книги / Основы общей экологии. Прикладная экология

до 99,6 %. Как правило, на первом этапе снижают влажность избыточного активного ила путем отстаивания в илоуплотнителях. Далее проводят обезвоживание ила интенсивными способами (на центрифугах, фильтрах, сушилках) или в естественных условиях (на иловых картах). Наиболее эффективным способом снижения объема избыточных илов является термический – сжигание. Объем осадков от первоначальной массы составляет около 5 %, но при этом возникает вопрос обращения с оставшейся золой и очисткой отходящих дымовых газов.

Биофильтры – это сооружения очистки сточных вод, в которых очистка происходит при фильтрации стоков через загрузочный материал, покрытый биопленкой, сформированной микроорганизмами (рис. 7.6, 7.7).

Рис. 7.6. Схема работы очистного сооружения с биофильтром

Корпус биофильтра может быть круглой или прямоугольной формы в плане. В корпус помещается фильтрующая загрузка: объемная (гравий, шлак, керамзит, щебень) или плоскостная. Плоскостная загрузка подразделяется на виды:

171

жесткая засыпная (керамические, пластмассовые или металлические засыпные элементы); жесткая блочная (пластмассовая или асбестоцементная); мягкая или рулонная загрузка (металлические сетки, пластмассовые пленки, синтетические ткани). Проходя через загрузку биофильтра, сточная вода оставляет в загрузке нерастворимые примеси, не осевшие на этапе механической очистки, а также коллоидные и растворенные органические вещества, сорбируемые биопленкой. Необходимый для биохимического процесса кислород поступает в толщу загрузки путем естественной или искусственной вентиляции биофильтра [29]. Периодически происходит отмирание биопленки, сформированной на твердой загрузке и ее вынос из биофильтра. Для улавливания отмершей биопленки после биофильтров очищенная вода подается в отстойники.

Рис. 7.7. Внешний вид промышленного биофильтра

172

Контрольные вопросы

1.Как нормируются примеси в поверхностных водных объектах?

2.Дайте определение понятий ПДКрх, НДС.

3.Перечислите методы очистки сточных вод.

4.На каких принципах основаны механические методы очистки сточных вод.

5.Перечислите сооружения механической очистки сточных вод, принципы их действия и удаляемые на них загрязнения.

6.Перечислите сооружения биохимической очистки сточных вод и принципы их действия.

7.На чём основан метод адсорбции?

8.Что такое аэротенки?

9.На чём основан метод флотации?

10.Какие методы относятся к физико-химическим методам очистки сточных вод?

11.В чем заключается опасность размещения в окружающей среде избыточных илов?

Глава 8. ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ

8.1. Нормирование примесей в почвенном слое

Минеральная составляющая почвы включает более 47 элементов, в том числе: фосфор, сера, калий, кальций, кремний, алюминий, железо, медь, марганец и др. Большинство из химических элементов находится в почве в виде солей кислот (угольной, серной, фосфорной, соляной и др.), или окисидов. Химические вещества, содержащиеся в почве, в определенных количествах переходят в растения и далее перемещаются по трофическим цепям, попадая в конечном итоге

173

ворганизм человека. Микроэлементы, содержащиеся в почве, играют важную роль в развитии растительного и животного мира (недостаток или избыток приводит к нарушению обменных процессов, вызывая заболевания).

Почвы, в отличие от воздушной и водной сред, обладают высокой кумулятивностью. Принцип нормирования содержания химических соединений в почве основан на том, что поступление их в организм происходит преимущественно через контактирующие с почвой среды.

Нормативом качества почвы является предельно допус-

тимая концентрация веществ в пахотном слое почвы (ПДКп) ПДКп – это содержание химического вещества (мг)

в1 кг пахотного слоя почвы, которое не должно вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния:

1)на соприкасающиеся с почвой среды;

2)на здоровье человека;

3)на самоочищающую способность почвы.

ПДКп устанавливаются для веществ, которые могут мигрировать в атмосферный воздух, грунтовые воды, снижать урожайность или ухудшать качество сельскохозяйственной продукции.

Различают четыре признака вредности химического вещества:

–признак, характеризующий способность химического вещества переходить из пахотного слоя почвы в атмосферу – миграционный воздушный показатель вредности;

–признак, характеризующий способность химического вещества переходить из пахотного слоя в подземные грунтовые воды и поверхностные воды – миграционный водный показатель вредности;

–признак, характеризующий способность химического вещества переходить из пахотного слоя через корневую систему в зеленую массу и плоды растений – транслокационный показатель вредности;

174

– признак, характеризующий способность химического вещества влиять на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз – общесанитарный показатель вредности.

По каждому показателю вредности, характеризующему определенный путь миграции химических веществ в сопредельные среды или влияние, может быть установлена ПДК. Таким образом, возможны четыре разновидности: размерность ПДКп по миграционному воздушному показателю – мг/м3; для ПДКп, установленной по миграционному водному показателю вредности, размерность – мг/л; для ПДКп, установленной по транслакационному или общесанитарному показателю вредности, размерность – мг/кг.

При оценке качества почвы в отобранных пробах оценивается количественно каждый из путей воздействия с обоснованием допустимого уровня содержания вещества по каждому показателю вредности. Наименьший из обоснованных уровней принимается за ПДКп. Таким образом, признак вредности, по которому была установлена ПДКп, является лимитирующим.

В почвах нормируется в основном содержание пестицидов, тяжелых металлов, галогенов (хлор, бром), микроэлементов. При этом перечень нормируемых примесей зависит от вида хозяйственной деятельности, осуществляемой на данной территории.

При отсутствии ПДК могут устанавливаться временно допустимые концентрации (ВДКп), которые определяются по эмпирическим уравнениям регрессии: ВДКп = = 1,23 + 0,48LGПДКп.п, где ПДКп.п – предельно допустимая концентрация вещества в продуктах питания

Кроме того качество почв оценивается по содержанию патогенной микрофлоры, значению водородного показателя (рН), содержанию кислорода и пр.

175

Внастоящее время гигиеническая оценка качества почвы населенных мест производится по методическим указаниям МУ 2.1.7.730–99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест»; СанПиН 2.1.7.1287–03 «Санитарно-эпиде- миологические требования к качеству почвы».

Основные понятия, касающиеся химического загрязнения почв, определены ГОСТ 17.4.1.03–84 «Охрана природы. Почвы. Термины и определения химического загрязнения».

Всоответствии с ГОСТ 17.4.1.02–83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения» химические вещества, попадающие в почву из выбросов, сбросов, отходов, отнесены к определенным классам опасности (табл. 8.1).

Таблица 8.1 Классы опасности химических веществ в почвах

	Класс	Химическое вещество
	опасности

IМышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор, бенз/а/пирен

II Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром

IIIБарий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон

Уровень химического загрязнения почвы может быть охарактеризован такими показателями, как

–кратность превышения фонового уровня: Кi = Сi/Сфi, где Сi – фактическое содержание определяемого вещества

впочве, мг/кг; Сфi – региональное фоновое содержание вещества в почве, мг/кг;

–кратность превышения гигиенического норматива при наличии ПДКi для рассматриваемого типа почв: Кi =

= Сi/ПДКi.

176

Комплексная оценка осуществляется с использованием

суммарного показателя загрязнения Zc, который определя-

ется по сумме коэффициентов концентрации химических веществ: Zc = ∑Кi – (n – 1), где n – число загрязняющих веществ в почве; Кi – коэффициент концентрации.

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почвы по суммарному показателю представлена в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по значениям суммарного показателя Zс

	Шкала	Zc	Изменение в здоровье
	опасности
	Допустимая	<16	Низкий уровень заболеваемости детей, ми-
			нимум функциональных отклонений
	Умеренно	16–32	Увеличение общего уровня заболеваемости
	опасная
	Опасная	32–128	Увеличение общего уровня заболеваемо-
			сти; увеличение числа болеющих детей, де-
			тей с хроническими заболеваниями, нару-
			шениями сердечно-сосудистой системы
	Чрезвычайно	>128	Увеличение общего уровня заболеваемо-
	опасная		сти; увеличение числа болеющих детей, на-
			рушение репродуктивной функции

8.2. Мероприятия по охране почв и объектов литосферы

Защита почв (земельных ресурсов) от процессов деградации и загрязнения является актуальной проблемой рационального землепользования. Осознание опасности процессов деградации почв и масштабов распространения проблемы заставило участников Первой Всемирной конференции ООН по вопросам состояния окружающей среды в 1972 г. поднять

177

вопрос о необходимости охраны почв, а Международная организация по продовольствию (FAO UN) приняла в 1982 г. «Всемирную хартию почв», в которой отмечено, что почвенный покров – всемирное достояние человечества. В наше время необходимость охраны почв подтверждена международными документами: «Повестка дня на XXI век» (Рио-де- Жанейро, 1992 г.), Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием, Конвенция ООН по биоразнообразию и др.

Выделяются несколько уровней охраны и борьбы с деградацией почв:

1-й уровень – защита от их прямого уничтожения. Предусматривает максимальное ограничение и запрет открытых разработок полезных ископаемых, рациональное использование почвенного пространства и земельных ресурсов;

2-й уровень – защита освоенных и используемых почв от деградации;

3-й уровень – мероприятия по предотвращению негативных структурно-функциональных изменений освоенных почв. Предусматривает систему опережающей защиты почв, основанную на оптимизации водного, теплового и газового режимов почвы; поддержание биохимической активности и сохранение почвенной биоты;

4-й уровень – своевременное восстановление деградированных освоенных почв. Предусматривает рекультивационные мероприятия для восстановления нарушенных земель и загрязненных почв;

5-й уровень – восстановление и сохранение естественных почв; резервирование целинных почв; полное соблюдение охраны почв особо охраняемых территорий; исключение особо охраняемых почв из хозяйственного использования и восстановление естественного состояния; соблюдение особого режима использования и охраны почв; организация новых комплексных почвенных и агропочвенных заказников.

178

В число приоритетных мер защиты почв входят:

–защита почв от водной и ветровой эрозии;

–предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота, организация севооборотов

исистемы обработки сельскохозяйственных почв с целью повышения их плодородия;

–мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.);

–рекультивация нарушенных земель;

–защита почв от загрязнения, флоры и фауны – от уничтожения.

Для реализации приоритетных мероприятий необходимо учитывать особенности формирования почв территории и скорости процессов деградации. Так, для борьбы с эрозией почв необходим комплексный подход к проведению землеустроительных (распределение угодий по степени их устойчивости к эрозионным процессам), агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий. При этом учитывают, что гидротехнические мероприятия останавливают развитие эрозии на определенном участке сразу же после их применения, агротехнические – через несколько лет, лесомелиоративные – через 10–20 лет после их внедрения.

Для почв, подверженных сильной эрозии, необходим весь комплекс противоэрозионных мер: полосное земледелие, где прямолинейные контуры полей чередуются с полезащитными лесными полосами; почвозащитные севообороты (для защиты от дефляции); облесение оврагов; бесплужные системы обработки почв; гидротехнические и мелиоративные мероприятия (устройство каналов, валов, террас, сооружение водотоков, лотков и др.).

Для борьбы с заболачиванием почв в районах достаточного или избыточного увлажнения в результате нарушения природного водного режима применяют осушительную мелиорацию. В зависимости от причин заболачивания к этим

179

мероприятиям относятся понижение уровня грунтовых вод с помощью закрытого дренажа, открытых каналов или водозаборных сооружений; строительство дамб, спрямление русел рек для защиты от затопления; перехват и сброс атмосферных склоновых вод и др. Чрезмерное осушение больших площадей может вызвать нежелательные изменения в экосистемах, например переосушение почв, дегумификацию и декальцинирование, обмеление малых рек, усыхание лесов.

Для предотвращения загрязнения почв средствами защиты растений (пестицидами и др.) используют экологические методы защиты растений, повышают природную способность почв к самоочищению, запрещают применение токсичных и стойких инсектицидных препаратов. Например, широко используются способы биологической защиты растительных сообществ – разведение и внедрение в агроэкосистемы насекомых-хищников (божья коровка, жужелица, муравьи и др.). К генетическим методам защиты относится внедрение в природные популяции видов или особей, не способных давать потомство. К агротехническому методу защиты отнесены приемы оптимизации размеров сельскохозяйственных или лесных угодий для подавления распространения нежелательных видов насекомых-вредителей.

Для сохранения продуктивности земель необходимо вводить научно обоснованные нормы земельных площадей, расширять использование для освоения и строительства условно непригодных для сельского хозяйства земель, прокладывать коммуникации под землей, повышать этажность застройки и др. Изъятие пахотных земель может быть допущено в особых случаях, в соответствии с действующим законодательством.

При пользовании недрами необходимо охранять также земную поверхность, поверхностные и подземные воды, проводить рекультивацию выработанных участков, предотвращать вредное воздействие на другие компоненты природной

180