оценка токсичности грунтовых вод и почв в населенных пунктах юга ростовской области

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Век технологий, роста промышленного производства, численности и потребности населения привели к тому, что окружающая нас природа испытывает нарастающее давление.
Очень важными проблемами, которые необходимо решать в этой области является несовершенство нормативно-правового поля, рост числа «грязных», низкотехнологичных производств, устаревшее оборудование, не отвечающие современным стандартами охраны окружающей среды.
Обмеление и загрязнение грунтовых вод, уничтожение почвенного покрова, флоры и фауны – это те проблемы, которые также необходимо решать в первую очередь.
Масштаб экологического бедствия мировой, но и в рамках ростовской области многое можно сделать.
Во процессе теоретического исследования мы увидели, что загрязнение почв и грунтовых вод напрямую зависит от количест ...

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2
Глава 1. ПОЧВЫ И ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ 4
1.1. Земельные ресурсы Ростовской области 6
1.2. Водные ресурсы Ростовской области 7
Глава 2. ТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВ И ГРУНТОВЫХ ВОД: МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ 9
2.1. Токсичность почв 13
2.2. Токсичность грунтовых вод 17
Глава 3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРА И СТЕПЕНИ ТОКСИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И ГРУНТОВЫХ ВОД НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ЮГА РОСТОВСКОЙ ОБАЛСТИ 20
Глава 4. МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ ТОКСИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И ГРУНТОВЫХ ВОД НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ЮГА РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 29
ПРИЛОЖЕНИЕ 32
Рис 1. Карта административно-территориального деления Ростовской области [по 11] 32
Рис 2. Схематическая карта превышения в подземных водах ПДК металлов II и III классов опасности [по10] 33
Рис 3. Схематическая карта превышения в подземных водах ПДК аммония, аммиака и общего железа [по 10] 34
Рис 4. Схематическая карта превышения в подземных водах ПДК нефтепродуктов [по 10] 35

ВВЕДЕНИЕ
Актуальной экологической проблемой настоящего времени стало загрязнение объектов окружающей среды. Особенно сильное воздействие оказывается на почвенные и водные ресурсы, что ведет к большим последствиям как экологического, так и экономического характера.
Данная проблема широко освещается, много исследуется, однакои сейчас стоит довольно остро, требуя всестороннего анализа и применения комплексных решений.
Поскольку первыми на токсическое загрязнение окружающей среды реагируют живые существа, в том числе и человек, то необходимо повышать уровень знаний об этой проблеме, изучая такие вопросы как:
• Особенности воздействия химических веществ на живые организмы, биологические процессы, происходящие в окружающей среде;
• Механизмы компенсации отгружающей средой токсического загрязнени я;
• Методы исследования степени токсичности субъектов окружающей среды;
• Способы уменьшения токсического загрязнения субъектов окружающей среды.
Данная проблема имеет мировые масштабы, не миновала она и Ростовскую область.
В данной работе мы проанализируем основные параметры токсического загрязнения почв и грунтовых вод населенных пунктов юга Ростовской области и изучим методы его уменьшения.
Цель работы: охарактеризовать степень токсического загрязнения грунтовых вод и почвы населенных пунктов юга Ростовской области и методы его уменьшения.
Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Изучить Ростовскую область в целом и ее южные районы в частности, определиться с водными и почвенными ресурсами региона;
2. Изучить теоретические основы экологии и токсикологии в части токсического загрязнения почвы и грунтовых вод;
3. Оценить степень токсического поражения почвы и грунтовых вод населенных пунктов юга Ростовской области;
4. Изучить методы исследования загрязнения почвы и грунтовых вод в целом и применительно к югу Ростовской области в частности;
5. Предложить возможные пути решения экологических проблем, связанных с загрязнением воды и почвы применительно к югу Ростовской области.
Объектами исследования мы определяем почвы и грунтовые воды населенных пунктов юга Ростовской области.
В качестве методов исследованиябудут применены: анализ, синтез, аналогия, индукция, обобщение, классификация. Среди практических методов выделим сравнение.
В первой Главе нашей работы познакомимся с объектом исследования – почвами и грунтовыми водами Ростовской области.
Вторая глава посвящена изучению теоретических основ токсикологии и экологии в части токсичности почв и грунтовых вод.
В третьей главе займемся сравнительным анализом загрязненности почв юза ростовской области различными токсикантами.
Четвертую главу посвятим поиску решения экологических проблем юга ростовской области в части токсичности почв и грунтовых вод.

LD50 – средняя доза яда, при которой погибает половина членов испытуемой группы. Единицы измерения – единицы массы вещества на единицу массы тела испытуемого объекта. Впрочем, в качестве средства описания степени токсичности данный показатель не надежен. Слишком много факторов на него влияет.Согласно ГОСТ 12.1.007 ССБТ "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности", по степени токсичности все химическим вещества подразделяются на:Малотоксичные при средней летальной дозе более 1500мг/кг;Умеренно-токсичные с дозой в 151-1500 мг/кг;Высокотоксичные с дозой в 15-150 мг/кг;Чрезвычайно токсичные, средняя летальная доза которых не превышает 15 мг/кгЗагрязняющее вещество – это вещество, которое, контактируя с организмом, вызывает травмы, болезни и прочие отклонения в нормальных физиологических процессах организма, т.е. это вещество, которое обладает определенной степенью токсичности [7].Загрязняющие вещества по происхождению могут быть природного происхождения (пепел от вулканов, экскременты животных) и антропогенного происхождения (т.е. сгенерированные человеком).По характеру загрязняющие вещества подразделяются на первичные (загрязнение происходит непосредственно от источника загрязнения) и вторичные (образуются в результате трансформации первичных загрязнителей).Список загрязняющих веществ необычайно широк. Приведем некоторые, самые распространенные для почв и гидросферы.Для гидросферы наиболее часто встречаемыми загрязняющими веществами являются:Растворимые соли тяжелых металлов;Органические соединения;Нефтепродукты.Для литосферы наиболее часто встречаемыми загрязняющими веществами являются:Соли тяжелых металлов;Нефтепродукты.Предельно допустимая концентрация (далее ПДК) – это закрепленные законодательно санитарно-гигиенические нормативы концентрация загрязняющих веществ в окружающей среде, при длительном влиянии которой не происходит патологических изменений в организме живого существа. Для человека ПДК выше, для растений и животных часто меньше [6]Для установления ПДК используются различные методы. Это расчетный метод, эксперименты на биологических объектах, динамическое наблюдения за лицами, подвергающимися воздействию вредных веществ. В век IT-технологий широкое распространение получила методика определения ПДК путем компьютерного моделирования. Так для модели влияние угольной пыли на человека в США использовали данные о заболеваниях и смертности среди шахтеров.Различают ПДКв1 – для водных объектов I категории водопользования, ПДКв2 – для водных объектов II категории водопользования. ПДКрыбхоз – для водоемов с рыбохозяйственным значением, ПДКп – для почв.В настоящее время ищутся альтернативные, более гибкие и точные системы для установления предельной концентрации загрязняющих веществ. К таким методикам можно отнести использование кларковых концентраций вредных веществ. Под кларковым числом понимается содержание химического элемента в земной коре, воде, воздухе. Единицы измерения -%, а также г/кг.Класс опасности вредных веществ – относительная величина, отражающая степень потенциальной опасности того или иного вредного вещества.Согласно Приказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и экологии от 04.12.2014 г. № 536 «Об утверждении Критериев отнесения отходов к I-V классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду», существует 5 классов опасности химических веществ [12].Класс I. Чрезвычайно опасные с высокой степенью вредности. Воздействие таких веществ на экологическую систему необратимо ее уничтожает;Класс II. Высокоопасные вещества c высокой степенью вредности. Экологическая система, подвергшиеся воздействия таких веществ нарушены настолько, что период восстановления превышает 30 лет после устранения источника загрязнения;Класс III. Умеренно опасные cо средней степенью вредности. Экологическая система нарушается с периодом восстановление более 10лет с момента полного устранения источника загрязнения;Класс IV. Малоопасные вещества c низкой степенью вредности. Экологическая система нарушается, но период самостоятельно восстановления не превышает 3 лет;Класс V. Практические не опасные вредные вещества c очень низким наносимым вредом. Экологические системы практически не страдают [12].Большой (но не исчерпывающий) список загрязняющих веществ по классам опасности содержится в ГН2.2.5.1313-03"ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ" [6]. Здесь приведено 2400 вредных веществ.К I классу вредных веществ относятся, например, никотин, озон, плутон, оксид свинца, фтороводород, цианид калия;К II классу – гексахлорбензол, гидроксид натрия, метанол, свинец, нитриты, сероводород, хлороформ, хлор, серная кислота, фтор, хлороводород;К III классу – соединения алюминия, марганца, меди, никеля, серебра, бензин, азотная и соляная кислота;К IV классу – керосин, соединения железа, этанол, аммиак, метан.Перейдем к более подробному рассмотрению токсичности почв и грунтовых вод.2.1. Токсичность почвНа данный момент времени не разработана единая классификация загрязнителей почв.Если определять главные загрязнители для почв, то получатся следующие группы:Загрязнение мусором, отвалами. Для человека не вредно, но загрязняет почву, препятствую развитию растений.Загрязнение тяжелыми металлами. Представляет значительную опасность для всего живого. Тяжелые металлы очень токсичны (I-II классы опасности) и плохо выводятся из организма. Список таких загрязнителей широк – свинец, кадмий, медь, хром, никель, кобальд, ртуть, мышьяк, марганец.Загрязнение пестицидами. Пестициды – химические вещества, применяемые для борьбы с вредителями растений. В сельскохозяйственных почвах их концентрация часто очень высока.Загрязнение радиоактивными веществами. Чаще всего речь идет о заражении радиоактивными изотопами стронций-90, цезий-137, церий-144, хлор-36.Для анализа токсичности почв существует несколько общепринятых методов.Путем определяли количественных характеристик популяции бактерий рода Azotobacter посевом и анализом полученных данный спустя определенное время.Путем определения показателей активности каталазы. Метод основан на методике А.Ш.Галстяна (1978 г), при котором определяется количество O2, выделившегося в результате специальной реакции за 1 минуту с 1 грамма почвы.Путем определения показателей активности дегидрогеназы методом калориметрирования. Метод также основан на методике А.Ш.Галстяна, но переработанной и дополненной Ф.Х.Хазиевым.Метод анализа фитотоксичности почвы заключается в многократном посеве конкретной растительной культуры на исследуемые образцы почвы с последующим анализом их всхожести и темпов роста и развития.Определения содержание в почве гумуса. В норме содержание гумуса для характерных ростовской области черноземов – 6-10%. Методику определения гумуса в почвах разработал И.В.Тюрин.Анализа содержания в почве исследованных загрязнителей, например пестицидов или тяжелых металлов. Анализ возможно реализовать различными способами. Чаще всего используется рентген- флуоресцентная методика.Интересен новый метод, основанный на интенсивности биолюминесценции специально выведенного штамма бактерий при воздействии на них токсических веществ. Критерием токсического действия вещества служит степень интенсивности биолюминесценции бактерий в сравнении с контролем. Количественно метод выражается в индексе токсичности T. Он вычисляется по формуле - Т=100(lо-l)Ло, где lо и l, соответственно интенсивность свечения контроля и опытного образца.Индекс токсичности подразделяется на допустимый уровень - Т‹20, высокий уровень токсичности - 20‹Т‹50и сильный уровень токсичности, когда Т выше 50 единиц.Данная методика может применять не только для анализа загрязненности почв, но и применительно к водным объектам.Каждый из этих показателей в отдельности не может быть информативен, так как описывает лишь одну из многочисленных сторон биологических процессов в почве.Чаще всего при анализе степени токсичности почв применяется комплексная методика, заключающаяся в определении ИПБС - интегрального показателя биологического состояния почвы. Эта методика удобна тем, что руководствуется целым рядом показателей состояния почвы.Также применяется методика определения коэффициента техногенного загрязнения (Zc). Слагаемыми коэффициента являются коэффициенты загрязнения по каждому отдельному элементу. Показатель Zc определяется по формуле 1:ZC= 1nKci-(n-1),где n – число суммируемых элементов.(1)Оценочная шкалы представлена в табл. 1. IТабл. 1. Ориентировочная оценочная шкала по коэффициенту суммарного показателя загрязнения Zc [15]Степень загрязнения почвZс , усл.ед.Здоровье населения в очагах загрязненияДопустимаяZc‹16Дети не болеют, минимум функциональных отклонений у населения.Умеренно опаснаяZc=16-32Рост уровня общей заболеваемостиОпаснаяZc=32-128Рост уровня общей заболеваемости, часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы.Чрезвычайно опаснаяБолее 128Увеличения уровня общей заболеваемости детского населения, женщин с нарушением репродуктивной функции (увеличение числа преждевременных родов и др.).При анализе загрязненности почв не следует забывать о природном фоне концентрации химических веществ.За уровнем загрязненности почв следит РОСГИДРОМЕТ. Именно сюда стекаются данные по загрязненности на различных территориях России.Ежегодно выпускается два обзора – «Загрязнение почв Российской федерации токсинами промышленного происхождения в ….. году» и «Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за ….. год» [15].Если для загрязнителя почвы разработан уровень ПДК, то уровень загрязнения определяют в нем. Если таких данных нет, то сравнивают полученное значение с фоновым и принимают его за показатель загрязненности. Если фактический показатель выше фонового, нормального содержания в 3-5 ряд то говорят о загрязненности почвы данным видом загрязнителя.2.2. Токсичность грунтовых водКак уже говорилось ранее, грунтовые воды по самой своей природе очень чувствительны к загрязнению окружающей среды.Кроме того, загрязнение в одном пункте может отразиться в совершенно другом в связи с токами грунтовых вод.Будучи продуктом инфильтрации поверхностных вод, грунтовые воды вбирают в себя токсины как атмосферные (с осадками), так и почвенные (в результате вымывания).Как и при загрязнении почв, грунтовые воды подвергаются двум вариантам загрязнения – естественного и антропогенного характера. Естественное загрязнение природных вод возникает в результате приводных процессов, происходящих без участия и влияния человека.Под искусственным загрязнением природных вод понимается загрязнение в результате деятельности человека.Загрязняющие вещества, поступая в воду меняют ее физические свойства (прозрачность, запах, вкус); химический состав ( содержание химических веществ). Кроме того уменьшается содержание в воде кислорода, погибают полезные виды бактерий.Основными загрязнителями для грунтовых вод являются нефть, химические токсиканты, тяжелые металлы. Основные группы загрязнителей по отраслям промышленности представлены в табл.2.Табл. 2. Основные группы загрязнителей грунтовых вод по отраслям промышленности [составлено автором]Отрасль промышленностиВиды загрязняющих веществНефтегазовая промышленностьНефтепродукты, ПАВ синтетического происхождения, сульфиды, фенолы, аммонийные солиЛесодобывающая и лесоперерабатывающая промышленностьЛигнины, смолы, жирные кислоты, эфиры, сульфатыМашиностроительная и металлоперерабатывающая отрасли промышленностиСоли тяжелых металлов, цианиды, фториды, нефтепродукты, фенолы, смолы, фториды.Отрасли химической промышленностиПАВ синтетического происхождения, нефтепродукты, циклические углеводороды, неорганические вещества, фенол.Горнодобывающая и угольная промышленностьФенолыЛегкая, текстильная и пищевая промышленностьСинтетические ПАВ, нефтепродукты, органические веществаСельское хозяйствоПестициды, азот, фосфор, калийИнформационный бюллетень о состоянии недр на территории Южного федерального округа за 2006 год сообщает, что ¾ подземных вод Южного федерального округа не отвечают нормативным требованиям. Помимо естественных причин (высокая естественная минерализация), огромное влияние на подземные воды оказывают загрязнения. Использование таких вод опасно для жизни.В бюллетене для Южного Федерального Округа по степени опасности загрязнителей химическим веществами выделено:18 участков с чрезвычайно опасными уровнем загрязнения;219 участок с высоким уровнем;399 участков к опасным уровнем;184 участка с умеренной опасностью.Причем каждый год количество таких участков увеличивается.В Ростовской области не выявлено участков с чрезвычайно-опасными химическими загрязнителями, но остальные группы присутствуют.Также в бюллетене разделяются:промышленный тип загрязнения, когда в подземных водах обнаруживаются как неорганические, так и органические загрязнители;сельскохозяйственный тип загрязнения, когда обнаруживается азот, пестициды и ядохимикаты;коммунальный тип загрязнения, когда в подземных водах обнаруживаются соединения азота, железа, марганца, хлоридов, сульфатов, фенола, фосфора, нефтепродукты [9].Следует также упомянуть радиоактивное загрязнение грунтовых вод.В качестве методов индикации загрязненности воды можно применять уже упомянутый выше метод индикации по люминесценции специального штамма бактерий.Применение биологического метода также дает хорошие результаты (оценка количества микроорганизмов в различных вариациях). Для подземных вод больше подойдут методики качественного и количественного физико-химического анализа.К таким методам относятся:Фотометрический метод – один из методов спектрального анализа, основывающийся на избирательном поглощении волн молекулами разных химических веществ. Может помочь при анализе на присутствие нефтепродуктов, нитратов, нитритов, фосфора, ПАВ, хрома, цианидов, формальдегидов, соединений серы.Гравиметрический анализ с помощью специальных весов. Помогает определить загрязненность органикой и взвешенными веществами.Титрометрчиеский анализ родом из аналитической химии. Метод основан на том, что определенное количество титруемого вещества расходуется на строго определенное количество реактива. Так можно определить хлориды, кислород.Потенциометрия основана на измерении электродвижущих сил. Помогает при анализе количества водорода и фторидов.Нефелометрия основана на изменении количества света, рассеиваемого дисперсными системами. Помогает при анализе на ПАВ.Глава 3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРА И СТЕПЕНИ ТОКСИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И ГРУНТОВЫХ ВОД НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ЮГА РОСТОВСКОЙ ОБАЛСТИ Аспирант Лаборатории региональных гидрологических проблем Института водных проблем РАН Четверикова Анна Вадимовна в своей статье «Какую воду мы пьем», опубликованной в журнале «Природа» кратко изложила результаты исследования грунтовых вод юга России [2].В качестве тестируемых загрязняющих веществ ею были взяты аммиак, аммоний, мышьяк, железо, нефтепродукты, металлы II (барий, свинец, стронций, кадмий, литий, алюминий) и III классов опасности (марганец и никель).Как уже упоминалось, все подземные воды условно разделены на бассейны.Азово-Кубанский артезианский бассейне, захватывает юг Ростовской области. Автором публикации здесь обнаружены загрязнения литием, аммонием, железом, нефтепродуктами, марганцем. Литий составил 1,3-3,3 доли ПДК в целом по бассейну и 7,3 ПДК в г.Новочеркасске. Вазовском районе содержание аммония и его солей -2,6-33,1 ПДК. Железо превышает норму ПДК по области в 2,,3-8,3 раза. Содержание нефтепродуктов в г.Новочеркасске – 6,6ПДК, а концентрация марганца – 8,7 ПДКТакое загрязнение, как считает автор публикации, вызвано сточными водами и наличием шламонакопителей.В хуторе Курганский Ростовской области (Ергенинский артезианский бассейн)  выявлено загрязнение воды никелем (164ПДК), общим железом (26ПДК), аммонием (4.1ПДК), литием (2.3ПДК) и нефтепродуктами (1.3ПДК).