Pokretni oblici teških metala u zemljištu. Apstrakt: Teški metali u tlu

12.10.2019

zemljište za biljke teških metala

Sadržaj HM u tlima zavisi, kako su utvrdili mnogi istraživači, od sastava izvornih stijena, čija je značajna raznolikost povezana sa složenom geološkom istorijom razvoja teritorija (Kovda, 1973). Hemijski sastav stena koje formiraju tlo, predstavljen je produktima trošenja stijena, unaprijed je određen hemijskim sastavom izvornih stijena i ovisi o uvjetima hipergenske transformacije.

Posljednjih decenija antropogena aktivnost čovječanstva je intenzivno uključena u procese migracije HM u prirodnom okruženju. količine hemijski elementi, koji ulaze u okolinu kao rezultat tehnogeneze, u nekim slučajevima značajno premašuju nivo njihovog prirodnog unosa. Na primjer, globalno oslobađanje Pb iz prirodnih izvora godišnje je 12 hiljada tona. i antropogene emisije od 332 hiljade tona. (Nriagu, 1989). Uključeni u prirodne cikluse migracije, antropogeni tokovi dovode do brzog širenja zagađivača u prirodnim komponentama urbanog pejzaža, gdje je njihova interakcija s ljudima neizbježna. Količine zagađivača koji sadrže HM se povećavaju iz godine u godinu i nanose štetu prirodnom okolišu, narušavaju postojeću ekološku ravnotežu i negativno utiču na zdravlje ljudi.

Glavni izvori antropogenog ispuštanja HM u životnu sredinu su termoelektrane, metalurška preduzeća, kamenolomi i rudnici za vađenje polimetalnih ruda, transport, hemijska sredstva za zaštitu useva od bolesti i štetočina, sagorevanje ulja i raznih otpada, proizvodnja stakla. , đubriva, cement, itd. Najmoćniji oreoli HM pojavljuju se oko preduzeća crne i posebno obojene metalurgije kao rezultat atmosferskih emisija (Kovalsky, 1974; Dobrovolsky, 1983; Izrael, 1984; Geohemija…, 1986; Saet; 1988; Saet; Panin, 2000; Kabala i Singh, 2001). Djelovanje zagađivača proteže se na desetine kilometara od izvora elemenata koji ulaze u atmosferu. Tako se metali u količini od 10 do 30% ukupne emisije u atmosferu šire na udaljenosti od 10 km ili više od industrijskog preduzeća. Istovremeno se uočava kombinovano zagađenje biljaka koje se sastoji od direktnog taloženja aerosola i prašine na površini lišća i korenom asimilacije HM akumuliranih u tlu tokom dužeg perioda zagađenja iz atmosfere (Ilyin, Syso , 2001).

Prema niže navedenim podacima može se suditi o veličini antropogene aktivnosti čovječanstva: doprinos tehnogenog olova je 94-97% (ostatak je prirodni izvori), kadmijum - 84-89%, bakar - 56-87%, nikl - 66-75%, živa - 58% itd. Istovremeno, 26-44% svjetskog antropogenog toka ovih elemenata otpada na Evropu, a evropska teritorija bivši SSSR - 28-42% svih emisija u Evropi (Vronsky, 1996). Nivo tehnogenog ispadanja TM iz atmosfere u različitim regionima sveta nije isti i zavisi od prisustva razvijenih ležišta, stepena razvijenosti rudarske i prerađivačke i industrijske industrije, transporta, urbanizacije teritorija itd.

Studija učešća različitih industrija u globalnom toku emisije HM pokazuje: 73% bakra i 55% kadmijuma povezano je sa emisijama iz preduzeća za proizvodnju bakra i nikla; 54% emisije žive dolazi od sagorijevanja uglja; 46% nikla - za sagorevanje naftnih derivata; 86% olova ulazi u atmosferu iz vozila (Vronsky, 1996). Poljoprivreda također isporučuje određenu količinu HM u okoliš, gdje se koriste pesticidi i mineralna đubriva, a posebno superfosfati sadrže značajne količine hroma, kadmijuma, kobalta, bakra, nikla, vanadijuma, cinka itd.

Elementi koji se emituju u atmosferu kroz cevi hemijske, teške i nuklearne industrije imaju primetan uticaj na životnu sredinu. Dijeli u atmosferskom zagađenju termo i drugih elektrana je 27%, preduzeća crne metalurgije - 24,3%, preduzeća za vađenje i proizvodnju građevinskog materijala - 8,1% (Alekseev, 1987; Ilyin, 1991). HM (sa izuzetkom žive) se uglavnom unose u atmosferu kao aerosoli. Skup metala i njihov sadržaj u aerosolima određeni su specijalizacijom industrijskih i energetskih djelatnosti. Kada se sagore ugalj, nafta i škriljac, elementi sadržani u ovim gorivima zajedno sa dimom ulaze u atmosferu. Dakle, ugalj sadrži cerij, hrom, olovo, živu, srebro, kalaj, titan, kao i uranijum, radijum i druge metale.

Najznačajnije zagađenje životne sredine izazivaju moćne termalne stanice (Maistrenko et al., 1996). Svake godine, samo kada se sagori ugalj, u atmosferu se ispusti 8700 puta više žive nego što se može uključiti u prirodni biogeohemijski ciklus, 60 puta više uranijuma, 40 puta više kadmijuma, 10 puta više itrijuma i cirkonija i 3-4 puta više lima. 90% kadmijuma, žive, kalaja, titanijuma i cinka koji zagađuju atmosferu dospeva u njega kada se sagoreva ugalj. Ovo u velikoj mjeri pogađa Republiku Burjatiju, gdje su energetske kompanije koje koriste ugalj najveći zagađivači zraka. Među njima (prema njihovom doprinosu ukupnim emisijama) ističu se Gusinoozerska GRES (30%) i CHPP-1 Ulan-Ude (10%).

Zbog transporta dolazi do značajnog zagađenja atmosferskog zraka i tla. Većina HM sadržanih u emisijama prašine i gasova iz industrijskih preduzeća je, po pravilu, rastvorljivija od prirodnih jedinjenja (Bol'shakov et al., 1993). Veliki industrijalizirani gradovi ističu se među najaktivnijim izvorima HM. Metali se relativno brzo akumuliraju u tlu gradova i izuzetno se sporo uklanjaju iz njih: poluraspad cinka je do 500 godina, kadmijuma do 1100 godina, bakra do 1500 godina, olova do nekoliko hiljada godina (Maistrenko et al., 1996). U mnogim gradovima svijeta, visoke stope zagađenja HM dovele su do narušavanja glavnih agroekoloških funkcija tla (Orlov et al., 1991; Kasimov et al., 1995). Uzgoj poljoprivrednog bilja koje se koristi za ishranu u blizini ovih teritorija je potencijalno opasan, jer usjevi akumuliraju prekomjerne količine HM koje mogu dovesti do raznih bolesti kod ljudi i životinja.

Prema brojnim autorima (Ilyin i Stepanova, 1979; Zyrin, 1985; Gorbatov i Zyrin, 1987, itd.), ispravnije je procjenjivati stepen kontaminacije tla HM prema sadržaju njihovih najbiodostupnijih mobilnih oblika. Međutim, najveće dopuštene koncentracije (MPC) mobilnih oblika većine HM još uvijek nisu razvijene. Stoga kao kriterijum za poređenje mogu poslužiti literaturni podaci o nivou njihovog sadržaja koji dovode do štetnih ekoloških posljedica.

Ispod je Kratki opis svojstva metala, s obzirom na osobenosti njihovog ponašanja u zemljištu.

Olovo (Pb). Atomska masa 207.2. Primarni element je toksikant. Sva rastvorljiva jedinjenja olova su otrovna. U prirodnim uslovima postoji uglavnom u obliku PbS. Clark Pb's zemljine kore 16,0 mg/kg (Vinogradov, 1957). U poređenju sa drugim HM, najmanje je pokretljiv, a stepen pokretljivosti elemenata je znatno smanjen kada se tlo krečnjava. Mobilni Pb je prisutan u obliku kompleksa sa organskom materijom (60 - 80% mobilnog Pb). Pri visokim pH vrijednostima, olovo se hemijski fiksira u tlu u obliku hidroksida, fosfata, karbonata i Pb-organskih kompleksa (Cink i kadmijum…, 1992; Heavy…, 1997).

Prirodni sadržaj olova u tlima naslijeđen je iz matičnih stijena i usko je povezan s njihovim mineraloškim i kemijskim sastavom (Beus et al., 1976; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Prosječna koncentracija ovog elementa u tlima svijeta dostiže, prema različitim procjenama, od 10 (Saet et al., 1990) do 35 mg/kg (Bowen, 1979). MPC olova za tla u Rusiji odgovara 30 mg/kg (Instructive…, 1990), u Njemačkoj - 100 mg/kg (Kloke, 1980).

Visoka koncentracija olova u tlu može biti povezana i sa prirodnim geohemijskim anomalijama i sa antropogenim uticajem. Kod tehnogenog zagađenja najveća koncentracija elementa u pravilu se nalazi u gornjem sloju tla. U nekim industrijskim područjima dostiže 1000 mg/kg (Dobrovolsky, 1983), au površinskom sloju tla oko preduzeća obojene metalurgije u zapadnoj Evropi - 545 mg/kg (Rautse, Kyrstya, 1986).

Sadržaj olova u zemljištima u Rusiji značajno varira u zavisnosti od vrste tla, blizine industrijskih preduzeća i prirodnih geohemijskih anomalija. U tlima stambenih naselja, posebno onih vezanih za upotrebu i proizvodnju proizvoda koji sadrže olovo, sadržaj ovog elementa je često desetine ili više puta veći od MPC (tablica 1.4). Prema preliminarnim procjenama, do 28% teritorije zemlje ima sadržaj Pb u tlu, u prosjeku, ispod pozadinskog nivoa, a 11% se može klasificirati kao rizična zona. Istovremeno, u Ruskoj Federaciji problem zagađenja tla olovom je pretežno problem stambenih naselja (Snakin et al., 1998).

Kadmijum (Cd). Atomska masa 112.4. Kadmijum je po hemijskim svojstvima sličan cinku, ali se od njega razlikuje po većoj pokretljivosti u kiseloj sredini i boljoj dostupnosti za biljke. U zemljišnom rastvoru metal je prisutan u obliku Cd2+ i formira kompleksne jone i organske kelate. Glavni faktor koji određuje sadržaj elementa u zemljištu u odsustvu antropogenog uticaja su matične stijene (Vinogradov, 1962; Mineev i dr., 1981; Dobrovolsky, 1983; Ilyin, 1991; Cink i kadmijum..., 1992; Kadmijum : ekološki ..., 1994) . Klark kadmijuma u litosferi 0,13 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). U stenama koje formiraju tlo prosječan sadržaj metala je: u glinama i glinovitim škriljcima - 0,15 mg/kg, lesu i lesolikim ilovačama - 0,08, pijesku i pjeskovitoj ilovači - 0,03 mg/kg (Cink i kadmijum..., 1992. ). U kvartarnim naslagama Zapadnog Sibira koncentracija kadmijuma varira između 0,01-0,08 mg/kg.

Mobilnost kadmijuma u tlu zavisi od okoline i redoks potencijala (Heavy…, 1997).

Prosječan sadržaj kadmijuma u zemljištima svijeta je 0,5 mg/kg (Saet et al., 1990). Njegova koncentracija u zemljišnom pokrivaču evropskog dijela Rusije je 0,14 mg / kg - u tlu podzol, 0,24 mg / kg - u černozemu (Cink i kadmijum ..., 1992), 0,07 mg / kg - u glavnom tipovi tla zapadnog Sibira (Ilyin, 1991). Približni dozvoljeni sadržaj (AEC) kadmijuma za peščane i su peskovito tlo u Rusiji je 0,5 mg/kg, u Njemačkoj je MPC za kadmijum 3 mg/kg (Kloke, 1980).

Onečišćenje zemljišnog pokrivača kadmijem smatra se jednim od najopasnijih ekoloških fenomena, jer se akumulira u biljkama iznad norme čak i uz neznatno onečišćenje tla (Kadmiy …, 1994; Ovcharenko, 1998). Najveće koncentracije kadmijuma u gornjem sloju tla uočene su u rudarskim područjima - do 469 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), oko topionica cinka dostižu 1700 mg/kg (Rautse, Kyrstya, 1986).

Cink (Zn). Atomska masa 65.4. Njegova klarka u zemljinoj kori iznosi 83 mg/kg. Cink je koncentrisan u glinovitim naslagama i škriljcima u količinama od 80 do 120 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), u deluvijalnim, lesolikim i karbonatnim ilovastim naslagama Urala, u ilovačama Zapadnog Sibira - od 60 do 80 mg/kg.

Važni faktori koji utiču na pokretljivost Zn u zemljištu su sadržaj glinenih minerala i pH vrednost. Sa povećanjem pH, element prelazi u organske komplekse i vezuje se za tlo. Joni cinka također gube svoju mobilnost, ulazeći u međupaketne prostore kristalne rešetke montmorilonita. S organskom tvari Zn stvara stabilne oblike, pa se u većini slučajeva akumulira u horizontima tla s visokim sadržajem humusa i u tresetu.

Razlozi povećanog sadržaja cinka u zemljištu mogu biti kako prirodne geohemijske anomalije, tako i tehnogeno zagađenje. Glavni antropogeni izvori njegovog prijema su prvenstveno preduzeća obojene metalurgije. Kontaminacija tla ovim metalom u nekim područjima dovela je do njegove izuzetno velike akumulacije u gornjem sloju tla - do 66400 mg/kg. U baštenskim zemljištima akumulira se do 250 ili više mg/kg cinka (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). AEC cinka za pješčana i pjeskovita ilovasta tla je 55 mg/kg; njemački naučnici preporučuju MPC od 100 mg/kg (Kloke, 1980).

Bakar (Cu). Atomska masa 63.5. Klarka u zemljinoj kori 47 mg/kg (Vinogradov, 1962). Hemijski, bakar je neaktivan metal. Osnovni faktor koji utječe na vrijednost sadržaja Cu je njegova koncentracija u stijenama koje formiraju tlo (Goryunova et al., 2001). Od magmatskih stijena, najveću količinu elementa akumuliraju glavne stijene - bazalti (100-140 mg/kg) i andeziti (20-30 mg/kg). Pokrivne i lesolike ilovače (20-40 mg/kg) manje su bogate bakrom. Njegov najmanji sadržaj zabilježen je u pješčanicima, krečnjacima i granitima (5-15 mg/kg) (Kovalsky, Andriyanova, 1970; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Koncentracija metala u glinama evropskog dijela teritorije bivšeg SSSR-a dostiže 25 mg/kg (Malgin, 1978; Kovda, 1989), u lesolikim ilovačama - 18 mg/kg (Kovda, 1989). Pješčane i pješčane stene koje formiraju tlo na Altajskim planinama akumuliraju u prosjeku 31 mg/kg bakra (Malgin, 1978), na jugu Zapadnog Sibira - 19 mg/kg (Ilyin, 1973).

U tlima je bakar slabo migratorni element, iako je sadržaj mobilnog oblika prilično visok. Količina pokretnog bakra zavisi od mnogih faktora: hemijskog i mineraloškog sastava matične stene, pH rastvora zemljišta, sadržaja organske materije itd. (Vinogradov, 1957; Peive, 1961; Kovalsky i Andrijanova, 1970; Aleksejev, 1987, itd.). Najveća količina bakra u zemljištu povezana je sa oksidima gvožđa, mangana, gvožđa i aluminijuma hidroksida, a posebno sa vermikulit montmorilonitom. Huminske i fulvo kiseline su u stanju da formiraju stabilne komplekse sa bakrom. Pri pH 7-8, rastvorljivost bakra je najniža.

Prosječan sadržaj bakra u zemljištu svijeta je 30 mg/kg (Bowen, 1979). U blizini industrijskih izvora zagađenja, u nekim slučajevima, može se uočiti kontaminacija tla bakrom do 3500 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Prosječan sadržaj metala u zemljištima centralnog i južnim regijama bivši SSSR je 4,5-10,0 mg/kg, jug Zapadnog Sibira - 30,6 mg/kg (Ilyin, 1973), Sibir i Daleki istok - 27,8 mg/kg (Makeev, 1973). MPC za bakar u Rusiji je 55 mg/kg (Instruktivno ..., 1990), APC za peskovita i peskovita ilovasta tla - 33 mg/kg (Kontrola ..., 1998), u Nemačkoj - 100 mg/kg (Kloke, 1980).

Nikl (Ni). Atomska masa 58.7. U kontinentalnim sedimentima prisutan je uglavnom u obliku sulfida i arsenita, a povezan je i sa karbonatima, fosfatima i silikatima. Klarka elementa u zemljinoj kori iznosi 58 mg/kg (Vinogradov, 1957). Ultrabazične (1400-2000 mg/kg) i bazične (200-1000 mg/kg) stijene akumuliraju najveću količinu metala, dok ga sedimentne i kisele stijene sadrže u znatno nižim koncentracijama - 5-90 i 5-15 mg/kg, odnosno (Reuce, Kyrstya, 1986; Kabata-Pendias i Pendias, 1989). Od velike važnosti u akumulaciji nikla u stenama koje tvore tlo je njihov granulometrijski sastav. Na primjeru tlotvornih stena Zapadnog Sibira može se vidjeti da je u lakšim stijenama njegov sadržaj najmanji, u teškim stijenama najveći: u pijescima - 17, pješčanim ilovačama i lakim ilovačama - 22, srednjim ilovačama - 36, teške ilovače i gline - 46 (Iljin, 2002) .

Sadržaj nikla u tlima u velikoj mjeri ovisi o dostupnosti ovog elementa u stijenama koje formiraju tlo (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Najveće koncentracije nikla po pravilu se zapažaju u glinovitim i ilovastim zemljištima, u zemljištima formiranim na bazičnim i vulkanskim stijenama i bogatim organskom tvari. Raspodjela Ni u profilu tla određena je sadržajem organske tvari, amorfnih oksida i količinom frakcije gline.

Nivo koncentracije nikla u gornjem sloju tla zavisi i od stepena njihovog tehnogenog zagađenja. U područjima s razvijenom metaloprerađivačkom industrijom dolazi do vrlo visoke akumulacije nikla u tlu: u Kanadi njegov bruto sadržaj dostiže 206–26 000 mg/kg, au Velikoj Britaniji sadržaj mobilnih oblika dostiže 506–600 mg/kg. U tlima Velike Britanije, Holandije, Njemačke, tretiranim kanalizacijskim muljem, nikla se akumulira do 84-101 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). U Rusiji (prema istraživanju 40-60% poljoprivrednih tla) 2,8% zemljišnog pokrivača je kontaminirano ovim elementom. Udio zemljišta kontaminiranog Ni među ostalim HM (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As, itd.) je zapravo najznačajniji i drugi je nakon tla kontaminiranog bakrom (3,8%) (Aristarhov, Kharitonova, 2002. ). Prema podacima praćenja zemljišta Državne stanice agrohemijske službe "Buryatskaya" za 1993-1997. na teritoriji Republike Burjatije registrovan je višak MPC nikla za 1,4% zemljišta anketirane površine poljoprivrednog zemljišta, među kojima je zemljište Zakamenskog (20% zemljišta je zagađeno - 46 hiljada hektara) i Horinski okrug (11% zemljišta je zagađeno - 8 hiljada hektara).

Chrome (Cr). Atomska masa 52. In prirodna jedinjenja hrom ima valenciju +3 i +6. Večina Cr3+ je prisutan u kromitu FeCr2O4 ili drugim mineralima iz serije spinela, gdje zamjenjuje Fe i Al, kojima je vrlo blizak po svojim geohemijskim svojstvima i ionskom radijusu.

Klark hroma u zemljinoj kori - 83 mg / kg. Njegove najveće koncentracije među magmatskim stijenama tipične su za ultrabazične i bazične (1600-3400 i 170-200 mg/kg, respektivno), niže - za srednje stijene (15-50 mg/kg) i najniže - za kisele (4-25). mg/kg). kg). Među sedimentnim stijenama, maksimalni sadržaj elementa utvrđen je u glinovitim sedimentima i škriljcima (60-120 mg/kg), a minimalni u pješčanicima i krečnjacima (5-40 mg/kg) (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Sadržaj metala u stenama koje formiraju tlo različitih regiona je veoma raznolik. U evropskom dijelu bivšeg SSSR-a, njegov sadržaj u najčešćim stenama koje stvaraju tlo kao što su les, lesolike karbonatne i plaštne ilovače u prosjeku iznosi 75-95 mg/kg (Yakushevskaya, 1973). Stene koje formiraju tlo zapadnog Sibira sadrže u proseku 58 mg/kg Cr, a njegova količina je usko povezana sa granulometrijskim sastavom stena: peskovite i peskovite ilovaste stene - 16 mg/kg, srednje ilovaste i glinaste stene. - oko 60 mg/kg (Ilyin, Syso, 2001) .

U zemljištu je većina hroma prisutna u obliku Cr3+. U kiseloj sredini ion Cr3+ je inertan, a pri pH 5,5 skoro potpuno precipitira. Cr6+ jon je izuzetno nestabilan i lako se mobiliše u kiselim i alkalnim tlima. Adsorpcija hroma glinama zavisi od pH medijuma: sa povećanjem pH, adsorpcija Cr6+ opada, a Cr3+ raste. Organska materija tla stimuliše redukciju Cr6+ u Cr3+.

Prirodni sadržaj hroma u tlima zavisi uglavnom od njegove koncentracije u stenama koje formiraju tlo (Kabata-Pendias, Pendias, 1989; Krasnokutskaya et al., 1990), a raspodela duž profila tla zavisi od karakteristika formiranja tla, u posebno na granulometrijski sastav genetskih horizonata. Prosječan sadržaj hroma u zemljištu je 70 mg/kg (Bowen, 1979). Najveći sadržaj elementa uočen je u tlima formiranim na bazičnim i vulkanskim stijenama bogatim ovim metalom. Prosječan sadržaj Cr u zemljištima SAD je 54 mg/kg, Kine - 150 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), Ukrajine - 400 mg/kg (Bespamyatnov, Krotov, 1985). U Rusiji su njegove visoke koncentracije u tlu u prirodnim uvjetima posljedica obogaćivanja stijena koje formiraju tlo. Kurski černozemi sadrže 83 mg/kg hroma, buseno-podzolista tla Moskovske regije - 100 mg/kg. Tla Urala, formirana na serpentinitima, sadrže do 10.000 mg/kg metala, a 86-115 mg/kg u Zapadnom Sibiru (Yakushevskaya, 1973; Krasnokutskaya et al., 1990; Ilyin i Syso, 2001).

Doprinos antropogenih izvora snabdevanju hromom je veoma značajan. Metalni hrom se uglavnom koristi za hromiranje kao komponenta legiranih čelika. Zagađenje tla Crom je zabilježeno zbog emisija iz cementara, odlagališta gvožđe-hrom šljake, rafinerija nafte, preduzeća crne i obojene metalurgije, upotrebe mulja industrijskih otpadnih voda u poljoprivredi, posebno kožara, i mineralnih đubriva. Najveće koncentracije hroma u tehnogenski zagađenim tlima dostižu 400 i više mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), što je posebno karakteristično za velike gradove (tabela 1.4). U Burjatiji, prema podacima monitoringa zemljišta koje je sprovela Državna agrohemijska stanica Buryatskaya za 1993-1997, 22 hiljade hektara je kontaminirano hromom. Prekoračenja MPC-a za 1,6-1,8 puta zabilježena su u okrugu Dzhida (6,2 hiljade ha), Zakamensky (17,0 hiljada ha) i Tunkinsky (14,0 hiljada ha).

Tlo je površina zemlje, koja ima svojstva koja karakterišu i život i nežive prirode.

Tlo je pokazatelj ukupnog. Zagađenje ulazi u tlo iz padavine, površinski otpad. Također se unose u sloj tla pomoću zemljišnih stijena i podzemnih voda.

U grupu teških metala spadaju svi sa gustinom većom od gustine gvožđa. Paradoks ovih elemenata je da su oni u određenim količinama neophodni da bi se osiguralo normalno funkcioniranje biljaka i organizama.

Ali njihov višak može dovesti do ozbiljne bolesti, pa čak i smrti. Krug ishrane uzrokuje da štetna jedinjenja uđu u ljudski organizam i često nanose veliku štetu zdravlju.

Izvori zagađenja teškim metalima su. Postoji metoda kojom se izračunava dozvoljeni sadržaj metala. Ovo uzima u obzir ukupnu vrijednost nekoliko metala Zc.

prihvatljivo;
umjereno opasan;
visoko opasan;
izuzetno opasno.

Zaštita tla je veoma važna. Konstantna kontrola i monitoring ne dozvoljava uzgoj poljoprivrednih proizvoda i ispašu stoke na kontaminiranim zemljištima.

Teški metali koji zagađuju tlo

Postoje tri klase opasnosti teških metala. Svjetska organizacija zdravstvena zaštita smatra kontaminaciju olovom, živom i kadmijem najopasnijim. Ali ništa manje štetna je visoka koncentracija drugih elemenata.

Merkur

Zagađenje tla živom nastaje prodiranjem u njega pesticida, raznog kućnog otpada, kao što su fluorescentne lampe i elemenata oštećenih mjernih instrumenata.

Prema zvaničnim podacima, godišnje oslobađanje žive je više od pet hiljada tona. Živa može ući u ljudsko tijelo iz kontaminiranog tla.

Ako se to dešava redovno, može doći do ozbiljnih poremećaja u radu mnogih organa, uključujući i nervni sistem.

Nepravilnim liječenjem moguć je smrtni ishod.

Olovo

Olovo je veoma opasno za ljude i sve žive organizme.

Izuzetno je toksičan. Kada se iskopa jedna tona olova, dvadeset pet kilograma se ispušta u okolinu. Velika količina olova ulazi u tlo sa oslobađanjem izduvnih gasova.

Zona zagađenja tla duž trasa je preko dvjesto metara uokolo. Jednom u tlu, olovo apsorbuju biljke koje jedu ljudi i životinje, uključujući i stoku, čije je meso i na našem jelovniku. Višak olova utiče na centralni nervni sistem, mozak, jetru i bubrege. Opasan je po svojim kancerogenim i mutagenim efektima.

Kadmijum

Ogromna opasnost jer ljudsko tijelo je kontaminacija tla kadmijumom. Kada se proguta, uzrokuje deformitet skeleta, zaostajanje u razvoju kod djece i jak bol pozadi.

Bakar i cink

Visoka koncentracija ovih elemenata u tlu uzrokuje usporavanje rasta i pogoršanje plodonošenja biljaka, što u konačnici dovodi do naglog smanjenja prinosa. Kod ljudi se promjene događaju u mozgu, jetri i gušterači.

molibden

Višak molibdena uzrokuje giht i oštećenje nervnog sistema.

Opasnost od teških metala leži u činjenici da se slabo izlučuju iz organizma, akumuliraju u njemu. Mogu formirati vrlo toksična jedinjenja, lako prelaze iz jedne sredine u drugu, ne razlažu se. Istovremeno izazivaju teške bolesti koje često dovode do nepovratnih posljedica.

Antimon

Prisutan u nekim rudama.

Dio je legura koje se koriste u raznim industrijskim poljima.

Njegov višak uzrokuje ozbiljne poremećaje u ishrani.

Arsenic

Glavni izvor kontaminacije tla arsenom su supstance koje se koriste za suzbijanje štetočina poljoprivrednih biljaka, kao što su herbicidi, insekticidi. Arsen je kumulativni otrov koji uzrokuje kronične bolesti. Njegovi spojevi izazivaju bolesti nervnog sistema, mozga i kože.

Mangan

U tlu i biljkama se uočava visok sadržaj ovog elementa.

Ako dodatna količina mangana uđe u tlo, brzo se stvara opasan višak. Ovo utiče na ljudski organizam u vidu uništenja nervnog sistema.

Višak drugih teških elemenata nije ništa manje opasan.

Iz navedenog možemo zaključiti da akumulacija teških metala u tlu povlači teške posljedice po zdravlje ljudi i okoliš u cjelini.

Glavne metode borbe protiv onečišćenja tla teškim metalima

Metode za rješavanje kontaminacije tla teškim metalima mogu biti fizičke, hemijske i biološke. Među njima su sljedeće metode:

Povećanje kiselosti tla povećava mogućnost, stoga unošenje organske materije i gline, kamenca donekle pomažu u borbi protiv zagađenja.
Sjetvom, košnjom i uklanjanjem s površine tla nekih biljaka, poput djeteline, značajno se smanjuje koncentracija teških metala u tlu. Osim toga ovu metodu potpuno je ekološki prihvatljiv.
Detoksikacija podzemne vode, njeno pumpanje i čišćenje.
Predviđanje i eliminacija migracije rastvorljivog oblika teških metala.
U nekim posebno teškim slučajevima potrebno je potpuno uklanjanje sloja tla i njegova zamjena novim.

Najopasniji od svih ovih metala je olovo. Ima svojstvo akumulacije da pogodi ljudsko tijelo. Živa nije opasna ako jednom ili više puta uđe u ljudski organizam, posebno je opasna samo živina para. Smatram da industrijska preduzeća treba da koriste naprednije proizvodne tehnologije koje nisu toliko štetne za sva živa bića. Ne treba da razmišlja jedna osoba, već masa, onda ćemo doći do dobrog rezultata.

Zaštita životne sredine od zagađenja postala je hitan zadatak društva. Među brojnim zagađivačima posebno mjesto zauzimaju teški metali. Oni uslovno uključuju hemijske elemente sa atomskom masom većom od 50, koji imaju svojstva metala. Među hemijskim elementima, teški metali se smatraju najotrovnijim.

Tlo je glavni medij u koji teški metali ulaze, uključujući iz atmosfere i vodena sredina. Također služi i kao izvor sekundarnog zagađenja površinskog zraka i voda koje iz njega ulaze u Svjetski okean.

Teški metali su opasni jer imaju sposobnost da se akumuliraju u živim organizmima, da se uključe u metabolički ciklus, da formiraju visoko toksična organometalna jedinjenja, da mijenjaju svoj oblik pri prelasku iz jednog prirodnog okruženja u drugo, a da ne budu podvrgnuti biološkoj razgradnji. Teški metali izazivaju ozbiljne fiziološke poremećaje kod ljudi, toksikoze, alergije, onkološke bolesti, negativno utiču na fetus i genetsko naslijeđe.

Među teškim metalima, olovo, kadmijum i cink se smatraju prioritetnim zagađivačima, uglavnom zbog toga što se njihova tehnogena akumulacija u životnoj sredini odvija velikom brzinom. Ova grupa supstanci ima visok afinitet za fiziološki važna organska jedinjenja.

Zagađenje tla mobilnim oblicima teških metala je najurgentnije, jer je posljednjih godina problem zagađenja životne sredine poprimio prijeteći karakter. U trenutnoj situaciji potrebno je ne samo intenzivirati istraživanja svih aspekata problema teških metala u biosferi, već i periodično sumirati rezultate kako bi se sagledali rezultati dobijeni u različitim, često slabo povezanim, granama nauka.

Predmet ovog istraživanja su antropogena tla okruga Železnodorozhny u Uljanovsku (na primjeru ulice Transportnaya).

Osnovni cilj istraživanja je utvrđivanje stepena kontaminacije gradskog tla teškim metalima.

Ciljevi istraživanja su: određivanje pH vrijednosti u odabranim uzorcima tla; određivanje koncentracije mobilnih oblika bakra, cinka, kadmija, olova; analiza dobijenih podataka i predlog preporuka za smanjenje sadržaja teških metala u urbanim zemljištima.

Uzorci su 2005. godine uzeti duž autoputa duž Transportne ulice, a 2006. godine na teritoriji privatnih parcela (duž iste ulice) koje se nalaze u blizini željezničkih pruga. Uzimani su uzorci do dubine od 0-5 cm i 5-10 cm.Uzeto je ukupno 20 uzoraka, svaki težine 500 g.

Ispitani uzorci uzoraka iz 2005. i 2006. godine pripadaju neutralnom tlu. Neutralna tla apsorbuju teške metale iz rastvora u većoj meri nego kisela. Ali postoji opasnost od povećanja pokretljivosti teških metala i njihovog prodora u podzemne vode i obližnji rezervoar, kada kisela kiša(istražena oblast se nalazi u poplavnoj ravnici rijeke Sviyagi), što će odmah uticati na lance ishrane. U ovim uzorcima uočen je nizak sadržaj humusa (2-4%). Prema tome, ne postoji sposobnost tla da formira organo-metalne komplekse.

Na osnovu laboratorijskih istraživanja tla na sadržaj Cu, Cd, Zn, Pb, izvedeni su zaključci o njihovim koncentracijama u tlima istraživanog područja. U uzorcima iz 2005. godine otkriven je višak MPC Cu za 1-1,2 puta, Cd za 6-9 puta, a sadržaj Zn i Pb nije prelazio MPC. U uzorcima uzetim 2006. za kućne parcele koncentracija Cu nije premašila MPC, sadržaj Cd je manji nego u uzorcima uzetim uz put, ali i dalje premašuje MPC u različitim tačkama od 0,3 do 4,6 puta. Sadržaj Zn je povećan tek na 5. tački i iznosi 23,3 mg/kg tla na dubini od 0-5 cm (MPC 23 mg/kg), a na dubini od 5-10 cm 24,8 mg/kg.

Na osnovu rezultata istraživanja izvedeni su sljedeći zaključci: tla karakterizira neutralna reakcija otopine tla; uzorci tla imaju nizak sadržaj humusa; na teritoriji okruga Zheleznodorozhny u Uljanovsku uočeno je zagađenje tla teškim metalima različitog intenziteta; utvrdili da je u nekim uzorcima značajan višak MPC, posebno uočen u ispitivanjima tla o koncentraciji kadmijuma; za poboljšanje ekološkog i geografskog stanja tla na ovom području preporučuje se uzgoj biljaka akumulatora teških metala i upravljanje ekološkim svojstvima samog tla kroz njegovo umjetno oblikovanje; neophodno je vršiti sistematski monitoring i identifikovati najzagađenija i najrizičnija područja po javno zdravlje.

Bibliografska veza

Antonova Yu.A., Safonova M.A. TEŠKI METALI U GRADSKIM TLIMA // Fundamentalna istraživanja. - 2007. - br. 11. - S. 43-44;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3676 (datum pristupa: 31.03.2019.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Academy of Natural History"

Ukupna kontaminacija tla karakteriše bruto količinu teških metala. Dostupnost elemenata za biljke je određena njihovim pokretnim oblicima. Dakle, sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu - najvažniji pokazatelj, koji karakteriše sanitarno-higijensko stanje i utvrđuje potrebu za melioracionim mjerama detoksikacije.
Ovisno o korištenom ekstraktantu, različita količina mobilni oblik teškog metala, koji se uz određenu konvenciju može smatrati dostupnim biljkama. Za ekstrakciju mobilnih oblika teških metala koriste se različita hemijska jedinjenja nejednake ekstrakcijske moći: kiseline, soli, puferski rastvori i voda. Najčešći ekstraktanti su 1N HCl i amonijum acetatni pufer pH 4,8. Trenutno nije akumulirano dovoljno eksperimentalnog materijala da bi se okarakterisala zavisnost sadržaja teških metala u biljkama, koji se ekstrahuju različitim hemijskim rastvorima, od njihove koncentracije u tlu. Složenost ove situacije također je posljedica činjenice da dostupnost mobilnog oblika teškog metala za biljke u velikoj mjeri ovisi o svojstvima tla i specifičnim karakteristikama biljaka. Istovremeno, ponašanje svakog elementa u tlu ima svoje specifične obrasce svojstvene njemu.
Radi proučavanja utjecaja svojstava tla na transformaciju spojeva teških metala, izvedeni su modelski eksperimenti s tlima izrazito različitih svojstava (tablica 8). Korišteni ekstraktanti bili su jaka kiselina, 1N HNO3, neutralna sol Ca(NO3)2, puferski rastvor amonijum acetata i voda.

Na to ukazuju analitički podaci dati u tabelama 9-12. da je sadržaj kiselinsko rastvorljivih jedinjenja cinka, olova i kadmijuma, koji prelaze u ekstrakt 1n HNO3, približan njihovoj količini unesenoj u zemljište.Ovaj ekstraktant je ekstrahovao 78-90% Pb, 88-100% Cd i 78- 96% Zn koji je ušao u tlo. Broj čvrsto fiksiranih spojeva ovih elemenata zavisio je od nivoa plodnosti tla. Njihov sadržaj u slabo kultivisanom tlu podzolama bio je niži u odnosu na tlu sa srednje obrađenim i tipičnim černozemom.
Količina izmjenjivih spojeva Cd, Pb i Zn ekstrahiranih 1-n otopinom neutralne soli Ca(NO3)2 bila je nekoliko puta manja od njihove mase unesene u tlo, a ovisila je i o nivou plodnosti tla. Najmanji sadržaj elemenata ekstrahiranih rastvorom Ca(NO3)2 dobijen je na černozemu. Sa povećanjem uzgoja travnato-podzolskog tla, smanjila se i mobilnost teških metala. Sudeći po ekstraktu soli, spojevi kadmija su najpokretljiviji, a jedinjenja cinka nešto manje pokretna. Jedinjenja olova ekstrahirana neutralnom soli odlikuju se najmanjom pokretljivošću.
Sadržaj mobilnih oblika metala ekstrahiranih puferskim rastvorom amonijum-acetatnog pufera pH 4,8 određen je prvenstveno tipom zemljišta, njegovim sastavom i fizičko-hemijskim svojstvima.
Što se tiče izmjenjivih (izdvojnih 1 N Ca(NO3)2) oblika ovih elemenata, očuvana je pravilnost koja se izražava povećanjem količine pokretnih Cd, Pb i Zn jedinjenja u kiselom tlu, te pokretljivosti Cd i Zn je veći od Pb. Količina kadmijuma ekstrahovanog ovim ekstraktom iznosila je 90-96% primenjene doze za slabo obrađeno zemljište, 70-76% za busensko-podzolisto srednje obrađeno zemljište i 44-48% za černozem. Količina cinka i olova koja prelazi u puferski rastvor CH3COONH4 jednaka je, respektivno: 57-71 i 42-67% za buseno-podzolsko slabo kultivisano zemljište, 49-70 i 37-48% za umereno kultivisano zemljište; 46-65 i 20-42% za černozem. Smanjenje kapaciteta ekstrakcije CH3COONH4 za olovo na černozemu može se objasniti formiranjem njegovih stabilnijih kompleksa i spojeva sa stabilnim humusnim jedinjenjima.
Tla korištena u modelskom eksperimentu razlikovala su se po mnogim parametrima plodnosti tla, a najviše po kiselim karakteristikama i broju izmjenjivih baza. Eksperimentalni podaci dostupni u literaturi i dobiveni od nas pokazuju da reakcija medija u tlu snažno utječe na pokretljivost elemenata.
Povećanje koncentracije vodikovih jona u zemljišnom rastvoru dovelo je do prelaska slabo rastvorljivih soli olova u rastvorljivije soli (posebno je karakterističan prelaz PbCO3 u Pb (HCO3) 2 (B.V. Nekrasov, 1974).) Osim toga, zakiseljavanje smanjuje stabilnost olovo-humusnih kompleksa. pH vrijednost zemljišne otopine je jedan od najvažnijih parametara koji određuju količinu sorpcije jona teških metala u zemljištu. Kada se pH smanji, povećava se rastvorljivost većine teških metala i , posljedično, njihova mobilnost u sistemu tla čvrsta faza - rastvor J. Esser, N. Bassam (1981), proučavajući mobilnost kadmijuma u aerobnim uslovima tla, utvrdili su da je u pH opsegu od 4-6 pokretljivost kadmijuma određuje se jonskom snagom otopine, pri pH većem od 6 vodeća vrijednost stiče sorpciju oksidima mangana. Rastvorljiva organska jedinjenja, prema autorima, formiraju samo slabe komplekse sa kadmijumom i utiču na njegovu sorpciju samo pri pH 8.
Najmobilniji i biljkama najpristupačniji dio jedinjenja teških metala u tlu je njihov sadržaj u zemljišnoj otopini. Količina metalnih jona koji ulaze u otopinu tla određuje toksičnost određenog elementa u tlu. Stanje ravnoteže u sistemu čvrsta faza-rastvor određuje sorpcione procese, čija priroda i smjer zavise od svojstava i sastava tla. Utjecaj svojstava tla na pokretljivost teških metala i njihov prijenos u vodeni ekstrakt potvrđuju podaci o različitim količinama vodotopivih spojeva Zn, Pb i Cd prenesenih iz tla sa različitim nivoima plodnost pri istim dozama unesenih metala (tabela 13). U poređenju sa černozemom, više jedinjenja metala rastvorljivih u vodi bilo je sadržano u tlu sa travnato-podzolastim sredinama. Najveći sadržaj vodotopivih spojeva Zn, Pb i Cd bio je u slabo obrađenom tlu. Obrada tla smanjila je mobilnost teških metala. U buseno-podzoličnom slabo obrađenom tlu, sadržaj vodotopivih oblika Zn. Pb i Cd su bili 20-35% veći nego u prosječno kultivisanom tlu i 1,5-2,0 puta veći nego u tipičnom černozemu. Porast plodnosti tla, praćen povećanjem sadržaja humusa, fosfata, neutralizacijom viška kiselosti i povećanjem puferskih svojstava, dovodi do smanjenja sadržaja najagresivnijeg oblika teških metala topljivog u vodi.

Odlučujuću ulogu u raspodjeli teških metala u sistemu tlo-rastvor imaju procesi sorpcije-desorpcije na čvrstoj fazi tla, koji su određeni svojstvima tla i ne zavise od oblika tla. uvedeno jedinjenje. Nastala jedinjenja teških metala sa čvrstom fazom tla su termodinamički stabilnija od unesenih jedinjenja i određuju koncentraciju elemenata u rastvoru zemljišta (R.I. Pervunina, 1983).
Zemljište je snažan i aktivan apsorber teških metala, sposobno je da se čvrsto veže i time smanji protok otrovnih materija u biljke. Mineralne i organske komponente tla aktivno inaktiviraju jedinjenja metala, ali kvantitativni izrazi njihovog djelovanja zavise od tipa tla (B A. Bolshakov et al., 1978, V. B. Ilyin, 1987).
Akumulirani eksperimentalni materijal ukazuje na to. da se najveća količina teških metala ekstrahuje iz tla pomoću 1 n kiselog ekstrakta. Istovremeno, podaci su blizu ukupnog sadržaja elemenata u tlu. Ovaj oblik elemenata može se smatrati ukupnom rezervnom količinom koja može preći u pokretnu mobilnu formu. Sadržaj teškog metala kada se ekstrahuje iz tla acetatno-amonijum puferom karakteriše pokretljiviji deo. Još pokretljiviji je oblik razmjene teškog metala. može se ekstrahirati neutralnom fiziološkom otopinom. V.S. Gorbatov i N.G. Zyrin (1987) smatraju da je biljkama najpristupačniji oblik izmjene teških metala, selektivno ekstrahiran otopinama soli, čiji anion ne stvara komplekse s teškim metalima, a kation ima veliku silu pomjeranja. Upravo ta svojstva posjeduje Ca(NO3)2 korišten u našem eksperimentu. Najagresivniji rastvarači - kiseline, najčešće korišćeni 1N HCl i 1N HNO3, izvlače iz tla ne samo forme koje asimiliraju biljke, već i dio bruto elementa, koji je najbliža rezerva, za prelazak u pokretna jedinjenja.
Koncentracija teških metala ekstrahiranih vodenim ekstraktom u zemljišnoj otopini karakterizira najaktivniji dio njihovih spojeva. Ovo je najagresivnija i najdinamičnija frakcija teških metala, koja karakterizira stupanj pokretljivosti elemenata u tlu. Visok sadržaj u vodi rastvorljivih oblika TM može dovesti ne samo do kontaminacije biljnih proizvoda, već i do naglog smanjenja prinosa do njegove smrti. U vrlo visokog sadržaja u tlu vodotopivog oblika teškog metala postaje samostalan faktor koji određuje veličinu usjeva i stepen njegove kontaminacije.
U našoj zemlji su akumulirane informacije o sadržaju mobilnog oblika TM u nezagađenim zemljištima, uglavnom onim koje su poznate kao elementi u tragovima - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (Tabela 14). Za određivanje mobilnog oblika najčešće su korišteni pojedinačni ekstraktanti (prema Peive Ya.V. i Rinkis G.Ya.). Kao što se vidi iz tabele 14, tla pojedinih regija značajno su se razlikovala u količini pokretnog oblika istog metala.

Razlog bi mogao biti, prema V.B. Iljin (1991.), genetske karakteristike tla, prije svega, specifičnostima granulometrijskog i mineraloškog sastava, nivoa sadržaja humusa i reakcije sredine. Iz tog razloga tla su ista prirodna regija i štaviše, čak i jedan genetski tip unutar ovog regiona.
Razlika između minimalnog i maksimalnog iznosa pokretnog obrasca na koji se nailazi može biti unutar matematičkog reda. Nema apsolutno dovoljno informacija o sadržaju mobilnog oblika Pb, Cd, Cr, Hg i drugih najotrovnijih elemenata u zemljištu. Ispravna procjena pokretljivosti TM u tlu otežava korištenje kemikalija koje se uvelike razlikuju po svojoj moći rastvaranja kao ekstrakata. Tako je, na primer, 1 N HCl ekstrahovao pokretne forme iz horizonta oranja u mg/kg: Mn - 414, Zn - 7,8 Ni - 8,3, Cu - 3,5, Pb - 6,8, Co - 5,3 (tla Zapadnog Sibira), dok je 2,5% CH3COOH ekstrahovan 76; 0,8; 1.2; 1.3; 0,3; 0,7 (tla regije Tomsk Ob, podaci Iljina, 1991). Ovi materijali ukazuju da je 1 N HCl ekstrahovan iz tla, sa izuzetkom cinka, oko 30% metala od ukupne količine, a 2,5% CH3COOH - manje od 10%. Stoga, ekstraktant 1N HCl, koji se široko koristi u agrohemijskim istraživanjima i karakterizaciji tla, ima visok kapacitet mobilizacije za rezerve teških metala.
Glavni dio mobilnih spojeva teških metala ograničen je na humusne ili korijenske horizonte tla, u kojima se aktivno odvijaju biokemijski procesi i sadrže mnoge organske tvari. Teški metali. koji su dio organskih kompleksa, imaju visoku mobilnost. V.B. Iljin (1991) ukazuje na mogućnost akumulacije teških metala u iluvijalnom i karbonatnom horizontu, u koje migriraju fine čestice zasićene teškim metalima iz gornjeg sloja i vodotopivih oblika elemenata. U iluvijalnim i karbonatnim horizontima talože se spojevi koji sadrže metal. Tome najviše doprinosi naglo povećanje pH medija u tlu ovih horizonata, zbog prisustva karbonata.
Sposobnost teških metala da se akumuliraju u nižim horizontima tla dobro je ilustrovana podacima o profilima tla u Sibiru (tabela 15). U humusnom horizontu bilježi se povećan sadržaj mnogih elemenata (Sr, Mn, Zn, Ni itd.), bez obzira na njihovu genezu. U mnogim slučajevima jasno se vidi povećanje sadržaja mobilnog Sr u karbonatnom horizontu. Ukupni sadržaj mobilnih oblika u manjoj količini tipičan je za pješčana tla, a mnogo više - za ilovasta. Odnosno, postoji bliska veza između sadržaja pokretnih oblika elemenata i granulometrijskog sastava tla. Sličan pozitivan odnos može se pratiti između sadržaja mobilnih oblika teških metala i sadržaja humusa.

Sadržaj mobilnih oblika teških metala podložan je jakim fluktuacijama, što je povezano sa promjenom biološke aktivnosti tla i utjecajem biljaka. Dakle, prema istraživanju koje je proveo V.B. Ilyin, sadržaj mobilnog molibdena u tlu podzol i južnom černozemu tokom vegetacije promijenio se 5 puta.
Posljednjih godina neke istraživačke institucije proučavaju utjecaj dugotrajne primjene mineralnih, organskih i krečnih gnojiva na sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu.
Na agrohemijskoj eksperimentalnoj stanici Dolgoprudnaya (DAOS, Moskovska oblast) rađeno je istraživanje akumulacije teških metala, toksičnih elemenata u tlu i njihove mobilnosti u uslovima dugotrajne upotrebe fosfatnih đubriva na vapnenačkom buseno-podzoličnom teško ilovastom tlu. (Yu.A. Potatueva et al., 1994.). Sistematska upotreba balasta i koncentrovanih đubriva već 60 godina, različite forme fosfati 20 godina i fosfatne stijene iz raznih ležišta 8 godina nisu imale značajnijeg utjecaja na ukupan sadržaj teških metala i toksičnih elemenata (TE) u tlu, ali su dovele do povećanja pokretljivosti nekih TM i TE u to. Sadržaj mobilnih i vodotopivih oblika u zemljištu povećan je za oko 2 puta uz sistematsku upotrebu svih proučavanih oblika fosfornih đubriva, međutim, iznosi samo 1/3 MPC. Količina mobilnog stroncijuma porasla je 4,5 puta u tlu koje je dobilo jednostavan superfosfat. Unošenje sirovih fosforita iz ležišta Kingisep dovelo je do povećanja sadržaja mobilnih formi u tlu (AAB pH 4,8): olova za 2 puta, nikla za 20% i hroma za 17%, što je iznosilo 1/4 i 1/10 MPC, respektivno. U tlu koje je primilo sirove fosforite iz ležišta Chilisai zabilježeno je povećanje sadržaja mobilnog kroma za 17% (tablica 16).

Poređenje eksperimentalnih podataka višegodišnjih terenskih eksperimenata sa DAOS-om sa sanitarno-higijenskim standardima za sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu, a u njihovom nedostatku sa preporukama predloženim u literaturi, ukazuje da je sadržaj mobilnih formi ovih elemenata u tlu bilo ispod dozvoljenih nivoa. Ovi eksperimentalni podaci ukazuju da čak i veoma dugotrajna upotreba fosfatnih đubriva tokom 60 godina nije dovela do viška nivoa MPC u tlu, bilo u pogledu bruto ili pokretnih oblika teških metala. Istovremeno, ovi podaci ukazuju na to da racioniranje teških metala u tlu samo po bruto oblicima nije dovoljno obrazloženo i da ga treba dopuniti sadržajem mobilnog oblika, koji odražava kako hemijska svojstva samih metala tako i svojstva. tla na kojem se biljke uzgajaju.
Na osnovu dugogodišnjeg terenskog iskustva, založenog pod rukovodstvom akademika N.S. Avdonin u eksperimentalnoj bazi Moskovskog državnog univerziteta „Čašnjikovo“ rađena je studija o uticaju dugotrajne upotrebe mineralnih, organskih, krečnih đubriva i njihove kombinacije na sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu tokom 41 godine. (V.G. Mineev et al., 1994). Rezultati istraživanja u tabeli 17 pokazali su da je stvaranjem optimalnih uslova za rast i razvoj biljaka značajno smanjen sadržaj mobilnih oblika olova i kadmijuma u tlu. Sistematskom primjenom azotno-kalijumskih gnojiva, zakiseljavanjem zemljišne otopine i smanjenjem sadržaja mobilnog fosfora, udvostručena je koncentracija mobilnih spojeva olova i nikla i povećan sadržaj kadmijuma u tlu za 1,5 puta.

Sadržaj grubih i mobilnih formi TM u buseno-podzoličnom lako ilovastom tlu Bjelorusije proučavan je tokom dugotrajne upotrebe mulja iz gradskih otpadnih voda: termofilno fermentiranog iz muljnih polja (TIP) i termofilno fermentiranog s naknadnom mehaničkom dehidracijom (TMD).
Tokom 8 godina istraživanja, zasićenost plodoreda OCB iznosila je 6,25 t/ha (jednokratna doza) i 12,5 t/ha (dvostruka doza), što je približno 2-3 puta više od preporučenih doza.
Kao što se može vidjeti iz tabele 18, postoji jasan obrazac povećanja sadržaja bruto i mobilnih oblika TM kao rezultat trostruke primjene WWS-a. Štaviše, cink se odlikuje najvećom pokretljivošću, čija se količina u mobilnom obliku povećala za 3-4 puta u odnosu na kontrolno tlo (N.P. Reshetsky, 1994). Istovremeno, sadržaj mobilnih spojeva kadmijuma, bakra, olova i hroma nije se značajno promijenio.

Istraživanja naučnika bjeloruske stranice - x. akademije su pokazale da je uvođenjem kanalizacionog mulja (vlažni mulj sa muljnih polja, SIP, TMF) došlo do primjetnog porasta sadržaja mobilnih oblika elemenata u tlu, ali najjače kadmija, cinka i bakra (tabela 19). . Kamenovanje praktički nije imalo utjecaja na pokretljivost metala. Prema autorima. upotreba ekstrakta u 1 N HNO3 za karakterizaciju stupnja pokretljivosti metala nije uspješna, jer više od 80% ukupnog sadržaja elementa prelazi u njega (A.I. Gorbyleva et al., 1994).

Utvrđivanje određenih zavisnosti promene pokretljivosti TM u tlu od nivoa kiselosti sprovedeno je u mikropoljskim ogledima na luženim černozemima Centralnog Černozema Ruske Federacije. Istovremeno su određivani kadmijum, cink i olovo u sledećim ekstraktima: hlorovodonična, azotna, sumporna kiselina, amonijum acetatni pufer pH 4,8 i pH 3,5, amonijum nitrat, destilovana voda. Utvrđena je bliska veza između ukupnog sadržaja cinka i njegovih mobilnih oblika ekstrahiranih kiselinama R=0,924-0,948. Kada se koristi AAB pH 4,8 R=0,784, AAB pH 3,5=0,721. Olovno hlorovodonična i azotna kiselina manje korelira sa bruto sadržajem: R=0,64-0,66. Ostali ekstrakti su imali znatno niže vrijednosti koeficijenata korelacije. Korelacija između jedinjenja kadmijuma ekstrahovanih kiselinama i bruto rezervi bila je veoma visoka (R=0,98-0,99). kod ekstrakcije AAB pH 4,8-R=0,92. Upotreba drugih ekstrakata dala je rezultate koji ukazuju na slab odnos između bruto i pokretnih oblika teških metala u tlu (N.P. Bogomazova, P.G. Akulov, 1994).
U dugotrajnom terenskom eksperimentu (Sveruski istraživački institut za lan, Tverska oblast), uz produženu upotrebu đubriva na tlu podzol, udio pokretnih metalnih jedinjenja u sadržaju njihovih potencijalno dostupnih oblika posebno se značajno smanjio u 3. godina posledejstva kreča u dozi od 2 g q (tabela 20). U 13. godini nakon efekta, vapno je u istoj dozi smanjilo samo sadržaj pokretnog gvožđa i aluminijuma u tlu. u 15. godini - gvožđe, aluminijum i mangan (L.I. Petrova. 1994).

Zbog toga je, kako bi se smanjio sadržaj mobilnih oblika olova i bakra u tlu, potrebno ponoviti vapnenje tla.
Proučavanje mobilnosti teških metala u černozemima Rostovske regije pokazalo je da je u metarskom sloju običnih černozema količina cinka ekstrahirana amonijum acetatnim pufer ekstraktom pH 4,8 varirala u granicama 0,26-0,54 mg/kg. mangana 23,1-35,7 mg/kg, bakra 0,24-0,42 (G.V. Agafonov, 1994) Poređenje ovih brojki sa bruto rezervama mikroelemenata u tlu istih parcela pokazalo je da se mobilnost različitih elemenata značajno razlikuje. Cink na karbonatnom černozemu je 2,5-4,0 puta manje dostupan biljkama od bakra i 5-8 puta manje od mangana (tabela 21).

To pokazuju rezultati sprovedenog istraživanja. da je problem mobilnosti teških metala u zemljištu složen i višefaktorski. Sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu zavisi od mnogih uslova. Glavna metoda koja dovodi do smanjenja sadržaja ovog oblika teških metala je povećanje plodnosti tla (vapnenje, povećanje sadržaja humusa i fosfora, itd.). Istovremeno, ne postoji općeprihvaćena formulacija za mobilne metale. U ovom dijelu smo predložili naše razumijevanje različitih frakcija mobilnih metala u tlu:
1) ukupna zaliha pokretnih formi (ekstrahovanih kiselinama);
2) mobilni mobilni oblik (popravljiv sa međuspremnim rješenjima):
3) zamjenjivi (ekstrahovani neutralnim solima);
4) rastvorljiv u vodi.

PAGE_BREAK-- teški metali, koji karakterizira široku grupu zagađivača, nedavno je postao široko rasprostranjen. U različitim naučnim i primenjenim radovima, autori tumače značenje ovog pojma na različite načine. U tom smislu, broj elemenata koji se pripisuju grupi teških metala varira u širokom rasponu. Kao kriterijumi za članstvo koriste se brojne karakteristike: atomska masa, gustina, toksičnost, rasprostranjenost u prirodnom okruženju, stepen uključenosti u prirodne i tehnogene cikluse. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente koji su krti (na primjer, bizmut) ili metaloide (na primjer, arsen).

U radovima posvećenim problemima zagađenja životne sredine i monitoringu životne sredine, do danas, do teški metali uključuje više od 40 metala periodnog sistema D.I. Mendeljejev sa atomskom masom većom od 50 atomskih jedinica: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi itd. Istovremeno, sljedeća stanja igraju važnu ulogu u kategorizaciji teških metala: njihova visoka toksičnost za žive organizme u relativno niskim koncentracijama, kao i njihova sposobnost bioakumulacije i biomagnifikacije. Gotovo svi metali koji potpadaju pod ovu definiciju (s izuzetkom olova, žive, kadmijuma i bizmuta, čija biološka uloga trenutno nije jasna), aktivno su uključeni u biološke procese i dio su mnogih enzima. Prema klasifikaciji N. Reimersa, metale sa gustinom većom od 8 g/cm3 treba smatrati teškim. Dakle, teški metali su Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Formalno definisano teški metali odgovara veliki broj elementi. Međutim, prema istraživačima koji se bave praktičnim aktivnostima vezanim za organizaciju posmatranja stanja i zagađenja životne sredine, jedinjenja ovih elemenata daleko su od ekvivalenta zagađivačima. Zbog toga u mnogim radovima dolazi do sužavanja obima grupe teških metala, u skladu sa kriterijumima prioriteta, zbog smera i specifičnosti rada. Dakle, u već klasičnim radovima Yu.A. Izrael na listi hemikalija koje će se odrediti prirodne sredine na pozadinskim stanicama rezervati biosfere, U poglavlju teški metali imenovani Pb, Hg, Cd, As. S druge strane, prema odluci Radne grupe za emisije teških metala, koja djeluje pod okriljem Ekonomske komisije Ujedinjenih naroda za Evropu i prikuplja i analizira informacije o emisijama zagađujućih materija u evropskim zemljama, samo Zn, As, Se i Sb su dodijeljeni teški metali. Prema definiciji N. Reimersa, plemeniti i rijetki metali se izdvajaju od teških metala, odnosno ostaju samo Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. U primijenjenom radu najčešće se dodaju teški metali Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Metalni joni su nezamjenjivi sastojci prirodnih vodnih tijela. Ovisno o uvjetima okoline (pH, redoks potencijal, prisustvo liganada), postoje u različitim stupnjevima oksidacije i dio su raznih anorganskih i organometalnih jedinjenja, koja mogu biti istinski otopljena, koloidno dispergirana ili dio mineralne i organske suspenzije.

Istinski otopljeni oblici metala su, pak, vrlo raznoliki, što je povezano s procesima hidrolize, hidrolitičke polimerizacije (formiranje polinuklearnih hidrokso kompleksa) i kompleksiranja s različitim ligandima. Shodno tome, i katalitička svojstva metala i dostupnost za vodene mikroorganizme zavise od oblika njihovog postojanja u vodenom ekosistemu.

Mnogi metali formiraju prilično jake komplekse sa organskom materijom; ovi kompleksi su jedan od najvažnijih oblika migracije elemenata u prirodnim vodama. Većina organskih kompleksa nastaje kelatnim ciklusom i stabilna je. Kompleksi koje formiraju kiseline u tlu sa solima gvožđa, aluminijuma, titana, uranijuma, vanadijuma, bakra, molibdena i drugih teških metala relativno su dobro rastvorljivi u neutralnim, slabo kiselim i slabo alkalnim sredinama. Stoga su organometalni kompleksi sposobni migrirati u prirodnim vodama na vrlo značajnim udaljenostima. To je posebno važno za niskomineralizirane i prije svega površinske vode u kojima je nemoguće formiranje drugih kompleksa.

Za razumijevanje faktora koji regulišu koncentraciju metala u prirodnim vodama, njihovu hemijsku reaktivnost, bioraspoloživost i toksičnost, potrebno je poznavati ne samo ukupan sadržaj, već i udio slobodnih i vezanih oblika metala.

Prijelaz metala u vodenom mediju u oblik metalnog kompleksa ima tri posljedice:

1. Može doći do povećanja ukupne koncentracije metalnih jona zbog njihovog prelaska u rastvor iz sedimenata dna;

2. Permeabilnost membrane kompleksnih jona može se značajno razlikovati od permeabilnosti hidratisanih jona;

3. Toksičnost metala kao rezultat kompleksiranja može se jako promijeniti.

Dakle, kelirani oblici Cu, Cd, Hg manje toksični od slobodnih jona. Za razumijevanje faktora koji regulišu koncentraciju metala u prirodnim vodama, njihovu hemijsku reaktivnost, bioraspoloživost i toksičnost, potrebno je poznavati ne samo ukupan sadržaj, već i udio vezanih i slobodnih oblika.

Izvori zagađivanja vode teškim metalima su otpadne vode iz pogona za galvanizaciju, rudarstva, crne i obojene metalurgije i mašinogradnje. Teški metali se nalaze u đubrivima i pesticidima i mogu ući u vodena tijela zajedno sa oticajem sa poljoprivrednog zemljišta.

Povećanje koncentracije teških metala u prirodnim vodama često je povezano s drugim vrstama zagađenja, kao što je acidifikacija. Taloženje kiselih precipitacija doprinosi smanjenju pH vrijednosti i prelasku metala iz stanja adsorbiranog na mineralnim i organskim tvarima u slobodno stanje.

Prije svega, zanimljivi su oni metali koji najviše zagađuju atmosferu zbog svoje upotrebe u značajnim količinama u proizvodnim aktivnostima i kao rezultat akumulacije u vanjskoj sredini predstavljaju ozbiljnu opasnost po svojoj biološkoj aktivnosti i toksičnim svojstvima. . To uključuje olovo, živu, kadmijum, cink, bizmut, kobalt, nikl, bakar, kalaj, antimon, vanadijum, mangan, hrom, molibden i arsen.
Biogeokemijska svojstva teških metala

H - visoka, Y - umjerena, H - niska

Vanadijum.

Vanadijum je pretežno u dispergovanom stanju i nalazi se u rudama gvožđa, nafti, asfaltu, bitumenu, uljnim škriljcima, uglju itd. Jedan od glavnih izvora zagađivanja vanadijumom prirodnih voda je nafta i njeni proizvodi.

Javlja se u prirodnim vodama u vrlo niskim koncentracijama: u riječnoj vodi 0,2 - 4,5 µg/dm3, u morskoj vodi - u prosjeku 2 µg/dm3

U vodi formira stabilne anjonske komplekse (V4O12)4- i (V10O26)6-. U migraciji vanadijuma bitna je uloga njegovih rastvorenih kompleksnih jedinjenja sa organskim materijama, posebno sa huminskim kiselinama.

Povišene koncentracije vanadijuma štetne su za zdravlje ljudi. MPCv vanadijuma je 0,1 mg/dm3 (granični pokazatelj štetnosti je sanitarno-toksikološki), MPCvr je 0,001 mg/dm3.

Prirodni izvori bizmuta koji ulazi u prirodne vode su procesi ispiranja minerala koji sadrže bizmut. Izvor ulaska u prirodne vode mogu biti i otpadne vode iz farmaceutske i parfemske industrije, nekih preduzeća staklarske industrije.

Nalazi se u nezagađenim površinskim vodama u submikrogramskim koncentracijama. Najveća koncentracija pronađena je u podzemnim vodama i iznosi 20 µg/dm3, in morske vode- 0,02 µg/dm3 MPCv je 0,1 mg/dm3

Glavni izvori jedinjenja gvožđa u površinskim vodama su procesi hemijskog trošenja stijena, praćeni njihovim mehaničkim uništavanjem i otapanjem. U procesu interakcije sa mineralnim i organskim supstancama sadržanim u prirodnim vodama nastaje složen kompleks jedinjenja gvožđa, koja se nalaze u vodi u otopljenom, koloidnom i suspendovanom stanju. Značajne količine gvožđa dolaze sa podzemnim oticajem i otpadnim vodama iz preduzeća metalurške, metaloprerađivačke, tekstilne industrije, industrije boja i lakova i sa poljoprivrednim otpadnim vodama.

Fazne ravnoteže zavise od hemijski sastav voda, pH, Eh i, donekle, temperatura. U rutinskoj analizi ponderisani oblik emituju čestice veličine veće od 0,45 mikrona. To su pretežno minerali koji sadrže željezo, hidrat željeznog oksida i jedinjenja željeza adsorbirana na suspenzijama. Istinski otopljeni i koloidni oblik se obično razmatraju zajedno. Otopljeno gvožđe predstavljena jedinjenjima u jonskom obliku, u obliku hidroksokopleksa i kompleksa sa otopljenim neorganskim i organskim supstancama prirodnih voda. U jonskom obliku uglavnom migrira Fe(II), a Fe(III) u odsustvu kompleksirajućih supstanci ne može biti u značajnoj količini u otopljenom stanju.

Gvožđe se uglavnom nalazi u vodama sa niskim vrednostima Eh.

Kao rezultat hemijske i biohemijske (uz učešće željeznih bakterija) oksidacije, Fe(II) prelazi u Fe(III), koji se hidrolizom taloži u obliku Fe(OH)3. I Fe(II) i Fe(III) imaju tendenciju da formiraju hidrokso komplekse ovog tipa +, 4+, +, 3+, - i drugi koji koegzistiraju u rastvoru u različitim koncentracijama u zavisnosti od pH i generalno određuju stanje gvožđe-hidroksil sistema. Glavni oblik pojave Fe(III) u površinskim vodama su njegovi kompleksni spojevi s otopljenim neorganskim i organskim jedinjenjima, uglavnom humusnim tvarima. Pri pH = 8,0 glavni oblik je Fe(OH)3, a najmanje je proučavan koloidni oblik gvožđa, to je hidrat gvožđa oksid Fe(OH)3 i kompleksi sa organskim supstancama.

Sadržaj željeza u površinskim vodama kopna je desetine miligrama, u blizini močvara - nekoliko miligrama. Povećan sadržaj željeza uočen je u močvarnim vodama, u kojima se nalazi u obliku kompleksa sa solima huminskih kiselina - humatima. Najveće koncentracije željeza (do nekoliko desetina i stotina miligrama po 1 dm3) uočene su u podzemnim vodama sa niskim pH vrijednostima.

Kao biološki aktivan element, željezo u određenoj mjeri utiče na intenzitet razvoja fitoplanktona i kvalitativni sastav mikroflore u rezervoaru.

Koncentracije gvožđa su podložne izrazitim sezonskim fluktuacijama. Obično, u rezervoarima visoke biološke produktivnosti, u periodu ljetne i zimske stagnacije, primjetno je povećanje koncentracije željeza u donjim slojevima vode. Jesenje-proljetno miješanje vodenih masa (homotermija) praćeno je oksidacijom Fe(II) u Fe(III) i taloženjem potonjeg u obliku Fe(OH)3.

U prirodne vode ulazi prilikom ispiranja tla, polimetalnih i bakrenih ruda, kao rezultat razgradnje vodenih organizama sposobnih da ga akumuliraju. Jedinjenja kadmijuma se u površinske vode prenose otpadnim vodama iz olovno-cinkanih fabrika, prerađivača rude, brojnih hemijskih preduzeća (proizvodnja sumporne kiseline), galvanske proizvodnje, a takođe i sa rudničkim vodama. Do smanjenja koncentracije otopljenih spojeva kadmija dolazi zbog procesa sorpcije, taloženja kadmij hidroksida i karbonata i njihove potrošnje u vodenim organizmima.

Otopljeni oblici kadmijuma u prirodnim vodama su uglavnom mineralni i organo-mineralni kompleksi. Glavni suspendovani oblik kadmijuma su njegova adsorbovana jedinjenja. Značajan dio kadmijuma može migrirati unutar ćelija vodenih organizama.

U riječnim nekontaminiranim i slabo zagađenim vodama kadmij se nalazi u submikrogramskim koncentracijama, a u zagađenim i otpadnim vodama koncentracija kadmijuma može doseći desetine mikrograma po 1 dm3.

Jedinjenja kadmija igraju važnu ulogu u životu životinja i ljudi. Toksičan je u visokim koncentracijama, posebno u kombinaciji s drugim toksičnim tvarima.

MPCv je 0,001 mg/dm3, MPCvr je 0,0005 mg/dm3 (ograničavajući znak štetnosti je toksikološki).

Jedinjenja kobalta ulaze u prirodne vode kao rezultat njihovog ispiranja iz bakrenog pirita i drugih ruda, iz tla tokom razgradnje organizama i biljaka, kao i sa otpadnim vodama iz metalurških, metaloprerađivačkih i hemijskih postrojenja. Neke količine kobalta dolaze iz tla kao rezultat razgradnje biljnih i životinjskih organizama.

Jedinjenja kobalta u prirodnim vodama su u otopljenom i suspendiranom stanju, čiji je kvantitativni odnos određen hemijskim sastavom vode, temperaturom i pH vrijednostima. Otopljeni oblici su uglavnom predstavljeni kompleksnim jedinjenjima, uklj. sa organskom materijom u prirodnim vodama. Dvovalentna jedinjenja kobalta najkarakterističnija su za površinske vode. U prisustvu oksidatora, trovalentni kobalt može postojati u značajnim koncentracijama.

Kobalt je jedan od biološki aktivnih elemenata i uvijek se nalazi u tijelu životinja i biljaka. Nedovoljan sadržaj kobalta u biljkama povezan je s njegovim nedovoljnim sadržajem u tlu, što doprinosi razvoju anemije kod životinja (tajga-šumska nečernozemska zona). Kao dio vitamina B12, kobalt vrlo aktivno djeluje na unos dušičnih tvari, povećanje sadržaja hlorofila i askorbinske kiseline, aktivira biosintezu i povećava sadržaj proteinskog dušika u biljkama. Međutim, povišene koncentracije jedinjenja kobalta su toksične.

U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama njegov sadržaj varira od desetinki do hiljaditih dijela miligrama po 1 dm3, prosječni sadržaj u morskoj vodi je 0,5 µg/dm3. MPCv je 0,1 mg/dm3, MPCv je 0,01 mg/dm3.

Mangan

Mangan ulazi u površinske vode kao rezultat ispiranja feromanganskih ruda i drugih minerala koji sadrže mangan (pirolusit, psilomelan, braunit, manganit, crni oker). Značajne količine mangana nastaju razgradnjom vodenih životinja i biljnih organizama, posebno plavo-zelenih, dijatomeja i viših vodenih biljaka. Jedinjenja mangana se ispuštaju u rezervoare sa otpadnim vodama iz postrojenja za preradu mangana, metalurških postrojenja, preduzeća hemijske industrije i rudničke vode.

Smanjenje koncentracije jona mangana u prirodnim vodama nastaje kao rezultat oksidacije Mn(II) u MnO2 i druge visokovalentne okside koji se talože. Glavni parametri koji određuju reakciju oksidacije su koncentracija otopljenog kisika, pH vrijednost i temperatura. Koncentracija otopljenih spojeva mangana opada zbog njihovog korištenja algama.

Glavni oblik migracije jedinjenja mangana u površinskim vodama su suspenzije, čiji je sastav određen sastavom stijena koje dreniraju vode, kao i koloidnim hidroksidom teških metala i sorbiranim jedinjenjima mangana. Od suštinskog značaja u migraciji mangana u rastvorenim i koloidnim oblicima su organske supstance i procesi kompleksnog formiranja mangana sa neorganskim i organskim ligandima. Mn(II) formira rastvorljive komplekse sa bikarbonatima i sulfatima. Kompleksi mangana sa hloridnim jonom su rijetki. Kompleksna jedinjenja Mn(II) sa organskim supstancama su obično manje stabilna nego sa drugim prelaznim metalima. To uključuje spojeve s aminima, organskim kiselinama, aminokiselinama i huminskim tvarima. Mn(III) u visokim koncentracijama može biti u otopljenom stanju samo u prisustvu jakih kompleksnih agenasa; Mn(YII) se ne pojavljuje u prirodnim vodama.

U riječnim vodama sadržaj mangana se obično kreće od 1 do 160 µg/dm3, prosječni sadržaj u morskim vodama je 2 µg/dm3, u podzemnim vodama - n.102 - n.103 µg/dm3.

Koncentracija mangana u površinskim vodama podložna je sezonskim fluktuacijama.

Faktori koji određuju promjene u koncentracijama mangana su odnos površinskog i podzemnog oticanja, intenzitet njegove potrošnje tokom fotosinteze, razgradnja fitoplanktona, mikroorganizama i više vodene vegetacije, kao i procesi njegove sedimentacije na dno. vodna tijela.

Uloga mangana u životu viših biljaka i algi u vodnim tijelima je vrlo velika. Mangan doprinosi iskorišćavanju CO2 od strane biljaka, što povećava intenzitet fotosinteze, učestvuje u procesima redukcije nitrata i asimilacije dušika od strane biljaka. Mangan podstiče prelazak aktivnog Fe(II) u Fe(III), koji štiti ćeliju od trovanja, ubrzava rast organizama itd. Važna ekološka i fiziološka uloga mangana zahtijeva proučavanje i distribuciju mangana u prirodnim vodama.

Za vodna tijela za sanitarnu upotrebu, MPCv (za jon mangana) postavljena je na 0,1 mg/dm3.

Ispod su karte distribucije prosječnih koncentracija metala: mangana, bakra, nikla i olova, izgrađene prema opservacijskim podacima za 1989-1993. u 123 grada. Pretpostavlja se da je upotreba novijih podataka neprikladna, jer su zbog smanjenja proizvodnje značajno smanjene koncentracije suspendiranih čvrstih tvari, a samim tim i metala.

Utjecaj na zdravlje. Mnogi metali su sastavni dio prašine i imaju značajan utjecaj na zdravlje.

Mangan ulazi u atmosferu iz emisija iz preduzeća crne metalurgije (60% svih emisija mangana), mašinstva i obrade metala (23%), obojene metalurgije (9%), brojnih malih izvora, na primjer, iz zavarivanja.

Visoke koncentracije mangana dovode do pojave neurotoksičnih efekata, progresivnog oštećenja centralnog nervnog sistema, upale pluća.
Najveće koncentracije mangana (0,57 - 0,66 µg/m3) uočene su u velikim metalurškim centrima: u Lipecku i Čerepovcu, kao iu Magadanu. Većina gradova sa visokim koncentracijama Mn (0,23 - 0,69 µg/m3) koncentrisana je na poluostrvu Kola: Zapolarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (vidi kartu).

Za 1991 - 1994 Emisije mangana iz industrijskih izvora smanjene su za 62%, prosječne koncentracije - za 48%.

Bakar je jedan od najvažnijih elemenata u tragovima. Fiziološka aktivnost bakra povezana je uglavnom s njegovim uključivanjem u sastav aktivnih centara redoks enzima. Nedovoljan sadržaj bakra u zemljištu negativno utiče na sintezu proteina, masti i vitamina i doprinosi neplodnosti biljnih organizama. Bakar je uključen u proces fotosinteze i utiče na apsorpciju dušika od strane biljaka. Istovremeno, prekomjerne koncentracije bakra štetno djeluju na biljne i životinjske organizme.

Cu(II) spojevi su najčešći u prirodnim vodama. Od jedinjenja Cu(I) najčešći su Cu2O, Cu2S i CuCl, koji su slabo rastvorljivi u vodi. U prisustvu liganada u vodenom mediju, uz ravnotežu disocijacije hidroksida, potrebno je voditi računa o stvaranju različitih kompleksnih oblika koji su u ravnoteži sa metalnim vodenim ionima.

Glavni izvor bakra koji ulazi u prirodne vode su otpadne vode iz hemijske i metalurške industrije, vode iz rudnika i aldehidni reagensi koji se koriste za uništavanje algi. Bakar se može formirati kao rezultat korozije bakarnih cijevi i drugih struktura koje se koriste u vodovodnim sistemima. U podzemnim vodama sadržaj bakra je rezultat interakcije vode sa stijenama koje ga sadrže (halkopirit, halkocit, kovelit, bornit, malahit, azurit, krizakola, brotantin).

Maksimalno dozvoljena koncentracija bakra u vodi akumulacija za sanitarne i domaćinske vode je 0,1 mg/dm3 (granični znak štetnosti je opšta sanitarna), u vodi akumulacija za ribarstvo je 0,001 mg/dm3.

Grad

Norilsk

Monchegorsk

Krasnouralsk

Kolchugino

Zapolarny

Emisije M (hiljadu tona/godišnje) bakarnog oksida i prosječne godišnje koncentracije q (µg/m3) bakra.

Bakar ulazi u zrak s emisijama iz metalurške industrije. U emisijama čestica, sadržan je uglavnom u obliku jedinjenja, uglavnom bakrenog oksida.

Preduzeća obojene metalurgije čine 98,7% svih antropogenih emisija ovog metala, od čega 71% vrše preduzeća koncerna Norilsk Nickel locirana u Zapoljarnom i Nikelu, Mončegorsku i Norilsku, a prenosi se oko 25% emisija bakra. vani u Revdi, Krasnouralsku, Kolčuginu i drugima.

Visoke koncentracije bakra dovode do intoksikacije, anemije i hepatitisa.

Kao što se može vidjeti iz karte, najveće koncentracije bakra zabilježene su u gradovima Lipeck i Rudnaya Pristan. Koncentracije bakra su takođe povećane u gradovima na poluostrvu Kola, u Zapoljarnom, Mončegorsku, Nikelu, Olenegorsku, kao iu Norilsku.

Emisije bakra iz industrijskih izvora smanjene su za 34%, prosječne koncentracije - za 42%.

molibden

Jedinjenja molibdena ulaze u površinske vode kao rezultat njihovog ispiranja iz egzogenih minerala koji sadrže molibden. Molibden također ulazi u vodna tijela sa otpadnim vodama iz prerađivačkih postrojenja i preduzeća obojene metalurgije. Smanjenje koncentracije molibdenovih jedinjenja nastaje kao rezultat taloženja teško rastvorljivih jedinjenja, procesa adsorpcije mineralnim suspenzijama i potrošnje biljnih vodenih organizama.

Molibden se u površinskim vodama uglavnom nalazi u obliku MoO42-. Velika je vjerovatnoća da postoji u obliku organomineralnih kompleksa. Mogućnost određenog nakupljanja u koloidnom stanju proizlazi iz činjenice da su produkti oksidacije molibdenita rastresite fino dispergirane tvari.

U riječnim vodama molibden se nalazi u koncentracijama od 2,1 do 10,6 µg/dm3. Morska voda sadrži u prosjeku 10 µg/dm3 molibdena.

U malim količinama molibden je neophodan za normalan razvoj biljnih i životinjskih organizama. Molibden je dio enzima ksantin oksidaze. Uz nedostatak molibdena, enzim se stvara u nedovoljnim količinama, što uzrokuje negativne reakcije u tijelu. U visokim koncentracijama molibden je štetan. Sa viškom molibdena, metabolizam je poremećen.

Maksimalna dozvoljena koncentracija molibdena u vodnim tijelima za sanitarnu upotrebu je 0,25 mg/dm3.

Arsen ulazi u prirodne vode iz mineralnih izvora, područja mineralizacije arsena (arsenski pirit, realgar, orpiment), kao i iz zona oksidacije stijena polimetalnog, bakarno-kobaltnog i volframovog tipa. Određena količina arsena dolazi iz tla, kao i razgradnjom biljnih i životinjskih organizama. Potrošnja arsena od strane vodenih organizama jedan je od razloga smanjenja njegove koncentracije u vodi, što se najjasnije manifestira u periodu intenzivnog razvoja planktona.

Značajne količine arsena ulaze u vodena tijela sa otpadnim vodama iz postrojenja za preradu, otpadom iz proizvodnje boja, kožara i fabrika pesticida, kao i sa poljoprivrednih površina na kojima se koriste pesticidi.

U prirodnim vodama jedinjenja arsena su u rastvorenom i suspendovanom stanju, odnos između kojih je određen hemijskim sastavom vode i pH vrednostima. U otopljenom obliku, arsen se javlja u tro- i petovalentnim oblicima, uglavnom kao anjoni.

U nezagađenim riječnim vodama, arsen se obično nalazi u mikrogramskim koncentracijama. AT mineralne vode njegova koncentracija može doseći nekoliko miligrama po 1 dm3, u morskim vodama sadrži u prosjeku 3 µg/dm3, u podzemnim vodama se javlja u koncentracijama od n.105 µg/dm3. Jedinjenja arsena u visokim koncentracijama su toksična za organizam životinja i ljudi: inhibiraju oksidativne procese, inhibiraju dotok kisika u organe i tkiva.

MPCv za arsen je 0,05 mg/dm3 (granični pokazatelj štetnosti je sanitarno-toksikološki), a MPCv je 0,05 mg/dm3.

Prisustvo nikla u prirodnim vodama je zbog sastava stijena kroz koje voda prolazi: nalazi se na mjestima naslaga sulfidnih ruda bakra-nikla i ruda željezo-nikl. U vodu ulazi iz tla i iz biljnih i životinjskih organizama tokom njihovog propadanja. U plavo-zelenim algama utvrđen je povećan sadržaj nikla u odnosu na druge vrste algi. Jedinjenja nikla također ulaze u vodna tijela sa otpadnim vodama iz niklovanih radnji, pogona sintetičkog kaučuka i postrojenja za obogaćivanje nikla. Ogromne emisije nikla prate sagorevanje fosilnih goriva.

Njegova koncentracija se može smanjiti kao rezultat taloženja spojeva kao što su cijanidi, sulfidi, karbonati ili hidroksidi (s povećanjem pH vrijednosti), zbog njegove potrošnje u vodenim organizmima i procesa adsorpcije.

U površinskim vodama, jedinjenja nikla su u otopljenom, suspendovanom i koloidnom stanju, čiji kvantitativni odnos zavisi od sastava vode, temperature i pH vrednosti. Sorbenti spojeva nikla mogu biti željezni hidroksid, organske tvari, visoko dispergirani kalcijum karbonat, gline. Otopljeni oblici su uglavnom kompleksni joni, najčešće sa aminokiselinama, huminskim i fulvo kiselinama, a takođe iu obliku jakog kompleksa cijanida. Jedinjenja nikla su najzastupljenija u prirodnim vodama, u kojima je u oksidacionom stanju +2. Ni3+ jedinjenja se obično formiraju u alkalnoj sredini.

Jedinjenja nikla igraju važnu ulogu u hematopoetskim procesima, budući da su katalizatori. Njegov povećani sadržaj ima specifičan učinak na kardiovaskularni sistem. Nikl je jedan od kancerogenih elemenata. Može uzrokovati respiratorne bolesti. Vjeruje se da su slobodni ioni nikla (Ni2+) oko 2 puta toksičniji od njegovih kompleksnih spojeva.

U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama koncentracija nikla se obično kreće od 0,8 do 10 µg/dm3; u zagađenim je nekoliko desetina mikrograma po 1 dm3. Prosječna koncentracija nikla u morskoj vodi je 2 µg/dm3, u podzemnoj vodi n.103 µg/dm3. U podzemnim vodama koje ispiraju stijene koje sadrže nikl, koncentracija nikla se ponekad povećava i do 20 mg/dm3.

Nikl ulazi u atmosferu iz preduzeća obojene metalurgije, koja čine 97% svih emisija nikla, od kojih 89% dolazi iz preduzeća koncerna Norilsk Nickel koji se nalaze u Zapolarnom i Nikelu, Mončegorsku i Norilsku.

Povećan sadržaj nikla u životnoj sredini dovodi do pojave endemskih bolesti, karcinoma bronha. Jedinjenja nikla spadaju u 1. grupu kancerogena.
Mapa pokazuje nekoliko tačaka sa visokim prosječnim koncentracijama nikla na lokacijama koncerna Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.

Emisije nikla iz industrijskih preduzeća smanjene su za 28%, prosječne koncentracije - za 35%.

Emisije M (hiljadu tona/godišnje) i prosječne godišnje koncentracije q (µg/m3) nikla.

U prirodne vode ulazi kao rezultat ispiranja minerala koji sadrže kalaj (kasiterit, stanin), kao i sa otpadnim vodama iz raznih industrija (bojenje tkanina, sinteza organskih boja, proizvodnja legura sa dodatkom kalaja i dr.).

Toksični učinak kalaja je mali.

Kositar se nalazi u nezagađenim površinskim vodama u submikrogramskim koncentracijama. U podzemnim vodama njegova koncentracija doseže nekoliko mikrograma po 1 dm3. MPCv je 2 mg/dm3.

Jedinjenja žive mogu dospjeti u površinske vode kao rezultat ispiranja stijena u području ležišta žive (cinober, metacinabarit, živi kamen), u procesu razgradnje vodenih organizama koji akumuliraju živu. Značajne količine ulaze u vodna tijela sa otpadnim vodama iz preduzeća koja proizvode boje, pesticide, farmaceutske proizvode i neke eksplozive. Termoelektrane na ugalj ispuštaju značajne količine živinih jedinjenja u atmosferu, koja, kao rezultat vlažnih i suhih padavina, ulaze u vodena tijela.

Smanjenje koncentracije otopljenih živinih jedinjenja nastaje kao rezultat njihove ekstrakcije od strane mnogih morskih i slatkovodnih organizama, koji imaju sposobnost da je akumuliraju u koncentracijama višestruko većim od sadržaja u vodi, kao i procesa adsorpcije suspendovanih čvrstih supstanci i donji sedimenti.

U površinskim vodama jedinjenja žive su u otopljenom i suspendovanom stanju. Odnos između njih zavisi od hemijskog sastava vode i pH vrednosti. Suspendirana živa je sorbirana živina jedinjenja. Otopljeni oblici su nedisocirani molekuli, složena organska i mineralna jedinjenja. U vodi vodnih tijela, živa može biti u obliku jedinjenja metil žive.

Jedinjenja žive su veoma toksična, utiču na ljudski nervni sistem, izazivaju promene na sluznici, poremećenu motoričku funkciju i sekreciju. gastrointestinalnog trakta, promjene u krvi itd. Procesi metilacije bakterija usmjereni su na stvaranje spojeva metil žive, koji su višestruko toksičniji od mineralnih soli žive. Jedinjenja metil žive se akumuliraju u ribama i mogu ući u ljudsko tijelo.

MPCv žive je 0,0005 mg/dm3 (granični znak štetnosti je sanitarno-toksikološki), MPCv je 0,0001 mg/dm3.

Prirodni izvori ulaska olova u površinske vode su procesi rastvaranja endogenih (galena) i egzogenih (anglzit, cerusit itd.) minerala. Značajno povećanje sadržaja olova u okolišu (uključujući i površinske vode) povezano je sa sagorijevanjem uglja, upotrebom tetraetil olova kao antidetonatora u motornom gorivu, sa uklanjanjem u vodna tijela sa otpadnim vodama iz postrojenja za preradu rude. , neka metalurška postrojenja, hemijska industrija, rudnici itd. Značajni faktori za smanjenje koncentracije olova u vodi su njegova adsorpcija suspendovanim čvrstim materijama i taloženje sa njima u sedimente dna. Između ostalih metala, olovo se ekstrahuje i akumulira hidrobiontima.

Olovo se nalazi u prirodnim vodama u otopljenom i suspendiranom (sorbiranom) stanju. U otopljenom obliku javlja se u obliku mineralnih i organomineralnih kompleksa, kao i prostih jona, u nerastvorljivom obliku - uglavnom u obliku sulfida, sulfata i karbonata.

U riječnim vodama koncentracija olova se kreće od desetina do jedinica mikrograma po 1 dm3. Čak iu vodi vodnih tijela u blizini područja polimetalnih ruda, njegova koncentracija rijetko doseže desetine miligrama po 1 dm3. Samo u hloridnim termalnim vodama koncentracija olova ponekad dostiže i nekoliko miligrama po 1 dm3.

Ograničavajući pokazatelj štetnosti olova je sanitarno-toksikološki. MPCv olova je 0,03 mg/dm3, MPCv je 0,1 mg/dm3.

Olovo se nalazi u emisijama metalurških, metaloprerađivačkih, elektrotehničkih, petrohemijskih i autotransportnih preduzeća.

Utjecaj olova na zdravlje nastaje udisanjem zraka koji sadrži olovo, te unošenjem olova hranom, vodom i česticama prašine. Olovo se nakuplja u tijelu, u kostima i površinskim tkivima. Olovo utiče na bubrege, jetru, nervni sistem i krvotvorne organe. Starije osobe i djeca su posebno osjetljivi čak i na male doze olova.

Emisije M (hiljadu tona/godišnje) i prosječne godišnje koncentracije q (µg/m3) olova.

U sedam godina, emisije olova iz industrijskih izvora su se smanjile za 60% zbog smanjenja proizvodnje i zatvaranja mnogih preduzeća. Oštar pad industrijskih emisija nije praćen smanjenjem emisija iz vozila. Prosječne koncentracije olova smanjene su za samo 41%. Razlika u stopama smanjenja emisija i koncentracijama olova može se objasniti potcjenjivanjem emisija iz vozila u prethodnim godinama; Trenutno je povećan broj automobila i intenzitet njihovog kretanja.

Tetraetil olovo

U prirodne vode ulazi zbog upotrebe kao antidetonatora u motornom gorivu vodenih vozila, kao i sa površinskim oticanjem iz urbanih sredina.

Ovu tvar karakterizira visoka toksičnost, ima kumulativna svojstva.

Izvori srebra koji ulazi u površinske vode su podzemne i otpadne vode iz rudnika, postrojenja za preradu i fotografskih preduzeća. Povećani sadržaj srebra povezan je s upotrebom baktericidnih i algicidnih preparata.

U otpadnim vodama srebro može biti prisutno u otopljenom i suspendiranom obliku, uglavnom u obliku halogenih soli.

U nezagađenim površinskim vodama srebro se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. U podzemnim vodama koncentracija srebra varira od nekoliko do desetina mikrograma po 1 dm3, u morskoj vodi u prosjeku 0,3 μg/dm3.

Srebrni joni su sposobni uništiti bakterije i sterilizirati vodu čak iu malim koncentracijama (donja granica baktericidnog djelovanja jona srebra je 2,10-11 mol/dm3). Uloga srebra u organizmu životinja i ljudi nije dovoljno proučavana.

MPCv srebra je 0,05 mg/dm3.

Antimon ulazi u površinske vode ispiranjem minerala antimona (stibnit, senarmontit, valentinit, servingit, stibiokanit) i otpadnim vodama preduzeća za proizvodnju gume, stakla, bojenja i šibica.

U prirodnim vodama jedinjenja antimona su u rastvorenom i suspendovanom stanju. U redoks uslovima karakterističnim za površinske vode, može postojati i trovalentni i petovalentni antimon.

U nezagađenim površinskim vodama antimon se nalazi u submikrogramskim koncentracijama, u morskoj vodi njegova koncentracija dostiže 0,5 µg/dm3, u podzemnim vodama - 10 µg/dm3. MPCv antimona je 0,05 mg/dm3 (granični pokazatelj štetnosti je sanitarno-toksikološki), MPCv je 0,01 mg/dm3.

Tri- i heksavalentna jedinjenja hroma ulaze u površinske vode kao rezultat ispiranja iz stijena (kromit, krokoit, uvarovit itd.). Neke količine nastaju razgradnjom organizama i biljaka, iz tla. Značajne količine mogu ući u vodna tijela sa otpadnim vodama iz galvanskih radionica, farbara tekstilnih preduzeća, kožara i hemijske industrije. Smanjenje koncentracije iona hroma može se uočiti kao rezultat njihove potrošnje vodenim organizmima i procesa adsorpcije.

U površinskim vodama jedinjenja hroma su u otopljenom i suspendovanom stanju, čiji odnos zavisi od sastava vode, temperature, pH rastvora. Suspendirana jedinjenja hroma su uglavnom sorbovana jedinjenja hroma. Sorbenti mogu biti gline, gvožđe hidroksid, visoko dispergovani taložni kalcijum karbonat, biljni i životinjski ostaci. U otopljenom obliku, hrom može biti u obliku hromata i bihromata. U aerobnim uslovima, Cr(VI) se transformiše u Cr(III), čije se soli u neutralnim i alkalnim sredinama hidroliziraju uz oslobađanje hidroksida.

U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama sadržaj hroma kreće se od nekoliko desetina mikrograma po litri do nekoliko mikrograma po litri, u zagađenim vodnim tijelima dostiže nekoliko desetina i stotina mikrograma po litri. Prosječna koncentracija u morskim vodama je 0,05 µg/dm3, u podzemnim vodama - obično unutar n.10 - n.102 µg/dm3.

Cr(VI) i Cr(III) jedinjenja u povećanim količinama imaju kancerogena svojstva. Cr(VI) jedinjenja su opasnija.

U prirodne vode ulazi kao rezultat prirodnih procesa destrukcije i rastvaranja stijena i minerala (sfalerit, cincit, goslarit, smithsonit, kalamin), kao i sa otpadnim vodama iz postrojenja za preradu rude i galvanskih radionica, proizvodnje pergamentnog papira, mineralnih boja. , viskozna vlakna i dr

U vodi postoji uglavnom u jonskom obliku ili u obliku njenih mineralnih i organskih kompleksa. Ponekad se javlja u nerastvorljivim oblicima: u obliku hidroksida, karbonata, sulfida itd.

U riječnim vodama koncentracija cinka obično se kreće od 3 do 120 µg/dm3, u morskim vodama - od 1,5 do 10 µg/dm3. Sadržaj u rudi, a posebno u rudničkim vodama sa niskim pH vrijednostima može biti značajan.

Cink je jedan od aktivnih elemenata u tragovima koji utiču na rast i normalan razvoj organizama. U isto vrijeme, mnoga jedinjenja cinka su toksična, prvenstveno njegovi sulfati i hloridi.

MPCv Zn2+ je 1 mg/dm3 (granični pokazatelj štetnosti – organoleptički), MPCvr Zn2+ – 0,01 mg/dm3 (granični znak štetnosti – toksikološki).

Teški metali su već na drugom mjestu po opasnosti, ustupajući pesticidima i daleko ispred poznatih zagađivača kao što su ugljični dioksid i sumpor, ali bi u prognozi trebali postati najopasniji, opasniji od otpada iz nuklearnih elektrana i čvrstih materijala. otpad. Zagađenje teškim metalima povezano je s njihovom širokom upotrebom u industrijska proizvodnja zajedno sa slabim sistemima za pročišćavanje, zbog čega teški metali ulaze u okolinu, uključujući i tlo, zagađujući ga i trujući.

Teški metali su među prioritetnim zagađivačima čiji je monitoring obavezan u svim sredinama. U raznim naučnim i primenjenim radovima, autori tumače značenje pojma "teški metali" na različite načine. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente koji su krti (na primjer, bizmut) ili metaloide (na primjer, arsen).

Tlo je glavni medij u koji teški metali ulaze, uključujući iz atmosfere i vodenog okoliša. Također služi i kao izvor sekundarnog zagađenja površinskog zraka i voda koje iz njega ulaze u Svjetski okean. Teške metale biljke asimiliraju iz tla, koji potom ulaze u hranu više organiziranih životinja.
nastavak
--PAGE_BREAK-- 3.3. intoksikacija olovom
Trenutno olovo zauzima prvo mjesto među uzročnicima industrijskog trovanja. To je zbog njegove široke primjene u raznim industrijama. Radnici olovne rude izloženi su olovu u topionicama olova, u proizvodnji baterija, u lemljenju, u štamparijama, u proizvodnji proizvoda od kristalnog stakla ili keramike, olovnog benzina, olovnih boja itd. Zagađenje atmosferskog vazduha, tla i vode u blizini takvih industrija, kao i blizu velikih autoputevi predstavlja opasnost od izlaganja olovu stanovništva koje živi na ovim prostorima, a posebno djece, koja su osjetljivija na djelovanje teških metala.
Sa žaljenjem treba napomenuti da u Rusiji ne postoji državna politika o pravnom, regulatornom i ekonomskom regulisanju uticaja olova na životnu sredinu i javno zdravlje, o smanjenju emisije (ispuštanja, otpada) olova i njegovih jedinjenja u životnu sredinu. , te o potpunom prestanku proizvodnje benzina koji sadrži olovo.

Zbog izuzetno nezadovoljavajućeg obrazovnog rada na objašnjavanju stanovništvu stepena opasnosti od izlaganja teškim metalima za ljudski organizam, u Rusiji se broj kontingenata sa profesionalnim kontaktom sa olovom ne smanjuje, već se postepeno povećava. Slučajevi hronične intoksikacije olovom zabilježeni su u 14 industrija u Rusiji. Vodeće grane industrije su elektroindustrija (proizvodnja baterija), instrumentacija, štamparija i obojena metalurgija, u kojima je intoksikacija uzrokovana prekoračenjem maksimalno dozvoljene koncentracije (MAK) olova u vazduhu radnog prostora za 20 ili više puta.

Značajan izvor olova su izduvni gasovi automobila, jer polovina Rusije još uvijek koristi olovni benzin. Međutim, metalurške fabrike, posebno topionice bakra, ostaju glavni izvor zagađenja životne sredine. A tu su i vođe. Na teritoriji Sverdlovske oblasti postoje 3 najveća izvora emisije olova u zemlji: u gradovima Krasnouralsk, Kirovograd i Revda.

Dimnjaci Krasnouralske topionice bakra, sagrađene još u godinama staljinističke industrijalizacije i sa opremom iz 1932. godine, godišnje izbacuju 150-170 tona olova u grad od 34.000 stanovnika, pokrivajući sve olovnom prašinom.

Koncentracija olova u tlu Krasnouralska varira od 42,9 do 790,8 mg/kg sa maksimalno dozvoljenom koncentracijom MPC = 130 mikrona/kg. Uzorci vode u vodovodu susjednog sela. Oktjabrski, koji se hrani iz podzemnog izvora vode, zabilježio je višak MPC do dva puta.

Zagađenje olovom ima uticaj na zdravlje ljudi. Izloženost olovu remeti ženski i muški reproduktivni sistem. Za žene u trudnoći i fertilnoj dobi, povišeni nivoi olova u krvi predstavljaju posebnu opasnost, jer olovo remeti menstrualnu funkciju, češće dolazi do prijevremenih porođaja, pobačaja i smrti ploda zbog prodiranja olova kroz placentnu barijeru. Novorođenčad ima visoku stopu smrtnosti.

Trovanje olovom je izuzetno opasno za malu djecu – utiče na razvoj mozga i nervnog sistema. Testiranjem 165 djece iz Krasnouralska od 4 godine starosti utvrđena je značajna mentalna retardacija kod 75,7%, a 6,8% ispitane djece ima mentalnu retardaciju, uključujući mentalnu retardaciju.

Djeca predškolskog uzrasta najosjetljiviji na štetno djelovanje olova, jer je njihov nervni sistem u procesu formiranja. Čak i pri malim dozama, trovanje olovom uzrokuje smanjenje intelektualni razvoj, pažnja i sposobnost koncentracije, zaostajanje u čitanju, dovodi do razvoja agresivnosti, hiperaktivnosti i drugih problema u ponašanju djeteta. Ove razvojne abnormalnosti mogu biti dugotrajne i nepovratne. Niska porođajna težina, zaostajanje u razvoju i gubitak sluha također su posljedica trovanja olovom. Visoke doze intoksikacije dovode do mentalne retardacije, kome, konvulzija i smrti.

Bijela knjiga koju su objavili ruski stručnjaci izvještava da zagađenje olovom pokriva cijelu zemlju i da je jedna od mnogih ekoloških katastrofa u bivšem Sovjetskom Savezu koje su izašle na vidjelo posljednjih godina. Veći dio teritorije Rusije doživljava opterećenje od taloženja olova koje premašuje kritičnu vrijednost za normalno funkcioniranje ekosistema. U desetinama gradova postoji višak koncentracija olova u zraku i tlu iznad vrijednosti koje odgovaraju MPC.

Najveći nivo zagađenja vazduha olovom, koji premašuje MPC, primećen je u gradovima Komsomolsk na Amuru, Tobolsk, Tjumenj, Karabaš, Vladimir, Vladivostok.

Maksimalna opterećenja taloženjem olova koja dovode do degradacije kopnenih ekosistema primećena su u oblastima Moskve, Vladimira, Nižnjeg Novgoroda, Rjazanja, Tule, Rostova i Lenjingrada.

Stacionarni izvori su odgovorni za ispuštanje više od 50 tona olova u obliku različitih jedinjenja u vodena tijela. Istovremeno, 7 fabrika baterija godišnje kroz kanalizacioni sistem izbaci 35 tona olova. Analiza distribucije ispuštanja olova u vodna tijela na teritoriji Rusije pokazuje da su regije Lenjingrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza i Oryol lideri u ovoj vrsti opterećenja.

Zemlji su potrebne hitne mjere za smanjenje zagađenja olovom, ali do sada je ekonomska kriza u Rusiji zasjenila ekološki problemi. U dugotrajnoj industrijskoj depresiji, Rusiji nedostaju sredstva za čišćenje prethodnog zagađenja, ali ako se privreda počne oporavljati i fabrike se vrate na posao, zagađenje bi se moglo samo pogoršati.
10 najzagađenijih gradova bivšeg SSSR-a

(Metali su navedeni u opadajućem redoslijedu prema nivou prioriteta za dati grad)

4. Higijena tla. Odlaganje otpada.
Tlo u gradovima i drugim naseljima i njihovoj okolini odavno se razlikuje od prirodnog, biološki vrijednog tla, koje igra važnu ulogu u održavanju ekološke ravnoteže. Tlo u gradovima podložno je istim štetnim uticajima kao i urbani vazduh i hidrosfera, pa se njegova značajna degradacija dešava svuda. Higijeni tla se ne pridaje dovoljna pažnja, iako je njen značaj kao jedne od glavnih komponenti biosfere (vazduh, voda, tlo) i biološkog faktora životne sredine još značajniji od vode, budući da je količina potonjeg (pre svega kvaliteta podzemne vode) određena je stanjem tla, te je ove faktore nemoguće odvojiti jedan od drugog. Zemljište ima sposobnost biološkog samopročišćavanja: u tlu dolazi do cijepanja otpada koji je u njega pao i do njihove mineralizacije; na kraju, tlo nadoknađuje izgubljene minerale na njihov račun.

Ako se kao rezultat preopterećenja tla izgubi bilo koja od komponenti njegovog mineralizacijskog kapaciteta, to će neminovno dovesti do narušavanja mehanizma samopročišćavanja i potpune degradacije tla. I, naprotiv, stvaranje optimalnih uslova za samopročišćavanje tla doprinosi očuvanju ekološke ravnoteže i uslova za postojanje svih živih organizama, uključujući i ljude.

Dakle, problem neutralizacije otpada koji ima štetno biološko dejstvo nije ograničen samo na pitanje njihovog izvoza; to je složeniji higijenski problem, jer je tlo veza između vode, zraka i čovjeka.
4.1.
Uloga tla u metabolizmu

Biološki odnos između tla i čovjeka odvija se uglavnom putem metabolizma. Tlo je, takoreći, snabdjevač minerala neophodnih za metabolički ciklus, za rast biljaka koje konzumiraju ljudi i biljojedi, a jedu ih ljudi i mesožderi. Dakle, tlo daje hranu mnogim predstavnicima biljnog i životinjskog svijeta.

Posljedično, pogoršanje kvaliteta tla, smanjenje njegove biološke vrijednosti, njegove sposobnosti samočišćenja izaziva biološku lančanu reakciju, koja u slučaju dugotrajnog štetnog djelovanja može dovesti do raznih zdravstvenih poremećaja stanovništva. Štaviše, ako se procesi mineralizacije uspore, nitrati, dušik, fosfor, kalij, itd., nastali tokom raspadanja tvari, mogu ući u podzemne vode koje se koriste za piće i uzrokovati ozbiljne bolesti (npr. nitrati mogu uzrokovati methemoglobinemiju, prvenstveno kod dojenčadi) .

Potrošnja vode iz tla siromašnog jodom može uzrokovati endemsku strumu itd.
4.2.
Ekološki odnos između tla i vode i tečnog otpada (otpadne vode)

Čovjek iz tla izvlači vodu potrebnu za održavanje metaboličkih procesa i samog života. Kvalitet vode zavisi od stanja tla; uvijek odražava biološko stanje datog tla.

To se posebno odnosi na podzemne vode, čija je biološka vrijednost u suštini određena svojstvima tla i tla, sposobnošću potonjeg da se samopročišćava, filtracijskim kapacitetom, sastavom njene makroflore, mikrofaune itd.

Direktan utjecaj tla na površinske vode je već manje značajan, povezan je uglavnom s padavinama. Na primjer, nakon obilnih kiša, različiti zagađivači se ispiru iz tla u otvorena vodena tijela (rijeke, jezera), uključujući umjetna gnojiva (azot, fosfat), pesticide, herbicide; u područjima krša, napuknutih naslaga, zagađivači mogu prodrijeti kroz pukotine u duboke podzemne vode.

Neadekvatan tretman otpadnih voda također može uzrokovati štetne biološke efekte na tlo i na kraju dovesti do degradacije tla. Stoga je zaštita tla u naseljima jedan od osnovnih zahtjeva za zaštitu životne sredine uopšte.
4.3.
Granice opterećenja tla za čvrsti otpad (otpad iz domaćinstava i ulica, industrijski otpad, suvi mulj od sedimentacije kanalizacije, radioaktivne supstance itd.)

Problem se pogoršava činjenicom da je, kao rezultat stvaranja sve više čvrstog otpada u gradovima, tlo u njihovoj blizini izloženo sve većem pritisku. Svojstva i sastav tla se pogoršavaju sve bržim tempom.

Od 64,3 miliona tona papira proizvedenih u SAD, 49,1 milion tona završi u otpadu (od toga 26 miliona tona snabdeva domaćinstvo, a 23,1 milion tona trgovačka mreža).

U vezi sa navedenim, odvoz i konačno odlaganje čvrstog otpada predstavlja veoma značajan, teže izvodljiv higijenski problem u kontekstu sve veće urbanizacije.

Moguće je konačno odlaganje čvrstog otpada u kontaminirano tlo. Međutim, zbog stalno sve slabijeg kapaciteta samočišćenja gradskog tla, nemoguće je konačno odlaganje otpada zakopanog u zemlju.

Osoba bi mogla uspješno koristiti za odlaganje čvrstog otpada biohemijski procesi koja se javlja u tlu, njena neutralizujuća i dezinfekciona sposobnost, međutim, urbano tlo je kao rezultat viševekovnog stanovanja ljudi u gradovima i njegovog delovanja odavno postalo neprikladno za ovu svrhu.

Poznati su mehanizmi samopročišćavanja, mineralizacije u tlu, uloga bakterija i enzima koji su u njima uključeni, kao i međuprodukti i konačni produkti razgradnje tvari. Trenutno su istraživanja usmjerena na identifikaciju faktora koji osiguravaju biološku ravnotežu prirodnog tla, kao i na razjašnjavanje pitanja koliko čvrstog otpada (i kakvog sastava) može dovesti do narušavanja biološke ravnoteže tla.
Količina kućnog otpada (smeća) po stanovniku nekih velikih gradova svijeta

Treba napomenuti da se higijensko stanje tla u gradovima kao posljedica njegovog preopterećenja ubrzano pogoršava, iako je sposobnost tla da se samopročišćava glavni higijenski zahtjev za održavanje biološke ravnoteže. Tlo u gradovima više nije u stanju da se nosi sa svojim zadatkom bez pomoći čovjeka. Jedini izlaz iz ove situacije je potpuna neutralizacija i uništavanje otpada u skladu sa higijenskim zahtjevima.

Stoga bi izgradnja javnih komunalnih objekata trebala biti usmjerena na očuvanje prirodne sposobnosti tla da se samopročišćava, a ako je ta sposobnost već postala nezadovoljavajuća, onda se mora vještački obnoviti.

Najnepovoljniji je toksični učinak industrijskog otpada, kako tekućeg tako i čvrstog. Sve veća količina takvog otpada dospijeva u tlo s kojim ono nije u stanju da se nosi. Tako je, na primjer, kontaminacija tla arsenom pronađena u blizini pogona za proizvodnju superfosfata (u radijusu od 3 km). Kao što je poznato, neki pesticidi, kao što su organohlorna jedinjenja koja su ušla u tlo, ne raspadaju se dugo vremena.

Slična je situacija i sa nekim sintetičkim ambalažnim materijalima (polivinilhlorid, polietilen itd.).

Neki toksični spojevi prije ili kasnije dospijevaju u podzemne vode, zbog čega se ne samo što narušava biološka ravnoteža tla, već se i kvaliteta podzemne vode pogoršava do te mjere da se više ne može koristiti kao voda za piće.
Postotak količine osnovnih sintetičkih materijala sadržanih u kućnom otpadu (smeće)

*
Zajedno sa otpadom druge plastike koja se stvrdne pod dejstvom toplote.
Problem otpada danas je povećan i zbog toga što se dio otpada, uglavnom ljudski i životinjski izmet, koristi za đubrenje poljoprivrednog zemljišta [izmet sadrži značajnu količinu azota-0,4-0,5%, fosfora (P203)-0,2-0,6 %, kalijum (K? 0) -0,5-1,5%, ugljenik-5-15%. Ovaj problem grada proširio se i na gradske četvrti.
4.4.
Uloga tla u širenju raznih bolesti

Tlo igra ulogu u distribuciji zarazne bolesti. O tome su još u prošlom vijeku izvijestili Petterkoffer (1882) i Fodor (1875), koji su uglavnom istakli ulogu tla u širenju crijevnih bolesti: kolere, tifusa, dizenterije itd. Također su skrenuli pažnju na činjenicu da bakterije i virusi ostaju održivi i virulentni u tlu mjesecima. Nakon toga, brojni autori su potvrdili svoja zapažanja, posebno u odnosu na urbano tlo. Na primjer, uzročnik kolere ostaje održiv i patogen u podzemnim vodama od 20 do 200 dana, uzročnik tifusne groznice u izmetu - od 30 do 100 dana, uzročnik paratifusa - od 30 do 60 dana. (U pogledu širenja zaraznih bolesti, urbano tlo predstavlja značajan velika opasnost nego tlo na poljima pognojenim stajnjakom.)

Za određivanje stepena kontaminacije tla, jedan broj autora koristi određivanje broja bakterija (E. coli), kao i za određivanje kvaliteta vode. Drugi autori smatraju da je svrsishodno odrediti i broj termofilnih bakterija uključenih u proces mineralizacije.

Širenje zaraznih bolesti kroz tlo uvelike je olakšano zalijevanjem zemljišta kanalizacijom. Istovremeno se pogoršavaju i mineralizacijska svojstva tla. Stoga zalivanje otpadnim vodama treba vršiti pod stalnim strogim sanitarnim nadzorom i to samo van urbanog područja.

4.5.
Štetno djelovanje glavnih vrsta zagađivača (čvrsti i tekući otpad) koji dovode do degradacije tla

4.5.1.
Neutralizacija tečnog otpada u tlu

U jednom broju naselja koja nemaju kanalizacioni sistem, deo otpada, uključujući i stajnjak, neutrališe se u zemljištu.

Kao što znate, ovo je najlakši način za neutralizaciju. Međutim, dopušteno je samo ako je riječ o biološki vrijednom tlu koje je zadržalo sposobnost samopročišćavanja, što nije tipično za urbana tla. Ako tlo više ne posjeduje ove kvalitete, onda su u cilju zaštite od dalje degradacije potrebni složeni tehnički objekti za neutralizaciju tečnog otpada.

Otpad se na više mjesta neutralizira u kompostnim jamama. Tehnički, ovo rješenje je težak zadatak. Osim toga, tekućine mogu prodrijeti u tlo na prilično velikim udaljenostima. Zadatak je dodatno kompliciran činjenicom da gradske otpadne vode sadrže sve veću količinu toksičnog industrijskog otpada koji degradira mineralizacijske osobine tla u još većoj mjeri nego ljudski i životinjski izmet. Stoga je u kompostne jame dozvoljeno odvoditi samo otpadnu vodu koja je prethodno bila taložena. U suprotnom se poremeti filtracijski kapacitet tla, tada tlo gubi svoja druga zaštitna svojstva, pore se postepeno začepljuju itd.

Upotreba ljudskog izmeta za navodnjavanje poljoprivrednih površina drugi je način neutralizacije tekućeg otpada. Ova metoda predstavlja dvostruku higijensku opasnost: prvo, može dovesti do preopterećenja tla; drugo, ovaj otpad može postati ozbiljan izvor infekcije. Stoga se izmet prvo mora dezinfikovati i podvrgnuti odgovarajućem tretmanu, a tek onda koristiti kao đubrivo. Ovdje postoje dvije suprotne tačke gledišta. Prema higijenskim zahtjevima, fekalije su podložne gotovo potpunom uništenju, a sa stanovišta nacionalne ekonomije predstavljaju vrijedno đubrivo. Svježi izmet se ne može koristiti za zalijevanje vrtova i njiva bez prethodnog dezinfekcije. Ako i dalje morate koristiti svježi izmet, tada im je potreban takav stupanj neutralizacije da gotovo nemaju nikakvu vrijednost kao gnojivo.

Izmet se može koristiti kao đubrivo samo u posebno određenim prostorima - uz stalnu sanitarno-higijensku kontrolu, posebno na stanje podzemnih voda, broj muva itd.

Zahtjevi za odlaganje i odlaganje životinjskih fekalija u tlu se u principu ne razlikuju od zahtjeva za odlaganje ljudskih fekalija.

Do nedavno, stajnjak je bio značajan izvor vrijednih nutrijenata za poljoprivredu za poboljšanje plodnosti tla. Međutim, posljednjih godina stajnjak je izgubio na značaju dijelom i zbog mehanizacije. Poljoprivreda, dijelom zbog sve veće upotrebe umjetnih gnojiva.

U nedostatku odgovarajućeg tretmana i odlaganja opasan je i stajnjak, kao i netretirani ljudski izmet. Stoga se stajnjak prije iznošenja na njive ostavlja da sazrije kako bi se za to vrijeme (na temperaturi od 60-70°C) u njemu odvijali potrebni biotermalni procesi. Nakon toga, gnoj se smatra "zrelim" i oslobođen većine patogena koji se u njemu nalaze (bakterije, jaja crva itd.).

Mora se imati na umu da skladišta stajnjaka mogu pružiti idealna tla za razmnožavanje muha koje pospješuju širenje raznih crijevne infekcije. Treba napomenuti da muhe za reprodukciju najspremnije biraju svinjski, zatim konjski, ovčji i na kraju, ali ne i najmanje važno, kravlji. Prije izvoza stajnjaka na njive, potrebno ga je tretirati insekticidnim sredstvima.
nastavak
--PAGE_BREAK--

Pokretni oblici teških metala u zemljištu. Apstrakt: Teški metali u tlu

Teški metali koji zagađuju tlo

Merkur

Olovo

Kadmijum

Bakar i cink

molibden

Antimon

Arsenic

Mangan

Glavne metode borbe protiv onečišćenja tla teškim metalima

Bibliografska veza

Prijavite grešku u kucanju

Tekst za slanje našim urednicima:

Vaš komentar (opciono):