VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Загрязнение почв ЯНАО

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Гайфуллина А.И. 1

---

1МБОУ ДО "ЦЕН" Группа Молодежный клуб РГО "Кристалл"

Цейлер А.Е. 1

---

1МБОУ ДО "ЦЕН"

Работа в формате PDF

82.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Одной из важнейших проблем современной России, является загрязнение почвенного покрова. Данная проблема стала проявлять в начале XIX века и имеет место быть по сей день. Почвенный покров РФ очень разнообразен, так как территория РФ очень большая и расположена в разных климатических поясах.

На данное время почвенный покров является стабильностью сельского хозяйства по все территории Российской Федерации, тем самым ставя проблему загрязнения почвенного покрова в одну из важнейших проблем в области экологии. Одной из проблематичных зон в области загрязнения почвенного покрова, является север России, а именно север Западной Сибири (ХМАО, ЯНАО).

Почвенный покров крайнего севера требует пристального внимания в условиях возрастающих геополитических и экологических рисков. Почвы крайнего севера очень плохо изучены, что влечет за собой ряд проблем.

Данная территория является нефтегазовой столицей России, но и также самой неизученной территорией РФ, поэтому одно из основных загрязнений почвы на данной территории, является нефтяное загрязнение. На данной территории особенный тип почвенного покрова, из-за суровых климатических условий.

Сохранение и снижение загрязнения почвенного покрова на территории крайнего севера очень важная задача для современной России

При рассмотрении данной проблемы были поставлены

Цель:

определить, как и чем загрязняется почва крайне севера

Задачи:

Пути попадания загрязняющего вещества в почву;

Основные вещества, загрязняющие почву;

Пути уменьшения загрязнения.

1. Почвенный покров России

Почва – это обладающая плодородием сложная полифункциональная система и поликомпонентная открытая многофазная структурная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени. [2]

Благодаря трудам многих почвоведов, было установлено разнообразие почвенного покрова России. Данное разнообразие почвенного покрова обусловлено различными природными явлениями (климат, горы, растительность, рельеф), которые воздействовали на нее во время ее образования. [1]

Первый ученый, который смог классифицировать почвы России, был Докучаев. Он смог разделить основные типы почв, которые присутствуют на данной территории. Определил такие почвы как: подзолистые, тундровые глеевые, арктические, мерзлотно-таежные, серые и бурые лесные, каштановые почвы.

Тундровые глеевые - находятся на равнинах. Образуются без особого влияния на них растительности. Эти почвы находятся в областях, где есть многолетняя мерзлота (в Северном полушарии). Примером тундровых почв России может служить Чукотка. На территории с такими почвами люди занимаются земледелием.

Арктические почвы - образуются в результате оттаивания вечной мерзлоты. Такая почва довольно тонкая. Максимальный слой гумуса составляет 1-2 см. У этого типа почв низкая кислая среда. Эта почва не восстанавливается из-за сурового климата. Эти почвы распространены на территории России только в Арктике [4].

Подзолистые почвы - распространены в лесах. В почве всего 1-4% гумуса. Подзолистые почвы получаются благодаря процессу подзолообразования. Происходит реакция с кислотой. Именно поэтому этот тип почвы еще называется кислый. В России подзолистые почвы распространены в Сибири и на Дальнем Востоке.

Мерзлотно-таежные почвы - образовывались в лесах, в условиях вечной мерзлоты. Они находятся только в условиях континентального климата. Самые большие глубины этих почв не превышают 1 метра. Это вызвано близостью от поверхности вечной мерзлоты [1].

Серые лесные почвы - образуютсяна территории лесов. Непременным условием для формирования таких почв является наличие континентального климата. Лиственных лесов и травяной растительности. Места образования содержат необходимый для такой почвы элемент-кальций. Благодаря этому элементу вода не проникает в глубь почв и не размывает их. Эти почвы преобладают в России на территории от Забайкалья до Карпатских гор [2].

Бурые лесные почвы - распространены в лесах: смешанных, хвойных и широколистных. Эти почвы есть только в условиях умеренного теплого климата. Цвет почвы бурый. Обычно бурые почвы выглядят так: на поверхности [4,12].

2. Основные типы почв ЯНАО.

Территория ЯНАО расположена в арктической зоне Западно-Сибирской равнины, в центре Крайнего Севера, и занимает обширную площадь в 769250 км. Более половины округа расположено за Полярным кругом, небольшая часть его территории находятся на восточном склоне Уральского хребта. На территории округа находится полуостров Ямал. Рельеф территории округа равнинный, состоящий из тундры и лесотундры с множеством болот и озер, и горной части. Горный массив, расположенный на западе округа, простирается на 200км, достигая высоты до 1,5 тыс.м. Климат определяется наличием многолетней мерзлоты, близостью холодного Карского моря, обилием заливов, рек, болот и озер. Территория округа располагается в основном в трех климатических зонах как: Субарктической и зоне северной полосы Западно-Сибирской низменности. Климат арктической части характеризуется длительной, холодной и суровой зимой с сильными бурями, морозами и частными метелями, малым количеством осадков, очень коротким летом (50 дней), сильными туманами [5]. Субарктическая занимает южную часть Ямальского полуострова. Здесь климат более континентальный: осадки в виде дождей, лето до 68 дней. Климат северной полосы Западно-Сибирской низменности резко континентальный, средняя температура здесь выше, лето довольно теплое и влажное [3,12].

Все вышеперечисленные факторы территории определили такой состав почвенного покрова ЯНАО (табл. 1)

Таблица 1 - Почвенный покров ЯНАО

На территории Ямала преобладают такие типы почв как:

Пойменные кислые

Тундровые глеевые торфяные, торфянисто и торфяно-глеевые болотные и почвы пятен

Торфяные болотные переходные и торфяные болотные деградирующие (минерализующиеся) [4].

Представленная территория обладает разнообразием различных почв, которых насчитывается около 35 типов [2].

3. Основные загрязнения почв ЯНАО.

В почву поступает множество различных химических элементов, от всех видов деятельности человека начиная от производства заканчивая использование автотранспорта. Что бы контролировать содержание элементов в почве, было введено понятие о предельно допустимых концентрациях (ПДК). Величина ПДК измеряются в мг/м3. Если в почве наблюдается превышение по одному из химических элементов, то мы можем говорить о том, что почва загрязненная [7].

Загрязнения почвы Ямало-Ненецкого Автономного Округа имеют свою специфику, связанную с деятельность человека. Именно к такой деятельности мы можем отнести:

Строительство

Нефтяная и газовая добыча и транспортировка

Проведение подземных испытаний [9]

3.1 Загрязнение нефтепродуктами

На протяжении многих десятилетий основными источниками загрязнений на территории Ямало-Ненецкого Автономного Округа являются месторождения углеводородного сырья и его транспортировка. В настоящее время нефтегазодобыча только сильнее набирает обороты тем самым все сильнее оказывая влияние на окружающую среду и загрязнению почв. При освоении месторождения происходит не только загрязнение почв, но и нарушается почвенный покров.

На территориях подверженных влиянию объектов нефтегазового комплекса одним из важных показателей являются нефтепродукты. Нефтяное загрязнение относиться к числу наиболее опасных, поскольку оно принципиально изменяет свойства почв, а очистка от нефти очень затруднена [9].

В Российской Федерации нет четко сформулированного ПДК для нефтепродуктов, что влечет за собой ряд проблем в области за контролем загрязнения почв нефтепродуктами [7].

ПДК загрязнения почвы составляет 0,1 миллиграмм на килограмм. Однако, суммарные ПДК на все виды нефтепродуктов не нормируются. Существуют отдельные ПДК для каждого вида углеводородов (например, для бензола или толуола – 0,3 миллиграмма на килограмм).

Когда концентрация нефтепродуктов в почве и грунтах достигает такой величины, при которой начинаются негативные экологические изменения в окружающей среде, такие почвы и грунты считаются загрязненными. Под негативными экологическими изменениями подразумеваются: нарушение экологического равновесия в почвенной экосистеме, гибель почвенной биоты, уменьшение продуктивности или гибель растений, изменение морфологии и водно-физических свойств почв, снижение плодородия. Большую опасность представляет собой загрязнение подземных и поверхностных вод в результате вымывания нефтепродуктов из почвы или грунта и их растворения в воде.

Загрязнение почв ЯНАО нефтепродуктами носит локальный характер и приурочено к объектам нефтяной промышленности (кустовые сооружения, хранилища, перевалочные пункты, портовые зоны, линейные объекты транспортной инфраструктуры) и населенным пунктам [3].

Превышение ПДК по нефтепродуктам в несколько, а то и больше, присутствует на нефтедобывающих территориях, а уменьшает по мере удаления от данной территории [9].

Загрязнения такого рода нарушают почвенную структуру, меняет ее физические и химические параметры, такие, как водопроницаемость и баланс углерода и азота, что вызывает резкое ухудшение азотного режима, вследствие чего нарушается питание корней растений [8].

3.2 Загрязнение тяжелыми металлами

Вследствие освоения севера и расширения городов, промышленности и нефтегазодобычи, все больше тяжелых металлов попадают в почву и аккумулируются [9].

На территории Ямало-Ненецкого Автономного Округа были выявлены такие тяжелые металлы с превышениями ПДК:

Железо - содержание железа (gland) в почвах варьировало от 1961 до 12894 мг/кг. Наиболее высокие показатели железа выявлены в следующих почвах: таежно-слабооглеенной мерзлотной, таежно-оподзоленной и торфянисто-перегнойно-глеевой соответственно с концентрациями: 12551, 11787 и 12894 мг/кг.

Свинец - было выявлено превышение ПДК у большинства почвенных разностей за исключением аллювиально-дерново-слоистой почвы (правый берег реки Танопча) и на контрольном варианте с песком соответственно с концентрациями 3,1 и 3,0 мг/кг. В среднем превышение свинца в почве относительно ПДК составило 13,2 мг/кг.

Хром - превышение ПДК наблюдается у основных исследуемых почв за исключением аллювиально-дерново-слоистой почвы. Максимальное содержание хрома отмечено в таких почвах как: таежно-слабооглеенной мерзлотной, таежно-оподзоленной и торфянисто-глеевой, с концентрацией соответственно 27,8; 22,9 и 21,5 мг/кг. Максимальное превышение ПДКп (в 45 раз) наблюдается в таежно-слабооглеенной.

Медь - ПДК максимальное содержание меди (7,8 мг/кг) наблюдалось в таежно-слабооглеенной мерзлотной почве при ПДК 3 мг/кг.

Марганец превышения ПДКп по марганцу в исследуемых почвах и грунтах не наблюдалось, за исключением торфянисто-перегнойно-глеевой почвы с концентрацией 1868 мг/кг при ПДК 23 мг/кг.

Цинк – превышает ПДК только в таежно-слабооглеенной мерзлотной почвы с концентрацией 28,3 мг/кг при ПДК 23 мг/кг.

Никель - превышение ПДК наблюдается по никелю в торфянисто-перегнойной глеевой почве с концентрацией 17,8 мг/кг при нормативе 4 мг/кг.

На территории ЯНАО небыло выявлено превышение ПДК по такому элементу как.

ЯНАО характеризуется повышенным содержанием тяжелых металлов (свинец, хром, медь, марганец, цинк, никель) [6,10].

3.3 Радиоактивное загрязнение

Территория Западной Сибири, кроме глобальных радиоактивных выпадений, многократно подвергалась локальному загрязнению техногенными радионуклидами в период наземных ядерных испытаний на Семипалатинском (1949 – 1962 г.г.) и Новоземельском (1955 – 1962 г.г.) полигонах.

Негативное влияние на окружающую среду и почву оказали ядерные испытания на Новой Земле. В атмосфере за это время произведено 90 ядерных взрывов. Шлейфы радиации достигали оленьих пастбищ, рыбных водоёмов и населённых пунктов. Наиболее высокие уровни радиоактивного загрязнения наблюдались на острове Вайгач, в районе посёлков Амдерма, Каратайка, и Усть-Кара. В 1961—1962 годах. Суточные радиоактивные выпадения в Амдерме превышали нормальный радиационный фон в 11 тыс. раз. Полигон на Новоя Земле, включая прилегающие акватории, использовался и как гигантский ядерный могильник. У берегов Новой Земли затоплено более 11 тысяч контейнеров с радиоактивными отходами

Основным радиационным веществом в почве на территории Ямало-Ненецкого Автономного Округа является цезий 137. Это было выявлено путем проведения исследования на данных территориях

Таблица 2. Средние значения плотности загрязнения целинных почв радиоцезием на территории Западной Сибири, мКи/км2 (в пересчете на 2000год).

Негативными последствиями радиоактивного загрязнения являются:

- прямое воздействие ионизирующего излучения на компоненты почвенно-растительного покрова, животных и человека;

- ограничение возможности использования загрязненных почв в сельском хозяйстве, т. к. получаемая с таких земель продукция, как правило, имеет уровни концентрации, превышающие допустимые [11].

4.Методы уменьшения загрязнения почвы.

В настоящее время существует ряд основных мероприятий для ликвидации нефтезагрязнений почв:

Локализация и изоляция разлившейся нефти;

Сбор пленочной нефти с помощью различных устройств и материалов;

Выжигание разлившейся нефти

Засыпка аварийных участков песком или торфом

В настоящее время в России и в других странах для обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами, применяются разнообразные технологии. Наиболее широко используемые методы условно можно разделить на три группы: механические, физико-химические и биологические

К механическим методам относятся такие первичные мероприятия при нефтяных разливах, как обваловка загрязнения, откачка нефти в емкости. Данный метод требует наличия специальной техники и резервуаров и не решает проблему очистки почвы при просачивании нефти в грунт.

К физико-химическим методам следует отнести и метод промывки почвы. Загрязненная нефтепродуктами почва промывается в специальных барабанах с применением ПАВ (поверхностно-активных веществ). К наиболее широко применяемым биотехнологическим методам ликвидации нефтяного загрязнения почвы относятся метод биоремидиации (обработка почвы селекционированными нефтеокисляющими штаммами микроорганизмов в сочетании с введением комплексных минеральных удобрений) и метод фитомелиорации. При таком методе почва засевается нефтестойкими травами, помогающими устранить остатки нефтепродуктов и активизирующими микрофлору земель.

Загрязнение почв тяжелыми металлами (ТМ) относится к необратимым видам деградации. Практически невозможно снизить валовое содержание тяжелых металлов в загрязненных почвах. Однако, можно значительно снизить их подвижность и сделать менее доступными для растений. Среди основных приемов детоксикации и рекультивации почв, загрязненных ТМ, выделяют известкование, внесение органических и минеральных удобрений, применение цеолитов, глинование, подбор устойчивых сельскохозяйственных растений, снижающих подвижность тяжелых металлов, закрепляющих их в почве [6,10].

Радиоактивное загрязнение почвы можно уменьшить несколькими способами:

Высадка растениеводческих культур, которые поглощают в большом количестве, радиоактивные вещества. С последующей утилизаций получаемого продукта;

Внесение элементов уменьшающих негативное воздействие радиоактивного загрязнения почвы;

Сократить деятельность человека, которая вызывает выбросы радиоактивных элементов в окружающую среду [8,11,9].

Вывод

Почвы на территории ЯНАО загрязняются в большей степени от деятельности человека, а именно такой деятельности как:

Строительство;

Нефтяная и газовая добыча и транспортировка;

Проведение различных испытаний;

Загрязняющие вещества попадают в почву из-за нарушения технологий строительства, эксплуатации оборудования, аварий, халатного отношения рабочих и населения.

К основным загрязняющим веществам почвы ЯНАО можно отнести: нефтепродукты, тяжелые металлы, радиоактивные элементы, отходы.

Для того чтобы достичь уменьшения нефтяного загрязнения почвы, применяют локализацию, бактерий, выжигание, засыпка, при загрязнение тяжелыми металлами применяют известкование, глинование, а при загрязнении радиоактивными элементами применяют методы как высадка культур и внесение элементов которые способствуют уменьшению загрязнения.

Список используемой литературы

Белицина Г.Д. Почва и почвообразование / Г.Д.Белицина, - Mосква: Высш. шк.,1988 – 400 с.

Васильевская В.Д. Почвообразование в тундрах Средней Сибири / В.Д. Васильевская. - Москва: Наука, 1980. – 236 с.

Горячкин С.В. Почвенный покров севера (структура, генезис, экология, эколюция) /С.В. Горячкин – Москва: ГЕОС, 2010. – 414 с.

Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения: учеб. для вузов / В.В. Добровольский – Москва: ВЛАДОС, 1999. – 384 с.

Ларин С.И. География ЯНАО природа населения хозяйство экология / С.И. Ларина. – Тюм: ТГУ, 2001 – 327 с.

Абакумов И.И. Содержание тяжелых металлов, мышьяка и углеродов в почвах населения пунктов ЯНАО / Алексеев И.И., Абакумов Е.В., Шамилишвили Г.А., Лодыгин Е.Д., // Гигиена и санитария 2016; Вып. 95(9) 818-821 с.

Абакумов Е.В. Состояние почвенного покрова ЯНАО: разнообразие, морфология, химизм и антропогенная трансформация / Е.В.Абакумов, И.И.Алексеев, Г.А.Шамилишвили // Научный вестник ЯНАО, Обдория: Экология Арктики Салехард 2016, Вып. №4(93). 4-7 с.

Мсколенко Н.Г. Изменение температуры пород и растительность под влиянием меняющего климата и техногенеза в Надымском районе Западной Сибири / Н.Г. Мсколенко // Криосфера Земли 2009. Т.13, Вып.№4. 18-23 с.

Свириденко С.П Экологическое состояние почвенного покрова на территории приуральского района ЯНАО. / С.П. Свириденко, А.С. Питерских // Вестник КрасГАУ, 2012. №4 67-69 с.

Скипин Л.Н. Аккумуляция тяжелых металлов на территории нефтегазовых месторождений Западной Сибири / Л.Н.Скипин, В.Л.Телицын [и др.] // материалы межд. симп. – Тюмень, 2006. – С.216-221.

Сухоруков Ф.В Радиоцезий в почвах Сибири (опыт многолетних исследований). / Ф.В. Сухоруков, И.Н. Маликова, М.А. Мальгин и др. // Сиб. экологич. журнал 2001, т8, Вып. №2,131-142 с.

Шамилишвили Г.А. Особенности почвенного покрова Надымского покрова, ЯНАО / Г.А.Шамилишвили // Научный вестник ЯНАО, Обдория: Экология Арктики Салехард 2016, Вып. №4(93). 12-16 с.