Težke kovine so morda eden najresnejših onesnaževalcev tal, ki nam grozi s kopico nezaželenih, poleg tega pa tudi škodljivih posledic.

Po svoji naravi je prst kombinacija različnih glinenih mineralov organskega in anorganskega izvora. Odvisno od sestave tal, geografskih podatkov, pa tudi oddaljenosti od industrijskih območij so lahko v tleh različne vrste težkih kovin, od katerih vsaka predstavlja določeno stopnjo nevarnosti za okolje. Glede na to, da je na različnih mestih lahko različna tudi struktura tal, so različni tudi redoks pogoji, reaktivnost, pa tudi mehanizmi vezave težkih kovin v tleh.

Največjo nevarnost za tla predstavljajo tehnogeni dejavniki. Različne industrije, katerih odpadki so delci težkih kovin, so žal opremljene tako, da tudi najboljši filtri prepuščajo elemente težkih kovin, ki najprej končajo v ozračju, nato pa skupaj z industrijskimi odpadki prodrejo v tla. . Ta vrsta onesnaženja se imenuje umetna. Pri tem je velikega pomena mehanska sestava tal, vsebnost karbonatov in vpojna sposobnost. Težke kovine se ne razlikujejo le po stopnji vpliva na tla, temveč tudi po stanju, v katerem so v njih.

Zdaj je znano, da se skoraj vsi delci težkih kovin nahajajo v tleh v naslednja stanja: v obliki mešanice izomorfnih delcev, oksidiranih, v obliki usedlin soli, v kristalni mreži, topne oblike, neposredno v raztopini tal in celo del organske snovi. Hkrati je treba upoštevati, da se lahko glede na redoks razmere, sestavo tal in stopnjo vsebnosti ogljikovega dioksida spremeni obnašanje kovinskih delcev.

Težke kovine niso grozljive samo zaradi svoje prisotnosti v sestavi tal, ampak zato, ker se lahko premikajo, spreminjajo in prodrejo v rastline, kar lahko povzroči veliko škodo. okolju. Mobilnost delcev težkih kovin se lahko razlikuje glede na to, ali obstaja razlika med elementi v trdni in tekoči fazi. Onesnaževala, v tem primeru elementi težkih kovin, lahko pogosto prevzamejo trdno fiksno obliko, ko prodrejo v plasti tal. V tej obliki kovine rastlinam niso na voljo. V vseh drugih primerih kovine zlahka prodrejo v rastline.

Vodotopni kovinski elementi zelo hitro prodrejo v tla. Poleg tega ne samo vstopajo v plast zemlje, ampak se lahko selijo skozi njo. Iz šolskih lekcij vsi vedo, da sčasoma v tleh nastanejo nizko molekularne vodotopne mineralne spojine, ki migrirajo v spodnji del rezervoarja. In skupaj z njimi migrirajo tudi spojine težkih kovin, ki tvorijo nizkomolekularne komplekse, torej prehajajo v drugo stanje.

PAGE_BREAK-- težke kovine, ki označuje široko skupino onesnaževal, je v zadnjem času zelo razširjena. V različnih znanstvenih in uporabnih delih avtorji različno razlagajo pomen tega pojma. V zvezi s tem se število elementov, dodeljenih skupini težkih kovin, zelo razlikuje. Kot merila za pripadnost se uporabljajo številne značilnosti: atomska masa, gostota, toksičnost, razširjenost v naravnem okolju, stopnja vključenosti v naravne in tehnogene cikle. V nekaterih primerih opredelitev težkih kovin vključuje elemente, ki so krhki (na primer bizmut) ali metaloidi (na primer arzen).

V delih, posvečenih problemom onesnaževanja okolja in spremljanju okolja, do danes, do težke kovine vključuje več kot 40 kovin periodnega sistema D.I. Mendelejev z atomsko maso več kot 50 atomskih enot: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi in drugi, hkrati pa igrajo pomembno vlogo pri kategorizaciji težkih kovin naslednji pogoji: njihova visoka toksičnost za žive organizme v relativno nizkih koncentracijah ter sposobnost bioakumulacije in biomagnifikacije. Skoraj vse kovine, ki spadajo pod to definicijo (z izjemo svinca, živega srebra, kadmija in bizmuta, katerih biološka vloga trenutno ni jasna), so aktivno vključene v biološke procese in so del številnih encimov. Po klasifikaciji N. Reimersa je treba kovine z gostoto nad 8 g/cm3 šteti za težke. Tako so težke kovine Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Formalno opredeljeno težke kovine ustreza velikemu številu elementov. Vendar pa po mnenju raziskovalcev, ki se ukvarjajo s praktičnimi dejavnostmi, povezanimi z organizacijo opazovanj stanja in onesnaženosti okolja, spojine teh elementov še zdaleč niso enakovredne kot onesnaževala. Zato v mnogih delih prihaja do zoženja obsega skupine težkih kovin, v skladu s prednostnimi kriteriji, zaradi usmeritve in specifike dela. Torej, v že klasičnih delih Yu.A. Izrael na seznamu kemične snovi, ki se določijo v naravnih okoljih na ozadnih postajah v biosfernih območjih, v razdelku težke kovine imenovan Pb, Hg, Cd, As. Po drugi strani pa po odločitvi Task Force on Heavy Metal Emissions, ki deluje pod okriljem Ekonomske komisije Združenih narodov za Evropo in zbira in analizira podatke o emisijah onesnaževal v evropskih državah, le Zn, As, Se in Sb so bili dodeljeni težke kovine. Po definiciji N. Reimersa so plemenite in redke kovine ločene od težkih kovin oziroma ostajajo samo Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Pri aplikativnem delu se najpogosteje dodajajo težke kovine Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Kovinski ioni so nepogrešljive sestavine naravnih vodnih teles. Glede na okoljske pogoje (pH, redoks potencial, prisotnost ligandov) obstajajo v različne stopnje oksidacijo in so del različnih anorganskih in organokovinskih spojin, ki so lahko resnično raztopljene, koloidno dispergirane ali del mineralnih in organskih suspenzij.

Resnično raztopljene oblike kovin pa so zelo raznolike, kar je povezano s procesi hidrolize, hidrolitske polimerizacije (tvorba polinuklearnih hidrokso kompleksov) in kompleksiranja z različnimi ligandi. Skladno s tem so tako katalitične lastnosti kovin kot dostopnost za vodne mikroorganizme odvisne od oblik njihovega obstoja v vodnem ekosistemu.

Mnoge kovine tvorijo precej močne komplekse z organskimi snovmi; ti kompleksi so ena najpomembnejših oblik selitve elementov v naravnih vodah. Večina organskih kompleksov nastane s kelatnim ciklom in je stabilna. Kompleksi, ki jih tvorijo talne kisline s solmi železa, aluminija, titana, urana, vanadija, bakra, molibdena in drugih težkih kovin, so relativno dobro topni v nevtralnih, rahlo kislih in rahlo alkalnih medijih. Zato so organokovinski kompleksi sposobni migrirati v naravnih vodah na zelo velike razdalje. To je še posebej pomembno za nizkomineralizirane in predvsem površinske vode, v katerih je tvorba drugih kompleksov nemogoča.

Za razumevanje dejavnikov, ki uravnavajo koncentracijo kovin v naravnih vodah, njihovo kemijsko reaktivnost, biološko uporabnost in toksičnost, je treba poznati ne le skupno vsebnost, temveč tudi delež prostih in vezanih oblik kovine.

Prehod kovin v vodnem mediju v obliko kovinskega kompleksa ima tri posledice:

1. Lahko pride do povečanja skupne koncentracije kovinskih ionov zaradi njihovega prehoda v raztopino iz spodnjih usedlin;

2. Membranska prepustnost kompleksnih ionov se lahko bistveno razlikuje od prepustnosti hidratiranih ionov;

3. Toksičnost kovine kot posledica kompleksiranja se lahko zelo spremeni.

Torej, kelatne oblike Cu, Cd, Hg manj strupen kot prosti ioni. Za razumevanje dejavnikov, ki uravnavajo koncentracijo kovin v naravnih vodah, njihovo kemijsko reaktivnost, biološko uporabnost in toksičnost, je treba poznati ne le skupno vsebnost, temveč tudi delež vezanih in prostih oblik.

Viri onesnaženja voda s težkimi kovinami so odpadne vode iz cinkarn, rudarstva, črne in barvne metalurgije ter strojegradnje. Težke kovine najdemo v gnojilih in pesticidih in lahko vstopijo v vodna telesa skupaj z odtokom s kmetijskih zemljišč.

Povečanje koncentracije težkih kovin v naravnih vodah je pogosto povezano z drugimi vrstami onesnaženja, kot je zakisanje. Izločanje kislih padavin prispeva k znižanju pH vrednosti in prehodu kovin iz stanja, adsorbiranega na mineralnih in organskih snoveh, v prosto stanje.

V prvi vrsti so zanimive tiste kovine, ki najbolj onesnažujejo ozračje zaradi uporabe v velikih količinah v proizvodnih dejavnostih in zaradi kopičenja v zunanje okolje predstavljajo resno nevarnost v smislu svoje biološke aktivnosti in toksičnih lastnosti. Sem spadajo svinec, živo srebro, kadmij, cink, bizmut, kobalt, nikelj, baker, kositer, antimon, vanadij, mangan, krom, molibden in arzen.
Biogeokemične lastnosti težkih kovin

H - visoka, Y - zmerna, H - nizka

vanadij.

Vanadij je pretežno v razpršenem stanju in ga najdemo v železovih rudah, nafti, asfaltu, bitumnu, oljnem skrilavcu, premogu itd. Eden glavnih virov onesnaženja naravnih voda z vanadijem je nafta in njeni produkti.

V naravnih vodah se nahaja v zelo nizkih koncentracijah: v rečni vodi 0,2 - 4,5 µg/dm3, v morski vodi - povprečno 2 µg/dm3.

V vodi tvori stabilne anionske komplekse (V4O12)4- in (V10O26)6-. Pri migraciji vanadija je bistvena vloga njegovih raztopljenih kompleksnih spojin z organskimi snovmi, predvsem s huminskimi kislinami.

Povišane koncentracije vanadija so škodljive za zdravje ljudi. MPCv vanadija je 0,1 mg/dm3 (mejni kazalnik škodljivosti je sanitarno-toksikološki), MPCv je 0,001 mg/dm3.

Naravni viri vstopa bizmuta v naravne vode so procesi izpiranja mineralov, ki vsebujejo bizmut. Vir vstopa v naravne vode so lahko tudi odpadne vode farmacevtske in parfumerijske industrije, nekaterih podjetij steklarske industrije.

V neonesnaženih površinskih vodah se nahaja v podmikrogramskih koncentracijah. Najvišja koncentracija je bila ugotovljena v podtalnici in znaša 20 µg/dm3, v morskih vodah 0,02 µg/dm3 MPCv je 0,1 mg/dm3.

Glavni viri železovih spojin v površinskih vodah so procesi kemičnega preperevanja kamnin, ki jih spremlja njihovo mehansko uničenje in raztapljanje. V procesu interakcije z mineralnimi in organskimi snovmi, ki jih vsebujejo naravne vode, nastane kompleksen kompleks železovih spojin, ki so v vodi v raztopljenem, koloidnem in suspendiranem stanju. Znatne količine železa prihajajo s podzemnimi odtoki in z odpadnimi vodami iz podjetij metalurške, kovinskopredelovalne, tekstilne industrije, industrije barv in lakov ter s kmetijskimi odplakami.

Fazna ravnovesja so odvisna od kemijske sestave vode, pH, Eh in do neke mere temperature. Pri rutinski analizi utežena oblika oddajajo delce velikosti več kot 0,45 mikronov. Gre predvsem za minerale, ki vsebujejo železo, hidrat železovega oksida in železove spojine, adsorbirane na suspenzijah. Resnično raztopljena in koloidna oblika se običajno obravnavata skupaj. Raztopljeno železo predstavljajo spojine v ionski obliki, v obliki hidroksokompleksa in kompleksi z raztopljenimi anorganskimi in organskimi snovmi naravnih voda. V ionski obliki migrira predvsem Fe(II), Fe(III) pa v odsotnosti kompleksirnih snovi ne more biti v večji količini v raztopljenem stanju.

Železo najdemo predvsem v vodah z nizkimi vrednostmi Eh.

Zaradi kemične in biokemične (s sodelovanjem železovih bakterij) oksidacije Fe (II) preide v Fe (III), ki se ob hidrolizi obori v obliki Fe (OH) 3. Tako Fe(II) kot Fe(III) težita k tvorbi hidrokso kompleksov tipa +, 4+, +, 3+, - in drugi, ki soobstajajo v raztopini pri različnih koncentracijah, odvisno od pH in na splošno določajo stanje sistema železo-hidroksil. Glavna oblika pojavljanja Fe(III) v površinskih vodah so njegove kompleksne spojine z raztopljenimi anorganskimi in organskimi spojinami, predvsem humusnimi snovmi. Pri pH = 8,0 je glavna oblika Fe(OH)3, najmanj raziskana pa je koloidna oblika železa, to je železov oksid hidrat Fe(OH)3 in kompleksi z organskimi snovmi.

Vsebnost železa v površinskih vodah kopnega je desetinke miligrama, v bližini močvirij - nekaj miligramov. Povečano vsebnost železa opazimo v močvirnih vodah, v katerih se nahaja v obliki kompleksov s solmi huminskih kislin - humati. Najvišje koncentracije železa (do nekaj deset in sto miligramov na 1 dm3) so v podtalnici z nizkimi pH vrednostmi.

Kot biološko aktiven element železo v določeni meri vpliva na intenzivnost razvoja fitoplanktona in kakovostno sestavo mikroflore v rezervoarju.

Koncentracije železa so podvržene izrazitim sezonskim nihanjem. Običajno je v rezervoarjih z visoko biološko produktivnostjo v obdobju poletne in zimske stagnacije opazno povečanje koncentracije železa v spodnjih plasteh vode. Jesensko-pomladno mešanje vodnih mas (homotermija) spremlja oksidacija Fe(II) v Fe(III) in izločanje slednjega v obliki Fe(OH)3.

V naravne vode pride med izpiranjem tal, polimetalnih in bakrovih rud, kot posledica razgradnje vodnih organizmov, ki so ga sposobni kopičiti. Kadmijeve spojine se prenašajo v površinske vode z odpadno vodo iz svinčevo-cinkarskih obratov, obogatilcev rud, številnih kemičnih podjetij (proizvodnja žveplove kisline), galvanske proizvodnje in tudi z rudniško vodo. Zmanjšanje koncentracije raztopljenih kadmijevih spojin nastane zaradi procesov sorpcije, obarjanja kadmijevega hidroksida in karbonata ter njune porabe s strani vodnih organizmov.

Raztopljene oblike kadmija v naravnih vodah so predvsem mineralni in organo-mineralni kompleksi. Glavna suspendirana oblika kadmija so njegove adsorbirane spojine. Precejšen del kadmija lahko migrira znotraj celic vodnih organizmov.

V rečnih neonesnaženih in malo onesnaženih vodah je vsebnost kadmija v podmikrogramskih koncentracijah, v onesnaženih in odpadnih vodah pa lahko koncentracija kadmija doseže več deset mikrogramov na 1 dm3.

Kadmijeve spojine igrajo pomembno vlogo v življenju živali in ljudi. V visokih koncentracijah je strupen, zlasti v kombinaciji z drugimi strupenimi snovmi.

MPCv je 0,001 mg/dm3, MPCvr je 0,0005 mg/dm3 (mejni znak škodljivosti je toksikološki).

Kobaltove spojine pridejo v naravne vode zaradi izpiranja iz bakrovega pirita in drugih rud, iz prsti pri razgradnji organizmov in rastlin, pa tudi z odpadno vodo iz metalurških, kovinskopredelovalnih in kemičnih obratov. Nekatere količine kobalta izvirajo iz prsti kot posledica razgradnje rastlinskih in živalskih organizmov.

Kobaltove spojine so v naravnih vodah v raztopljenem in suspendiranem stanju, količinsko razmerje med katerima določajo kemična sestava vode, temperatura in pH vrednost. Raztopljene oblike predstavljajo predvsem kompleksne spojine, vklj. z organskimi snovmi v naravnih vodah. Dvovalentne spojine kobalta so najbolj značilne za površinske vode. V prisotnosti oksidantov lahko trivalentni kobalt obstaja v znatnih koncentracijah.

Kobalt je eden od biološko aktivnih elementov in ga vedno najdemo v telesu živali in rastlin. Nezadostna vsebnost kobalta v rastlinah je povezana z njegovo nezadostno vsebnostjo v tleh, kar prispeva k razvoju anemije pri živalih (tajga-gozdno ne-černozemsko območje). Kot del vitamina B12 kobalt zelo aktivno vpliva na vnos dušikovih snovi, poveča vsebnost klorofila in askorbinske kisline, aktivira biosintezo in poveča vsebnost beljakovinskega dušika v rastlinah. Vendar so povišane koncentracije kobaltovih spojin strupene.

V neonesnaženih in malo onesnaženih rečnih vodah se njegova vsebnost giblje od desetink do tisočink miligrama na 1 dm3, povprečna vsebnost v morski vodi je 0,5 μg/dm3. MPCv znaša 0,1 mg/dm3, MPCv pa 0,01 mg/dm3.

Mangan

Mangan vstopa v površinske vode kot posledica izpiranja feromanganskih rud in drugih mineralov, ki vsebujejo mangan (piroluzit, psilomelan, brownit, manganit, črni oker). Znatne količine mangana izvirajo iz razgradnje vodnih živali in rastlinskih organizmov, zlasti modrozelenih, diatomej in višjih vodnih rastlin. Manganove spojine se odvajajo v rezervoarje z odpadno vodo iz obratov za predelavo mangana, metalurških obratov in podjetij. kemična industrija in rudniške vode.

Zmanjšanje koncentracije manganovih ionov v naravnih vodah nastane kot posledica oksidacije Mn(II) v MnO2 in druge visokovalentne okside, ki se oborijo. Glavni parametri, ki določajo oksidacijsko reakcijo, so koncentracija raztopljenega kisika, pH vrednost in temperatura. Koncentracija raztopljenih manganovih spojin se zmanjša zaradi njihove izrabe v algah.

Glavna oblika migracije manganovih spojin v površinskih vodah so suspenzije, katerih sestava je določena s sestavo kamnin, ki jih odvajajo vode, pa tudi koloidni hidroksidi težkih kovin in sorbirane manganove spojine. Pri migraciji mangana v raztopljeni in koloidni obliki so bistvenega pomena organske snovi in ​​procesi kompleksne tvorbe mangana z anorganskimi in organskimi ligandi. Mn(II) tvori topne komplekse z bikarbonati in sulfati. Kompleksi mangana s kloridnim ionom so redki. Kompleksne spojine Mn(II) z organskimi snovmi so običajno manj stabilne kot z drugimi prehodnimi kovinami. Sem spadajo spojine z amini, organskimi kislinami, aminokislinami in humusnimi snovmi. Mn(III) v visokih koncentracijah je lahko v raztopljenem stanju le ob prisotnosti močnih kompleksotvorcev, Mn(YII) pa se v naravnih vodah ne pojavlja.

V rečnih vodah se vsebnost mangana običajno giblje od 1 do 160 µg/dm3, povprečna vsebnost v morskih vodah je 2 µg/dm3, v podzemnih vodah - n.102 - n.103 µg/dm3.

Koncentracija mangana v površinskih vodah je podvržena sezonskim nihanjem.

Dejavniki, ki določajo spremembe koncentracije mangana, so razmerje med površinskim in podzemnim odtokom, intenzivnost njegove porabe med fotosintezo, razgradnja fitoplanktona, mikroorganizmov in višje vodne vegetacije, pa tudi procesi njegovega odlaganja na dno vodnih teles.

Vloga mangana v življenju višjih rastlin in alg v vodnih telesih je zelo velika. Mangan prispeva k izrabi CO2 v rastlinah, kar poveča intenzivnost fotosinteze, sodeluje v procesih redukcije nitratov in asimilacije dušika v rastlinah. Mangan pospešuje prehod aktivnega Fe(II) v Fe(III), kar ščiti celico pred zastrupitvijo, pospešuje rast organizmov itd. pomembna okoljska in fiziološka vloga mangana zahteva preučevanje in porazdelitev mangana v naravnih vodah.

Za vodna telesa za sanitarno uporabo je MPCv (glede na manganov ion) določena na 0,1 mg/dm3.

Spodaj so zemljevidi porazdelitve povprečnih koncentracij kovin: mangana, bakra, niklja in svinca, zgrajeni glede na opazovalne podatke za leta 1989 - 1993. v 123 mestih. Uporaba poznejših podatkov je ocenjena kot neustrezna, saj so se zaradi zmanjšanja proizvodnje močno zmanjšale koncentracije suspendiranih snovi in ​​s tem kovin.

Vpliv na zdravje.Številne kovine so sestavni del prahu in pomembno vplivajo na zdravje.

Mangan vstopi v ozračje iz izpustov podjetij črne metalurgije (60% vseh izpustov mangana), strojništva in obdelave kovin (23%), barvne metalurgije (9%), številnih majhnih virov, na primer iz varjenja.

Visoke koncentracije mangana vodijo do pojava nevrotoksičnih učinkov, progresivne poškodbe centralnega živčnega sistema, pljučnice.
Najvišje koncentracije mangana (0,57 - 0,66 µg/m3) so opažene v velikih metalurških centrih: v Lipetsku in Čerepovcu ter v Magadanu. Večina mest z visokimi koncentracijami Mn (0,23 - 0,69 µg/m3) je skoncentriranih na polotoku Kola: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (glej zemljevid).

Za 1991 - 1994 emisije mangana iz industrijskih virov so se zmanjšale za 62%, povprečne koncentracije - za 48%.

Baker je eden najpomembnejših elementov v sledovih. Fiziološka aktivnost bakra je povezana predvsem z njegovo vključitvijo v sestavo aktivnih centrov redoks encimov. Nezadostna vsebnost bakra v tleh negativno vpliva na sintezo beljakovin, maščob in vitaminov ter prispeva k neplodnosti rastlinskih organizmov. Baker je vključen v proces fotosinteze in vpliva na absorpcijo dušika v rastlinah. Hkrati pa prevelike koncentracije bakra škodljivo vplivajo na rastlinske in živalske organizme.

Cu(II) spojine so najpogostejše v naravnih vodah. Od spojin Cu(I) so najpogostejše Cu2O, Cu2S in CuCl, ki so v vodi težko topne. V prisotnosti ligandov v vodnem mediju je treba poleg ravnotežja disociacije hidroksida upoštevati tudi nastanek različnih kompleksnih oblik, ki so v ravnovesju s kovinskimi vodnimi ioni.

Glavni vir bakra, ki vstopa v naravne vode, je odpadna voda iz kemične in metalurške industrije, rudniške vode in aldehidni reagenti, ki se uporabljajo za ubijanje alg. Baker lahko nastane kot posledica korozije bakrenih cevi in ​​drugih struktur, ki se uporabljajo v vodnih sistemih. V podzemni vodi je vsebnost bakra posledica interakcije vode s kamninami, ki ga vsebujejo (halkopirit, halkocit, kovelit, bornit, malahit, azurit, krizakola, brotantin).

Najvišja dovoljena koncentracija bakra v vodi zajetja za sanitarno in gospodinjsko rabo vode je 0,1 mg/dm3 (mejni znak škodljivosti je splošno sanitarni), v vodi ribiških zajetja pa 0,001 mg/dm3.

Mesto

Norilsk

Monchegorsk

Krasnouralsk

Kolčugino

Zapolarny

Emisije М (tisoč ton/leto) bakrovega oksida in povprečne letne koncentracije q (µg/m3) bakra.

Baker vstopa v zrak z emisijami iz metalurške industrije. V emisijah trdih delcev je vsebovan predvsem v obliki spojin, predvsem bakrovega oksida.

Podjetja barvne metalurgije predstavljajo 98,7% vseh antropogenih emisij te kovine, od tega 71% podjetij koncerna Norilsk Nickel, ki se nahajajo v Zapolyarny in Nikel, Monchegorsk in Norilsk, približno 25% emisij bakra pa se prenaša v Revdi, Krasnouralsku, Kolčuginu in drugih.

Visoke koncentracije bakra povzročajo zastrupitev, anemijo in hepatitis.

Kot je razvidno iz zemljevida, so največje koncentracije bakra zabeležene v mestih Lipetsk in Rudnaya Pristan. Koncentracije bakra so se povečale tudi v mestih polotoka Kola, v Zapolyarnyju, Monchegorsku, Nikelu, Olenegorsku in tudi v Norilsku.

Emisije bakra iz industrijskih virov so se zmanjšale za 34%, povprečne koncentracije - za 42%.

molibden

Molibdenove spojine vstopajo v površinske vode zaradi izpiranja iz eksogenih mineralov, ki vsebujejo molibden. Molibden vstopa tudi v vodna telesa z odpadno vodo iz predelovalnih obratov in podjetij barvne metalurgije. Zmanjšanje koncentracije molibdenovih spojin nastane kot posledica obarjanja težko topnih spojin, procesov adsorpcije z mineralnimi suspenzijami in porabe rastlinskih vodnih organizmov.

Molibden je v površinskih vodah predvsem v obliki MoO42-. Zelo verjetno je, da obstaja v obliki organomineralnih kompleksov. Možnost določenega kopičenja v koloidnem stanju izhaja iz dejstva, da so produkti oksidacije molibdenita ohlapne fino dispergirane snovi.

V rečnih vodah se molibden nahaja v koncentracijah od 2,1 do 10,6 µg/dm3. Morska voda vsebuje povprečno 10 µg/dm3 molibdena.

V majhnih količinah je molibden potreben za normalen razvoj rastlinskih in živalskih organizmov. Molibden je del encima ksantin oksidaze. Pri pomanjkanju molibdena se encim tvori v nezadostnih količinah, kar povzroča negativne reakcije v telesu. V visokih koncentracijah je molibden škodljiv. S presežkom molibdena je metabolizem moten.

Najvišja dovoljena koncentracija molibdena v vodnih telesih za sanitarno rabo je 0,25 mg/dm3.

Arzen vstopa v naravne vode iz mineralnih vrelcev, območij mineralizacije arzena (arzenov pirit, realgar, orpiment), pa tudi iz območij oksidacije kamnin polimetalnih, bakreno-kobaltovih in volframovih vrst. Določena količina arzena prihaja iz prsti, pa tudi iz razgradnje rastlinskih in živalskih organizmov. Poraba arzena s strani vodnih organizmov je eden od razlogov za zmanjšanje njegove koncentracije v vodi, kar se najbolj jasno kaže v obdobju intenzivnega razvoja planktona.

Znatne količine arzena vstopijo v vodna telesa z odpadno vodo iz predelovalnih obratov, odpadki iz proizvodnje barvil, strojarn in podjetij, ki proizvajajo pesticide, pa tudi s kmetijskih zemljišč, kjer se uporabljajo pesticidi.

V naravnih vodah so arzenove spojine v raztopljenem in suspendiranem stanju, razmerje med katerima določata kemična sestava vode in pH vrednost. V raztopljeni obliki se arzen pojavlja v tri- in petvalentni obliki, predvsem kot anioni.

V neonesnaženih rečnih vodah se arzen običajno nahaja v mikrogramskih koncentracijah. IN mineralne vode njegova koncentracija lahko doseže več miligramov na 1 dm3, v morskih vodah ga vsebuje povprečno 3 µg/dm3, v podzemnih vodah se pojavlja v koncentracijah n.105 µg/dm3. Arzenove spojine v visokih koncentracijah so strupene za telo živali in ljudi: zavirajo oksidativne procese, zavirajo oskrbo organov in tkiv s kisikom.

MPCv za arzen je 0,05 mg/dm3 (mejni kazalec škodljivosti je sanitarno-toksikološki) in MPCv 0,05 mg/dm3.

Prisotnost niklja v naravnih vodah je posledica sestave kamnin, skozi katere prehaja voda: najdemo ga na mestih nahajališč sulfidnih bakrovo-nikljevih rud in železovo-nikljevih rud. V vodo pride iz tal ter iz rastlinskih in živalskih organizmov med njihovim razpadanjem. Pri modrozelenih algah so ugotovili povečano vsebnost niklja v primerjavi z drugimi vrstami alg. Nikljeve spojine vstopajo tudi v vodna telesa z odpadno vodo iz obratov za ponikljanje, obratov za proizvodnjo sintetičnega kavčuka in obratov za obogatitev niklja. Ogromne emisije niklja spremljajo izgorevanje fosilnih goriv.

Njegova koncentracija se lahko zmanjša kot posledica obarjanja spojin, kot so cianidi, sulfidi, karbonati ali hidroksidi (z naraščanjem pH vrednosti), zaradi njegovega uživanja s strani vodnih organizmov in adsorpcijskih procesov.

V površinskih vodah so nikljeve spojine v raztopljenem, suspendiranem in koloidnem stanju, količinsko razmerje med katerimi je odvisno od sestave vode, temperature in vrednosti pH. Sorbenti nikljevih spojin so lahko železov hidroksid, organske snovi, fino razpršen kalcijev karbonat in gline. Raztopljene oblike so predvsem kompleksni ioni, največkrat z aminokislinami, huminskimi in fulvičnimi kislinami, pa tudi v obliki močnega cianidnega kompleksa. Nikljeve spojine so najpogostejše v naravnih vodah, v katerih je v oksidacijskem stanju +2. Spojine Ni3+ običajno nastanejo v alkalnem mediju.

Spojine niklja igrajo pomembno vlogo v hematopoetskih procesih, saj so katalizatorji. Njegova povečana vsebnost ima specifičen učinek na kardiovaskularni sistem. Nikelj je eden od rakotvornih elementov. Sposoben je poklicati bolezni dihal. Menijo, da so prosti ioni niklja (Ni2+) približno 2-krat bolj strupeni kot njegove kompleksne spojine.

V neonesnaženih in rahlo onesnaženih rečnih vodah se koncentracija niklja običajno giblje od 0,8 do 10 μg/dm3; v onesnaženih je več deset mikrogramov na 1 dm3. Povprečna koncentracija niklja v morski vodi je 2 µg/dm3, v podtalnici - n.103 µg/dm3. V podzemnih vodah, ki izpirajo kamnine, ki vsebujejo nikelj, se koncentracija niklja včasih poveča tudi do 20 mg/dm3.

Nikelj vstopa v ozračje iz podjetij barvne metalurgije, ki predstavljajo 97% vseh emisij niklja, od tega 89% prihaja iz podjetij koncerna Norilsk Nickel, ki se nahajajo v Zapolyarny in Nikel, Monchegorsk in Norilsk.

Povečana vsebnost niklja v okolju vodi do pojava endemičnih bolezni, raka bronhijev. Nikljeve spojine spadajo v 1. skupino rakotvornih snovi.
Zemljevid prikazuje več točk z visokimi povprečnimi koncentracijami niklja na lokacijah koncerna Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.

Emisije niklja iz industrijskih podjetij so se zmanjšale za 28%, povprečne koncentracije - za 35%.

Emisije М (tisoč ton/leto) in povprečne letne koncentracije q (µg/m3) niklja.

V naravne vode pride zaradi procesov izpiranja mineralov, ki vsebujejo kositer (kasiterit, stanin), pa tudi z odpadno vodo različnih industrij (barvanje tkanin, sinteza organskih barvil, proizvodnja zlitin z dodatkom kositra, itd.). itd.).

Toksični učinek kositra je majhen.

Kositer se nahaja v neonesnaženih površinskih vodah v submikrogramskih koncentracijah. V podzemni vodi njegova koncentracija doseže nekaj mikrogramov na 1 dm3. MDKv je 2 mg/dm3.

Živosrebrove spojine lahko pridejo v površinske vode kot posledica izpiranja kamnin na območju nahajališč živega srebra (cinobarit, metacinabarit, živi kamen), v procesu razgradnje vodnih organizmov, ki kopičijo živo srebro. Znatne količine vstopijo v vodna telesa z odpadno vodo podjetij, ki proizvajajo barvila, pesticide, farmacevtske izdelke in nekatere eksplozive. Termoelektrarne premog oddajajo znatne količine živosrebrovih spojin v ozračje, ki zaradi mokrih in suhih padavin pridejo v vodna telesa.

Zmanjšanje koncentracije raztopljenih spojin živega srebra je posledica njihove ekstrakcije s strani številnih morskih in sladkovodnih organizmov, ki imajo sposobnost kopičenja v koncentracijah, ki so večkrat višje od vsebnosti v vodi, ter adsorpcijskih procesov s suspendiranimi trdnimi snovmi in talni sedimenti.

V površinskih vodah so spojine živega srebra v raztopljenem in suspendiranem stanju. Razmerje med njima je odvisno od kemične sestave vode in pH vrednosti. Suspendirano živo srebro so sorbirane živosrebrove spojine. Raztopljene oblike so nedisociirane molekule, kompleksne organske in mineralne spojine. V vodi vodnih teles je lahko živo srebro v obliki metil živosrebrovih spojin.

Živosrebrove spojine so zelo toksične, vplivajo na človeški živčni sistem, povzročajo spremembe na sluznici, moteno motorično delovanje in izločanje prebavil, spremembe v krvi itd. Bakterijski metilacijski procesi so usmerjeni v nastanek metil živosrebrovih spojin, ki so mnogokrat bolj strupene kot mineralne soli živega srebra. Metil živosrebrove spojine se kopičijo v ribah in lahko vstopijo v človeško telo.

MPCv živega srebra je 0,0005 mg/dm3 (mejni znak škodljivosti je sanitarno-toksikološki), MPCv je 0,0001 mg/dm3.

Naravni viri svinca v površinskih vodah so procesi raztapljanja endogenih (galenit) in eksogenih (anglezit, cerusit itd.) mineralov. Znatno povečanje vsebnosti svinca v okolju (vključno s površinskimi vodami) je povezano z izgorevanjem premoga, uporabo tetraetil svinca kot antidetonatorja v motornem gorivu, z odstranitvijo v vodna telesa z odpadno vodo iz obratov za predelavo rude. , nekateri metalurški obrati, kemična industrija, rudniki itd. Pomembna dejavnika pri zniževanju koncentracije svinca v vodi sta njegova adsorpcija s suspendiranimi snovmi in sedimentacija z njimi v pridnene usedline. Med drugimi kovinami hidrobionti pridobivajo in kopičijo svinec.

Svinec se v naravnih vodah nahaja v raztopljenem in suspendiranem (sorbiranem) stanju. V raztopljeni obliki se pojavlja v obliki mineralnih in organomineralnih kompleksov ter enostavnih ionov, v netopni obliki - predvsem v obliki sulfidov, sulfatov in karbonatov.

V rečnih vodah se koncentracija svinca giblje od desetink do enot mikrogramov na 1 dm3. Tudi v vodi vodnih teles, ki mejijo na območja polimetalnih rud, njegova koncentracija redko doseže več deset miligramov na 1 dm3. Samo v kloridnih termalnih vodah koncentracija svinca včasih doseže nekaj miligramov na 1 dm3.

Mejni indikator škodljivosti svinca je sanitarno-toksikološki. MPCv svinca je 0,03 mg/dm3, MPCv pa 0,1 mg/dm3.

Svinec vsebujejo emisije iz metalurgije, kovinarstva, elektrotehnike, petrokemije in podjetij za motorni promet.

Vpliv svinca na zdravje se pojavi z vdihavanjem zraka, ki vsebuje svinec, ter vnosom svinca s hrano, vodo in prašnimi delci. Svinec se kopiči v telesu, v kosteh in površinskih tkivih. Svinec vpliva na ledvice, jetra, živčni sistem in krvotvorne organe. Starejši in otroci so še posebej občutljivi na celo majhne odmerke svinca.

Emisije M (tisoč ton/leto) in povprečne letne koncentracije q (µg/m3) svinca.

V sedmih letih so se emisije svinca iz industrijskih virov zmanjšale za 60 % zaradi zmanjšanja proizvodnje in zaprtja številnih podjetij. Močnega zmanjšanja industrijskih emisij ne spremlja zmanjšanje emisij vozil. Povprečne koncentracije svinca so se zmanjšale le za 41 %. Razliko v stopnjah zmanjšanja emisij in koncentracijah svinca je mogoče pojasniti s podcenjevanjem emisij vozil v prejšnjih letih; Trenutno se je povečalo število avtomobilov in intenzivnost njihovega gibanja.

Tetraetil svinec

V naravne vode pride zaradi uporabe kot antidetonator v motornem gorivu vodnih vozil, pa tudi s površinskim odtokom iz mestnih območij.

Za to snov je značilna visoka strupenost, ima kumulativne lastnosti.

Viri vstopa srebra v površinske vode so podtalnica in odpadne vode iz rudnikov, predelovalnih obratov in fotografskih podjetij. Povečana vsebnost srebra je povezana z uporabo baktericidnih in algicidnih pripravkov.

V odpadni vodi je srebro lahko prisotno v raztopljeni in suspendirani obliki, večinoma v obliki halogenidnih soli.

V neonesnaženih površinskih vodah je srebro v submikrogramskih koncentracijah. V podtalnici se koncentracija srebra giblje od nekaj do deset mikrogramov na 1 dm3, v morski vodi pa povprečno 0,3 μg/dm3.

Srebrovi ioni so sposobni uničiti bakterije in sterilizirati vodo že v majhnih koncentracijah (spodnja meja baktericidnega delovanja srebrovih ionov je 2,10-11 mol/dm3). Vloga srebra v telesu živali in ljudi ni dovolj raziskana.

MPCv srebra je 0,05 mg/dm3.

Antimon vstopa v površinske vode z izpiranjem antimonovih mineralov (stibnit, senarmontit, valentinit, serventit, stibiokanit) in z odpadno vodo podjetij za gumiranje, steklo, barvanje in vžigalice.

V naravnih vodah so antimonove spojine v raztopljenem in suspendiranem stanju. V redoks pogojih, značilnih za površinske vode, lahko obstajata trivalentni in petvalentni antimon.

V neonesnaženih površinskih vodah se antimon nahaja v submikrogramskih koncentracijah, v morski vodi njegova koncentracija doseže 0,5 µg/dm3, v podtalnici pa 10 µg/dm3. MDKv antimona je 0,05 mg/dm3 (mejni kazalnik škodljivosti je sanitarno-toksikološki), MDKv je 0,01 mg/dm3.

Tri- in šestvalentne kromove spojine vstopajo v površinske vode kot posledica izpiranja iz kamnin (kromit, krokoit, uvarovit itd.). Nekatere količine izvirajo iz razgradnje organizmov in rastlin, iz prsti. Znatne količine lahko pridejo v vodna telesa z odpadno vodo iz galvanskih delavnic, barvarn tekstilnih podjetij, usnjarn in kemične industrije. Zmanjšanje koncentracije kromovih ionov je mogoče opaziti zaradi njihove porabe s strani vodnih organizmov in adsorpcijskih procesov.

V površinskih vodah so kromove spojine v raztopljenem in suspendiranem stanju, razmerje med katerimi je odvisno od sestave vode, temperature in pH raztopine. Suspendirane kromove spojine so večinoma sorbirane kromove spojine. Sorbenti so lahko gline, železov hidroksid, visoko dispergiran usedalni kalcijev karbonat, rastlinski in živalski ostanki. V raztopljeni obliki je lahko krom v obliki kromatov in dikromatov. V aerobnih pogojih Cr(VI) preide v Cr(III), katerega soli v nevtralnih in alkalnih medijih hidrolizirajo s sproščanjem hidroksida.

V neonesnaženih in malo onesnaženih rečnih vodah se vsebnost kroma giblje od nekaj desetink mikrograma na liter do nekaj mikrogramov na liter, v onesnaženih vodnih telesih pa doseže več deset in sto mikrogramov na liter. Povprečna koncentracija v morskih vodah je 0,05 µg/dm3, v podtalnici - običajno v območju n.10 - n.102 µg/dm3.

Spojine Cr(VI) in Cr(III) imajo v povečanih količinah karcinogene lastnosti. Nevarnejše so Cr(VI) spojine.

V naravne vode pride kot posledica naravnih procesov uničenja in raztapljanja kamnin in mineralov (sfalerit, cincit, goslarit, smithsonit, kalamin), pa tudi z odpadno vodo iz predelovalnic rude in galvanskih obratov, proizvodnje pergamentnega papirja, mineralnih barv. , viskozna vlakna in drugi

V vodi se nahaja predvsem v ionski obliki ali v obliki svojih mineralnih in organskih kompleksov. Včasih se pojavlja v netopnih oblikah: v obliki hidroksida, karbonata, sulfida itd.

V rečnih vodah se koncentracija cinka običajno giblje od 3 do 120 µg/dm3, v morskih vodah pa od 1,5 do 10 µg/dm3. Vsebnost v rudi in še posebej v rudniških vodah z nizkimi pH vrednostmi je lahko pomembna.

Cink je eden od aktivnih elementov v sledovih, ki vplivajo na rast in normalen razvoj organizmi. Hkrati so številne cinkove spojine strupene, predvsem njegov sulfat in klorid.

MDKv Zn2+ je 1 mg/dm3 (mejni kazalec škodljivosti - organoleptični), MDKvr Zn2+ - 0,01 mg/dm3 (mejni znak škodljivosti - toksikološki).

Težke kovine so po nevarnosti že na drugem mestu, za pesticidi in precej pred znanimi onesnaževalci, kot sta ogljikov dioksid in žveplo, a naj bi po napovedih postale najnevarnejše, nevarnejše od odpadkov jedrskih elektrarn in trdnih odpadkov. . Onesnaženost s težkimi kovinami je povezana z njihovo široko uporabo v industrijske proizvodnje skupaj s šibkimi čistilnimi sistemi, zaradi česar težke kovine vstopajo v okolje, vključno s prstjo, jo onesnažujejo in zastrupljajo.

Težke kovine sodijo med prednostna onesnaževala, katerih monitoring je obvezen v vseh okoljih. V različnih znanstvenih in uporabnih delih avtorji na različne načine razlagajo pomen pojma "težke kovine". V nekaterih primerih opredelitev težkih kovin vključuje elemente, ki so krhki (na primer bizmut) ali metaloidi (na primer arzen).

Tla so glavni medij, v katerega vstopajo težke kovine, tudi iz ozračja in vodnega okolja. Služi tudi kot vir sekundarnega onesnaženja površinskega zraka in voda, ki iz njega vstopajo v Svetovni ocean. Težke kovine iz zemlje asimilirajo rastline, ki nato pridejo v hrano bolj organiziranih živali.
nadaljevanje
--PAGE_BREAK-- 3.3. zastrupitev s svincem
Trenutno je svinec na prvem mestu med povzročitelji industrijskih zastrupitev. To je posledica njegove široke uporabe v različnih panogah. Svinčevi delavci so izpostavljeni svincu v talilnicah svinca, pri proizvodnji baterij, pri spajkanju, v tiskarnah, pri izdelavi izdelkov iz kristalnega stekla ali keramike, osvinčenem bencinu, svinčenih barvah itd. Onesnaženost s svincem atmosferskega zraka, tal in voda v bližini tovrstnih industrij, pa tudi v bližini večjih avtocest, ustvarja nevarnost zastrupitve s svincem prebivalstva na teh območjih, predvsem pa otrok, ki so bolj občutljivi na učinke težkih kovin.
Z obžalovanjem je treba opozoriti, da v Rusiji ni državne politike o pravni, regulativni in ekonomski ureditvi vpliva svinca na okolje in javno zdravje, o zmanjševanju emisij (izpustov, odpadkov) svinca in njegovih spojin v okolje. , ter o popolni ukinitvi proizvodnje bencina, ki vsebuje svinec.

Zaradi izjemno nezadovoljivega izobraževalnega dela za razlago prebivalstva o stopnji nevarnosti izpostavljenosti težkih kovin za človeško telo se v Rusiji število kontingentov s poklicnim stikom s svincem ne zmanjšuje, ampak postopoma narašča. Primeri kronične zastrupitve s svincem so bili zabeleženi v 14 panogah v Rusiji. Vodilne panoge so elektroindustrija (proizvodnja baterij), instrumentarstvo, tiskarstvo in barvna metalurgija, v katerih zastrupitev povzroči prekoračitev mejne dovoljene koncentracije (MDK) svinca v zraku delovnega prostora za 20 oz. večkrat.

Pomemben vir svinca so avtomobilski izpuhi, saj polovica Rusije še vedno uporablja osvinčen bencin. Vendar ostajajo metalurški obrati, zlasti topilnice bakra, glavni vir onesnaževanja okolja. In tukaj so voditelji. Na ozemlju regije Sverdlovsk so 3 največji viri emisij svinca v državi: v mestih Krasnouralsk, Kirovograd in Revda.

Dimniki talilnice bakra Krasnouralsk, zgrajene v letih stalinistične industrializacije in z opremo iz leta 1932, letno v mesto s 34.000 prebivalci izbruhajo 150–170 ton svinca, pri čemer je vse prekrito s svinčenim prahom.

Koncentracija svinca v tleh Krasnouralsk se giblje od 42,9 do 790,8 mg / kg, z največjo dovoljeno koncentracijo MPC = 130 mikronov / kg. Vzorci vode v vodovodu sosednje vasi. Oktyabrsky, ki ga napaja podzemni vodni vir, je zabeležil presežek MPC do dvakrat.

Onesnaženost s svincem vpliva na zdravje ljudi. Izpostavljenost svincu moti ženski in moški reproduktivni sistem. Za ženske v nosečnosti in rodni dobi povišane ravni Posebno nevaren je svinec v krvi, saj je pod vplivom svinca motena menstrualna funkcija, pogosteje pride do prezgodnjih porodov, spontanih splavov in smrti ploda zaradi prodiranja svinca skozi placentno pregrado. Novorojenčki imajo visoko stopnjo umrljivosti.

Zastrupitev s svincem je izjemno nevarna za majhne otroke – vpliva na razvoj možganov in živčnega sistema. Testiranje 165 otrok Krasnoural, starih od 4 let, je pokazalo znatno zamudo duševni razvoj pri 75,7 % in pri 6,8 % pregledanih otrok je bila ugotovljena duševna zaostalost, vključno z oligofrenijo.

otroci predšolska starost so najbolj dovzetni za škodljive učinke svinca, saj je njihov živčni sistem v procesu nastajanja. Tudi pri majhnih odmerkih zastrupitev s svincem povzroči zmanjšanje intelektualnega razvoja, pozornosti in koncentracije, zaostajanje pri branju, vodi do razvoja agresivnosti, hiperaktivnosti in drugih vedenjskih težav pri otroku. Te razvojne nepravilnosti so lahko dolgotrajne in nepopravljive. Nizka porodna teža, zaostanek v rasti in izguba sluha so prav tako posledica zastrupitve s svincem. Visoki odmerki zastrupitve vodijo do duševna zaostalost povzroči komo, konvulzije in smrt.

Bela knjiga, ki so jo objavili ruski strokovnjaki, poroča, da onesnaženje s svincem pokriva celotno državo in je ena od številnih okoljskih katastrof v nekdanji Sovjetski zvezi, ki so prišle na dan v zadnjih letih. Večji del ruskega ozemlja je obremenjen s padavinami svinca, ki presega kritično vrednost za normalno delovanje ekosistema. V desetinah mest je koncentracija svinca v zraku in tleh presežena nad vrednostmi, ki ustrezajo MPC.

Najvišja stopnja onesnaženosti zraka s svincem, ki presega MPC, je bila opažena v mestih Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok.

Največje obremenitve odlaganja svinca, ki povzročajo degradacijo kopenskih ekosistemov, so opažene v regijah Moskve, Vladimirja, Nižnega Novgoroda, Ryazana, Tule, Rostova in Leningrada.

Nepremični viri so odgovorni za izpust več kot 50 ton svinca v obliki različnih spojin v vodna telesa. Hkrati 7 tovarn baterij letno skozi kanalizacijo odvrže 35 ton svinca. Analiza porazdelitve izpustov svinca v vodna telesa na ozemlju Rusije kaže, da so regije Leningrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza in Oryol vodilne v tej vrsti obremenitve.

Država potrebuje nujne ukrepe za zmanjšanje onesnaženosti s svincem, a tako daleč gospodarska kriza Rusijo zasenčijo okoljski problemi. V dolgotrajni industrijski krizi Rusiji primanjkuje sredstev za čiščenje preteklega onesnaženja, a če bo gospodarstvo okrevalo in bodo tovarne spet delovale, se bo onesnaženje lahko le še poslabšalo.
10 najbolj onesnaženih mest nekdanje ZSSR

(Kovine so navedene v padajočem vrstnem redu glede na prednostno raven za dano mesto)

4. Higiena tal. Odlaganje odpadkov.
Tla v mestih in drugih naseljih ter njihovi okolici se že dolgo razlikujejo od naravnih, biološko dragocenih tal, ki imajo pomembno vlogo pri ohranjanju ekološkega ravnovesja. Tla v mestih so podvržena enakim škodljivim vplivom kot mestni zrak in hidrosfera, zato do njihove znatne degradacije prihaja povsod. Higieni tal se ne posveča dovolj pozornosti, čeprav je njen pomen kot ene glavnih sestavin biosfere (zrak, voda, prst) in biološkega dejavnika okolja še pomembnejši od vode, saj je količina slednje (predvsem kakovost podtalnica) je določena s stanjem tal in teh dejavnikov je nemogoče ločiti med seboj. Tla imajo sposobnost biološkega samočiščenja: v tleh pride do cepitve odpadkov, ki so padli vanj, in njihove mineralizacije; na koncu pa tla na njihov račun nadomestijo izgubljene minerale.

Če se zaradi preobremenitve tal izgubi katera koli komponenta njegove mineralizacijske sposobnosti, bo to neizogibno povzročilo kršitev mehanizma samočiščenja in popolno degradacijo tal. In nasprotno, ustvarjanje optimalnih pogojev za samočiščenje tal prispeva k ohranjanju ekološkega ravnovesja in pogojev za obstoj vseh živih organizmov, vključno s človekom.

Zato problem nevtralizacije odpadkov, ki imajo škodljiv biološki učinek, ni omejen le na vprašanje njihovega izvoza; gre za kompleksnejši higienski problem, saj so tla vez med vodo, zrakom in človekom.
4.1.
Vloga tal v metabolizmu

Biološki odnos med prstjo in človekom se izvaja predvsem s presnovo. Prst je tako rekoč dobavitelj mineralov, potrebnih za presnovni cikel, za rast rastlin, ki jih uživajo ljudje in rastlinojede živali, ki jih jedo ljudje in mesojede živali. Tako prst daje hrano številnim predstavnikom rastlinskega in živalskega sveta.

Posledično poslabšanje kakovosti tal, zmanjševanje njihove biološke vrednosti, sposobnosti samočiščenja povzroča biološko verižno reakcijo, ki lahko ob dolgotrajnem škodljivem delovanju vodi do različnih zdravstvenih motenj prebivalstva. Poleg tega, če se procesi mineralizacije upočasnijo, lahko nitrati, dušik, fosfor, kalij itd., ki nastanejo pri razpadu snovi, vstopijo v podtalnico, ki se uporablja za pitje, in povzročijo resne bolezni (na primer, nitrati lahko povzročijo methemoglobinemijo, predvsem pri dojenčkih). .

Uživanje vode iz tal, revnih z jodom, lahko povzroči endemično golšo itd.
4.2.
Ekološko razmerje med zemljo in vodo ter tekočimi odpadki (odpadna voda)

Človek iz prsti črpa vodo, potrebno za vzdrževanje presnovnih procesov in samega življenja. Kakovost vode je odvisna od stanja tal; vedno odraža biološko stanje dane prsti.

To še posebej velja za podzemno vodo, katere biološko vrednost v veliki meri določajo lastnosti tal in tal, sposobnost slednjih za samočiščenje, njihova filtracijska sposobnost, sestava njene makroflore, mikrofavne itd.

Neposreden vpliv tal na površinske vode je že manj pomemben, povezan je predvsem s padavinami. Na primer, po močnem deževju se iz tal v odprta vodna telesa (reke, jezera) izperejo različna onesnaževala, vključno z umetnimi gnojili (dušik, fosfati), pesticidi, herbicidi; na območjih krasa, razpokanih nanosov lahko onesnaževalci prodrejo skozi razpoke globoko v podtalnico.

Neustrezno čiščenje odpadne vode lahko povzroči tudi škodljive biološke učinke na tla in sčasoma privede do degradacije tal. Zato je varstvo tal v naseljih ena glavnih zahtev varstva okolja nasploh.
4.3.
Omejitve obremenitve tal za trdne odpadke (odpadki iz gospodinjstev in ulic, industrijski odpadki, suho blato iz sedimentacije odplak, radioaktivne snovi itd.)

Težavo še povečuje dejstvo, da so zaradi nastajanja vedno več trdnih odpadkov v mestih tla v njihovi bližini izpostavljena vse večjim pritiskom. Lastnosti in sestava tal se slabšajo vse hitreje.

Od 64,3 milijona ton papirja, proizvedenega v ZDA, ga 49,1 milijona ton konča med odpadki (od tega 26 milijonov ton dobavi gospodinjstvo, 23,1 milijona ton pa trgovska mreža).

V zvezi s tem je odvoz in končna deponacija trdnih odpadkov v razmerah naraščajoče urbanizacije zelo pomemben, težje izvedljiv higienski problem.

Možno je končno odlaganje trdnih odpadkov v onesnaženo zemljo. Zaradi vedno slabše samočistilne sposobnosti urbanih tal pa je dokončna odstranitev v zemljo zakopanih odpadkov nemogoča.

Človek bi lahko uspešno uporabil biokemične procese, ki se odvijajo v tleh, njegovo nevtralizirajočo in dezinfekcijsko sposobnost za nevtralizacijo trdnih odpadkov, vendar so urbana tla zaradi stoletnega človekovega bivanja in dejavnosti v mestih že dolgo postala neprimerna za ta namen.

Mehanizmi samočiščenja, mineralizacije, ki se pojavljajo v tleh, vloga bakterij in encimov, ki sodelujejo pri njih, ter vmesni in končni produkti razgradnje snovi so dobro znani. Trenutno so raziskave namenjene ugotavljanju dejavnikov, ki zagotavljajo biološko ravnovesje naravne prsti, pa tudi razjasnitev vprašanja, koliko trdnih odpadkov (in kakšna sestava) lahko povzroči kršitev biološkega ravnovesja prsti.
Količina gospodinjski odpadki(smeti) na prebivalca nekaterih velikih svetovnih mest

Treba je opozoriti, da se higiensko stanje tal v mestih zaradi njihove preobremenjenosti hitro slabša, čeprav je sposobnost tal za samočiščenje glavna higienska zahteva za ohranjanje biološkega ravnovesja. Tla v mestih brez človekove pomoči niso več kos svoji nalogi. Edini izhod iz te situacije je popolna nevtralizacija in uničenje odpadkov v skladu s higienskimi zahtevami.

Zato mora biti gradnja komunalnih naprav usmerjena v ohranjanje naravne samoočiščevalne sposobnosti tal, če pa je ta sposobnost že postala nezadovoljiva, jo je treba umetno obnoviti.

Najbolj neugoden je toksični učinek industrijskih odpadkov, tako tekočih kot trdnih. Vse več tovrstnih odpadkov pride v tla, ki jim ta niso kos. Tako je bila na primer kontaminacija tal z arzenom ugotovljena v bližini obratov za proizvodnjo superfosfata (v radiju 3 km). Kot veste, nekateri pesticidi, kot je klor organske spojine ki so padle v zemljo, dolgo ne propadejo.

Podobno je z nekaterimi sintetičnimi embalažnimi materiali (polivinilklorid, polietilen itd.).

Nekatere toksične spojine prej ali slej pridejo v podtalnico, zaradi česar se ne poruši samo biološko ravnovesje tal, temveč se kakovost podtalnice poslabša do te mere, da je ni več mogoče uporabljati kot pitno vodo.
Odstotek količine osnovnih sintetičnih materialov v gospodinjskih odpadkih (smeti)

*
Skupaj z odpadki druge plastike, ki se strdi pod vplivom toplote.
Problematika odpadkov se je danes povečala tudi zato, ker se del odpadkov, predvsem človeških in živalskih iztrebkov, uporablja za gnojenje kmetijskih površin [iztrebki vsebujejo znatno količino dušika-0,4-0,5 %, fosforja (P203)-0,2-0,6. %, kalij (K? 0) -0,5-1,5 %, ogljik-5-15 %]. Ta problem mesta se je razširil v mestne soseske.
4.4.
Vloga tal pri širjenju različnih bolezni

Tla imajo pomembno vlogo pri širjenju nalezljivih bolezni. O tem sta že v prejšnjem stoletju poročala Petterkoffer (1882) in Fodor (1875), ki sta izpostavila predvsem vlogo tal pri širjenju črevesnih bolezni: kolere, tifusa, dizenterije itd. Opozorila sta tudi na dejstvo, da nekateri bakterije in virusi ostanejo sposobni preživeti in virulentni v tleh več mesecev. Pozneje je vrsta avtorjev potrdila svoja opažanja, zlasti v zvezi z urbanimi tlemi. Na primer, povzročitelj kolere ostane sposoben preživetja in patogen v podzemni vodi od 20 do 200 dni, povzročitelj tifusa v blatu - od 30 do 100 dni, povzročitelj paratifusa - od 30 do 60 dni. (Z vidika širjenja nalezljivih bolezni je urbana zemlja veliko bolj nevarna kot poljska zemlja, pognojena z gnojem.)

Za ugotavljanje stopnje onesnaženosti tal vrsta avtorjev uporablja določanje bakterijskega števila (E. coli), tako kot pri določanju kakovosti vode. Drugi avtorji menijo, da je smotrno poleg tega določiti tudi število termofilnih bakterij, ki sodelujejo v procesu mineralizacije.

Širjenje nalezljivih bolezni po tleh močno olajša zalivanje zemlje z odplakami. Hkrati se poslabšajo tudi mineralizacijske lastnosti tal. Zato je treba zalivanje z odpadno vodo izvajati pod stalnim strogim sanitarnim nadzorom in le zunaj mestnega območja.

4.5.
Škodljiv učinek glavnih vrst onesnaževal (trdni in tekoči odpadki), ki povzročajo degradacijo tal

4.5.1.
Nevtralizacija tekočih odpadkov v tleh

V številnih naseljih, ki nimajo kanalizacije, se nekateri odpadki, vključno z gnojem, nevtralizirajo v tleh.

Kot veste, je to najlažji način nevtralizacije. Dopustno pa je le, če gre za biološko dragoceno prst, ki je ohranila sposobnost samoočiščevanja, kar za mestna tla ni značilno. Če tla nimajo več teh lastnosti, potem je za zaščito pred nadaljnjo degradacijo potrebna kompleksna tehnična oprema za nevtralizacijo tekočih odpadkov.

Ponekod odpadke nevtralizirajo v kompostnih jamah. Tehnično je ta rešitev težka naloga. Poleg tega lahko tekočine prodrejo v tla na precej dolge razdalje. Nalogo dodatno otežuje dejstvo, da komunalna odpadna voda vsebuje vse več strupenih industrijskih odpadkov, ki slabšajo mineralizacijske lastnosti tal v še večji meri kot človeški in živalski iztrebki. Zato je v kompostne jame dovoljeno odvajati samo odpadno vodo, ki je bila predhodno sedimentirana. V nasprotnem primeru se moti filtracijska sposobnost zemlje, nato zemlja izgubi druge zaščitne lastnosti, postopoma se zamašijo pore itd.

Uporaba človeških iztrebkov za namakanje kmetijskih polj je drugi način nevtralizacije tekočih odpadkov. Ta metoda predstavlja dvojno higiensko nevarnost: prvič, lahko povzroči preobremenitev tal; drugič, ti odpadki lahko postanejo resen vir okužbe. Zato je treba iztrebke najprej razkužiti in ustrezno obdelati ter šele nato uporabiti kot gnojilo. Tu sta dve nasprotujoči si stališči. Glede na higienske zahteve so fekalije podvržene skoraj popolnemu uničenju, z vidika nacionalnega gospodarstva pa predstavljajo dragoceno gnojilo. Svežih iztrebkov ne moremo uporabiti za zalivanje vrtov in polj, ne da bi jih predhodno razkužili. Če morate še vedno uporabiti sveže iztrebke, potem zahtevajo takšno stopnjo nevtralizacije, da kot gnojilo nimajo skoraj nobene vrednosti.

Iztrebki se lahko uporabljajo kot gnojilo le na posebej določenih območjih - s stalnim sanitarnim in higienskim nadzorom, zlasti glede stanja podzemne vode, števila muh itd.

Zahteve za odlaganje in odlaganje živalskih iztrebkov v tla se načeloma ne razlikujejo od tistih za odlaganje človeških iztrebkov.

Do nedavnega je bil gnoj pomemben vir dragocenosti hranila potrebno za izboljšanje rodovitnosti tal. Vendar pa je v zadnjih letih gnoj izgubil na pomenu deloma zaradi mehanizacije kmetijstva, deloma zaradi vse večje uporabe umetnih gnojil.

V odsotnosti ustrezne obdelave in odstranjevanja je nevaren tudi gnoj, pa tudi neobdelano človeško blato. Zato je treba gnoju pred odvozom na polja dozoreti, da se v tem času (pri temperaturi 60-70 ° C) v njem lahko pojavijo potrebni biotermični procesi. Po tem se gnoj šteje za "zrel" in osvobojen večine patogenov, ki jih vsebuje (bakterije, jajčeca črvov itd.).

Ne smemo pozabiti, da so skladišča gnoja lahko idealno gojišče za muhe, ki spodbujajo širjenje različnih črevesnih okužb. Vedeti je treba, da muhe za razmnoževanje najraje izberejo prašičji gnoj, nato konjski, ovčji in nenazadnje kravji gnoj. Pred izvozom gnoja na polja ga je treba obdelati z insekticidi.
nadaljevanje
--PAGE_BREAK--

Trenutno se za skoraj isto skupino kemičnih elementov pogosto uporabljata dva različna izraza: elementi v sledovih in težke kovine.

Elementi v sledovih so koncept, ki izvira iz geokemije in se zdaj aktivno uporablja v kmetijskih znanostih, medicini, toksikologiji in sanitarijah. Označuje skupino kemičnih elementov, ki jih naravni predmeti vsebujejo v zelo majhnih količinah - manj kot 0,01%, praviloma 10 -3 -10 -12%. Formalno razporeditev temelji na njihovi razširjenosti v naravi, ki se bistveno razlikuje za različna naravna okolja in objekte (litosfera, pedosfera, talni sedimenti, hidrosfera, rastline, živali itd.).

Izraz "težke kovine" v večji meri odraža učinek onesnaženosti okolja in toksične učinke elementov, ko vstopijo v bioto. Izposojen je iz tehnične literature, kjer se uporablja za označevanje kemičnih elementov z gostoto večjo od 5 g / cm 3. Na podlagi tega indikatorja je treba 43 od 84 kovin, vključenih v periodni sistem elementov Mendelejeva, šteti za težke. Vendar pa je s to razlago 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, ki so ob prevelikih koncentracijah tudi nevarne. Potrebo po vključitvi strupov lahkih kovin v to skupino smo dosegli s spremembo izbirnega kriterija, ko je v ta skupina začeli so pripisovati elemente z atomsko maso nad 40. S tem pristopom med toksikanti nista prišla vanj le Be in Al.

Zato je povsem razumno vključiti v sodobno razlago izraza "težke kovine" veliko skupino strupenih kemičnih elementov, vključno z nekovinami.

Skupaj je več kot 40 težkih kovin. Pb, Cd, Zn, Hg, As in Cu veljajo za prednostna onesnaževala, saj je njihovo tehnogeno kopičenje v okolju zelo hitro. Ti elementi imajo visoko afiniteto do fiziološko pomembnih organskih spojin. Njihove presežne količine v telesu živih bitij motijo ​​vse presnovne procese in povzročajo resne bolezni pri ljudeh in živalih. Hkrati se številni njihovi elementi (Co, Cu, Zn, Se, Mn) precej pogosto uporabljajo v nacionalni gospodarski proizvodnji (zlasti v kmetijstvu, medicini itd.) Pod imenom mikroelementi, kot je navedeno zgoraj.

Krom (Cr). Vsebnost elementa v tleh je odvisna od njegove vsebnosti v matičnih kamninah.

Krom odlikuje široka paleta oksidacijskih stanj in sposobnost tvorbe kompleksnih anionskih in kationskih ionov (Cr (OH) 2+, CrO 4 2-, CrO 3 -). V naravnih spojinah ima valenco +3 (kromove spojine) in +6 (kromati). Večina Cr 3+ je prisotna v kromatu FeCr 2 O 4 ali drugih spinelnih mineralih, v katerih nadomešča železo in aluminij.

V tleh je največ kroma prisotnega v obliki Cr 3+ vstopa v sestavo mineralov ali tvori različne Cr 3+ in Fe 3+ okside. Kromove spojine v tleh so zelo stabilne, saj je v kislem okolju inerten (pri pH 5,5 se skoraj popolnoma izloči). Obnašanje kroma je odvisno od pH in redoks potenciala tal.

Velik vpliv na obnašanje kroma v tleh imajo tudi organski kompleksi. Pomembna točka v obnašanju elementa, ki je povezan z razpoložljivostjo kroma za rastline, je enostavnost, s katero se topni Cr 6+ v normalnih pogojih tal spremeni v netopni Cr 3+. Oksidacijo Cr 3+ lahko opazimo v tleh kot rezultat oksidativne sposobnosti manganovih spojin.

Krom je bistven element v prehrani rastlin. Zmanjšanje mobilnosti kroma v tleh lahko privede do pomanjkanja v rastlinah. Cr 6+ je lahko topen v tleh in je strupen za rastline in živali.

Uporaba apnenja s fosforjem in organskimi snovmi bistveno zmanjša toksičnost kroma v onesnaženih tleh.

Svinec (Pb). Vsebnost svinca v zemeljski skorji je 1,6×10 -3 masnih odstotkov. Naravna vsebnost svinca v tleh se giblje od 3 do 189 mg/kg. V naravnih razmerah je njegova glavna oblika galenit PbS. Svinec je prisoten kot Pb 2+. Med preperevanjem svinčevi sulfidi počasi oksidirajo.

Po geokemičnih lastnostih je svinec blizu skupine dvovalentnih zemeljskoalkalijskih elementov, zato lahko nadomesti K, Ba, Sr, Ca tako v mineralih kot pri sorpciji. Zaradi razširjene kontaminacije s svincem je večina tal, zlasti zgornji horizonti, obogatena s tem elementom.

Med težkimi kovinami je najmanj mobilen. Svinec je povezan predvsem z minerali gline, manganovim oksidom, železovim in aluminijevim hidroksidom ter organskimi snovmi. Pri visokem pH se svinec odlaga v tleh v obliki hidroksida, fosfata, karbonata. Enaki pogoji spodbujajo nastanek Pb-organskih kompleksov.

Stopnje, pri katerih element postane toksičen, segajo od 100 do 500 mg/kg. Onesnaženje svinca iz podjetij barvne metalurgije predstavljajo mineralne oblike, iz izpušnih plinov vozil - halogenidne soli. Delci izpušnih plinov, ki vsebujejo Pb, so nestabilni in se zlahka spremenijo v okside, karbonate, sulfate. Onesnaženje tal s svincem je nepovratno, zato se bo kopičenje mikroelementa v zgornjem horizontu tal nadaljevalo tudi v pogojih njegovega majhnega dodajanja.

Onesnaženje tal s svincem trenutno ni zaskrbljujoče zaradi netopnosti adsorbiranih in oborjenih ionov svinca v tleh. Vendar pa je vsebnost svinca v rastlinskih koreninah v korelaciji z njegovo vsebnostjo v tleh, kar kaže na absorpcijo elementa v rastlinah. Akumulacija svinca v zgornjem talnem horizontu je tudi velikega ekološkega pomena, saj močno vpliva na biološko aktivnost tal in talnega biota. Njegove visoke koncentracije lahko zavirajo mikrobiološke procese, zlasti v tleh z nizko kationsko izmenjevalno sposobnostjo.

Kadmij (Cd). Kadmij je element v sledovih. Razširjenost kadmija v zemeljski skorji je 5×10 -5 masnih odstotkov. Geokemija Cd je tesno povezana z geokemijo cinka; kaže visoko mobilnost v kislem okolju.

Pri preperevanju kadmij zlahka preide v raztopino, kjer je prisoten v obliki Cd 2+. Lahko tvori kompleksne ione CdCl + , CdOH + , CdHCO 3 + , Cd (OH ) 3 - , Cd (OH ) 4 2- , kot tudi organske kelate. Glavni valenčno stanje kadmij v naravnih okoljih +2. Najpomembnejša dejavnika, ki nadzorujeta mobilnost kadmijevih ionov, sta pH medija in redoks potencial. V pogojih visoke oksidacije je Cd sposoben tvoriti prave minerale ter se kopičiti v fosfatih in biogenih usedlinah.

Glavni dejavnik, ki določa vsebnost elementa v tleh, je sestava matičnih kamnin. Povprečna vsebnost kadmija v tleh je od 0,07 do 1,1 mg/kg. Hkrati ravni ozadja ne presegajo 0,5 mg/kg, višje vrednosti so posledica antropogenih dejavnosti.

Konkurenčna adsorpcija na glinah je vodilni proces pri vezavi kadmija na različne sestavine tal. V vsaki zemlji je aktivnost kadmija zelo odvisna od pH. Element je najbolj mobilen v kislih tleh v območju pH 4,5-5,5, v alkalnih tleh pa je relativno negibljiv. S povečanjem pH na alkalne vrednosti se pojavi monovalentni hidrokso kompleks Cd OH +, ki ne more zlahka nadomestiti položajev v ionsko izmenjevalnem kompleksu.

Za kadmij je bolj značilna migracija po profilu kot kopičenje v zgornjih horizontih tal, zato obogatitev elementa v zgornjih plasteh kaže na onesnaženje tal. Kontaminacija tal s Cd je nevarna za bioto. V pogojih tehnogene obremenitve so najvišje vsebnosti kadmija v tleh značilne za območja rudnikov svinca in cinka, v bližini podjetij barvne metalurgije in na kmetijskih zemljiščih, kjer se uporabljajo odpadne vode in fosfatna gnojila.

Za zmanjšanje toksičnosti Cd v tleh se uporabljajo metode za povečanje pH in kationske izmenjevalne sposobnosti tal.

Živo srebro (Hg). Živo srebro in njegov sulfid (cinober) sta človeku poznana že od pradavnine. Je edina kovina, ki je pri običajnih temperaturah v tekoči obliki. Alkimisti so imeli živo srebro za nosilca kovinskih lastnosti in so ga imeli za splošno sestavni del vse kovine.

Pomembne geokemične lastnosti živega srebra so: tvorba močnih vezi z žveplom, tvorba organo-kovinskih spojin, ki so relativno stabilne v vodnem okolju, hlapnost elementarnega živega srebra. Živo srebro je med preperevanjem neaktivno, tla ga zadržujejo predvsem v obliki slabo mobilnih organskih kompleksov.

Sorbcija Hg 2+ v tleh se spreminja glede na pH vrednost in je največja pri pH 4-5. Povprečne koncentracije živega srebra v površinski plasti tal ne presegajo 400 µg/kg. Raven elementa v ozadju je mogoče oceniti na 0,n mg/kg, vendar je natančne količine težko določiti zaradi razširjene kontaminacije tal s to kovino. Onesnaženje tal z živim srebrom je povezano s podjetji, ki proizvajajo težke kovine, s kemično proizvodnjo, z uporabo fungicidov.

Onesnaženost tal z živim srebrom sama po sebi ni resen problem, vendar pa tudi preproste Hg soli ali kovinsko živo srebro predstavljajo nevarnost za rastline in bioto v tleh zaradi strupenih lastnosti živosrebrovih hlapov. Vnos elementa v rastlinske korenine je mogoče zmanjšati z dodajanjem apna, spojin, ki vsebujejo žveplo, in trdnih fosfatov.

Arzen (As). Arzen je znan že od antike. Že Aristotel in Teofrast omenjata naravne žveplove spojine arzena, ki so jih uporabljali kot zdravila in barve. Povprečna vsebnost elementa v zemeljski skorji je 5×10 -4 masnih odstotkov. Zanj je značilna enakomerna porazdelitev v glavnih vrstah kamnin. Tvori lastne minerale in je del drugih. Element je povezan z nahajališči drugih mineralov in deluje kot indikator pri iskanju geokemičnih del. Minerali arzena so zelo topni. Vendar pa je intenzivnost njegove migracije majhna zaradi aktivne sorpcije z delci gline, hidroksidi in organske snovi.

Običajna oksidacijska stanja As; -3, 0, +3, +5. Kompleksni anioni AsО 2 - , AsО 4 3- , НAsО 4 2- , As 2 О 3 - so najpogostejše mobilne oblike arzena. AsO 4 3- je po svojem obnašanju blizu fosfatom. Najpogostejša oblika arzena v okolju je As 5+.

Arzen, ki ga absorbira prst, se težko desorbira, moč vezave elementa na tla pa se z leti povečuje. Najnižje vsebnosti arzena so značilne za peščena tla. Njegove največje koncentracije so povezane z aluvialnimi tlemi in tlemi, obogatenimi z organsko snovjo.

Toksičnost arzena v tleh je mogoče zmanjšati na različne načine, odvisno od vira onesnaženja in lastnosti tal. Povečanje oksidativnega stanja tal, uporaba snovi, ki prispevajo k obarjanju in vezavi elementa (železov sulfat, kalcijev karbonat), omejuje biološko uporabnost arzena. Uporaba fosfatnih gnojil tudi zmanjša vstop elementa v bioto.

Nikelj (Ni). Vsebnost niklja v zemeljski skorji je 8×10 -3 masnih odstotkov. Pri porazdelitvi niklja v zemeljski skorji je podobnost s kobaltom in železom. V celinskih sedimentih je prisoten kot sulfidi in arzenidi in pogosto nadomešča železo v feromagnezijevih spojinah. V spojinah je nikelj predvsem dvovalenten in trivalenten.

Med preperevanjem kamnin se element zlahka sprosti in nato obori z železovimi in manganovimi oksidi. V vodnih raztopinah je relativno stabilen in lahko migrira na velike razdalje.

V tleh je nikelj tesno povezan z oksidi mangana in železa in je v tej obliki rastlinam najbolj dostopen. V zgornjih horizontih tal je nikelj prisoten v organsko vezanih oblikah, od katerih so nekateri zlahka topni kelati. Najvišje vsebnosti Ni so v ilovnatih in ilovnatih tleh, v tleh na mafičnih in vulkanskih kamninah ter v tleh, bogatih z organskimi snovmi.

Nikelj zdaj velja za resno onesnaževalo. Antropogeni viri niklja povzročajo njegovo znatno povečanje v tleh. Ni je v blatu čistilnih naprav prisoten v obliki lahko dostopnih organskih kelatov in je lahko fitotoksičen. Vnos fosfatov ali organskih snovi prispeva k zmanjšanju njihove razpoložljivosti za rastline.

Izračuni, opravljeni v Belorusiji, kažejo, da 72% arzena, 57% živega srebra, približno 99% niklja, 27% kadmija, 33% kroma, 27% bakra, 15% svinca vstopi v ozračje republike le iz stacionarnih virov zgorevanja goriva, 11 % cinka. Pri proizvodnji cementa se vnašajo znatne količine kadmija, svinca in kroma. Premični viri onesnažujejo ozračje predvsem s cinkom in bakrom.

Poleg atmosferskih padavin se z uporabo gnojil v tla vnese precejšnja količina kovin, vključno s tistimi, ki temeljijo na blatu iz čistilnih naprav in gospodinjskih odpadkih. Sestava nečistoč v gnojilih vsebuje kadmij, krom, baker, svinec, uran, vanadij in cink, z odpadki iz intenzivne živinoreje in perutnine - baker in arzen, s kompostom in gnojem - kadmij, baker, nikelj, cink in arzen, s pesticidi - kadmijem, arzenom, živim srebrom, svincem, manganom in cinkom.

Kompleksnost sestave tal, velik nabor kemičnih spojin omogoča sočasno odvijanje različnih procesov. kemične reakcije in sposobnost trdnih faz tal, da vzdržujejo relativno konstantno sestavo talne raztopine, iz katere rastline neposredno črpajo kemične elemente. Ta sposobnost vzdrževanja stalne sestave talne raztopine se imenuje pufriranje tal. V naravnih razmerah se pufrizacija tal izraža v tem, da se ob porabi elementa iz raztopine tal trdne faze delno raztopijo in koncentracija raztopine se obnovi. Če prekomerne količine kakršnih koli spojin vstopijo v raztopino tal od zunaj, potem trdne faze tal vežejo takšne snovi in ​​ponovno ohranjajo stalnost sestave raztopine tal. Torej deluje splošno pravilo: pufriranje tal je posledica velikega niza istočasno potekajočih kemičnih reakcij med raztopino tal in trdnimi deli tal. Kemična raznovrstnost naredi tla odporna na spreminjajoče se okoljske razmere ali antropogene dejavnosti.

Vsebnost težkih kovin (HM) v tleh, kot ugotavljajo številni raziskovalci, je odvisna od sestave prvotnih kamnin, katerih velika raznolikost je povezana s kompleksom geološka zgodovina razvoj ozemelj. Kemična sestava kamnin, ki tvorijo prst, ki jo predstavljajo produkti preperevanja kamnin, je vnaprej določena s kemično sestavo prvotnih kamnin in je odvisna od pogojev hipergene transformacije.

V procese selitve HM v naravnem okolju se je v zadnjih desetletjih intenzivno vpletala antropogena dejavnost človeštva.

Ena najpomembnejših skupin toksikantov, ki onesnažujejo tla, so težke kovine. Sem spadajo kovine z gostoto več kot 8 tisoč kg / m 3 (razen plemenitih in redkih): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. V uporabnih delih se na seznam težkih kovin pogosto dodajajo Pt, Ag, W, Fe in Mn. skoraj vse težke kovine so strupene. Antropogena disperzija te skupine onesnaževal (tudi v obliki soli) v biosferi vodi do zastrupitve ali nevarnosti zastrupitve živih bitij.

Dodelitev težkih kovin, ki vstopajo v tla iz emisij, odpadkov, odpadkov, v razrede nevarnosti (v skladu z GOST 17.4.1.02-83. Varstvo narave. Tla) je predstavljena v tabeli. 1.

Tabela 1. Razvrstitev kemikalij po razredih nevarnosti

baker- je eden najpomembnejših nenadomestljivih elementov, potrebnih za žive organizme. V rastlinah je aktivno vključen v procese fotosinteze, dihanja, obnove in fiksacije dušika. Baker je del številnih oksidaznih encimov - citokrom oksidaze, ceruloplazmina, superoksid dismutaze, urat oksidaze in drugih ter je vključen v biokemične procese kot sestavni del encimov, ki izvajajo oksidacijske reakcije substratov z molekularnim kisikom.

Clark v zemeljski skorji 47 mg/kg. Kemično je baker neaktivna kovina. Temeljni dejavnik, ki vpliva na vrednost vsebnosti Cu, je njegova koncentracija v prstotvornih kamninah. Od magmatskih kamnin največjo količino elementa kopičijo glavne kamnine - bazalti (100-140 mg / kg) in andeziti (20-30 mg / kg). Pokrivne in lesne ilovice (20-40 mg/kg) so manj bogate z bakrom. Najnižja vsebnost je v peščenjakih, apnencih in granitih (5-15 mg/kg). Koncentracija kovin v glinah evropskega dela Rusije doseže 25 mg / kg, v lesnih ilovicah - 18 mg / kg. Peščene in peščene kamnine Altajskega gorovja kopičijo povprečno 31 mg / kg bakra, južno od Zahodne Sibirije - 19 mg / kg.

V tleh je baker šibko selitveni element, čeprav je vsebnost mobilne oblike precej visoka. Količina mobilnega bakra je odvisna od številnih dejavnikov: kemijske in mineraloške sestave matične kamnine, pH talne raztopine, vsebnosti organske snovi itd. Največja količina bakra v tleh je povezana z železovimi oksidi, manganov, železov in aluminijev hidroksid ter predvsem z montmorilonitnim vermikulitom. Huminske in fulvične kisline lahko tvorijo stabilne komplekse z bakrom. Pri pH 7-8 je topnost bakra najmanjša.

MPC za baker v Rusiji je 55 mg / kg, APC za peščena in peščeno ilovnata tla je 33 mg / kg.

Podatkov o toksičnosti elementa za rastline je malo. Trenutno je glavni problem pomanjkanje bakra v tleh oziroma njegovo neravnovesje s kobaltom. Glavni znaki pomanjkanja bakra pri rastlinah so upočasnitev in nato prenehanje nastajanja reproduktivnih organov, pojav drobnega zrna, praznih klasov in zmanjšanje odpornosti na škodljive okoljske dejavnike. Na njegovo pomanjkanje so najbolj občutljive pšenica, oves, ječmen, lucerna, rdeča pesa, čebula in sončnice.

Mangan V tleh je zelo razširjen, vendar ga v primerjavi z železom najdemo v manjših količinah. Mangan se v tleh nahaja v več oblikah. Edine oblike, ki so na voljo rastlinam, so izmenljive in vodotopne oblike mangana. Razpoložljivost mangana v tleh se zmanjšuje z naraščanjem pH (z zmanjševanjem kislosti tal). Redko pa se zgodi, da so tla zaradi izpiranja tako izčrpana, da ni dovolj razpoložljivega mangana za prehrano rastlin.

Glede na vrsto tal se vsebnost mangana spreminja: kostanjeva prst 15,5 ± 2,0 mg/kg, siva prst 22,0 ± 1,8 mg/kg, travniška tla 6,1 ± 0,6 mg/kg, rumena prst 4,7 ± 3,8 mg/kg. , peščeno 6,8 ± 0,7 mg/kg.

Manganove spojine so močni oksidanti. Največja dovoljena koncentracija za černozemska tla je
1500 mg/kg tal.

Vsebnost mangana v rastlinskih živilih, pridelanih na travniških, rumenozemskih in peščenih tleh, je v korelaciji z njegovo vsebnostjo v teh tleh. Količina mangana v dnevni prehrani v teh geokemičnih pokrajinah je več kot 2-krat manjša od dnevnih človeških potreb in prehrane ljudi, ki živijo v conah kostanja in sivih tal.

Kemična sestava tal na različnih območjih je heterogena in porazdelitev kemičnih elementov v tleh po ozemlju je neenakomerna. Tako so na primer težke kovine, ki so pretežno v razpršenem stanju, sposobne tvoriti lokalne vezi, kjer so njihove koncentracije več sto in tisočkrat višje od Clarkeovih ravni.

Za normalno delovanje telesa so potrebni številni kemični elementi. Njihovo pomanjkanje, presežek ali neravnovesje lahko povzroči bolezni, imenovane mikroelementoze 1 ali biogeokemične endemije, ki so lahko naravne ali umetne. Pri njihovi distribuciji ima pomembno vlogo voda, pa tudi živila, v katera kemični elementi vstopajo iz tal po prehranjevalnih verigah.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da na odstotek HM v rastlinah vpliva odstotek HM v tleh, ozračju in vodi (v primeru alg). Ugotovljeno je bilo tudi, da na tleh z enako vsebnostjo težkih kovin daje isti pridelek različen pridelek, čeprav so se tudi podnebne razmere ujemale. Nato so odkrili odvisnost produktivnosti od kislosti tal.

Zdi se, da je najbolj raziskano onesnaženje tal s kadmijem, živim srebrom, svincem, arzenom, bakrom, cinkom in manganom. Upoštevajte onesnaženje tal s temi kovinami za vsako posebej. 2

kadmij (cd)

Vsebnost kadmija v zemeljski skorji je približno 0,15 mg/kg. Kadmij je koncentriran v vulkanskih (od 0,001 do 1,8 mg/kg), metamorfnih (od 0,04 do 1,0 mg/kg) in sedimentnih kamninah (od 0,1 do 11,0 mg/kg). Tla, oblikovana na podlagi takih izvornih materialov, vsebujejo 0,1–0,3; 0,1 - 1,0 oziroma 3,0 - 11,0 mg/kg kadmija.

V kislih tleh je kadmij prisoten v obliki Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , v apnenčastih tleh pa v obliki Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , CdHCO 3 + .

Pri apnenju kislih tal rastline znatno zmanjšajo absorpcijo kadmija. V tem primeru zvišanje pH zmanjša topnost kadmija v vlagi tal, pa tudi biološko uporabnost kadmija v tleh. Tako je bila vsebnost kadmija v listih pese na apnenčastih tleh manjša od vsebnosti kadmija v istih rastlinah na neapnenih tleh. Podoben učinek je bil prikazan pri rižu in pšenici -->.

Negativni učinek povečanja pH na razpoložljivost kadmija je povezan z zmanjšanjem ne le topnosti kadmija v fazi raztopine tal, temveč tudi aktivnosti korenin, kar vpliva na absorpcijo.

Kadmij je v prsti precej neaktiven in če na njeno površino dodamo material, ki vsebuje kadmij, večina ostane nedotaknjena.

Metode za odstranjevanje onesnaževalcev iz tal vključujejo bodisi odstranitev same onesnažene plasti, odstranitev kadmija iz plasti ali prekrivanje onesnažene plasti. Kadmij je mogoče pretvoriti v kompleksne netopne spojine z razpoložljivimi kelatnimi sredstvi (npr. etilendiamintetraocetna kislina). .

Zaradi razmeroma hitrega vnosa kadmija iz zemlje v rastline in nizkih toksičnih učinkov običajnih koncentracij se lahko kadmij kopiči v rastlinah in vstopi v prehranjevalno verigo hitreje kot svinec in cink. Zato kadmij predstavlja največjo nevarnost za zdravje ljudi ob vnosu odpadkov v tla.

Postopek za zmanjšanje količine kadmija, ki lahko vstopi v človeško prehranjevalno verigo iz onesnaženih tal, je rastlinska tla, ki se ne uporablja za hrano ali tiste pridelke, ki absorbirajo majhne količine kadmija.

Na splošno pridelki na kislih tleh absorbirajo več kadmija kot tisti na nevtralnih ali alkalnih tleh. Zato je apnenje kislih tal učinkovito pravno sredstvo zmanjšanje količine absorbiranega kadmija.

živo srebro (Hg)

Živo srebro najdemo v naravi v obliki kovinske pare Hg 0, ki nastane pri njegovem izparevanju iz zemeljske skorje; v obliki anorganskih soli Hg (I) in Hg (II) ter v obliki organske spojine metil živega srebra CH 3 Hg +, monometil- in dimetilnih derivatov CH 3 Hg + in (CH 3) 2 Hg.

Živo srebro se kopiči v zgornjem horizontu (0-40 cm) prsti in šibko migrira v njene globlje plasti. Živosrebrove spojine so zelo stabilne snovi v tleh. Rastline, ki rastejo na zemlji, onesnaženi z živim srebrom, absorbirajo znatno količino elementa in ga kopičijo v nevarnih koncentracijah ali pa ne rastejo.

Svinec (Pb)

Po podatkih poskusov, izvedenih v pogojih gojenja peska z uvedbo mejnih koncentracij Hg (25 mg / kg) in Pb (25 mg / kg) v tleh in preseganjem praga za 2-20 krat, rastline ovsa rastejo in se razvijajo običajno do določene stopnje onesnaženosti. Ko se koncentracija kovin poveča (za Pb od odmerka 100 mg/kg), se videz rastline. Pri ekstremnih odmerkih kovin rastline odmrejo v treh tednih od začetka poskusov. Vsebnost kovin v sestavinah biomase je porazdeljena po padajočem vrstnem redu: korenine - nadzemni del - zrnje.

Skupni vnos svinca v ozračje (in posledično delno v tla) iz vozil v Rusiji leta 1996 je bil ocenjen na približno 4,0 tisoč ton, vključno s 2,16 tisoč ton, ki jih prispeva tovorni promet. Največja obremenitev svinca je bila v regijah Moskva in Samara, sledijo regije Kaluga, Nižni Novgorod, Vladimir in drugi subjekti Ruske federacije, ki se nahajajo v osrednjem delu evropskega ozemlja Rusije in Severnega Kavkaza. Največje absolutne emisije svinca so bile opažene v regijah Ural (685 t), Volga (651 t) in Zahodna Sibirija (568 t). Najbolj škodljiv učinek emisij svinca je bil opažen v Tatarstanu, Krasnodarskem in Stavropolskem ozemlju, v regijah Rostov, Moskva, Leningrad, Nižni Novgorod, Volgograd, Voronež, Saratov in Samara (časopis Zeleni svet, posebna številka št. 28, 1997).

arzen (as)

Arzen najdemo v okolju v različnih kemično stabilnih oblikah. Njeni glavni oksidacijski stopnji sta As(III) in As(V). V naravi je petovalentni arzen pogost v obliki različnih anorganskih spojin, čeprav se trivalentni arzen zlahka najde v vodi, zlasti v anaerobnih pogojih.

baker(cu)

Naravni minerali bakra v tleh vključujejo sulfate, fosfate, okside in hidrokside. Bakrovi sulfidi lahko nastanejo v slabo odcednih ali poplavljenih tleh, kjer so uresničeni redukcijski pogoji. Bakrovi minerali so običajno preveč topni, da bi ostali v prosto odcednih kmetijskih tleh. V tleh, onesnaženih s kovinami, pa je kemično okolje mogoče nadzorovati z neravnovesnimi procesi, ki vodijo do kopičenja metastabilnih trdnih snovi. Domneva se, da je kovelit (CuS) ali halkopirit (CuFeS 2) mogoče najti tudi v obnovljenih, z bakrom onesnaženih tleh.

Sledovi bakra so lahko prisotni kot ločeni sulfidni vključki v silikatih in lahko izomorfno nadomestijo katione v filosilikatih. Glineni minerali z neuravnoteženim nabojem nespecifično absorbirajo baker, medtem ko oksidi in hidroksidi železa in mangana kažejo zelo visoko specifično afiniteto do bakra. Organske spojine z visoko molekulsko maso so lahko trdni absorbenti za baker, medtem ko organske snovi z nizko molekulsko maso težijo k tvorbi topnih kompleksov.

Kompleksnost sestave tal omejuje možnost kvantitativnega ločevanja bakrovih spojin v specifične kemijske oblike. opozarja na --> Prisotnost velike mase bakrovih konglomeratov najdemo tako v organskih snoveh kot v oksidih Fe in Mn. Vnos odpadkov, ki vsebujejo baker, ali anorganskih bakrovih soli poveča koncentracijo bakrovih spojin v tleh, ki jih je mogoče ekstrahirati z relativno blagimi reagenti; tako lahko baker najdemo v tleh v obliki labilnih kemičnih oblik. Toda lahko topen in zamenljiv element - baker - tvori majhno število oblik, ki jih rastline lahko absorbirajo, običajno manj kot 5% celotne vsebnosti bakra v tleh.

Toksičnost bakra se poveča z naraščanjem pH tal in nizko kapaciteto kationske izmenjave tal. Obogatitev z bakrom zaradi ekstrakcije se pojavi le v površinskih plasteh tal, pridelki z globokim koreninskim sistemom pa tega ne trpijo.

Okolje in prehrana rastlin lahko vplivata na fitotoksičnost bakra. Na primer, toksičnost bakra za riž v ravninah je bila jasno opažena, ko so rastline zalivali s hladno namesto s toplo vodo. Dejstvo je, da je mikrobiološka aktivnost v hladnih tleh potlačena in ustvarja tiste redukcijske razmere v tleh, ki bi prispevale k izločanju bakra iz raztopine.

Fitotoksičnost za baker se najprej pojavi zaradi presežka razpoložljivega bakra v tleh in se poveča s kislostjo tal. Ker je baker v tleh razmeroma neaktiven, skoraj ves baker, ki pride v zemljo, ostane v njej zgornje plasti. Vnos organskih snovi v tla, onesnažena z bakrom, lahko zmanjša toksičnost zaradi adsorpcije topne kovine na organski substrat (v tem primeru se ioni Cu 2+ pretvorijo v kompleksne spojine, ki so rastlini manj dostopne) ali s povečanjem mobilnosti Cu 2+ ione in njihovo izpiranje iz tal v obliki topnih organobakrovih kompleksov.

Cink (Zn)

Cink najdemo v tleh v obliki oksosulfatov, karbonatov, fosfatov, silikatov, oksidov in hidroksidov. Te anorganske spojine so metastabilne v dobro izsušenih kmetijskih zemljiščih. Očitno je sfalerit ZnS termodinamično prevladujoča oblika v reduciranih in oksidiranih tleh. Določena povezava cinka s fosforjem in klorom je očitna v zmanjšanih usedlinah, onesnaženih s težkimi kovinami. Zato je treba relativno topne cinkove soli najti v tleh, bogatih s kovinami.

Cink je izomorfno nadomeščen z drugimi kationi v silikatnih mineralih in se lahko okludira ali soobori z manganovim in železovim hidroksidom. Filosilikati, karbonati, hidratirani kovinski oksidi in organske spojine dobro absorbirajo cink z uporabo specifičnih in nespecifičnih vezavnih mest.

Topnost cinka se poveča v kislih tleh, pa tudi pri tvorbi kompleksov z nizkomolekularnimi organskimi ligandi. Zmanjšajoči pogoji lahko zmanjšajo topnost cinka zaradi tvorbe netopnega ZnS.

Fitotoksičnost cinka se običajno pokaže, ko rastlinske korenine pridejo v stik s presežkom raztopine cinka v tleh. Prenos cinka skozi prst poteka z izmenjavo in difuzijo, pri čemer je slednji proces prevladujoč v tleh z nizko vsebnostjo cinka. Presnovni transport je pomembnejši v tleh z visoko vsebnostjo cinka, v katerih so koncentracije topnega cinka relativno stabilne.

Mobilnost cinka v tleh se poveča v prisotnosti kelatnih sredstev (naravnih ali sintetičnih). Povečanje koncentracije topnega cinka zaradi tvorbe topnih kelatov kompenzira zmanjšanje mobilnosti zaradi povečanja velikosti molekul. Koncentracije cinka v rastlinskih tkivih, skupni vnos in simptomi toksičnosti so v pozitivni korelaciji s koncentracijo cinka v raztopini za pranje korenin.

Prosti ion Zn 2+ pretežno absorbira koreninski sistem rastlin, zato tvorba topnih kelatov prispeva k topnosti te kovine v tleh, ta reakcija pa kompenzira zmanjšano razpoložljivost cinka v kelatni obliki.

Prvotna oblika onesnaženja s kovino vpliva na možnost toksičnosti cinka: razpoložljivost cinka za rastlino v pognojenih tleh z enakovredno skupno vsebnostjo te kovine se zmanjša v seriji ZnSO 4 >blato>kompost smeti.

Večina poskusov kontaminacije tal z blatom, ki vsebuje Zn, ni pokazala padca pridelka ali njihove očitne fitotoksičnosti; vendar lahko njihova dolgotrajna uporaba v visoki količini poškoduje rastline. Enostavna uporaba cinka v obliki ZnSO 4 povzroči zmanjšanje rasti pridelkov v kislih tleh, dolgotrajna uporaba cinka v skoraj nevtralnih tleh pa ostane neopažena.

Stopnje strupenosti v kmetijskih tleh, ki jih doseže cink, so običajno posledica površinskega cinka; običajno ne prodre globlje od 15-30 cm.Globoke korenine nekaterih poljščin se lahko izognejo stiku s presežkom cinka zaradi svoje lokacije v nekontaminiranem podtalju.

Apnenje tal, onesnaženih s cinkom, zmanjša koncentracijo slednjega v poljščinah. Dodatki NaOH ali Ca(OH) 2 zmanjšajo toksičnost cinka v zelenjavi, ki raste na šotnih tleh z visoko vsebnostjo cinka, čeprav je v teh tleh vnos cinka v rastline zelo omejen. Pomanjkanje železa, ki ga povzroča cink, lahko odpravimo z nanosom železovih kelatov ali FeSO 4 v tla ali neposredno na liste. S fizično odstranitvijo ali popolnim odlaganjem s cinkom kontaminirane zgornje plasti se lahko izognete strupenim učinkom kovine na rastline.

Mangan

V tleh se mangan nahaja v treh oksidacijskih stanjih: +2, +3, +4. Večinoma je ta kovina povezana s primarnimi minerali ali s sekundarnimi kovinskimi oksidi. V tleh skupna količina mangana niha na ravni 500 - 900 mg/kg.

Topnost Mn 4+ je izjemno nizka; trivalentni mangan je v tleh zelo nestabilen. Večina mangana v tleh je prisotna kot Mn 2+, medtem ko je v dobro zračnih tleh večina v trdni fazi prisotna v obliki oksida, v katerem je kovina v oksidacijskem stanju IV; v slabo zračnih tleh se mangan zaradi mikrobnega okolja počasi reducira in prehaja v talno raztopino ter tako postane zelo mobilen.

Topnost Mn 2+ se znatno poveča pri nizkem pH, zmanjša pa se absorpcija mangana v rastlinah.

Toksičnost mangana se pogosto pojavi, če so skupne ravni mangana srednje do visoke, pH tal je dokaj nizek in je tudi razpoložljivost kisika v tleh nizka (tj. prisotni so redukcijski pogoji). Za odpravo vpliva teh pogojev je treba povečati pH tal z apnenjem, prizadevati si za izboljšanje drenaže tal, zmanjšati dotok vode, t.j. na splošno izboljšajo strukturo tal.