапсулы, затем в кубы из специального отвердевшего стекла, после чего кубыпомещают в специально подготовленные подземные сооружения с контролируемымрадиационным, газовым, температурным и влажностным режимами. Принеобходимости кубы могут быть извлечены. При захоронении отходов их помещают вотработанные геологические выработки, естественные пустоты или в глубокиевпадины морского дна без возможности обратного извлечения.