Fuck (Химия и экология), страница 4

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ.

Почва имеет большое гигиеническое значение. Она яв­ляется посредником, обеспечивающим циркуляцию в си­стеме «внешняя среда — человек» химических и радио­активных веществ, применяемых в народном хозяйстве, а также поступающих в почву с выбросами промышлен­ных предприятий, всех видов транспорта, сточными во­дами и т.д.

Почва является главным элементом биосферы, где про­исходят миграция и обмен химических веществ нашей планеты. Из почвы через питьевую воду, пищевые продукты и атмосферный воздух химические вещества поступают в организм человека.

Почва является одним из источников химического и биологического загрязнения атмосферного воздуха, под­земных и поверхностных вод, а также растений, исполь­зуемых человеком для питания. Попадающие в почву хи­мические вещества испаряются и сублимируются, попа­дают в атмосферный воздух, накапливаются в нем до кон­центраций, превышающих ПДК, и достигают уровней, опасных для здоровья людей; смываются дождевыми водами с ее поверхности в открытые водоемы, поступают в грунтовый поток, определяя качественный состав хозяй­ственно-питьевых вод.

Эпидемиологическое значение почвы состоит в том, что в ней возбудители инфекционных заболеваний могут дли­тельно сохранятся жизнеспособными и вирулентными. За­грязненная почва может выполнять роль фактора переда­чи человеку кишечных инфекций. Передача возбудителей кишечных заболеваний через почву является очень слож­ной. Наиболее простой путь заражения — через руки, за­грязненные инфицированной почвой. Иногда возбудители кишечных инфекций могут передаваться по одному из та­ких путей:

• организм больного — почва — пищевые продукты растительного происхождения — восприимчивый организм;

• организм больного — почва — подземные воды — восприимчивый организм и т.д.

И наконец, почва — это естественная, наиболее подхо­дящая среда для обезвреживания жидких и твердых отхо­дов. Почва является той системой жизнеобеспечения Зем­ли, тем элементом биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение, превращение в нетоксичные соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неорганических веществ. Попавшие в почву органические вещества в виде белков, жиров, углеводов и продуктов их обмена подвергаются распаду вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно в почве происхо­дит процесс синтеза из органических отбросов нового слож­ного органического вещества почвы, получившего назва­ние гумуса. Процесс синтеза почвенного органического вещества называется гумуфикацией, а оба биохимических процесса (минерализация и гумуфикация), направленные на восстановление почвы, получили название процессов самоочищения почвы. Этим термином обозначается и про­цесс освобождения почвы от биологических загрязнений, хотя правильнее говорить о естественных процессах ее обеззараживания. Что касается процессов самоочищения почвы от химических экзогенных веществ, то их правиль­нее назвать процессами детоксикации почвы, а все вмес­те — процессами обезвреживания почвы.

Под загрязнителями почвы, согласно определению, следует понимать химические вещества, биологические организмы (бактерии, вирусы, простейшие, гельминты) и продукты их жизнедеятельности, встречающиеся в ненад­лежащем месте, ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Под загрязнением почвы следует подразуме­вать лишь то содержание химических и биологических загрязнителей в ней, которое становится опасным для здоровья при прямом контакте человека с загрязненной почвой или через контактирующие с почвой среды по экологическим цепям:

• почва — вода — человек;

• почва — атмосферный воздух — человек;

• почва — растение — животное — человек и т.п.

Все загрязнители можно разделить на химические (неорганические и органические) и биологические (вирусы, бактерии, простейшие, яйца гельминтов). Химические загрязнители делятся на две большие труп-

пы. К первой группе относятся химические вещества, вносящиеся в почву планомерно, целенаправленно, организованно. Это — пестициды, минеральные удобрения, структурообразователи почвы, стимуляторы роста растений и др. В случае внесения избытка этих препаратов они становятся загрязнителями почвы.

Загрязнение почвы пестицидами опасно при прямом контакте человека с загрязненной почвой или при мигра­ции их в контактирующие среды (вода, воздух, растения) на уровне концентраций, небезопасных для человека.

Что касается минеральных удобрений, то убедитель­ных научных данных об опасности для здоровья человека применения их избыточного количества в настоящее вре­мя нет. Однако азотные минеральные удобрения при из­быточном их внесении в почву опасны для здоровья, так как могут вызвать отравления, получившие название нит­ратной метгемоглобинемии, служат основой для синтеза в почве нитрозаминов, обладающих канцерогенным эффек­том и т.д.

Ко второй группе химических загрязнителей относятся химические вещества, попадающие в почву случайно, с техногенными жидкими, твердыми и газообразными отхо­дами. Сюда входят вещества, поступающие в почву вмес­те с бытовыми и промышленными сточными водами, ат­мосферными выбросами промышленных предприятий, бы­товыми и промышленными твердыми отходами, выхлоп­ными газами автотранспорта и т.д. Опасность соединений как первой, так и второй групп химических веществ, по­ступающих в почву, определяется их токсичностью, ал­лергенным, мутагенным, эмбриотропным и другими эф­фектами, опасными для здоровья человека как в настоя­щее время, так и в последующих поколениях.

Почва до 1972 года была единственным элементом био­сферы, в котором не нормировалось содержание хими­ческих загрязнений. Объяснялось это тем, что почва представляет собой мало динамичную, многофакторную систему, меняющуюся на небольших климато-ландшаф-тных территориях, что обусловливает наличие видов, типов и подтипов почв, стандартизировать которые не представлялось возможным. В настоящее время разработано более 50 ПДК экзогенных химических веществ в почве. Сама по себе величина ПДК не свидетельствует о степени загрязнения конкретного почвенно-климатического региона. Величинами, учитывающими конкрет­ные региональные почвенно-климатические особенности являются ПДУВ — предельно допустимый уровень экзогенных химических веществ в почве и их БОК — безопасное остаточное количество. ПДУВ характеризует допустимое безопасное для здоровья людей количество химических веществ, вносимое в почву в начале ее об­работки. БОК — допустимые безопасные для здоровья людей остаточные количества экзогенных веществ пе­ред обработкой полей, выхода рабочих на сельскохозяй­ственные поля после обработки почвы и в конце вегета­ционного периода.

Санитарная охрана почвы. Цель санитарной охраны почвы состоит в сохранении такого ее качества, при котором почва не являлась бы фактором передачи заразных для человека и животных заболеваний и не привела бы к прямому или косвенному, по экологическим цепочкам (почва — растение — живот­ное — человек; почва — воздух — человек; почва — рас­тение — животное — человек и др.), острому или хрони­ческому отравлению экзогенными химическими вещества­ми с возможными отдаленными последствиями.

Мероприятия по санитарной охране почвы подразде­ляются на следующие группы:

1. Санитарно-технические мероприятия по сбору, уда­лению, обезвреживанию и утилизации отходов, загрязня­ющих почву (санитарная очистка населенных мест).

2. Технологические мероприятия, направленные на со­здание безотходных и малоотходных технологических схем производств, уменьшающих или снижающих до миниму­ма образование отходов.

3. Планировочные мероприятия, касающиеся научно­го обоснования и соблюдения величины санитарно-защит-ных зон между очистными сооружениями и жилыми зда­ниями, местами водозабора, выбора схем движения авто­транспорта, выбора земельных участков под очистные со­оружения.

4. Законодательные, организационные и административ­ные мероприятия.

ПРОЦЕСС ПРОМЫВКИ ПОЧВЫ

Однако если почва уже заражена, ее необходимо очи­стить и восстановить. Наиболее часто при обеззаражива­нии почвы применяется процесс промывки. Этот процесс преследует две цели.

1. Механическое воздействие и вода (иногда с добавка­ми) физически удаляют загрязнения из почвенных частиц.

2. Перемешивание почвенных частиц позволяет отде­лить сильно загрязненные мелкие частицы от более круп­ных почвенных частиц, тем самым снижая объем матери­ала, требующего дальнейшей обработки, и затраты на процесс обеззараживания.

Таким образом, этот процесс основан на использовании воды с последующим уменьшением объема, при котором опасные загрязняющие вещества извлекаются и концент­рируются с помощью физических и химических методов в небольшой части осадка, соразмерной с первоначальным объемом загрязнений. Основная концепция процесеа состо­ит в переносе загрязняющих веществ из почвы в промы­вочную воду с последующим их извлечением. Очищенная почва может быть возвращена на участок или найти полез­ное применение. Оставшийся небольшой объем загрязнен­ного осадочного концентрата может быть обработан дру­гими разрушающими или связывающими процессами та­кими как сжигание, низкотемпературная термальная десор­бция, химическая экстракция, дехлорирование, биологи­ческое разложение, затвердевание/стабилизация и остек-ловывание.

К физическим методам обработки почвы относятся: дроб­ление, грохочение, мокрая сортировка, притирочное раз­мельчение, сепарация в плотной среде, флотация, грави­тационное осаждение и механическое обезвоживание. Со­ответствующими химическими средствами являются детер­генты, поверхностно-активные вещества, вещества, вызывающие образование хелатных соединений, коагулян­ты, флоккулянты и вещества, регулирующие рН.

Промывка является эффективным методом обработки как почв, так и донных отложений рек, озер и пр.

Процесс может быть эффективным и экономически оправ­данным, когда загрязненная почва или донные отложения содержат не более 40% ила, а частицы глины имеют раз­меры не более 63 микрон. Содержание твердых органи­ческих веществ не должно превышать 20% объема.

К типичным опасным загрязнениям, которые эффек­тивно удаляются этим методом, относятся:

• донные отложения, насыщенные нефтепродуктами;

• р адиоактивные загрязнения;

• тяжелые металлы;

• креозот;

• пестициды,

• цианиды.

Состав почвы и распределение загрязняющих веществ

Более полное понимание процессов очистки почвы и пользы этой промывки может быть достигнуто при рас­смотрении почвенных образцов А—Г и типич­ного распределения в них загрязнений.

А. Поверхностное загрязнение обычно наименьшее, в основном — физическая адгезия, выражающаяся в уплот­нении. Удаляется и переносится в промывочную воду ме­ханическим разрыхлением.

Б. Минеральные илы и глины являются основными ве­ществами, абсорбирующими опасные загрязнения, так как имеют очень развитую поверхность по отношению к объе­му и обладают повышенной способностью сцепления.

В. Твердые органические вещества, такие как корни и листья растений, гумус и т.д., обладающие, в виду их аб­сорбирующих свойств, способностью сбора загрязнений.

Г. Взвешенные загрязнения присутствуют в растворен­ном состоянии в виде частичек ила и глины.

Кроме этих твердых и жидких компонентов, вмести­лищем для летучих загрязнений может служить воздух (или газ), присутствующий в пустотах между частицами почвы.

Сложность почвенной промывки возрастает с ростом содержания ила, глины и твердых органических веществ.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЦЕССА РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Рекультивация осуществляется за счет выполнения тех­нологических процессов (рис. 70), позволяющих выделить из загрязненной почвы:

1. обезвреженный, обезвоженный гранулированный по­чвенный продукт, который можно возвратить на участок или использовать для других целей;

2. обезвоженные загрязненные твердые - органические вещества для дальнейшей обработки или захоронения;

3. обезвоженные загрязненные глинистые/илистые по­чвенные фракции для дальнейшей обработки или захоро­нения;

4. загрязняющие вещества из промывочной воды с це­лью ее очистки и обезвреживания в соответствии с норма­тивами для сброса в водоемы.

1 этап: Подготовка почвы к очистке

Основная цель этого этапа — приготовить суспензию, имеющую номинальные размеры частиц в пределах 6 мм. Для этого с помощью комплекта сит или первичного виб­роэкрана почву просеивают для удаления мусора, метал­ла, дерева и пр. При необходимости доведения размеров крупных каменных включений до нужного размера допус­кается применение размельчения. Для контроля размеров частиц суспензии и отделения материала, не требующего очистки, используется мокрое вибрационное экранирова­ние. При помощи распылителей омывающего раствора, встроенных в просеивающую машину, в питающий поток добавляется промывочная вода, создающая среду, в кото­рую будут перенесены, а затем и удалены все загрязняю­щие вещества.

2 этап: смешивание, притирочное размельчение, по­верхностное извлечение

Предварительно отсортированная суспензия направ­ляется в машину, осуществляющую размельчение при­тиркой. Здесь загрязненный ил/глина отслаиваются от по­верхностей гранулированных почвенных частиц и пере­носятся в промывочную воду. Это достигается путем ком­бинации:

• воздействия механических и жидкостных касатель­ных напряжений, вызываемых взаимным трением грану­лированных частиц (Движение частиц обеспечивается ро­торными двигателями внутри притирочных ячеек или дру­гими механическими средствами.);

• воздействия добавляемых химических реагентов, ус­коряющих растворимость и перенос загрязняющих веществ с поверхностей гранулированных частиц в промывочную воду.

3 этап: Отделение ила, глины и загрязняющих веществ, находящихся в промывочной воде, от размельченного гранулированного материала.

Эта операция обычно выполняется с помощью гидро­циклонов или наклонных разделителей винтового типа. В результате образуются два продукта:

1. обезвоженный поток твердых частиц, состоящий в Основном из размельченного песка и твердого органичес­кого вещества, такого как уголь, лигнин, дерево и т.д.;

2. поток, состоящий из промывочной воды со взвешен­ными (загрязненными) частицами минерального (ила/гли­ны) и твердого органического вещества. Промывочная вода может также содержать растворенные загрязняющие ве­щества, такие как ионы тяжелых металлов, которые бу­дут удалены позже традиционной обработкой для промыш­ленных сточных вод (например осаждением или ионообменом).

4 этап: Отделение загрязненного твердого органичес­кого вещества от размельченного гранулированного ма­териала.