Загадување на почвата

Загадувањето на почвата или загадувањето на земјиштето како дел од деградацијата на почвата е предизвикано од присуството на ксенобиотски (човечки) хемикалии или други промени во природната средина на почвата. Тоа обично е предизвикано од индустриска активност, земјоделски хемикалии или неправилно отстранување на отпадот. Најчестите хемикалии се нафтени јаглеводороди, повеќејадрени ароматични јаглеводороди (како што се нафталин и бензо(а)пирен), растворувачи, пестициди, олово и други тешки метали. Контаминацијата е во корелација со степенот на индустријализација и интензитетот на хемиската супстанција. Загриженоста за контаминација на почвата првенствено произлегува од здравствените ризици, од директниот контакт со загадената почва, пареата од загадувачите или од секундарната контаминација на залихите на вода во и под почвата. Мапирањето на загадените локации на почва и последователното прочистување одземаат многу време и е скапо, а бара и експертиза во геологијата, хидрологијата, хемијата, компјутерското моделирање и ГИС во контаминација на животната средина, како и вреднување на историјата на индустриската хемија.
Во Северна Америка и Западна Европа најдобро познат е степенот на контаминирана земја, при што многу држави во овие области имаат правна рамка за идентификување и справување со овој еколошки проблем. Земјите во развој имаат тенденција да бидат послабо регулирани и покрај тоа што некои од нив претрпиле значителна индустријализација.
1 Причини
Загадувањето на почвата може да биде предизвикано од следново (неисцрпна листа):
* Микропластика
* Нафта
* Рударство и активности од други тешки индустрии
* Случајно излевање може да се случи за време на активности, итн.
* Корозија на подземни резервоари за складирање (вклучувајќи ги цевките што се користат за пренос)
* Кисел дожд
* Интензивно земјоделство
* Агрохемикалии, како што се пестициди, хербициди и ѓубрива
* Петрохемикалии
* Индустриски несреќи
* Отпадоци од патот
* Градежни активности
* Надворешни бои на база на олово
* Влегување на контаминирана површинска вода во почвата
* Муниција, хемиски агенси и други воени агенси
* Отстранување на отпад
** Фрлање нафта и гориво
** Јадрени отпадоци
** Директно испуштање на индустриски отпад во почвата
** Испуштање на отпадни води
** Депонија и диво депонирање
** Јаглен пепел
** Електронски отпад
** Контаминција од карпи кои содржат големи количини на токсични елементи.
** Контаминација од Pb поради издувните гасови од возилото, Cd и Zn предизвикани од абење на гумите.
** Контаминација со зајакнување на загадувачите на воздухот со согорување на фосилни суровини.
Најчестите хемикалии се нафтени јаглеводороди, растворувачи, пестициди, олово и други тешки метали.
Секоја активност што води до други форми на деградација на почвата (ерозија, набивање, итн.) може индиректно да ги влоши ефектите на контаминација со тоа што санацијата на почвата станува потешка.
Историското таложење на пепел од јаглен што се користеше за греење на станбени, комерцијални и индустриски, како и за индустриски процеси како што е топењето на рудата, биле вообичаен извор на контаминација во областите кои биле индустријализирани пред околу 1960 година. Јагленот природно концентрира олово и цинк за време на неговото формирање, како и други тешки метали во помал степен. Кога јагленот се согорува, повеќето од овие метали се концентрираат во пепелта (главен исклучок е живата). Јагленовиот пепел и згурата можат да содржат доволно олово за да се квалификуваат како „карактеристичен опасен отпад“, дефиниран во САД како отпад што содржи повеќе од 5 mg/L олово што може да се извлече со помош на процедурата TCLP. Освен олово, пепелта од јаглен обично содржи променливи, но значајни концентрации на повеќејадрени ароматични јаглеводороди (ПАЈ-и; на пр., бензо(а)антрацен, бензо(б)флуорантен, бензо(к)флуорантен, бензо(а)пирен, индено(цд)пирен, фенантрен, антрацен и слично). Овие ПАЈ-и се познати човечки канцерогени и прифатливите концентрации на овие супстанции во почвата обично се околу 1 mg/kg. Јагленовиот пепел и згурата можат да се препознаат по присуството на небели зрна во почвата, сива хетерогена почва или (кај јагленска згура) везикуларни зрна во форма на меурчиња со големина на камче.
Третираната отпадна тиња, позната во индустријата како биосолиди, стана контроверзна како „ѓубриво“. Бидејќи е нуспроизвод од третманот на отпадните води, генерално содржи повеќе загадувачи како што се организми, пестициди и тешки метали отколку друга почва.
Во Европската унија, Директивата за третман на урбани отпадни води дозволува талогот од отпадни води да се прска на копно. Волуменот се очекувала да се удвои на 185.000 тони суви цврсти материи во 2005 година. Тој има добри земјоделски својства поради високата содржина на азот и фосфати. Во 1990/1991 година, 13% влажна тежина беше испрскана на 0,13% од земјиштето; сепак, се очекувало ова да се зголеми за 15 пати до 2005 година. Застапниците велат дека има потреба да се контролира ова за да не навлезат патогени микроорганизми во водните текови и да се осигура дека нема акумулација на тешки метали во горниот дел од почвата.
1.1 Пестициди и хербициди
Пестицид е супстанца што се користи за убивање на штетници. Пестицидот може да биде хемиска супстанција, биолошки агенс (како вирус или бактерии), антимикробен, средство за дезинфекција или уред кој се користи против кој било штетник. Штетниците вклучуваат инсекти, растителни патогени, плевел, мекотели, птици, цицачи, риби, нематоди (округли црви) и микроби кои се натпреваруваат со луѓето за храна, уништуваат земјиште, шират или се преносител на болести или предизвикуваат непријатност. Иако има придобивки од употребата на пестициди, има и недостатоци, како што е потенцијалната токсичност за луѓето и другите организми.
Хербицидите се користат за уништување на плевелите, особено на тротоарите и железничките пруги. Тие се слични на ауксините и повеќето се биоразградливи од почвените бактерии. Сепак, една група добиена од тринитротолуен (2:4 D и 2:4:5 T) има нечистотија - диоксин, кој е многу токсичен и предизвикува смртност дури и во ниски концентрации. Друг хербицид е паракватот. Тој е многу токсичен, но брзо се разградува во почвата поради дејството на бактериите и не ја убива фауната на почвата.
Инсектицидите се користат за да се ослободат фармите од штетници кои ги оштетуваат посевите. Инсектите ги оштетуваат не само стоечките култури, туку и складираните, а во тропските предели се смета дека една третина од вкупното производство се губи при складирањето на храната. Како и кај фунгицидите, првите инсектициди користени во деветнаесеттиот век биле неоргански, на пр. Парис Грин и други соединенија на арсен. Никотинот исто така се користил од 1690 година.
Сега постојат две главни групи на синтетички инсектициди:
1. Органохлорите вклучуваат ДДТ, Алдрин, Диелдрин и БХЦ. Тие се евтини за производство, моќни и упорни. ДДТ се користеше во масовно ниво од 1930-тите, со врв од 72.000 тони користени во 1970 година. Потоа, употребата опаднала бидејќи се согледаа штетните ефекти врз животната средина. Бил пронајден низ светот кај рибите и птиците, а бил откриен дури и во снегот на Антарктикот. Тој е само малку растворлив во вода, но е многу растворлив во крвотокот. Тој влијае на нервниот и ендокриниот систем и предизвикува недостаток на калциум во лушпите од јајцата на птиците, поради што тие се лесно кршливи. Се смета дека тој е одговорен за намалувањето на бројот на птици грабливки како што се остриците и дивите соколи во 1950-тите - тие сега се опоравуваат. Како и зголемената концентрација преку синџирот на исхрана, познато е дека влегува преку пропустливи мембрани, така што рибите го добиваат преку нивните жабри. Бидејќи има мала растворливост во вода, има тенденција да остане на површината на водата, така што организмите што живеат таму се најпогодени. ДДТ пронајден кај рибите кои сочинуваат дел од човечкиот синџир на исхрана предизвика загриженост, но нивоата пронајдени во ткивата на црниот дроб, бубрезите и мозокот биле помали од 1 ppm, а во мастите биле 10 ppm, што е под нивото што веројатно може да предизвика штета. Сепак, ДДТ беше забранет во Обединетото Кралство и Соединетите Држави за да се запре понатамошното негово акумулирање во синџирот на исхрана. Американските производители продолжија да продаваат ДДТ на земјите во развој, кои не можеле да си дозволат скапи хемикалии за замена и кои немаа толку строги регулативи со кои се регулира употребата на пестицидиле
2. Органофосфати, на пр. паратион, метил паратион и околу 40 други инсектициди се достапни на национално ниво. Паратионот е многу токсичен, метил-паратионот е помалку токсичен, а Малатионот генерално се смета за безбеден бидејќи има мала токсичност и брзо се разградува во црниот дроб на цицачите. Оваа група делува така што го спречува нормалниот пренос на нервите бидејќи холинестеразата е спречена да ја разгради супстанцијата на предавателот ацетилхолин, што резултира со неконтролирани движења на мускулите.
1.2 Воени агенти
Отстранувањето на муницијата и недостатокот на грижа во производството на муниција предизвикани од итноста на производството, може да ја контаминираат почвата на подолги периоди. Постојат малку објавени докази за овој тип на контаминација, главно поради ограничувањата поставени од владите на многу земји за објавување материјал поврзан со воените напори. Сепак, иперит складиран за време на Втората светска војна контаминираше некои локации до 50 години и тестирањето на Антракс како потенцијално биолошко оружје го контаминираше целиот остров Груинард.
2 Здравјето на луѓето
2.1 Начини на изложеност
Загадената или контаминирана почва директно влијае на човековото здравје преку директен контакт со почвата или преку вдишување на загадувачи на почвата кои испарувале; потенцијално поголеми закани се наметнуваат со инфилтрација на контаминацијата на почвата во водоносни слоеви на подземните води што се користат за човечка исхрана, понекогаш во области кои очигледно се далеку од каков било очигледен извор на надземна контаминација. Отровните метали, исто така, можат да се пробијат низ синџирот на исхрана преку растенија кои живеат во почви кои содржат високи концентрации на тешки метали. Ова има тенденција да резултира со развој на болести поврзани со загадувањето.
Најголем дел од изложеноста е случајна, а изложеноста може да се случи преку:* Директно внесување прашина или почва
* Внесување храна или зеленчук одгледувани во контаминирана почва или храна во контакт со загадувачи
* Контакт на кожата со прашина или земја
* Пареи од почвата
* Вдишување облаци од прашина при работење на почви или во ветровити средини
Сепак, некои студии проценуваат дека 90% од изложеноста е преку конзумирање контаминирана храна.
2.2 Последици
Здравствените последици од изложеноста на контаминација на почвата многу варираат во зависност од типот на загадувачот, патеката на нападот и ранливоста на изложената популација. Истражувачите сугерираат дека пестицидите и тешките метали во почвата можат да му наштетат на кардиоваскуларното здравје, вклучувајќи воспаление и промена на внатрешниот часовник на телото.
Хроничната изложеност на хром, олово и други метали, нафта, растворувачи и многу формулации за пестициди и хербициди може да биде канцерогена, може да предизвика вродени нарушувања или може да предизвика други хронични здравствени состојби. Индустриските или вештачките концентрации на природни супстанции, како што се нитрат и амонијак поврзани со сточното ѓубриво од земјоделски операции, исто така се идентификувани како опасност по здравјето во почвата и подземните води.
Познато е дека хроничната изложеност на бензен во доволни концентрации е поврзана со поголема инциденца на леукемија. Познато е дека живата и циклодиените предизвикуваат поголема инциденца на оштетување на бубрезите и некои неповратни болести. Полихлорираните бигенили и цилодиените се поврзани со токсичноста на црниот дроб. Органофосфатите и карбонатите може да предизвикаат синџир на одговори што доведуваат до невромускулна блокада. Многу хлорирани растворувачи предизвикуваат промени во црниот дроб, промени во бубрезите и депресија на централниот нервен систем. Постои цел спектар на понатамошни здравствени ефекти како што се главоболка, гадење, замор, иритација на очите и осип на кожата за горенаведените и други хемикалии. При доволни дози, голем број на загадувачи на почвата може да предизвикаат смрт со изложување преку директен контакт, вдишување или ингестија на загадувачи во подземните води контаминирани преку почвата.
Шкотската влада го задолжи Институтот за медицина на трудот да изготви извештај за методите за проценка на ризикот по здравјето на луѓето од контаминираната земја. Општата цел на проектот е да се изготват упатства што треба да бидат корисни за шкотските локални власти при проценката дали локациите претставуваат значителна можност за значителна штета (SPOSH) по здравјето на луѓето. Се предвидува дека резултатот од проектот ќе биде краток документ кој ќе обезбедува насоки на високо ниво за проценка на здравствениот ризик со упатување на постојните објавени упатства и методологии кои се идентификувани како особено релевантни и корисни. Проектот ќе испита како се развиени насоки за политики за одредување на прифатливоста на ризиците по здравјето на луѓето и ќе предложи пристап за проценка на тоа што претставува неприфатлив ризик во согласност со критериумите за SPOSH како што е дефинирано во законодавството и Шкотското статутарно упатство.
3 Ефекти на екосистемот
Не неочекувано, загадувачите на почвата можат да имаат значителни штетни последици за екосистемите. Постојат радикални промени во хемијата на почвата кои можат да произлезат од присуството на многу опасни хемикалии дури и при мала концентрација на разните загадувачи. Овие промени може да се манифестираат во промена на метаболизмот на ендемични микроорганизми и членконоги кои живеат во дадена почвена средина. Резултатот може да биде виртуелно искоренување на делови од примарниот синџир на исхрана, што пак може да има големи последици за разните предатори или потрошувачи. Дури и ако хемискиот ефект врз пониските форми на живот е мал, пониските пирамидални нивоа на синџирот на исхрана можат да внесат вонземски хемикалии, кои вообичаено стануваат поконцентрирани за секое скалило од синџирот на исхрана. Многу од овие ефекти се сега добро познати, како што е концентрацијата на постојани ДДТ материјали кај птичји потрошувачи, што доведува до слабеење на лушпите на јајцата, зголемена смртност на пилињата и потенцијално исчезнување на видовите.
Ефектите се јавуваат на земјоделските површини кои имаат одредени видови контаминација на почвата. Загадувачите обично го менуваат метаболизмот на растенијата, често предизвикувајќи намалување на приносот на културите. Ова има секундарно влијание врз зачувувањето на почвата, бидејќи посевите кои изумираат не можат да ја заштитат земјината почва од ерозија. Некои од овие хемиски загадувачи имаат долг период на полураспад, а во други случаи деривативните хемикалии се формираат од распаѓање на примарните загадувачи на почвата.
3.1 Потенцијални ефекти на загадувачите врз функциите на почвата
Тешките метали и другите загадувачи на почвата можат негативно да влијаат на активноста, составот на видовите и изобилството на почвените микроорганизми, а со тоа да ги загрозат функциите на почвата, како што е биохемискиот циклус на јаглерод и азот. Меѓутоа, загадувачите на почвата можат да станат помалку биодостапни со текот на времето, а микроорганизмите и екосистемите можат да се прилагодат на променетите услови. Одликите на почвата како pH вредност, содржината на органска материја и текстурата се многу важни и ја менуваат подвижноста, биорасположивоста и токсичноста на загадувачите во контаминираните почви. Истата количина на загадувач може да биде токсична во една почва, но целосно безопасна во друга почва. Ова ја нагласува потребата за проценка и мерки за специфичните ризици за почвата.
4 Опции за чистење
Чистењето или санацијата на животната средина се анализира од научници за животна средина кои користат теренско мерење на хемикалиите на почвата и исто така применуваат компјутерски модели (ГИС во загадувањето на животната средина) за анализа на транспортот и судбината на хемикалиите во почвата. Развиени се различни технологии за санација на почвата и седиментите контаминирани со нафта. Постојат неколку главни стратегии за санација:
* Ископување на почвата и носење на депонирано место подалеку од патеки за контакт со луѓе или чувствителен екосистем. Оваа техника се применува и за заливска кал што содржи токсини.
* Аерација на почвите на загаденото место (со ризик од загадување на воздухот)
* Топлинска санација со воведување топлина за да се подигнат температурите на подземјето доволно високи за да се испарат хемиските загадувачи надвор од почвата за екстракција на пареа. Технологиите вклучуваат ISTD, греење со електрична отпорност (ERH) и ET-DSP.
* Биоремедијација, која вклучува микробно варење на одредени органски хемикалии. Техниките што се користат во биоремедијацијата вклучуваат земјоделство, биостимулација и био-зголемување на биотата на почвата со комерцијално достапна микрофлора.
* Екстракција на подземна вода или почвена пареа со активен електромеханички систем, со последователно отстранување на загадувачите од екстрактот.
* Задржување на загадувачите на почвата (со покривање или поплочување на местото).
* Фиторемедијација или користење на растенија (како врба) за екстракција на тешки метали.
* Микоремедијација или користење габа за метаболизирање на загадувачите и акумулирање на тешки метали.
* Ремедијација на седименти контаминирани со нафта со воздушни микромеурчиња што се самосклопуваат.* Исцедување на сурфактант
* Интерфацијално сончево испарување за извлекување на јони на тешки метали од влажна почва
5 По земја
Различни национални стандарди за концентрации на одредени загадувачи ги вклучуваат: Прелиминарните цели за санација на регионот 9 на Соединетите Американски Држави (PRGs), Концентрациите засновани на ризик од регионот 3 на САД (ЕПА RBCs) и Упатството на Националниот совет за заштита на животната средина на Австралија за нивоата на истражување во почвата и подземните води.
5.1 Народна Република Кина
Огромниот и одржлив раст на Народна Република Кина од 1970-тите имаше како резултат зголемено загадување на почвата. Министерството за екологија и животна средина смета дека тоа е закана за животната средина, за безбедноста на храната и за одржливото земјоделство. Според научното истражување на земани примероци, 150 милиони mu (100.000 квадратни километри) од обработуваното земјиште во Кина се загадени, при што загадената вода се користи за наводнување на дополнителни 32,5 милиони mu (21.670 квадратни километри) и уште 2 милиони mu (1.300 квадратни километри покриени) покриени или уништени со цврст отпад. Севкупно, оваа област сочинува една десетина од обработливото земјиште во Кина и е претежно во економски развиените области. Се проценува дека 12 милиони тони жито се контаминираат со тешки метали секоја година, предизвикувајќи директни загуби од 20 милијарди јуани (2,57 милијарди американски долари). Неодамнешното истражување покажа дека 19% од земјоделските почви се контаминирани и содржат тешки метали и металоиди. Стапката на овие тешки метали во почвата била драстично зголемена.
5.2 Европска унија
Според добиените податоци од земјите-членки, во Европската унија бројот на проценети потенцијални контаминирани локации е повеќе од 2,5 милиони, а идентификуваните контаминирани локации околу 342 илјади. Комуналниот и индустрискиот отпад придонесуваат најмногу за контаминација на почвата (38%), а потоа следи индустрискиот/комерцијалниот сектор (34%). Минералното масло и тешките метали се главните загадувачи кои придонесуваат околу 60% за контаминација на почвата. Во однос на буџетот, управувањето со контаминирани локации се проценува дека чини околу 6 милијарди евра (€) годишно.
5.3 Обединето Кралство
Генеричките упатства што вообичаено се користат во Обединетото Кралство се Упатствата за вредностите на почвата објавени од Одделот за животна средина, храна и рурални прашања (DEFRA) и Агенцијата за животна средина. Ова се скрининг вредности кои го покажуваат минималното прифатливо ниво на супстанција. Над ова не може да има гаранции во однос на значителен ризик од штети по здравјето на луѓето. Тие се изведени со помош на моделот за проценка на изложеност на контаминирана земја (CLEA UK). Одредени влезни параметри како што се вредностите на здравствените критериуми, возраста и користењето на земјиштето се внесуваат во CLEA UK за да се добие веројатност.
Упатството од Меѓуодделенскиот комитет за повторен развој на контаминирано земјиште (ICRCL) беше формално повлечено од DEFRA, за употреба како прописен документ за да се утврди потенцијалната потреба за санација или понатамошна проценка.
Моделот CLEA објавен од DEFRA и Агенцијата за животна средина (EA) во март 2002 година поставува рамка за соодветна проценка на ризиците по здравјето на луѓето од контаминираното земјиште, како што се бара со Дел IIA од Законот за заштита на животната средина од 1990 година. Како дел од оваа рамка, генеричките насоки за почвата (SGVs) во моментов се изведени за десет загадувачи кои ќе се користат како „интервентни вредности“. Овие вредности не треба да се сметаат за поправни цели, туку вредности над кои треба да се земе предвид понатамошна детална проценка.
Произведени се три комплети CLEA SGV за три различни намени на земјиштето, имено
* станбени (со и без навлегување на растенијата)
* распределби
* комерцијални/индустриски
Се планира SGV да ги заменат поранешните вредности на ICRCL. CLEA SGV се однесуваат на проценка на хроничните (долгорочни) ризици по здравјето на луѓето и не се однесуваат на заштитата на работниците на земја за време на изградбата или на други потенцијални рецептори како што се подземните води, зградите, растенијата или другите екосистеми. CLEA SGV не се директно применливи на локација целосно покриена, бидејќи не постои директен пат на изложување на контаминирани почви.
До денес, објавени се првите десет од педесет и пет SGV со загадувачи, и тоа за: арсен, кадмиум, хром, олово, неорганска жива, никел, селен етил бензен, фенол и толуен. Произведени се нацрт SGV за бензен, нафталин и ксилен. Објавени се токсиколошки податоци (Tox) за секој од овие загадувачи, како и за бензо[a]пирен, бензен, диоксини, фурани и полихлорирани бифенили слични на диоксин, нафталин, винил хлорид, 1,1,2,2 тетрахлороетан и 1, 1,1,2 тетрахлороетан, 1,1,1 трихлороетан, тетрахлороетан, јаглерод тетрахлорид, 1,2-дихлороетан, трихлороетан и ксилен. SGV за етил бензен, фенол и толуен зависат од содржината на органска материја во почвата (SOM), која може да се пресмета од вкупната содржина на органски јаглерод (TOC).
5.4 Канада
Од февруари 2021 година, постојат вкупно над 2.500 контаминирани локации во Канада. Една озлогласена контаминирана локација се наоѓа во близина на местото за топење на никел-бакар во Садбери, Онтарио. Студијата што го истражила загадувањето со тешки метали во близина на топилницата открила дека во почвата се наоѓаат покачени нивоа на никел и бакар; вредностите биле високи - до 5.104 ppm Ni и 2.892 ppm Cu во рамките на 1,1 км опсег на локацијата на топилницата. Во почвата се пронајдени и други метали, вклучувајќи железо, кобалт и сребро. Понатаму, при испитувањето на различната вегетација што ја опкружува топилницата, беше очигледно дека и тие биле погодени; резултатите покажуваат дека растенијата содржеле никел, бакар и алуминиум како резултат на контаминација на почвата.
5.5 Индија
Во март 2009 година, прашањето за труење со ураниум во Пенџаб привлече медиумско внимание. Се тврди дека било предизвикано од езерца од летечка пепел на термоелектраните, кои, наводно, доведуваат до тешки вродени дефекти кај децата во областите Фаридкот и Бхатинда во Пенџаб. Новинските извештаи изјавиле дека нивоата на ураниум биле повеќе од 60 пати поголеми од максималната безбедносна граница. Во 2012 година, Владата на Индија потврдила дека подземните води во појасот Малва во Пенџаб имаат метал ураниум кој е 50% над границите за трага поставени од Светската здравствена организација на Обединетите нации (СЗО). Научните студии, засновани на над 1000 примероци од различни места за земање примероци, не можеа да го следат изворот на летечката пепел и какви било извори од термоелектраните или индустријата, како што првично се тврдело. Студијата исто така открила дека концентрацијата на ураниум во подземните води на областа Малва не е 60 пати поголема од границите на СЗО, туку само 50% над границата на СЗО на 3 локации. Оваа највисока концентрација пронајдена во примероците беше помала од оние пронајдени природно во подземните води кои моментално се користат за човечки потреби на друго место, како што е Финска. Во тек е истражување за да се идентификуваат природни или други извори на ураниум.
6 Наводи
* Panagos, P., Van Liedekerke, M., Yigini, Y., Montanarella, L. (2013) . Весник за животна средина и јавно здравје во печат. doi: 10.1155/2013/158764