Ви є тут

Будівництво автомобільних доріг при безпечному використанні фосфогіпсу та золошлаків ТЕС

Автор: 
Крайнюк Олена Володимирівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2004
Артикул:
3404U004895
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МИГРАЦИИ
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ "АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА,
ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЕ СООРУЖЕНИЕ - ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА"

2.1. Пути поступления токсичных элементов из инженерно-дорожных сооружений, содержащих отходы промышленности, в окружающую среду
Мощным аккумулятором тяжелых металлов, выщелачиваемых из дорожно-транспортных сооружений, является почва (рис. 2.1).
С одной стороны, почва подвержена процессам выветривания и окисления органики с переходом в гумус, с другой - она находится в тесном контакте с грунтом. Хозяйственная деятельность человека приводит к изменению рН, пластичности почвы, создаются иные условия для жизнедеятельности микроорганизмов. В тоже время, процесс капиллярной миграции растворов способствует поступлению многих растворимых соединений металлов в почву, а в результате фильтрации вод растворимые соединения верхних горизонтов поступают в грунт [217]. Именно поэтому часто употребляется понятие почвогрунт, подчеркивая нередкое отсутствие, прежде всего, четкой границы между почвой и грунтом по свойствам и составу.
Как пишет академик Е.М. Сергеев [44], под грунтами следует понимать любые горные породы, почвы и техногенные образования, обладающие определенными генетическими признаками и рассматриваемые как многокомпонентные динамические системы, находящиеся под воздействием инженерной деятельности человека. Грунты составлены твердой, жидкой, газовой и живой компонентами. В составе грунтов довольно часто встречается органическое вещество. Древнечерноморские отложения юга Украины содержат до 8-10% (по весу) органического вещества.

с осадками
выброс ТМ
вымывание ТМ
выщелачивание, разрушение
миграция ТМ

миграция ТМ
ПОЧВОГРУНТ
Рис. 2.1. Способы поступления токсичных веществ в почвогрунт
Миграцию химических элементов, происходящих благодаря хозяйственной деятельности человека, А. Е. Ферсман назвал техногенной, а сумму этих процессов - техногенезом [200]. Из почвенной среды, поверхностных и подземных вод, растительных и животных организмов элементы могут попадать в организм человека (рис. 2.2) [37, 103]. Все чаще исследователи отмечают некоторую связь распространения раковых заболеваний с миграцией почвенных микроэлементов [72]. Имеются сведения о том, что развитие рака желудка и пищевода, шизофрения и близорукость зависит от содержания тех или иных микроэлементов в почве [38]. Обнаружена связь между частотой заболеваний раком желудка и высоким содержанием цинка в почвах [83]. Авторами [55] отмечается корреляция между частотой онкозаболеваний и содержанием в почве Mn, Co, Ba, в меньшей степени - Cr, Ni, Sr, Zn.
Поскольку содержащиеся в почве элементы легко попадают в грунтовые воды, по их химическому составу можно судить о составе почвы [45, 84].
В грунтовой среде токсичность металлов по отношению к микрофлоре может снижаться вследствие комплексообразования металлов с органическим веществом или адсорбции их на поверхности частиц почвы [200]. В грунте соединения металлов мигрируют с помощью грунтовых вод. Именно воды являются наиболее активной средой, способствующей миграции металлов на значительные расстояния. Почвы богатые глинистыми компонентами легко адсорбируют ТМ, в результате чего происходит их накопление. Гумусовые компоненты почв образуют легкорастворимые комплексные соединения с тяжелыми металлами, которые легко усваиваются растениями [138]. Наблюдается преимущество поглощения почвой ионов ТМ по сравнению с ионами кальция, а селективность адсорбции свинца более чем в 1000 раз выше, чем цинка и кадмия [32].
Следует учитывать синергетическое действие металлов: токсичность металлов в чистом виде меньше, чем в сочетании с другими металлами [136, 183]. В опытах, проводимых Л.И. Мошник [136], в почву вносили Pb и Cd по отдельности и вместе. В вариантах опыта с совместным внесением в почву ТМ эффект их подвижности был выше, чем при индивидуальном загрязнении, что объясняется комбинированным действием металлов друг на друга.
Металлы, попавшие в грунт, взаимодействуют с его компонентами [187], образуя соли, комплексные, металлорганические соединения, хелаты, соединения с гуминовыми кислотами, от растворимости которых зависит их токсичность.
Оценка экологической ситуации, непосредственно связана с вопросами загрязнения почв, самоочищение которых происходит значительно медленнее, чем воды и воздуха. Почва своеобразный фильтр, поглощающий и до некоторой степени обезвреживающий токсичные вещества, закрепляя некоторые из них в малоподвижной форме. Однако буферная способность почв по отношению к промышленным загрязнителям небеспредельна [137]. Накопление в почве токсикантов приводит к изменению ее химического состава. Так, например, для Zn период полуудаления составляет 70...510, Cd - 13...110, Cu - 310...1500, Pb - 740...5900 лет. Таким образом, накапливая токсичные элементы, почва сама становится источником отрицательного влияния на окружающую среду (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Поступление токсичных веществ из почвогрунта в организм человека

2.2. Условия образования гидроксокомплексов тяжелых и токсичных металлов в грунтах

Тяжелые металлы, попавшие из искусственного сооружения в окружающую среду, могут образовывать труднорастворимые гидроксиды. Кроме того, в почвенном растворе есть вероятность образования металлами гидроксокомплексов с различным количеством гидроксид-ионов. Диапазон осаждения гидрок