Raskasmetallit ovat ehkä yksi vakavimmista maaperän saastumisesta, joka uhkaa meitä monilla ei-toivotuilla ja lisäksi haitallisilla seurauksilla.

Maaperä on luonteeltaan yhdistelmä erilaisia ​​orgaanista ja epäorgaanista alkuperää olevia savimineraaleja. Riippuen maaperän koostumuksesta, maantieteellisistä tiedoista sekä syrjäisyydestä teollisuusalueista, maaperään voi sisältyä erilaisia ​​raskasmetalleja, joista jokainen on erityisen vaarallinen ympäristölle. Koska eri paikoissa myös maaperän rakenne voi olla erilainen, myös redox-olosuhteet, reaktiivisuus sekä raskasmetallien sitoutumismekanismit maaperässä ovat erilaisia.

Suurin vaara maaperälle on teknogeeniset tekijät. Eri teollisuudenalat, joiden jäte on raskasmetallihiukkasia, on valitettavasti varustettu siten, että parhaatkin suodattimet päästävät läpi raskasmetallielementtejä, jotka päätyvät ensin ilmakehään ja sitten yhdessä teollisuusjätteen kanssa maaperään. . Tämän tyyppistä saastumista kutsutaan ihmisen aiheuttamaksi. Tässä tapauksessa maaperän mekaaninen koostumus, karbonaattipitoisuus ja imeytyskyky ovat erittäin tärkeitä. Raskasmetallit eroavat paitsi maaperään kohdistuvan vaikutuksen asteen, myös tilan, jossa ne ovat siinä, suhteen.

Nyt tiedetään, että lähes kaikki raskasmetallihiukkaset löytyvät maaperästä seuraavat osavaltiot: isomorfisten hiukkasten seoksena, hapettuneena, suolakertymien muodossa, kidehilassa, liukoisessa muodossa, suoraan maaliuoksessa ja jopa orgaanisen aineksen osana. Samalla on otettava huomioon, että metallihiukkasten käyttäytyminen voi muuttua redox-olosuhteista, maaperän koostumuksesta ja hiilidioksidipitoisuudesta riippuen.

Raskasmetallit ovat kauheita paitsi sen vuoksi, että ne ovat maaperässä, myös siksi, että ne pystyvät liikkumaan, muuttumaan ja tunkeutumaan kasveihin, mikä voi aiheuttaa merkittävää haittaa. ympäristöön. Raskasmetallihiukkasten liikkuvuus voi vaihdella sen mukaan, onko kiinteässä ja nestefaasissa olevien alkuaineiden välillä eroa. Epäpuhtaudet, tässä tapauksessa raskasmetallien alkuaineet, voivat usein saada lujasti kiinteän muodon tunkeutuessaan maakerroksiin. Tässä muodossa metallit eivät ole kasvien saatavilla. Kaikissa muissa tapauksissa metallit tunkeutuvat helposti kasveihin.

Vesiliukoiset metallielementit tunkeutuvat maaperään hyvin nopeasti. Lisäksi ne eivät vain pääse maakerrokseen, vaan pystyvät vaeltamaan sen läpi. Koulutunneista kaikki tietävät, että ajan myötä maaperään muodostuu pienimolekyylisiä vesiliukoisia mineraaliyhdisteitä, jotka kulkeutuvat säiliön alaosaan. Ja yhdessä niiden kanssa myös raskasmetalliyhdisteet kulkeutuvat muodostaen pienimolekyylisiä komplekseja, eli muuttuvat toiseen tilaan.

SIVUNVAIHTO-- raskasmetallit, joka on tyypillistä laajalle epäpuhtausryhmälle, on viime aikoina yleistynyt. Erilaisissa tieteellisissä ja soveltavissa teoksissa kirjoittajat tulkitsevat tämän käsitteen merkitystä eri tavoin. Tässä suhteessa raskasmetallien ryhmään määritettyjen alkuaineiden määrä vaihtelee laajalla alueella. Jäsenyyskriteereinä käytetään lukuisia ominaisuuksia: atomimassa, tiheys, myrkyllisyys, esiintyvyys luonnollisessa ympäristössä, osallistumisaste luonnollisiin ja teknogeenisiin kiertokulkuihin. Joissakin tapauksissa raskasmetallien määritelmä sisältää alkuaineita, jotka ovat hauraita (esimerkiksi vismutti) tai metalloideja (esimerkiksi arseeni).

Ympäristön saastumisen ja ympäristön seurannan ongelmille omistetuissa töissä tähän mennessä raskasmetallit sisältää yli 40 jaksollisen järjestelmän metallia D.I. Mendelejev, jonka atomimassa on yli 50 atomiyksikköä: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi Samaan aikaan seuraavilla olosuhteilla on tärkeä rooli raskasmetallien luokittelussa: niiden korkea myrkyllisyys eläville organismeille suhteellisen pieninä pitoisuuksina sekä niiden kyky bioakkumuloitua ja biomagnifioitua. Melkein kaikki tämän määritelmän piiriin kuuluvat metallit (lukuun ottamatta lyijyä, elohopeaa, kadmiumia ja vismuttia, joiden biologinen rooli on tällä hetkellä epäselvä) osallistuvat aktiivisesti biologisiin prosesseihin ja ovat osa monia entsyymejä. N. Reimesin luokituksen mukaan metallit, joiden tiheys on yli 8 g/cm3, tulisi katsoa raskaiksi. Raskasmetallit ovat siis Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Muodollisesti määritelty raskasmetallit vastaa suurta määrää elementtejä. Ympäristön tilan ja saastumisen havaintojen järjestämiseen liittyviin käytännön toimiin osallistuvien tutkijoiden mukaan näiden alkuaineiden yhdisteet eivät kuitenkaan ole läheskään samanarvoisia saasteina. Siksi monissa töissä raskasmetallien ryhmän laajuutta on kaventunut prioriteettikriteerien mukaisesti työn suunnan ja erityispiirteiden vuoksi. Joten Yu.A:n jo klassisissa teoksissa. Israel listalla kemialliset aineet, määritettävä luonnonympäristöissä biosfäärialueiden tausta-asemilla, osiossa raskasmetallit nimetty Pb, Hg, Cd, As. Toisaalta Yhdistyneiden Kansakuntien Euroopan talouskomission alaisuudessa toimivan ja Euroopan maiden epäpuhtauspäästöjä koskevia tietoja keräävän ja analysoivan Heavy Metal Emissions -työryhmän päätöksen mukaan vain Zn, As, Se ja Sb määrättiin raskasmetallit. N. Reimesin määritelmän mukaan jalometallit ja harvinaiset metallit eroavat raskasmetalleista, vastaavasti, jäävät jäljelle. vain Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Soveltavassa työssä raskasmetalleja lisätään useimmiten Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Metalli-ionit ovat luonnollisten vesistöjen välttämättömiä komponentteja. Ympäristöolosuhteista (pH, redox-potentiaali, ligandien läsnäolo) riippuen niitä esiintyy vaihtelevassa määrin hapettumista ja ovat osa erilaisia ​​epäorgaanisia ja organometallisia yhdisteitä, jotka voivat olla todella liuenneita, kolloidisesti dispergoituneita tai osa mineraali- ja orgaanisia suspensioita.

Metallien todella liuenneet muodot puolestaan ​​ovat hyvin erilaisia, mikä liittyy hydrolyysiprosesseihin, hydrolyyttiseen polymeroitumiseen (polynukleaaristen hydroksokompleksien muodostuminen) ja kompleksoitumiseen erilaisten ligandien kanssa. Näin ollen sekä metallien katalyyttiset ominaisuudet että vesien mikro-organismien saatavuus riippuvat niiden olemassaolon muodoista vesiekosysteemissä.

Monet metallit muodostavat melko vahvoja komplekseja orgaanisen aineen kanssa; nämä kompleksit ovat yksi tärkeimmistä alkuaineiden kulkeutumismuodoista luonnonvesissä. Useimmat orgaaniset kompleksit muodostuvat kelaattisyklissä ja ovat stabiileja. Maaperän happojen muodostamat kompleksit raudan, alumiinin, titaanin, uraanin, vanadiinin, kuparin, molybdeenin ja muiden raskasmetallien suolojen kanssa liukenevat suhteellisen hyvin neutraaleihin, lievästi happamiin ja lievästi emäksisiin väliaineisiin. Siksi organometalliset kompleksit pystyvät kulkeutumaan luonnollisissa vesissä hyvin pitkiä matkoja. Tämä on erityisen tärkeää vähämineralisoiduille ja ennen kaikkea pintavesille, joissa muiden kompleksien muodostuminen on mahdotonta.

Luonnonvesien metallipitoisuutta säätelevien tekijöiden, niiden kemiallisen reaktiivisuuden, biologisen hyötyosuuden ja myrkyllisyyden ymmärtämiseksi on välttämätöntä tietää metallin kokonaispitoisuuden lisäksi myös metallin vapaiden ja sitoutuneiden muotojen osuus.

Metallien siirtymisellä vesipitoisessa väliaineessa metallikompleksimuotoon on kolme seurausta:

1. Metalli-ionien kokonaispitoisuus saattaa kasvaa, koska se muuttuu pohjasedimentistä liuokseksi;

2. Kompleksisten ionien kalvoläpäisevyys voi poiketa merkittävästi hydratoituneiden ionien läpäisevyydestä;

3. Metallin myrkyllisyys kompleksin muodostumisen seurauksena voi muuttua suuresti.

Eli kelatoidut muodot Cu, Cd, Hg vähemmän myrkyllisiä kuin vapaat ionit. Luonnonvesien metallipitoisuutta säätelevien tekijöiden, niiden kemiallisen reaktiivisuuden, biologisen hyötyosuuden ja myrkyllisyyden ymmärtämiseksi on tiedettävä kokonaispitoisuuden lisäksi myös sitoutuneiden ja vapaiden muotojen osuus.

Veden raskasmetallien saastumisen lähteitä ovat sinkitystehtaiden, kaivosten, rauta- ja ei-rautametallien metallurgian sekä koneenrakennustehtaiden jätevedet. Raskasmetalleja löytyy lannoitteista ja torjunta-aineista, ja ne voivat päästä vesistöihin maatalousmaasta valumien mukana.

Luonnonvesien raskasmetallipitoisuuksien nousu liittyy usein muuntyyppiseen saastumiseen, kuten happamoimiseen. Happaman saostuksen saostuminen edistää pH-arvon laskua ja metallien siirtymistä mineraali- ja orgaanisiin aineisiin adsorboituneesta tilasta vapaaseen tilaan.

Ensinnäkin kiinnostavat metallit, jotka saastuttavat ilmakehää eniten, koska niitä käytetään merkittäviä määriä tuotantotoiminnassa ja kerääntyvät ulkoinen ympäristö ovat vakava vaara biologisen aktiivisuutensa ja myrkyllisten ominaisuuksiensa vuoksi. Näitä ovat lyijy, elohopea, kadmium, sinkki, vismutti, koboltti, nikkeli, kupari, tina, antimoni, vanadiini, mangaani, kromi, molybdeeni ja arseeni.
Raskasmetallien biogeokemialliset ominaisuudet

H - korkea, Y - kohtalainen, H - matala

Vanadiini.

Vanadiini on pääosin hajanaisessa tilassa ja sitä löytyy rautamalmeista, öljystä, asfaltista, bitumista, öljyliuskeesta, hiilestä jne. Yksi luonnonvesien vanadiinin saastumisen tärkeimmistä lähteistä on öljy ja sen tuotteet.

Sitä esiintyy luonnollisissa vesissä erittäin pieninä pitoisuuksina: jokivesissä 0,2 - 4,5 µg/dm3, merivedessä - keskimäärin 2 µg/dm3

Vedessä se muodostaa stabiileja anionisia komplekseja (V4O12)4- ja (V10O26)6-. Vanadiinin kulkeutumisessa sen liuenneiden kompleksiyhdisteiden rooli orgaanisten aineiden, erityisesti humushappojen kanssa, on olennainen.

Suuret vanadiinipitoisuudet ovat haitallisia ihmisten terveydelle. Vanadiinin MPCv on 0,1 mg/dm3 (haitallisuuden rajoittava indikaattori on terveystoksikologinen), MPCvr on 0,001 mg/dm3.

Luonnonvesiin joutuvan vismutin luonnolliset lähteet ovat vismuttipitoisten mineraalien huuhtoutumisprosessit. Luonnonvesien lähde voi olla myös lääke- ja hajuvesiteollisuuden sekä joidenkin lasiteollisuuden yritysten jätevesiä.

Sitä esiintyy saastumattomissa pintavesissä alle mikrogramman pitoisuuksina. Korkein pitoisuus löydettiin pohjavedestä ja se on 20 µg/dm3, merivesissä - 0,02 µg/dm3. MPCv on 0,1 mg/dm3

Pääasialliset rautayhdisteiden lähteet pintavesissä ovat kivien kemialliset rapautumisprosessit, joihin liittyy niiden mekaaninen tuhoutuminen ja liukeneminen. Vuorovaikutuksessa luonnonvesien sisältämien mineraali- ja orgaanisten aineiden kanssa muodostuu monimutkainen rautayhdisteiden kompleksi, jotka ovat vedessä liuenneessa, kolloidisessa ja suspendoituneessa tilassa. Merkittävät määrät rautaa tulee maanalaisen valuman ja metalli-, metalli-, tekstiili-, maali- ja lakkateollisuuden yritysten jätevesistä sekä maatalouden jätevesistä.

Faasitasapainot riippuvat veden kemiallisesta koostumuksesta, pH:sta, Eh:sta ja jossain määrin lämpötilasta. Rutiinianalyysissä painotettu muoto päästää hiukkasia, joiden koko on yli 0,45 mikronia. Se on pääasiassa rautaa sisältäviä mineraaleja, rautaoksidihydraattia ja suspensioihin adsorboituneita rautayhdisteitä. Todella liuennutta ja kolloidista muotoa tarkastellaan yleensä yhdessä. Liuennut rauta joita edustavat ionimuodossa olevat yhdisteet, hydroksokompleksin muodossa ja kompleksit luonnonvesien liuenneiden epäorgaanisten ja orgaanisten aineiden kanssa. Ionimuodossa pääosin Fe(II) kulkeutuu, ja Fe(III) ei voi olla merkittävässä määrin liuenneessa tilassa kompleksoivien aineiden puuttuessa.

Rautaa löytyy pääasiassa vesistä, joissa on alhainen Eh-arvo.

Kemiallisen ja biokemiallisen (raudan bakteerien osallistuessa) hapettumisen seurauksena Fe(II) muuttuu Fe(III:ksi), joka hydrolysoituessaan saostuu Fe(OH)3:n muodossa. Sekä Fe(II) että Fe(III) pyrkivät muodostamaan tämän tyyppisiä hydroksokomplekseja +, 4+, +, 3+, - ja muut, jotka esiintyvät rinnakkain liuoksessa eri pitoisuuksina pH:sta riippuen ja yleensä määrittävät rauta-hydroksyylijärjestelmän tilan. Pääasiallinen Fe(III):n esiintymismuoto pintavesissä ovat sen monimutkaiset yhdisteet liuenneiden epäorgaanisten ja orgaanisten yhdisteiden, pääasiassa humusaineiden, kanssa. Kun pH = 8,0, päämuoto on Fe(OH)3. Raudan kolloidinen muoto on vähiten tutkittu, se on rautaoksidihydraatti Fe(OH)3 ja kompleksoituu orgaanisten aineiden kanssa.

Rautapitoisuus maan pintavesissä on milligramman kymmenesosia, soiden lähellä - muutama milligramma. Lisääntynyt rautapitoisuus havaitaan suovesissä, joissa sitä esiintyy komplekseina humiinihappojen - humaattien - suolojen kanssa. Korkeimmat rautapitoisuudet (jopa useita kymmeniä ja satoja milligrammoja per 1 dm3) havaitaan pohjavedessä, jonka pH-arvo on alhainen.

Koska rauta on biologisesti aktiivinen alkuaine, se vaikuttaa jossain määrin kasviplanktonin kehityksen intensiteettiin ja säiliön mikroflooran laadulliseen koostumukseen.

Rautapitoisuudet ovat alttiina merkittäville kausivaihteluille. Yleensä säiliöissä, joilla on korkea biologinen tuottavuus, kesän ja talven pysähtymisen aikana rautapitoisuuden lisääntyminen veden pohjakerroksissa on havaittavissa. Vesimassojen syys-kevät sekoittumiseen (homotermia) liittyy Fe(II) hapettuminen Fe(III):ksi ja jälkimmäisen saostuminen Fe(OH)3:n muodossa.

Se pääsee luonnollisiin vesiin maaperän, polymetalli- ja kuparimalmien huuhtoutuessa sen kerääntymiseen kykenevien vesieliöiden hajoamisen seurauksena. Kadmiumyhdisteitä kuljetetaan pintavesiin lyijy-sinkkitehtaiden, malminkäsittelylaitosten, useiden kemian alan yritysten (rikkihapon tuotanto), galvaanisen tuotannon sekä kaivosvesien jäteveden mukana. Liuenneiden kadmiumyhdisteiden pitoisuuden lasku johtuu sorptioprosesseista, kadmiumhydroksidin ja -karbonaatin saostumisesta ja niiden kuluttamisesta vesieliöille.

Luonnonvesiin liuenneet kadmiumin muodot ovat pääasiassa mineraali- ja orgaanis-mineraalikomplekseja. Kadmiumin tärkein suspendoitunut muoto ovat sen adsorboituneet yhdisteet. Merkittävä osa kadmiumista voi kulkeutua vesieliöiden solujen sisällä.

Jokien saastumattomissa ja lievästi saastuneissa vesissä kadmiumia on alle mikrogramman pitoisuuksina, saastuneissa ja jätevesissä kadmiumin pitoisuus voi nousta kymmeniin mikrogrammoihin 1 dm3:ssa.

Kadmiumyhdisteillä on tärkeä rooli eläinten ja ihmisten elämässä. Se on myrkyllistä korkeina pitoisuuksina, erityisesti yhdessä muiden myrkyllisten aineiden kanssa.

MPCv on 0,001 mg/dm3, MPCvr on 0,0005 mg/dm3 (haitallisuuden rajoittava merkki on toksikologinen).

Kobolttiyhdisteet päätyvät luonnonvesiin huuhtoutuessaan kuparipyriitistä ja muista malmeista, maaperästä organismien ja kasvien hajoamisen aikana sekä metallurgian, metallintyöstö- ja kemiantehtaiden jätevesien mukana. Jotkut määrät kobolttia tulee maaperästä kasvi- ja eläinorganismien hajoamisen seurauksena.

Luonnonvesissä kobolttiyhdisteet ovat liuenneessa ja suspendoituneessa tilassa, joiden välinen määrällinen suhde määräytyy veden kemiallisen koostumuksen, lämpötilan ja pH-arvon perusteella. Liuenneita muotoja edustavat pääasiassa kompleksiyhdisteet, mm. orgaanisen aineen kanssa luonnonvesissä. Kaksiarvoiset kobolttiyhdisteet ovat tyypillisimpiä pintavesille. Hapettavien aineiden läsnä ollessa kolmiarvoista kobolttia voi esiintyä huomattavia pitoisuuksia.

Koboltti on yksi biologisesti aktiivisista alkuaineista ja sitä löytyy aina eläinten ja kasvien kehosta. Riittämätön kobolttipitoisuus kasveissa liittyy sen riittämättömään pitoisuuteen maaperässä, mikä edistää anemian kehittymistä eläimillä (taiga-metsän ei-chernozem-vyöhyke). Osana B12-vitamiinia koboltti vaikuttaa erittäin aktiivisesti typpipitoisten aineiden saantiin, lisää klorofyllin ja askorbiinihapon pitoisuutta, aktivoi biosynteesiä ja lisää kasvien proteiinityppipitoisuutta. Kobolttiyhdisteiden kohonneet pitoisuudet ovat kuitenkin myrkyllisiä.

Saastumattomissa ja lievästi saastuneissa jokivesissä sen pitoisuus vaihtelee milligramman kymmenesosista tuhannesosaan per 1 dm3, meriveden keskimääräinen pitoisuus on 0,5 μg/dm3. MPCv on 0,1 mg/dm3, MPCv on 0,01 mg/dm3.

Mangaani

Mangaani päätyy pintavesiin ferromangaanimalmien ja muiden mangaania sisältävien mineraalien (pyrolusiitti, psilomelaani, browniitti, manganiitti, musta okra) huuhtoutumisen seurauksena. Merkittävät määrät mangaania tulee vesieläinten ja kasviorganismien, erityisesti sinivihreän, piilevien ja korkeampien vesikasvien, hajoamisesta. Mangaaniyhdisteitä johdetaan säiliöön mangaaninkäsittelylaitosten, metallurgisten laitosten ja yritysten jäteveden mukana kemianteollisuus ja kaivosvedet.

Mangaani-ionien pitoisuuden lasku luonnollisissa vesissä tapahtuu Mn(II):n hapettumisen seurauksena MnO2:ksi ja muiksi korkeaarvoisiksi oksideiksi, jotka saostuvat. Pääparametrit, jotka määrittävät hapettumisreaktion, ovat liuenneen hapen pitoisuus, pH-arvo ja lämpötila. Liuenneiden mangaaniyhdisteiden pitoisuus laskee, koska levät hyödyntävät niitä.

Pääasiallinen mangaaniyhdisteiden kulkeutumismuoto pintavesissä on suspensiot, joiden koostumuksen määrää vuorostaan ​​vesien valuttamien kivien koostumus sekä raskasmetallien kolloidiset hydroksidit ja sorboituneet mangaaniyhdisteet. Olennaista mangaanin kulkeutumisessa liuenneessa ja kolloidisessa muodossa ovat orgaaniset aineet ja mangaanin kompleksinmuodostusprosessit epäorgaanisten ja orgaanisten ligandien kanssa. Mn(II) muodostaa liukoisia komplekseja bikarbonaattien ja sulfaattien kanssa. Mangaanin ja kloridi-ionin kompleksit ovat harvinaisia. Mn(II):n kompleksiset yhdisteet orgaanisten aineiden kanssa ovat yleensä vähemmän stabiileja kuin muiden siirtymämetallien kanssa. Näitä ovat yhdisteet amiinien, orgaanisten happojen, aminohappojen ja humusaineiden kanssa. Mn(III) voi korkeina pitoisuuksina olla liuenneessa tilassa vain vahvojen kompleksinmuodostajien läsnä ollessa, Mn(YII) ei esiinny luonnollisissa vesissä.

Jokivesissä mangaanipitoisuus vaihtelee yleensä välillä 1 - 160 µg/dm3, meriveden keskimääräinen pitoisuus on 2 µg/dm3, pohjavesissä - n.102 - n.103 µg/dm3.

Pintavesien mangaanipitoisuus on alttiina vuodenaikojen vaihteluille.

Mangaanipitoisuuksien muutoksia määrääviä tekijöitä ovat pinta- ja maanalaisen valuman välinen suhde, sen kulutuksen intensiteetti fotosynteesin aikana, kasviplanktonin, mikro-organismien ja korkeamman vesikasvillisuuden hajoaminen sekä sen laskeutumisprosessit vesistöjen pohjalle.

Mangaanin rooli korkeampien kasvien ja levien elämässä vesistöissä on erittäin suuri. Mangaani myötävaikuttaa kasvien hiilidioksidin hyödyntämiseen, mikä lisää fotosynteesin intensiteettiä, osallistuu kasvien nitraattien pelkistys- ja typen assimilaatioprosesseihin. Mangaani edistää aktiivisen Fe(II):n siirtymistä Fe(III:ksi), mikä suojaa solua myrkytykseltä, nopeuttaa organismien kasvua jne. tärkeitä ympäristö- ja fysiologinen rooli mangaani edellyttää mangaanin tutkimista ja jakamista luonnonvesissä.

Saniteettikäyttöön tarkoitetuissa vesistöissä MPCv (mangaani-ionin mukaan) on asetettu arvoon 0,1 mg/dm3.

Alla on kartat metallien: mangaanin, kuparin, nikkelin ja lyijyn keskimääräisten pitoisuuksien jakautumisesta, jotka on rakennettu vuosien 1989 - 1993 havaintotietojen mukaan. 123 kaupungissa. Myöhempien tietojen käyttöä ei pidetä tarkoituksenmukaisena, koska tuotannon vähenemisen vuoksi kiintoainepitoisuudet ja vastaavasti metallien pitoisuudet ovat laskeneet merkittävästi.

Vaikutus terveyteen. Monet metallit ovat pölyn ainesosia ja niillä on merkittävä vaikutus terveyteen.

Mangaania tulee ilmakehään rautametallurgian yrityksistä (60 % kaikista mangaanipäästöistä), konepajateollisuudesta ja metallintyöstyksestä (23 %), ei-rautametallurgiasta (9 %) sekä lukuisista pienistä lähteistä, esimerkiksi hitsauksesta.

Suuret mangaanipitoisuudet johtavat neurotoksisten vaikutusten ilmaantumiseen, keskushermoston progressiiviseen vaurioitumiseen ja keuhkokuumeeseen.
Korkeimmat mangaanipitoisuudet (0,57 - 0,66 µg/m3) havaitaan suurissa metallurgian keskuksissa: Lipetskissä ja Tšerepovetsissa sekä Magadanissa. Suurin osa kaupungeista, joissa on korkeita Mn-pitoisuuksia (0,23 - 0,69 µg/m3), on keskittynyt Kuolan niemimaalle: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (katso kartta).

Vuosille 1991-1994 mangaanipäästöt teollisista lähteistä laskivat 62 %, keskimääräiset pitoisuudet - 48 %.

Kupari on yksi tärkeimmistä hivenaineista. Kuparin fysiologinen aktiivisuus liittyy pääasiassa sen sisällyttämiseen redox-entsyymien aktiivisten keskusten koostumukseen. Maaperän riittämätön kuparipitoisuus vaikuttaa haitallisesti proteiinien, rasvojen ja vitamiinien synteesiin ja edistää kasviorganismien hedelmättömyyttä. Kupari osallistuu fotosynteesiprosessiin ja vaikuttaa kasvien typen imeytymiseen. Samaan aikaan liiallisilla kuparipitoisuuksilla on haitallinen vaikutus kasvi- ja eläinorganismeihin.

Cu(II)-yhdisteet ovat yleisimpiä luonnonvesissä. Cu(I)-yhdisteistä yleisimpiä ovat Cu2O, Cu2S ja CuCl, jotka ovat niukkaliukoisia veteen. Ligandien läsnä ollessa vesipitoisessa väliaineessa, yhdessä hydroksidin dissosiaatiotasapainon kanssa, on tarpeen ottaa huomioon erilaisten kompleksisten muotojen muodostuminen, jotka ovat tasapainossa metallivesi-ionien kanssa.

Pääasiallinen luonnonvesiin tulevan kuparin lähde on kemian- ja metallurgisen teollisuuden jätevesi, kaivosvedet sekä levien tappamiseen käytettävät aldehydireagenssit. Kuparia voi muodostua kupariputkien ja muiden vesijärjestelmissä käytettävien rakenteiden korroosion seurauksena. Pohjaveden kuparipitoisuus johtuu veden vuorovaikutuksesta sitä sisältävien kivien kanssa (kalkopyriitti, kalkosiitti, kovelliitti, borniitti, malakiitti, atsuriitti, krysakolla, brotantiini).

Suurin sallittu kuparipitoisuus saniteetti- ja talousvesialtaiden vedessä on 0,1 mg/dm3 (haitallisuuden rajoittava merkki on yleinen hygienia), kalastusaltaiden vedessä 0,001 mg/dm3.

Kaupunki

Norilsk

Monchegorsk

Krasnouralsk

Kolchugino

Zapolyarny

Kuparioksidipäästöt М (tuhatta tonnia/vuosi) ja kuparin keskimääräiset vuosipitoisuudet q (µg/m3).

Kupari pääsee ilmaan metallurgisen teollisuuden päästöjen mukana. Hiukkaspäästöissä se sisältyy pääasiassa yhdisteiden, pääasiassa kuparioksidin, muodossa.

Ei-rautametallurgian yritysten osuus kaikista tämän metallin ihmisperäisistä päästöistä on 98,7 %, joista 71 % on Norilsk Nickel -konsernin Zapolyarnyissa ja Nikelissä, Monchegorskissa ja Norilskissa sijaitsevien yritysten vastuulla, ja noin 25 % kuparipäästöistä kulkeutuu mukanaan. Revdassa, Krasnouralskissa, Kolchuginossa ja muissa.

Suuret kuparipitoisuudet johtavat myrkytykseen, anemiaan ja hepatiittiin.

Kuten kartasta voidaan nähdä, suurimmat kuparipitoisuudet ovat Lipetskin ja Rudnaya Pristanin kaupungeissa. Kuparipitoisuuksia nostettiin myös Kuolan niemimaan kaupungeissa Zapolyarnyssa, Monchegorskissa, Nikelissä, Olenegorskissa ja myös Norilskissa.

Teollisuuden kuparin päästöt vähenivät 34 %, keskimääräiset pitoisuudet - 42 %.

Molybdeeni

Molybdeeniyhdisteet päätyvät pintavesiin huuhtoutuessaan molybdeenia sisältävistä eksogeenisista mineraaleista. Molybdeeni pääsee vesistöihin myös käsittelylaitosten ja ei-rautametallialan yritysten jäteveden mukana. Molybdeeniyhdisteiden pitoisuuksien lasku johtuu niukkaliukoisten yhdisteiden saostumisesta, mineraalisuspensioiden adsorptioprosesseista ja kasvien vesieliöiden kuluttamisesta.

Pintavesissä oleva molybdeeni on pääasiassa muodossa MoO42-. On erittäin todennäköistä, että se esiintyy organomineraalisten kompleksien muodossa. Jonkin verran kertymisen mahdollisuus kolloidiseen tilaan johtuu siitä, että molybdeniitin hapettumistuotteet ovat irtonaisia ​​hienojakoisia aineita.

Jokivesissä molybdeenin pitoisuudet ovat 2,1-10,6 µg/dm3. Merivesi sisältää molybdeeniä keskimäärin 10 µg/dm3.

Pieninä määrinä molybdeeni on välttämätön kasvi- ja eläinorganismien normaalille kehitykselle. Molybdeeni on osa ksantiinioksidaasientsyymiä. Molybdeenin puutteessa entsyymiä muodostuu riittämättöminä määrinä, mikä aiheuttaa negatiivisia reaktioita kehossa. Suurina pitoisuuksina molybdeeni on haitallista. Molybdeenin ylimäärällä aineenvaihdunta häiriintyy.

Suurin sallittu molybdeenin pitoisuus saniteettikäyttöön tarkoitetuissa vesistöissä on 0,25 mg/dm3.

Arseeni pääsee luonnollisiin vesiin mineraalilähteistä, arseenin mineralisaatioalueilta (arseenipyriitti, realgar, orpimentti) sekä polymetalli-, kupari-koboltti- ja volframityyppisten kivien hapetusvyöhykkeiltä. Tietty määrä arseenia tulee maaperästä sekä kasvi- ja eläinorganismien hajoamisesta. Vesieliöiden arseenin kulutus on yksi syy sen pitoisuuden laskuun vedessä, mikä ilmenee selkeimmin planktonin intensiivisen kehityksen aikana.

Huomattavia määriä arseenia pääsee vesistöihin käsittelylaitosten jäteveden, väriaineiden, parkitustehtaiden ja torjunta-ainetehtaiden jätteiden sekä torjunta-aineita käyttävien maatalousmaiden kanssa.

Luonnonvesissä arseeniyhdisteet ovat liuenneessa ja suspendoituneessa tilassa, joiden välisen suhteen määrää veden kemiallinen koostumus ja pH-arvot. Liuenneessa muodossa arseeni esiintyy kolmi- ja viisiarvoisessa muodossa, pääasiassa anioneina.

Saastumattomissa jokivesissä arseenia löytyy yleensä mikrogrammapitoisuuksina. SISÄÄN kivennäisvedet sen pitoisuus voi nousta useisiin milligrammeihin per 1 dm3, merivesissä se sisältää keskimäärin 3 µg/dm3, pohjavesissä sitä esiintyy pitoisuuksina n.105 µg/dm3. Suurina pitoisuuksina arseeniyhdisteet ovat myrkyllisiä eläinten ja ihmisten keholle: ne estävät oksidatiivisia prosesseja, estävät hapen saantia elimiin ja kudoksiin.

Arseenin MPCv on 0,05 mg/dm3 (haitallisuuden rajoittava indikaattori on terveystoksikologinen) ja MPCv on 0,05 mg/dm3.

Nikkelin esiintyminen luonnollisissa vesissä johtuu kivien koostumuksesta, jonka läpi vesi kulkee: sitä löytyy sulfidikupari-nikkelimalmien ja rauta-nikkelimalmien esiintymistä. Se pääsee veteen maaperästä sekä kasvi- ja eläinorganismeista rappeutuessaan. Sinilevässä havaittiin korkeampi nikkelipitoisuus muihin leviviin verrattuna. Nikkeliyhdisteitä joutuu vesistöihin myös nikkelipinnoituslaitosten, synteettisen kumin tehtaiden ja nikkelin rikastuslaitosten jäteveden mukana. Fossiilisten polttoaineiden polttamiseen liittyy valtavat nikkelipäästöt.

Sen pitoisuus voi laskea yhdisteiden, kuten syanidien, sulfidien, karbonaattien tai hydroksidien, saostumisen seurauksena (pH-arvojen kasvaessa), koska vesieliöt kuluttavat sitä ja adsorptioprosesseja.

Pintavesissä nikkeliyhdisteet ovat liuenneessa, suspendoituneessa ja kolloidisessa tilassa, joiden välinen määrällinen suhde riippuu veden koostumuksesta, lämpötilasta ja pH-arvoista. Nikkeliyhdisteiden sorbentteja voivat olla rautahydroksidi, orgaaniset aineet, erittäin dispergoitunut kalsiumkarbonaatti, savet. Liuenneet muodot ovat pääasiassa kompleksisia ioneja, useimmiten aminohappojen, humus- ja fulvohappojen kanssa sekä myös vahvan syanidikompleksin muodossa. Nikkeliyhdisteet ovat yleisimpiä luonnonvesissä, joissa se on hapetustilassa +2. Ni3+-yhdisteet muodostuvat yleensä alkalisessa väliaineessa.

Nikkeliyhdisteillä on tärkeä rooli hematopoieettisissa prosesseissa katalyytteinä. Sen lisääntynyt pitoisuus vaikuttaa erityisesti sydän- ja verisuonijärjestelmä. Nikkeli on yksi syöpää aiheuttavista alkuaineista. Hän osaa soittaa hengityselinten sairaudet. Uskotaan, että vapaat nikkeli-ionit (Ni2+) ovat noin 2 kertaa myrkyllisempiä kuin sen monimutkaiset yhdisteet.

Saastumattomissa ja lievästi saastuneissa jokivesissä nikkelipitoisuus vaihtelee yleensä välillä 0,8 - 10 µg/dm3; saastuneessa se on useita kymmeniä mikrogrammia per 1 dm3. Meriveden nikkelin keskimääräinen pitoisuus on 2 µg/dm3, pohjavedessä - n,103 µg/dm3. Nikkelipitoisia kiviä pesevissä maanalaisissa vesissä nikkelipitoisuus nousee joskus jopa 20 mg/dm3.

Nikkeliä tulee ilmakehään ei-rautametallurgisista yrityksistä, jotka muodostavat 97 % kaikista nikkelipäästöistä, joista 89 % tulee Norilsk Nickel -konsernin Zapolyarnyissa ja Nikelissä, Monchegorskissa ja Norilskissa sijaitsevista yrityksistä.

Lisääntynyt nikkelipitoisuus ympäristössä johtaa endeemisten sairauksien, keuhkoputkisyövän, ilmaantumiseen. Nikkeliyhdisteet kuuluvat karsinogeenien 1. ryhmään.
Kartta näyttää useita pisteitä, joissa on korkeita keskimääräisiä nikkelipitoisuuksia Norilskin nikkelikonsernin sijainneissa: Apatiti, Kantalahti, Monchegorsk, Olenegorsk.

Teollisuusyritysten nikkelipäästöt vähenivät 28 %, keskimääräiset pitoisuudet - 35 %.

Nikkelin päästöt М (tuhatta tonnia/vuosi) ja keskimääräiset vuosipitoisuudet q (µg/m3).

Se pääsee luonnollisiin vesiin tinaa sisältävien mineraalien (kasiteriitti, stanniini) liuotusprosessien seurauksena sekä eri teollisuudenalojen jäteveden kanssa (kankaiden värjäys, orgaanisten väriaineiden synteesi, seosten valmistus tinaa lisäämällä, jne.).

Tinan myrkyllinen vaikutus on pieni.

Tinaa löytyy saastumattomista pintavesistä alle mikrogramman pitoisuuksina. Pohjavedessä sen pitoisuus saavuttaa muutaman mikrogramman per 1 dm3. MPCv on 2 mg/dm3.

Elohopeayhdisteet voivat päästä pintavesiin kivien huuhtoutumisen seurauksena elohopeaesiintymien alueella (sinobar, metasinnabariitti, elävä kivi) elohopeaa keräävien vesieliöiden hajoamisen seurauksena. Merkittäviä määriä päätyy vesistöihin väriaineita, torjunta-aineita, lääkkeitä ja eräitä räjähteitä valmistavien yritysten jätevettä. Lämpövoimalaitokset Kivihiilestä vapautuu ilmakehään merkittäviä määriä elohopeayhdisteitä, jotka märän ja kuivan laskeuman seurauksena päätyvät vesistöihin.

Liuenneiden elohopeayhdisteiden pitoisuuden lasku johtuu siitä, että monet meren ja makean veden organismit uuttavat niitä, joilla on kyky kerätä sitä pitoisuuksina, jotka ovat monta kertaa suurempia kuin sen pitoisuus vedessä, sekä suspendoituneiden kiintoaineiden ja kiintoaineiden adsorptioprosesseista. pohjasedimentit.

Pintavesissä elohopeayhdisteet ovat liuenneessa ja suspendoituneessa tilassa. Niiden välinen suhde riippuu veden kemiallisesta koostumuksesta ja pH-arvoista. Suspendoitu elohopea on sorboituja elohopeayhdisteitä. Liuenneet muodot ovat dissosioitumattomia molekyylejä, monimutkaisia ​​orgaanisia ja mineraaliyhdisteitä. Vesistöjen vedessä elohopea voi olla metyylielohopeayhdisteiden muodossa.

Elohopeayhdisteet ovat erittäin myrkyllisiä, ne vaikuttavat ihmisen hermostoon, aiheuttavat muutoksia limakalvossa, heikentävät maha-suolikanavan motorista toimintaa ja eritystä, muutoksia veressä jne. Bakteerien metylaatioprosessit tähtäävät metyylielohopeayhdisteiden muodostumiseen, jotka ovat monta kertaa myrkyllisempiä kuin elohopean mineraalisuolat. Metyylielohopeayhdisteet kerääntyvät kaloihin ja voivat päästä ihmiskehoon.

Elohopean MPCv on 0,0005 mg/dm3 (haitallisuuden rajoittava merkki on terveystoksikologinen), MPCv on 0,0001 mg/dm3.

Pintavesien luonnollisia lyijyn lähteitä ovat endogeenisten (galena) ja eksogeenisten (anglesiitti, kerussiitti jne.) mineraalien liukenemisprosessit. Merkittävä lyijypitoisuuden lisääntyminen ympäristössä (mukaan lukien pintavesissä) liittyy hiilen polttamiseen, tetraetyylilyijyn käyttöön moottoripolttoaineen nakutusnestoaineena sekä malminkäsittelylaitosten jäteveden mukana tapahtuvaan poistoon vesistöihin. , jotkut metallurgiset laitokset, kemianteollisuus, kaivokset jne. Merkittäviä tekijöitä lyijyn pitoisuuden alentamisessa vedessä on sen adsorptio suspendoituneisiin kiintoaineisiin ja sedimentoituminen niiden mukana pohjasedimentteihin. Hydrobiontit uuttavat ja keräävät muiden metallien joukossa lyijyä.

Lyijyä löytyy luonnollisista vesistä liuenneena ja suspendoituneena (sorboituneena). Liuenneessa muodossa se esiintyy mineraali- ja organomineraalisten kompleksien sekä yksinkertaisten ionien muodossa, liukenemattomassa muodossa - pääasiassa sulfidien, sulfaattien ja karbonaattien muodossa.

Jokivesissä lyijypitoisuus vaihtelee kymmenesosista mikrogrammaan yksikköihin 1 dm3:a kohti. Jopa polymetallimalmialueiden viereisten vesistöjen vedessä sen pitoisuus saavuttaa harvoin kymmeniä milligrammoja 1 dm3:aa kohti. Vain kloridilämpövesissä lyijyn pitoisuus saavuttaa joskus useita milligrammoja 1 dm3:a kohti.

Lyijyn haitallisuuden rajoittava indikaattori on saniteettitoksikologinen. Lyijyn MPCv on 0,03 mg/dm3, MPCv on 0,1 mg/dm3.

Lyijyä on metallurgian, metallintyöstön, sähkötekniikan, petrokemian ja autoliikenteen yritysten päästöissä.

Lyijyn terveysvaikutukset johtuvat lyijyä sisältävän ilman hengityksestä ja lyijyn nauttimisesta ruoan, veden ja pölyhiukkasten kanssa. Lyijy kerääntyy elimistöön, luihin ja pintakudoksiin. Lyijy vaikuttaa munuaisiin, maksaan, hermostoon ja verenmuodostuselimiin. Vanhukset ja lapset ovat erityisen herkkiä pienillekin lyijynannoksille.

Lyijyn päästöt M (tuhatta tonnia/vuosi) ja keskimääräiset vuosipitoisuudet q (µg/m3).

Seitsemässä vuodessa teollisuuden lyijypäästöt ovat vähentyneet 60 % tuotannon leikkausten ja useiden yritysten sulkemisen vuoksi. Teollisuuden päästöjen voimakkaaseen laskuun ei liity ajoneuvojen päästöjen vähenemistä. Keskimääräiset lyijypitoisuudet laskivat vain 41 %. Poistomäärien ja lyijypitoisuuksien erot voidaan selittää ajoneuvojen päästöjen aliarvioimisella aikaisempina vuosina; Tällä hetkellä autojen määrä ja niiden liikkeen intensiteetti on lisääntynyt.

Tetraetyylilyijy

Se päätyy luonnollisiin vesiin, koska sitä käytetään vesiajoneuvojen moottoripolttoaineissa nakutusta estävänä aineena sekä kaupunkialueiden pintavuotona.

Tälle aineelle on ominaista korkea myrkyllisyys, sillä on kumulatiivisia ominaisuuksia.

Pintavesiin päätyvän hopean lähteitä ovat pohjavesi sekä kaivosten, käsittelylaitosten ja valokuvausyritysten jätevedet. Lisääntynyt hopeapitoisuus liittyy bakterisidisten ja algisidisten valmisteiden käyttöön.

Jätevedessä hopeaa voi olla liuenneena ja suspendoituneena, suurimmaksi osaksi halogenidisuolojen muodossa.

Saastumattomissa pintavesissä hopeaa on alle mikrogramman pitoisuuksina. Pohjavedessä hopean pitoisuus vaihtelee muutamasta kymmeneen mikrogrammaan per 1 dm3, merivedessä keskimäärin 0,3 μg/dm3.

Hopeaionit kykenevät tuhoamaan bakteereja ja steriloimaan vettä pieninäkin pitoisuuksina (hopeaionien bakterisidisen vaikutuksen alaraja on 2,10-11 mol/dm3). Hopean roolia eläinten ja ihmisten kehossa ei ole tutkittu tarpeeksi.

Hopean MPCv on 0,05 mg/dm3.

Antimoni pääsee pintavesiin antimonimineraalien (stibniitti, senarmontiitti, valentiniitti, servingiitti, stibiokaniitti) huuhtoutuessa sekä kumi-, lasi-, värjäys- ja tulitikkuyritysten jäteveden mukana.

Luonnollisissa vesissä antimoniyhdisteet ovat liuenneessa ja suspendoituneessa tilassa. Pintavesille ominaisissa redox-olosuhteissa voi esiintyä sekä kolmiarvoista että viisiarvoista antimonia.

Saastumattomissa pintavesissä antimonia on alle mikrogrammapitoisuuksina, merivedessä sen pitoisuus on 0,5 µg/dm3, pohjavedessä - 10 µg/dm3. Antimonin MPCv on 0,05 mg/dm3 (haitallisuuden rajoittava indikaattori on terveystoksikologinen), MPCv on 0,01 mg/dm3.

Kolmi- ja kuusiarvoisia kromiyhdisteitä joutuu pintavesiin kivestä (kromiitti, krokoiitti, uvaroviitti jne.) huuhtoutuneena. Jotkut määrät tulevat organismien ja kasvien hajoamisesta maaperästä. Vesistöihin pääsee merkittäviä määriä jätevettä galvanointipajoista, tekstiiliyritysten värjäymyksistä, nahkatehtaista ja kemianteollisuudesta. Kromi-ionien pitoisuuden laskua voidaan havaita vesieliöiden kulutuksen ja adsorptioprosessien seurauksena.

Pintavesissä kromiyhdisteet ovat liuenneessa ja suspendoituneessa tilassa, joiden välinen suhde riippuu veden koostumuksesta, lämpötilasta ja liuoksen pH:sta. Suspendoidut kromiyhdisteet ovat pääasiassa sorboituja kromiyhdisteitä. Sorbentteja voivat olla savet, rautahydroksidi, erittäin dispergoitunut laskeutuva kalsiumkarbonaatti, kasvi- ja eläintähteet. Liuenneessa muodossa kromi voi olla kromaattien ja dikromaattien muodossa. Aerobisissa olosuhteissa Cr(VI) muuttuu Cr(III:ksi), jonka suolat neutraalissa ja emäksisessä väliaineessa hydrolysoituvat hydroksidin vapautuessa.

Saastumattomissa ja lievästi saastuneissa jokivesissä kromipitoisuus vaihtelee useista kymmenesosista mikrogrammaa litrassa useisiin mikrogrammiin litrassa, saastuneissa vesistöissä se on useita kymmeniä ja satoja mikrogrammia litrassa. Keskimääräinen pitoisuus merivesissä on 0,05 µg/dm3, pohjavedessä - yleensä n.10 - n.102 µg/dm3.

Cr(VI)- ja Cr(III)-yhdisteillä on lisääntyneitä määriä syöpää aiheuttavia ominaisuuksia. Cr(VI)-yhdisteet ovat vaarallisempia.

Se päätyy luonnollisiin vesiin kivien ja mineraalien (sfaleriitti, sinsiitti, goslariitti, smithsoniitti, kalamiini) luonnollisten tuhoutumis- ja liukenemisprosessien seurauksena sekä malminjalostuslaitosten ja galvanointilaitosten jäteveden, pergamenttipaperin ja mineraalimaalien tuotannon seurauksena. , viskoosikuitu ja muut

Vedessä se esiintyy pääasiassa ionisessa muodossa tai mineraali- ja orgaanisten kompleksien muodossa. Joskus sitä esiintyy liukenemattomissa muodoissa: hydroksidin, karbonaatin, sulfidin jne.

Jokivesissä sinkkipitoisuus vaihtelee yleensä välillä 3-120 µg/dm3, merivesissä - 1,5-10 µg/dm3. Pitoisuus malmissa ja erityisesti kaivosvesissä, joissa pH-arvo on alhainen, voi olla merkittävä.

Sinkki on yksi aktiivisista hivenaineista, jotka vaikuttavat kasvuun ja normaalia kehitystä eliöt. Samaan aikaan monet sinkkiyhdisteet, pääasiassa sen sulfaatti ja kloridi, ovat myrkyllisiä.

MPCv Zn2+ on 1 mg/dm3 (haitallisuuden raja-indikaattori - organoleptinen), MPCvr Zn2+ - 0,01 mg/dm3 (haitallisuuden rajamerkki - toksikologinen).

Raskasmetallit ovat vaarallisuudessa jo toisella sijalla, torjunta-aineiden jälkeen ja selvästi edellä sellaisia ​​tunnettuja saasteita kuin hiilidioksidi ja rikki, mutta ennusteen mukaan niistä tulee vaarallisimpia, vaarallisimpia kuin ydinvoimalaitosjätteet ja kiinteät jätteet. . Raskasmetallien aiheuttama saastuminen liittyy niiden laajaan käyttöön Suomessa teollisuustuotanto yhdistettynä heikkoihin puhdistusjärjestelmiin, minkä seurauksena raskasmetallit pääsevät ympäristöön, mukaan lukien maaperään, saastuttavat ja myrkyttävät sitä.

Raskasmetallit ovat ensisijaisia ​​saasteita, joiden seuranta on pakollista kaikissa ympäristöissä. Erilaisissa tieteellisissä ja soveltavissa töissä kirjoittajat tulkitsevat "raskasmetallien" käsitteen merkitystä eri tavoin. Joissakin tapauksissa raskasmetallien määritelmä sisältää alkuaineita, jotka ovat hauraita (esimerkiksi vismutti) tai metalloideja (esimerkiksi arseeni).

Maaperä on tärkein väliaine, johon raskasmetallit pääsevät, myös ilmakehästä ja vesiympäristöstä. Se toimii myös pinta-ilman ja vesien toissijaisen saastumisen lähteenä, joka tulee siitä Maailman valtamereen. Kasvit imevät raskasmetalleja maaperästä, ja ne pääsevät sitten paremmin järjestäytyneiden eläinten ravintoon.
jatkoa
--SIVUNVAIHTO-- 3.3. lyijymyrkytys
Tällä hetkellä lyijyllä on ensimmäinen paikka teollisuusmyrkytysten aiheuttajista. Tämä johtuu sen laajasta soveltamisesta eri teollisuudenaloilla. Lyijymalmityöntekijät altistuvat lyijylle lyijysulatoissa, akkujen valmistuksessa, juottamisessa, painotaloissa, kristallilasin tai keraamisten tuotteiden, lyijypitoisen bensiinin, lyijymaalien jne. valmistuksessa. Ilman, maaperän ja maaperän lyijy saastuminen vesi tällaisten teollisuudenalojen läheisyydessä sekä suurten valtateiden läheisyydessä aiheuttaa uhan altistumisesta lyijylle näillä alueilla asuvalle väestölle ja ennen kaikkea lapsille, jotka ovat herkempiä raskasmetallien vaikutuksille.
On valitettavaa, että Venäjällä ei ole valtion politiikkaa lyijyn ympäristö- ja kansanterveysvaikutusten oikeudellisesta, sääntelystä ja taloudellisesta sääntelystä sekä lyijyn ja sen yhdisteiden ympäristöpäästöjen (päästöt, jätteet) vähentämisestä. ja lyijyä sisältävän bensiinin tuotannon lopettamisesta kokonaan.

Johtuen äärimmäisen epätyydyttävästä koulutustyöstä, jonka tarkoituksena on selittää väestölle raskasmetallialtistuksen vaaran astetta ihmiskeholle, Venäjällä lyijyä koskevissa ammatillisissa ryhmissä olevien joukko ei vähene, vaan kasvaa vähitellen. Kroonisia lyijymyrkytystapauksia on todettu Venäjällä 14 toimialalla. Johtavia toimialoja ovat sähköteollisuus (akkujen valmistus), instrumenttien valmistus, painaminen ja värimetallurgia, joissa päihtymyksen aiheuttaa työalueen ilman suurimman sallitun lyijypitoisuuden (MAC) ylitys 20 tai useamman kerran.

Merkittävä lyijyn lähde on autojen pakokaasut, sillä puolet Venäjästä käyttää edelleen lyijyllistä bensiiniä. Metallurgiset laitokset, erityisesti kuparisulatto, ovat kuitenkin edelleen suurin ympäristön saastumisen lähde. Ja täällä on johtajia. Sverdlovskin alueella on maan kolme suurinta lyijypäästöjen lähdettä: Krasnouralskin, Kirovogradin ja Revdan kaupungeissa.

Stalinin teollistumisen vuosina rakennetun Krasnouralskin kuparisulaton savupiiput, joissa on käytetty laitteita vuodelta 1932, sylkevät vuosittain 150-170 tonnia lyijyä 34 000 asukkaan kaupunkiin peittäen kaiken lyijypölyllä.

Lyijyn pitoisuus Krasnouralskin maaperässä vaihtelee välillä 42,9 - 790,8 mg/kg, ja suurin sallittu pitoisuus MPC = 130 mikronia/kg. Vesinäytteet naapurikylän vesistöön. Oktyabrsky, jota syötti maanalainen vesilähde, kirjasi ylimääräisen MPC:n jopa kaksi kertaa.

Lyijyllä on vaikutusta ihmisten terveyteen. Lyijyaltistus häiritsee naisten ja miesten lisääntymisjärjestelmiä. Raskaana oleville ja hedelmällisessä iässä oleville naisille kohonneet tasot lyijy veressä on erityisen vaarallinen, koska lyijyn vaikutuksesta kuukautisten toiminta häiriintyy, esiintyy useammin ennenaikaisia ​​synnytyksiä, keskenmenoja ja sikiökuolemia lyijyn tunkeutumisesta istukan läpi. Vastasyntyneiden kuolleisuus on korkea.

Lyijymyrkytys on erittäin vaarallinen pienille lapsille - se vaikuttaa aivojen ja hermoston kehitykseen. 165 Krasnouralin 4-vuotiaan lapsen testaus paljasti merkittävän viiveen henkistä kehitystä 75,7 %:lla ja 6,8 %:lla tutkituista lapsista havaittiin kehitysvammaisuutta, mukaan lukien oligofrenia.

Lapset esikouluikäinen ovat herkimpiä lyijyn haitallisille vaikutuksille, koska niiden hermosto on muodostumassa. Jo pienillä annoksilla lyijymyrkytys heikentää älyllistä kehitystä, huomiota ja keskittymistä, viivettä lukemisessa, johtaa aggressiivisuuden, yliaktiivisuuden ja muiden käyttäytymisongelmien kehittymiseen lapsessa. Nämä kehityshäiriöt voivat olla pitkäaikaisia ​​ja peruuttamattomia. Alhainen syntymäpaino, kitukasvuisuus ja kuulon menetys ovat myös seurausta lyijymyrkytyksestä. Suuret annokset myrkytystä johtavat kehitysvammaisuus aiheuttaa kooman, kouristuksia ja kuoleman.

Venäläisten asiantuntijoiden julkaisemassa valkoisessa kirjassa kerrotaan, että lyijysaaste kattaa koko maan ja on yksi monista entisen Neuvostoliiton ympäristökatastrofeista, jotka ovat tulleet julkisuuteen viime vuosina. Suurin osa Venäjän alueesta kärsii lyijylaskeumasta, joka ylittää ekosysteemin normaalin toiminnan kriittisen arvon. Kymmenissä kaupungeissa on ylimääräisiä lyijypitoisuuksia ilmassa ja maaperässä MPC:tä vastaavien arvojen yläpuolella.

Korkein lyijyn aiheuttama ilmansaaste, joka ylitti MPC-arvon, havaittiin Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok.

Maaekosysteemien hajoamiseen johtavat lyijylaskeumakuormitukset havaitaan Moskovan, Vladimirin, Nižni Novgorodin, Rjazanin, Tulan, Rostovin ja Leningradin alueilla.

Kiinteät lähteet vastaavat yli 50 tonnin lyijypäästöistä eri yhdisteiden muodossa vesistöihin. Samaan aikaan 7 akkutehdasta kaataa vuosittain 35 tonnia lyijyä viemäriverkostoon. Analyysi lyijypäästöjen jakautumisesta vesistöihin Venäjän alueella osoittaa, että Leningradin, Jaroslavlin, Permin, Samaran, Penzan ja Oryolin alueet ovat tämän tyyppisen kuormituksen johtajia.

Maa tarvitsee kiireellisiä toimia lyijypäästöjen vähentämiseksi, mutta toistaiseksi talouskriisi Venäjää varjostavat ympäristöongelmat. Pitkään jatkuneessa teollisessa lamassa Venäjällä ei ole keinoja puhdistaa menneisyyttä saasteista, mutta jos talous alkaa elpyä ja tehtaat palaavat töihin, saastuminen voi vain pahentua.
10 entisen Neuvostoliiton saastuneinta kaupunkia

(Metallit on lueteltu tietyn kaupungin prioriteettitason mukaan laskevassa järjestyksessä)

4. Maaperän hygienia. Jätehuolto.
Kaupunkien ja muiden asuinalueiden ja niiden ympäristön maaperä on pitkään ollut erilainen kuin luonnollinen, biologisesti arvokas maa, jolla on tärkeä rooli ekologisen tasapainon ylläpitäjänä. Kaupunkien maaperään kohdistuu samoja haitallisia vaikutuksia kuin kaupunkiilmaan ja hydrosfääriin, joten sen merkittävää huononemista tapahtuu kaikkialla. Maaperän hygieniaan ei kiinnitetä riittävästi huomiota, vaikka sen merkitys yhtenä biosfäärin (ilma, vesi, maaperä) pääkomponenteista ja biologisena ympäristötekijänä on vieläkin merkittävämpi kuin vesi, koska viimeksi mainitun määrä (ensisijaisesti maaperän laatu). pohjavesi) määräytyy maaperän tilan mukaan, eikä näitä tekijöitä voida erottaa toisistaan. Maaperällä on biologinen itsepuhdistuskyky: maaperässä tapahtuu siihen pudonneiden jätteiden halkeamista ja niiden mineralisoitumista; lopulta maaperä kompensoi kadonneita mineraaleja heidän kustannuksellaan.

Jos maaperän ylikuormituksen seurauksena jokin sen mineralisointikyvyn komponenteista menetetään, tämä johtaa väistämättä itsepuhdistusmekanismin rikkomiseen ja maaperän täydelliseen hajoamiseen. Ja päinvastoin, optimaalisten olosuhteiden luominen maaperän itsepuhdistumiselle edistää ekologisen tasapainon ja olosuhteiden säilyttämistä kaikkien elävien organismien, mukaan lukien ihmiset, olemassaololle.

Siksi haitallisen biologisen vaikutuksen omaavien jätteiden neutralointiongelma ei rajoitu niiden vientiin; se on monimutkaisempi hygieniaongelma, koska maaperä on linkki veden, ilman ja ihmisen välillä.
4.1.
Maaperän rooli aineenvaihdunnassa

Maaperän ja ihmisen välinen biologinen suhde tapahtuu pääasiassa aineenvaihdunnan kautta. Maaperä on ikään kuin aineenvaihduntakiertoon, ihmisten ja kasvinsyöjien kuluttamien kasvien kasvuun tarvittavien mineraalien toimittaja, joita vuorostaan ​​syövät ihmiset ja lihansyöjät. Siten maaperä tarjoaa ruokaa monille kasvi- ja eläinmaailman edustajille.

Näin ollen maaperän laadun heikkeneminen, sen biologisen arvon, itsepuhdistuskyvyn aleneminen aiheuttaa biologisen ketjureaktion, joka voi pitkittyneiden haitallisten vaikutusten sattuessa johtaa erilaisiin terveysongelmiin väestön keskuudessa. Lisäksi jos mineralisaatioprosessit hidastuvat, aineiden hajoamisen aikana muodostuneet nitraatit, typpi, fosfori, kalium jne. voivat päästä juomaveteen ja aiheuttaa vakavia sairauksia (esimerkiksi nitraatit voivat aiheuttaa methemoglobinemiaa, pääasiassa pikkulapsella) .

Veden kulutus jodirikkaasta maaperästä voi aiheuttaa endeemisen struumaa jne.
4.2.
Ekologinen suhde maaperän ja veden sekä nestemäisen jätteen (jäteveden) välillä

Ihminen ottaa maaperästä vettä, jota tarvitaan aineenvaihduntaprosessien ja elämän ylläpitämiseen. Veden laatu riippuu maaperän kunnosta; se heijastaa aina tietyn maaperän biologista tilaa.

Tämä koskee erityisesti pohjavettä, jonka biologisen arvon määräävät olennaisesti maaperän ja maaperän ominaisuudet, viimeksi mainitun kyky puhdistaa itseään, sen suodatuskyky, sen makroflooran koostumus, mikroeläimistö jne.

Maaperän suora vaikutus pintavesiin on jo vähemmän merkittävä, se liittyy pääasiassa sateeseen. Esimerkiksi rankkasateiden jälkeen maaperästä huuhtoutuu erilaisia ​​epäpuhtauksia avoimiin vesistöihin (joet, järvet), mukaan lukien keinolannoitteet (typpi, fosfaatti), torjunta-aineet, rikkakasvien torjunta-aineet; karstialueilla, murtuneiden kerrostumien alueella saasteet voivat tunkeutua läpi. halkeilee syvälle pohjaveteen.

Huono jätevesien käsittely voi myös aiheuttaa haitallisia biologisia vaikutuksia maaperään ja johtaa lopulta maaperän huononemiseen. Siksi siirtokuntien maaperän suojelu on yksi ympäristönsuojelun päävaatimuksista yleensä.
4.3.
Maaperän kuormitusrajat kiinteälle jätteelle (talous- ja katujätteet, teollisuusjätteet, jäteveden sedimentaation kuivaliete, radioaktiiviset aineet jne.)

Ongelmaa pahentaa se, että kaupungeissa syntyy yhä enemmän kiinteää jätettä, joten niiden lähialueen maaperään kohdistuu lisääntyvää painetta. Maaperän ominaisuudet ja koostumus huononevat yhä nopeammin.

Yhdysvalloissa valmistetusta 64,3 miljoonasta tonnista paperia 49,1 miljoonaa tonnia päätyy jätteeseen (tästä 26 miljoonaa tonnia kotitalouksia ja 23,1 miljoonaa tonnia kauppaverkostoa).

Edelliseen liittyen kiinteän jätteen poisto ja loppusijoitus on erittäin merkittävä, vaikeammin toteutettavissa oleva hygieniaongelma lisääntyvän kaupungistumisen yhteydessä.

Kiinteän jätteen loppusijoitus saastuneeseen maaperään on mahdollista. Kaupunkimaan jatkuvasti heikkenevän itsepuhdistuskyvyn vuoksi maahan haudatun jätteen loppusijoitus on kuitenkin mahdotonta.

Ihminen voisi menestyksekkäästi hyödyntää maaperässä tapahtuvia biokemiallisia prosesseja, sen neutraloivaa ja desinfioivaa kykyä neutraloida kiinteää jätettä, mutta kaupunkimaa on vuosisatojen ihmisasutuksen ja kaupungeissa tapahtuneen toiminnan seurauksena tullut tähän tarkoitukseen sopimattomaksi.

Itsepuhdistumisen mekanismit, maaperässä tapahtuva mineralisaatio, niihin osallistuvien bakteerien ja entsyymien rooli sekä aineiden hajoamisen väli- ja lopputuotteet tunnetaan hyvin. Tällä hetkellä tutkimuksella pyritään tunnistamaan tekijöitä, jotka varmistavat luonnollisen maaperän biologisen tasapainon, sekä selvittämään kysymystä siitä, kuinka paljon kiinteää jätettä (ja mikä koostumus) voi johtaa maaperän biologisen tasapainon rikkomiseen.
Määrä kotitalousjäte(roska) asukasta kohti joissakin maailman suurissa kaupungeissa

On huomattava, että maaperän hygieeninen tila kaupungeissa sen ylikuormituksen seurauksena huononee nopeasti, vaikka maaperän kyky itsepuhdistua on tärkein hygieeninen vaatimus biologisen tasapainon ylläpitämiseksi. Kaupunkien maaperä ei enää selviä tehtävästään ilman ihmisen apua. Ainoa tie ulos tästä tilanteesta on jätteiden täydellinen neutralointi ja tuhoaminen hygieniavaatimusten mukaisesti.

Siksi kunnallisten tilojen rakentamisen tulee pyrkiä säilyttämään maaperän luonnollinen itsepuhdistuskyky, ja jos tämä kyky on jo tullut epätyydyttäväksi, se on palautettava keinotekoisesti.

Epäedullisin on teollisuusjätteen, sekä nestemäisen että kiinteän, myrkyllinen vaikutus. Yhä suurempi määrä tällaista jätettä joutuu maaperään, jota se ei pysty käsittelemään. Joten esimerkiksi maaperän saastuminen arseenilla havaittiin superfosfaatin tuotantolaitosten läheisyydestä (3 km:n säteellä). Kuten tiedät, jotkut torjunta-aineet, kuten kloori orgaaniset yhdisteet maaperään pudonneet eivät lahoa pitkään aikaan.

Tilanne on samanlainen joidenkin synteettisten pakkausmateriaalien (polyvinyylikloridi, polyeteeni jne.) kanssa.

Jotkut myrkylliset yhdisteet pääsevät ennemmin tai myöhemmin pohjaveteen, minkä seurauksena ei pelkästään maaperän biologinen tasapaino häiriinny, vaan myös pohjaveden laatu huononee siinä määrin, ettei sitä voida enää käyttää juomavetenä.
Prosenttiosuus kotitalousjätteiden (roskien) sisältämien synteettisten perusmateriaalien määrästä

*
Yhdessä muiden muovijätteiden kanssa, jotka kovettuvat lämmön vaikutuksesta.
Jäteongelma on lisääntynyt nykyään myös siksi, että osa jätteestä, pääasiassa ihmisten ja eläinten ulosteita, käytetään maatalousmaan lannoitukseen [ulosteet sisältävät merkittävän määrän typpeä-0,4-0,5%, fosforia (P203)-0,2-0,6 %, kalium (K20) -0,5-1,5%, hiili-5-15 %]. Tämä kaupungin ongelma on levinnyt kaupungin lähiöihin.
4.4.
Maaperän rooli eri sairauksien leviämisessä

Maaperällä on osansa tartuntatautien leviämisessä. Tämän raportoivat jo viime vuosisadalla Petterkoffer (1882) ja Fodor (1875), jotka korostivat pääasiassa maaperän roolia suolistosairauksien leviämisessä: kolera, lavantauti, punatauti jne. He kiinnittivät myös huomiota siihen, että jotkut bakteerit ja virukset pysyvät elinkykyisinä ja virulenteina maaperässä kuukausia. Myöhemmin useat kirjoittajat vahvistivat havaintonsa erityisesti kaupunkimaaperän osalta. Esimerkiksi koleran aiheuttaja pysyy elinkelpoisena ja patogeenisena pohjavedessä 20 - 200 päivää, lavantautien aiheuttaja ulosteessa - 30 - 100 päivää, paratyfoidin aiheuttaja - 30 - 60 päivää. (Tartuntatautien leviämisen kannalta kaupunkimaa on paljon vaarallisempaa kuin lannalla lannoitettu peltomaa.)

Maaperän saastumisasteen määrittämiseksi useat kirjoittajat käyttävät bakteerien lukumäärän (E. coli) määritystä, kuten veden laadun määrittämisessä. Muut kirjoittajat pitävät tarkoituksenmukaisena määrittää lisäksi mineralisaatioprosessiin osallistuvien termofiilisten bakteerien lukumäärä.

Tartuntatautien leviämistä maaperän läpi helpottaa suuresti maan kasteleminen jätevedellä. Samalla maaperän mineralisaatio-ominaisuudet heikkenevät. Siksi jäteveden kastelu tulisi suorittaa jatkuvassa tiukassa terveysvalvonnassa ja vain kaupunkialueen ulkopuolella.

4.5.
Pääasiallisten saastetyyppien (kiinteä ja nestemäinen jäte) haitallinen vaikutus, joka johtaa maaperän huononemiseen

4.5.1.
Nestemäisen jätteen neutralointi maaperässä

Useissa siirtokunnissa, joissa ei ole viemärijärjestelmiä, osa jätteistä, mukaan lukien lanta, neutraloituu maaperään.

Kuten tiedät, tämä on helpoin tapa neutraloida. Se on kuitenkin sallittua vain, jos kyseessä on biologisesti arvokas maaperä, joka on säilyttänyt kykynsä puhdistaa itseään, mikä ei ole tyypillistä kaupunkimaille. Jos maaperällä ei enää ole näitä ominaisuuksia, sen suojelemiseksi lisähajoamiselta tarvitaan monimutkaisia ​​teknisiä laitteita nestemäisen jätteen neutraloimiseksi.

Monissa paikoissa jätteet neutraloidaan kompostikuopissa. Teknisesti tämä ratkaisu on vaikea tehtävä. Lisäksi nesteet pystyvät tunkeutumaan maaperään melko pitkiä matkoja. Tehtävää vaikeuttaa entisestään se, että yhdyskuntajätevesi sisältää yhä enemmän myrkyllistä teollisuusjätettä, joka huonontaa maaperän mineralisaatioominaisuuksia jopa enemmän kuin ihmisten ja eläinten ulosteet. Siksi kompostikuopoihin saa valuttaa vain jätevettä, joka on aiemmin sedimentoitunut. Muuten maaperän suodatuskyky häiriintyy, jolloin maa menettää muut suojaominaisuudet, huokoset tukkeutuvat vähitellen jne.

Ihmisen ulosteiden käyttö maatalouspeltojen kasteluun on toinen tapa neutraloida nestemäistä jätettä. Tämä menetelmä sisältää kaksinkertaisen hygieenisen vaaran: ensinnäkin se voi johtaa maaperän ylikuormitukseen ja toiseksi tästä jätteestä voi tulla vakava infektiolähde. Siksi ulosteet on ensin desinfioitava ja käsiteltävä asianmukaisesti, ja vasta sitten käytetään lannoitteena. Tässä on kaksi vastakkaista näkemystä. Hygieniavaatimusten mukaan ulosteet tuhoutuvat lähes täydellisesti, ja kansantalouden kannalta ne ovat arvokas lannoite. Tuoreita ulosteita ei voida käyttää puutarhojen ja peltojen kasteluun ilman, että ne on ensin desinfioitu. Jos joudut silti käyttämään tuoreita ulosteita, ne vaativat niin paljon neutralointia, että niillä ei ole juuri mitään arvoa lannoitteena.

Ulosteita voidaan käyttää lannoitteena vain erityisesti merkityillä alueilla - jatkuvalla saniteetti- ja hygieniavalvonnalla, erityisesti pohjaveden tilan, kärpästen lukumäärän jne.

Vaatimukset eläinten ulosteiden hävittämiselle ja maaperään hävittämiselle eivät periaatteessa poikkea ihmisten ulosteiden hävittämisen vaatimuksista.

Viime aikoihin asti lanta oli merkittävä arvokas lähde ravinteita tarvitaan parantamaan maaperän hedelmällisyyttä. Viime vuosina lannan merkitys on kuitenkin vähentynyt osittain maatalouden koneistumisen, osittain keinolannoitteiden lisääntyneen käytön vuoksi.

Asianmukaisen käsittelyn ja hävittämisen puuttuessa lanta on myös vaarallista, samoin kuin käsittelemättömät ihmisen ulosteet. Siksi lannan annetaan ennen pelloille viemistä kypsyä niin, että tänä aikana (60-70 ° C:n lämpötilassa) siinä voi tapahtua tarvittavat biotermiset prosessit. Sen jälkeen lantaa pidetään "kypsenä" ja se vapautetaan useimmista sen sisältämistä taudinaiheuttajista (bakteerit, madonmunat jne.).

On muistettava, että lantavarastot voivat tarjota ihanteelliset kasvupaikat erilaisten suolistotulehdusten leviämistä edistäville kärpäsille. On huomattava, että kärpäset valitsevat lisääntymiseen helpoimmin sianlannan, sitten hevosen, lampaan ja viimeisenä mutta ei vähäisimpänä lehmänlannan. Ennen lannan vientiä pelloille se on käsiteltävä hyönteismyrkkyillä.
jatkoa
--SIVUNVAIHTO--

Tällä hetkellä kahta eri termiä käytetään laajalti kuvaamaan lähes samaa kemiallisten alkuaineiden ryhmää: hivenaineet ja raskasmetallit.

Hivenaineet ovat geokemiasta peräisin oleva käsite, jota käytetään nykyään aktiivisesti maataloustieteissä, lääketieteessä, toksikologiassa ja sanitaatiossa. Se tarkoittaa ryhmää kemiallisia alkuaineita, joita luonnollisissa esineissä on hyvin pieninä määrinä - alle 0,01%, yleensä 10 -3 -10 -12%. Muodollisesti jako perustuu niiden esiintyvyyteen luonnossa, joka vaihtelee merkittävästi eri luonnonympäristöissä ja kohteissa (litosfääri, pedosfääri, pohjasedimentit, hydrosfääri, kasvit, eläimet jne.).

Termi "raskasmetallit" kuvastaa enemmän ympäristön saastumisen vaikutuksia ja elementtien myrkyllisiä vaikutuksia, kun ne tulevat eliöstöön. Se on lainattu teknisestä kirjallisuudesta, jossa sitä käytetään osoittamaan kemiallisia alkuaineita, joiden tiheys on yli 5 g / cm 3. Tämän indikaattorin perusteella 43 Mendelejevin elementtien jaksollisen järjestelmän 84 metallista tulisi katsoa raskaaksi. Kuitenkin tällä tulkinnalla Be - 1,85 g / cm 3, Al - 2,7, Sc - 3,0, Ti - 4,6, Rb - 1,5, Sr - 2,6, Y - 4,5, Cs - 1,9, Ba - 3,8 g / cm 3, jotka ovat myös vaarallisia liiallisina pitoisuuksina. Tarve sisällyttää kevytmetallimyrkylliset aineet tähän ryhmään saavutettiin muuttamalla valintakriteeriä, kun sisään tämä ryhmä alkuaineita, joiden atomimassa oli yli 40. Tällä lähestymistavalla vain Be ja Al eivät päässeet siihen myrkyllisistä aineista.

Siksi on melko järkevää sisällyttää termin "raskasmetallit" nykyaikaiseen tulkintaan suuri joukko myrkyllisiä kemiallisia alkuaineita, mukaan lukien ei-metallit.

Raskasmetallia on kaikkiaan yli 40. Pb, Cd, Zn, Hg, As ja Cu ovat ensisijaisia ​​saasteita, koska niiden teknogeeninen kertyminen ympäristöön on erittäin nopeaa. Näillä alkuaineilla on korkea affiniteetti fysiologisesti tärkeisiin orgaanisiin yhdisteisiin. Niiden liiallinen määrä elävien olentojen kehossa häiritsee kaikkia aineenvaihduntaprosesseja ja johtaa vakaviin sairauksiin ihmisillä ja eläimillä. Samaan aikaan monet niiden alkuaineet (Co, Cu, Zn, Se, Mn) ovat varsin laajasti käytössä kansantalouden tuotannossa (erityisesti maataloudessa, lääketieteessä jne.) nimellä mikroelementit, kuten edellä mainittiin.

Kromi (Cr). Alkuaineen pitoisuus maaperässä riippuu sen pitoisuudesta kantakivissä.

Kromi erottuu useista hapetustiloista ja kyvystä muodostaa monimutkaisia ​​anionisia ja kationisia ioneja (Cr (OH) 2+, CrO 4 2-, CrO 3 -). Luonnollisissa yhdisteissä sen valenssi on +3 (kromiyhdisteet) ja +6 (kromaatit). Suurin osa Cr 3+:sta on kromaatissa FeCr 2 O 4 tai muissa spinellimineraaleissa, joissa se korvaa raudan ja alumiinin.

Maaperässä suurin osa kromista on Cr 3+ -muodossa, joka tulee mineraalien koostumukseen tai muodostaa erilaisia ​​Cr 3+- ja Fe 3+ -oksideja. Maaperän kromiyhdisteet ovat erittäin stabiileja, koska se on inerttiä happamassa ympäristössä (pH:ssa 5,5 se saostuu lähes kokonaan). Kromin käyttäytyminen riippuu pH:sta ja maaperän redox-potentiaalista.

Orgaanisilla komplekseilla on myös suuri vaikutus kromin käyttäytymiseen maaperässä. Tärkeä pointti alkuaineen käyttäytymisessä, joka liittyy kromin saatavuuteen kasveille, on se, kuinka helposti liukoinen Cr 6+ muuttuu normaaleissa maaperäolosuhteissa liukenemattomaksi Cr 3+ :ksi. Cr 3+:n hapettumista voidaan havaita maaperässä mangaaniyhdisteiden hapetuskyvyn seurauksena.

Kromi on olennainen osa kasvien ravintoa. Sen kromin liikkuvuuden heikkeneminen maaperässä voi johtaa puutostilaan kasveissa. Liukenee helposti maaperään, Cr 6+ on myrkyllistä kasveille ja eläimille.

Fosforin ja orgaanisten aineiden kalkitus vähentää merkittävästi kromin myrkyllisyyttä saastuneessa maaperässä.

Lyijy (Pb). Lyijypitoisuus maankuoressa on 1,6×10 -3 painoprosenttia. Maaperän luonnollinen lyijypitoisuus vaihtelee välillä 3-189 mg/kg. Luonnollisissa olosuhteissa sen päämuoto on PbS-galena. Lyijyä on Pb 2+:na. Sään aikana lyijysulfidit hapettavat hitaasti.

Geokemiallisilta ominaisuuksiltaan lyijy on lähellä kaksiarvoisten maa-alkali-alkuaineiden ryhmää, joten se pystyy korvaamaan K, Ba, Sr, Ca sekä mineraaleissa että sorption aikana. Laajalle levinneen lyijysaastumisen vuoksi useimmat maaperät, erityisesti ylähorisontit, rikastuvat tällä alkuaineella.

Raskasmetallien joukossa se on vähiten liikkuva. Lyijy liittyy pääasiassa savimineraaleja, mangaanioksideja, rauta- ja alumiinihydroksideja sekä orgaanisia aineita. Korkealla pH:lla lyijyä kertyy maaperään hydroksidin, fosfaatin, karbonaatin muodossa. Samat olosuhteet suosivat Pb-orgaanisten kompleksien muodostumista.

Tasot, joilla alkuaine muuttuu myrkyllisiksi, vaihtelevat 100-500 mg/kg. Ei-rautametallialan yritysten lyijysaastetta edustavat mineraalimuodot, ajoneuvojen pakokaasut - halogenidisuolat. Pb:tä sisältävät pakokaasuhiukkaset ovat epästabiileja ja muuttuvat helposti oksideiksi, karbonaateiksi, sulfaatteiksi. Maaperän saastuminen lyijyllä on peruuttamatonta, joten mikroelementin kerääntyminen maaperän ylempään horisonttiin jatkuu myös sen pienen lisäyksen olosuhteissa.

Pb-kontaminaatio maaperässä on tällä hetkellä vähäistä huolta adsorboituneiden ja saostuneiden Pb-ionien liukenemattomuuden vuoksi. Kuitenkin lyijyn pitoisuus kasvien juurissa korreloi sen pitoisuuden kanssa maaperässä, mikä osoittaa alkuaineen imeytymisen kasveihin. Lyijyn kertymisellä maaperän ylähorisonttiin on myös suuri ekologinen merkitys, sillä se vaikuttaa voimakkaasti maaperän ja maaperän eliöstön biologiseen aktiivisuuteen. Sen korkeat pitoisuudet voivat estää mikrobiologisia prosesseja erityisesti maaperässä, jossa kationinvaihtokapasiteetti on alhainen.

Kadmium (Cd). Kadmium on hivenaine. Kadmiumin esiintyvyys maankuoressa on 5×10 -5 painoprosenttia. Cd:n geokemia liittyy läheisesti sinkin geokemiaan, sillä se liikkuu hyvin happamissa ympäristöissä.

Sään aikana kadmium liukenee helposti, jossa se on Cd 2+ -muodossa. Se voi muodostaa kompleksisia ioneja CdCl+, CdOH+, CdHCO3+, Cd(OH)3-, Cd(OH)42- sekä orgaanisia kelaatteja. Main valenssitila kadmium luonnossa +2. Tärkeimmät kadmiumionien liikkuvuutta säätelevät tekijät ovat väliaineen pH ja redox-potentiaali. Erittäin hapettavissa olosuhteissa Cd pystyy muodostamaan varsinaisia ​​mineraaleja sekä kerääntymään fosfaatteihin ja biogeenisiin sedimentteihin.

Päätekijä, joka määrittää alkuaineen pitoisuutta maaperässä, on lähtökivien koostumus. Keskimääräinen kadmiumin pitoisuus maaperässä on 0,07-1,1 mg/kg. Samaan aikaan taustatasot eivät ylitä 0,5 mg/kg, korkeammat arvot ovat seurausta antropogeenisesta toiminnasta.

Kilpaileva adsorptio savelle on johtava prosessi kadmiumin sitomisessa maaperän eri komponenteilla. Missä tahansa maaperässä kadmiumin aktiivisuus riippuu suuresti pH:sta. Alkuaine on liikkuvin happamassa maaperässä pH-alueella 4,5-5,5, emäksisessä maaperässä se on suhteellisen liikkumaton. pH:n noustessa alkalisiin arvoihin ilmaantuu yksiarvoinen hydroksokompleksi Cd OH +, joka ei voi helposti korvata paikkoja ioninvaihtokompleksissa.

Kadmiumille kulkeutuminen alas profiilia on tyypillisempi kuin kertyminen maaperän ylempään horisonttiin, joten alkuaineen rikastuminen ylemmissä kerroksissa viittaa maaperän saastumiseen. Cd:n aiheuttama maaperän saastuminen on vaarallista eliöstölle. Teknogeenisen kuormituksen olosuhteissa maaperän kadmiumin enimmäistasot ovat tyypillisiä lyijy-sinkkikaivosalueille, lähellä ei-rautametallurgisia yrityksiä sekä maatalousmaille, joilla käytetään jätevesiä ja fosfaattilannoitteita.

Cd:n myrkyllisyyden vähentämiseksi maaperässä käytetään menetelmiä, joilla nostetaan maaperän pH:ta ja kationinvaihtokykyä.

Elohopea (Hg). Elohopea ja sen sulfidi (cinnabar) ovat olleet ihmisille tuttuja muinaisista ajoista lähtien. Se on ainoa metalli, joka on nestemäisessä muodossa tavallisissa lämpötiloissa. Alkemistit pitivät elohopeaa metallisten ominaisuuksien kantajana ja pitivät sitä yleisenä olennainen osa kaikki metallit.

Elohopean tärkeitä geokemiallisia ominaisuuksia ovat: vahvojen sidosten muodostuminen rikin kanssa, organometalliyhdisteiden muodostuminen, jotka ovat suhteellisen stabiileja vesiympäristössä, ja alkuaineelohopean haihtuvuus. Elohopea on epäaktiivinen sään aikana, ja se jää maaperään pääasiassa huonosti liikkuvien orgaanisten kompleksien muodossa.

Hg 2+:n sorptio maaperään vaihtelee pH-arvosta riippuen ja on maksimi pH-arvossa 4-5. Keskimääräiset elohopean pitoisuudet maaperän pintakerroksessa eivät ylitä 400 µg/kg. Alkuaineen taustatasoiksi voidaan arvioida 0,n mg/kg, mutta tarkkoja määriä on vaikea määrittää tämän metallin laajalle levinneen maaperän saastumisen vuoksi. Maaperän saastuminen elohopealla liittyy raskasmetalleja tuottaviin yrityksiin, kemikaalien tuotantoon, sienitautien torjunta-aineiden käyttöön.

Maaperän saastuminen elohopealla ei sinänsä ole vakava ongelma, mutta jopa yksinkertaiset Hg-suolat tai metallinen elohopea ovat vaaraksi kasveille ja maaperän eliöstölle elohopeahöyryn myrkyllisistä ominaisuuksista johtuen. Kasvien juurien alkuaineen ottoa voidaan minimoida lisäämällä kalkkia, rikkipitoisia yhdisteitä ja kiinteitä fosfaatteja.

Arseeni (As). Arseeni on tunnettu antiikista lähtien. Jopa Aristoteles ja Theophrastus mainitsevat arseenin luonnolliset rikkiyhdisteet, joita käytettiin lääkkeinä ja maaleina. Alkuaineen keskimääräinen pitoisuus maankuoressa on 5×10 -4 painoprosenttia. Sille on ominaista tasainen jakautuminen pääkivilajeihin. Se muodostaa omia mineraalejaan ja on osa muita. Alkuaine liittyy muiden mineraalien esiintymiin ja toimii indikaattorina geokemiallisten töiden etsinnässä. Arseenimineraalit ovat erittäin liukoisia. Sen vaeltamisen intensiteetti on kuitenkin alhainen johtuen savihiukkasten, hydroksidien ja orgaanisen aineksen aktiivisesta sorptiosta.

As:n tavanomaiset hapetustilat; -3, 0, +3, +5. Monimutkaiset anionit AsО 2 - , AsО 4 3- , НAsО 4 2-, As 2 О 3 - ovat yleisimpiä arseenin liikkuvia muotoja. AsO 4 3- on käyttäytymisellään lähellä fosfaatteja. Yleisin arseenin muoto ympäristössä on As 5+ .

Maaperään adsorboitunut arseeni on vaikea desorboitua, ja alkuaineen sitoutumisvoima maaperään kasvaa vuosien myötä. Alhaisimmat arseenipitoisuudet ovat tyypillisiä hiekkamaille. Sen enimmäispitoisuudet liittyvät tulva- ja orgaanisella aineella rikastettuun maaperään.

Arseenin myrkyllisyyttä maaperässä voidaan vähentää monin eri tavoin saastumislähteestä ja maaperän ominaisuuksista riippuen. Maaperän oksidatiivisen tilan lisääntyminen, saostumiseen ja alkuaineen sitoutumiseen vaikuttavien aineiden käyttö (rautasulfaatti, kalsiumkarbonaatti) rajoittaa arseenin biologista hyötyosuutta. Fosfaattilannoitteiden levitys vähentää myös alkuaineen pääsyä eliöstöön.

Nikkeli (Ni). Maankuoren nikkelipitoisuus on 8×10 -3 painoprosenttia. Nikkelin jakautumisessa maankuoressa on samankaltaisuutta koboltin ja raudan kanssa. Mannersedimentissä se esiintyy sulfideina ja arsenideina ja korvaa usein raudan ferromagnesiyhdisteissä. Yhdisteissä nikkeli on pääasiassa kaksi- ja kolmiarvoista.

Kivien sään aikana alkuaine vapautuu helposti ja saostuu sitten raudan ja mangaanin oksideilla. Se on suhteellisen stabiili vesiliuoksissa ja voi kulkeutua pitkiä matkoja.

Maaperässä nikkeli liittyy läheisesti mangaanin ja raudan oksideihin, ja tässä muodossa se on eniten kasvien saatavilla. Maaperän ylähorisontissa nikkeliä on orgaanisesti sitoutuneissa muodoissa, joista osa on helposti liukenevia kelaatteja. Korkeimmat Ni-pitoisuudet ovat savi- ja savimailla, mafiisilla ja vulkaanisilla kiviaineilla sekä orgaanista ainesta runsaasti sisältävässä maaperässä.

Nikkeliä pidetään nykyään vakavana saasteaineena. Ihmisperäiset nikkelin lähteet lisäävät sen merkittävää kasvua maaperässä. Ni:tä on jätevesilietteessä helposti saatavilla olevien orgaanisten kelaattien muodossa ja se voi olla fytotoksista. Fosfaattien tai orgaanisen aineen lisääminen vähentää osaltaan niiden saatavuutta kasveille.

Valko-Venäjällä tehdyt laskelmat osoittavat, että 72 % arseenia, 57 % elohopeaa, noin 99 % nikkeliä, 27 % kadmiumia, 33 % kromia, 27 % kuparia, 15 % lyijyä pääsee tasavallan ilmakehään vain kiinteistä polttoaineen polttolähteistä, 11 % sinkkiä. Sementin tuotannossa tuodaan merkittäviä määriä kadmiumia, lyijyä, kromia. Liikkuvat lähteet saastuttavat ilmakehän pääasiassa sinkillä ja kuparilla.

Ilman sateen lisäksi maaperään joutuu huomattava määrä metalleja käytettäessä lannoitteita, mukaan lukien puhdistamolietteeseen ja talousjätteisiin perustuvat lannoitteet. Lannoitteiden epäpuhtauskoostumus sisältää kadmiumia, kromia, kuparia, lyijyä, uraania, vanadiinia ja sinkkiä sekä tehoeläintalouden ja siipikarjankasvatuksen jätettä - kuparia ja arseenia, kompostia ja lantaa - kadmiumia, kuparia, nikkeliä, sinkkiä ja arseenia, torjunta-aineilla - kadmium, arseeni, elohopea, lyijy, mangaani ja sinkki.

Maaperän koostumuksen monimutkaisuus, suuri joukko kemiallisia yhdisteitä mahdollistavat useiden prosessien tapahtumisen samanaikaisesti. kemialliset reaktiot ja maaperän kiinteiden faasien kyky ylläpitää suhteellisen vakiona maaliuoksen koostumusta, josta kasvit ottavat suoraan kemiallisia alkuaineita. Tätä kykyä ylläpitää maaliuoksen vakiokoostumusta kutsutaan maaperän puskuroinniksi. Luonnollisissa olosuhteissa maaperän puskurointi ilmaistaan ​​siinä, että kun alkuaine kulutetaan maaliuoksesta, kiinteät faasit liukenevat osittain ja liuoksen pitoisuus palautuu. Jos liiallisia määriä yhdisteitä pääsee maaliuokseen ulkopuolelta, niin maaperän kiinteät faasit sitovat tällaisia ​​aineita säilyttäen jälleen maaliuoksen koostumuksen pysyvyyden. Joten se toimii yleissääntö: maaperän puskurointi johtuu useista samanaikaisesti tapahtuvista kemiallisista reaktioista maa-aineksen ja maaperän kiinteiden osien välillä. Kemiallinen monimuotoisuus tekee maaperästä vastustuskykyisen muuttuville ympäristöolosuhteille tai ihmisen toimille.

Raskasmetallien (HM) pitoisuus maaperässä, kuten monet tutkijat ovat todenneet, riippuu alkuperäisten kivien koostumuksesta, joista merkittävä määrä liittyy monimutkaiseen geologinen historia alueiden kehittämiseen. Maaperää muodostavien kivien kemiallinen koostumus, jota edustavat kivien rapautumistuotteet, määräytyy alkuperäisten kivien kemiallisen koostumuksen perusteella ja riippuu hypergeenimuutoksen olosuhteista.

Viime vuosikymmeninä ihmiskunnan antropogeeninen toiminta on ollut intensiivisesti mukana HM-vaellusprosesseissa luonnonympäristössä.

Yksi tärkeimmistä maaperää saastuttavista myrkyllisistä ryhmistä ovat raskasmetallit. Näitä ovat metallit, joiden tiheys on yli 8 tuhatta kg / m 3 (paitsi jalot ja harvinaiset): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. Sovellettavissa töissä Pt, Ag, W, Fe ja Mn lisätään usein raskasmetallien luetteloon. lähes kaikki raskasmetallit ovat myrkyllisiä. Tämän kontaminanttien ryhmän (myös suolojen muodossa) ihmisen aiheuttama leviäminen biosfääriin johtaa myrkytykseen tai elävien olentojen myrkytysuhan.

Päästöistä, jätteistä, jätteistä maaperään joutuvien raskasmetallien jako vaaraluokkiin (GOST 17.4.1.02-83. Luonnonsuojelu. Maaperät) on esitetty taulukossa. 1.

Pöytä 1. Kemikaalien luokitus vaaraluokkien mukaan

Kupari- on yksi tärkeimmistä korvaamattomista elementeistä, joita eläville organismeille tarvitaan. Kasveissa se osallistuu aktiivisesti fotosynteesin, hengityksen, palautumisen ja typen sitomisen prosesseihin. Kupari on osa useita oksidaasientsyymejä - sytokromioksidaasia, seruloplasmiinia, superoksididismutaasia, uraattioksidaasia ja muita, ja se on mukana biokemiallisissa prosesseissa olennainen osa entsyymejä, jotka suorittavat substraattien hapetusreaktioita molekyylihapen kanssa.

Clark maankuoressa 47 mg/kg. Kemiallisesti kupari on inaktiivinen metalli. Cu-pitoisuuden arvoon vaikuttava perustekijä on sen pitoisuus maaperää muodostavissa kivissä. Magmakivistä suurimman määrän alkuainetta keräävät pääkivet - basaltit (100-140 mg/kg) ja andesiitit (20-30 mg/kg). Peite- ja lössimäiset savet (20-40 mg/kg) ovat vähemmän kuparipitoisia. Sen pienin pitoisuus on hiekka-, kalkki- ja graniiteissa (5-15 mg/kg). Venäjän eurooppalaisen osan savessa metallipitoisuus saavuttaa 25 mg/kg, lössimäisissä savimassassa 18 mg/kg. Altai-vuorten hiekkaiset ja hiekkaiset maaperää muodostavat kivet keräävät kuparia keskimäärin 31 mg/kg, Länsi-Siperian eteläosassa 19 mg/kg.

Maaperässä kupari on heikosti vaeltava alkuaine, vaikka liikkuvan muodon pitoisuus on melko korkea. Liikkuvan kuparin määrä riippuu monista tekijöistä: lähtökiven kemiallisesta ja mineralogisesta koostumuksesta, maaperän liuoksen pH:sta, orgaanisen aineksen pitoisuudesta jne. Suurin määrä kuparia maaperässä liittyy raudan oksideihin, mangaani-, rauta- ja alumiinihydroksidit ja erityisesti montmorilloniittivermikuliitti. Humus- ja fulvohapot pystyvät muodostamaan stabiileja komplekseja kuparin kanssa. pH:ssa 7-8 kuparin liukoisuus on alhaisin.

Venäjällä kuparin MPC on 55 mg/kg, hiekka- ja hiekkasavimailla APC 33 mg/kg.

Tietoja elementin myrkyllisyydestä kasveille on niukasti. Tällä hetkellä suurin ongelma on kuparin puute maaperässä tai sen epätasapaino koboltin kanssa. Tärkeimmät merkit kasvien kuparin puutteesta ovat lisääntymiselinten muodostumisen hidastuminen ja sitten pysähtyminen, jyväisten, tyhjien jyvien ilmaantuminen ja haitallisten ympäristötekijöiden vastustuskyvyn heikkeneminen. Sen puutteelle herkimpiä ovat vehnä, kaura, ohra, sinimailas, punajuuret, sipulit ja auringonkukat.

Mangaani Se on levinnyt laajalti maaperään, mutta sitä löytyy siellä pienempiä määriä kuin rautaa. Mangaania löytyy maaperästä useissa muodoissa. Ainoat kasvien käytettävissä olevat muodot ovat mangaanin vaihdettavat ja vesiliukoiset muodot. Maaperän mangaanin saatavuus vähenee pH:n noustessa (maaperän happamuuden laskussa). Harvoin maaperä kuitenkin köyhtyy huuhtoutumalla siinä määrin, että mangaania ei ole riittävästi saatavilla kasvien ravinnoksi.

Maan tyypistä riippuen mangaanipitoisuus vaihtelee: kastanjamaa 15,5 ± 2,0 mg/kg, harmaa maa 22,0 ± 1,8 mg/kg, niittymaa 6,1 ± 0,6 mg/kg, keltamaamaa 4,7 ± 3,8 mg/kg , hiekkainen 6,8 ± 0,7 mg/kg.

Mangaaniyhdisteet ovat voimakkaita hapettimia. Suurin sallittu pitoisuus chernozemmaille on
1500 mg/kg maaperää.

Niitty-, keltamaa- ja hiekkamailla kasvatettujen kasviruokien mangaanipitoisuus korreloi sen pitoisuuden kanssa näissä maissa. Mangaanin määrä päivittäisessä ruokavaliossa näissä geokemiallisissa provinsseissa on yli 2 kertaa pienempi kuin ihmisten päivittäinen tarve ja kastanja- ja harmaamaan alueilla asuvien ihmisten ruokavalio.

Eri alueiden maaperän kemiallinen koostumus on heterogeeninen ja maaperän sisältämien kemiallisten alkuaineiden jakautuminen alueella on epätasaista. Siten esimerkiksi raskasmetallit ovat pääasiassa hajallaan, ja ne pystyvät muodostamaan paikallisia sidoksia, joissa niiden pitoisuudet ovat monia satoja ja tuhansia kertoja Clarken tasoja korkeampia.

Useita kemiallisia alkuaineita tarvitaan kehon normaalille toiminnalle. Niiden puute, ylimäärä tai epätasapaino voi aiheuttaa sairauksia, joita kutsutaan mikroelementooseiksi 1 tai biogeokemiallisiin endemioihin, jotka voivat olla sekä luonnollisia että ihmisen aiheuttamia. Niiden jakelussa tärkeä rooli on vedellä sekä elintarvikkeilla, joissa kemialliset alkuaineet tulevat maaperästä ravintoketjujen kautta.

Kokeellisesti on osoitettu, että HM:n prosenttiosuuteen kasveissa vaikuttaa HM:n prosenttiosuus maaperässä, ilmakehässä ja vedessä (levien tapauksessa). Havaittiin myös, että maaperällä, jossa raskasmetallipitoisuus on sama, sama sato antaa erilaisen sadon, vaikka myös ilmasto-olosuhteet olivat samat. Sitten havaittiin tuottavuuden riippuvuus maaperän happamuudesta.

Maaperän saastuminen kadmiumilla, elohopealla, lyijyllä, arseenilla, kuparilla, sinkillä ja mangaanilla näyttää olevan eniten tutkittu. Harkitse näiden metallien aiheuttamaa maaperän saastumista jokaiselle erikseen. 2

Kadmium (Cd)

Kadmiumpitoisuus maankuoressa on noin 0,15 mg/kg. Kadmium on keskittynyt vulkaanisiin (0,001 - 1,8 mg/kg), metamorfisiin (0,04 - 1,0 mg/kg) ja sedimenttikiviin (0,1 - 11,0 mg/kg). Tällaisten lähdemateriaalien pohjalta muodostuneet maaperät sisältävät 0,1–0,3; 0,1 - 1,0 ja 3,0 - 11,0 mg/kg kadmiumia, vastaavasti.

Happamassa maaperässä kadmiumia on Cd 2+:na, CdCl+:na, CdSO 4:nä ja kalkkipitoisessa maaperässä - muodossa Cd 2+, CdCl+, CdSO 4, CdHCO 3+.

Kasvien kadmiumin otto vähenee merkittävästi, kun hapan maaperä kalkitaan. Tässä tapauksessa pH:n kohoaminen vähentää kadmiumin liukoisuutta maaperän kosteuteen sekä maaperän kadmiumin biologista hyötyosuutta. Näin ollen kadmiumpitoisuus juurikkaan lehdissä kalkkipitoisilla mailla oli pienempi kuin samojen kasvien kadmiumin pitoisuus kalkittamattomilla mailla. Samanlainen vaikutus osoitettiin riisillä ja vehnällä -->.

pH:n nousun negatiivinen vaikutus kadmiumin saatavuuteen liittyy paitsi kadmiumin liukoisuuden vähenemiseen maaperän liuosfaasissa, myös juuriaktiivisuudessa, mikä vaikuttaa imeytymiseen.

Kadmium on melko inaktiivista maaperässä, ja jos sen pinnalle lisätään kadmiumia sisältävää materiaalia, suurin osa siitä pysyy ehjänä.

Menetelmiä epäpuhtauksien poistamiseksi maaperästä ovat joko itse saastuneen kerroksen poistaminen, kadmiumin poistaminen kerroksesta tai saastuneen kerroksen peittäminen. Kadmium voidaan muuttaa monimutkaisiksi liukenemattomiksi yhdisteiksi saatavilla olevilla kelatointiaineilla (esim.la). .

Koska kasvit ottavat kadmiumia suhteellisen nopeasti maaperästä ja koska yleisesti esiintyvät pitoisuudet ovat vähäisiä toksisia vaikutuksia, kadmium voi kerääntyä kasveihin ja päästä ravintoketjuun nopeammin kuin lyijy ja sinkki. Siksi kadmium aiheuttaa suurimman vaaran ihmisten terveydelle, kun jätettä joutuu maaperään.

Menettely minimoimaan kadmiumin määrä, joka voi joutua ihmisen ravintoketjuun saastuneesta maaperästä, on kasvimaata, jota ei käytetä elintarvikkeisiin tai niille viljelykasveille, jotka imevät pieniä määriä kadmiumia.

Yleensä happaman maaperän kasvit imevät enemmän kadmiumia kuin neutraalilla tai emäksisellä maalla. Siksi happamien maiden kalkkiminen on tehokas lääke vähentää imeytyneen kadmiumin määrää.

Elohopea (Hg)

Elohopeaa esiintyy luonnossa metallihöyrynä Hg 0, joka muodostuu sen haihtumisen aikana maankuoresta; Hg (I) ja Hg (II) epäorgaanisten suolojen muodossa ja metyylielohopean orgaanisen yhdisteen muodossa CH 3 Hg +, CH 3 Hg +:n ja (CH 3) 2 Hg:n monometyyli- ja dimetyylijohdannaiset.

Elohopea kerääntyy maaperän ylähorisonttiin (0-40 cm) ja siirtyy heikosti sen syvemmille kerroksille. Elohopeayhdisteet ovat erittäin pysyviä maaperän aineita. Elohopealla saastuneella maaperällä kasvavat kasvit imevät itseensä huomattavan määrän alkuainetta ja keräävät sen vaarallisina pitoisuuksina tai eivät kasva.

Lyijy (Pb)

Hiekkaviljelyolosuhteissa tehtyjen kokeiden tulosten mukaan kaurakasvit kasvavat ja kehittyvät, kun maaperän kynnyspitoisuudet Hg (25 mg/kg) ja Pb (25 mg/kg) ylitetään 2–20 kertaa. yleensä tiettyyn saastetasoon asti. Kun metallien pitoisuus kasvaa (Pb:lle alkaen annoksesta 100 mg/kg), ulkomuoto kasvit. Äärimmäisillä metalliannoksilla kasvit kuolevat kolmen viikon kuluessa kokeiden alkamisesta. Biomassan komponenttien metallipitoisuus jakautuu alenevassa järjestyksessä seuraavasti: juuret - maanpäällinen osa - vilja.

Ajoneuvoista Venäjällä vuonna 1996 lyijyn kokonaismäärä ilmakehään (ja siten osittain maaperään) oli noin 4,0 tuhatta tonnia, josta tavaraliikenteen osuus oli 2,16 tuhatta tonnia. Suurin lyijykuorma oli Moskovan ja Samaran alueilla, joita seurasivat Kalugan, Nižni Novgorodin, Vladimirin alueet ja muut Venäjän federaation alueet, jotka sijaitsevat Venäjän eurooppalaisen alueen keskiosassa ja Pohjois-Kaukasiassa. Suurimmat absoluuttiset lyijypäästöt havaittiin Uralin (685 t), Volgan (651 t) ja Länsi-Siperian (568 t) alueilla. Ja lyijypäästöjen epäsuotuisin vaikutus havaittiin Tatarstanin, Krasnodarin ja Stavropolin alueilla, Rostovin, Moskovan, Leningradin, Nižni Novgorodin, Volgogradin, Voronežin, Saratovin ja Samaran alueilla (Green World -sanomalehti, erikoisnumero 28, 1997).

Arseeni (As)

Arseenia löytyy ympäristöstä useissa kemiallisesti stabiileissa muodoissa. Sen kaksi pääasiallista hapetustilaa ovat As(III) ja As(V). Luonnossa viidenarvoinen arseeni on yleistä erilaisten epäorgaanisten yhdisteiden muodossa, vaikka kolmiarvoista arseenia löytyy helposti vedestä, erityisesti anaerobisissa olosuhteissa.

Kupari(cu)

Maaperän luonnollisia kuparimineraaleja ovat sulfaatit, fosfaatit, oksidit ja hydroksidit. Kuparisulfideja voi muodostua huonosti valutettuihin tai tulviviin maihin, joissa pelkistävät olosuhteet toteutuvat. Kuparimineraalit ovat yleensä liian liukenevia jäädäkseen vapaasti valutettuihin maatalousmaihin. Metallien saastuneessa maaperässä kemiallista ympäristöä voidaan kuitenkin hallita epätasapainoisilla prosesseilla, jotka johtavat metastabiilien kiintoaineiden kertymiseen. Kovelliitin (CuS) tai kalkopyriitti (CuFeS 2) oletetaan esiintyvän myös kunnostetuissa, kuparin saastuttamissa maaperissä.

Kuparin jäämiä voi esiintyä erillisinä sulfidisulkeumaina silikaateissa ja ne voivat isomorfisesti korvata kationeja fylosilikaateissa. Varauksesta epätasapainoiset savimineraalit imevät epäspesifisesti kuparia, kun taas raudan ja mangaanin oksideilla ja hydroksidilla on erittäin korkea ominaisaffiniteetti kupariin. Suuren molekyylipainon omaavat orgaaniset yhdisteet voivat olla kuparin kiinteitä absorbentteja, kun taas pienimolekyyliset orgaaniset aineet muodostavat liukoisia komplekseja.

Maaperän koostumuksen monimutkaisuus rajoittaa mahdollisuutta kupariyhdisteiden kvantitatiiviseen erottamiseen tiettyihin kemiallisiin muotoihin. viittaa --> Sekä orgaanisissa aineissa että Fe- ja Mn-oksideissa on suuri massa kuparikonglomeraatteja. Kuparipitoisten jätteiden tai epäorgaanisten kuparisuolojen lisääminen lisää kupariyhdisteiden pitoisuutta maaperässä, joka voidaan uuttaa suhteellisen miedoilla reagensseilla; näin ollen kuparia löytyy maaperästä labiilien kemiallisten muotojen muodossa. Mutta helposti liukeneva ja vaihdettava alkuaine - kupari - muodostaa pienen määrän kasveihin imeytyviä muotoja, yleensä alle 5 % maaperän kuparin kokonaispitoisuudesta.

Kuparin myrkyllisyys lisääntyy, kun maaperän pH nousee ja maaperän kationinvaihtokapasiteetti on alhainen. Uunnosta johtuva kuparin rikastuminen tapahtuu vain maaperän pintakerroksissa, eivätkä kasvit, joilla on syvä juuristo, kärsivät tästä.

Ympäristö ja kasvien ravinto voivat vaikuttaa kuparin fytotoksisuuteen. Esimerkiksi kuparin myrkyllisyys riisille tasanteilla havaittiin selvästi, kun kasveja kasteltiin mieluummin kylmällä kuin lämpimällä vedellä. Tosiasia on, että mikrobiologinen aktiivisuus vaimenee kylmässä maaperässä ja luo maaperään ne pelkistävät olosuhteet, jotka edistäisivät kuparin saostumista liuoksesta.

Kuparin fytotoksisuus syntyy aluksi maaperässä olevan kuparin ylimäärästä, ja sitä lisää maaperän happamuus. Koska kupari on suhteellisen inaktiivista maaperässä, melkein kaikki kupari, joka joutuu maaperään, jää siihen ylemmät kerrokset. Orgaanisten aineiden joutuminen kuparilla saastuneeseen maaperään voi vähentää myrkyllisyyttä, joka johtuu liukoisen metallin adsorptiosta orgaanisen substraatin toimesta (tässä tapauksessa Cu 2+ -ionit muuttuvat monimutkaisiksi yhdisteiksi, jotka eivät ole kasvin ulottuvilla) tai lisäämällä niiden liikkuvuutta. Cu 2+ -ioneja ja huuhtelemalla ne pois maaperästä liukoisten organokuparikompleksien muodossa.

Sinkki (Zn)

Sinkkiä löytyy maaperästä oksosulfaattien, karbonaattien, fosfaattien, silikaattien, oksidien ja hydroksidien muodossa. Nämä epäorgaaniset yhdisteet ovat metastabiileja hyvin ojitetuilla maatalousmailla. Ilmeisesti sfaleriitti ZnS on termodynaamisesti vallitseva muoto sekä pelkistetyssä että hapettuneessa maaperässä. Jonkin verran sinkin ja fosforin ja kloorin yhteyttä on ilmeinen raskasmetallien saastuttamien sedimenttien vähentymisestä. Siksi suhteellisen liukoisia sinkkisuoloja tulisi löytää runsaasti metallia sisältävistä maaperistä.

Sinkki on isomorfisesti korvattu muilla kationeilla silikaattimineraaleissa ja se voidaan tukkia tai saostaa yhdessä mangaani- ja rautahydroksidien kanssa. Fyllosilikaatit, karbonaatit, hydratoidut metallioksidit ja orgaaniset yhdisteet imevät sinkkiä hyvin käyttämällä sekä spesifisiä että epäspesifisiä sitoutumiskohtia.

Sinkin liukoisuus lisääntyy happamassa maaperässä sekä kompleksin muodostuksessa pienimolekyylisten orgaanisten ligandien kanssa. Pelkistävät olosuhteet voivat vähentää sinkin liukoisuutta liukenemattoman ZnS:n muodostumisen vuoksi.

Sinkin fytotoksisuus ilmenee yleensä, kun kasvien juuret joutuvat kosketuksiin maaperän ylimääräisen sinkkiliuoksen kanssa. Sinkin kulkeutuminen maaperän läpi tapahtuu vaihdon ja diffuusion kautta, jälkimmäinen prosessi on hallitseva maaperässä, jossa sinkkipitoisuus on alhainen. Metabolinen kuljetus on merkittävämpää runsassinkkisissä maaperässä, jossa liukoisen sinkin pitoisuudet ovat suhteellisen vakaat.

Sinkin liikkuvuus maaperässä lisääntyy kelatoivien aineiden (luonnollisten tai synteettisten) läsnä ollessa. Liukoisten kelaattien muodostumisen aiheuttama liukoisen sinkin pitoisuuden nousu kompensoi molekyylikoon kasvusta johtuvaa liikkuvuuden vähenemistä. Sinkkipitoisuudet kasvikudoksissa, kokonaisotto ja toksisuusoireet korreloivat positiivisesti sinkkipitoisuuden kanssa juuripesuliuoksessa.

Vapaa Zn 2+ -ioni imeytyy pääasiassa kasvien juuristoon, joten liukoisten kelaattien muodostuminen edistää tämän metallin liukoisuutta maaperään ja tämä reaktio kompensoi sinkin saatavuuden heikkenemistä kelaattimuodossa.

Alkuperäinen metallikontaminaation muoto vaikuttaa sinkin myrkyllisyyden mahdollisuuteen: sinkin saatavuus kasveille lannoitetussa maaperässä, jossa on vastaava kokonaispitoisuus tätä metallia, vähenee sarjassa ZnSO 4 >liete>jätekomposti.

Useimmat kokeet maaperän saastumisesta Zn-pitoisella lieteellä eivät osoittaneet sadon laskua tai niiden ilmeistä fytotoksisuutta; Niiden pitkäaikainen käyttö suurella määrällä voi kuitenkin vahingoittaa kasveja. Pelkkä sinkin levitys ZnSO 4 -muodossa hidastaa sadon kasvua happamassa maaperässä, kun taas sinkin pitkäaikainen käyttö lähes neutraalissa maaperässä jää huomaamatta.

Maatalousmaan myrkyllisyystasot sinkin saavuttaminen johtuu yleensä pintasinkistä; se ei yleensä tunkeudu syvemmälle kuin 15-30 cm Tiettyjen viljelykasvien syvät juuret voivat välttää kosketuksen ylimääräisen sinkin kanssa, koska ne sijaitsevat saastumattomassa pohjamaassa.

Sinkillä saastuneen maan kalkittaminen vähentää sinkin pitoisuutta peltokasveissa. NaOH:n tai Ca(OH) 2:n lisäaineet vähentävät sinkin myrkyllisyyttä runsassinkkipitoisilla turvemailla kasvatetuissa vihanneksissa, vaikka näissä maaperässä kasvien sinkinotto on hyvin rajallista. Sinkin aiheuttama raudanpuute voidaan poistaa levittämällä rautakelaatteja tai FeSO 4:ää maaperään tai suoraan lehtiin. Sinkin saastuneen pintakerroksen fyysinen poistaminen tai hävittäminen voi välttää metallin myrkylliset vaikutukset kasveille.

Mangaani

Maaperässä mangaania löytyy kolmessa hapetustilassa: +2, +3, +4. Suurimmaksi osaksi tämä metalli liittyy primaarisiin mineraaleihin tai sekundäärisiin metallioksideihin. Maaperässä mangaanin kokonaismäärä vaihtelee välillä 500 - 900 mg/kg.

Mn4+:n liukoisuus on erittäin alhainen; kolmiarvoinen mangaani on erittäin epävakaa maaperässä. Suurin osa maaperän mangaanista on Mn 2+ -muodossa, kun taas hyvin ilmastuneessa maaperässä suurin osa siitä kiinteässä faasissa on oksidina, jossa metalli on hapetustilassa IV; huonosti ilmastuneessa maaperässä mikrobiympäristö vähentää mangaania hitaasti ja siirtyy maaliuokseen, jolloin siitä tulee erittäin liikkuvaa.

Mn 2+:n liukoisuus kasvaa merkittävästi alhaisella pH:lla, mutta mangaanin imeytyminen kasveihin vähenee.

Mangaanin myrkyllisyyttä esiintyy usein silloin, kun mangaanin kokonaismäärät ovat keskitasoisia tai korkeita, maaperän pH on melko alhainen ja maaperän hapen saatavuus on myös alhainen (eli alentavat olosuhteet ovat olemassa). Näiden olosuhteiden vaikutuksen eliminoimiseksi on nostettava maaperän pH:ta kalkittamalla, pyrittävä parantamaan maaperän kuivatusta, vähentämään veden tuloa, ts. yleensä parantaa maaperän rakennetta.