מתכות כבדות הן אולי אחד מזיהומי הקרקע החמורים ביותר, המאיימים עלינו בשלל השלכות לא רצויות ויותר מכך, מזיקות.

מטבעה, אדמה היא שילוב של מינרלים חרסתיים שונים ממקור אורגני ואי-אורגני. בהתאם להרכב הקרקע, נתונים גיאוגרפיים ומרחק מאזורי תעשייה, הקרקע עשויה להכיל סוגים שונים של מתכות כבדות, שכל אחת מהן מהווה סכנה משתנה לסביבה. בשל העובדה שמבנה הקרקע עשוי להיות שונה גם במקומות שונים, גם תנאי החיזור, התגובתיות וכן מנגנוני הקישור של מתכות כבדות בקרקע שונים.

הסכנה הגדולה ביותר לקרקע נובעת מגורמים טכנוגניים. תעשיות שונות, שהפסולת שלהן היא חלקיקי מתכות כבדות, למרבה הצער, מאובזרות באופן שאפילו המסננים הטובים ביותר מאפשרים מעבר לאלמנטים של מתכות כבדות, שקודם כל מגיעים לאטמוספירה ולאחר מכן חודרים לאדמה יחד עם פסולת תעשייתית. סוג זה של זיהום נקרא טכנוגני. במקרה זה יש חשיבות רבה להרכב המכני של הקרקע, לתכולת הקרבונט ולכושר הספיגה. מתכות כבדות שונות לא רק במידת ההשפעה על הקרקע, אלא גם במצב שבו הן נמצאות בה.

כיום ידוע שכמעט כל חלקיקי המתכת הכבדים יכולים להיות נוכחים באדמה ב המדינות הבאות: בצורת תערובת של חלקיקים איזומורפיים, מחומצנים, בצורת משקעי מלח, בסריג גבישי, בצורה מסיסים, ישירות בתמיסת האדמה ואפילו כחלק מחומר אורגני. יש לקחת בחשבון שבהתאם לתנאי החיזור, הרכב הקרקע ורמות הפחמן הדו חמצני, התנהגותם של חלקיקי מתכת עשויה להשתנות.

מתכות כבדות מפחידות לא רק בגלל נוכחותן בהרכב הקרקע, אלא בגלל שהן מסוגלות לנוע, לשנות ולחדור לצמחים, מה שעלול לגרום נזק משמעותי. סביבה. הניידות של חלקיקי מתכת כבדה יכולה להשתנות בהתאם לשאלה האם יש הבדל בין היסודות בשלב המוצק והנוזל. מזהמים, במקרה זה אלמנטים של מתכות כבדות, יכולים לעתים קרובות לקבל צורה קבועה היטב כאשר הם חודרים לתוך שכבות הקרקע. בצורה זו, מתכות אינן נגישות לצמחים. בכל שאר המקרים, מתכות חודרות בקלות לתוך צמחים.

יסודות מתכת מסיסים במים חודרים לאדמה מהר מאוד. יתר על כן, הם לא רק נכנסים לשכבת הקרקע, הם מסוגלים לנדוד דרכה. מבית הספר כולם יודעים שעם הזמן נוצרות בקרקע תרכובות מינרלים מסיסות במים במשקל מולקולרי נמוך, הנודדות לחלק התחתון של התצורה. ויחד איתם, תרכובות מתכות כבדות נודדות, ויוצרות קומפלקסים נמוכים מולקולריים, כלומר הופכים למצב אחר.

PAGE_BREAK-- מתכות כבדות, המאפיינת קבוצה רחבה של מזהמים, הפכה לאחרונה לנפוצה. ביצירות מדעיות ויישומיות שונות, מחברים מפרשים את המשמעות של מושג זה בצורה שונה. בהקשר זה, כמות היסודות המסווגים כמתכות כבדות משתנה מאוד. מאפיינים רבים משמשים כקריטריונים לחברות: מסה אטומית, צפיפות, רעילות, שכיחות בסביבה הטבעית, מידת המעורבות במחזורים טבעיים ומעשה ידי אדם. במקרים מסוימים, ההגדרה של מתכות כבדות כוללת יסודות המסווגים כשבירים (לדוגמה, ביסמוט) או מטאלואידים (לדוגמה, ארסן).

בעבודות המוקדשות לבעיות של זיהום סביבתי וניטור סביבתי, כיום מתכות כבדותכוללים יותר מ-40 מתכות מהטבלה המחזורית D.I. מנדלייב עם מסה אטומית של למעלה מ-50 יחידות אטומיות: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Biועוד. יחד עם זאת, התנאים הבאים ממלאים תפקיד חשוב בסיווג של מתכות כבדות: רעילותן הגבוהה לאורגניזמים חיים בריכוזים נמוכים יחסית, וכן יכולת הצטברות ביולוגית והגדלה ביולוגית. כמעט כל המתכות שנכללות בהגדרה זו (למעט עופרת, כספית, קדמיום וביסמוט, שתפקידם הביולוגי כרגע לא ברור) מעורבות באופן פעיל בתהליכים ביולוגיים ומהוות חלק מאנזימים רבים. על פי הסיווג של N. Reimers, מתכות בעלות צפיפות של יותר מ-8 גרם/סמ"ק צריכות להיחשב כבדות. לפיכך, מתכות כבדות כוללות Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

מוגדר רשמית מתכות כבדותמתאים למספר רב של אלמנטים. עם זאת, על פי חוקרים העוסקים בפעילויות מעשיות הקשורות לארגון תצפיות על המצב וזיהום הסביבה, תרכובות של יסודות אלה רחוקות מלהיות שוות ערך למזהמים. לפיכך, בעבודות רבות מצטמצם היקף קבוצת המתכות הכבדות, בהתאם לקריטריונים של עדיפות שנקבעים לפי כיוון העבודה ופרטיה. כך, ביצירות הקלאסיות כעת של יו.א. ישראל ברשימה חומרים כימיים, שייקבע בסביבות טבעיות בתחנות רקע בשמורות ביוספריות, בחתך מתכות כבדותבשם Pb, Hg, Cd, As.מנגד, על פי החלטת כוח המשימה לפליטות מתכות כבדות, הפועלת בחסות הנציבות הכלכלית של האו"ם לאירופה ואיסוף וניתוח מידע על פליטת מזהמים במדינות אירופה, רק Zn, As, Se ו-Sbיוחסו ל מתכות כבדות. על פי ההגדרה של נ. ריימרס, מתכות אצילות ונדירות עומדות בנפרד ממתכות כבדות, בהתאמה, הן נשארות רק Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. בעבודה יישומית, לרוב מוסיפים מתכות כבדות Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

יוני מתכת הם מרכיבים חיוניים של גופי מים טבעיים. בהתאם לתנאי הסביבה (pH, פוטנציאל חיזור, נוכחות של ליגנדים), הם קיימים ב דרגות שונותחמצון ומהווים חלק ממגוון תרכובות אנאורגניות ואורגנו-מתכתיות, הניתנות להמסה אמיתית, לפזר קולואיד, או חלק מתרחפי מינרלים ואורגניים.

צורות מומסות באמת של מתכות, בתורן, מגוונות מאוד, הקשורות לתהליכי הידרוליזה, פילמור הידרוליטי (היווצרות קומפלקסים רב-גרעיניים של הידרוקסו) וקומפלקס עם ליגנדים שונים. בהתאם לכך, הן התכונות הקטליטיות של מתכות והן זמינותן עבור מיקרואורגניזמים מימיים תלויות בצורות קיומן במערכת האקולוגית המימית.

מתכות רבות יוצרות קומפלקסים חזקים למדי עם חומר אורגני; מתחמים אלו הם אחת מצורות הנדידה החשובות ביותר של יסודות במים טבעיים. רוב הקומפלקסים האורגניים נוצרים באמצעות מחזור הכלאט והם יציבים. קומפלקסים שנוצרו על ידי חומצות אדמה עם מלחים של ברזל, אלומיניום, טיטניום, אורניום, ונדיום, נחושת, מוליבדן ומתכות כבדות אחרות מסיסים היטב בסביבות ניטרליות, מעט חומציות ומעט אלקליות. לכן, קומפלקסים אורגנו-מתכתיים מסוגלים לנדוד במים טבעיים למרחקים ארוכים מאוד. זה חשוב במיוחד עבור מים בעלי מינרלים נמוכים ובעיקר עיליים, שבהם היווצרותם של מתחמים אחרים היא בלתי אפשרית.

כדי להבין את הגורמים המווסתים את ריכוז המתכת במים טבעיים, התגובתיות הכימית שלהם, הזמינות הביולוגית והרעילות שלהם, יש צורך לדעת לא רק את התוכן הכולל, אלא גם את חלקן של צורות חופשיות וקשורות של המתכת.

למעבר של מתכות בסביבה מימית לצורת מורכבות מתכת יש שלוש השלכות:

1. עלייה בריכוז הכולל של יוני מתכת עלולה להתרחש עקב מעברה לתמיסה ממשקעי תחתית;

2. חדירות הממברנה של יונים מורכבים יכולה להיות שונה באופן משמעותי מחדירות של יונים hydrated;

3. הרעילות של המתכת עשויה להשתנות מאוד כתוצאה מקומפלקס.

אז, צורות קלאט Cu, Cd, Hgפחות רעיל מיונים חופשיים. כדי להבין את הגורמים המווסתים את ריכוז המתכת במים טבעיים, התגובתיות הכימית שלהם, הזמינות הביולוגית והרעילות שלהם, יש צורך לדעת לא רק את התוכן הכולל, אלא גם את חלקן של צורות קשורות וחופשיות.

מקורות לזיהום מים במתכות כבדות הם שפכים מחנויות לציפוי אלקטרוני, מפעלי כרייה, מתכות ברזליות ולא ברזליות ומפעלים לבניית מכונות. מתכות כבדות נמצאות בדשנים ובחומרי הדברה ויכולות לחדור לגופי מים דרך נגר חקלאי.

ריכוז מוגבר של מתכות כבדות במים טבעיים קשור לעתים קרובות לסוגים אחרים של זיהום, כגון החמצה. משקעים חומציים תורמים לירידה ב-pH ולמעבר של מתכות ממצב ספוג על חומרים מינרלים ואורגניים למצב חופשי.

ראשית, אותן מתכות מעניינות הן אלו שהכי מזהמות את האטמוספרה עקב השימוש בהן בהיקפים משמעותיים בפעילות תעשייתית וכתוצאה מהצטברות ב סביבה חיצוניתמהווים סכנה חמורה מבחינת פעילותם הביולוגית ותכונותיהם הרעילות. אלה כוללים עופרת, כספית, קדמיום, אבץ, ביסמוט, קובלט, ניקל, נחושת, בדיל, אנטימון, ונדיום, מנגן, כרום, מוליבדן וארסן.
תכונות ביוגיאוכימיות של מתכות כבדות

V - גבוה, U - בינוני, N - נמוך

ונדיום.

ונדיום מצוי ברובו במצב מפוזר ונמצא בעפרות ברזל, נפט, אספלט, ביטומן, פצלי שמן, פחם ועוד. אחד המקורות העיקריים לזיהום המים הטבעיים בונדיום הוא הנפט ומוצריו המזוקקים.

במים טבעיים היא מופיעה בריכוזים נמוכים מאוד: במי הנהר 0.2 - 4.5 מיקרוגרם/דמ"ק, במי ים - בממוצע 2 מיקרוגרם/דמ"ק

במים הוא יוצר קומפלקסים אניונים יציבים (V4O12)4- ו-(V10O26)6-. בנדידת ונדיום, תפקידן של תרכובות מורכבות מומסות עם חומרים אורגניים, במיוחד עם חומצות הומיות, הוא משמעותי.

ריכוזים גבוהים של ונדיום מזיקים לבריאות האדם. ה-MPC של ונדיום הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק (מחוון הסיכון המגביל הוא סניטרי-טוקסיקולוגי), ה-MPCv הוא 0.001 מ"ג/דמ"ק.

מקורות טבעיים של ביסמוט הנכנסים למים טבעיים הם תהליכי שטיפה של מינרלים המכילים ביסמוט. מקור הכניסה למים טבעיים יכול להיות גם שפכים מייצור תרופות ובושם, וכמה מפעלי תעשיית הזכוכית.

הוא נמצא בריכוזים תת-מיקרוגרם במים עיליים לא מזוהמים. הריכוז הגבוה ביותר נמצא במי תהום והוא 20 מיקרוגרם/דמ"ק, במימי ים - 0.02 מיקרוגרם/דמ"ר. ה-MAC הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק

המקורות העיקריים של תרכובות ברזל במים עיליים הם תהליכי בליה כימית של סלעים, המלווים בהרס המכני ובפירוקם. בתהליך האינטראקציה עם חומרים מינרליים ואורגניים הכלולים במים טבעיים, נוצר קומפלקס מורכב של תרכובות ברזל הנמצאות במים במצב מומס, קולואידי ומרחף. כמויות משמעותיות של ברזל מגיעות ממי נגר תת קרקעי ומי שפכים מתעשיות מתכות, עיבוד מתכת, טקסטיל, צבע ולכה ונגר חקלאי.

שיווי משקל בשלב תלוי בהרכב הכימי של המים, pH, Eh ובמידה מסוימת גם בטמפרטורה. בניתוח שגרתי טופס משוקללפולטים חלקיקים גדולים מ-0.45 מיקרון. הוא מורכב בעיקר ממינרלים המכילים ברזל, הידרט תחמוצת ברזל ותרכובות ברזל הנספגות בתרחיפים. הצורות המומסות והקולואידיות באמת נחשבות בדרך כלל יחד. ברזל מומסמיוצג על ידי תרכובות בצורה יונית, בצורה של קומפלקס הידרוקסו וקומפלקסים עם חומרים אנאורגניים ואורגניים מומסים של מים טבעיים. זה בעיקר Fe(II) הנודד בצורה יונית, ו-Fe(III) בהיעדר חומרים מורכבים לא יכול להיות במצב מומס בכמויות משמעותיות.

ברזל נמצא בעיקר במים בעלי ערכי Eh נמוכים.

כתוצאה מחמצון כימי וביוכימי (בהשתתפות חיידקי ברזל), Fe(II) הופך ל-Fe(III), אשר בעת הידרוליזה, משקע בצורה של Fe(OH)3. גם Fe(II) וגם Fe(III) מאופיינים בנטייה ליצור קומפלקסים הידרוקסו מהסוג +, 4+, +, 3+, - ואחרים, המתקיימים במקביל בתמיסה בריכוזים שונים בהתאם ל-pH ובדרך כלל קובעים את מצב מערכת הברזל-הידרוקסיל. הצורה העיקרית של Fe(III) במים עיליים היא התרכובות המורכבות שלו עם תרכובות אנאורגניות ואורגניות מומסות, בעיקר חומרים הומוסיים. ב-pH = 8.0, הצורה העיקרית היא Fe(OH)3. הצורה הקולואידלית של ברזל היא הפחות נחקרה; היא מורכבת מהידרט של תחמוצת ברזל Fe(OH)3 ומתערבת עם חומרים אורגניים.

תכולת הברזל במים העיליים של הקרקע היא עשיריות המיליגרם; ליד ביצות היא כמה מיליגרם. תכולת ברזל מוגברת נצפית במי הביצות, שבהן הוא נמצא בצורה של קומפלקסים עם מלחים של חומצות הומיות - חומטים. הריכוזים הגבוהים ביותר של ברזל (עד כמה עשרות ומאות מיליגרם ל-1 dm3) נצפים במי תהום בעלי ערכי pH נמוכים.

בהיותו יסוד פעיל ביולוגית, ברזל משפיע במידה מסוימת על עוצמת התפתחות הפיטופלנקטון ועל ההרכב האיכותי של המיקרופלורה במאגר.

ריכוזי הברזל נתונים לתנודות עונתיות ניכרות. בדרך כלל, במאגרים בעלי פרודוקטיביות ביולוגית גבוהה בתקופת קיפאון הקיץ והחורף, ניכרת עלייה בריכוז הברזל בשכבות המים התחתונות. ערבוב סתיו-אביב של מסות מים (הומותרמיה) מלווה בחמצון של Fe(II) ל-Fe(III) ובמשקעים של האחרון בצורה של Fe(OH)3.

הוא חודר למים טבעיים באמצעות שטיפת קרקעות, עפרות פולי-מתכתיות ונחושת, כתוצאה מפירוק של אורגניזמים מימיים המסוגלים לצבור אותו. תרכובות קדמיום מועברות למים העיליים עם שפכים ממפעלי עופרת-אבץ, מפעלים לעיבוד עפרות, מספר מפעלים כימיים (ייצור חומצה גופרתית), ייצור גלווני, וגם עם מי מכרות. ירידה בריכוז תרכובות קדמיום מומסות מתרחשת עקב תהליכי ספיגה, משקעים של קדמיום הידרוקסיד וקרבונט וצריכתם על ידי אורגניזמים מימיים.

צורות מומסות של קדמיום במים טבעיים הן בעיקר קומפלקסים מינרלים ואורגנומינרליים. הצורה המרחפת העיקרית של קדמיום היא התרכובות הנספגות שלו. חלק ניכר מהקדמיום יכול לנדוד בתוך תאים של אורגניזמים מימיים.

במי נהרות לא מזוהמים ומזוהמים קלות, קדמיום כלול בריכוזים תת-מיקרוגרם; במים מזוהמים ובמי שפכים ריכוז הקדמיום יכול להגיע לעשרות מיקרוגרם ל-1 dm3.

תרכובות קדמיום ממלאות תפקיד חשוב בתהליכי החיים של בעלי חיים ובני אדם. בריכוזים גבוהים הוא רעיל, במיוחד בשילוב עם חומרים רעילים אחרים.

הריכוז המרבי המותר הוא 0.001 מ"ג/דמ"ק, הריכוז המקסימלי המותר הוא 0.0005 מ"ג/דמ"ק (הסימן המגביל לנזק הוא טוקסיקולוגי).

תרכובות קובלט חודרות למים טבעיים כתוצאה מתהליכי שטיפה מפיריט נחושת ומעפרות אחרות, מקרקעות במהלך פירוק אורגניזמים וצמחים, וכן עם שפכים ממפעלי מתכות, מתכות וכימיקלים. כמויות מסוימות של קובלט מגיעות מקרקעות כתוצאה מפירוק של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים.

תרכובות קובלט במים טבעיים נמצאות במצב מומס ומרחף, שהיחס הכמותי ביניהם נקבע על פי ההרכב הכימי של המים, ערכי הטמפרטורה וה-pH. צורות מומסות מיוצגות בעיקר על ידי תרכובות מורכבות, כולל. עם חומרים אורגניים של מים טבעיים. תרכובות של קובלט דו ערכי אופייניות ביותר למים עיליים. בנוכחות חומרים מחמצנים, קובלט תלת ערכי יכול להתקיים בריכוזים ניכרים.

קובלט הוא אחד המרכיבים הפעילים ביולוגית והוא נמצא תמיד בגוף של בעלי חיים וצמחים. תכולת קובלט לא מספקת בקרקעות קשורה לתכולת קובלט לא מספקת בצמחים, מה שתורם להתפתחות אנמיה בבעלי חיים (אזור טייגה-יער שאינו צ'רנוזם). כחלק מויטמין B12, קובלט משפיע באופן פעיל מאוד על אספקת החומרים החנקניים, מגביר את תכולת הכלורופיל והחומצה האסקורבית, מפעיל ביו-סינתזה ומגביר את תכולת החנקן החלבון בצמחים. עם זאת, ריכוזים מוגברים של תרכובות קובלט הם רעילים.

במי נהרות לא מזוהמים ומעט מזוהמים תכולתו נעה בין עשיריות לאלפיות המיליגרם ל-1 dm3, התכולה הממוצעת במי ים היא 0.5 מיקרוגרם/dm3. הריכוז המרבי המותר הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק, הריכוז המרבי המותר הוא 0.01 מ"ג/דמ"ק.

מַנגָן

מנגן נכנס למים עיליים כתוצאה משטיפה של עפרות פרומנגן ומינרלים אחרים המכילים מנגן (פירולוזיט, פסילומלן, ברוניט, מנגן, אוקר שחור). כמויות משמעותיות של מנגן מגיעות מפירוק של חיות מים ואורגניזמים צמחיים, במיוחד כחול-ירוק, דיאטומים וצמחי מים גבוהים יותר. תרכובות מנגן מועברות למאגרים עם מי שפכים ממפעלי ריכוז מנגן, מפעלים מתכות ומפעלים. תעשייה כימיתועם מימי.

ירידה בריכוז יוני המנגן במים טבעיים מתרחשת כתוצאה מחמצון של Mn(II) ל-MnO2 ותחמוצות גבוהות ערכיות אחרות המשקעות. הפרמטרים העיקריים הקובעים את תגובת החמצון הם ריכוז החמצן המומס, ערך ה-pH והטמפרטורה. ריכוז תרכובות מנגן מומס יורד עקב ניצולם על ידי אצות.

צורת הנדידה העיקרית של תרכובות מנגן במים עיליים היא תרחיפים, שהרכבם נקבע בתורו על ידי הרכב הסלעים המנקזים על ידי המים, וכן הידרוקסידים קולואידים של מתכות כבדות ותרכובות מנגן ספוג. לחומרים אורגניים ולתהליכי היווצרות מורכבת של מנגן עם ליגנדים אנאורגניים ואורגניים יש חשיבות משמעותית בנדידת מנגן בצורות מומסות וקולואידיות. Mn(II) יוצר קומפלקסים מסיסים עם ביקרבונטים וסולפטים. קומפלקסים של מנגן עם יוני כלור הם נדירים. תרכובות מורכבות של Mn(II) עם חומרים אורגניים בדרך כלל פחות יציבות מאשר עם מתכות מעבר אחרות. אלה כוללים תרכובות עם אמינים, חומצות אורגניות, חומצות אמינו וחומרים הומוסיים. Mn(III) בריכוזים גבוהים יכול להיות במצב מומס רק בנוכחות חומרי קומפלקס חזקים; Mn(YII) אינו נמצא במים טבעיים.

במי הנהר תכולת המנגן נעה לרוב בין 1 ל-160 מיקרוגרם/דמ"ק, התכולה הממוצעת במי הים היא 2 מיקרוגרם/דמ"ר, במים תת קרקעיים - n.102 - n.103 מיקרוגרם/דמ"ק.

ריכוזי המנגן במים העיליים נתונים לתנודות עונתיות.

הגורמים הקובעים את השינויים בריכוזי המנגן הם היחס בין נגר עילי ותת-קרקעי, עוצמת צריכתו במהלך הפוטוסינתזה, פירוק פיטופלנקטון, מיקרואורגניזמים וצמחיית מים גבוהה יותר וכן תהליכי שקיעתו לקרקעית מקווי המים. .

תפקידו של המנגן בחיי הצמחים הגבוהים והאצות במקווי המים הוא גדול מאוד. מנגן מקדם את ניצול ה-CO2 על ידי צמחים, מה שמגביר את עוצמת הפוטוסינתזה ומשתתף בתהליכי הפחתת החנקות והטמעת החנקן על ידי הצמחים. מנגן מקדם את המעבר של Fe(II) פעיל ל-Fe(III), המגן על התא מפני הרעלה, מאיץ את צמיחת האורגניזמים וכו'. חשוב סביבתי ו תפקיד פיזיולוגימנגן גורם לצורך ללמוד ולהפיץ מנגן במים טבעיים.

עבור מאגרים לשימוש סניטרי, הריכוז המרבי המותר (MPC) (עבור יון מנגן) מוגדר ל-0.1 מ"ג/דמ"ק.

להלן מפות של התפלגות הריכוזים הממוצעים של מתכות: מנגן, נחושת, ניקל ועופרת, שנבנו על פי נתוני תצפית לשנים 1989 - 1993. ב-123 ערים. ההנחה היא שהשימוש בנתונים עדכניים יותר אינו הולם, שכן עקב הפחתת הייצור, ריכוזי החומרים המרחפים ובהתאם לכך, המתכות ירדו באופן משמעותי.

השפעה על הבריאות.מתכות רבות הן חלק מאבק ויש להן השפעה משמעותית על הבריאות.

מנגן נכנס לאטמוספירה מפליטות ממטלורגיית ברזליות (60% מכלל פליטות המנגן), הנדסת מכונות ועיבוד מתכת (23%), מתכות לא ברזליות (9%) וממקורות קטנים רבים, למשל, מריתוך.

ריכוז גבוה של מנגן מוביל להשפעות נוירוטוקסיות, נזק מתקדם למערכת העצבים המרכזית ודלקת ריאות.
הריכוזים הגבוהים ביותר של מנגן (0.57 - 0.66 מיקרוגרם/מ"ק) נצפים במרכזים גדולים של מטלורגיה: ליפטסק וצ'רפובטס, כמו גם מגדן. רוב הערים עם ריכוז גבוה של Mn (0.23 - 0.69 מיקרוגרם/מ"ק) מרוכזות בחצי האי קולה: זפוליארני, קנדלקשה, מנצ'גורסק, אולנגורסק (ראה מפה).

עבור 1991 - 1994 פליטת מנגן ממקורות תעשייתיים ירדה ב-62%, ריכוזים ממוצעים ב-48%.

נחושת היא אחד מיסודות הקורט החשובים ביותר. הפעילות הפיזיולוגית של נחושת קשורה בעיקר עם הכללתה במרכזים הפעילים של אנזימי חיזור. תכולת נחושת לא מספקת בקרקעות משפיעה לרעה על סינתזה של חלבונים, שומנים וויטמינים ותורמת לאי פוריות של אורגניזמים צמחיים. נחושת מעורבת בתהליך הפוטוסינתזה ומשפיעה על ספיגת החנקן על ידי צמחים. יחד עם זאת, לריכוזים מוגזמים של נחושת יש השפעה שלילית על אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים.

תרכובות Cu(II) נפוצות ביותר במים טבעיים. מבין תרכובות ה-Cu(I), הנפוצות ביותר הן Cu2O, Cu2S ו-CuCl, המסיסות מעט במים. בנוכחות ליגנדים במדיום מימי, יחד עם שיווי המשקל של פירוק הידרוקסיד, יש צורך לקחת בחשבון היווצרות של צורות מורכבות שונות הנמצאות בשיווי משקל עם יוני אקוואי מתכת.

המקור העיקרי של כניסת נחושת למים טבעיים הוא שפכים מתעשיות כימיות ומתכות, מי מכרות וריאגנטים אלדהידים המשמשים להשמדת אצות. נחושת יכולה לנבוע מקורוזיה של צנרת נחושת ומבנים אחרים המשמשים במערכות אספקת מים. במי תהום, תכולת הנחושת נקבעת על ידי האינטראקציה של מים עם סלעים המכילים אותם (כלקופיריט, כלקוציט, קובליט, בורניט, מלכיט, אזוריט, כריסקולה, ברונטין).

הריכוז המרבי המותר של נחושת במי מאגרים לשימוש במים סניטריים הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק (הסימן המגביל למפגע הוא סניטרי כללי), במי מאגרי דיג - 0.001 מ"ג/דמ"ק.

עִיר

נורילסק

מונצ'גורסק

קרסנוראלסק

קולצ'וגינו

זפוליארני

פליטות M (אלף טון/שנה) של תחמוצת נחושת וריכוז שנתי ממוצע q (מיקרוגרם/מ"ק) של נחושת.

נחושת נכנסת לאוויר עם פליטות מייצור מתכות. בפליטות מוצקות הוא כלול בעיקר בצורת תרכובות, בעיקר תחמוצת נחושת.

מפעלי מטלורגיה לא ברזליים אחראים ל-98.7% מכלל הפליטות האנתרופוגניות של מתכת זו, מתוכם 71% מבוצעים על ידי מפעלים של קונצרן נורילסק ניקל הממוקמים בזפוליארני וניקל, מונצ'גורסק ונורילסק, וכ-25% מפליטות הנחושת מועברות. ב-Revda ו-Krasnouralsk, Kolchugino ואחרים.

ריכוז גבוה של נחושת מוביל לשיכרון חושים, אנמיה והפטיטיס.

כפי שניתן לראות מהמפה, ריכוזי הנחושת הגבוהים ביותר נצפו בערים ליפטסק ורודניה פריסטן. ריכוזי הנחושת עלו גם בערים של חצי האי קולה, בזפוליארני, מונצ'גורסק, ניקל, אולנגורסק, וכן בנורילסק.

פליטת הנחושת ממקורות תעשייתיים ירדה ב-34%, ריכוזים ממוצעים ב-42%.

מוליבדן

תרכובות מוליבדן נכנסות למים עיליים כתוצאה משטיפה ממינרלים אקסוגניים המכילים מוליבדן. מוליבדן גם נכנס לגופי מים עם שפכים ממפעלי עיבוד ומפעלי מתכות לא ברזליים. ירידה בריכוזי תרכובות מוליבדן מתרחשת כתוצאה ממשקעים של תרכובות מסיסות בקושי, תהליכי ספיחה על ידי תרחיפים מינרלים וצריכה על ידי אורגניזמים מימיים צמחיים.

מוליבדן במים עיליים הוא בעיקר בצורה MoO42-. סביר מאוד שהוא קיים בצורה של קומפלקסים אורגנומינרליים. האפשרות של הצטברות מסוימת במצב הקולואידי נובעת מהעובדה שתוצרי החמצון של מוליבדניט הם חומרים רופפים ומפוזרים דק.

במי הנהר נמצא מוליבדן בריכוזים שבין 2.1 ל-10.6 מיקרוגרם/דמ"ק. מי ים מכילים בממוצע 10 מיקרוגרם/דמ"ק מוליבדן.

בכמויות קטנות, מוליבדן נחוץ להתפתחות תקינה של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים. מוליבדן הוא חלק מהאנזים קסנטין אוקסידאז. עם חוסר מוליבדן, האנזים נוצר בכמות לא מספקת, מה שגורם לתגובות שליליות בגוף. בריכוזים גבוהים, מוליבדן מזיק. עם עודף של מוליבדן, חילוף החומרים מופרע.

הריכוז המרבי המותר של מוליבדן במקווי מים לשימוש סניטרי הוא 0.25 מ"ג/דמ"ק.

ארסן נכנס למים טבעיים ממעיינות מינרליים, אזורים של מינרליזציה של ארסן (ארסן פיריט, רילגאר, אופימנט), וכן מאזורי חמצון של סלעי פולי מתכת, נחושת-קובלט וטונגסטן. חלק מהארסן מגיע מקרקעות וגם מפירוק של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים. צריכת ארסן על ידי אורגניזמים מימיים היא אחת הסיבות לירידה בריכוזו במים, המתבטאת בצורה הברורה ביותר בתקופת פיתוח הפלנקטון האינטנסיבי.

כמויות משמעותיות של ארסן חודרות לגופי מים ממי שפכים ממפעלי עיבוד, פסולת ייצור צבעים, בורסקאות ומפעלי הדברה וכן משטחים חקלאיים שבהם נעשה שימוש בחומרי הדברה.

במים טבעיים, תרכובות הארסן נמצאות במצב מומס ומרחף, שהקשר ביניהם נקבע על פי ההרכב הכימי של המים וערכי ה-pH. בצורה מומסת, ארסן מופיע בצורות תלת ומחומשות, בעיקר בתור אניונים.

במי נהרות לא מזוהמים, ארסן נמצא בדרך כלל בריכוזי מיקרוגרם. IN מים מינרלייםריכוזו יכול להגיע לכמה מיליגרם ל-1 dm3, במי הים הוא מכיל בממוצע 3 מיקרוגרם/dm3, במים תת קרקעיים הוא נמצא בריכוזים של n.105 µg/dm3. תרכובות ארסן בריכוז גבוה רעילות לגוף של בעלי חיים ובני אדם: הן מעכבות תהליכי חמצון ומעכבות את אספקת החמצן לאיברים ולרקמות.

הריכוז המרבי המותר לארסן הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק (מחוון הסיכון המגביל הוא סניטרי-טוקסיקולוגי) והריכוז המרבי המותר לארסן הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק.

הימצאותו של ניקל במים טבעיים נובעת מהרכב הסלעים שדרכם עוברים המים: הוא נמצא במקומות שבהם מושקעים עפרות נחושת-ניקל גופרתי ועפרות ברזל-ניקל. הוא חודר למים מקרקעות ומאורגניזמים של צמחים ובעלי חיים במהלך ריקבון שלהם. תכולת ניקל מוגברת בהשוואה לסוגים אחרים של אצות נמצאה באצות כחולות-ירקות. תרכובות ניקל נכנסות גם לגופי מים עם שפכים מחנויות ציפוי ניקל, מפעלי גומי סינטטי ומפעלי ריכוז ניקל. פליטת ניקל עצומה מלוות את שריפת הדלקים המאובנים.

ריכוזו עלול לרדת כתוצאה ממשקעים של תרכובות כמו ציאנידים, סולפידים, קרבונטים או הידרוקסידים (בעלי ערכי pH עולים), עקב צריכתו על ידי אורגניזמים מימיים ותהליכי ספיחה.

במים עיליים, תרכובות ניקל נמצאות במצבים מומסים, מרחפים וקולואידים, שהיחס הכמותי ביניהם תלוי בהרכב המים, בטמפרטורה ובערכי ה-pH. סורבנטים לתרכובות ניקל יכולים להיות ברזל הידרוקסיד, חומרים אורגניים, סידן פחמתי מפוזר מאוד וחרסיות. צורות מומסות הן בעיקר יונים מורכבים, לרוב עם חומצות אמינו, חומצות הומיות וחומצות פולוויות, וגם כקומפלקס ציאניד חזק. תרכובות הניקל הנפוצות ביותר במים טבעיים הן אלו שבהן הוא נמצא במצב חמצון +2. תרכובות Ni3+ נוצרות בדרך כלל בסביבה בסיסית.

תרכובות ניקל ממלאות תפקיד חשוב בתהליכים המטופואטיים, בהיותן זרזים. לתוכן המוגבר שלו יש השפעה ספציפית על מערכת לב וכלי דם. ניקל הוא אחד המרכיבים המסרטנים. הוא מסוגל לגרום מחלות בדרכי הנשימה. מאמינים שיוני ניקל חופשיים (Ni2+) רעילים בערך פי 2 מהתרכובות המורכבות שלו.

במי נהרות לא מזוהמים ומעט מזוהמים, ריכוז הניקל נע בדרך כלל בין 0.8 ל-10 מיקרוגרם/דמ"ק; במזוהמים זה מסתכם בכמה עשרות מיקרוגרם ל-1 dm3. הריכוז הממוצע של ניקל במי ים הוא 2 מיקרוגרם/דמ"ק, במי תהום - n.103 מיקרוגרם/דמ"ק. במי תהום שטיפת סלעים המכילים ניקל, ריכוז הניקל עולה לעיתים ל-20 מ"ג/דמ"ק.

ניקל נכנס לאטמוספירה ממפעלי מתכות שאינם ברזליים, המהווים 97% מכלל פליטות הניקל, מתוכם 89% מגיעים ממפעלים של קונצרן ניקל נורילסק הממוקמים בזפוליארני ובניקל, מונצ'גורסק ונוריאלסק.

תכולת ניקל מוגברת בסביבה מובילה להופעת מחלות אנדמיות, סרטן הסימפונות. תרכובות ניקל שייכות לקבוצה 1 מסרטנים.
המפה מציגה מספר נקודות עם ריכוזי ניקל ממוצעים גבוהים במיקומים של קונצרן ניקל נורילסק: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.

פליטת ניקל ממפעלי תעשייה ירדה ב-28%, ריכוזים ממוצעים ב-35%.

פליטות M (אלף טון/שנה) וריכוזים שנתיים ממוצעים q (מיקרוגרם/מ"ק) של ניקל.

הוא חודר למים טבעיים כתוצאה מתהליכי שטיפה של מינרלים המכילים פח (קסטריט, סטאנין), וכן עם שפכים מתעשיות שונות (צביעת בדים, סינתזה של צבעים אורגניים, ייצור סגסוגות בתוספת פח וכו'. ).

ההשפעה הרעילה של פח קטנה.

במים עיליים לא מזוהמים, בדיל נמצא בריכוזים תת-מיקרוגרם. במי תהום ריכוזו מגיע לכמה מיקרוגרם ל-1 dm3. הריכוז המרבי המותר הוא 2 מ"ג/דמ"ק.

תרכובות כספית יכולות לחדור למים עיליים כתוצאה משטיפה של סלעים באזור מרבצי כספית (קינבר, מטאקינאבריט, ליווינגסטוניט), במהלך פירוק יצורים מימיים שצוברים כספית. כמויות משמעותיות נכנסות לגופי מים עם מי שפכים ממפעלים המייצרים צבעים, חומרי הדברה, תרופות וכמה חומרי נפץ. תחנות כוח תרמיותמפעלים פחמים פולטים כמויות משמעותיות של תרכובות כספית לאטמוספירה, אשר מגיעות לגופי מים כתוצאה משקע רטוב ויבש.

ירידה בריכוז תרכובות כספית מומסות מתרחשת כתוצאה מהפקתן על ידי אורגניזמים ימיים ומתוקים רבים, בעלי יכולת לצבור אותה בריכוזים גבוהים פי כמה מתכולתה במים, וכן תהליכי ספיחה על ידי חומרים מרחפים ו משקעים תחתונים.

במים עיליים, תרכובות כספית נמצאות במצב מומס ומרחף. היחס ביניהם תלוי בהרכב הכימי של המים ובערכי ה-pH. כספית מרחפת היא תרכובות כספית ספוגות. צורות מומסות הן מולקולות בלתי מפורקות, תרכובות אורגניות מורכבות ומינרלים. כספית יכולה להיות נוכחת במים של מקווי מים בצורה של תרכובות מתיל כספית.

תרכובות כספית הן רעילות ביותר, הן משפיעות על מערכת העצבים של האדם, גורמות לשינויים בקרום הרירי, פגיעה בתפקוד המוטורי והפרשת מערכת העיכול, שינויים בדם ועוד. תהליכי מתילציה חיידקיים מכוונים ליצירת תרכובות מתיל כספית, אשר רעילים פי כמה ממלחים מינרלים כספית תרכובות מתיל כספית מצטברות בדגים ויכולות להיכנס לגוף האדם.

הריכוז המרבי המותר של כספית הוא 0.0005 מ"ג/דמ"ק (הסימן המגביל למפגע הוא סניטרי-טוקסיקולוגי), הריכוז המרבי המותר הוא 0.0001 מ"ג/דמ"ק.

מקורות טבעיים של עופרת הנכנסת למים עיליים הם תהליכי פירוק של מינרלים אנדוגניים (גלנה) ואקסוגניים (אנגלסיט, צרוסיט וכו'). עלייה משמעותית בתכולת העופרת בסביבה (כולל במים עיליים) קשורה לשריפת פחם, שימוש בעופרת טטראתיל כחומר נגד דפיקות בדלק מנוע, והזרמה לגופי מים עם שפכים מעפרות. מפעלי עיבוד, כמה מפעלי מתכות, מפעלים כימיים, מכרות וכו'. גורמים משמעותיים להפחתת ריכוז העופרת במים הם ספיחתה על ידי חומרים מרחפים ומשקעים איתם למשקעי תחתית. עופרת, בין יתר המתכות, מופקת ונאגרת על ידי אורגניזמים מימיים.

עופרת מצויה במים טבעיים במצב מומס ומרחף (ספוג). בצורה מומסת הוא נמצא בצורת קומפלקסים מינרלים ואורגנומינרליים, כמו גם יונים פשוטים, בצורה בלתי מסיסים - בעיקר בצורת סולפידים, סולפטים וקרבונטים.

במי הנהר, ריכוז העופרת נע בין עשיריות ליחידות מיקרוגרם ל-1 dm3. אפילו במים של מקווי מים הסמוכים לאזורים של עפרות פולי מתכתיות, ריכוזו מגיע רק לעתים רחוקות לעשרות מיליגרם ל-1 dm3. רק במים תרמיים כלוריים מגיע לפעמים ריכוז העופרת לכמה מיליגרם ל-1 dm3.

האינדיקטור המגביל למזיקה של עופרת הוא סניטרי-טוקסיקולוגי. הריכוז המרבי המותר לעופרת הוא 0.03 מ"ג/דמ"ק, הריכוז המרבי המותר לעופרת הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק.

עופרת כלולה בפליטות ממפעלי מתכות, עיבוד מתכת, הנדסת חשמל, פטרוכימיה ותחבורה מוטורית.

ההשפעה של עופרת על הבריאות מתרחשת באמצעות שאיפת אוויר המכיל עופרת ובליעה של עופרת דרך מזון, מים וחלקיקי אבק. עופרת מצטברת בגוף, בעצמות וברקמות פני השטח. עופרת משפיעה על הכליות, הכבד, מערכת העצבים והאיברים היוצרים דם. קשישים וילדים רגישים במיוחד אפילו למינונים נמוכים של עופרת.

פליטות M (אלף טון לשנה) וריכוזים שנתיים ממוצעים q (מיקרוגרם/מ"ק) של עופרת.

במשך שבע שנים, פליטת עופרת ממקורות תעשייתיים ירדה ב-60% עקב קיצוצים בייצור וסגירת מפעלים רבים. הירידה החדה בפליטות תעשייתיות אינה מלווה בירידה בפליטת כלי רכב. ריכוזי העופרת הממוצעים ירדו ב-41% בלבד. ההבדלים בהפחתת פליטת עופרת ובריכוזים עשויים להיות מוסברים בתת דיווח של פליטות רכב בשנים קודמות; נכון לעכשיו, מספר המכוניות ועוצמת התנועה בהן גדלו.

עופרת טטראתיל

הוא חודר למים טבעיים עקב השימוש בו כחומר נגד דפיקות בדלק מנוע של כלי רכב מים, וכן עם נגר עילי מאזורים עירוניים.

חומר זה מאופיין ברעילות גבוהה ובעל תכונות מצטברות.

מקורות כניסת הכסף למים העיליים הם מי תהום ומי שפכים ממכרות, מפעלי עיבוד ומפעלי צילום. תכולת כסף מוגברת קשורה לשימוש בתכשירים קוטלי חיידקים ואלגיים.

בשפכים, כסף יכול להיות קיים בצורה מומסת ומרחפת, לרובבצורה של מלחי הלידים.

במים עיליים לא מזוהמים, כסף נמצא בריכוזים תת-מיקרוגרם. במי תהום ריכוז הכסף נע בין כמה לעשרות מיקרוגרם ל-1 dm3, במי ים - בממוצע 0.3 מיקרוגרם/dm3.

יוני כסף מסוגלים להשמיד חיידקים וגם בריכוזים קטנים הם מעקרים מים (הגבול התחתון של השפעת החיידקים של יוני כסף הוא 2.10-11 מול/דמ"ק). תפקיד הכסף בגוף של בעלי חיים ובני אדם לא נחקר מספיק.

ה-MPC של כסף הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק.

אנטימון נכנס למים עיליים עקב שטיפת מינרלים של אנטימון (סטיבניט, סנרמונטיט, ולנטיניט, סרבנטיט, סטיביוקניט) ועם שפכים ממפעלי גומי, זכוכית, צביעה וגפרורים.

במים טבעיים, תרכובות אנטימון נמצאות במצב מומס ומרחף. בתנאי החיזור האופייניים למים עיליים, קיומו של אנטימון תלת-ערכי וגם מחומש אפשרי.

במים עיליים לא מזוהמים נמצא אנטימון בריכוזים תת-מיקרוגרם, במי ים ריכוזו מגיע ל-0.5 מיקרוגרם/דמ"ק, במי תהום - 10 מיקרוגרם/דמ"ק. ה-MPC של אנטימון הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק (מחוון הסיכון המגביל הוא סניטרי-טוקסיקולוגי), ה-MPCv הוא 0.01 מ"ג/דמ"ק.

תרכובות כרום תלת וששה ערכיות חודרות למים עיליים כתוצאה משטיפה מסלעים (כרומיט, קרוקויט, אוברווויט וכו'). כמויות מסוימות מגיעות מפירוק של אורגניזמים וצמחים מקרקעות. כמויות משמעותיות עלולות להיכנס לגופי מים עם שפכים מחנויות לציפוי אלקטרוני, חנויות צביעה של מפעלי טקסטיל, בורסקאות ומפעלי תעשייה כימית. ניתן להבחין בירידה בריכוז יוני הכרום כתוצאה מצריכתם על ידי אורגניזמים מימיים ותהליכי ספיחה.

במים עיליים, תרכובות כרום נמצאות במצבים מומסים ומרחפים, שהיחס ביניהם תלוי בהרכב המים, בטמפרטורה וב-pH של התמיסה. תרכובות כרום מרחפות הן בעיקר תרכובות כרום נספגות. סורבנטים יכולים להיות חימר, ברזל הידרוקסיד, סידן פחמתי מפוזר מאוד, שאריות של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים. בצורה מומסת, ניתן למצוא כרום בצורה של כרומטים ודיכרומטים. בתנאים אירוביים, Cr(VI) הופך ל-Cr(III), שהמלחים שלו עוברים הידרוליזה במדיה ניטרלית ובסיסית כדי לשחרר הידרוקסיד.

במי נהרות לא מזוהמים ומזוהמים מעט, תכולת הכרום נעה בין כמה עשיריות מיקרוגרם לליטר לכמה מיקרוגרם לליטר, במקווי מים מזוהמים היא מגיעה לכמה עשרות ומאות מיקרוגרם לליטר. הריכוז הממוצע במי הים הוא 0.05 µg/dm3, במי תהום - בדרך כלל בטווח של n.10 - n.102 µg/dm3.

לתרכובות של Cr(VI) ו-Cr(III) בכמויות מוגברות יש תכונות מסרטנות. תרכובות Cr(VI) מסוכנות יותר.

הוא חודר למים טבעיים כתוצאה מתהליכי הרס והתמוססות של סלעים ומינרלים המתרחשים בטבע (ספלריט, צינציט, גוסלאריט, סמיתסוניט, קלמין), וכן עם שפכים ממפעלי עיבוד עפרות וחנויות לציפוי, ייצור נייר פרגמנט. , צבעים מינרליים, סיבי ויסקוזה וכו'.

במים הוא קיים בעיקר בצורה יונית או בצורת הקומפלקסים המינרלים והאורגניים שלו. לפעמים נמצא בצורות בלתי מסיסות: כמו הידרוקסיד, קרבונט, גופרית וכו'.

במי הנהר ריכוז האבץ נע לרוב בין 3 ל-120 מיקרוגרם/דמ"ק, במי הים - בין 1.5 ל-10 מיקרוגרם/דמ"ק. התכולה במי עפרות ובמיוחד במי מכרות עם ערכי pH נמוכים יכולה להיות משמעותית.

אבץ הוא אחד המיקרו-אלמנטים הפעילים המשפיעים על גדילה ו התפתחות תקינהאורגניזמים. יחד עם זאת, תרכובות אבץ רבות הן רעילות, בעיקר הסולפט והכלוריד שלו.

ה-MPC עבור Zn2+ הוא 1 מ"ג/dm3 (המדד המגביל לנזק הוא אורגנולפטי), ה-MPC עבור Zn2+ הוא 0.01 מ"ג/dm3 (המדד המגביל לנזק הוא טוקסיקולוגי).

מתכות כבדות כבר תופסות את המקום השני מבחינת הסכנה, נחותות מחומרי הדברה ומקדימות משמעותית מזהמים ידועים כמו פחמן דו חמצני וגופרית, ולפי התחזית הן אמורות להפוך למסוכנת ביותר, מסוכנת יותר מפסולת תחנת כוח גרעינית ומוצקה. בזבוז. זיהום מתכות כבד קשור לשימוש הנרחב שלהם ב ייצור תעשייתייחד עם מערכות טיהור חלשות, כתוצאה מהן חודרות מתכות כבדות לסביבה, כולל הקרקע, מזהמות ומרעילות אותה.

מתכות כבדות הן מזהמים בראש סדר העדיפויות, שהניטור שלהם הוא חובה בכל הסביבות. בעבודות מדעיות ויישומיות שונות, מחברים מפרשים את משמעות המושג "מתכות כבדות" בצורה שונה. במקרים מסוימים, ההגדרה של מתכות כבדות כוללת יסודות המסווגים כשבירים (לדוגמה, ביסמוט) או מטאלואידים (לדוגמה, ארסן).

קרקע היא המדיום העיקרי אליו נכנסות מתכות כבדות, כולל מהאטמוספירה ומהסביבה המימית. הוא משמש גם כמקור לזיהום משני של אוויר עילי ומים הזורמים ממנו אל האוקיינוס ​​העולמי. מהאדמה, מתכות כבדות נספגות על ידי צמחים, שהופכות לאחר מכן למזון לבעלי חיים מאורגנים יותר.
הֶמְשֵׁך
--PAGE_BREAK-- 3.3. רעילות עופרת
נכון לעכשיו, עופרת נמצאת במקום הראשון בין הגורמים להרעלה תעשייתית. זאת בשל השימוש הנרחב שלו בתעשיות שונות. עובדים הכורים עפרות עופרת, בהתכת עופרת, בייצור סוללות, בזמן הלחמה, בבתי דפוס, בייצור מוצרי זכוכית קריסטל או קרמיקה, בנזין עם עופרת, צבעי עופרת ועוד נחשפים לעופרת זיהום עופרת של אוויר אטמוספרי. , קרקע ומים בסביבת תעשיות כאלה, כמו גם ליד כבישים מהירים, מהווים איום של חשיפה לעופרת לאוכלוסיה המתגוררת באזורים אלה, ובעיקר לילדים, הרגישים יותר להשפעות של מתכות כבדות.
יש לציין בצער כי ברוסיה אין מדיניות של מדינה בנושא רגולציה חוקית, רגולטורית וכלכלית של השפעת עופרת על הסביבה ובריאות הציבור, על הפחתת פליטות (הפרשות, פסולת) של עופרת ותרכובותיה לסביבה, ועל הפסקה מוחלטת של ייצור בנזין המכיל עופרת.

בשל עבודה חינוכית מאוד לא מספקת להסביר לאוכלוסייה את מידת הסכנה של השפעות של מתכות כבדות על גוף האדם, ברוסיה מספר הגורמים המגיעים למגע מקצועי עם עופרת אינו פוחת, אלא עולה בהדרגה. מקרים של שיכרון עופרת כרוני נרשמו ב-14 תעשיות ברוסיה. התעשיות המובילות הן תעשיית הנדסת החשמל (ייצור סוללות), ייצור מכשירים, הדפסה ומטלורגיה אל-ברזלית, שבהן שיכרון נגרמת כתוצאה מחריגה של 20 או יותר מהריכוז המרבי המותר (MPC) של עופרת באוויר של אזור העבודה. פִּי.

מקור משמעותי לעופרת הוא אדי פליטה של ​​מכוניות, שכן מחצית מרוסיה עדיין משתמשת בבנזין עופרת. עם זאת, מפעלי מתכות, בפרט מתכת נחושת, נותרו המקור העיקרי לזיהום סביבתי. ויש פה מנהיגים. על שטחו של אזור סברדלובסק ישנם 3 מהמקורות הגדולים ביותר לפליטת עופרת במדינה: בערים קרסנוראלסק, קירובוגרד ורבדה.

הארובות של מתכת הנחושת קרסנוראלסק, שנבנתה בשנות התיעוש הסטליניסטי ובאמצעות ציוד משנת 1932, פולטות מדי שנה 150-170 טונות של עופרת לעיר המונה 34,000 תושבים, ומכסות הכל באבק עופרת.

ריכוז העופרת באדמת קרסנוראלסק נע בין 42.9 ל-790.8 מ"ג/ק"ג עם ריכוז מרבי מותר של MPC = 130 מיקרון/ק"ג. דגימות מים באספקת המים של כפר שכן. אוקטיאברסקי, הניזון ממקור מים תת קרקעי, חרג עד פי שניים מהריכוז המרבי המותר.

זיהום עופרת של הסביבה משפיע על בריאות האדם. חשיפה לעופרת משבשת את מערכת הרבייה הנשית והגברית. לנשים בגיל הריון ופוריות רמות גבוהותעופרת בדם מהווה סכנה מיוחדת, שכן בהשפעת עופרת תפקוד הווסת מופרע, לידות מוקדמות, הפלות ומוות עוברי שכיחים יותר עקב חדירת עופרת דרך מחסום השליה. לתינוקות שזה עתה נולדו יש שיעור תמותה גבוה.

הרעלת עופרת מסוכנת ביותר לילדים צעירים - היא משפיעה על התפתחות המוח ומערכת העצבים. בדיקה של 165 ילדי קרסנוראלסק בני 4 שנים ומעלה גילתה עיכוב משמעותי התפתחות נפשית 75.7% ו-6.8% מהילדים שנבדקו נמצאו עם פיגור שכלי, כולל פיגור שכלי.

יְלָדִים גיל הגןהם רגישים ביותר להשפעות המזיקות של עופרת מכיוון שמערכות העצבים שלהם עדיין מתפתחות. גם במינונים נמוכים, הרעלת עופרת גורמת לירידה בהתפתחות האינטלקטואלית, בקשב וביכולת הריכוז, לפיגור בקריאה, ומובילה להתפתחות אגרסיביות, היפראקטיביות ובעיות נוספות בהתנהגות הילד. הפרעות התפתחותיות אלו יכולות להיות ממושכות ובלתי הפיכות. משקל לידה נמוך, עצירות ואובדן שמיעה נובעים גם מהרעלת עופרת. מינונים גבוהים של שיכרון מובילים פיגור שכלי, לגרום לתרדמת, פרכוסים ומוות.

ספר לבן שפורסם על ידי מומחים רוסים מדווח כי זיהום עופרת מכסה את המדינה כולה והוא אחד מאסונות סביבתיים רבים בברית המועצות לשעבר שהתגלו בשנים האחרונות. רוב שטחה של רוסיה חווה עומס מתצהיר עופרת העולה על העומס הקריטי לתפקוד תקין של המערכת האקולוגית. בעשרות ערים ריכוזי העופרת באוויר ובאדמה עולים על הערכים התואמים את הריכוזים המרביים המותרים.

הרמה הגבוהה ביותר של זיהום אוויר בעופרת, העולה על הריכוז המרבי המותר, נצפתה בערים קומסומולסק-און-עמור, טובולסק, טיומן, קרבאש, ולדימיר, ולדיווסטוק.

העומס המרבי של תצהיר עופרת, המוביל להתדרדרות של מערכות אקולוגיות יבשתיות, נצפים באזורי מוסקבה, ולדימיר, ניז'ני נובגורוד, ריאזאן, טולה, רוסטוב ולנינגרד.

מקורות נייחים אחראים להזרמת יותר מ-50 טון עופרת בצורת תרכובות שונות לגופי מים. במקביל, 7 מפעלי סוללות מפרקים מדי שנה 35 טון עופרת דרך מערכת הביוב. ניתוח של התפלגות הפרשות עופרת לגופי מים ברוסיה מראה כי אזורי לנינגרד, ירוסלב, פרם, סמארה, פנזה ואוריול הם המובילים בעומס מסוג זה.

המדינה זקוקה לצעדים דחופים כדי להפחית את זיהום העופרת, אבל עד כה משבר כלכלירוסיה מוצלת על ידי בעיות סביבתיות. בשפל תעשייתי ממושך, לרוסיה אין אמצעים לנקות את זיהום העבר, אבל אם הכלכלה תתחיל להתאושש והמפעלים יחזרו לעבוד, הזיהום עלול רק להחמיר.
10 הערים המזוהמות ביותר של ברית המועצות לשעבר

(מתכות רשומות בסדר יורד של רמת עדיפות עבור עיר נתונה)

4. היגיינת קרקע. פינוי פסולת.
הקרקע בערים ובאזורים מיושבים אחרים וסביבתם שונה מזה זמן רב מאדמה טבעית בעלת ערך ביולוגי, אשר ממלאת תפקיד חשוב בשמירה על איזון אקולוגי. הקרקע בערים נתונה לאותן השפעות מזיקות כמו האוויר העירוני וההידרוספירה, כך שהשפלה משמעותית מתרחשת בכל מקום. היגיינת הקרקע אינה זוכה לתשומת לב מספקת, אם כי חשיבותה כאחד המרכיבים העיקריים של הביוספרה (אוויר, מים, קרקע) וגורם סביבתי ביולוגי משמעותי אף יותר ממים, שכן כמות האחרונים (בעיקר איכות של מי תהום) נקבעים על פי מצב הקרקע, ואי אפשר להפריד גורמים אלה זה מזה. לקרקע יש יכולת טיהור עצמי ביולוגי: באדמה מתרחש פירוק הפסולת הנכנסת אליה והמינרליזציה שלה; בסופו של דבר, האדמה מפצה על המינרלים האבודים על חשבונם.

אם כתוצאה מעומס יתר על הקרקע יאבד כל אחד ממרכיבי יכולת המינרליזציה שלה, הדבר יוביל בהכרח לשיבוש מנגנון הטיהור העצמי ולפירוק מוחלט של הקרקע. ולהפך, יצירת תנאים אופטימליים לטיהור עצמי של הקרקע עוזרת לשמור על איזון אקולוגי ותנאים לקיומם של כל היצורים החיים, כולל בני האדם.

לכן, בעיית נטרול הפסולת שיש לה השפעות ביולוגיות מזיקות אינה מוגבלת רק לסוגיית פינויה; זוהי בעיה היגיינית מורכבת יותר, שכן אדמה היא החוליה המקשרת בין מים, אוויר ובני אדם.
4.1.
תפקיד האדמה בחילוף החומרים

הקשר הביולוגי בין אדמה לבני אדם מתבצע בעיקר באמצעות חילוף חומרים. האדמה היא, כביכול, ספק של מינרלים הנחוצים למחזור חילוף החומרים, לצמיחת צמחים הנצרכים על ידי בני אדם ואוכלי עשב, אשר בתורם נאכלים על ידי בני אדם וטורפים. לפיכך, האדמה מספקת מזון לנציגים רבים של עולם הצומח והחי.

כתוצאה מכך, הידרדרות באיכות הקרקע, ירידה בערכה הביולוגי ויכולתה לטיהור עצמית גורמות לתגובת שרשרת ביולוגית, אשר במקרה של השפעות מזיקות ממושכות, עלולה להוביל למגוון הפרעות בריאותיות בקרב האוכלוסייה. יתרה מכך, אם תהליכי מינרליזציה מואטים, חנקות, חנקן, זרחן, אשלגן וכו' הנוצרים במהלך פירוק חומרים עלולים להיכנס למי תהום המשמשים לצורכי שתייה ולגרום למחלות קשות (למשל, חנקות עלולות לגרום למתמוגלובינמיה, בעיקר אצל תינוקות).

צריכת מים מאדמה דלה ביוד עלולה לגרום לזפק אנדמי וכו'.
4.2.
קשר אקולוגי בין אדמה ומים ופסולת נוזלית (מי שפכים)

האדם שואב מהאדמה את המים הדרושים לשמירה על תהליכים מטבוליים והחיים עצמם. איכות המים תלויה בתנאי הקרקע; זה תמיד משקף את המצב הביולוגי של אדמה נתונה.

זה חל במיוחד על מי תהום, שערכם הביולוגי נקבע באופן משמעותי על ידי תכונות הקרקע והאדמה, יכולת הטיהור העצמי של האחרונים, יכולת הסינון שלהם, הרכב המקרופלורה, המיקרו-פאונה שלהם וכו'.

ההשפעה הישירה של הקרקע על המים העיליים פחות משמעותית, היא קשורה בעיקר למשקעים. לדוגמה, לאחר גשמים עזים נשטפים מזהמים שונים מהאדמה לתוך גופי מים פתוחים (נהרות, אגמים), כולל דשנים מלאכותיים (חנקן, פוספט), חומרי הדברה, קוטלי עשבים; באזורים של קרסט ושבר, מזהמים יכולים לחדור דרכם. סדקים לתוך מי התהום השוכנים בעומק.

טיפול לא הולם בשפכים עלול לגרום גם להשפעות ביולוגיות מזיקות על הקרקע ובסופו של דבר להוביל להתדרדרות הקרקע. לכן, הגנה על הקרקע באזורים מיושבים היא אחת הדרישות העיקריות לשמירה על הסביבה כולה.
4.3.
מגבלות עומס הקרקע עם פסולת מוצקה (פסולת ביתית ורחוב, פסולת תעשייתית, בוצה יבשה שנותרה לאחר שקיעת שפכים, חומרים רדיואקטיביםוכו.)

לבעיה מצטרפת העובדה שכתוצאה מייצור כמויות הולכות וגדלות של פסולת מוצקה בערים, הקרקע בסביבתן נתונה ללחץ משמעותי יותר ויותר. תכונות הקרקע והרכבה מתדרדרים בקצב מהיר יותר ויותר.

מתוך 64.3 מיליון טון נייר המיוצרים בארצות הברית, 49.1 מיליון טון מגיעים לפסולת (מתוך כמות זו, 26 מיליון טון "סופקים" על ידי משקי בית, ו-23.1 מיליון טון מסופקים על ידי רשתות שיווק).

בהקשר לאמור לעיל, פינוי וניטרול סופי של פסולת מוצקה מהווה בעיה היגיינית משמעותית ביותר, קשה יותר ליישום בתנאי העיור המתגבר.

הנטרול הסופי של פסולת מוצקה באדמה מזוהמת נראה אפשרי. עם זאת, בשל יכולתה ההולכת ומתדרדרת של אדמה עירונית לטיהור עצמית, נטרול סופי של הפסולת הטמונה באדמה בלתי אפשרי.

אדם יכול היה להשתמש בהצלחה בתהליכים הביוכימיים המתרחשים באדמה, ביכולת הנטרול והחיטוי שלה לנטרל פסולת מוצקה, אך אדמה עירונית, כתוצאה ממאות שנים של מגורים ופעילות אנושית בערים, הפכה מזמן לא מתאימה למטרה זו.

מנגנוני הטיהור העצמי והמינרליזציה המתרחשים בקרקע, תפקידם של החיידקים והאנזימים המעורבים בהם וכן תוצרי ביניים וסופיים של פירוק חומרים ידועים היטב. כיום, המחקר מכוון לאיתור הגורמים המבטיחים את האיזון הביולוגי של הקרקע הטבעית, וכן להבהיר את השאלה איזו כמות פסולת מוצקה (ומה הרכבה) יכולה להוביל להפרעה באיזון הביולוגי של הקרקע.
כַּמוּת פסולת ביתית(זבל) לתושב בכמה ערים מרכזיות בעולם

יש לציין כי מצבה ההיגייני של הקרקע בערים מתדרדר במהירות כתוצאה מעומס היתר שלה, אם כי יכולת האדמה לטיהור עצמית היא הדרישה ההיגיינית העיקרית לשמירה על איזון ביולוגי. האדמה בערים אינה מסוגלת עוד לעמוד במשימתה ללא עזרה אנושית. הדרך היחידה לצאת ממצב זה היא נטרול מוחלט והשמדה של פסולת בהתאם לדרישות ההיגיינה.

לכן, בניית שירותים ציבוריים צריכה להיות מכוונת לשמר את יכולתה הטבעית של הקרקע לטיהור עצמי, ואם יכולת זו כבר הפכה לבלתי מספקת, אז יש לשחזר אותה באופן מלאכותי.

השלילי ביותר הוא ההשפעה הרעילה של פסולת תעשייתית, גם נוזלית וגם מוצקה. כמות הולכת וגדלה של פסולת כזו נכנסת לאדמה, שהיא אינה מסוגלת להתמודד איתה. כך למשל, הוקם זיהום קרקע בארסן בקרבת מפעלי ייצור סופר-פוספט (ברדיוס של 3 ק"מ). כידוע, כמה חומרי הדברה, כמו כלור תרכובות אורגניותברגע שהם נמצאים באדמה, הם לא מתפרקים במשך זמן רב.

המצב דומה עם כמה חומרי אריזה סינתטיים (פוליויניל כלוריד, פוליאתילן וכו').

חלק מהתרכובות הרעילות חודרות למי התהום במוקדם או במאוחר, וכתוצאה מכך לא רק האיזון הביולוגי של הקרקע מופרע, אלא גם איכות מי התהום מתדרדרת עד כדי כך שלא ניתן עוד להשתמש בהם כמי שתייה.
אחוז מכמות החומרים הסינתטיים הבסיסיים הכלולים בפסולת ביתית (אשפה)

*
יחד עם פסולת של פלסטיקים אחרים מתקשים בחום.
בעיית הפסולת גדלה בימים אלה גם בגלל שחלק מהפסולת, בעיקר צואת בני אדם ובעלי חיים, משמשת לדישון קרקע חקלאית [צואה מכילה כמות משמעותית של חנקן - 0.4-0.5%, זרחן (P203) - 0.2-0 . 6%, אשלגן (K?0) -0.5-1.5%, פחמן -5-15%]. בעיית העיר הזו התפשטה לאזורי העיר שמסביב.
4.4.
תפקיד הקרקע בהפצת מחלות שונות

לאדמה יש תפקיד מסוים בהפצת מחלות זיהומיות. על כך דיווחו עוד במאה הקודמת על ידי Petterkoffer (1882) ו-Fodor (1875), שהדגישו בעיקר את תפקידה של הקרקע בהפצת מחלות מעיים: כולרה, טיפוס, דיזנטריה וכו'. הם גם הפנו את תשומת הלב לעובדה שחלק חיידקים ווירוסים נשארים בני קיימא וארסיים באדמה במשך חודשים. לאחר מכן, מספר מחברים אישרו את תצפיותיהם, במיוחד ביחס לקרקע עירונית. לדוגמה, הגורם הסיבתי של כולרה נשאר בר-קיימא ופתוגני במי התהום בין 20 ל-200 ימים, הגורם לקדחת הטיפוס בצואה - בין 30 ל-100 ימים, והגורם לקדחת פארטיפוס - בין 30 ל -60 יום. (מנקודת המבט של התפשטות מחלות זיהומיות, אדמה עירונית מהווה סכנה הרבה יותר גדולה מאשר אדמת שדה מופרת בזבל).

כדי לקבוע את מידת זיהום הקרקע, מספר מחברים משתמשים בקביעת ספירת החיידקים (Escherichia coli), כמו בקביעת איכות המים. מחברים אחרים רואים שמומלץ לקבוע, בנוסף, את מספר החיידקים התרמופיליים המשתתפים בתהליך המינרליזציה.

התפשטות מחלות זיהומיות דרך הקרקע מקלה מאוד על ידי השקיה של קרקע עם מי שפכים. במקביל, תכונות המינרליזציה של הקרקע מתדרדרות. לכן, השקיה בשפכים צריכה להתבצע בפיקוח תברואתי קפדני מתמיד ורק מחוץ לשטח העירוני.

4.5.
השפעות מזיקות של סוגי המזהמים העיקריים (פסולת מוצקה ונוזלית) המובילות להתפרקות קרקע

4.5.1.
נטרול פסולת נוזלית באדמה

במספר ישובים שאין בהם ביוב מנוטרלת חלק מהפסולת, לרבות זבל, בקרקע.

כידוע, זוהי השיטה הפשוטה ביותר לנטרול. אולם מותר רק אם עסקינן בקרקע שלמה מבחינה ביולוגית ששמרה על יכולת טיהור עצמית, שאינה אופיינית לקרקעות עירוניות. אם הקרקע כבר לא מחזיקה באיכויות אלו, אזי על מנת להגן עליה מפני התדרדרות נוספת, יש צורך במבנים טכניים מורכבים לנטרול פסולת נוזלית.

במקומות מסוימים מנוטרלת פסולת בבורות קומפוסט. מנקודת מבט טכנית, הפתרון הזה מאתגר. בנוסף, נוזלים יכולים לחדור לאדמה למרחקים ארוכים למדי. המשימה מסובכת עוד יותר בשל העובדה ששפכים עירוניים מכילים כמות הולכת וגדלה של פסולת תעשייתית רעילה, אשר מחמירה את תכונות המינרליזציה של הקרקע במידה רבה אף יותר מאשר צואת בני אדם ובעלי חיים. לכן, מותר להזרים רק שפכים שהושקעו מראש לבורות קומפוסט. אחרת, כושר הסינון של האדמה נפגע, ואז האדמה מאבדת את תכונות ההגנה האחרות שלה, נקבוביות נסתמות בהדרגה וכו'.

השימוש בצואה אנושית להשקיית שדות חקלאיים מייצג שיטה שנייה לנטרול פסולת נוזלית. שיטה זו מהווה סכנה היגיינית כפולה: ראשית, היא עלולה להוביל לעומס יתר בקרקע; שנית, פסולת זו עלולה להפוך למקור זיהום רציני. לכן, תחילה יש לחטא צואה ולעבור טיפול מתאים ורק לאחר מכן להשתמש כדשן. כאן מתנגשות שתי נקודות מבט מנוגדות. על פי דרישות ההיגיינה, צואה נתונה להרס כמעט מוחלט, ומנקודת המבט של הכלכלה הלאומית היא מייצגת דשן יקר ערך. לא ניתן להשתמש בצואה טרייה להשקות גינות ושדות מבלי לחטא אותם קודם. אם אתה עדיין צריך להשתמש בצואה טרייה, אז הם דורשים מידה כזו של נטרול שהם כבר לא מייצגים כמעט שום ערך כדשן.

ניתן להשתמש בצואה כדשן רק באזורים המיועדים לכך - תוך בקרה סניטרית והיגיינית מתמדת, במיוחד על מצב מי התהום, כמות, זבובים וכו'.

הדרישות לפינוי וניטרול קרקע של צואת בעלי חיים אינן, עקרונית, מהדרישות לנטרול צואת בני אדם.

עד לאחרונה, זבל היווה בחקלאות מקור משמעותי של ערך חומרים מזיניםהכרחי להגברת פוריות הקרקע. אולם בשנים האחרונות איבד הזבל מחשיבותו, בין היתר בשל מיכון החקלאות, בין היתר בשל השימוש הגובר בדשנים מלאכותיים.

בהיעדר טיפול וניטרול מתאים, גם הזבל מסוכן, ממש כמו צואת אדם לא מנוטרל. לכן לפני הוצאתו לשדות נותנים לזבל להבשיל כך שבזמן זה יכולים להתרחש בו התהליכים הביותרמיים הדרושים (בטמפרטורה של 60-70 מעלות צלזיוס). לאחר מכן, הזבל נחשב "בוגר" ומשוחרר מרוב הפתוגנים שהוא מכיל (חיידקים, ביצי תולעים וכו').

יש לזכור כי מתקני אחסון זבל יכולים לספק מקומות רבייה אידיאליים לזבובים התורמים להתפשטות זיהומי מעיים שונים. יש לציין כי הזבובים בוחרים בקלות רבה בזבל חזירים לגידול, לאחר מכן בזבל סוסים, זבל כבשים ולבסוף בזבל פרות. לפני הובלת זבל לשדות, יש לטפל בו בקוטלי חרקים.
הֶמְשֵׁך
--PAGE_BREAK--

כיום, שני מונחים שונים נמצאים בשימוש נרחב לציון כמעט אותה קבוצה של יסודות כימיים: יסודות קורט ומתכות כבדות.

מיקרו-אלמנטים הם מושג שמקורו בגיאוכימיה וכיום נעשה בהם שימוש פעיל במדעי החקלאות, רפואה, טוקסיקולוגיה ותברואה. זה מציין קבוצה של יסודות כימיים שנמצאים בעצמים טבעיים בכמויות קטנות מאוד - פחות מ-0.01%, בדרך כלל 10 -3 -10 -12%. מבחינה פורמלית, הזיהוי מתבסס על שכיחותם בטבע, המשתנה באופן משמעותי עבור סביבות ואובייקטים טבעיים שונים (ליתוספירה, פדוספירה, משקעי תחתית, הידרוספירה, צמחים, בעלי חיים וכו').

המונח "מתכות כבדות" משקף במידה רבה את השפעת זיהום הסביבה ואת ההשפעות הרעילות של יסודות כאשר הם נכנסים לביוטה. הוא מושאל מספרות טכנית, שם הוא משמש לייעוד יסודות כימיים בעלי צפיפות של יותר מ-5 גרם/ס"מ 3. בהתבסס על אינדיקטור זה, 43 מתוך 84 המתכות הכלולות בטבלה המחזורית של היסודות של מנדלייב צריכות להיחשב כבדות. עם זאת, עם פרשנות זו, Be - 1.85 גרם/סמ"ק, Al - 2.7, Sc - 3.0, Ti - 4.6, Rb - 1.5, Sr - 2.6, Y אינם נופלים תחת הגדרה זו - 4.5, Cs - 1.9, Ba - 3.8 g/cm 3, שעלול להיות מסוכן גם בריכוזים מופרזים. הצורך לכלול מתכות רעילות קלות בקבוצה זו הושג על ידי שינוי קריטריון הבחירה מתי הקבוצה הזאתהחלו לכלול יסודות בעלי מסה אטומית של יותר מ-40. בגישה זו, רק Be ו-Al לא נכללו בחומרים הרעילים.

לכן, זה די סביר לכלול קבוצה גדולה של יסודות כימיים רעילים, כולל לא-מתכות, בפרשנות המודרנית של המונח "מתכות כבדות".

יש יותר מ-40 מתכות כבדות בסך הכל. Pb, Cd, Zn, Hg, As ו-Cu נחשבים למזהמים עדיפות, שכן הצטברותם הטכנוגנית בסביבה מתרחשת בקצב גבוה מאוד. ליסודות אלו יש זיקה גבוהה לתרכובות אורגניות חשובות מבחינה פיזיולוגית. הכמויות המופרזות שלהם בגוף של יצורים חיים משבשות את כל התהליכים המטבוליים ומובילות למחלות קשות בבני אדם ובבעלי חיים. יחד עם זאת, רבים מהיסודות שלהם (Co, Cu, Zn, Se, Mn) נמצאים בשימוש נרחב למדי בייצור כלכלי לאומי (במיוחד בחקלאות, ברפואה וכו') תחת השם מיקרו-אלמנטים, כפי שנדון לעיל.

כרום (Cr). תכולת היסוד בקרקעות תלויה בתכולתו בסלעי האם.

כרום נבדל במגוון רחב של מצבי חמצון ויכולת ליצור יונים אנוניים וקטיוניים מורכבים (Cr (OH) 2+, CrO 4 2-, CrO 3 -). בתרכובות טבעיות יש לו ערכיות של +3 (תרכובות כרומיות) ו-+6 (כרומטים). רוב ה-Cr 3+ קיים בכרומט FeCr 2 O 4 או מינרלים אחרים של ספינל שבהם הוא מחליף ברזל ואלומיניום.

בקרקעות, רוב הכרום קיים בצורה של Cr 3+ והוא חלק ממינרלים או יוצר תחמוצות Cr 3+ ו- Fe 3+ שונות. תרכובות כרום בקרקעות יציבות מאוד, שכן בסביבה חומצית הוא אינרטי (ב-pH 5.5 הוא משקע כמעט לחלוטין). התנהגות הכרום תלויה ב-pH ובפוטנציאל החיזור של קרקעות.

גם לקומפלקסים אורגניים יש השפעה רבה על התנהגות הכרום בקרקעות. נקודה חשובהבהתנהגות היסוד שאליו קשורה זמינות הכרום לצמחים היא הקלות שבה Cr 6+ מסיס, בתנאי קרקע רגילים, הופך ל-Cr 3+ בלתי מסיס. כתוצאה מיכולת החמצון של תרכובות מנגן בקרקעות, יכול להתרחש חמצון Cr 3+.

כרום הוא מרכיב חשוב בתזונת הצמח. ירידה בניידות של כרום בקרקעות עלולה להוביל למחסור בצמחים. מסיס בקלות בקרקעות, Cr 6+ רעיל לצמחים ובעלי חיים.

סגירת השימוש בזרחן ובחומר אורגני מפחיתה משמעותית את הרעילות של הכרום בקרקעות מזוהמות.

עופרת (Pb). תכולת העופרת בקרום כדור הארץ היא 1.6×10 -3 אחוזי משקל. התכולה הטבעית של עופרת בקרקעות נעה בין 3 ל-189 מ"ג/ק"ג. בתנאים טבעיים, צורתו העיקרית היא galena PbS. עופרת קיימת בצורה של Pb 2+. כאשר מתבלים, סולפידים עופרת מתחמצנים לאט.

מבחינת תכונות גיאוכימיות, עופרת קרובה לקבוצת יסודות אדמה אלקליין דו ערכיים, ולכן היא מסוגלת להחליף את K, Ba, Sr, Ca הן במינרלים והן במהלך תהליך הספיחה. בשל זיהום עופרת נרחב, רוב הקרקעות, במיוחד האופקים העליונים, מועשרות באלמנט זה.

מבין המתכות הכבדות היא הכי פחות ניידת. עופרת קשורה בעיקר למינרלים חימריים, תחמוצות מנגן, הידרוקסידים של ברזל ואלומיניום וחומרים אורגניים. ב-pH גבוה, משקעים עופרת באדמה בצורה של הידרוקסיד, פוספט וקרבונט. אותם תנאים מקדמים את היווצרותם של קומפלקסים Pb-אורגניים.

הרמות שבהן היסוד הופך לרעיל נעות בין 100-500 מ"ג/ק"ג. זיהום עופרת ממפעלי מטלורגיה לא ברזליים מיוצג על ידי צורות מינרלים, ומגזי פליטה של ​​רכבים - מלחי הליד. חלקיקי גזי פליטה המכילים Pb אינם יציבים והופכים בקלות לתחמוצות, קרבונטים וסולפטים. זיהום הקרקע בעופרת הוא בלתי הפיך, ולכן הצטברות המיקרו-אלמנט באופק הקרקע העליון תימשך גם בתנאים של תוספת קטנה שלו.

זיהום עופרת של קרקעות אינו מהווה כיום דאגה עיקרית בשל חוסר המסיסות של יוני Pb הנספחים והמשקעים בקרקעות. עם זאת, תכולת העופרת בשורשי הצמחים עומדת בקורלציה לתכולתה בקרקעות, מה שמעיד על קליטת היסוד על ידי צמחים. גם להצטברות העופרת באופק הקרקע העליון חשיבות סביבתית רבה, שכן היא משפיעה מאוד על הפעילות הביולוגית של קרקעות וביוטה של ​​הקרקע. הריכוזים הגבוהים שלו יכולים לעכב תהליכים מיקרוביולוגיים, במיוחד בקרקעות עם יכולת חילופי קטונים נמוכה.

קדמיום (Cd). קדמיום הוא יסוד קורט. שפע הקדמיום בקרום כדור הארץ הוא 5×10 -5 אחוזי משקל. הגיאוכימיה של Cd קשורה קשר הדוק לגיאוכימיה של אבץ; הוא מפגין ניידות רבה יותר בסביבות חומציות.

במהלך בליה, קדמיום נכנס בקלות לתמיסה היכן שהוא קיים בצורה של Cd 2+. זה יכול ליצור יונים מורכבים CdCl +, CdOH +, CdHCO 3 +, Cd (OH) 3 -, Cd (OH) 4 2-, כמו גם צ'לטים אורגניים. רָאשִׁי מצב ערכיותקדמיום בסביבות טבעיות +2. הגורמים החשובים ביותר השולטים בניידות של יוני קדמיום הם ה-pH של הסביבה ופוטנציאל החיזור. בתנאי חמצון גבוהים, Cd מסוגל ליצור מינרלים בעצמו, כמו גם להצטבר בפוספטים ובמשקעים ביוגניים.

הגורם העיקרי הקובע את תכולת היסוד בקרקעות הוא הרכב סלעי האב. תכולת הקדמיום הממוצעת בקרקעות היא בין 0.07 ל-1.1 מ"ג/ק"ג. יחד עם זאת, רמות הרקע אינן עולות על 0.5 מ"ג/ק"ג; ערכים גבוהים יותר הם תוצאה של פעילות אנתרופוגנית.

התהליך המוביל בקשירת קדמיום על ידי מרכיבי קרקע שונים הוא ספיחה תחרותית על חימר. בכל אדמה, פעילות הקדמיום תלויה מאוד ב-pH. היסוד הוא נייד ביותר בקרקעות חומציות בטווח ה-pH של 4.5-5.5; בקרקעות אלקליות הוא לא נייד יחסית. כאשר ה-pH עולה לערכים בסיסיים, מופיע קומפלקס הידרוקסו חד ערכי Cd OH +, שאינו יכול בקלות להחליף מיקומים בקומפלקס חילופי היונים.

סבירות גבוהה יותר של קדמיום לנדוד במורד הפרופיל מאשר להצטבר באופקי הקרקע העליונים; לכן, העשרת השכבות העליונות באלמנט מעידה על זיהום קרקע. זיהום קרקע עם Cd מסוכן לביוטה. בתנאים של עומס טכנוגני, הרמות המקסימליות של קדמיום בקרקעות אופייניות לאזורים של מכרות עופרת-אבץ, ליד מפעלי מתכות לא ברזליים, ובשטחים חקלאיים שבהם נעשה שימוש בשפכים ובדשני פוספט.

כדי להפחית את הרעילות של Cd בקרקעות, נעשה שימוש בשיטות שמטרתן להגדיל את ה-pH ויכולת חילופי הקטיונים של קרקעות.

כספית (Hg). כספית והגופרית שלו (קינבר) ידועים לאדם עוד מימי קדם. זוהי המתכת היחידה שנמצאת בצורה נוזלית בטמפרטורות רגילות. אלכימאים ראו את הכספית כנושאת תכונות מתכתיות וראו בה כללית רְכִיבכל המתכות.

תכונות גיאוכימיות חשובות של כספית הן: יצירת קשרים חזקים עם גופרית, יצירת תרכובות אורגנו-מתכתיות היציבות יחסית בסביבה המימית, תנודתיות הכספית היסודית. כספית אינה פעילה במהלך בליה ונשמרת על ידי הקרקע בעיקר בצורה של קומפלקסים אורגניים ניידים חלשים.

ספיגת Hg 2+ באדמה משתנה בהתאם לערך ה-pH, כשהיא מקסימלית ב-pH 4-5. ריכוזי הכספית הממוצעים בשכבת הקרקע פני השטח אינם עולים על 400 מיקרוגרם/ק"ג. ניתן להעריך את רמות הרקע של היסוד כ-0.n מ"ג/ק"ג, אך קשה לקבוע כמויות מדויקות בגלל זיהום קרקע נרחב במתכת זו. זיהום קרקע בכספית קשור למפעלים המייצרים מתכות כבדות, ייצור כימי ושימוש בקוטלי פטריות.

זיהום קרקע בכספית כשלעצמו אינו בעיה רצינית; עם זאת, אפילו מלחי Hg פשוטים או כספית מתכתית מהווים סכנה לצמחים ולביוטת הקרקע בשל התכונות הרעילות של אדי הכספית. ניתן למזער את צריכת היסוד על ידי שורשי הצמח על ידי הוספת סיד, תרכובות המכילות גופרית ופוספטים מוצקים.

ארסן (אס). ארסן ידוע מאז ימי קדם. אריסטו ותיאופרסטוס מזכירים גם תרכובות גופרית טבעיות של ארסן, ששימשו כחומרים רפואיים וצבעים. התוכן הממוצע של היסוד בקרום כדור הארץ הוא 5×10 -4 אחוזי משקל. הוא מאופיין בפיזור אחיד בסוגי הסלעים העיקריים. יוצר מינרלים משלו והוא חלק מאחרים. היסוד קשור למרבצים של מינרלים אחרים ופועל כאינדיקטור במהלך מחקר גיאוכימי. מינרלים ארסן מסיסים מאוד. עם זאת, עוצמת הנדידה שלו נמוכה עקב ספיגה פעילה של חלקיקי חימר, הידרוקסידים וחומרים אורגניים.

מצבי חמצון נפוצים של As; -3, 0, +3, +5. אניונים מורכבים AsO 2 -, AsO 4 3-, NAsO 4 2-, As 2 O 3 - הם הצורות הניידות הנפוצות ביותר של ארסן. מבחינת התנהגות, AsO 4 3- קרוב לפוספטים. הצורה הנפוצה ביותר של ארסן בתנאי סביבה היא As 5+.

הארסן שנספג באדמה קשה לספוג, ועוצמת החיבור של היסוד לאדמה עולה עם השנים. הרמות הנמוכות ביותר של ארסן אופייניות לקרקעות חוליות. הריכוזים המרביים שלו קשורים לקרקעות סחף ולקרקעות מועשרות בחומר אורגני.

ניתן להפחית רעילות ארסן בקרקעות במגוון דרכים, בהתאם למקור הזיהום ותכונות הקרקע. עלייה במצב החמצון של קרקעות ושימוש בחומרים המקדמים משקעים וקשירה של היסוד (סולפט ברזל, סידן פחמתי) מגבילים את הזמינות הביולוגית של הארסן. היישום של דשני פוספט גם מפחית את אספקת היסוד לביוטה.

ניקל (ני). תכולת הניקל בקרום כדור הארץ היא 8×10 -3 אחוזי משקל. התפלגות הניקל בקרום כדור הארץ דומה לקובלט וברזל. במשקעים יבשתיים הוא קיים בצורה של סולפידים וארסנידים ולעיתים קרובות מחליף ברזל בתרכובות פרומגנזיות. בתרכובות, ניקל הוא בעיקר דו-תלת-ערכי.

כאשר הסלעים מזג אוויר, היסוד משתחרר בקלות ואז מושקע עם תחמוצות של ברזל ומנגן. הוא יציב יחסית בתמיסות מימיות ויכול לנדוד למרחקים ארוכים.

בקרקעות, ניקל קשור קשר הדוק לתחמוצות מנגן וברזל, ובצורה זו הוא נגיש ביותר לצמחים. באופקי הקרקע העליונים, ניקל קיים בצורות הקשורות אורגנית, שחלקן מיוצגות על ידי צ'לטים מסיסים בקלות. תכולת ה-Ni הגבוהה ביותר מצויה בקרקעות חרסיות וחרסיות, קרקעות על סלעים מאפיים ווולקניים, וקרקעות עשירות בחומר אורגני.

ניקל נחשב כיום למזהם רציני. מקורות אנתרופוגניים של ניקל מביאים לגידול משמעותי שלו בקרקעות. בבוצת ביוב, Ni קיים בצורה של צ'לטים אורגניים זמינים ויכול להיות פיטוטוקסיק. תוספת של פוספטים או חומרים אורגניים מסייעת להפחית את זמינותו לצמחים.

חישובים שבוצעו בבלארוס מצביעים על כך ש-72% ארסן, 57% כספית, כ-99% ניקל, 27% קדמיום, 33% כרום, 27% נחושת, 15% עופרת נכנסים לאטמוספירה של הרפובליקה רק מ. מקורות בעירה נייחים בדלק 11% אבץ. ייצור מלט מכניס כמויות משמעותיות של קדמיום, עופרת וכרום. מקורות ניידים מזהמים בעיקר את האטמוספירה באבץ ונחושת.

בנוסף לתצהיר האטמוספרי, כמות ניכרת של מתכות מוכנסת לקרקע באמצעות שימוש בדשנים, לרבות כאלה המבוססים על בוצת ביוב ופסולת ביתית. זיהומים בדשנים כוללים קדמיום, כרום, נחושת, עופרת, אורניום, ונדיום ואבץ, עם פסולת מגידול בעלי חיים ועופות אינטנסיביים - נחושת וארסן, עם קומפוסט וזבל - קדמיום, נחושת, ניקל, אבץ וארסן, עם חומרי הדברה - קדמיום , ארסן, כספית, עופרת, מנגן ואבץ.

המורכבות של הרכב הקרקע ומגוון גדול של תרכובות כימיות קובעות את האפשרות של התרחשות בו-זמנית של תגובה כימיתוהיכולת של שלבי אדמה מוצקה לשמור על הרכב קבוע יחסית של תמיסת הקרקע, שממנו שואבים הצמחים ישירות יסודות כימיים. יכולת זו לשמור על הרכב קבוע של תמיסת הקרקע נקראת חציצה בקרקע. בסביבה טבעית, יכולת החציצה של קרקעות מתבטאת בכך שכאשר צורכים יסוד כלשהו מתמיסת הקרקע, מתרחשת פירוק חלקי של שלבים מוצקים ומשחזר ריכוז התמיסה. אם כמויות מופרזות של תרכובות כלשהן נכנסות לתמיסת הקרקע מבחוץ, אז השלבים המוצקים של האדמה קושרים חומרים כאלה, ושוב שומרים על הקביעות של הרכב תמיסת הקרקע. אז זה עובד חוק כללי: חציצת קרקע נובעת מקבוצה גדולה של תגובות כימיות המתרחשות בו זמנית בין תמיסת הקרקע לחלקים מוצקים של הקרקע. המגוון הכימי הופך את הקרקע לעמידה בפני תנאי סביבה משתנים או פעילויות אנתרופוגניות.

תכולת המתכות הכבדות (HM) בקרקעות תלויה, כפי שנקבע על ידי חוקרים רבים, בהרכב הסלעים המקוריים, שהמגוון המשמעותי שלהם קשור למכלול היסטוריה גיאולוגיתפיתוח שטחים. ההרכב הכימי של סלעים יוצרים קרקע, המיוצגים על ידי תוצרי בליה של סלעים, נקבע מראש על ידי ההרכב הכימי של הסלעים המקוריים ותלוי בתנאי הטרנספורמציה של סופרגני.

בעשורים האחרונים, פעילות אנתרופוגנית של האנושות הייתה מעורבת באופן אינטנסיבי בתהליכי נדידת מתכות כבדות בסביבה הטבעית.

אחת הקבוצות החשובות ביותר של חומרים רעילים המזהמים את הקרקע הן מתכות כבדות. אלה כוללים מתכות עם צפיפות של יותר מ-8 אלף ק"ג/מ"ר (למעט אצילים ונדירים): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. בעבודות יישומיות, Pt, Ag, W, Fe ו-Mn מתווספים לעתים קרובות לרשימת המתכות החיוניות. כמעט כל המתכות הכבדות רעילות. פיזור אנתרופוגני של קבוצה זו של מזהמים (כולל בצורת מלחים) בביוספרה מוביל להרעלה או לאיום של הרעלה של יצורים חיים.

הסיווג של מתכות כבדות הנכנסות לקרקע מפליטות, אשפה, פסולת, למעמדות מפגעים (על פי GOST 17.4.1.02-83. שמירת טבע. קרקעות) מוצג בטבלה. 1.

שולחן 1.סיווג כימיקלים לפי דרגות מסוכנות

נְחוֹשֶׁת- הוא אחד האלמנטים החשובים ביותר שאין להם תחליף הנחוצים לאורגניזמים חיים. בצמחים הוא משתתף באופן פעיל בתהליכי פוטוסינתזה, נשימה, הפחתת וקיבוע חנקן. נחושת היא חלק ממספר אנזימי אוקסידאז - ציטוכרום אוקסידאז, צרולופלסמין, סופראוקסיד דיסמוטאז, אוקסידאז אוראט ואחרים, ומשתתפת בתהליכים ביוכימיים כחלק בלתי נפרד מאנזימים המבצעים תגובות של חמצון של מצעים עם חמצן מולקולרי.

קלארק בקרום כדור הארץ 47 מ"ג/ק"ג. מבחינה כימית, נחושת היא מתכת פעילה נמוכה. הגורם הבסיסי המשפיע על ערכו של תכולת Cu הוא ריכוזו בסלעים היוצרים קרקע. מבין הסלעים המאתיים, הכמות הגדולה ביותר של היסוד מצטברת בסלעים בסיסיים - בזלת (100-140 מ"ג/ק"ג) ואנדזיטים (20-30 מ"ג/ק"ג). כריכה וחול דמוי לס (20-40 מ"ג/ק"ג) עשירות פחות בנחושת. התכולה הנמוכה ביותר שלו נצפית באבני חול, אבני גיר וגרניט (5-15 מ"ג/ק"ג). ריכוז המתכות בחרסיות של החלק האירופי של רוסיה מגיע ל-25 מ"ג/ק"ג, בחמר דמוי לס - 18 מ"ג/ק"ג. אדמה חולית וסלעים יוצרי אדמה חולית של הרי אלטאי צוברים בממוצע 31 מ"ג/ק"ג נחושת, בדרום מערב סיביר - 19 מ"ג/ק"ג.

בקרקעות, נחושת היא יסוד נודד חלש, אם כי התוכן של הצורה הניידת יכול להיות גבוה למדי. כמות הנחושת הניידת תלויה בגורמים רבים: ההרכב הכימי והמינרולוגי של סלע האם, ה-pH של תמיסת הקרקע, תכולת החומר האורגני וכו'. כמות הנחושת הגדולה ביותר בקרקע קשורה לתחמוצות של ברזל, מנגן, הידרוקסידים של ברזל ואלומיניום, ובמיוחד עם מונטמורילוניט וורמיקוליט. חומצות הומיות ופולוויות מסוגלות ליצור קומפלקסים יציבים עם נחושת. ב-pH 7-8, מסיסות הנחושת היא הנמוכה ביותר.

הריכוז המרבי המותר של נחושת ברוסיה הוא 55 מ"ג/ק"ג, הריכוז המרבי המותר עבור קרקעות חוליות וחולות הוא 33 מ"ג/ק"ג.

נתונים על רעילות היסוד לצמחים נדירים. נכון להיום, הבעיה העיקרית נחשבת לחוסר נחושת בקרקעות או חוסר איזון שלה עם קובלט. הסימנים העיקריים למחסור בנחושת לצמחים הם האטה ולאחר מכן הפסקת היווצרותם של אברי רבייה, הופעת גרגרים זעירים, אוזניים ריקות גרגירים וירידה בעמידות לגורמים סביבתיים שליליים. הרגישים ביותר למחסור בו הם חיטה, שיבולת שועל, שעורה, אספסת, סלק, בצל וחמניות.

מַנגָןנפוץ בקרקעות, אך נמצא שם בכמויות קטנות יותר בהשוואה לברזל. מנגן נמצא באדמה במספר צורות. הצורות היחידות הזמינות לצמחים הן הצורות הניתנות להחלפה ומסיסות במים של מנגן. הזמינות של מנגן בקרקע יורדת עם עליית ה-pH (כאשר חומציות הקרקע יורדת). עם זאת, נדיר למצוא קרקעות מדוללות עקב שטיפה עד כדי כך שאין מספיק מנגן זמין להאכלת צמחים.

בהתאם לסוג הקרקע, תכולת המנגן משתנה: ערמון 15.5 ± 2.0 מ"ג/ק"ג, אדמה אפורה 22.0 ± 1.8 מ"ג/ק"ג, אחו 6.1 ± 0.6 מ"ג/ק"ג, אדמה צהובה 4.7 ± 3.8 מ"ג/ק"ג, חולית 6.7 מ"ג/ק"ג.

תרכובות מנגן הן חומרי חמצון חזקים. הריכוז המרבי המותר עבור קרקעות חרנוזם הוא
1500 מ"ג/ק"ג אדמה.

תכולת המנגן במזונות צמחיים הגדלים באחו, באדמה צהובה ובקרקעות חוליות עומדת בקורלציה לתכולתו בקרקעות אלו. כמות המנגן בתזונה היומית במחוזות גיאוכימיים אלה קטנה יותר מפי 2 מהדרישה היומית של האדם ומהתזונה של אנשים החיים באזורים של קרקעות ערמונים וסירוזים.

ההרכב הכימי של קרקעות בטריטוריות שונות הוא הטרוגני והתפלגות היסודות הכימיים הכלולים בקרקעות על פני השטח אינה אחידה. לדוגמה, בהיותן בעיקר במצב מפוזר, מתכות כבדות מסוגלות ליצור קשרים מקומיים, כאשר הריכוזים שלהן גבוהים במאות ואלפי מונים מרמות קלארק.

מספר יסודות כימיים נחוצים לתפקוד תקין של הגוף. מחסור, עודף או חוסר איזון שלהם עלולים לגרום למחלות הנקראות microelementoses 1, או אנדמיות ביו-גיאוכימיות, שיכולות להיות טבעיות ומעשה ידי אדם. בהפצתם, תפקיד חשוב ממלאים מים, כמו גם מוצרי מזון, אליהם נכנסים יסודות כימיים מהאדמה דרך שרשראות מזון.

הוכח בניסוי שאחוז ה-HMs בצמחים מושפע מאחוז ה-HMs בקרקע, באטמוספרה ובמים (במקרה של אצות). כמו כן, הבחינו כי על קרקעות עם אותה תכולת מתכות כבדות, אותו יבול מניב יבולים שונים, אם כי גם תנאי האקלים עולים בקנה אחד. אז התגלתה התלות של היבול בחומציות הקרקע.

זיהומי הקרקע הנחקרים ביותר הם קדמיום, כספית, עופרת, ארסן, נחושת, אבץ ומנגן. הבה נבחן זיהום קרקע עם מתכות אלה בנפרד עבור כל אחת מהן. 2

קדמיום (Cd)

תכולת הקדמיום בקרום כדור הארץ היא כ-0.15 מ"ג/ק"ג. קדמיום מרוכז בסלעים געשיים (בכמויות של 0.001 עד 1.8 מ"ג/ק"ג), מטמורפי (בכמות של 0.04 עד 1.0 מ"ג/ק"ג) ומשקעים (בכמות של 0.1 עד 11.0 מ"ג/ק"ג). קרקעות שנוצרו על בסיס חומרים ראשוניים כאלה מכילים 0.1-0.3; 0.1 - 1.0 ו-3.0 - 11.0 מ"ג/ק"ג קדמיום, בהתאמה.

בקרקעות חומציות קיים קדמיום בצורה של Cd 2+, CdCl+, CdSO 4, ובקרקעות גירניות - בצורה של Cd 2+, CdCl+, CdSO 4, CdHCO 3+.

ספיגת הקדמיום על ידי צמחים פוחתת באופן משמעותי כאשר קרקעות חומציות מסויידות. במקרה זה, עלייה ב-pH מפחיתה את מסיסות הקדמיום בלחות הקרקע, כמו גם את הזמינות הביולוגית של קדמיום הקרקע. לפיכך, תכולת הקדמיום בעלי סלק על קרקעות גיר נמוכה מתכולת הקדמיום באותם צמחים על קרקעות לא סיד. השפעה דומה הוכחה עבור אורז וחיטה -->.

ההשפעה השלילית של הגברת ה-pH על זמינות הקדמיום קשורה לירידה לא רק במסיסות הקדמיום בשלב תמיסת הקרקע, אלא גם בפעילות השורשים, המשפיעה על הספיגה.

קדמיום הוא די נייד מעט בקרקעות, ואם מוסיפים חומר המכיל קדמיום לפני השטח שלו, החלק הארי שלו נשאר ללא נגיעה.

שיטות להסרת מזהמים מהאדמה כוללות את הסרת השכבה המזוהמת עצמה, הסרת קדמיום מהשכבה או כיסוי השכבה המזוהמת. ניתן להמיר קדמיום לתרכובות בלתי מסיסות מורכבות על ידי חומרים קלאטיים זמינים (למשל חומצה אתילן-דיאמין-טטרה-אצטית). .

בגלל הספיגה המהירה יחסית של קדמיום מהאדמה על ידי צמחים והרעילות הנמוכה של ריכוזים שכיחים, קדמיום יכול להצטבר בצמחים ולהיכנס לשרשרת המזון מהר יותר מעופרת ואבץ. לכן, קדמיום מהווה את הסכנה הגדולה ביותר לבריאות האדם בעת הכנסת פסולת לקרקע.

הליך למזער את כמות הקדמיום שיכולה להיכנס לשרשרת המזון האנושית מקרקעות מזוהמות הוא לגדול בנתון אדמה צמחית, לא משמש למזון או לגידולים הסופגים כמויות קטנות של קדמיום.

באופן כללי, גידולים הגדלים על קרקע חומצית סופגים יותר קדמיום מאלה הגדלים על קרקעות ניטרליות או אלקליות. לכן, סיד של קרקעות חומציות הוא תרופה יעילההפחתת כמות הקדמיום הנספג.

כספית (Hg)

כספית מצויה בטבע בצורה של אדי מתכת Hg 0 הנוצרים במהלך האידוי שלו מקרום כדור הארץ; בצורה של מלחים אנאורגניים Hg(I) ו-Hg(II), ובצורה של תרכובת אורגנית של מתיל כספית CH 3 Hg +, נגזרות מונומתיל ודימתיל CH 3 Hg + ו- (CH 3) 2 Hg.

כספית מצטברת באופק העליון (0-40 ס"מ) של הקרקע ונודדת חלשה לשכבותיה העמוקות יותר. תרכובות כספית הן חומרי קרקע יציבים ביותר. צמחים הגדלים על אדמה מזוהמת כספית סופגים כמויות משמעותיות של היסוד וצוברים אותו בריכוזים מסוכנים, או אינם גדלים.

עופרת (Pb)

על פי ניסויים שנערכו בתנאי תרבית חולית עם הכנסת ריכוזי קרקע סף של Hg (25 מ"ג/ק"ג) ו-Pb (25 מ"ג/ק"ג) וחורגים מריכוזי הסף פי 2-20, צמחי שיבולת שועל גדלים ומתפתחים כרגיל עד רמה מסוימת של זיהום. ככל שריכוז המתכות עולה (עבור Pb החל ממינון של 100 מ"ג/ק"ג), ה מראה חיצוניצמחים. במינונים קיצוניים של מתכות, צמחים מתים תוך שלושה שבועות מתחילת הניסויים. תכולת המתכות ברכיבי ביומסה מתפזרת בסדר יורד באופן הבא: שורשים - חלק על פני הקרקע - דגן.

כמות העופרת הכוללת לאטמוספירה (ולכן חלקית לאדמה) מהובלת מנוע ברוסיה בשנת 1996 נאמדה בכ-4.0 אלף טון, כולל 2.16 אלף טון שנתרמו על ידי הובלות מטענים. העומס המרבי של עופרת התרחש באזורי מוסקבה וסמרה, ואחריו אזורי קלוגה, ניז'ני נובגורוד, ולדימיר וישויות מרכיבות אחרות של הפדרציה הרוסית הממוקמים בחלק המרכזי של השטח האירופי של רוסיה וצפון הקווקז. הפליטות האבסולוטיות הגבוהות ביותר של עופרת נצפו באזורי אוראל (685 ט'), הוולגה (651 ט') ומערב סיביר (568 ט'). וההשפעה השלילית ביותר של פליטת עופרת צוינה באזורי טטרסטן, קרסנודר וסטברופול, רוסטוב, מוסקבה, לנינגרד, ניז'ני נובגורוד, וולגוגרד, וורונז', סרטוב וסמארה (עיתון "העולם הירוק", גיליון מיוחד מס' 28, 1997).

ארסן (אס)

ארסן נמצא בסביבה במגוון צורות יציבות מבחינה כימית. שני מצבי החמצון העיקריים שלו הם As(III) ו-As(V). ארסן מחומש נפוץ בטבע בצורה של מגוון תרכובות אנאורגניות, אם כי ארסן תלת ערכי מתגלה בקלות במים, במיוחד בתנאים אנאירוביים.

נְחוֹשֶׁת(Cu)

מינרלי נחושת טבעיים בקרקע כוללים סולפטים, פוספטים, תחמוצות והידרוקסידים. סולפידים של נחושת יכולים להיווצר בקרקעות לא מנוקזות או מוצפות שבהן מתרחשים תנאים מפחיתים. מינרלים נחושת הם בדרך כלל מסיסים מכדי להישאר בקרקעות חקלאיות מתנקזות חופשית. בקרקעות מזוהמות מתכת, לעומת זאת, הסביבה הכימית עשויה להיות נשלטת על ידי תהליכים שאינם שיווי משקל המובילים להצטברות של שלבים מוצקים גרורתיים. ההנחה היא שקובליט (CuS) או כלקופיריט (CuFeS 2) עשויים להימצא גם בקרקעות משוחזרות המזוהמות בנחושת.

כמויות עקבות של נחושת עשויות להופיע כתכלילים סולפידים מבודדים בסיליקטים ויכולות להחליף באופן איזומורפי קטיונים בפילוסיליקטים. מינרלים של חימר שאינם מאוזנים במטען סופגים נחושת באופן לא ספציפי, אך תחמוצות והידרוקסידים של ברזל ומנגן מראים זיקה ספציפית גבוהה מאוד לנחושת. תרכובות אורגניות במשקל מולקולרי גבוה יכולות להיות סופגות מוצקות עבור נחושת, בעוד חומרים אורגניים במשקל מולקולרי נמוך נוטים ליצור קומפלקסים מסיסים.

המורכבות של הרכב הקרקע מגבילה את היכולת להפריד באופן כמותי תרכובות נחושת לצורות כימיות ספציפיות. מעיד על -->נוכחות של מסה גדולה של קונגלומרטי נחושת מצויה גם בחומרים אורגניים וגם בתחמוצות Fe ו-Mn. הכנסת פסולת המכילה נחושת או מלחי נחושת אנאורגניים מעלה את ריכוז תרכובות הנחושת באדמה שניתן להפיק בעזרת ריאגנטים עדינים יחסית; לפיכך, נחושת יכולה להיות נוכחת באדמה בצורה של צורות כימיות לאביליות. אבל היסוד המסיס והניתן להחלפה בקלות - נחושת - יוצר כמות קטנה של צורות המסוגלות לספוג על ידי צמחים, בדרך כלל פחות מ-5% מכלל תכולת הנחושת באדמה.

רעילות הנחושת עולה עם עליית ה-pH בקרקע וכאשר יכולת חילופי הקטיונים בקרקע נמוכה. העשרת הנחושת באמצעות מיצוי מתרחשת רק בשכבות פני הקרקע, וגידולי דגנים בעלי מערכת שורשים עמוקה אינם סובלים מכך.

הסביבה ותזונת הצמח יכולים להשפיע על הפיטו-רעילות של נחושת. לדוגמה, רעילות נחושת לאורז שפלה נצפתה בבירור כאשר הושקו הצמחים במים קרים ולא חמימים. העובדה היא שהפעילות המיקרוביולוגית מדוכאת באדמה קרה ויוצרת את אותם תנאים מצמצמים באדמה שיקלו על משקעים של נחושת מתמיסה.

פיטוטוקסיות נחושת מתרחשת בתחילה מעודף של נחושת זמינה באדמה ומוגברת על ידי חומציות הקרקע. מכיוון שנחושת אינה פעילה יחסית באדמה, כמעט כל הנחושת הנכנסת לאדמה נשארת בתוכה שכבות עליונות. תוספת של חומרים אורגניים לקרקעות מזוהמות נחושת יכולה להפחית רעילות עקב ספיחת המתכת המסיסה על ידי המצע האורגני (במקרה זה, יוני Cu 2+ מומרים לתרכובות מורכבות פחות נגישות לצמח) או על ידי הגברת הניידות של יוני Cu 2+ ושטיפתם מהאדמה בצורה של קומפלקסים מסיסים של קופסת אורגנית.

אבץ (Zn)

אבץ יכול להיות נוכח באדמה בצורה של אוקסוסולפטים, קרבונטים, פוספטים, סיליקטים, תחמוצות והידרוקסידים. תרכובות אנאורגניות אלו הן יציבות לגרורות בקרקע חקלאית מנוקזת היטב. נראה כי Sphalerite ZnS הוא הצורה הדומיננטית מבחינה תרמודינמית בקרקעות מופחתות וגם בקרקע מחומצנת. קשר מסוים של אבץ עם זרחן וכלור ניכר במשקעים מופחתים המזוהמים במתכות כבדות. לכן, יש למצוא מלחי אבץ מסיסים יחסית בקרקעות עשירות במתכות.

אבץ מוחלף באופן איזומורפי על ידי קטיונים אחרים במינרלים סיליקטים וניתן לחסום אותו או לזרז אותו יחד עם הידרוקסידים של מנגן וברזל. פילוסיליקטים, קרבונטים, תחמוצות מתכות מומלחות ותרכובות אורגניות סופגים אבץ היטב, תוך שימוש באתרי קישור ספציפיים ולא ספציפיים כאחד.

המסיסות של אבץ עולה בקרקעות חומציות, כמו גם במהלך היווצרות מורכבות עם ליגנדים אורגניים במשקל מולקולרי נמוך. צמצום התנאים יכול להפחית את מסיסותו של אבץ עקב היווצרות ZnS בלתי מסיס.

פיטוטוקסיות אבץ מתרחשת בדרך כלל כאשר שורשי צמחים באים במגע עם תמיסה באדמה המכילה עודף אבץ. הובלת אבץ דרך האדמה מתרחשת באמצעות החלפה ודיפוזיה, כאשר התהליך האחרון הוא דומיננטי בקרקעות דלות אבץ. הובלה מטבולית משמעותית יותר בקרקעות עתירות אבץ, שבהן ריכוזי אבץ מסיס יציבים יחסית.

הניידות של אבץ בקרקעות גדלה בנוכחות חומרים קלאטיים (טבעיים או סינתטיים). העלייה בריכוז האבץ המסיס הנגרמת מהיווצרות של צ'לטים מסיסים מפצה על הירידה בניידות הנגרמת מהגידול בגודל המולקולרי. ריכוזי האבץ של רקמת הצמח, הספיגה הכוללת ותסמיני הרעילות נמצאים בקורלציה חיובית עם ריכוז האבץ בתמיסה הרוחצת את שורשי הצמח.

יון Zn 2+ החופשי נספג בעיקר במערכת השורשים של הצמחים, לכן היווצרות של chelates מסיסים מקדמת את מסיסות מתכת זו בקרקעות, ותגובה זו מפצה על הזמינות המופחתת של אבץ בצורת cheated.

הצורה הראשונית של זיהום מתכת משפיעה על הפוטנציאל לרעילות אבץ: זמינות האבץ לצמחים בקרקעות מופרות עם תכולה כוללת של מתכת זו יורדת בסדר גודל ZnSO 4 > בוצה > קומפוסט אשפה.

רוב הניסויים על זיהום קרקע עם בוצה המכילה Zn לא הראו ירידה בתפוקה או את הפיטוטוקסיות הברורה שלהן; עם זאת, יישום ארוך טווח שלהם במהירות גבוהה יכול לפגוע בצמחים. מריחה פשוטה של ​​אבץ בצורת ZnSO 4 גורמת לירידה בצמיחת היבול בקרקעות חומציות, בעוד שמריחתו לטווח ארוך בקרקעות כמעט ניטרליות לא מורגשת.

אבץ מגיע לרמות רעילות בקרקעות חקלאיות בדרך כלל מאבץ על פני השטח; הוא בדרך כלל אינו חודר לעומק של 15-30 ס"מ. השורשים העמוקים של גידולים מסוימים יכולים להימנע ממגע עם אבץ עודף בשל מיקומם בתת קרקע לא מזוהמת.

סיד של קרקעות מזוהמות באבץ מפחית את הריכוז של האחרון בגידולי שדה. תוספות של NaOH או Ca(OH) 2 מפחיתות את הרעילות של אבץ בגידולי ירקות הגדלים על קרקעות כבול עתירות אבץ, אם כי בקרקעות אלו קליטת האבץ על ידי צמחים מוגבלת מאוד. ניתן לבטל מחסור בברזל הנגרם על ידי אבץ על ידי הוספת צ'לטי ברזל או FeSO 4 לאדמה או ישירות לעלים. הסרה פיזית או הטמנה של השכבה העליונה המזוהמת באבץ עשויה למנוע השפעות רעילות של המתכת על צמחים לחלוטין.

מַנגָן

באדמה, מנגן נמצא בשלושה מצבי חמצון: +2, +3, +4. לרוב, מתכת זו קשורה למינרלים ראשוניים או לתחמוצות מתכות משניות. באדמה כמות המנגן הכוללת נעה בין 500 ל-900 מ"ג/ק"ג.

המסיסות של Mn 4+ נמוכה ביותר; מנגן תלת ערכי הוא מאוד לא יציב בקרקעות. רוב המנגן בקרקעות קיים בצורה של Mn 2+, בעוד שבקרקעות מאווררות היטב רובו בשלב המוצק קיים בצורה של תחמוצת, שבה המתכת נמצאת במצב חמצון IV; בקרקעות לא מאווררות, מנגן משוחזר לאט על ידי הסביבה המיקרוביאלית ועובר לתמיסת הקרקע, ובכך הופך לנייד מאוד.

המסיסות של Mn 2+ עולה משמעותית בערכי pH נמוכים, אך ספיגת המנגן על ידי צמחים פוחתת.

רעילות מנגן מתרחשת לעתים קרובות כאשר רמות המנגן הכוללות בינוניות עד גבוהות, ה-pH בקרקע נמוך למדי וזמינות חמצן בקרקע נמוכה (כלומר, קיימים תנאים מפחיתים). כדי לבטל את ההשפעות של תנאים אלו, יש להעלות את ה-pH הקרקע על ידי סגירה, לעשות מאמצים לשפר את ניקוז הקרקע ולהפחית את זרימת המים, כלומר. בדרך כלל לשפר את המבנה של אדמה נתונה.