Задачи: дать понятие «тяжелым металлам» рассказать о влиянии тяжелых металлов на здоровье человека рассказать об исследованиях состояний почв в Санкт-Петербурге

Вид материала

Рассказ

Содержание Цели и задачи работы Процедура обследования почв и грунтов Категории загрязнения почв Загрязнение почв тяжелыми металлами Исследования состояния почв и грунтов в Санкт-Петербурге Таблица 2 Среднее содержание элементов I класса опасности в почвах Санкт-Петербурга, n=17538 проб Таблица 3 Выявление проб с превышением ПДК тяжелых металлов I класса опасности в 2006 году В том числе В том числе Селитебные зоны Промышленные зоны Суммарное загрязнение почв Таблица 4 Zс по селитебным зонам в районах Санкт-Петербурга Район в Санкт-Петербурге

Подобный материал:

• Урок курсов «Этика», 37.87kb.
• Урок по географии в 9 классе по теме; «Влияние природных условий на жизнь и здоровье, 46.33kb.
• «Вызов», 86.73kb.
• План урока. Проверка домашнего задания. Образование государства как важнейший этап, 26.88kb.
• Задачи: дать представление о болезни «игромания»; воспитание нравственных основ личности;, 157.03kb.
• Роль самооценки в формировании личности, 76.37kb.
• План-конспект открытого урока по химии в 10 классе. Учитель химии: Берцева, 103.65kb.
• 19-20 октября в Санкт-Петербурге состоялся семинар «Использование современных программных, 84.2kb.
• Петрова Марина Юрьевна, учитель информатики Н. Тинчурино 2010 Тема: Программное обеспечение, 59.39kb.
• Изучив данную тему, Вы сможете ответить на следующие вопросы: Рассказать о роли розничных, 613.37kb.

Государственное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №230

с углубленным изучением химии и биологии

Фрунзенского района Санкт-Петербурга

192238, Санкт-Петербург. ул. Пражская, 25

тел./ факс 269-89-02, 268-84-66

Реферат по экологии


Тяжелые металлы в почве и их влияние на живой организм


Выполнил:

ученица 11 «А» класса

Тюхтина Дарья


Руководитель:

учитель химии и экологии

Лазарева

Ирина Евгеньевна


Санкт-Петербург

2008 г

Цели и задачи работы

Цель работы заключается в том, чтобы показать, как влияет загрязнение почв тяжелыми металлами на здоровье человека, чем они опасны, ведь многие даже не подозревают, что в них самих уже есть эти тяжелые металлы, а попадают они к нам через пищу, которая выращивается на полях с загрязненной почвой.

Задачи:

• дать понятие «тяжелым металлам»
  
• рассказать о влиянии тяжелых металлов на здоровье человека
  
• рассказать об исследованиях состояний почв в Санкт-Петербурге
  

Что такое тяжелые металлы и их влияние на живые организмы

Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся: свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть. Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах почти все они необходимы для растений и живых организмов. Однако превышение допустимого их количества приводит к серьезным заболеваниям.

Установлено, что ртуть в почву поступает с некоторыми пестицидами, бытовыми отходами и вышедшими из строя измерительными приборами. Например, одна люминесцентная лампа содержит 80 мг ртути. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4 - 5 тыс. т/год. При постоянном поступлении ртути в организм в малых количествах происходит поражение нервной системы, приводящей к легкой возбудимости и ослаблению памяти.

Весьма токсичным для живых организмов является свинец. Из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг его поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу вместе с выхлопными газами автомобилей. Загрязнение почвы и растений свинцом вдоль автомобильных дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Попадание свинца в организм человека через сельскохозяйственные продукты может привести к поражению центральной нервной системы, печени, почек и мозга. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25 - 27 раз больше, чем в сельскохозяйственных.

Загрязнение почвы медью и цинком ежегодно составляет 35 и 27 кг/км соответственно. Повышение концентраций этих металлов в почве приводит к замедлению роста растений и снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Большую опасность для человека представляет накопление в почве кадмия. Потребляя пищу, содержащую повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижению роста и сильным болевым ощущениям в пояснице.

Для каждого вещества, которое может содержаться в почве, применяются свои, специфические методы анализа и обнаружения. Используются только сертифицированные методики (ГОСТ, ИСО, ПНДФ) определения химического состава почв.

Процедура обследования почв и грунтов

Процедура обследования почв и грунтов включает в себя три основных этапа, каждый из которых в свою очередь может быть подразделен на ряд мероприятий:

1. Отбор проб – разбивка сети наблюдений, выполнение отбора проб, транспортировка и хранение проб почвенного материала;
   
2. Аналитические исследования – экстрагирование экотоксикантов, аналитические исследования;
   
3. Обработка результатов и построение карт – ввод необходимой информации и ее статистическая обработка, методы построения картографического материала, оценка уровня загрязнения почв.
   

Для определения концентрации различных элементов и соединений используются следующие виды анализа:

• Атомно-эмиссионный спектральный на 42 элемента
  
• Рентгеноспектральный
  
• Атомно-абсорбционный.
  

Оценка качества почв проводится в соответствии с действующими законодательными и нормативными документами двумя путями: сопоставлением выявленных содержаний экотоксикантов с нормативными значениями и расчетом индекса суммарного загрязнения почв тяжелыми металлами. Оценка с использованием этого индекса проводится на основе суммарного показателя химического загрязнения Zc, который характеризует степень химического загрязнения почв обследуемых территорий веществами различных классов опасности.

В соответствии с Приложением 1 санитарно-эпидемиологических требований к качеству почвы СанПиН 2.1.7.1287-03, утвержденных Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 16 апреля 2003 г., оценка степени химического загрязнения почвы классифицируется следующим образом (см. таблицу 1).

Таблица 1

Категории загрязнения почв	Величина Zс
Допустимая	Менее 16
Умеренно опасная	16-32
Опасная	32-128
Чрезвычайно опасная	Более 128

Унифицированного подхода к определению набора элементов, по которым осуществляется расчет Zс, не существует. Поэтому принят следующий подход: определение суммарного загрязнения почв проводится по содержанию всех элементов первых трех классов токсической опасности. Таким образом, для расчета используются 15 элементов: ртуть, свинец, мышьяк, кадмий, цинк (I класс токсической опасности); кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром (II класс); марганец, ванадий, стронций, барий (3 класс).

Из расчетов Zc исключены только селен, фтор (I класс), бор, и вольфрам (II класс), так как содержания селена и вольфрама практически по всем пробам оказались ниже чувствительности применяемых аналитических методов. Определение фтора и бора не проводилось по причине того, что данные загрязнители не характерны для Санкт-Петербурга.


Загрязнение почв тяжелыми металлами

Почвы являются одним из главных объектов окружающей среды, трудновозобновимым природным ресурсом, обладающим плодородием, центральным связующим звеном биосферы, главным источником получения продуктов питания, жизнеобеспечения и жизнедеятельности человека, средой обитания и источником существования растительного и животного мира, первоосновой экономического и социального развития, благосостояния общества, национальным достоянием России.

Состояние почв оказывает воздействие на окружающую среду и природные ресурсы, уровень экономического и социального развития государства, здоровье населения. Без решения проблем охраны почв невозможно устойчивое развитие биосферы, безопасность и благополучие нынешнего и будущих поколений людей.

На территориях населенных пунктов практически полностью отсутствуют природные типы почв и формируются специфичные органо – минеральные образования с той или иной примесью строительного и бытового мусора, реликтами исходных природных типов почв. Данные образования различными специалистами именуются почво – грунтами или урболитами или урбаноземами и характеризуются той или иной степенью техногенного загрязнения.

Состояние городских почв, грунтов имеет важнейшее значение для оценки экологического состояния той или иной территории, так как, хотя на урбанизированных территориях они не представляют интерес как начальное звено пищевых цепей, но являются интегральным показателем экологического состояния окружающей среды и потенциальным и потенциальным источником вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. Кроме вторичного негативного воздействия на здоровье населения через продукты питания или загрязнение вод и воздуха, возможно и прямое воздействие загрязненных почв на здоровье населения – особенно детей – за счет непосредственного контакта и поступления почв и грунтов в организм (в первую очередь, на игровых площадках).

По данным Международной организации по защите почв (ISCO) около 25 % земель, вовлеченных человечеством в хозяйственное использование, уже подверглось деградации или загрязнению. Однако, это среднестатистический уровень для всей планеты, а реальное распределение зон и участков загрязнения неравномерен. Наиболее интенсивное загрязнение характерно для территорий крупных городов, где происходит максимальное накопление циклов миграции химических веществ. Именно поэтому оценке качества почв и грунтов во всем мире в последние годы уделяют все большее внимание, на ее основе принимаются решения о возможности размещения тех или иных промышленных или культурно – массовых объектов, изменяется стоимость земельных лотов и размещенных на них объектов.

Санкт-Петербург является вторым по величине городом России с многолетней историей развития многопрофильной промышленности, многочисленными научными учреждениями и центрами, что, несомненно, сказалось на состоянии почв и грунтов на его территории.

В течении многих лет по заказу Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Правительства Санкт-Петербурга Российский геоэкологический центр – филиал ФГУГП «Урангео» (РГЭЦ) выполняет работы по оценке уровней загрязнения почв и грунтов города тяжелыми металлами. В первую очередь контроль и мониторинг осуществляется на территориях общего доступа (селитебные зоны, зоны рекреации) и объектах повышенного экологического риска (детские и образовательные учреждения). За прошедшие годы выполнена оценка пригородных районов, представляющих наибольший интерес с точки зрения размещения новых инвестиционных объектов, новых зон промышленного и жилого строительства.

Понятие качества почв широко и включает как параметры, влияющие на функции почвы как элемента природной среды и объекта хозяйственной деятельности, так и параметры, характеризующие ее опасность для населения, как в прямую, так и опосредованно через ее влияние на сопредельные природные среды, растительность, продукты питания.

Таким образом, рассматривая почву как компонент городских экосистем, следует подчеркнуть, что благодаря своим физико-химическим свойствам почва аккумулирует различные токсические соединения, тем самым становясь одним из важнейших биогеохимических барьеров для большинства токсикантов на пути их миграции из атмосферы города в грунтовые и поверхностные воды. В этом состоит одна из важнейших экологических функций городских почв. Так как на большей части урбанизированных территорий техногенное воздействие преобладает над естественными факторами почвообразования, то в городах мы имеем специфические типы почв, характерной особенностью которых является высокий уровень загрязнения. При максимальном проявлении процессов химического загрязнения почва полностью утрачивает способность к продуктивности и биологическому самоочищению, что ведет к нарушению ее экологических функций.

Подходы к оценке качества почв, используемы для выращивания сельхозпродукции или для проживания населения, существенно различаются: в первом случаи основными параметрами, определяющих качество почв являются те, которые сказываются на их плодородии и качестве получаемых продуктов питания. Данными показателями в России являются так называемые ПДК (предельно допустимые концентрации), превышение которых может привести к существенному ухудшению продуктов питания и снижению плодородия. В то же время, данные показатели не применимы для урбанизированных территорий, где основным мерилом должно являться их влияние га здоровье населения как в результате вторичного загрязнения сопредельных природных сред (воздух, вода), так и в результате прямого воздействия.

В группе неорганических токсикантов особое место занимают тяжелые металлы, к которым условно относят химические элементы с атомной массой свыше 50, обладающие свойствами металлов и металлоидов. Считается, что среди химических элементов тяжелые металлы являются наиболее токсичными, так как, во-первых, обладают большим сродством к физиологически важным органическим соединениям и способны инактивировать последние, а во-вторых – способны к медленному накоплению в организме, вызывая не только явно выраженные специфическое действие, но и хронически не специфические действия.

Исследования состояния почв и грунтов в Санкт-Петербурге

России до сих пор используются одноуровневые нормативы содержаний химических веществ в почвах, в то время как во всех европейских странах применяется двух-трех уровневая система нормативов, причем в большинстве еще и с учетом вида использования. Сопоставление нормативов свидетельствует о том, что наши ПДК соответствуют «целевому» («желательному») уровню других европейских стран, не использованному для принятия административных решений по санации загрязнения. В то же время, использование ПДК (ОДК) для принятия решений в Санкт-Петербурге приводит к необходимости удаления или перекрытия слоем нового грунта мощностью 0,5 м всей территории города (см. табл. 2).

Таблица 2

Среднее содержание элементов I класса опасности в почвах Санкт-Петербурга, n=17538 проб

Элементы	Содержание в почве		Степень опасности по СанПиН 2.1.7.1287-03
	Мг/г	Ед. ПДК
Pb	82,62	2,6	Опасная
Zn	354,90	6,5	Опасная
Cd	0,98	1,96	Опасная
As	4,65	2,3	Опасная

Таким образом, еще раз подтверждается невозможность использования данных нормативов в условиях Санкт-Петербурга.

Оценка потенциального риска здоровью от загрязнения почв определяется по величине показателя суммарного загрязнения почв (показатель Zc рассчитывается по формуле: Zc = ∑Kk–(n–1), где Kk – коэффициент концентрации элементов – отношение содержания элемента (Ci) к фоновому содержанию (Сф), а n – число учитываемых элементов) сопоставлением полученных значений с оценочной шкалой, в соответствии с которой опасной считается величина свыше 32 условные единиц. Однако, недостатком показателем является прямая зависимость его величины от числа рассматриваемых элементов и отсутствием учета класса опасности элементов, вносящих максимальный вклад в формировании показателя Zc.

В таблице 3 и на рисунке 1 приведены результаты оценки качества почв и грунтов на соответствии ПДК (ОДК) тяжелых металлов I класса опасности в 2006 году. При составлении таблиц учитывались литологические типы почв и грунтов, в которых выявились загрязнения и вид хозяйственного использования территорий на момент обследования.

Таблица 3

Выявление проб с превышением ПДК тяжелых металлов I класса опасности в 2006 году

Элементы	Всего проб	В том числе
		<ПДК		1–2 ПДК		2–5 ПДК		>5 ПДК
		проб		проб		проб		проб	
Всего по Санкт-Петербургу
Hg	885	876	99	9	1	―	―	―	―
Pb	885	266	30	207	23	255	29	157	18
Cd	885	442	50	164	19	153	17	126	14
Zn	885	343	39	220	24	166	19	156	18
В том числе: Рекреационные зоны
Hg	79	79	100	―	―	―	―	―	―
Pb	79	5	6	22	28	37	47	15	19
Cd	79	59	75	11	14	9	11	―	―
Zn	79	19	24	33	42	14	18	13	16
Селитебные зоны
Hg	288	288	100	―	―	―	―	―	―
Pb	288	122	42	80	28	70	24	16	6
Cd	288	162	56	79	27	34	12	13	5
Zn	288	121	42	98	34	43	15	26	9
Промышленные зоны
Hg	200	193	97	4	2	3	1	―	―
Pb	200	15	7	29	14	77	39	79	40
Cd	200	36	18	29	15	61	30	74	37
Zn	200	26	13	44	22	58	29	72	36

Рисунок 1

Загрязнение почв Санкт-Петербурга тяжелыми металлами I класса опасности в 2006 году (в )








На основании вышеприведенных данных следует, что для Санкт-Петербурга наиболее остро стоит проблема загрязнения почв свинцом, цинком и кадмием, для которых из года в год выявляется соответственно 70, 60 и 50 проб с превышением нормативов. В зависимости от района от 1 до 18 проб характеризуются 5-кратным превышением ОДК. Для Санкт-Петербурга основными санкционированными источниками загрязнения городской территории свинцом являются выбросы предприятий стекольной, лакокрасочной и оборонной промышленности. Следует отметить, что высокие уровни загрязнения свинцом отмечены вблизи автострад, исследования последних лет показали, что значительное количество свинца и других тяжелых металлов оседает в придорожной полосе на расстоянии 30 м от дороги. Анализ литературных данных свидетельствует, что значительное количество кадмия попадает в природную среду при сжигании и переработки содержащих данный металл изделий. Кроме того, к приоритетным источникам загрязнения кадмием можно отнести также гальваническую технику, красители и стоки заводов, выпускающих серебрено-кадмиевые аккумуляторы. Основным источником поступления цинка в атмосферу служит производство и использование цветных металлов, существенный вклад в загрязнение почв города цинком вносит сжигание отходов.

На рисунке 2 приведены диаграммы распределения категорий загрязненности грунтов территорий различного вида хозяйственного использования, полученные по результатам работ в 2006 году.

Рисунок 2

Загрязнение свинцом и цинком почв Санкт-Петербурга различного вида хозяйственного использования в 2006 году

Рекреационные зоны:


Селитебные зоны:




Промышленные зоны:




На основании полученных данных видно, что уровни загрязнения почв и грунтов рекреационных и селитебных зон города практически идентичны и существенно отличаются от промышленных зон, где доля проб соответствующих требованиям норм уменьшается в 4―12 раз и не превышает 18. Таким образом, более 85 проб на промышленных территориях не соответствуют нормам, причем в 40% проб содержания свинца, кадмия и цинка превышают ОДК более чем в 5 раз. Учитывая, что площадь производственных зон города составляет более 11 тысяч гектар, их полная санация невыполнима. Более взвешенным является европейский подход к нормированию, когда нормативы качества почв и грунтов дифференцированы по типам хозяйственного использования.

В то же время, данных по загрязнению промышленных площадок необходимо учитывать при их перепрофилировании, особенно – под жилое устройство. В этом случае разработка и осуществление проектов санации обязательна. Однако и в этом случае речь не должна идти о полной замене грунта, а выполняться с максимально экономической эффективностью, но с безусловным обеспечением экологической безопасности населения, которое будет проживать на данной территории.

Суммарное загрязнение почв

Ниже приведены данные по суммарному загрязнению почв и грунтов Санкт-Петербурга тяжелыми металлами, полученные путем расчета показателя Zc по 15 элементам трех классов опасности.

На рисунке 3 приведены средние величины показателя суммарного загрязнения по основным типам землепользования, подтверждающие общую тенденцию усиления техногенного воздействия в ряду от биогенных ландшафтам к ландшафтам промышленных зон. Хочется дополнительно отметить, что даже реликты биогенных ландшафтов в пределах основной застройки Санкт-Петербурга характеризуются величиной показателя Zc, соответствующей опасному уровню загрязнения.

Рисунок 3

Суммарное загрязнение почв различного вида хозяйственного использования (величина Zc в условных единицах)



Рассматривая поведение интегрального показателя Zc в почвах города (рисунок 4), можно отметить следующие закономерности:

1. Свыше 60% обследованной территории характеризуется опасным уровнем загрязнение почв тяжелыми металлами; при этом в историческом центре города и старых промышленных зонах ореол опасного загрязнения охватывает практически всю территорию, в то время как в окраинных частях города ореолы опасного загрязнения представлены локальными пятнами, покрывающими 25―30% площади.
   
2. Территории с чрезвычайно опасным загрязнением (Zc > 128), которые требуют культивационных работ, составляют 5―8% обследованной площади. Наиболее крупные ореолы комплексного чрезвычайно опасного загрязнения приурочены к трем группам объектов:
   

• к старым промышленным зонам, наиболее крупными из которых являются: промышленная зона, протягивающаяся субширотной полосой южнее Обводного канала; промзона в южной части Васильевского острова; промзона в районе р. Карпова; промзона в районе р. Бол. Охта; промзона в Усть-Славянке; промзона г. Кронштадт;
  
• к жилым зонам старой застройки: вдоль Невского проспекта, вдоль Среднего проспекта Васильевского острова; в районе Бол. Охты;
  
• к закрытым и действующим полигонам бытовых отходов и несанкционированным: бывшая Купчинская свалка, бывшая Яблоновская свалка, бывшая Приморская свалка, полигон ТБО «Новоселки», несанкционированные свалки в районе Усть-Славянки, Конной Лахты, на берегу залива в районе Сосновой Поляны.
  

3. Наиболее чистыми являются почвы удаленных от центра города районов вдоль северного и южного берегов Финского залива (Курортный, Приморский, Петродворцовый, Ломоносовский, Красносельский).
   

Рассматривая площади города с различными уровнями загрязнения, можно отметить, что 58% обследованной территории Санкт-Петербурга характеризуется уровнями загрязнения ниже опасного.

Площадь участков с чрезвычайно опасным уровнем загрязнения (свыше 128 условных единиц) составляет не более 7,0%, причем свыше 300 условных единиц – менее 2%.

Так как наиболее значимым для здоровья населения является соответствие почв в местах их проживания, ниже в таблице 4 и на рисунке 4 приведены средние значения показателя Zc по селитебным зонам различных районов города.


Таблица 4

Zс по селитебным зонам в районах Санкт-Петербурга

Район в Санкт-Петербурге	Количество проб	Статистические характеристики
		Минимум	Максимум	Среднее
Адмиралтейский	255	1,1	1154,7	113,3
Василеостровский	256	0	982,6	82,2
Выборгский	422	0	690,7	34,6
Калининский	715	0	798,1	38,2
Кировский	380	0	482,8	46,6
Колпинский	58	22,15	38,93	31,50
Красногвардейский	422	0	7320,7	81,52
Красносельский	528	0	557,7	31,9
Кронштадский	59	0	632,6	60,6
Курортный	533	0	242,0	14,8
Ломоносовский	47	2,3	212,4	14,9
Московский	451	0	687,3	39,1
Невский	608	0	706,1	60,4
Петроградский	192	4,1	1132,2	90,35
Петродвоцовый	82	0	101,4	27,6
Приморский	989	0	621,4	33,3
Пушкинский	460	6,6	364,3	36,6
Фрунзенский	424	0	449,4	41,5
Центральный	365	0	2023,5	111,7
В целом по Санкт-Петербургу	7176	0	7320,7	56,1

Рисунок 4

Ранжирование районов Санкт-Петербурга по степени суммарного загрязнения почв селитебных зон



Видно, что в среднем по городу по величине показателя Zc почвы селитебных зон относятся к категории опасно загрязненных, причем в трех районах приближаются к категории чрезвычайно опасно загрязненных.

Наиболее загрязненными являются селитебные зоны районов исторического центра (Центральный, Адмиралтейский, Петроградский и Василеостровский) и районов, где селитебные зоны перемежаются с промышленными (Красногвардейский, Невский).

В заключении хотелось бы еще раз отметить, что наиболее значимым для города является проблема свинцового и цинкового загрязнения. Кроме того, ясна необходимость разработки региональных нормативов качества почв, лишенных недостатков санитарных нормативов и более полно учитывающих специфику Санкт-Петербурга, реально способствующих улучшению экологической обстановке в городе, без снижения его инвестиционной привлекательности.

Вывод

Таким образом, загрязнение почв тяжелыми металлами опасно для здоровья человека тем, что у него происходит поражение: центральной нервной системы, приводящей к легкой возбудимости и ослаблению памяти; печени; почек; мозга; деформации скелета; приводит к снижению рота и болевым ощущениям в пояснице. Некоторые из этих болезней передаются по наследству, например рост человека. Если в будущем он будет продолжать становится меньше, то не останется высоких людей и все станут карликами. Из всего этого следует, что правительства стран должны бороться за улучшение здоровья населения, а следовательно должны придумывать способы борьбы с загрязнением почв тяжелыми металлами.


Список литературы

1. «Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2006 году», под редакцией Д. А. Голубева и Н.Д. Сорокина
   
2. ссылка скрыта
   
3. ro.ru