Загрязнение земель пестицидами, радиоактивные загрязнения

Загрязнение земель пестицидами и их метаболитами.

Широкое использование пестицидов в сельском хозяйстве приводит к их накоплению в почве, растениях и других объектах биосферы. Остаточные количества пестицидов оказывают определенное влияние на биологические и физико-химические свойства почвы и представляют опасность для человека и животных. Скорость разложения пестицидов в почве в значительной степени зависит от почвенно-климатических условий: типа почвы, содержания гумуса, влажности, температуры и других факторов. В почве и в растениях пестициды включаются в разные виды химических реакций: окисление, восстановление, гидролиз и др.

Уровень содержания и длительность сохранения пестицидов изменяются как в разных объектах, так и в одном и том же объекте. Пестициды наиболее устойчивы в почве. Период разложения пестицидов колеблется от нескольких дней до десятков лет.

Возрастающая химизация сельского хозяйства вызывает необходимость контроля состояния почв и водоисточников (поверхностных и подземных). Это связано с тем, что пестициды в почву могут попадать при непосредственном применении с протравленными семенами, оросительными водами и т.д.

Особое значение имеет анализ содержания в объектах окружающей среды стойких хлорорганических пестицидов типа ДДТ, которые ранее широко использовались в борьбе с вредителями сельского хозяйства.

В целом контроль за сложившейся ситуацией на исследуемой территории осуществляют методом картографического экотоксилогического слежения путем периодического проведения анализа фактического содержания остатков пестицидов в объектах территории и нанесения этих результатов на картографическую основу. Подобного рода карты позволяют следить за динамикой содержания остатков пестицидов.

Определение остаточных количеств пестицидов в почве и растениях проводят по официальным методам, утвержденным Госхимкомиссией по химическим средствам защиты растений и Минздравом. Для оценки получаемая информация сравнивается с ПДК (предельно допустимыми концентрациями) и МДУ (максимально допустимыми концентрациями) в почве и растениях.

В целях осуществления экотоксилогического мониторинга земель необходимо выделить (определить) районы загрязнения по таким критериям, как стойкость пестицидов в почве, их токсичности, миграционная способность. Такой подход позволяет разработать профилактические меры предотвращения загрязнения почв этими пестицидами различных компонентов среды.

Радиоактивное загрязнение земель.

Состояние и функционирование биосферы и, в частности, земель в большой мере определяется воздействием радиационного фона: космического излучения, естественной радиоактивности и радиоактивного загрязнения. Первые две составляющие фона сопутствовали экосистемам на протяжении всех этапов эволюции, а последняя – результат техногенеза лишь на протяжении последних 50 лет.

Космическое излучение на основной территории составляет 28–30 мрад/год (рад – поглощенная доза излучения, при которой 1 кг. облучаемого вещества поглощает энергию 0,01 Дж) с максимальными величинами в горах. Естественная радиоактивность определяется содержанием естественных радионуклидов в почвах: за год суммарное количество естественных продуктов деления эквивалентно количеству продуктов, полученных от взрыва одной атомной бомбы небольшой мощности. Естественная радиоактивность атмосферы определяется содержанием радона, гидросферы – содержанием урана, радия, радона.

Радиоактивное загрязнение биосферы связано с антропогенным воздействием. Основными его источниками являются производство и испытание ядерного оружия, ядерная энергетика, сжигание угля, применение изотопов в научных и промышленных целях. По радиоэкологической значимости наибольший вклад в радиационную нагрузку вносят элементы: ³H (тритий); ¹⁴C (углерод); ⁹⁰Sr (стронций); ¹³⁷Cs (цезий); ²³⁸U (уран); ²³⁵U (уран); ²²⁶Ra (радий); ²²²Rn (радон); ²¹⁰Po (полоний); ²³⁹Pu (плутоний).

После моратория 1963г. радиационная обстановка сложилась следующим образом. Зона максимальной аккумуляции ¹³⁷Cs (цезий); ⁹⁰Sr (стронций) за счет глобальных выпадений сформировалась в Северном полушарии между 20° и 60° с.ш. биогеохимические особенности территории определяют степень подвижности радионуклидов и их миграции по компонентным схемам: в зональном спектре ландшафтов миграционная активность долгоживущих радионуклидов ¹³⁷Cs; ⁹⁰Sr снижается от тундры до пустыни, максимальная активность создается в лесных заболоченных ландшафтах.

Каждая экосистема функционирует в своем диапазоне годовой дозы внешнего облучения, причем в тундровых и таежных системах максимален вклад космического излучения, а в южных зонах – естественной радиоактивности.

Аварийный выброс ЧАЭС внес дополнительный вклад в формирование глобальных радиоактивных выпадений на Европейской территории. В 1988г. на Европейской территории России сформировался обширный регион с плотностью ¹³⁷Cs больше 1Кu/км² и три «пятна» повышенной плотности до 400 мКu/ км² (Ku – Кюри – единица активности нуклида в радиоактивном источнике, равная активности изотопа, в которой происходит 3,7*10¹⁰ актов распада в секунду 1Ku=3,7*10¹⁰ Бк (Беккерель) 1Бк=1распад/сек).

В XXI в. народное хозяйство будет формироваться под влиянием чернобыльской катастрофы, в результате которой оказались загрязненными около 2 млн. га. угодий. На территории России радиоактивному загрязнению подверглись 16 областей. Наибольшие загрязнения пришлись на Брянскую область – до 100 Кu/км², Тульскую – до 15 Кu/км², Калужскую – до 10 Кu/км², Орловскую – до 6 Кu/км². Загрязнение территорий других областей ниже. Так, в Ленинградской области максимальное загрязнение составляет 3 Кu/км². Основным радионуклидом, определяющим уровень загрязнения, является ¹³⁷Cs – активный мигрант в системе «почва – растение» и основной дозообразующий радионуклид.

Одним из источников радиоактивного загрязнения биосферы являются радиоактивные отходы, образующиеся на всех этапах работы атомной промышленности. Тем не менее наибольший вклад вносят предприятия по переработке горючего: так один небольшой завод ежегодно сбрасывает от 500 до 1500 м³ воды, содержащей тритий, стронций – 90, цезий – 137, рутений – 106, церий – 144 и др.

Особо следует обращать внимание на радиоактивное загрязнение в результате сжигания угля, который содержит ⁴⁰К (калий), ²³⁸U (уран), ²³²Th (торий) и продукты их распада. Средняя угольная теплоэлектростанция выбрасывает (в ГБк гигаБеккерель = 10⁹ Бк): 4,0 - ⁴⁰К (калий); 5,0 – ²¹⁰Pb (свинец) и ²¹⁰Ро (полоний); 1,5 - ²³⁸U (уран), ²²⁶Ra (радий) и ²³²Th (торий).

Несбалансированность хозяйственной деятельности привела к накоплению неутилизируемых отходов производства и потребления, что способствовало увеличению количества загрязняющих веществ, снижению качества земель. Особым видом являются радиоактивные отходы (РАО), обезвреживание которых требует длительной изоляции от биосферы путем хранения до полной дезактивизации в течении времени, равного 20 периодам полураспада содержащихся в них радионуклидов (период изоляции РАО от биосферы сопоставим с геологическими и историческими эпохами). Вместе с тем дальнейшее развитие ядерной энергетики и атомной промышленности сопровождается неуклонным ростом РАО, образующихся практически на всех этапах производства.

Не менее важную роль в формировании глобального радиоактивного загрязнения играют малоактивные отходы, по действующим нормативам не относящиеся к категории РАО: отходы научных, учебных и медицинских учреждений, которые сбрасываются на обычные свалки и в систему канализации. Уровень активности сбросных жидкостей и слабоактивных отходов, сбрасываемых в канализацию и поступающих в водоемы, составляют 40 % от уровня активности изотопной продукции, потребляемой этими учреждениями.

Устранение РАО – длительная проблема. Так период обезвреживания РАО, содержащих ⁹⁰Sr(стронций) составляет 550 лет, ¹³⁷Cs(цезий) – 640 лет, ²³⁹Pu(плутоний) – 490 тыс. лет. В качестве альтернативы для обезвреживания таких РАО рекомендуют использовать соляные шахты, однако для газовых и водных отходов альтернативы не найдено. Современная технология не позволяет отделить криптон – 85 и тритий от сбрасываемых РАО, что привело к сегодняшней реальной угрозе загрязнения атмосферы и океана.

В настоящее время выработана следующая практика обезвреживания и захоронения РАО:

1. концентрирование и хранение путем остекловывания, цементирования и т.п.;

2. разбавление и рассеивание (для небольших количеств слабоактивных отходов);

3. хранение для обеспечения распада короткоживущих изотопов и последующее рассеивание (для отходов средней степени активности);

4. извлечение долгоживущих изотопов с высокой токсичностью перед удалением остаточной активности (для небольших количеств высокоактивных отходов).

Таким образом, разбавление и рассеивание РАО как принцип природоохранной концепции атомной промышленности не может быть приемлем для хозяйственно-экономической деятельности. Отходы, разбавленные и рассеянные человеком, накапливаются в элементах биосферы, передаются по пищевым цепям и в конечных звеньях достигают величин, намного превышающих установленные нормативы.