Биогеохимические провинции

В природе часто возникают ситуации, когда в почве значительно больше каких либо химических элементов (одного или нескольких), чем требуется растению и наоборот.

Химический элемент, находящийся в недостаточном количестве для нормального развития растения, называется дефицитным. Добавление подвижных форм дефицитных элементов в среду увеличивает продукцию живого вещества. В разных условиях к дефицитным элементам чаще всего принадлежат азот, фосфор, калий, фтор, бор, йод, медь и многие другие микроэлементы. Чаще всего в дефиците – именно подвижные формы элемента, хотя валовое содержание элемента в почве может быть достаточно высоким. Это обусловлено влиянием внешних факторов геохимической среды: ее кислотностью (щелочностью), величиной окислительно-восстановительного потенциала, присутствием других элементов.

Избыток элементов в геохимической среде также может сдерживать развитие растений и снижать их урожайность. Элементы, удаление которых из среды увеличивает продукцию живого вещества, называются избыточными. Чаще всего это хлор, сера, натрий, медь, никель, железо, фтор, алюминий и др.

Таким образом, один и тот же элемент может быть дефицитным в одних условиях и избыточным в других.

Резкий дефицит или избыток элементов в среде может приводить к серьезным заболеваниям растений, животных и человека. Такие болезни А.П. Виноградов назвал биогеохимическими эндемиями, а районы их распространения – биогеохимическими провинциями.

Многие тяжелые металлы очень токсичны. Но хорошо известно, что марганец, медь, цинк, кобальт, никель, молибден и другие тяжелые металлы в малых концентрациях необходимы растениям.

Диапазон содержаний тяжелых металлов в природе очень велик. Например по данным В.В. Ковальского, в почвоообазующих породах содержание меди может различаться в 30-60 раз, цинка в 25-170 раз, кобальта – в 2000 раз, марганца – в 20 раз, стронция – в 200 раз, молибдена в 5 раз. При среднем содержании меди в почвах, равном 2,5х10-3%, ее количество в различных почвах может отличаться в 1500 раз! Если же принять во внимание и почвы, подверженные техногенному загрязнению, - то даже в несколько тысяч раз. Содержание цинка может меняться в почвах в 1000 раз.

Как считал В.В. Ковальский эти примеры свидетельствуют о геохимической неоднородности (мозаичности) биосферы. При этом живые организмы поглощают из среды все доступные химические элементы, образующие растворимые соединения, или активно превращают нерастворимые соединения в доступные формы.

Отсюда вытекает необходимость биогеохимического районирования биосферы. Термин «биогеохимическая провинция» был введен в науку в 1938 году А.П. Виноградовым.

Биогеохимическая провинция – это область на поверхности Земли, отличающаяся содержанием химических элементов в почвах, водах и других средах.

Следует иметь в виду, что содержание химических элементов в пределах каждой биогеохимической провинции может быть как выше, так и ниже биологического оптимума.

В настоящее время, когда природные и техногенные миграционные потоки веществ образуют единый техно-биогеохимичекий поток, многие ученые объединяют биогеохимические, техногенные и геохимические аномалии в техно-биогеохимические провинции.

На территории СНГ существуют биогеохимические провинции с дефицитом йода в почвах и кормах; дефицитом и избытком фтора в питьевой воде; избытком и дефицитом меди в почвах; дефицитом кобальта, бора, избытком стронция и т.д.

Таким образом, биогеохимические провинции с пониженным содержанием отдельных элементов связаны с особенностями состава почвообразующих пород. Биогеохимические провинции с повышенным содержанием элементов обычно формируются в районах рудных месторождений. Кроме того, повышенные концентрации некоторых элементов могут быть обусловлены выбросами промышленных предприятий и автотранспорта.

Ранее мы отмечали, что биогеохимические эндемии обусловлены избытком или недостатком тех или иных химических элементов. Давайте кратко рассмотрим влияние концентраций некоторых элементов на живые организмы.

Медь. В концентрациях свыше 60х10-4% токсична для живых организмов. Но есть культуры, нуждающиеся в повышенных количествах этого элемента. Например, чай, который может накапливать меди до 15 мг/кг сухого вещества.

При резком недостатке меди (менее 6-15х10-4%) нарушаются процессы метаболизма растений, они заболевают: засыхают листья, задерживается развитие корневой системы, проявляется хлороз, у злаков не формируются колосья, у фруктовых деревьев – желтеют листья. У животных наблюдаются анемии, заболевания костной системы. Но и при избыточных количествах меди также наблюдаются анемии, возможны поражения печени. На переизбыток меди растения также реагируют хлорозом, как и на недостаток.

Цинк. В больших количествах (более 7х10-3%) токсичен для растений, так как наблюдается угнетение процессов окисления. Недостаток цинка (3х10-3%) приводит к задержке или прекращению роста большинства растений. Заболевают паракератозом свиньи.

Марганец. У многих растений при недостатке марганца (менее 4х10-2%) снижается усвояемость йода,. Большинство растений при дефиците марганца накапливает железо. У животных и человека развиваются заболевания костной системы, возможно развитие зобной болезни.

Избыток марганца, особенно в кислых почвах, (более 30х10-2%) приводит к уменьшению содержаний железа в растениях и вызывает у них хлороз, проявляющийся в пятнистости листьев.

Бор. Недостаток бора оказывает влияние только на растения, так как животным этот элемент не нужен. При содержании бора в почвах менее 6х10-4% растения, как правило, погибают. Заболевание начинается с гибели точки роста, отмирания корней, у свеклы недостаток бора вызывает гниль сердечка.

Избыток бора (более 30х10-4%) вызывает заболевания животных и человека (борные энтериты).

Кобальт. Недостаток кобальта в почве (менее 7х10-4%) приводит к развитию у растений заболевания – безлепестковая анемона. Систематический недостаток кобальта в пище животных и человека также приводит к тяжелым нарушениям и даже вызывает тяжелые заболевания, обусловленные недостатком витамина В12. Эти заболевания выражаются в разрушении волосяного покрова, нарушении функции печени, приводящем к развитию анемии и малокровия.

Молибден. Остро реагирует на недостаток молибдена (до 1,5х10-4%) клевер. Животные, питающиеся растениями, выросшими на почвах с недостатком молибдена, болеют анемией, так как в их организме наблюдается накопление меди.

Наоборот, избыток молибдена в кормах является причиной недостатка меди в организме животных и приводит к развитию молибденоза. При недостатке кальция в пище животных высокое содержание молибдена приводит к развитию заболевания –эндемическая атаксия (поражается желудочно-кишечный тракт) и человек страдает эндемической подагрой – заболеванием суставов.

Свинец. Содержится в почвах в небольших количествах (Кларк – 1,6х10-3%). Повышенное количество свинца обнаруживается в почвах промышленных зон, особенно вдоль автомагистралей. Повышенное содержание свинца в почвах приводит к накоплению его в растениях. Повышение концентрации свинца в пищевых продуктах свыше 10-4% вызывает токсические явления. Поражаются все органы, но наиболее сильно – нервная система. Для человека токсичной считается суточная доза более 0,35 мг. Нейтрализовать свинец в организме человека можно высокими дозами аскорбиновой кислоты, а предотвратить поступление свинца в растения – внесением ме6ди в почву.

Йод. Недостаток этого элемента в пище вызывает заболевание эндемичным зобом. Обусловлено это тем, что йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы. Хотя бы один раз в 30-50 дней организм должен получать новые порции йода в количестве 10-15 мг на каждые 70 кг массы тела. Если йод поступает в организм в меньших количествах, щитовидная железа начинает увеличиваться в размерах и образуется зоб. Это заболевание может сопровождаться резким ухудшением умственных способностей. Причем болезнь может поразить человека в любом возрасте. Если же йода не хватает в пище грудного ребенка, то это может вызвать развитие слабоумия, причем кретинизм сопровождается ухудшением деятельности сердца, теряется слух, зрение, слабеют мышцы, наступает стадия идиотии. В настоящее время многие территории Земли относятся к эндемическим по йоду. В России дефицит йода проявляется в Центральноевропейском регионе, Восточной Сибири, на Урале, Северном Кавказе и Крайнем Севере.

Для предотвращения этих заболеваний в районах с недостатком йода в почвах необходимо вводить в пищу небольшие порции этого элемента. Однако, здесь необходимо проявлять осторожность, т.к. избыток йода также может привести к заболеванию – базедовой болезни (увеличение щитовидки, пучеглазие, сердцебиение).

Следует иметь в виду, что во время хранения йодированной соли потери йода составляют 15-20% в месяц.

Фтор. Недостаток фтора приводит к развитию кариеса, т.к. постепенно разрушается эмаль (в которую входит 0,02% фтора). У некоторых организмов наблюдается деформация костей, их повышенная хрупкость и переломы.

Повышение содержаний фтора может привести к нарушению функций щитовидной железы. При избытке фтора в пище и воде также возникают заболевания зубов – флюороз (разрушение эмали). У животных наблюдаются явления, усиливающие выделение из организма йода, при этом тормозится активность некоторых ферментов.

Установлено, что оптимальной суточной дозой для взрослых людей является 0,6-1,5 мг фтора. Для некоторых животных эта доза может быть выше (до 20 мг на 1 кг массы). Сверх этих норм фтор и его соединения токсичны.

Вдыхание воздуха, содержащего более 0,5 мг/л действует на людей отравляюще, а 0,8 мг/л – смертельно. Средство первой помощи при отравлении фторидами -2% раствор хлорида кальция.

39. очистка населенных мест системы очистки, сравнительн. Характеристика. Очистка населённых мест - комплекс организационных и технических мероприятий по сбору, транспортировке и обезвреживанию отбросов, образующихся на территории населённых мест. Включает также летнюю и зимнюю уборку улиц, площадей и дворовых территорий. Отбросы загрязняют и заражают среду, окружающую человека: почву, воздух, водоёмы, жилые и общественные здания. Обычно различают твёрдые и жидкие отбросы и атмосферные образования. К твёрдым отбросам относятся: домовый (бытовой) мусор, состоящий из пищевых отходов, квартирного сора и утиля; шлак и зола, удаляемые из центральных котельных; уличный смёт; листья, трава, сучья деревьев в парках и скверах; строительный мусор, образующийся при ремонте, строительстве и сносе зданий; отбросы предприятий общественного питания, торговых и промышленных предприятий. Жидкие отбросы: нечистоты, помои (жидкие хозяйственно-бытовые отбросы неканализованных зданий); жидкие промышленные отходы, спуск которых в канализацию недопустим (отходы нефтепереработки, масла, растворители и прочие). Атмосферные образования: дождевая вода, снег, ледяной скол. Отбросы и атмосферные образования вывозят на специальные сооружения для обезвреживания и утилизации и сплавляют по трубам и каналам городской канализации (См. Канализация).

Большое санитарно-гигиеническое значение имеют рационально организованные сбор и удаление домового мусора. Сбор мусора в зданиях может производиться в один общий сборник (унитарный способ) или в несколько сборников (раздельный способ). В большинстве городов СССР осуществляется общий сбор мусора. В крупных городах пищевые отходы собирают в отдельные сборники и затем используют для откорма свиней.

Мусор из зданий может удаляться по Мусоропроводам, а также гидравлическим и пневматическим способами. В небольших населённых местах и районах городов с малоэтажной застройкой распространён вывозной способ удаления мусора, при котором жители собирают его в квартирные сборники и выносят в дворовые переносные мусоросборники ёмкостью до 100 л или в контейнеры ёмкостью 750 л. В зданиях высотой 5 этажей и более устраивают мусоропроводы. В дальнейшем мусор вывозят мусоровозами (по системе планово-регулярной очистки, с интервалом 1—2 сут). Потребность в мусоровозах обычно составляет 12—15 машин на 100 тыс. жителей. При значительных расстояниях мусор доставляют на мусороперегрузочные станции для перегрузки в большегрузные мусоровозы (вмещающие 30—50 м3 мусора) или используют ж.-д. и водный транспорт. Вывозная система имеет ряд недостатков: загрязнение дворов, применение ручного труда, движение мусоровозов по городу. Гидравлический способ удаления мусора (измельчением в дробилках и спуском в канализационную сеть) не получил значительного распространения. Более совершенным в санитарном и техническом отношениях является мусороудаление с помощью пневматического транспорта. Мусор через мусоропроводы засасывается в систему отводящих уличных труб (диаметром 500—600 мм) вследствие создаваемого в них разрежения и движется в воздушном потоке со скоростью 30 м/сек к месту обезвреживания или перегрузки. Пневматическое удаление мусора, применяемое в некоторых городах за рубежом.

Жидкие отбросы из неканализованных зданий вывозят ассенизационными машинами (автоцистернами ёмкостью 880—3400 л) на сливные станции для последующего отвода в канализационную сеть или на поля ассенизации (земельные участки, используемые для выращивания с.-х. культур).

Обезвреживание мусора в системе О. н. м. осуществляется различными методами с использованием усовершенствованных свалок, мусороперерабатывающих и мусоросжигательных заводов. Распространён метод захоронения мусора (твёрдых отбросов) на усовершенствованных свалках (полигонах) с послойным уплотнением и засыпкой изолирующими слоями земли (0,3 м) через каждые 2 м уплотнённых отбросов. Требуемая площадь 0,3 га на 100 тыс. чел. в год. Утилизация мусора не производится, участки заполненных свалок используют под зелёные насаждения. Мусор, представляющий опасность в эпидемиологическом отношении, сжигается на мусоросжигательных заводах, оборудованных установками для очистки отходящих газов. Один из наиболее эффективных методов обезвреживания мусора — его компостирование и механизированная биотермическая переработка в удобрение и биотопливо на мусороперерабатывающих заводах.

40. Канализация населенных мест. Система очистки. Канализация – комплекс сооружений, оборудования и санитарных мероприятий, обеспечивающих приём сточных вод в месте образования и подачу их к очистным сооружениям.Система трубопроводов для отвода сточных вод называется канализационной сетью.Различают общесплавную и раздельную системы канализации населенных пунктов. При использовании общесплавной системы канализации отводятся и очищаются все виды сточных вод вместе с дождевой водой, при использовании раздельной системы канализации дождевая вода отводится отдельно через систему ливневой канализации.Устройство системы канализации организаций должно соответствовать требованиям действующих строительных норм предъявляемых к канализации, наружным сетям и сооружениям внутреннему водопроводу и канализации зданий, а также требованиям действующих санитарных правил для предприятий общественного питания.Отведение производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод осуществляется через наружную канализационную сеть в общую систему централизованных канализационных очистных сооружений, или при отсутствии – по санитарно-эпидемиологическому заключению органов и учреждений госсанэпидслужбы в систему локальных очистных сооружений канализации.Отводимые сточные воды предприятия подразделяют на производственные и бытовые.Предприятия общественного питания оборудуются двумя самостоятельными внутренними системами канализации. Канализационные сети производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод должны быть раздельными с самостоятельными выпусками во внутриплощадочную сеть канализации. Это требование обусловлено опасностью попадания во время засора бытовых сточных вод в моечные ванны и технологическое оборудование, что может привести к опасной эпидемиологической ситуации.Сети бытовой и производственной канализации предприятий питания, размещенных в жилых домах и зданиях иного назначения, не объединяются с хозяйственно-фекальной канализацией этих зданий.Предприятия общественного питания при необходимости оборудуются сооружениями для очистки производственных сточных вод открупных взвешенных частиц, от веществ, откладывающихся на стенках труб и затрудняющих работу канализационных сетей. К таким сооружениям относятся песколовки, грязеотстойники, мезгоуловители, чешуеуловители, жироуловители.Горизонтальные отводы канализации от всех производственных помещений должны иметь устройства для прочистки труб и «дыхательные» стояки для исключения засасывающего эффекта при залповых сбросах сточных вод из оборудования.Канализационные стояки не прокладывают в обеденных залах, производственных и складских помещениях.

Системы очистки сточных вод эффективно используются за пределами населенных пунктов, где канализация не может осуществляться с помощью городских инженерных систем. Для решения этой проблемы необходима установка индивидуальных очистных сооружений — комплекса инженерных систем для сбора и переработки сточных вод, поступающих с населённого пункта или промышленного предприятия, предназначенного для очистки стоков от содержащихся в них загрязнений.
Очистные сооружения можно разделить в зависимости от назначения на:
• индивидуальные очистные сооружения,
• локальные очистные сооружения,
• очистные сооружения населенных пунктов,
• промышленные очистные сооружения.
Индивидуальными очистными сооружениями называются сооружения, рассчитанные на одно или несколько строений расположенных в рамках одного земельного участка для частной застройки, и принадлежащего одному владельцу. Локальными очистными сооружениями называются сооружения, обслуживающие группу частных строений или одно здание общественного назначения, расположенные в рамках локальной территории. Очистные сооружения населенных пунктов и промышленные очистные сооружения обслуживают соответственно канализационные сети населенных пунктов и промышленных предприятий различной величины.
Бытовые стоки легко попадают в колодцы, загрязняя питьевую воду. Грунтовые воды и места для купания также необходимо защищать от попадания в них неочищенных стоков.
Системы очистки сточных вод ТОПАС — лучшее на российском рынке оборудование для очистки сточных вод. ТОПАС применим для переработки стоков поступающих с домов, дач, коттеджей, коттеджных поселков, кафе, мотелей, гостиниц и других объектов удаленных от центральной канализации. В основе установки ТОПАС лежит простое и дешевое решение проблемы сточных вод. ТОПАС — это саморегулируемая канализационная система, которая осуществляет полную биологическую переработку стоков при помощи аэрации, отстаивания и удаления избыточного активного ила.
Такая канализационная очистная установка монтируется на собственном участке. Она герметична, отсутствуют зловонные запахи, и это ее преимущество перед канализацией.
В том случаи если установка герметична, стоки не попадают за ее пределы и не отравляют водные горизонты, не протекают в колодцы, не угрожают жизни людей, животных и растений, не загрязняют поверхностные и грунтовые воды, места для купания. Установка биологической очистки ТОПАС — абсолютно герметична. Благодаря современным технологиям, эффективность очистки в установке достигает 98%. В результате пользователь получает абсолютно прозрачную и без запаха техническую воду, пригодную для дальнейшего использования и активный ил типа сапропель — отличное удобрение.
Все вышеперечисленные достоинства имеют место при условии правильного монтажа систем канализации. Если же по каким-то причинам допущены ошибки, то последствия могут быть очень плачевные и пострадают, в первую, очередь владельцы участков ближайших к месту загрязнения.
Некоторые из преимуществ установок глубокой биологической очистки ТОПАС:
— минимальные эксплуатационные расходы и занимаемая площадь;
— простота системы и бесшумная работа;
— автоматическая работа с минимальными требованиями по обслуживанию;
— герметичность.