Химическое загрязнение почв

По своему положению и свойствам почва фактически является ко­нечным местом сосредоточения всех природных и антропогенных за­грязнений. Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в ре­зультате:

- непосредственного внесения в почву или на нее удобрений, пестицидов;

- поступления из атмосферы аэрозолей тяжелых металлов, радионукли­дов, летучей золы, газов и т. д.;

- поступления загрязнителей в почву с поверхностными стоками;

- выпадения загрязнителей с атмосферными осадками. Применение минеральных удобрений приводит к высоким содержа­ниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора, фосфора. При поливах сточными водами в почву попадают патогенные микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества.

Сера — необходимый для живых организмов и растений элемент. Она попадает в окружающую среду при вулканической деятельности; окислениисероводорода, поступающего в результате жизнедеятельности бактерий- десульфуризаторов; при окислении с поверхности рудных месторождений.

Присутствие оксидов серы в атмосфере оказывает негативное воздей­ствие на жизнедеятельность животных и растений: сера взаимодействует с кислородом воздуха с образованием SO3 и в конечном счете H2SO4. Выброс техногенного сернистого газа в атмосферу составляет 30% общего поступления серы в атмосферу. Ежегодный прирост серы в форме S0₄_2 составляет около 1,54 х 10¹² моль/год. Прирост серы в океане (за счет SO4.2) оценивается как 1 х 10¹² моль/год, что составляет менее 3 х Ю^-6 % общего количества серы в воде.

В промышленных районах ее выпадает до 20—30 кг/га ежегодно (в форме SO2). На предприятиях химической и нефтехимической промышленности образовывается огромное количество отходов — шламы, отработанные соляная и серная кислоты, лигнин, фосфогипс, ртутьсодержащие соеди­нения серы, различные отходы производств кальцинированной соды, изношенные шины и другие резиносодержащие отходы. Из них исполь­зуется только половина, а остальные отходы либо складируют в специ­ально отведенных местах, либо уничтожают и вывозят на свалки.

Хлор в почвах. Практически все встречающиеся в почвах хлориды — NaCl, CaCl₂, КС1, MgCl₂ — легкорастворимы. Растворимы и хлориды большинства микроэлементов, за исключением хлорида серебра, и хлори­да ртути. Миграция и накопление соединений хлора зависят преимуще­ственно от температурного и водного режимов территории. Максималь­ное накопление характерно для бессточных впадин аридных районов¹. Негативные экологические последствия избыточного содержания хлори­дов в почве возможны в виде ухудшения физико-химических свойств почв, а также загрязнения грунтовых и поверхностных вод.

Фтор в почвах. Главные источники фтора в окружающей среде, в том числе в почве, следующие:

- разрушающиеся горные породы, содержащие в среднем 0,03% F и их

минералы;

- вулканические газы;

- газопылевые выбросы предприятий по выпуску алюминия, стали,l

стекла, фосфорных солей.

В составе выбросов содержатся NaF, KF, Na₃Al₃F6, Na₃Al₃F4, NaAlF₄, Al F3, CaF₂, HF, SiF4- Среднее количество фтора в почвах — 320 мг/кг, но для большинства почв эта цифра составляет 150-400 мг/кг. При содер­жании фтора в питьевой воде выше ПДК (1,2 мг/л) наступает поражение зубов "пятнистой эмалью", а при содержании в почве более 0,05% и в воде — свыше 0,5 мг/л фтора — возникает эндемический флюороз.

Фосфор в почвах. Это обязательный химический элемент в почвах, необходимый для нормальной деятельности живых организмов.

К природным источникам фосфора относятся магматические породы (габбро, андезиты, сиениты), при выветривании которых фосфор посту­пает в биосферу, а также осадочные породы типа апатитов, фосфоритов и т. п. Кроме того, фосфор попадает в биосферу с космической пылью и метеоритами.

Значительные количества фосфорных соединений вводят в состав мою­щих средств — стиральные порошки содержат 10-12% пирофосфата калия. Фосфор входит в состав инсектицидов (хлорофос). С промышленными и бытовыми сточными водами техногенные соединения фосфора могут по­ступать в почвы и почвенно-грунтовые воды.

В последнее время явно обозначился и сформировался новый процесс антропогенного происхождения — фосфатизация суши, или возрастание общего содержания соединений фосфора в окружающей среде. В почвах наиболее часто встречаются следующие минеральные соединения фос­фора, как имеющие почвенное происхождение, так и унаследованные от материнской породы: дикальцийфосфат Са4Н(Р0₄)з ЗН₂0, гидроксилапа- тит Са4(Р0₄)2(0Н)2, фторапатит Ca₁₀F2(PO₄)₆, штренгит FeP0₄ 2Н₂0, варисцит А1Р0₄ 2Н_гО и др.

В нейтральных и карбонатных почвах преобладают минеральные со­единения фосфора, предположительно связанные с кальцием, в кислых - с железом и алюминием. В природных водах он существует в форме мо­лекул и анионов ортофосфорной кислоты.

Фреоны (хладоны) (от лат. frigor — хлор) — группа галагеносодержащих веществ: Ф-11 (CFC1₃), Ф-12 (CF₂C1₂), Ф-22 (CHC1F)₂ и др., кипящих при комнатной температуре, высоколетучих, химически инертных у по­верхности Земли. Они используются в холодильной промышленности, а также как распылители (в частности, сельскохозяйственных пестицидов и веществ в аэрозольных упаковках).

Фреоны представляют собой газообразные или жидкие вещества, как правило, хорошо растворимые в органических растворителях, а также во многих смазочных маслах и практически нерастворимые в воде. Фреоны негорючи, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом и относительно химически инертны. Они не действуют на большинство металлов (до 200°С), стойки к окислителям, кислотам. При контакте с открытым пламенем раз­лагаются с образованием токсичных дифтор- и фторхлорфосгена.

Поднимаясь в стратосферу, фреоны подвергаются фотохимическому разложению с выделением иона хлора, который служит катализатором химических реакций, разрушающих молекулы озона, защищающего пла­нету от жесткого ультрафиолетового излучения. В настоящее время ве­дется постоянное международное наблюдение (мониторинг) за озоновым экраном, плотность которого в 1988 г. была на 5—6% ниже нормы, вслед­ствие чего многие страны сократили производство и потребление фрео- нов, но общий выпуск этих веществ в мире растет (по Монреальскому протоколу, оно должно было быть сокращено на 50% к 2000 г.).

Возрастает и концентрация фреонов в атмосфере. Еще известны и та­кие фреоны, как Ф-14 (CF₄), Ф-13 (CC1₂F₃), Ф-13 (CBrF₃). Наибольшее

значение имеет фреон-12; его получают при действии трехфтористой сурьмы на четырехфтористый углерод (катализаторами в этой реакции служат Вг или SbCl₆): ЗСС1₄ + 2SbF₃ = 3CC1₂F₂ + 2SbCl₃. Производство фреона-12 достигает 15% всей мировой продукции фторорганических соединений.