أشكال المعادن الثقيلة في التربة. طرق تقدير المعادن الثقيلة في التربة

الأنتيمون

موجودة في بعض الخامات.

إنه جزء من السبائك المستخدمة في مختلف المجالات الصناعية.

فائضه يسبب اضطرابات شديدة في الأكل.

الزرنيخ

المصدر الرئيسي لتلوث التربة بالزرنيخ هو المواد التي تساعد من خلالها في مكافحة آفات النباتات الزراعية ، على سبيل المثال ، مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية. الزرنيخ هو سم متراكم يسبب مزمن. تثير مركباتها أمراض الجهاز العصبي والدماغ والجلد.

المنغنيز

لوحظ وجود نسبة عالية من هذا العنصر في التربة والنباتات.

عندما تدخل كمية إضافية من المنجنيز إلى التربة ، يتم تكوين فائض خطير منها بسرعة. وهذا يؤثر على جسم الإنسان في صورة تخريب للجهاز العصبي.

الوفرة المفرطة للعناصر الثقيلة الأخرى لا تقل خطورة.

مما سبق يمكن الاستنتاج أن تراكم المعادن الثقيلة في التربة له عواقب وخيمة على صحة الإنسان والبيئة بشكل عام.

الطرق الرئيسية لمكافحة تلوث التربة بالمعادن الثقيلة

يمكن أن تكون طرق التعامل مع تلوث التربة بالمعادن الثقيلة فيزيائية وكيميائية وبيولوجية. من بينها ، يمكن تمييز الطرق التالية:

• زيادة حموضة التربة تزيد من إمكانية صنعها المواد العضويةوالطين ، يساعد الجير إلى حد ما في مكافحة التلوث.
• إن البذر والقص وإزالة بعض النباتات ، مثل البرسيم ، من سطح التربة ، يقلل بشكل كبير من تركيز المعادن الثقيلة في التربة. بجانب من هناصديقة للبيئة تمامًا.
• القيام بإزالة السموم من المياه الجوفية وضخها وتنقيتها.
• توقع الهجرة وتحديدها شكل قابل للذوبانمعادن ثقيلة.
• في بعض الحالات الشديدة بشكل خاص ، يلزم إزالة طبقة التربة تمامًا واستبدالها بطبقة جديدة.

أخطر هذه المعادن هو الرصاص. تميل إلى التراكم لتصل إلى جسم الإنسان. الزئبق ليس خطيرًا إذا دخل جسم الإنسان مرة واحدة أو عدة مرات ، فقط أبخرة الزئبق تكون خطيرة بشكل خاص. أعتقد أن المؤسسات الصناعية يجب أن تستخدم تقنيات إنتاج أكثر تقدمًا وليست مدمرة جدًا لجميع الكائنات الحية. لا ينبغي لأحد أن يفكر ، ولكن الجماهير ، إذن سنصل إلى نتيجة جيدة.

فاصل صفحة-- معادن ثقيلة، الذي يميز مجموعة واسعة من الملوثات ، أصبح منتشرًا مؤخرًا. في مختلف الأعمال العلمية والتطبيقية ، يفسر المؤلفون معنى هذا المفهوم بطرق مختلفة. في هذا الصدد ، يختلف عدد العناصر المنسوبة إلى مجموعة المعادن الثقيلة في حدود واسعة. يتم استخدام العديد من الخصائص كمعايير عضوية: الكتلة الذرية ، والكثافة ، والسمية ، والانتشار في البيئة الطبيعية ، ودرجة المشاركة في الدورات الطبيعية والتي من صنع الإنسان. في بعض الحالات ، يتضمن تعريف المعادن الثقيلة العناصر المتعلقة بالهشاشة (على سبيل المثال ، البزموت) أو أشباه الفلزات (على سبيل المثال ، الزرنيخ).

في الأعمال المكرسة لمشاكل التلوث البيئي والرصد البيئي ، اليوم ل معادن ثقيلةتشمل أكثر من 40 معادن النظام الدوريدي. مندليف مع الكتلة الذريةأكثر من 50 وحدة ذرية: V ، Cr ، Mn ، Fe ، Co ، Ni ، Cu ، Zn ، Mo ، Cd ، Sn ، Hg ، Pb ، Biفي هذه الحالة ، تلعب الشروط التالية دورًا مهمًا في تصنيف المعادن الثقيلة: سميتها العالية للكائنات الحية بتركيزات منخفضة نسبيًا ، فضلاً عن القدرة على التراكم البيولوجي والتضخم الأحيائي. تقريبًا جميع المعادن التي تندرج تحت هذا التعريف (باستثناء الرصاص والزئبق والكادميوم والبزموت ، دور بيولوجيوهو أمر غير واضح في الوقت الحالي) ، والمشاركة بنشاط في العمليات البيولوجية ، وهي جزء من العديد من الإنزيمات. وفقًا لتصنيف N. Reimers ، يجب اعتبار المعادن ذات الكثافة التي تزيد عن 8 جم / سم 3 ثقيلة. وهكذا ، تشمل المعادن الثقيلة الرصاص ، النحاس ، الزنك ، النيكل ، الكادميوم ، Co ، Sb ، Sn ، Bi ، Hg.

رسميا ، التعريف معادن ثقيلةيتوافق مع عدد كبير منعناصر. ومع ذلك ، وفقًا للباحثين المنخرطين في الأنشطة العملية المتعلقة بتنظيم ملاحظات الحالة وتلوث البيئة ، فإن مركبات هذه العناصر بعيدة كل البعد عن أن تكون معادلة للملوثات. لذلك ، في العديد من الأعمال ، هناك تضييق لنطاق مجموعة المعادن الثقيلة ، وفقًا لمعايير الأولوية التي يحددها اتجاه وتفاصيل العمل. وهكذا ، في الأعمال الكلاسيكية بالفعل لـ Yu.A. إسرائيل في القائمة مواد كيميائية، يتم تحديدها في البيئات الطبيعية في المحطات الخلفية في محميات المحيط الحيوي ، في القسم معادن ثقيلةاسم الشيئ الرصاص ، الزئبق ، الكادميوم ، As.من ناحية أخرى ، وفقًا لقرار فريق العمل المعني بانبعاثات المعادن الثقيلة ، والذي يعمل تحت رعاية لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا ويقوم بجمع وتحليل المعلومات المتعلقة بانبعاثات الملوثات في الدول الأوروبية، فقط Zn و As و Se و Sbتم تعيينه ل معادن ثقيلة... وفقًا لتعريف N.Reimers ، تظل المعادن النبيلة والنادرة منفصلة عن المعادن الثقيلة ، على التوالي فقط Pb و Cu و Zn و Ni و Cd و Co و Sb و Sn و Bi و Hg... في الأعمال التطبيقية ، غالبًا ما يتم إضافة عدد المعادن الثقيلة Pt ، Ag ، W ، Fe ، Au ، Mn.

أيونات المعادن هي مكونات لا غنى عنها في الخزانات الطبيعية. اعتمادًا على الظروف البيئية (الأس الهيدروجيني ، وإمكانية الأكسدة والاختزال ، ووجود الروابط) ، فهي موجودة في حالات أكسدة مختلفة وهي جزء من مجموعة متنوعة من المركبات غير العضوية والمعدنية العضوية ، والتي يمكن أن تذوب حقًا ، أو تشتت غروانيًا ، أو تكون جزءًا من المعادن والمعلقات العضوية.

الأشكال المذابة حقًا من المعادن ، بدورها ، متنوعة للغاية ، والتي ترتبط بعمليات التحلل المائي ، البلمرة المائي (تكوين مجمعات هيدروكسو متعددة النوى) والتعقيد باستخدام روابط مختلفة. وفقًا لذلك ، تعتمد كل من الخصائص التحفيزية للمعادن وتوافرها للكائنات الحية الدقيقة المائية على أشكال وجودها في النظام البيئي المائي.

تشكل العديد من المعادن مجمعات قوية إلى حد ما مع المواد العضوية ؛ تعتبر هذه المجمعات من أهم أشكال هجرة العناصر في المياه الطبيعية. تتشكل معظم المجمعات العضوية في دورة مخلبية وتكون مستقرة. المركبات المكونة من أحماض التربة مع أملاح الحديد والألمنيوم والتيتانيوم واليورانيوم والفاناديوم والنحاس والموليبدينوم والمعادن الثقيلة الأخرى قابلة للذوبان بشكل جيد نسبيًا في وسط متعادل قليل الحمضية وقلوي قليلاً. لذلك ، فإن المجمعات العضوية المعدنية قادرة على الهجرة في المياه الطبيعية لمسافات طويلة جدًا. هذا مهم بشكل خاص للمياه السطحية منخفضة المعادن ، وقبل كل شيء ، حيث يكون تكوين مجمعات أخرى مستحيلاً.

لفهم العوامل التي تنظم تركيز المعدن في المياه الطبيعية ، وتفاعلها الكيميائي ، والتوافر البيولوجي والسمية ، من الضروري معرفة ليس فقط المحتوى الإجمالي ، ولكن أيضًا جزء الأشكال الحرة والمحدودة من المعدن.

إن انتقال المعادن في وسط مائي إلى شكل معقد فلزي له ثلاث نتائج:

1. قد تكون هناك زيادة في التركيز الكلي لأيونات المعادن بسبب تحولها إلى محلول من رواسب القاع ؛

2. يمكن أن تختلف نفاذية غشاء الأيونات المعقدة اختلافًا كبيرًا عن نفاذية الأيونات المميعة ؛

3. سمية المعدن نتيجة التعقيد يمكن أن تختلف اختلافا كبيرا.

لذلك ، أشكال مخلبة النحاس ، الكادميوم ، الزئبقأقل سمية من الأيونات الحرة. لفهم العوامل التي تنظم تركيز المعدن في المياه الطبيعية ، وتفاعلها الكيميائي ، والتوافر البيولوجي والسمية ، من الضروري معرفة ليس فقط المحتوى الإجمالي ، ولكن أيضًا نسبة الأشكال المقيدة والحرة.

مصادر تلوث المياه بالمعادن الثقيلة هي مياه الصرف من ورش الجلفنة ، والتعدين ، والمعادن الحديدية وغير الحديدية ، ومصانع بناء الآلات. توجد المعادن الثقيلة في الأسمدة والمبيدات ويمكن أن تدخل المسطحات المائية جنبًا إلى جنب مع الجريان السطحي من الأراضي الزراعية.

غالبًا ما ترتبط زيادة تركيز المعادن الثقيلة في المياه الطبيعية بأنواع أخرى من التلوث ، مثل التحمض. يساهم تداعيات الترسيب الحمضي في انخفاض قيمة الأس الهيدروجيني وانتقال المعادن من حالة ممتصة على المواد المعدنية والعضوية إلى حالة حرة.

بادئ ذي بدء ، من المهم أن تلك المعادن التي تلوث الغلاف الجوي إلى أقصى حد بسبب استخدامها بكميات كبيرة في أنشطة الإنتاج ونتيجة لتراكمها في البيئة الخارجية تشكل خطرا جسيما من وجهة نظر بيولوجيتها. النشاط والخصائص السامة. وتشمل الرصاص والزئبق والكادميوم والزنك والبزموت والكوبالت والنيكل والنحاس والقصدير والأنتيمون والفاناديوم والمنغنيز والكروم والموليبدينوم والزرنيخ.
الخصائص البيوجيوكيميائية للمعادن الثقيلة

B - مرتفع ، Y - متوسط ​​، H - منخفض

الفاناديوم.

يوجد الفاناديوم بشكل أساسي في حالة تشتت ويوجد في خامات الحديد والزيت والأسفلت والقار والصخر الزيتي والفحم ، إلخ. أحد المصادر الرئيسية لتلوث المياه الطبيعية بالفاناديوم هو النفط ومنتجاته.

يحدث في المياه الطبيعية بتركيزات منخفضة جدًا: في مياه النهر 0.2 - 4.5 ميكروغرام / دسم 3 ، في مياه البحر - في المتوسط ​​2 ميكروغرام / دسم 3

في الماء تكون مجمعات أنيونية مستقرة (V4O12) 4- و (V10O26) 6-. في هجرة الفاناديوم ، يعد دور مركباته المعقدة الذائبة مع المواد العضوية ، خاصة مع الأحماض الدبالية ، أمرًا ضروريًا.

التركيزات العالية من الفاناديوم ضارة بصحة الإنسان. MPCv للفاناديوم هو 0.1 مجم / ديسيمتر مكعب (مؤشر الخطر المحدد هو سمية صحية) ، MPCvr هو 0.001 مجم / ديسيمتر مكعب.

المصادر الطبيعية لدخول البزموت إلى المياه الطبيعية هي عمليات ترشيح المعادن المحتوية على البزموت. يمكن أيضًا أن تكون مياه الصرف من الصناعات الدوائية والعطور وبعض شركات صناعة الزجاج مصدرًا للدخول إلى المياه الطبيعية.

في المياه السطحية غير الملوثة ، توجد بتركيزات دون ميكروجرام. يوجد أعلى تركيز في المياه الجوفية وهو 20 ميكروغرام / دسم 3 ، في مياه البحر - 0.02 ميكروغرام / دسم 3 ، وأقصى حد للتركيز هو 0.1 ملجم / دسم 3.

المصادر الرئيسية لمركبات الحديد في المياه السطحية هي عمليات التجوية الكيميائية للصخور ، مصحوبة بتدميرها ميكانيكيًا وانحلالها. في عملية التفاعل مع المواد المعدنية والعضوية الموجودة في المياه الطبيعية ، يتم تكوين مركب معقد من مركبات الحديد الموجودة في الماء في حالة مذابة وغروية ومعلقة. تأتي كميات كبيرة من الحديد من الجريان السطحي للمياه الجوفية ومياه الصرف من الصناعات المعدنية وتشغيل المعادن والنسيج والطلاء والورنيش ومياه الصرف الزراعي.

يعتمد توازن الطور على التركيب الكيميائي للمياه ، ودرجة الحموضة ، و Eh ، وإلى حد ما ، على درجة الحرارة. في التحليل الروتيني خلال شكل مرجحتنبعث منها جسيمات أكبر من 0.45 ميكرون. يتكون بشكل أساسي من المعادن المحتوية على الحديد وهيدرات أكسيد الحديد ومركبات الحديد الممتصة على المعلقات. عادة ما يتم النظر إلى الأشكال المذابة والغروية الحقيقية معًا. حديد مذابممثلة بمركبات في شكل أيوني ، في شكل مركب هيدروكسو ومركبات مع مواد عضوية وغير عضوية مذابة في المياه الطبيعية. إن Fe (II) بشكل أساسي هو الذي يهاجر في الشكل الأيوني ، و Fe (III) ، في حالة عدم وجود مواد معقدة ، لا يمكن أن يكون في حالة مذابة بكميات كبيرة.

يوجد الحديد بشكل أساسي في المياه ذات القيم المنخفضة لـ Eh.

نتيجة للأكسدة الكيميائية والكيميائية الحيوية (بمشاركة بكتيريا الحديد) ، يمر Fe (II) إلى Fe (III) ، والذي ، يتحلل بالماء ، يترسب في شكل Fe (OH) 3. يميل كل من Fe (II) و Fe (III) إلى تكوين معقدات هيدروكسو من النوع +, 4+, +, 3+, - وآخرون يتعايشون في محلول بتركيزات مختلفة اعتمادًا على الأس الهيدروجيني ويحددون بشكل عام حالة نظام الحديد-الهيدروكسيل. الشكل الرئيسي لإيجاد الحديد (III) في المياه السطحية هو مركباته المعقدة ذات المركبات العضوية وغير العضوية الذائبة ، والمواد الدبالية بشكل أساسي. عند الرقم الهيدروجيني = 8.0 ، يكون الشكل الرئيسي هو Fe (OH) 3 ؛ والصورة الغروانية للحديد هي الأقل دراسة ؛ وهي عبارة عن هيدرات من أكسيد الحديد Fe (OH) 3 والمركبات التي تحتوي على مواد عضوية.

يبلغ محتوى الحديد في المياه السطحية للأرض أعشار مليغرام ، بالقرب من المستنقعات - بضعة مليغرامات. لوحظ وجود زيادة في محتوى الحديد في مياه المستنقعات ، حيث يكون في شكل معقدات مع أملاح الأحماض الدبالية - الهيومات. لوحظت أعلى تركيزات من الحديد (تصل إلى عدة عشرات ومئات المليغرام لكل 1 دسم 3) في المياه الجوفية ذات قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة.

كونه عنصرًا نشطًا بيولوجيًا ، يؤثر الحديد إلى حد ما على شدة تطور العوالق النباتية والتركيب النوعي للنباتات الدقيقة في الخزان.

يخضع تركيز الحديد لتقلبات موسمية كبيرة. عادة ، في الخزانات ذات الإنتاجية البيولوجية العالية خلال فترة الركود الصيفي والشتوي ، يكون هناك زيادة ملحوظة في تركيز الحديد في الطبقات السفلية من الماء. يرافق خلط الخريف والربيع للكتل المائية (homothermy) أكسدة Fe (II) في Fe (III) وترسيب الأخير على شكل Fe (OH) 3.

يدخل المياه الطبيعية أثناء ترشيح خامات التربة والمعادن والنحاس نتيجة تحلل الكائنات المائية القادرة على تراكمها. يتم تنفيذ مركبات الكادميوم في المياه السطحية بمياه الصرف الصحي من مصانع الرصاص والزنك ، ومعامل معالجة الخام ، وعدد من المصانع الكيميائية (إنتاج حامض الكبريتيك) ، وإنتاج الجلفنة ، وكذلك مع مياه المناجم. يحدث انخفاض في تركيز مركبات الكادميوم المذابة بسبب عمليات الامتصاص وترسيب هيدروكسيد وكربونات الكادميوم واستهلاك الكائنات المائية.

أشكال الكادميوم الذائبة في المياه الطبيعية هي في الأساس معقدات معدنية وعضوية معدنية. الشكل الرئيسي المعلق للكادميوم هو مركباته الممتصة. يمكن أن ينتقل جزء كبير من الكادميوم داخل خلايا الكائنات المائية.

في مياه الأنهار غير الملوثة والملوثة قليلاً ، يتم احتواء الكادميوم في تركيزات دون ميكروجرام ، في المياه الملوثة والمخلفات ، يمكن أن يصل تركيز الكادميوم إلى عشرات الميكروغرام لكل 1 dm3.

تلعب مركبات الكادميوم دورًا مهمًا في حياة الإنسان والحيوان. في التركيزات العالية يكون سامًا ، خاصةً عند استخدامه مع مواد سامة أخرى.

MPCv هو 0.001 مجم / ديسيمتر مكعب ، MPCvr - 0.0005 مجم / ديسيمتر مكعب (العلامة المحددة للضرر هي السمية).

تدخل مركبات الكوبالت إلى المياه الطبيعية نتيجة ارتشاحها من بيريت النحاس وخامات أخرى ، ومن التربة أثناء تحلل الكائنات الحية والنباتات ، وكذلك من مياه الصرف من مصانع التعدين والمعالجة المعدنية والكيميائية. تأتي بعض كميات الكوبالت من التربة نتيجة تحلل الكائنات الحية النباتية والحيوانية.

تكون مركبات الكوبالت في المياه الطبيعية في حالة مذابة ومعلقة ، ويتم تحديد النسبة الكمية بينها من خلال التركيب الكيميائي للماء ودرجة الحرارة وقيم الأس الهيدروجيني. يتم تمثيل الأشكال الذائبة بشكل أساسي بواسطة مركبات معقدة ، بما في ذلك. بالمواد العضوية للمياه الطبيعية. مركبات الكوبالت ثنائية التكافؤ هي الأكثر شيوعًا للمياه السطحية. في وجود المؤكسدات ، قد يوجد الكوبالت ثلاثي التكافؤ بتركيزات ملحوظة.

الكوبالت هو أحد العناصر النشطة بيولوجيًا ويوجد دائمًا في جسم الحيوانات والنباتات. يرتبط المحتوى غير الكافي منه في التربة بمحتوى غير كافٍ من الكوبالت في النباتات ، مما يساهم في تطور فقر الدم في الحيوانات (منطقة غابات التايغا غير تشيرنوزم). كونه جزءًا من فيتامين ب 12 ، يؤثر الكوبالت بشكل فعال للغاية على تناول المواد النيتروجينية ، ويزيد محتوى الكلوروفيل وحمض الأسكوربيك ، وينشط التخليق الحيوي ويزيد من محتوى بروتين النيتروجين في النباتات. ومع ذلك ، فإن التركيزات المرتفعة من مركبات الكوبالت سامة.

في مياه الأنهار غير الملوثة والملوثة قليلاً ، يتراوح محتواها من أعشار إلى جزء من الألف من مليغرام لكل 1 دسم 3 ، ويبلغ متوسط ​​المحتوى في مياه البحر 0.5 ميكروغرام / دسم 3. MPCv هو 0.1 مجم / ديسيمتر 3 ، MPCvr 0.01 مجم / ديسيمتر مكعب.

المنغنيز

يدخل المنغنيز إلى المياه السطحية نتيجة ترشيح خامات المنغنيز الحديدي والمعادن الأخرى التي تحتوي على المنغنيز (بيرولوزيت ، سيلوميلان ، براونيت ، منجانيت ، مغرة سوداء). تأتي كميات كبيرة من المنجنيز من تحلل الحيوانات المائية والكائنات الحية النباتية ، وخاصة الطحالب الخضراء المزرقة ، والدياتومات والنباتات المائية العليا. يتم تنفيذ مركبات المنغنيز في خزانات بمياه الصرف الصحي من مصانع تركيز المنغنيز ، مصانع التعدين ، الشركات صناعة كيميائيةومياه الألغام.

يحدث انخفاض في تركيز أيونات المنغنيز في المياه الطبيعية نتيجة لأكسدة Mn (II) إلى MnO2 وأكاسيد أخرى عالية التكافؤ المترسبة. المعلمات الرئيسية التي تحدد تفاعل الأكسدة هي تركيز الأكسجين المذاب ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة. ينخفض ​​تركيز مركبات المنجنيز الذائبة بسبب استخدامها بواسطة الطحالب.

الشكل الرئيسي لهجرة مركبات المنجنيز في المياه السطحية هو المادة المعلقة ، والتي يتم تحديد تكوينها ، بدورها ، من خلال تكوين الصخور التي تجففها المياه ، وكذلك الهيدروكسيدات الغروية للمعادن الثقيلة ومركبات المنغنيز الممتصة. المواد العضوية وعمليات تعقيد المنغنيز مع الروابط العضوية وغير العضوية لها أهمية كبيرة في هجرة المنغنيز في الأشكال الذائبة والغروانية. يشكل Mn (II) مجمعات قابلة للذوبان مع البيكربونات والكبريتات. من النادر وجود مجمعات من المنغنيز مع أيونات الكلور. عادة ما تكون المركبات المعقدة من Mn (II) مع المواد العضوية أقل قوة من المعادن الانتقالية الأخرى. وتشمل هذه المركبات التي تحتوي على الأمينات والأحماض العضوية والأحماض الأمينية والمواد الدبالية. يمكن أن يكون Mn (III) بتركيزات عالية في حالة مذابة فقط في وجود عوامل معقدة قوية ؛ لا يحدث Mn (YII) في المياه الطبيعية.

الخامس مياه النهريتراوح محتوى المنغنيز عادة من 1 إلى 160 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب ، ويبلغ متوسط ​​المحتوى في مياه البحر 2 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب ، في المياه الجوفية - 102 - 103 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب.

يخضع تركيز المنجنيز في المياه السطحية للتقلبات الموسمية.

العوامل التي تحدد التغيرات في تركيزات المنغنيز هي النسبة بين جريان المياه السطحية والجوفية ، وكثافة استهلاكها أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وتحلل العوالق النباتية ، والكائنات الحية الدقيقة والنباتات المائية الأعلى ، وكذلك عمليات ترسبها في قاع المسطحات المائية.

دور المنجنيز في حياة النباتات العليا والطحالب في المسطحات المائية كبير جدًا. يعزز المنغنيز استخدام النباتات لثاني أكسيد الكربون ، وبالتالي زيادة معدل التمثيل الضوئي ، ويشارك في عمليات استعادة النترات واستيعاب النيتروجين بواسطة النباتات. يعزز المنغنيز انتقال Fe (II) النشط إلى Fe (III) ، والذي يحمي الخلية من التسمم ، ويسرع نمو الكائنات الحية ، إلخ. إن الدور البيئي والفسيولوجي المهم للمنغنيز يجعل من الضروري دراسة وتوزيع المنغنيز في المياه الطبيعية.

بالنسبة لخزانات الاستخدام الصحي والمنزلي ، تم ضبط MPCv (لأيون المنغنيز) بما يعادل 0.1 مجم / دسم 3.

فيما يلي خرائط لتوزيع متوسط ​​تركيزات المعادن: المنغنيز والنحاس والنيكل والرصاص ، والتي بنيت على أساس بيانات الرصد للفترة 1989-1993. في 123 مدينة. يُفترض أن استخدام البيانات اللاحقة غير مناسب ، لأنه فيما يتعلق بانخفاض الإنتاج ، انخفضت تركيزات المواد الصلبة العالقة ، وبالتالي المعادن بشكل كبير.

التأثير على الصحة.العديد من المعادن هي من مكونات الغبار ولها آثار صحية كبيرة.

يدخل المنغنيز إلى الغلاف الجوي من الانبعاثات الصادرة عن شركات تعدين الحديد (60٪ من جميع انبعاثات المنغنيز) ، والهندسة الميكانيكية وتشغيل المعادن (23٪) ، والمعادن غير الحديدية (9٪) ، والعديد من المصادر الصغيرة ، على سبيل المثال ، من اللحام.

تركيزات عالية من المنجنيز تؤدي إلى ظهور تأثيرات سامة عصبية ، وأضرار تدريجية للجهاز العصبي المركزي ، والالتهاب الرئوي.
لوحظت أعلى تركيزات من المنجنيز (0.57 - 0.66 ميكروغرام / م 3) في المراكز الكبيرة لعلم المعادن: في ليبيتسك وتشريبوفيتس ، وكذلك في ماجادان. تتركز معظم المدن ذات التركيزات العالية للمنغنيز (0.23 - 0.69 ميكروغرام / متر مكعب) في شبه جزيرة كولا: زابوليارني ، كاندالاكشا ، مونشيجورسك ، أولينيغورسك (انظر الخريطة).

1991 - 1994 انخفضت انبعاثات المنغنيز من المصادر الصناعية بنسبة 62٪ ، ومتوسط ​​التركيزات بنسبة 48٪.

النحاس هو أحد أهم العناصر النزرة. يرتبط النشاط الفسيولوجي للنحاس بشكل أساسي بإدراجه في المراكز النشطة لأنزيمات الأكسدة والاختزال. يؤثر محتوى النحاس غير الكافي في التربة سلبًا على تخليق البروتينات والدهون والفيتامينات ويساهم في عقم الكائنات النباتية. يشارك النحاس في عملية التمثيل الضوئي ويؤثر على امتصاص النباتات للنيتروجين. في الوقت نفسه ، يكون لتركيزات النحاس الزائدة تأثير سلبي على الكائنات الحية النباتية والحيوانية.

أكثر المركبات شيوعًا في المياه الطبيعية هي Cu (II). من بين مركبات Cu (I) ، فإن Cu2O و Cu2S و CuCl ، والتي لا تكاد تذوب في الماء ، هي الأكثر انتشارًا. في وجود الروابط في وسط مائي ، جنبًا إلى جنب مع توازن تفكك الهيدروكسيد ، من الضروري مراعاة تكوين العديد من الأشكال المعقدة التي تكون في حالة توازن مع أيونات مائية معدنية.

المصدر الرئيسي للنحاس الذي يدخل المياه الطبيعية هو مياه الصرف الصحي من الصناعات الكيميائية والمعدنية ، ومياه المناجم ، وكواشف الألدهيد المستخدمة لتدمير الطحالب. يمكن أن يظهر النحاس نتيجة تآكل الأنابيب النحاسية والهياكل الأخرى المستخدمة في أنظمة إمدادات المياه. في المياه الجوفية ، يرجع محتوى النحاس إلى تفاعل الماء مع الصخور المحتوية عليه (كالكوبايرايت ، كالكوسايت ، كوفلايت ، بورنيت ، ملكيت ، أزوريت ، كريساكولا ، بروتانتين).

الحد الأقصى المسموح به لتركيز النحاس في مياه المسطحات المائية الصحية هو 0.1 مجم / dm3 (العلامة المحددة للضرر هي الصحة العامة) ، في مياه المسطحات المائية السمكية - 0.001 مجم / دسم 3.

قرية

نوريلسك

مونشيجورسك

كراسنورالسك

كولشوجينو

زابوليارني

انبعاثات М (ألف طن / سنة) من أكسيد النحاس ومتوسط ​​التركيزات السنوية q (ميكروغرام / م 3) من النحاس.

يدخل النحاس في الهواء مع انبعاثات من الصناعات المعدنية. في انبعاثات المواد الصلبة ، يتم احتواؤها بشكل أساسي في شكل مركبات ، وخاصة أكسيد النحاس.

تمثل شركات التعدين غير الحديدية 98.7 ٪ من جميع الانبعاثات البشرية لهذا المعدن ، منها 71 ٪ يتم تنفيذه من قبل الشركات التابعة لشركة Norilsk Nickel الواقعة في Zapolyarny و Nikel و Monchegorsk و Norilsk ، وحوالي 25 ٪ من انبعاثات النحاس هي نُفذت في Revda و Krasnouralsk و Kolchugino وغيرها.

تؤدي التركيزات العالية من النحاس إلى التسمم وفقر الدم والتهاب الكبد.

كما يتضح من الخريطة ، تم تسجيل أعلى تركيزات النحاس في مدينتي ليبيتسك ورودنايا بريستان. كما زادت تركيزات النحاس في المدن شبه جزيرة كولا، في Zapolyarny ، Monchegorsk ، Nikel ، Olenegorsk ، وكذلك في Norilsk.

انخفضت انبعاثات النحاس من المصادر الصناعية بنسبة 34٪ ، ومتوسط ​​التركيزات بنسبة 42٪.

الموليبدينوم

تدخل مركبات الموليبدينوم المياه السطحية نتيجة ارتشاحها من المعادن الخارجية التي تحتوي على الموليبدينوم. يدخل الموليبدينوم أيضًا المسطحات المائية بمياه الصرف من مصانع التركيز ومؤسسات التعدين غير الحديدية. يحدث انخفاض في تركيز مركبات الموليبدينوم نتيجة ترسيب المركبات قليلة الذوبان ، وعمليات الامتزاز بواسطة المعلقات المعدنية واستهلاك الكائنات المائية النباتية.

الموليبدينوم في المياه السطحية بشكل رئيسي في شكل MoO42-... من المحتمل جدًا أن توجد في شكل مجمعات عضوية معدنية. تنبع احتمالية حدوث بعض التراكم في الحالة الغروانية من حقيقة أن منتجات أكسدة الموليبدينيت هي مواد مشتتة ناعماً سائبة.

في مياه الأنهار ، يوجد الموليبدينوم بتركيزات تتراوح من 2.1 إلى 10.6 ميكروغرام / دسم 3. تحتوي مياه البحر على ما معدله 10 ميكروغرام / دسم 3 من الموليبدينوم.

بكميات صغيرة ، الموليبدينوم ضروري للتطور الطبيعي للكائنات الحية النباتية والحيوانية. الموليبدينوم هو جزء من إنزيم أوكسيديز الزانثين. مع نقص الموليبدينوم ، يتم إنتاج الإنزيم بكميات غير كافية ، مما يسبب ردود فعل سلبية في الجسم. في التركيزات العالية ، الموليبدينوم ضار. مع وجود فائض من الموليبدينوم ، يتم اضطراب عملية التمثيل الغذائي.

الحد الأقصى لتركيز الموليبدينوم المسموح به في المسطحات المائية للاستخدام الصحي والمنزلي هو 0.25 مجم / دسم 3.

يأتي الزرنيخ إلى المياه الطبيعية من ينابيع المياه المعدنية، مناطق تمعدن الزرنيخ (زرنيخ بيريت ، ريغارار ، أوربيمنت) ، وكذلك من مناطق أكسدة صخور من أنواع متعددة المعادن ، ونحاس - كوبالت ، وتنجستن. تأتي كمية معينة من الزرنيخ من التربة ، وكذلك من تحلل الكائنات الحية النباتية والحيوانية. يعد استهلاك الزرنيخ من قبل الكائنات المائية أحد أسباب انخفاض تركيزه في الماء ، والذي يتجلى بشكل واضح خلال فترة التطور المكثف للعوالق.

كميات كبيرة من الزرنيخ تدخل المسطحات المائية مع مياه الصرف الصحي من مصانع المعالجة ، والنفايات من إنتاج الأصباغ ، والمدابغ وصناعات المبيدات ، وكذلك من الأراضي الزراعية حيث تستخدم المبيدات.

في المياه الطبيعية ، تكون مركبات الزرنيخ في حالة مذابة ومعلقة ، ويتم تحديد النسبة بينها من خلال التركيب الكيميائي للماء وقيم الأس الهيدروجيني. في شكل مذاب ، يوجد الزرنيخ في أشكال تريس وخماسي التكافؤ ، بشكل رئيسي في شكل الأنيونات.

في مياه الأنهار غير الملوثة ، يوجد الزرنيخ عادة بتركيزات ميكروغرام. الخامس مياه معدنيةيمكن أن يصل تركيزه إلى عدة مليغرامات لكل 1 دسم 3 ، في مياه البحر يحتوي في المتوسط ​​3 ميكروغرام / دسم 3 ، في المياه الجوفية يوجد بتركيزات n.105 ميكروغرام / دسم 3. تعتبر مركبات الزرنيخ ذات التركيزات العالية سامة لجسم الحيوانات والبشر: فهي تمنع عمليات الأكسدة وتمنع إمداد الأعضاء والأنسجة بالأكسجين.

أقصى تركيز مسموح به للزرنيخ هو 0.05 ملجم / دسم 3 (مؤشر الخطر المحدود صحي وسمي) وأقصى تركيز مسموح به للزرنيخ هو 0.05 ملجم / دسم 3.

يرجع وجود النيكل في المياه الطبيعية إلى تكوين الصخور التي يمر من خلالها الماء: فهو موجود في أماكن ترسبات خامات كبريتيد النحاس والنيكل وخامات الحديد والنيكل. يدخل في الماء من التربة ومن الكائنات الحية النباتية والحيوانية أثناء تسوسها. تم العثور على محتوى النيكل زيادة بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الطحالب في الطحالب الخضراء المزرقة. كما يتم توفير مركبات النيكل للمسطحات المائية بمياه الصرف من محلات الطلاء بالنيكل ومصانع المطاط الصناعي ومصانع تجهيز النيكل. تصاحب انبعاثات النيكل الضخمة حرق الوقود الأحفوري.

يمكن أن ينخفض ​​تركيزه نتيجة ترسيب مركبات مثل السيانيد أو الكبريتيدات أو الكربونات أو الهيدروكسيدات (مع زيادة قيم الأس الهيدروجيني) ، بسبب استهلاك الكائنات المائية وعمليات الامتصاص.

في المياه السطحية ، تكون مركبات النيكل في حالة مذابة ومعلقة وحالة غروانية ، وتعتمد النسبة الكمية بينها على تكوين الماء ودرجة الحرارة وقيم الأس الهيدروجيني. يمكن أن تكون المواد الماصة لمركبات النيكل عبارة عن هيدروكسيد الحديد والمواد العضوية وكربونات الكالسيوم شديدة التشتت والطين. الأشكال الذائبة هي في الأساس أيونات معقدة ، غالبًا مع الأحماض الأمينية ، والأحماض الدبالية والفولفيك ، وأيضًا في شكل مركب سيانيد قوي. تنتشر مركبات النيكل على نطاق واسع في المياه الطبيعية ، حيث تكون في حالة الأكسدة +2. تتشكل مركبات Ni3 + عادة في بيئة قلوية.

تلعب مركبات النيكل دورًا مهمًا في عمليات تكوين الدم ، كونها محفزات. محتواه المتزايد له تأثير محدد على نظام القلب والأوعية الدموية... النيكل هو أحد العناصر المسببة للسرطان. إنه قادر على التسبب في أمراض الجهاز التنفسي. يُعتقد أن أيونات النيكل الحرة (Ni2 +) أكثر سمية بحوالي مرتين من مركباتها المعقدة.

في مياه الأنهار غير الملوثة والملوثة قليلاً ، يتراوح تركيز النيكل عادة من 0.8 إلى 10 ميكروغرام / دسم 3 ؛ في تلك الملوثة ، تكون عدة عشرات من الميكروغرام لكل 1 dm3. متوسط ​​تركيز النيكل في مياه البحر 2 ميكروغرام / دسم 3 ، في المياه الجوفية - n.103 ميكروغرام / دسم 3. في المياه الجوفية التي تغسل الصخور المحتوية على النيكل ، يرتفع تركيز النيكل أحيانًا إلى 20 مجم / دسم 3.

يدخل النيكل إلى الغلاف الجوي من شركات التعدين غير الحديدية ، والتي تمثل 97٪ من جميع انبعاثات النيكل ، منها 89٪ تذهب إلى الشركات التابعة لشركة Norilsk Nickel الواقعة في Zapolyarny و Nikel و Monchegorsk و Norilsk.

زيادة محتوى النيكل في بيئةيؤدي إلى الظهور الأمراض المتوطنة، سرطان الشعب الهوائية. تصنف مركبات النيكل على أنها مجموعة مسرطنة 1.
تُظهر الخريطة عدة نقاط ذات متوسط ​​تركيزات عالية من النيكل في مواقع منطقة نوريلسك نيكل: أباتيتي ، كاندالاكشا ، مونشيجورسك ، أولينيغورسك.

انخفضت انبعاثات النيكل من المنشآت الصناعية بنسبة 28٪ ، ومتوسط ​​التركيزات - بنسبة 35٪.

الانبعاثات М (ألف طن / سنة) ومتوسط ​​التركيزات السنوية q (ميكروغرام / م 3) من النيكل.

يدخل المياه الطبيعية نتيجة عمليات ترشيح المعادن المحتوية على القصدير (حجر القصدير ، ستانين) ، وكذلك مع مياه الصرف الصحي من مختلف الصناعات (صباغة الأقمشة ، وتركيب الدهانات العضوية ، وإنتاج السبائك مع إضافات القصدير ، وما إلى ذلك) .

التأثير السام للقصدير صغير.

في المياه السطحية غير الملوثة ، يوجد القصدير بتركيزات دون ميكروجرام. في المياه الجوفية ، يصل تركيزه إلى بضعة ميكروغرامات لكل 1 dm3. MPCv هو 2 مجم / ديسيمتر مكعب.

يمكن أن تدخل مركبات الزئبق المياه السطحية نتيجة لترشيح الصخور في منطقة رواسب الزئبق (الزنجفر ، ميتاسينابار ، ليفينجستونيت) ، في عملية تحلل الكائنات المائية التي تتراكم الزئبق. كميات كبيرة تدخل المسطحات المائية مع مياه الصرف الصحي من الشركات المنتجة للأصباغ ومبيدات الآفات والمستحضرات الصيدلانية ، وبعض المتفجرات... تبعث محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم كميات كبيرة من مركبات الزئبق في الغلاف الجوي ، والتي ، نتيجة للترسبات الرطبة والجافة ، تدخل المسطحات المائية.

يحدث انخفاض في تركيز مركبات الزئبق المذابة نتيجة استخلاصها من قبل العديد من الكائنات البحرية وكائنات المياه العذبة ، والتي لديها القدرة على تجميعها بتركيزات أعلى بعدة مرات من محتواها في الماء ، وكذلك عمليات الامتزاز بواسطة المواد الصلبة العالقة. ورواسب القاع.

في المياه السطحية ، تكون مركبات الزئبق في حالة مذابة ومعلقة. النسبة بينهما تعتمد على التركيب الكيميائي للماء وقيم الأس الهيدروجيني. الزئبق المعلق هو مركبات الزئبق الممتصة. الأشكال الذائبة هي جزيئات غير منفصلة ومركبات عضوية ومعدنية معقدة. في مياه المسطحات المائية ، يمكن العثور على الزئبق في شكل مركبات ميثيل الزئبق.

مركبات الزئبق شديدة السمية ، فهي تؤثر على الجهاز العصبي للإنسان ، وتسبب تغيرات في الغشاء المخاطي ، وتعطل. وظيفة المحركوالإفراز الجهاز الهضمي، والتغيرات في الدم ، وما إلى ذلك. تهدف عمليات المثيلة البكتيرية إلى تكوين مركبات ميثيل الزئبق ، والتي تكون أكثر سمية بعدة مرات من الأملاح المعدنية للزئبق. تتراكم مركبات ميثيل الزئبق في الأسماك ويمكن أن تدخل جسم الإنسان.

أقصى تركيز مسموح به للزئبق هو 0.0005 مجم / ديسيمتر مكعب (العلامة المحددة للضرر صحية وسمية) ، وأقصى تركيز مسموح به للزئبق هو 0.0001 مجم / ديسيمتر مكعب.

المصادر الطبيعية للرصاص الذي يدخل المياه السطحية هي عمليات تفكك المعادن الداخلية (الجالينا) والخارجية (الزنجليزية ، والسيروزيت ، وما إلى ذلك). ترتبط الزيادة الكبيرة في محتوى الرصاص في البيئة (بما في ذلك المياه السطحية) باحتراق الفحم ، واستخدام رباعي إيثيل الرصاص كعامل مانع للانزعاج في وقود المحرك ، مع إزالته في المسطحات المائية بمياه الصرف من مصانع معالجة الخام وبعض المصانع المعدنية والصناعات الكيماوية والمناجم وما إلى ذلك. تتمثل العوامل المهمة في خفض تركيز الرصاص في الماء في امتصاصه عن طريق المواد الصلبة العالقة وترسيبها في رواسب القاع. من بين المعادن الأخرى ، يتم استخلاص الرصاص وتجميعه بواسطة الكائنات المائية.

يوجد الرصاص في المياه الطبيعية في حالة مذابة ومعلقة (ممتصة). في شكل مذاب ، يحدث في شكل معقدات معدنية وعضوية ، وكذلك أيونات بسيطة ، في شكل غير قابل للذوبان ، بشكل رئيسي في شكل كبريتيدات وكبريتات وكربونات.

في مياه الأنهار ، يتراوح تركيز الرصاص من أعشار إلى بضعة ميكروجرام لكل 1 dm3. حتى في مياه المسطحات المائية المجاورة لمناطق الخامات المتعددة الفلزات ، نادرًا ما يصل تركيزها إلى عشرات المليغرام لكل 1 دسم 3. فقط في المياه الحرارية للكلوريد ، يصل تركيز الرصاص أحيانًا إلى عدة مليغرام لكل 1 دسم 3.

المؤشر المحدد لضرر الرصاص صحي وسمي. MPCv للرصاص 0.03 مجم / ديسيمتر 3 ، MPCvr - 0.1 مجم / ديسيمتر 3.

يتم احتواء الرصاص في الانبعاثات من صناعة المعادن ، وتشغيل المعادن ، والهندسة الكهربائية ، والبتروكيماويات ، وصناعات السيارات.

تحدث الآثار الصحية للرصاص من خلال استنشاق الهواء المحتوي على الرصاص وابتلاع الرصاص من الطعام والماء وجزيئات الغبار. يتراكم الرصاص في الجسم والعظام والأنسجة السطحية. يؤثر الرصاص على الكلى والكبد والجهاز العصبي والأعضاء المكونة للدم. كبار السن والأطفال حساسون بشكل خاص لجرعات الرصاص المنخفضة.

الانبعاثات М (ألف طن / سنة) ومتوسط ​​التركيزات السنوية q (ميكروغرام / م 3) من الرصاص.

في سبع سنوات ، انخفضت انبعاثات الرصاص من المصادر الصناعية بنسبة 60٪ بسبب خفض الإنتاج وإغلاق العديد من المصانع. لا يصاحب الانخفاض الحاد في الانبعاثات الصناعية انخفاض في انبعاثات المركبات. انخفض متوسط ​​تركيزات الرصاص بنسبة 41 ٪ فقط. يمكن أن تُعزى الاختلافات في خفض الانبعاثات وتركيزات الرصاص إلى المحاسبة غير المكتملة للانبعاثات من المركبات في السنوات السابقة ؛ الآن ازداد عدد السيارات وكثافة حركة المرور الخاصة بهم.

رباعي إيثيل الرصاص

يدخل المياه الطبيعية بسبب استخدام المركبات المائية كعامل مانع للصراع في وقود السيارات ، وكذلك من الجريان السطحي من المناطق الحضرية.

هذه المادة شديدة السمية ولها خصائص تراكمية.

مصادر الفضة التي تدخل المياه السطحية هي المياه الجوفية ومياه الصرف الصحي للمناجم ومصانع المعالجة ومؤسسات التصوير. يرتبط محتوى الفضة المتزايد باستخدام مستحضرات مبيد للجراثيم والطحالب.

في مياه الصرف الصحي ، يمكن أن توجد الفضة في شكل مذاب ومعلق ، بالنسبة للجزء الاكبرفي شكل أملاح هاليد.

في المياه السطحية غير الملوثة ، توجد الفضة بتركيزات دون ميكروجرام. في المياه الجوفية ، يتراوح تركيز الفضة من وحدات إلى عشرات الميكروغرام لكل 1 dm3 ، في مياه البحر - بمتوسط ​​0.3 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب.

أيونات الفضة قادرة على تدمير البكتيريا وتعقيم المياه حتى في وجود تركيز ضئيل (الحد الأدنى لعمل مبيد للجراثيم لأيونات الفضة هو 2.10-11 مول / ديسيمتر 3). لا يزال دور الفضة في جسم الإنسان والحيوان غير مفهوم جيدًا.

يبلغ الحد الأقصى لتركيز الفضة 0.05 مجم / دسم 3.

يدخل الأنتيمون إلى المياه السطحية بسبب ترشيح معادن الأنتيمون (ستيبنيت ، سينارمونتيت ، فالنتينيت ، سيرفانتيت ، ستيبوكانيت) ومع مياه الصرف من المطاط والزجاج والصباغة ومصانع الكبريت.

في المياه الطبيعية ، تكون مركبات الأنتيمون في حالة مذابة ومعلقة. في ظل ظروف الأكسدة والاختزال النموذجية للمياه السطحية ، قد يوجد الأنتيمون ثلاثي التكافؤ وخماسي التكافؤ.

في المياه السطحية غير الملوثة ، يوجد الأنتيمون بتركيزات دون ميكروجرام ، في ماء البحر يصل تركيزه إلى 0.5 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب ، في المياه الجوفية - 10 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب. أقصى تركيز مسموح به للأنتيمون هو 0.05 مجم / دسم 3 (مؤشر الخطر المحدود صحي وسمي) ، وأقصى تركيز مسموح به للأنتيمون هو 0.01 مجم / دسم 3.

تدخل مركبات الكروم ثلاثي وسداسي التكافؤ إلى المياه السطحية نتيجة الارتشاح من الصخور (الكروميت ، الكروكويت ، أوفاروفيت ، إلخ). تأتي بعض الكميات من التربة أثناء تحلل الكائنات الحية والنباتات. يمكن أن تدخل كميات كبيرة إلى الخزانات بمياه الصرف الصحي من ورش الجلفنة وورش الصبغ لشركات النسيج والمدابغ وشركات الصناعة الكيميائية. يمكن ملاحظة انخفاض في تركيز أيونات الكروم نتيجة لاستهلاك الكائنات المائية وعمليات الامتزاز.

في المياه السطحية ، تكون مركبات الكروم في حالة مذابة ومعلقة ، وتعتمد النسبة بينها على تكوين المياه ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة في المحلول. مركبات الكروم المعلقة هي في الأساس مركبات الكروم الممتصة. يمكن أن تكون المواد الماصة من الطين ، وهيدروكسيد الحديد ، وكربونات الكالسيوم المتناثرة بدقة ، ومخلفات الكائنات الحية النباتية والحيوانية. في شكل مذاب ، يمكن أن يكون الكروم على شكل كرومات وثنائي كرومات. في ظل الظروف الهوائية ، يتحول Cr (VI) إلى Cr (III) ، تتحلل أملاحه في وسط محايد وقلوي مع إطلاق الهيدروكسيد.

في مياه الأنهار غير الملوثة والملوثة قليلاً ، يتراوح محتوى الكروم من بضعة أعشار ميكروغرام لكل لتر إلى عدة ميكروجرام لكل لتر ، وفي المسطحات المائية الملوثة يصل إلى عدة عشرات ومئات الميكروجرام لكل لتر. متوسط ​​التركيز في مياه البحر هو 0.05 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب ، في المياه الجوفية - عادة في نطاق 10-102 ميكروغرام / ديسيمتر مكعب.

مركبات Cr (VI) و Cr (III) في زيادة المبالغلها خصائص مسرطنة. تعتبر مركبات Cr (VI) أكثر خطورة.

يدخل المياه الطبيعية نتيجة العمليات الطبيعية لتدمير وتفكك الصخور والمعادن (سفاليريت ، زنكيت ، جوسلاريت ، سميثسونايت ، كالامين) ، وكذلك مع مياه الصرف الصحي من مصانع معالجة الخامات وورش الجلفنة ، وإنتاج ورق البرشمان ، والدهانات المعدنية وألياف فيسكوز ود.

في الماء ، يوجد بشكل أساسي في الشكل الأيوني أو في شكل معقداته المعدنية والعضوية. يحدث أحيانًا في أشكال غير قابلة للذوبان: في شكل هيدروكسيد ، كربونات ، كبريتيد ، إلخ.

في مياه الأنهار ، يتراوح تركيز الزنك عادة من 3 إلى 120 ميكروغرام / دسم 3 ، في مياه البحر - من 1.5 إلى 10 ميكروغرام / دسم 3. يمكن أن يكون المحتوى في الخام وخاصة في مياه المناجم ذات قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة كبيرًا.

الزنك هو أحد العناصر النزرة النشطة التي تؤثر على النمو و التطور الطبيعيالكائنات الحية. في نفس الوقت ، العديد من مركبات الزنك سامة ، في المقام الأول كبريتاته وكلوريده.

الحد الأقصى المسموح به من تركيز Zn2 + هو 1 مجم / دسم 3 (مؤشر الخطر المحدود حسي) ، وأقصى تركيز مسموح به من Zn2 + هو 0.01 مجم / ديسيمتر مكعب (الخطر المحدد سام).

تحتل المعادن الثقيلة بالفعل المرتبة الثانية من حيث الخطر ، حيث تستسلم لمبيدات الآفات وتتقدم بشكل كبير على الملوثات المعروفة على نطاق واسع مثل ثاني أكسيد الكربون والكبريت ، في التوقعات يجب أن تصبح الأكثر خطورة ، وأكثر خطورة من النفايات النووية والنفايات الصلبة. يرتبط التلوث بالمعادن الثقيلة بانتشار استخدامها في الإنتاج الصناعي مقروناً بضعف أنظمة التنظيف ، مما يؤدي إلى دخول المعادن الثقيلة إلى البيئة ، بما في ذلك التربة ، وتلويثها وتسممها.

تعد المعادن الثقيلة من الملوثات ذات الأولوية التي يجب مراقبتها في جميع البيئات. في العديد من الأعمال العلمية والتطبيقية ، يفسر المؤلفون معنى مفهوم "المعادن الثقيلة" بطرق مختلفة. في بعض الحالات ، يتضمن تعريف المعادن الثقيلة العناصر المتعلقة بالهشاشة (على سبيل المثال ، البزموت) أو أشباه الفلزات (على سبيل المثال ، الزرنيخ).

التربة هي الوسط الرئيسي الذي تدخل إليه المعادن الثقيلة ، بما في ذلك من الغلاف الجوي والبيئة المائية. كما أنه بمثابة مصدر تلوث ثانوي للهواء السطحي والمياه التي تدخل المحيط العالمي منه. من التربة ، تستوعب النباتات المعادن الثقيلة ، والتي تدخل بعد ذلك غذاء الحيوانات الأكثر تنظيماً.
استمرار
--فاصل صفحة-- 3.3 تسمم الرصاص
يحتل الرصاص حاليًا المرتبة الأولى بين أسباب التسمم الصناعي. هذا بسبب استخدامه على نطاق واسع في مختلف الصناعات. يتعرض العمال الذين يستخرجون خام الرصاص في مصاهر الرصاص ، وفي إنتاج البطاريات ، وفي اللحام ، وفي المطابع ، وفي صناعة الزجاج الكريستالي أو منتجات السيراميك ، والبنزين المحتوي على الرصاص ، وطلاء الرصاص ، وما إلى ذلك ، للرصاص. التلوث بالرصاص في الهواء الجوي وتشكل التربة والمياه بالقرب من هذه الصناعات ، وكذلك بالقرب من الطرق السريعة الرئيسية ، تهديدًا بإلحاق ضرر بالرصاص بالسكان الذين يعيشون في هذه المناطق ، وقبل كل شيء الأطفال ، الذين هم أكثر حساسية لتأثيرات المعادن الثقيلة.
وتجدر الإشارة مع الأسف إلى أنه لا توجد في روسيا سياسة حكومية بشأن التنظيم القانوني والتنظيمي والاقتصادي لتأثير الرصاص على البيئة والصحة العامة ، وعلى الحد من انبعاثات (تصريفات ونفايات) الرصاص ومركباته في البيئة ، ووقف إنتاج البنزين المحتوي على الرصاص تمامًا.

نتيجة للعمل التربوي غير المرضي للغاية لشرح للسكان درجة خطر التعرض للمعادن الثقيلة على جسم الإنسان ، في روسيا لا يتناقص عدد الوحدات التي لديها احتكاك مهني بالرصاص ، ولكنها تتزايد تدريجياً. تم تسجيل حالات تسمم مزمن بالرصاص في 14 صناعة في روسيا. أبرزها الصناعة الكهربائية (إنتاج البطاريات) ، وصناعة الأدوات ، والطباعة ، والتعدين غير الحديدية ، حيث يحدث التسمم بسبب زيادة 20 ضعفًا أو أكثر من الحد الأقصى المسموح به للتركيز (MPC) للرصاص في هواء منطقة العمل .

تعتبر أبخرة عوادم السيارات مصدرًا مهمًا للرصاص ، حيث لا يزال نصف روسيا يستخدم البنزين المحتوي على الرصاص. ومع ذلك ، تظل النباتات المعدنية ، ولا سيما مصاهر النحاس ، المصدر الرئيسي للتلوث البيئي. وهناك قادة هنا. تمتلك منطقة سفيردلوفسك أكبر ثلاثة مصادر لانبعاثات الرصاص في البلاد: في مدن كراسنورالسك وكيروفوغراد وريفدا.

مداخن مصنع صهر النحاس في كراسنورالسك ، الذي بني في سنوات تصنيع ستالين وباستخدام معدات عام 1932 ، تنفث سنويًا 150-170 طنًا من الرصاص في المدينة التي يبلغ عددها 34 ألفًا ، وتغطي كل شيء بغبار الرصاص.

يتراوح تركيز الرصاص في تربة كراسنورالسك من 42.9 إلى 790.8 مجم / كجم مع أقصى تركيز مسموح به لـ MPC = 130 ميكروغرام / كجم. عينات المياه في شبكة تزويد المياه للقرية المجاورة. Oktyabrsky ، الذي يتغذى من مصدر للمياه الجوفية ، سجل فائضًا من MPC حتى مرتين.

يؤثر تلوث البيئة بالرصاص على صحة الإنسان. يؤثر التعرض للرصاص على الجهاز التناسلي للأنثى والذكور. بالنسبة للنساء الحوامل وفي سن الإنجاب ، فإن المستويات المرتفعة من الرصاص في الدم تكون خطيرة بشكل خاص ، لأنه تحت تأثير وظيفة الحيض الرئيسية تكون مضطربة ، والولادة المبكرة ، والإجهاض وموت الجنين أكثر شيوعًا بسبب اختراق الرصاص من خلال حاجز المشيمة. الأطفال حديثي الولادة لديهم معدل وفيات مرتفع.

يُعد التسمم بالرصاص أمرًا خطيرًا للغاية بالنسبة للأطفال الصغار - فهو يؤثر على نمو المخ والجهاز العصبي. كشف اختبار 165 طفلاً من Krasouralsk بعمر 4 سنوات فما فوق عن تخلف عقلي كبير في 75.7 ٪ ، والتخلف العقلي ، بما في ذلك قلة النوم ، تم العثور عليه في 6.8 ٪ من الأطفال الذين تم فحصهم.

الأطفال في سن ما قبل المدرسة هم الأكثر عرضة للتأثيرات الضارة للرصاص لأن أجهزتهم العصبية في طور التكوين. حتى في الجرعات المنخفضة ، يؤدي التسمم بالرصاص إلى انخفاض في النمو الفكري والانتباه والتركيز وتأخير القراءة ويؤدي إلى تطور العدوانية وفرط النشاط ومشاكل أخرى في سلوك الطفل. يمكن أن تكون هذه الانحرافات التنموية طويلة الأجل ولا رجعة فيها. انخفاض الوزن عند الولادة والتقزم وفقدان السمع هي أيضًا نتيجة للتسمم بالرصاص. الجرعات العالية من التسمم تؤدي إلى التخلف العقلي والغيبوبة والتشنجات والوفاة.

يشير الكتاب الأبيض ، الذي نشره خبراء روس ، إلى أن التلوث الرصاصي يغطي البلاد بأكملها وهو أحد الكوارث البيئية العديدة في الاتحاد السوفيتي السابق التي أصبحت معروفة في السنوات الأخيرة. تعاني معظم أراضي روسيا من حمولة من تداعيات الرصاص ، تتجاوز القيمة الحرجة للتشغيل الطبيعي للنظام البيئي. في عشرات المدن ، هناك زيادة في تركيزات الرصاص في الهواء والتربة أعلى من القيم المقابلة لـ MPC.

لوحظ أعلى مستوى لتلوث الهواء بالرصاص ، والذي تجاوز MPC ، في مدن كومسومولسك أون أمور ، توبولسك ، تيومين ، كاراباش ، فلاديمير ، فلاديفوستوك.

لوحظت الأحمال القصوى من ترسبات الرصاص ، التي تؤدي إلى تدهور النظم البيئية الأرضية ، في مناطق موسكو ، فلاديمير ، نيجني نوفغورود ، ريازان ، تولا ، روستوف ولينينغراد.

المصادر الثابتة هي المسؤولة عن تصريف أكثر من 50 طناً من الرصاص على شكل مركبات مختلفة في المسطحات المائية. في الوقت نفسه ، تقوم 7 مصانع للبطاريات بتفريغ 35 طنًا من الرصاص سنويًا من خلال نظام الصرف الصحي. يُظهر تحليل توزيع تصريفات الرصاص في المسطحات المائية على أراضي روسيا أن مناطق لينينغراد وياروسلافل وبيرم وسامارا وبينزا وأوريل تقود هذا النوع من الأحمال.

البلد يحتاج إجراءات عاجلةللحد من التلوث بالرصاص ، ولكن حتى الآن الأزمة الاقتصادية في روسيا تلقي بظلالها على المشاكل البيئية. في ظل الكساد الصناعي الذي طال أمده ، تفتقر روسيا إلى الأموال اللازمة لإزالة التلوث القديم ، ولكن إذا بدأ الاقتصاد في التعافي وعادت المصانع إلى العمل ، فإن التلوث يمكن أن يزداد حدة.
10 مدن الأكثر تلوثا في الاتحاد السوفياتي السابق

(يتم سرد المعادن بترتيب تنازلي لمستوى الأولوية لمدينة معينة)

4. نظافة التربة. التخلص من النفايات.
لطالما كانت التربة في المدن والمستوطنات الأخرى والمناطق المحيطة بها مختلفة عن التربة الطبيعية ذات القيمة البيولوجية ، والتي تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على التوازن البيئي. تخضع التربة في المدن لنفس التأثيرات الضارة مثل الهواء الحضري والغلاف المائي ، وبالتالي يحدث تدهور كبير في كل مكان. لا يتم إيلاء الاهتمام الكافي لنظافة التربة ، على الرغم من أهميتها كأحد المكونات الرئيسية للمحيط الحيوي (الهواء والماء والتربة) وعامل بيولوجي للبيئة أكثر أهمية من الماء ، نظرًا لأن كمية الأخير (بشكل أساسي نوعية المياه الجوفية) حسب حالة التربة ، ومن المستحيل فصل هذه العوامل عن بعضها البعض. تتمتع التربة بقدرة التنقية الذاتية البيولوجية: يوجد في التربة انقسام للنفايات التي دخلت فيها وتمعدنها ؛ في النهاية ، تقوم التربة بتعويض المواد المعدنية المفقودة على حسابها.

إذا تم فقدان أي مكون من قدرتها على التمعدن ، نتيجة الحمل الزائد للتربة ، فسيؤدي ذلك حتماً إلى تعطيل آلية التنظيف الذاتي واستكمال تدهور التربة. على العكس من ذلك ، فإن الخلق الظروف المثلىللتنظيف الذاتي للتربة يساهم في الحفاظ على التوازن البيئي وظروف وجود جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر.

لذلك ، فإن مشكلة إبطال مفعول النفايات التي لها تأثير بيولوجي ضار لا تقتصر على مسألة إزالتها ؛ إنها مشكلة صحية أكثر تعقيدًا ، لأن التربة هي الرابط بين الماء والهواء والبشر.
4.1.
دور التربة في التمثيل الغذائي

تتم العلاقة البيولوجية بين التربة والبشر بشكل رئيسي من خلال التمثيل الغذائي. التربة مثل المورد المواد المعدنيةضروري لدورة التمثيل الغذائي ، لنمو النباتات ، التي يستهلكها الإنسان والحيوانات العاشبة ، ويأكلها بدورها البشر والحيوانات آكلة اللحوم. وهكذا ، فإن التربة توفر الغذاء للعديد من ممثلي النباتات والحيوانات.

وبالتالي ، فإن تدهور جودة التربة ، وانخفاض قيمتها البيولوجية ، والقدرة على التنقية الذاتية ، يؤدي إلى تفاعل متسلسل بيولوجي ، والذي ، في حالة الآثار الضارة لفترات طويلة ، يمكن أن يؤدي إلى مجموعة متنوعة من الاضطرابات الصحية في السكان. علاوة على ذلك ، في حالة حدوث تباطؤ في عمليات التمعدن ، فإن النترات والنيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم ، وما إلى ذلك ، التي تتشكل أثناء تحلل المواد ، يمكن أن تدخل المياه الجوفية المستخدمة لاحتياجات الشرب وتسبب أمراض خطيرة(على سبيل المثال ، يمكن أن تسبب النترات ميتهيموغلوبينية الدم ، في المقام الأول عند الرضع).

يمكن أن يؤدي استهلاك المياه من التربة الفقيرة باليود إلى الإصابة بتضخم الغدة الدرقية المتوطن ، وما إلى ذلك.
4.2.
العلاقة البيئية بين التربة والمياه والمخلفات السائلة (مياه الصرف الصحي)

يستخرج الشخص الماء من التربة ، وهو أمر ضروري للحفاظ على عمليات التمثيل الغذائي والحياة نفسها. تعتمد جودة المياه على حالة التربة ؛ يعكس دائمًا الحالة البيولوجية لتربة معينة.

ينطبق هذا بشكل خاص على المياه الجوفية ، والتي يتم تحديد قيمتها البيولوجية بشكل كبير من خلال خصائص التربة والتربة ، والقدرة على التنقية الذاتية لهذه الأخيرة ، وقدرتها على الترشيح ، وتكوين النباتات الكبيرة ، والحيوانات الدقيقة ، وما إلى ذلك.

التأثير المباشر للتربة على المياه السطحية أقل أهمية بالفعل ، فهو مرتبط بشكل أساسي بهطول الأمطار. على سبيل المثال ، بعد هطول أمطار غزيرة ، يتم غسل العديد من الملوثات من التربة إلى المسطحات المائية المفتوحة (الأنهار والبحيرات) ، بما في ذلك الأسمدة الاصطناعية (النيتروجين والفوسفات) والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ؛ في مناطق الكارست ، الرواسب المتكسرة ، يمكن أن تخترق الملوثات من خلالها تشققات في المياه الجوفية.

يمكن أن تتسبب المعالجة غير الكافية لمياه الصرف الصحي أيضًا في آثار بيولوجية ضارة على التربة وتؤدي في النهاية إلى تدهورها. لذلك ، تعتبر حماية التربة في المستوطنات أحد المتطلبات الرئيسية لحماية البيئة بشكل عام.
4.3.
حدود حمل التربة للنفايات الصلبة (نفايات المنازل والشوارع ، والنفايات الصناعية ، والحمأة الجافة المتبقية بعد ترسيب مياه الصرف الصحي ، والمواد المشعة ، وما إلى ذلك)

تتفاقم المشكلة بسبب حقيقة أنه نتيجة لتكوين المزيد والمزيد من النفايات الصلبة في المدن ، تتعرض التربة في محيطها لضغط كبير بشكل متزايد. تتدهور خصائص التربة وتكوينها بوتيرة أسرع من أي وقت مضى.

من بين 64.3 مليون طن من الورق المنتج في الولايات المتحدة ، يذهب 49.1 مليون طن إلى النفايات (من هذه الكمية ، 26 مليون طن "تزودها" الأسرة ، و 23.1 مليون طن - من خلال شبكة التجارة).

فيما يتعلق بما سبق ، يعتبر التخلص من النفايات الصلبة والتخلص النهائي منها مشكلة مهمة للغاية وأكثر صعوبة في تنفيذ مشكلة النظافة في سياق التوسع الحضري المتزايد.

يمكن التخلص النهائي من النفايات الصلبة في التربة الملوثة. ومع ذلك ، نظرًا للتدهور المستمر في قدرة التنظيف الذاتي للتربة الحضرية ، فإن التخلص النهائي من النفايات المدفونة في الأرض أمر مستحيل.

يمكن لأي شخص أن يستخدم بنجاح العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث في التربة لتحييد النفايات الصلبة ، وقدرتها على التحييد والتطهير ، ولكن التربة الحضرية ، نتيجة لقرون من حياة الإنسان في المدن وأنشطته ، أصبحت منذ فترة طويلة غير مناسبة هذا الغرض.

إن آليات التنقية الذاتية ، والتمعدن ، التي تحدث في التربة ، ودور البكتيريا والإنزيمات المشاركة فيها ، وكذلك المنتجات الوسيطة والنهائية لتحلل المواد معروفة جيدًا. يهدف البحث حاليًا إلى تحديد العوامل التي تضمن التوازن البيولوجي للتربة الطبيعية ، بالإضافة إلى توضيح مسألة مقدار النفايات الصلبة (وما هي تركيبتها) التي يمكن أن تؤدي إلى انتهاك التوازن البيولوجي للتربة.
كمية النفايات المنزلية (القمامة) لكل ساكن في بعض المدن الكبرى في العالم

وتجدر الإشارة إلى أن الحالة الصحية للتربة في المدن نتيجة الحمل الزائد تتدهور بسرعة ، على الرغم من أن قدرة التربة على التنقية الذاتية هي المطلب الصحي الرئيسي للحفاظ على التوازن البيولوجي. لم تعد التربة في المدن قادرة على تحمل مهمتها دون مساعدة الإنسان. السبيل الوحيد للخروج من هذا الموقف هو التحييد الكامل وتدمير النفايات وفقًا لمتطلبات النظافة.

لذلك ، يجب أن يهدف بناء المرافق المجتمعية إلى الحفاظ على القدرة الطبيعية للتربة على التنقية الذاتية ، وإذا كانت هذه القدرة قد أصبحت بالفعل غير مرضية ، فيجب استعادتها بشكل مصطنع.

والأكثر ضررًا هو التأثير السام للنفايات الصناعية ، سواء كانت سائلة أو صلبة. تدخل كمية متزايدة من هذه النفايات إلى التربة التي لا تستطيع مواجهتها. على سبيل المثال ، تم تحديد تلوث التربة بالزرنيخ بالقرب من مصانع السوبر فوسفات (ضمن دائرة نصف قطرها 3 كيلومترات). كما تعلم ، فإن بعض المبيدات الحشرية ، مثل مركبات الكلور العضوي ، التي تدخل التربة ، لا تتحلل لفترة طويلة.

وينطبق الشيء نفسه على بعض مواد التغليف الاصطناعية (بولي كلوريد الفينيل ، بولي إيثيلين ، إلخ).

تدخل بعض المركبات السامة عاجلاً أو آجلاً في المياه الجوفية ، ونتيجة لذلك لا يختل التوازن البيولوجي للتربة فحسب ، بل تتدهور أيضًا جودة المياه الجوفية إلى حد لا يمكن استخدامه كمياه للشرب.
النسبة المئوية لكمية المواد التركيبية الأساسية الموجودة في النفايات المنزلية (قمامة)

*
جنبا إلى جنب مع المواد البلاستيكية الأخرى التي تصلب الحرارة.
ازدادت مشكلة النفايات اليوم أيضًا لأن جزءًا من النفايات ، وخاصة براز الإنسان والحيوان ، يستخدم لتخصيب الأراضي الزراعية [يحتوي البراز على كمية كبيرة من النيتروجين - 0.4-0.5 ٪ ، الفوسفور (P20z) -0.2-0 ، 6٪ بوتاسيوم (K؟ 0) -0.5-1.5٪ كربون -5-15٪]. امتدت مشكلة المدينة هذه إلى المناطق الحضرية.
4.4.
دور التربة في انتشار الأمراض المختلفة

تلعب التربة دورًا في انتشار الأمراض المعدية. تم الإبلاغ عن ذلك في القرن الماضي من قبل Petterkoffer (1882) و Fodor (1875) ، اللذين وضحا بشكل رئيسي دور التربة في انتشار الأمراض المعوية: الكوليرا ، حمى التيفود، والدوسنتاريا ، وما إلى ذلك ، كما لفتوا الانتباه إلى حقيقة أن بعض البكتيريا والفيروسات تحتفظ بقابليتها على البقاء وفوعة في التربة لعدة أشهر. بعد ذلك ، أكد عدد من المؤلفين ملاحظاتهم ، خاصة فيما يتعلق بالتربة الحضرية. لذلك ، على سبيل المثال ، يظل العامل المسبب للكوليرا قابلاً للحياة وممرضًا في المياه الجوفية من 20 إلى 200 يومًا ، والعامل المسبب للتيفوئيد في البراز - من 30 إلى 100 يوم ، العامل المسبب للبراز نظير التيفو - من 30 إلى 60 يومًا. (من وجهة نظر انتشار الأمراض المعدية ، تشكل التربة الحضرية خطراً أكبر بكثير من التربة في الحقول المخصبة بالسماد).

لتحديد درجة تلوث التربة ، يستخدم عدد من المؤلفين تعريف عدد البكتيريا (E. coli) ، وكذلك عند تحديد جودة المياه. يرى مؤلفون آخرون أنه من المناسب تحديد ، بالإضافة إلى ذلك ، عدد البكتيريا المحبة للحرارة المشاركة في عملية التمعدن.

يتم تسهيل انتشار الأمراض المعدية عبر التربة إلى حد كبير عن طريق ري الأرض بمياه الصرف الصحي. في الوقت نفسه ، تتدهور أيضًا خصائص تمعدن التربة. لذلك ، يجب إجراء الري بمياه الصرف تحت إشراف صحي صارم ومستمر وخارج المنطقة الحضرية فقط.

4.5.
الآثار الضارة لأنواع الملوثات الرئيسية (المخلفات الصلبة والسائلة) تؤدي إلى تدهور التربة

4.5.1.
تحييد المخلفات السائلة في التربة

في عدد من المستوطناتالتي لا تحتوي على نظام صرف صحي ، يتم تحييد بعض النفايات ، بما في ذلك السماد الطبيعي ، في التربة.

كما تعلم ، هذه هي أسهل طريقة للتحييد. ومع ذلك ، لا يُسمح بذلك إلا إذا كنا نتعامل مع تربة كاملة بيولوجيًا تحتفظ بالقدرة على التنقية الذاتية ، وهو أمر غير معتاد بالنسبة للتربة الحضرية. إذا لم تعد التربة تمتلك هذه الصفات ، فمن أجل حمايتها من المزيد من التدهور ، هناك حاجة إلى هياكل تقنية معقدة لتحييد النفايات السائلة.

في عدد من الأماكن ، يتم معادلة النفايات في حفر السماد. هذا الحل يمثل تحديًا تقنيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للسوائل أن تخترق التربة لمسافات طويلة إلى حد ما. تزداد المهمة تعقيدًا بسبب حقيقة أن مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية تحتوي على كمية متزايدة من النفايات الصناعية السامة ، مما يؤدي إلى تفاقم خصائص تمعدن التربة إلى حد أكبر من براز الإنسان والحيوان. لذلك ، يجوز التصريف في حفر السماد فقط المياه العادمة التي سبق ترسيبها. خلاف ذلك ، تتعطل قدرة الترشيح للتربة ، ثم تفقد التربة خصائصها الوقائية الأخرى ، ويحدث انسداد المسام تدريجياً ، إلخ.

يمثل استخدام البراز البشري لري الحقول الزراعية الطريقة الثانية لتحييد المخلفات السائلة. تشكل هذه الطريقة خطرًا مزدوجًا على النظافة: أولاً ، يمكن أن تفرط في تحميل التربة ؛ ثانيًا ، يمكن أن تصبح هذه النفايات مصدرًا خطيرًا للعدوى. لذلك ، يجب أولاً تطهير البراز ومعالجته بشكل مناسب ، ثم استخدامه كسماد. تتعارض هنا وجهتا نظر متعارضتان. وفقًا لمتطلبات النظافة ، فإن البراز يخضع للتدمير الكامل تقريبًا ، ومن وجهة نظر الاقتصاد الوطني ، فهو يمثل سمادًا قيمًا. لا يمكن استخدام البراز الطازج لري حدائق وحقول الخضروات دون تطهيرها أولاً. ومع ذلك ، إذا كان عليك استخدام البراز الطازج ، فإنهم يحتاجون إلى درجة من المعادلة لدرجة أنهم مثل الأسمدة لم تعد تمثل أي قيمة تقريبًا.

يمكن استخدام البراز كسماد فقط في المناطق المخصصة لذلك ، مع التحكم المستمر في النظافة والصرف الصحي ، خاصة فيما يتعلق بحالة المياه الجوفية ، وكمية الذباب ، وما إلى ذلك.

لا تختلف متطلبات التخلص من براز الحيوانات وتحييد التربة فيه ، من حيث المبدأ ، عن متطلبات معادلة براز الإنسان.

حتى وقت قريب ، كان السماد يمثل في الزراعة مصدرًا أساسيًا للعناصر الغذائية القيمة اللازمة لتحسين خصوبة التربة. ومع ذلك ، فقد السماد أهميته في السنوات الأخيرة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى ميكنة الزراعة وجزئيًا بسبب الاستخدام المتزايد للأسمدة الاصطناعية.

في حالة عدم وجود العلاج المناسب والتحييد ، يكون السماد خطيرًا أيضًا ، وكذلك فضلات الإنسان غير المعادلة. لذلك ، قبل نقله إلى الحقول ، يُسمح للسماد بالنضوج بحيث يمكن أن تحدث العمليات الحرارية الحيوية اللازمة خلال هذا الوقت (عند درجة حرارة 60-70 درجة مئوية). بعد ذلك ، يعتبر السماد "ناضجًا" وخالٍ من معظم مسببات الأمراض الموجودة فيه (البكتيريا ، بيض الدودة ، إلخ).

يجب أن نتذكر أن مخازن السماد يمكن أن تكون أرضًا خصبة لتكاثر الذباب التي يمكن أن تنشر مجموعة متنوعة من الالتهابات المعوية. وتجدر الإشارة إلى أن الذباب من أجل التكاثر يختار عن طيب خاطر روث الخنازير ، ثم الحصان ، والأغنام ، وأخيراً وليس آخراً البقرة. قبل نقل الروث إلى الحقول ، يجب معالجته بمبيدات الحشرات.
استمرار
--فاصل صفحة--

محتويات

مقدمة

1. غطاء التربة واستخداماته

2. تعرية التربة (الماء والرياح) وطرق التعامل معها

3. تلوث التربة الصناعية

3.1 المطر الحمضي

3.2 المعادن الثقيلة

3.3 التسمم بالرصاص

4. نظافة التربة. التخلص من النفايات

4.1 دور التربة في التمثيل الغذائي

4.2 العلاقة البيئية بين التربة والمياه والنفايات السائلة (مياه الصرف الصحي)

4.3 حدود حمل التربة مع النفايات الصلبة (نفايات المنازل والشوارع ، والنفايات الصناعية ، والحمأة الجافة بعد ترسيب مياه الصرف الصحي ، والمواد المشعة)

4.4 دور التربة في انتشار الأمراض المختلفة

4.5 الآثار الضارة للأنواع الرئيسية للملوثات (المخلفات الصلبة والسائلة) التي تؤدي إلى تدهور التربة

4.5.1 تحييد النفايات السائلة في التربة

4.5.2.1 تطهير النفايات الصلبة في التربة

4.5.2.2 جمع النفايات والتخلص منها

4.5.3 التخلص النهائي والتخلص منها

4.6 التخلص من النفايات المشعة

استنتاج

قائمة المصادر المستخدمة

مقدمة.

يترك جزء معين من التربة ، سواء في روسيا أو في جميع أنحاء العالم ، التداول الزراعي كل عام لأسباب مختلفة ، والتي تمت مناقشتها بالتفصيل في UIR. تعاني آلاف أو أكثر من الهكتارات من التعرية والأمطار الحمضية والتعامل غير السليم والنفايات السامة. لتجنب ذلك ، تحتاج إلى التعرف على إجراءات الاستصلاح الأكثر إنتاجية والأرخص تكلفة (انظر تعريف الاستصلاح في الجزء الرئيسي من العمل) التي تزيد من خصوبة غطاء التربة ، وقبل كل شيء مع التأثير السلبيعلى الأرض وكيفية تفاديه.

توفر هذه الدراسات نظرة ثاقبة للآثار الضارة على التربة وتم إجراؤها على عدد من الكتب والمقالات و المجلات العلميةمكرسة لقضايا التربة والبيئة.

لطالما كانت مشكلة تلوث التربة وتدهورها ذات صلة. الآن ، يمكننا أن نضيف إلى ما قيل أنه في عصرنا ، يؤثر التأثير البشري بشدة على الطبيعة ولا ينمو إلا ، وتعتبر التربة من المصادر الرئيسية للغذاء والملابس بالنسبة لنا ، ناهيك عن حقيقة أننا نسير عليها وسوف يكون دائما على اتصال وثيق معها.

1. غطاء التربة واستخداماته.

يعتبر غطاء التربة أهم تكوين طبيعي. يتم تحديد أهميتها في حياة المجتمع من خلال حقيقة أن التربة هي المصدر الرئيسي للغذاء ، حيث توفر 97-98 ٪ من الموارد الغذائية لسكان العالم. في نفس الوقت ، غطاء التربة هو مكان النشاط البشري ، حيث يوجد الإنتاج الصناعي والزراعي.

وفي تسليط الضوء على الدور الخاص للغذاء في حياة المجتمع ، أشار ف. آي. لينين: "إن الأسس الحقيقية للاقتصاد هي صندوق الغذاء".

أهم خصائص غطاء التربة هي خصوبتها ، والتي تُفهم على أنها مجموع خصائص التربة التي تضمن غلة المحاصيل الزراعية. يتم تنظيم خصوبة التربة الطبيعية من خلال توفير المغذيات في التربة وأنظمتها المائية والهوائية والحرارية. دور غطاء التربة في إنتاجية النظم البيئية الأرضية كبير ، حيث أن التربة تغذي النباتات الأرضية بالماء والعديد من المركبات وهي محتوي اساسينشاط التمثيل الضوئي للنباتات. تعتمد خصوبة التربة أيضًا على كمية الطاقة الشمسية المتراكمة فيها. الكائنات الحية والنباتات والحيوانات التي تعيش على الأرض تسجل الطاقة الشمسية في شكل نباتي أو زوماس. تعتمد إنتاجية النظم البيئية الأرضية على الحرارية و توازن الماءسطح الأرض ، والذي يحدد تنوع أشكال تبادل المادة والمادة داخل الغلاف الجغرافي للكوكب.

عند تحليل أهمية الأرض للإنتاج الاجتماعي ، حدد ك. ماركس مفهومين: مادة الأرض ورأس مال الأرض. يجب فهم أولهم الأرض التي نشأت في عملية تطورها التطوري ضد إرادة الناس ووعيهم وهي مكان الاستيطان البشري ومصدر طعامه... منذ اللحظة التي تصبح فيها الأرض في عملية تطور المجتمع البشري وسيلة إنتاج ، فإنها تظهر في رأس مال نوعي جديد ، بدونه لا يمكن تصور عملية العمل ، "... لأنها تمنح العامل ... المكان الذي يقف عليه ... ، وعمليته نطاقه ... ". ولهذا السبب فإن الأرض هي عامل عالمي في أي نشاط بشري.

إن دور ومكان الأرض ليسا متماثلين في مختلف مجالات إنتاج المواد ، ولا سيما في الصناعة والزراعة. في الصناعة التحويلية ، في البناء ، في النقل ، الأرض هي المكان الذي تتم فيه عمليات العمالة ، بغض النظر عن الخصوبة الطبيعية للتربة. بقدرة مختلفة ، تُستخدم الأرض في الزراعة. تحت تأثير العمل البشري ، تتحول الخصوبة الطبيعية من إمكانات إلى اقتصادية. تؤدي خصوصية استخدام موارد الأرض في الزراعة إلى حقيقة أنها تظهر في صفتين مختلفتين ، كموضوع للعمل وكوسيلة للإنتاج. لاحظ ك. ماركس: "باستثمار واحد جديد لرأس المال في قطع الأرض ... زاد الناس من رأس مال الأرض دون أي زيادة في مادة الأرض ، أي مساحة الأرض."

تعمل الأرض في الزراعة كقوة إنتاجية بسبب خصوبتها الطبيعية ، والتي لا تبقى ثابتة. مع الاستخدام الرشيد للأرض ، يمكن زيادة هذه الخصوبة عن طريق تحسين نظام المياه والهواء والحرارة من خلال تدابير الاستصلاح وزيادة محتوى العناصر الغذائية في التربة. على العكس من ذلك ، مع الاستخدام غير الرشيد لموارد الأرض ، تنخفض خصوبتها ، مما يؤدي إلى انخفاض غلة المحاصيل الزراعية. في بعض الأماكن ، تصبح زراعة المحاصيل مستحيلة تمامًا ، خاصة في التربة المالحة والمتآكلة.

مع انخفاض مستوى تطور القوى المنتجة للمجتمع ، يحدث التوسع في إنتاج الغذاء بسبب إشراك الأراضي الجديدة في الزراعة ، وهو ما يتوافق مع التنمية الواسعة للزراعة. يتم تسهيل ذلك من خلال شرطين: توافر الأرض المجانية وإمكانية تشغيل مزرعة بمتوسط ​​مستوى معقول من النفقات الرأسمالية لكل وحدة مساحة. يعتبر استخدام الأراضي والزراعة هذا أمرًا معتادًا في العديد من البلدان النامية في العالم الحديث.

في عصر الثورة العلمية والتكنولوجية ، كان هناك ترسيم حاد لنظام الزراعة في البلدان الصناعية والنامية. تتميز الأولى بتكثيف الزراعة باستخدام منجزات الثورة العلمية والتكنولوجية ، التي لا تتطور فيها الزراعة بسبب زيادة مساحة الأراضي المزروعة ، ولكن بسبب زيادة حجم رأس المال المستثمر في الأرض. موارد الأرض المحدودة المعروفة لمعظم البلدان الرأسمالية الصناعية ، زيادة في الطلب على المنتجات الزراعية في جميع أنحاء العالم بسبب معدلات النمو السكاني المرتفعة ، المزيد ثقافة عاليةساهمت الزراعة في نقل الزراعة في هذه البلدان في الخمسينيات على طريق التنمية المكثفة. لا يرتبط تسريع عملية التكثيف الزراعي في البلدان الرأسمالية الصناعية بإنجازات الثورة العلمية والتكنولوجية فحسب ، بل يرتبط بشكل أساسي بربحية الاستثمار في الزراعة ، التي ركزت الإنتاج الزراعي في أيدي كبار ملاك الأراضي ودمرت صغار المزارعين.

تطورت الزراعة بطرق أخرى في البلدان النامية. من بين المشاكل الحادة المتعلقة بالموارد الطبيعية في هذه البلدان ، يمكن التمييز بين ما يلي: انخفاض الثقافة الزراعية ، الذي تسبب في تدهور التربة (زيادة التعرية ، والتملح ، وانخفاض الخصوبة) والغطاء النباتي الطبيعي (على سبيل المثال ، الغابات الاستوائية) ، والنضوب. موارد المياه، تصحر الأراضي ، لا سيما في القارة الأفريقية. كل هذه العوامل المرتبطة بالمشاكل الاجتماعية والاقتصادية للبلدان النامية أدت إلى نقص مزمن في الغذاء في هذه البلدان. وهكذا ، في بداية الثمانينيات ، من حيث توفير الحبوب للفرد (222 كجم) واللحوم (14 كجم) ، كانت البلدان النامية أدنى من البلدان الرأسمالية المتقدمة صناعيًا ، على التوالي ، عدة مرات. لا يمكن التفكير في حل لمشكلة الغذاء في البلدان النامية بدون تحولات اجتماعية واقتصادية كبيرة.

في بلدنا ، أساس العلاقات المتعلقة بالأراضي هو ملكية الدولة (العامة) للأرض ، والتي نشأت نتيجة لتأميم الأرض بأكملها. تُبنى العلاقات الزراعية على أساس الخطط التي يجب أن تتطور الزراعة بموجبها في المستقبل ، بمساعدة مالية وائتمانية من الدولة وتوريد الكمية المطلوبة من الآلات والأسمدة. دفع أجور العمال الزراعيين من حيث كمية ونوعية العمل يحفز على زيادة مستمرة في مستويات معيشتهم.

يتم استخدام صندوق الأراضي ككل على أساس خطط الدولة طويلة الأجل. ومن الأمثلة على مثل هذه الخطط تطوير الأراضي البكر والأراضي البور في شرق البلاد (منتصف الخمسينيات من القرن الماضي) ، والتي بفضلها أصبح من الممكن في وقت قصير إدخال أكثر من 41 مليون هكتار من المناطق الجديدة إلى الأراضي الصالحة للزراعة. مثال آخر هو مجموعة من التدابير المتعلقة بتنفيذ برنامج الغذاء ، والتي تنص على تسريع تنمية الإنتاج الزراعي على أساس رفع ثقافة الزراعة ، وتدابير الاستصلاح على نطاق واسع ، وكذلك تنفيذ برنامج واسع إعادة التنظيم الاجتماعي والاقتصادي للمناطق الزراعية.

تتيح موارد الأرض في العالم ككل توفير الغذاء لعدد أكبر من الناس مما هو متاح حاليًا وما سيكون في المستقبل القريب. ومع ذلك ، بسبب النمو السكاني ، لا سيما في البلدان النامية ، فإن كمية الأراضي الصالحة للزراعة للفرد آخذ في التناقص.

في الآونة الأخيرة ، فيما يتعلق بالتطور السريع للصناعة ، كانت هناك زيادة كبيرة في مستوى المعادن الثقيلة في البيئة. يتم تطبيق مصطلح "المعادن الثقيلة" على المعادن التي تزيد كثافة المعادن فيها عن 5 جم / سم 3 ، أو التي يزيد عددها الذري عن 20. على الرغم من وجود وجهة نظر أخرى ، والتي بموجبها تشتمل المعادن الثقيلة على أكثر من 40 العناصر الكيميائيةمع كتل ذرية تتجاوز 50 في. الوحدات من بين العناصر الكيميائية ، تعتبر المعادن الثقيلة هي الأكثر سمية وتأتي في المرتبة الثانية بعد مبيدات الآفات من حيث خطورتها. في هذه الحالة ، تعتبر العناصر الكيميائية التالية سامة: Co، Ni، Cu، Zn، Sn، As، Se، Te، Rb، Ag، Cd، Au، Hg، Pb، Sb، Bi، Pt.

تعتمد السمية النباتية للمعادن الثقيلة على الخواص الكيميائية: التكافؤ ونصف القطر الأيوني والقدرة على التعقيد. في معظم الحالات ، يتم ترتيب العناصر وفقًا لدرجة السمية بالترتيب: Cu> Ni> Cd> Zn> Pb> Hg> Fe> Mo> Mn. ومع ذلك ، قد تتغير هذه السلسلة إلى حد ما بسبب الترسب غير المتكافئ للعناصر بواسطة التربة والانتقال إلى حالة يتعذر الوصول إليها للنباتات ، وظروف النمو ، والخصائص الفسيولوجية والوراثية للنباتات نفسها. يحدث تحول وهجرة المعادن الثقيلة تحت التأثير المباشر وغير المباشر لتفاعل التعقيد. عند تقييم التلوث البيئي ، من الضروري مراعاة خصائص التربة ، وقبل كل شيء ، التركيب الحبيبي ومحتوى الدبال وقدرة التخزين المؤقت. يُفهم التخزين المؤقت على أنه قدرة التربة على الحفاظ على تركيز المعادن في محلول التربة عند مستوى ثابت.

في التربة ، توجد المعادن الثقيلة على مرحلتين - صلبة وفي محلول التربة. يتم تحديد شكل وجود المعادن من خلال تفاعل البيئة ، والتركيب الكيميائي والمادي لمحلول التربة ، وقبل كل شيء ، محتوى المواد العضوية. العناصر - تتركز المعقدات ، الملوثة للتربة ، بشكل أساسي في الطبقة العلوية البالغة 10 سم. ومع ذلك ، عند تحمض التربة منخفضة العازلة ، فإن نسبة كبيرة من المعادن من حالة امتصاص التبادل تمر إلى محلول التربة. يتمتع الكادميوم والنحاس والنيكل والكوبالت بقدرة هجرة قوية في بيئة حمضية. يؤدي انخفاض الأس الهيدروجيني بمقدار 1.8-2 وحدة إلى زيادة حركة الزنك بمقدار 3.8-5.4 ، والكادميوم - بمقدار 4-8 ، والنحاس - بمقدار 2-3 مرات ..

الجدول 1 معايير MPC (APC) ، المحتوى الأساسي للعناصر الكيميائية في التربة (mg / kg)

وهكذا ، عند دخول التربة ، تتفاعل المعادن الثقيلة بسرعة مع الروابط العضوية لتكوين مركبات معقدة. لذلك ، عند تركيزات منخفضة في التربة (20-30 مجم / كجم) ، يكون حوالي 30 ٪ من الرصاص في شكل معقدات تحتوي على مواد عضوية. تزداد نسبة المركبات المعقدة من الرصاص مع زيادة تركيزه إلى 400 مجم / جم ، ثم ينخفض. يتم امتصاص المعادن أيضًا (للتبادل أو عدم التبادل) بواسطة رواسب هيدروكسيدات الحديد والمنغنيز ومعادن الطين والمواد العضوية في التربة. توجد المعادن المتاحة للنباتات والقادرة على النض في محلول التربة على شكل أيونات ومجمعات وخالب.

يعتمد امتصاص التربة لـ HMs إلى حد كبير على تفاعل البيئة والتي تسود عليها الأنيونات في محلول التربة. في الوسط الحمضي ، يتم امتصاص النحاس والرصاص والزنك بشكل أكبر ، وفي الوسط القلوي ، يتم امتصاص الكادميوم والكوبالت بشكل مكثف. يرتبط النحاس بشكل تفضيلي بالرابطات العضوية وهيدروكسيدات الحديد.

الجدول 2 تنقل العناصر النزرة في أنواع التربة المختلفة اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني لمحلول التربة

غالبًا ما تحدد عوامل التربة والمناخ اتجاه ومعدل الهجرة وتحول HMs في التربة. وبالتالي ، فإن ظروف أنظمة التربة والمياه في منطقة الغابات والسهوب تساهم في الهجرة العمودية المكثفة لـ HMs على طول ملف التربة ، بما في ذلك نقل المعادن مع تدفق المياه على طول الشقوق وممرات الجذور ، إلخ.

النيكل (نيكل) هو عنصر من عناصر المجموعة الثامنة في الجدول الدوري كتلته الذرية 58.71. ينتمي النيكل ، إلى جانب Mn و Fe و Co و Cu ، إلى ما يسمى بالمعادن الانتقالية ، والتي تتمتع مركباتها بنشاط بيولوجي مرتفع. بسبب السمات الهيكلية المدارات الإلكترونيةتتمتع المعادن المذكورة أعلاه ، بما في ذلك النيكل ، بقدرة تعقيد واضحة. النيكل قادر على تكوين مجمعات مستقرة ، على سبيل المثال ، مع السيستين والسيترات ، وكذلك مع العديد من الروابط العضوية وغير العضوية. يحدد التركيب الجيوكيميائي للصخور الأم إلى حد كبير محتوى النيكل في التربة. توجد أكبر كمية من النيكل في التربة المكونة من الصخور الأساسية وفوق القاعدة. وفقًا لبعض المؤلفين ، تختلف حدود المستويات الزائدة والسامة من النيكل لمعظم الأنواع من 10 إلى 100 مجم / كجم. يتم تثبيت الجزء الأكبر من النيكل في التربة بلا حراك ، والهجرة الضعيفة جدًا في الحالة الغروية وفي تكوين المعلقات الميكانيكية لا تؤثر على توزيعها على طول المظهر الجانبي الرأسي وهي موحدة تمامًا.

الرصاص (الرصاص). يتم تحديد كيمياء الرصاص في التربة من خلال توازن دقيق للعمليات الموجهة بشكل معاكس: الامتصاص - الامتصاص ، الذوبان - الانتقال إلى الحالة الصلبة. يتم تضمين الرصاص الذي يدخل التربة مع الانبعاثات في دورة التحولات الفيزيائية والكيميائية والفيزيائية الكيميائية. في البداية ، تهيمن عمليات الحركة الميكانيكية (تتحرك جزيئات الرصاص على طول السطح وفي التربة على طول الشقوق) وانتشار الحمل الحراري. بعد ذلك ، عندما تتحلل مركبات الرصاص ذات الطور الصلب ، تدخل العمليات الفيزيائية والكيميائية الأكثر تعقيدًا (على وجه الخصوص ، عمليات انتشار الأيونات) ، مصحوبة بتحول مركبات الرصاص المتلقاة مع الغبار.

وجد أن الرصاص يهاجر رأسياً وأفقياً ، بينما تسود العملية الثانية على الأولى. لمدة 3 سنوات من الملاحظات على مرج forb ، تحرك غبار الرصاص المطبق محليًا على سطح التربة أفقيًا بمقدار 25-35 سم ، بينما كان عمق اختراقه في التربة بسمك 10-15 سم ، وتلعب العوامل البيولوجية دورًا مهمًا في هجرة الرصاص: جذور النباتات تمتص أيونات المعادن ؛ خلال موسم النمو ، فإنها تتحرك في التربة ؛ عندما تموت النباتات وتتحلل ، يتم إطلاق الرصاص في كتلة التربة المحيطة.

من المعروف أن التربة لديها القدرة على ربط (امتصاص) الرصاص التكنولوجي الذي دخل إليها. يُعتقد أن الامتصاص يشمل عدة عمليات: التبادل الكامل مع الكاتيونات لمركب التربة الممتص (امتزاز غير محدد) وعدد من تفاعلات التعقيد للرصاص مع المتبرعين لمكونات التربة (امتزاز محدد). في التربة ، يرتبط الرصاص أساسًا بالمواد العضوية ، وكذلك مع المعادن الطينية وأكاسيد المنغنيز وهيدروكسيدات الحديد والألمنيوم. من خلال ربط الرصاص ، يمنع الدبال هجرته إلى البيئات المجاورة ويحد من دخوله إلى النباتات. من بين معادن الطين ، تتميز الأيتات بالميل إلى امتصاص الرصاص. تؤدي الزيادة في درجة حموضة التربة أثناء التجيير إلى زيادة ارتباط الرصاص بالتربة بسبب تكوين مركبات ضعيفة الذوبان (الهيدروكسيدات ، الكربونات ، إلخ).

يتم تثبيت الرصاص ، الموجود في التربة بأشكال متحركة ، بمرور الوقت بواسطة مكونات التربة ويصبح غير ممكن الوصول إليه من قبل النباتات. وفقًا للباحثين الروس ، يتم تثبيت الرصاص بقوة في تربة تشيرنوزم وطمي الخث.

الكادميوم (Cd) خصوصية الكادميوم ، التي تميزه عن غيره من HMs ، هي أنه موجود في محلول التربة بشكل أساسي في شكل كاتيونات (Cd 2+) ، على الرغم من أنه في التربة مع تفاعل محايد للوسيط ، فإنه يمكن تشكل مجمعات بالكاد قابلة للذوبان مع الكبريتات أو الفوسفات أو الهيدروكسيدات.

وفقًا للبيانات المتاحة ، يتراوح تركيز الكادميوم في محاليل التربة في التربة الخلفية من 0.2 إلى 6 ميكروغرام / لتر. وفي مراكز تلوث التربة يرتفع إلى 300-400 ميكروغرام / لتر.

من المعروف أن الكادميوم شديد الحركة في التربة ؛ قادر على الانتقال بكميات كبيرة من الطور الصلب إلى السائل والعكس (مما يجعل من الصعب التنبؤ بدخوله إلى المصنع). يتم تحديد الآليات التي تنظم تركيز الكادميوم في محلول التربة من خلال عمليات الامتصاص (يُفهم الامتصاص على أنه الامتزاز الفعلي ، والترسيب ، والتعقيد). تمتص التربة الكادميوم بكميات أقل من الكادميوم الأخرى. لتوصيف تنقل المعادن الثقيلة في التربة ، يتم استخدام نسبة تركيزات المعادن في المرحلة الصلبة إلى تلك الموجودة في محلول التوازن. تشير القيم العالية لهذه النسبة إلى أن HMs يتم الاحتفاظ بها في المرحلة الصلبة بسبب تفاعل الامتصاص ، والقيم المنخفضة بسبب حقيقة أن المعادن في محلول ، حيث يمكن أن تهاجر إلى وسائط أخرى أو تدخل في تفاعلات مختلفة (جيوكيميائية أو بيولوجية). من المعروف أن العملية الرائدة في ربط الكادميوم هي الامتزاز بالطين. أظهرت الدراسات الحديثة أيضًا دورًا كبيرًا في هذه العملية لمجموعات الهيدروكسيل وأكاسيد الحديد والمواد العضوية. مع انخفاض مستوى التلوث والتفاعل المحايد للوسط ، يتم امتصاص الكادميوم بشكل أساسي بواسطة أكاسيد الحديد. وفي البيئة الحمضية (الرقم الهيدروجيني = 5) ، تبدأ المادة العضوية في العمل كممتاز قوي. عند درجة حموضة أقل (pH = 4) ، يتم نقل وظائف الامتزاز بشكل حصري تقريبًا إلى المواد العضوية. تتوقف المكونات المعدنية عن لعب أي دور في هذه العمليات.

من المعروف أن الكادميوم لا يمتص فقط عن طريق سطح التربة ، بل يتم تثبيته أيضًا بسبب الترسيب والتخثر والامتصاص بين الدُفعات بواسطة معادن الطين. داخل جزيئات التربة ، ينتشر من خلال المسام الدقيقة وبطرق أخرى.

يتم إصلاح الكادميوم في التربة بطرق مختلفة أنواع مختلفة... حتى الآن ، لا يُعرف الكثير عن العلاقة التنافسية للكادميوم مع المعادن الأخرى في عمليات الامتصاص في مجمع امتصاص التربة. حسب بحث المختصين جامعة فنيةكوبنهاغن (الدنمارك) ، بوجود النيكل والكوبالت والزنك ، تم قمع امتصاص التربة للكادميوم. أظهرت دراسات أخرى أن امتصاص التربة للكادميوم يقل بوجود أيونات الكلور. أدى تشبع التربة بأيونات الكالسيوم 2+ إلى زيادة قدرة امتصاص الكادميوم. يتبين أن العديد من روابط الكادميوم مع مكونات التربة هشة ؛ في ظل ظروف معينة (على سبيل المثال ، تفاعل حمضي للبيئة) ، يتم إطلاقه ويذهب مرة أخرى إلى المحلول.

تم الكشف عن دور الكائنات الحية الدقيقة في عملية تفكك الكادميوم وانتقاله إلى حالة متنقلة. نتيجة لنشاطها الحيوي ، يتم تكوين معقدات معدنية قابلة للذوبان في الماء ، أو يتم إنشاء ظروف كيميائية فيزيائية تفضل انتقال الكادميوم من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

العمليات التي تحدث مع الكادميوم في التربة (الامتصاص - الامتصاص ، الانتقال إلى المحلول ، إلخ) مترابطة ومترابطة ، يعتمد تدفق هذا المعدن إلى النباتات على اتجاهها وكثافتها وعمقها. من المعروف أن مقدار امتصاص التربة للكادميوم يعتمد على قيمة الأس الهيدروجيني: فكلما زاد الرقم الهيدروجيني للتربة ، زاد امتصاص الكادميوم. لذلك ، وفقًا للبيانات المتاحة ، في نطاق الأس الهيدروجيني من 4 إلى 7.7 مع زيادة الرقم الهيدروجيني لكل وحدة ، زادت قدرة امتصاص التربة فيما يتعلق بالكادميوم ثلاثة أضعاف تقريبًا.

الزنك (زنك). يمكن أن يتجلى نقص الزنك في كل من التربة الخفيفة الحمضية شديدة البودزول ، وفي التربة الجيرية والفقيرة بالزنك والتربة شديدة الرطوبة. تتعزز مظاهر نقص الزنك عن طريق استخدام جرعات عالية من الأسمدة الفوسفورية والحرث القوي من باطن الأرض إلى الأفق الصالحة للزراعة.

أعلى محتوى إجمالي للزنك في التندرا (53-76 مجم / كجم) وتربة تشيرنوزم (24-90 مجم / كجم) ، وأقلها في التربة الرديئة البودزولية (20-67 مجم / كجم). غالبًا ما يتجلى نقص الزنك في التربة الجيرية المحايدة والقلوية قليلاً. في التربة الحمضية ، يكون الزنك أكثر قدرة على الحركة ومتاحًا للنباتات.

يوجد الزنك في التربة في الشكل الأيوني ، حيث يتم امتصاصه بواسطة آلية التبادل الكاتيوني في وسط حمضي أو نتيجة الامتصاص الكيميائي في وسط قلوي. أكثر الأيونات المحمولة هي Zn 2+. يتأثر تنقل الزنك في التربة بشكل أساسي بقيمة الأس الهيدروجيني ومحتوى المعادن الطينية. في درجة الحموضة<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе.

وفقًا لـ A.P. Vinogradov (1952) ، تشارك جميع العناصر الكيميائية بدرجة أو بأخرى في حياة النباتات ، وإذا كان الكثير منها يعتبر مهمًا من الناحية الفسيولوجية ، فذلك فقط لأنه لا يوجد دليل على ذلك حتى الآن. عند دخول النبات بكميات صغيرة وتصبح مكونًا أو منشطًا للإنزيمات الموجودة فيه ، تؤدي العناصر الدقيقة وظائف الخدمة في عمليات التمثيل الغذائي. عندما تدخل تركيزات عالية بشكل غير عادي من العناصر إلى البيئة ، فإنها تصبح سامة للنباتات. يؤدي الاختراق المفرط للمعادن الثقيلة إلى أنسجة النبات إلى تعطيل الأداء الطبيعي لأعضائها ، وهذا الاضطراب هو الأقوى ، وكلما زاد فائض المواد السامة. في الوقت نفسه ، تنخفض الإنتاجية. يتجلى التأثير السام لـ HM في المراحل المبكرة من تطور النبات ، ولكن بدرجات متفاوتة في أنواع التربة المختلفة وللمحاصيل المختلفة.

يعد امتصاص النباتات للعناصر الكيميائية عملية نشطة. الانتشار السلبي هو 2-3٪ فقط من الكتلة الكلية للمكونات المعدنية الممتصة. عندما يكون محتوى المعادن في التربة عند مستوى الخلفية ، يحدث الامتصاص النشط للأيونات ، وإذا أخذنا في الاعتبار الحركة المنخفضة لهذه العناصر في التربة ، فيجب أن يسبق امتصاصها بتعبئة معادن شديدة الترابط. عندما يتجاوز محتوى HMs في طبقة الجذر بكميات كبيرة الحد الأقصى للتركيزات التي يمكن عندها تثبيت المعدن بسبب الموارد الداخلية للتربة ، فإن هذه الكميات من المعادن تدخل الجذور التي لم تعد الأغشية قادرة على الاحتفاظ بها. نتيجة لذلك ، يتوقف تدفق الأيونات أو مركبات العناصر عن التنظيم بواسطة الآليات الخلوية. في التربة الحمضية ، هناك تراكم أكثر كثافة من HMs من التربة مع تفاعل محايد أو شبه محايد من البيئة. مقياس المشاركة الفعلية لأيونات HM في التفاعلات الكيميائية هو نشاطها. يمكن أن يتجلى التأثير السام للتركيزات العالية من HM على النباتات في انتهاك تناول وتوزيع العناصر الكيميائية الأخرى. تتغير طبيعة تفاعل HM مع العناصر الأخرى اعتمادًا على تركيزاتها. يتم الترحيل والدخول إلى المصنع في شكل مركبات معقدة.

في الفترة الأولى من تلوث البيئة بالمعادن الثقيلة ، بسبب الخصائص العازلة للتربة ، مما يؤدي إلى تعطيل المواد السامة ، لن تتعرض النباتات عمليًا لأي آثار ضارة. ومع ذلك ، فإن الوظائف الوقائية للتربة ليست غير محدودة. مع زيادة مستوى التلوث بالمعادن الثقيلة ، يصبح تعطيلها غير مكتمل ويهاجم تدفق الأيونات الجذور. المصنع قادر على نقل بعض الأيونات إلى حالة أقل نشاطًا حتى قبل أن تخترق نظام جذر النبات. هذا ، على سبيل المثال ، عملية إزالة معدن ثقيل باستخدام إفرازات الجذر أو الامتزاز على السطح الخارجي للجذور مع تكوين مركبات معقدة. بالإضافة إلى ذلك ، كما يتضح من تجارب النباتات مع الجرعات السامة المعروفة من الزنك والنيكل والكادميوم والكوبالت والنحاس والرصاص ، فإن الجذور تقع في طبقات غير ملوثة بتربة HM وفي هذه المتغيرات لا توجد أعراض السمية الضوئية.

على الرغم من الوظائف الوقائية لنظام الجذر ، فإن HMs تدخل الجذر في ظل ظروف ملوثة. في هذه الحالة ، تلعب آليات الدفاع دورًا ، بسبب حدوث توزيع محدد لـ HMs على أعضاء النبات ، مما يجعل من الممكن تأمين نموها وتطورها على أكمل وجه ممكن. في هذه الحالة ، يمكن أن يختلف محتوى HM ، على سبيل المثال ، في أنسجة الجذر والبذور في بيئة شديدة التلوث بمقدار 500-600 مرة ، مما يشير إلى القدرات الوقائية الكبيرة لعضو النبات الموجود تحت الأرض.

فائض العناصر الكيميائية يسبب التسمم في النباتات. مع زيادة تركيز HMs ، يتم منع نمو النبات في البداية ، ثم يحدث تلون الأوراق ، والذي يتم استبداله بالنخر ، وأخيراً ، يتلف نظام الجذر. يمكن أن يتجلى التأثير السام لـ TM بشكل مباشر وغير مباشر. يرجع التأثير المباشر لفائض HM في الخلايا النباتية إلى تفاعلات التعقيد ، ونتيجة لذلك يتم حظر الإنزيمات أو ترسيب البروتينات. يحدث تعطيل الأنظمة الأنزيمية نتيجة استبدال الإنزيم المعدني بمعدن ملوث. عند وجود محتوى حرج من المادة السامة ، تقل القدرة التحفيزية للإنزيم بشكل كبير أو يتم حظرها تمامًا.

حدد A.P. Vinogradov (1952) النباتات القادرة على تركيز العناصر. وأشار إلى نوعين من المعامل المكثفة:

1) النباتات التي تركز على العناصر على نطاق واسع ؛

2) نباتات ذات تركيز انتقائي (محدد).

يتم إثراء النباتات من النوع الأول بالعناصر الكيميائية إذا كانت الأخيرة محتواة في التربة بكميات متزايدة. التركيز في هذه الحالة ناتج عن عامل بيئي.

تتميز نباتات النوع الثاني بكمية عالية باستمرار من عنصر كيميائي واحد أو آخر ، بغض النظر عن محتواها في البيئة. مشروط بحاجة ثابتة وراثيا.

بالنظر إلى آلية امتصاص المعادن الثقيلة من التربة إلى النباتات ، يمكننا التحدث عن أنواع الحواجز (غير المركزة) والخالية من العوائق (المركزة) لتراكم العناصر. يعتبر تراكم الحاجز نموذجيًا لمعظم النباتات العليا وليس نموذجيًا للنباتات الطحلبية والأشنات. لذلك ، في عمل M. النحاس (10.0 مجم / كجم) - خشب البتولا ، دروب ، زنبق الوادي ؛ المنجنيز (1100 مجم / كجم) - توت. ليب وآخرون. (1987) وجد تركيزات عالية من الكادميوم في الأبواغ من فطر Amanita muscaria الذي ينمو في غابات البتولا. في حويصلات الفطريات ، كان محتوى الكادميوم 29.9 مجم / كجم بالوزن الجاف ، وفي التربة التي نمت فيها ، كان 0.4 مجم / كجم. يُعتقد أن النباتات التي تحتوي على مركزات للكوبالت شديدة التحمل أيضًا للنيكل وقادرة على تجميعه بكميات كبيرة. وتشمل هذه ، على وجه الخصوص ، نباتات عائلات Boraginaceae ، و Brassicaceae ، و Myrtaceae ، و Fabaceae ، و Caryophyllaceae. تم العثور على مركزات النيكل والمركزات الفائقة أيضًا بين النباتات الطبية. تشمل المُركزات الفائقة شجرة البطيخ ، البلادونا البلادونا ، ماتشوك الأصفر ، نبات القلب ، زهرة الآلام الحمراء واللحم الحجري. يعتمد نوع تراكم العناصر الكيميائية التي تكون بتركيزات عالية في وسط المغذيات على مراحل الغطاء النباتي للنباتات. يعتبر التراكم الخالي من العوائق سمة مميزة لمرحلة الشتلات ، عندما لا تفرق النباتات الأجزاء الموجودة فوق سطح الأرض إلى أعضاء مختلفة وفي المراحل النهائية من موسم النمو - بعد النضج ، وكذلك أثناء السكون الشتوي ، حيث يمكن أن يكون التراكم الخالي من العوائق مصحوبًا بإطلاق كميات زائدة من العناصر الكيميائية في المرحلة الصلبة (كوفاليفسكي ، 1991).

تم العثور على نباتات شديدة التراكم في العائلات الكرنب ، والنباتات ، والنباتات ، واللميات ، والكتف (Baker 1995). الأكثر شهرة ودراسة من بينها هو براسيكا جونسيا (الخردل الهندي) - وهو نبات يطور كتلة حيوية كبيرة وقادر على تجميع الرصاص والكروم (VI) والكادميوم والنحاس والنيكل والزنك 90Sr و B و Se (ناندا كومار) وآخرون 1995 ، ملح وآخرون 1995 ، راسكين وآخرون 1994). من بين الأنواع النباتية المختلفة التي تم اختبارها ، كان لدى B. juncea القدرة الأكثر وضوحًا على نقل الرصاص إلى الجزء الجوي ، بينما تراكم أكثر من 1.8٪ من هذا العنصر في الأعضاء الهوائية (من حيث الوزن الجاف). باستثناء عباد الشمس (Helianthus annuus) والتبغ (Nicotiana tabacum) ، فإن الأنواع النباتية الأخرى التي لا تنتمي إلى عائلة الكرنب لديها معامل امتصاص بيولوجي أقل من 1.

وفقًا لتصنيف النباتات من خلال الاستجابة لوجود المعادن الثقيلة في البيئة المتنامية ، والذي يستخدمه العديد من المؤلفين الأجانب ، فإن للنباتات ثلاث استراتيجيات رئيسية للنمو في التربة الملوثة بالمعادن:

مزيلات المعادن.

تحافظ هذه النباتات على تركيز منخفض ثابت من المعدن على الرغم من الاختلاف الكبير في تركيزه في التربة ، مع الاحتفاظ بالمعادن بشكل أساسي في الجذور. النباتات الإقصائية قادرة على تغيير نفاذية الغشاء وقدرة ربط المعادن بجدران الخلايا أو إطلاق كميات كبيرة من العوامل المخلبية.

مؤشرات معدنية.

وتشمل هذه الأنواع النباتية التي تتراكم المعادن بنشاط في الأجزاء الهوائية وتعكس عمومًا مستوى المعدن في التربة. إنها متسامحة مع المستوى الحالي لتركيز المعدن بسبب تكوين مركبات ربط المعادن خارج الخلية (مخلبات) ، أو أنها تغير طبيعة المقصورة المعدنية عن طريق تخزينها في مناطق غير حساسة للمعادن. الأنواع النباتية التي تتراكم فيها المعادن. يمكن للنباتات التي تنتمي إلى هذه المجموعة أن تراكم المعادن في الكتلة الحيوية فوق الأرض بتركيزات أعلى بكثير من تلك الموجودة في التربة. عرّف بيكر وبروكس المُراكِمات المعدنية المفرطة بأنها نباتات تحتوي على أكثر من 0.1٪ ، أي. أكثر من 1000 مجم / جرام من النحاس والكادميوم والكروم والرصاص والنيكل والكوبالت أو 1٪ (أكثر من 10000 مجم / جم) من الزنك والمنجنيز في الوزن الجاف. بالنسبة للمعادن النادرة ، تزيد هذه القيمة عن 0.01٪ من حيث الوزن الجاف. يحدد الباحثون الأنواع شديدة التراكم عن طريق جمع النباتات في المناطق التي تحتوي فيها التربة على معادن بتركيزات أعلى من مستويات الخلفية ، كما هو الحال في المناطق الملوثة أو حيث تظهر أجسام الركاز. تطرح ظاهرة فرط التراكم أسئلة عديدة للباحثين. على سبيل المثال ، ما هي أهمية تراكم المعادن في تركيزات عالية السمية للنباتات. لم يتم تلقي الإجابة النهائية على هذا السؤال بعد ، ولكن هناك العديد من الفرضيات الرئيسية. من المعتقد أن مثل هذه النباتات لديها نظام امتصاص أيون محسن (فرضية الامتصاص "غير المقصود") لأداء وظائف فسيولوجية معينة لم يتم التحقيق فيها بعد. يُعتقد أيضًا أن فرط التراكم هو أحد أنواع تحمل النبات للمحتوى العالي من المعادن في بيئة النمو.

يؤدي وجود تراكيز متزايدة من المعادن في التربة إلى تراكمها في النباتات البرية والمحاصيل الزراعية ، ويصاحب ذلك تلوث السلاسل الغذائية. تركيزات عالية من المعادن تجعل التربة غير مناسبة لنمو النبات وبالتالي تعرض التنوع البيولوجي للخطر. يمكن استعادة التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة بالطرق الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية. بشكل عام ، يمكن تصنيفها إلى فئتين.

تتطلب الطريقة خارج الموقع إزالة التربة الملوثة للزراعة في الموقع أو خارج الموقع وإعادة التربة المزروعة إلى موقعها الأصلي. يتضمن تسلسل الطرق خارج الموقع المستخدمة لتنظيف التربة الملوثة التنقيب و / أو إزالة السموم و / أو إزالة السموم من الملوثات بالوسائل الفيزيائية أو الكيميائية ، حيث يتم تثبيت الملوثات أو ترسيبها أو تجميدها أو حرقها أو تحللها.

تتضمن الطريقة في الموقع تنظيف التربة الملوثة دون حفرها. ريد وآخرون تعرف تقنيات المعالجة في الموقع بأنها تحلل الملوثات أو تحويلها ، وتثبيت الحركة لتقليل التوافر البيولوجي وفصل الملوثات عن التربة. يُفضل الوضع في الموقع على خارج الموقع نظرًا لتكلفته المنخفضة وتأثيره اللطيف على النظام البيئي. تقليديًا ، تتضمن الطريقة خارج الموقع إزالة التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة والتخلص منها ، وهو ليس الخيار الأمثل ، حيث يؤدي التخلص من التربة الملوثة خارج الموقع ببساطة إلى نقل مشكلة التلوث إلى موقع آخر ؛ ومع ذلك ، هناك مخاطر معينة مرتبطة بنقل التربة الملوثة. تخفيف المعادن الثقيلة إلى مستوى مقبول عن طريق إضافة تربة نظيفة إلى التربة الملوثة وخلطها معًا ، وتغطية التربة بمادة خاملة يمكن أن يكون بديلاً لتنظيف التربة داخل الموقع الملوث.

يمكن استخدام تثبيت الملوثات غير العضوية كطريقة علاجية للتربة الملوثة بالمعادن الثقيلة. يمكن تحقيق ذلك عن طريق تراكم الملوثات ، أو عن طريق رفع درجة الحموضة في التربة عن طريق الجير. يؤدي رفع الرقم الهيدروجيني إلى تقليل قابلية ذوبان المعادن الثقيلة مثل الكادميوم والنحاس والنيكل والزنك في التربة. على الرغم من انخفاض خطر امتصاص النباتات ، إلا أن تركيز المعادن في التربة يظل دون تغيير. تتسبب معظم تقنيات تنظيف الطرق التقليدية في مزيد من الضرر للبيئة المتضررة بالفعل. تتضمن تقنيات المعالجة الحيوية ، التي تسمى المعالجة النباتية ، استخدام النباتات الخضراء والميكروبات المرتبطة بها لتنقية التربة والمياه الجوفية الملوثة في الموقع. تم اقتراح فكرة استخدام محطات تخزين المعادن لإزالة المعادن الثقيلة والمركبات الأخرى لأول مرة في عام 1983. يتكون مصطلح المعالجة النباتية من البادئة اليونانية phyto (نبات) المرتبطة بالعلاج الجذري اللاتيني (الاسترداد).

يتضمن الترشيح الجذري استخدام النباتات (الأرضية والمائية) لامتصاص وتركيز وترسيب الملوثات في الجذور من مصادر المياه الملوثة بتركيز منخفض من الملوثات. يمكن أن تعالج هذه الطريقة جزئيًا النفايات السائلة الصناعية ، والنفايات السائلة السطحية من الأراضي والمنشآت الزراعية ، أو نفايات الصرف الحمضية السائلة من المناجم والمناجم. يمكن تطبيق الترشيح الجذري على الرصاص والكادميوم والنحاس والنيكل والزنك والكروم ، والتي تحتفظ بها الجذور في الغالب. تشمل مزايا الريسوفلتر قدرته على استخدامه "في الموقع" و "خارج الموقع" واستخدام أنواع النباتات التي لا تسبب تراكمًا مفرطًا. تمت دراسة قدرة عباد الشمس والخردل الهندي والتبغ والجاودار والسبانخ والذرة على إزالة الرصاص من مياه الصرف الصحي ، حيث أظهر عباد الشمس أعلى كفاءة في التنظيف.

يستخدم التثبيت النباتي بشكل أساسي في معالجة التربة والرواسب وحمأة الصرف الصحي ويعتمد على قدرة جذور النباتات على الحد من التنقل والتوافر البيولوجي للملوثات في التربة. يتم تنفيذ Phytostabilization من خلال امتصاص المعادن وترسيبها وتعقيدها. تقلل النباتات من كمية المياه المتسربة عبر التربة الملوثة ، مما يمنع عمليات التعرية وتغلغل الملوثات الذائبة في المياه السطحية والجوفية وانتشارها إلى مناطق غير ملوثة. تتمثل ميزة التثبيت النباتي في أن هذه الطريقة لا تتطلب إزالة الكتلة الحيوية للنباتات الملوثة. ومع ذلك ، فإن عيبها الرئيسي هو الحفاظ على الملوثات في التربة ، فيما يتعلق باستخدام طريقة التنظيف هذه يجب أن تكون مصحوبة بمراقبة مستمرة للمحتوى والتوافر البيولوجي للملوثات.

استخراج النبات هو أنسب طريقة لإزالة أملاح المعادن الثقيلة من التربة دون تدمير بنية التربة وخصوبتها. يسمي بعض المؤلفين هذه الطريقة بالتراكم النباتي. نظرًا لأن المصنع يمتص المعادن السامة والنويدات المشعة ويرسبها من التربة الملوثة في الكتلة الحيوية ، فهذه هي أفضل طريقة لتنظيف المناطق ذات التلوث السطحي المنتشر وتركيزات منخفضة نسبيًا من الملوثات. هناك طريقتان رئيسيتان لاستخراج النباتات:

الاستخراج النباتي في وجود مخلّبات ، أو استخلاص نباتي مستحث ، حيث تؤدي إضافة مخلّبات اصطناعية إلى زيادة حركة وامتصاص الملوثات المعدنية ؛

الاستخراج النباتي المتسلسل ، حيث تعتمد إزالة المعادن على القدرة الطبيعية للنباتات على التطهير ؛ في هذه الحالة ، يتم التحكم فقط في عدد بذر (غرس) النباتات. ساهم اكتشاف الأنواع المتراكمة بشكل مفرط في تطوير هذه التكنولوجيا. لجعل هذه التكنولوجيا مجدية ، يجب على النباتات استخراج تركيزات كبيرة من المعادن الثقيلة من جذورها ، ونقلها إلى الكتلة الحيوية فوق الأرض ، وإنتاج كميات كبيرة من الكتلة الحيوية النباتية. في الوقت نفسه ، تعتبر عوامل مثل معدل النمو والانتقائية لعنصر ما ومقاومة الأمراض وطريقة الحصاد مهمة. ومع ذلك ، فإن النمو البطيء ونظام الجذر المنتشر بشكل سطحي وانخفاض إنتاجية الكتلة الحيوية يحد من استخدام الأنواع شديدة التراكم لتنظيف المناطق الملوثة بالمعادن الثقيلة.

ينطوي التبخير النباتي على استخدام النباتات لنقل الملوثات من التربة ، وتحويلها إلى شكل متطاير ، ونقلها إلى الغلاف الجوي. يستخدم التبخير النباتي في المقام الأول لإزالة الزئبق ، وتحويل أيون الزئبق إلى الزئبق الأولي الأقل سمية. العيب هو أن الزئبق المنطلق في الغلاف الجوي يُرجح أن يُعاد مرة أخرى عن طريق الترسب ثم يدخل مرة أخرى إلى النظام البيئي. وجد باحثون أمريكيون أن بعض النباتات التي تنمو على ركيزة غنية بالسيلينيوم تنتج سيلينيوم متطاير على شكل ثنائي ميثيل سيلينيد وثنائي ميثيسلينيد. هناك تقارير تفيد بأن التبخير النباتي قد تم تطبيقه بنجاح على التريتيوم ، وهو نظير مشع للهيدروجين) ، والذي يتحلل إلى هيليوم مستقر مع عمر نصف يبلغ حوالي 12 عامًا. التحلل النباتي. في المعالجة النباتية للمواد العضوية ، يشارك التمثيل الغذائي للنبات في استعادة الملوثات عن طريق التحول أو التحلل أو التثبيت أو تبخر الملوثات من التربة والمياه الجوفية. التحلل النباتي هو تحلل المادة العضوية التي يمتصها النبات إلى جزيئات أبسط يتم دمجها في أنسجة النبات.

تحتوي النباتات على إنزيمات يمكنها تحلل وتحويل نفايات الأسلحة والمذيبات المكلورة مثل ثلاثي كلورو الإيثيلين ومبيدات الأعشاب الأخرى. وعادة ما تكون الإنزيمات عبارة عن إنزيمات الهالوجينات والأكسجين والانزيمات المختزلة. التحلل الجذري هو تحلل المركبات العضوية في التربة من خلال النشاط الجرثومي في منطقة الجذر (الجذور) وهي عملية أبطأ بكثير من التحلل النباتي. يمكن استخدام طرق المعالجة النباتية المذكورة أعلاه بطريقة معقدة. لذلك ، يتضح من مراجعة الأدبيات أن المعالجة النباتية هي حاليًا مجال بحث سريع التطور. على مدى السنوات العشر الماضية ، حصل باحثون من العديد من دول العالم على تأكيد تجريبي ، بما في ذلك في المجال ، بأن هذه الطريقة واعدة لتنقية الوسائط الملوثة من الملوثات العضوية وغير العضوية والنويدات المشعة.

تعد هذه الطريقة الصديقة للبيئة وغير المكلفة لتنظيف المناطق الملوثة بديلاً عمليًا للطرق التقليدية لمعالجة الأراضي المضطربة والملوثة. في روسيا ، لا يزال التطبيق التجاري للمعالجة النباتية للتربة الملوثة بالمعادن الثقيلة والمركبات العضوية المختلفة ، مثل المنتجات البترولية ، في مرحلة مبكرة. هناك حاجة إلى دراسات واسعة النطاق للبحث عن نباتات سريعة النمو تتمتع بقدرة واضحة على تراكم الملوثات من بين الأنواع المزروعة والنباتات البرية المميزة لمنطقة معينة ، والتأكيد التجريبي لإمكانياتها العالية في المعالجة النباتية ، ودراسة طرق زيادتها. مجال مهم منفصل للبحث هو دراسة مسألة استخدام الكتلة الحيوية النباتية الملوثة من أجل منع إعادة تلوث المكونات المختلفة للنظام البيئي ودخول الملوثات في سلاسل الغذاء.

التركيب الكيميائي للتربة في المناطق المختلفة غير متجانس وتوزيع العناصر الكيميائية الموجودة في التربة في جميع أنحاء الإقليم غير متساو. لذلك ، على سبيل المثال ، كونها في الغالب في حالة مبعثرة ، فإن المعادن الثقيلة قادرة على تكوين روابط محلية ، حيث تكون تركيزاتها أعلى بمئات وآلاف المرات من مستويات كلارك.

مطلوب عدد من العناصر الكيميائية لعمل الجسم بشكل طبيعي. يمكن أن يتسبب نقصها أو فرطها أو عدم توازنها في الإصابة بأمراض تسمى الداء المجهري 1 ، أو توطن الدم البيوجيوكيميائي ، والذي يمكن أن يكون طبيعيًا ومن صنع الإنسان. في توزيعها ، ينتمي دور مهم للمياه ، وكذلك المنتجات الغذائية ، حيث تدخل العناصر الكيميائية من التربة من خلال سلاسل الغذاء.

ثبت تجريبيا أن نسبة HM في النباتات تتأثر بنسبة HM في التربة والجو والماء (في حالة الطحالب). وقد لوحظ أيضًا أنه في التربة التي تحتوي على نفس محتوى المعادن الثقيلة ، يعطي نفس المحصول محصولًا مختلفًا ، على الرغم من تزامن الظروف المناخية أيضًا. ثم تم اكتشاف اعتماد المحصول على حموضة التربة.

الأكثر دراسة تلوث التربة بالكادميوم والزئبق والرصاص والزرنيخ والنحاس والزنك والمنغنيز. دعونا ننظر في تلوث التربة بهذه المعادن على حدة لكل منها. 2

الكادميوم (سي دي)

يبلغ محتوى الكادميوم في قشرة الأرض حوالي 0.15 مجم / كجم. يتركز الكادميوم في البراكين (بكميات من 0.001 إلى 1.8 مجم / كجم) ، ومتحول (بكميات من 0.04 إلى 1.0 مجم / كجم) والصخور الرسوبية (بكميات من 0.1 إلى 11.0 مجم / كجم). تحتوي التربة التي تشكلت على أساس مواد البدء هذه على 0.1-0.3 ؛ 0.1 - 1.0 و 3.0 - 11.0 مجم / كجم من الكادميوم على التوالي.

في التربة الحمضية ، يوجد الكادميوم في شكل Cd 2+ و CdCl + و CdSO 4 وفي التربة الجيرية - في شكل Cd 2+ و CdCl + و CdSO 4 و CdHCO 3 +.

يقل امتصاص النباتات للكادميوم بشكل ملحوظ مع تجيير التربة الحمضية. في هذه الحالة ، تؤدي زيادة الرقم الهيدروجيني إلى تقليل قابلية ذوبان الكادميوم في رطوبة التربة ، فضلاً عن التوافر البيولوجي للكادميوم في التربة. لذا فإن محتوى الكادميوم في أوراق البنجر في التربة الجيرية كان أقل من محتوى الكادميوم في نفس النباتات في التربة غير المطلية. تم عرض تأثير مماثل للأرز والقمح ->.

يرتبط التأثير السلبي لزيادة الرقم الهيدروجيني على توافر الكادميوم بانخفاض ليس فقط في قابلية ذوبان الكادميوم في مرحلة محلول التربة ، ولكن أيضًا في نشاط الجذر ، مما يؤثر على الامتصاص.

الكادميوم قليل الحركة إلى حد ما في التربة ، وإذا تمت إضافة مادة تحتوي على الكادميوم إلى سطحه ، فإن معظمها يظل سليماً.

تشمل طرق إزالة الملوثات من التربة إما إزالة الطبقة الملوثة نفسها ، أو إزالة الكادميوم من الطبقة ، أو تغطية الطبقة الملوثة. يمكن تحويل الكادميوم إلى مركبات معقدة غير قابلة للذوبان مع عوامل مخلبية متاحة (مثل حمض إيثيلين دايمينيترا أسيتيك). ...

بسبب الامتصاص السريع نسبيًا للكادميوم من التربة بواسطة النباتات وانخفاضه تأثير ساممن أكثر التركيزات شيوعًا ، يمكن أن يتراكم الكادميوم في النباتات ويدخل السلسلة الغذائية بشكل أسرع من الرصاص والزنك. لذلك ، يشكل الكادميوم أكبر خطر على صحة الإنسان عند إدخال النفايات في التربة.

إن إجراء تقليل كمية الكادميوم التي يمكن أن تدخل السلسلة الغذائية للإنسان من التربة الملوثة هو النمو على هذا تربة النباتلا يستخدم للأغذية أو المحاصيل التي تمتص كميات صغيرة من الكادميوم.

بشكل عام ، تمتص المحاصيل في التربة الحمضية قدرًا أكبر من الكادميوم مقارنة بالتربة المحايدة أو القلوية. لذلك ، يعتبر تجي التربة الحمضية وسيلة فعالة لتقليل كمية الكادميوم الممتص.

الزئبق (Hg)

يوجد الزئبق في الطبيعة على شكل أبخرة معدنية Hg 0 تتشكل أثناء تبخره من القشرة الأرضية ؛ في شكل أملاح غير عضوية Hg (I) و Hg (II) ، وفي شكل مركبات عضوية من ميثيل الزئبق CH 3 Hg + ، ومشتقات مونوميثيل وثنائي ميثيل CH 3 Hg + و (CH 3) 2 Hg.

يتراكم الزئبق في الأفق العلوي (0-40 سم) من التربة ويهاجر بشكل ضعيف إلى طبقاتها العميقة. مركبات الزئبق هي مواد عالية الاستقرار في التربة. النباتات التي تنمو على تربة ملوثة بالزئبق تستوعب كمية كبيرة من العنصر وتجمعها بتركيزات خطيرة ، أو لا تنمو.

الرصاص (الرصاص)

وفقًا لبيانات التجارب التي أجريت في مزرعة رملية مع إدخال عتبة لتركيزات التربة من الزئبق (25 مجم / كجم) والرصاص (25 مجم / كجم) وتجاوز العتبة بمقدار 2-20 مرة ، تنمو نباتات الشوفان وتنمو تتطور بشكل طبيعي إلى مستوى معين من التلوث. مع زيادة تركيز المعادن (للرصاص ابتداء من جرعة 100 مجم / كجم) ، مظهر خارجيالنباتات. عند الجرعات القصوى من المعادن ، تموت النباتات في غضون ثلاثة أسابيع من بداية التجارب. يتم توزيع محتوى المعادن في مكونات الكتلة الحيوية بترتيب تنازلي على النحو التالي: الجذور - الجزء فوق الأرض - الحبوب.

قُدر إجمالي مدخلات الرصاص في الغلاف الجوي (وبالتالي إلى التربة جزئيًا) من المركبات الموجودة على أراضي روسيا في عام 1996 بحوالي 4.0 آلاف طن ، بما في ذلك 2.16 ألف طن تم جلبها عن طريق نقل البضائع. يمثل الحد الأقصى للحمل على الرصاص مناطق موسكو وسامارا ، تليها مناطق كالوغا ونيجني نوفغورود وفلاديمير والكيانات الأخرى المكونة للاتحاد الروسي الواقعة في الجزء الأوسط من الأراضي الأوروبية لروسيا و جنوب القوقاز... تم تسجيل أكبر انبعاثات الرصاص المطلقة في منطقة الأورال (685 طنًا) وفولغا (651 طنًا) وغرب سيبيريا (568 طنًا). ولوحظ الأثر الأكثر ضررًا لانبعاثات الرصاص في أقاليم تتارستان وكراسنودار وستافروبول وروستوف وموسكو ولينينغراد ونيجني نوفغورود وفولغوغراد وفورونيج وساراتوف وسامارا (صحيفة " عالم أخضر”، العدد الخاص رقم 28 ، 1997).

الزرنيخ (As)

يوجد الزرنيخ في البيئة في مجموعة متنوعة من الأشكال المستقرة كيميائيًا. حالتي الأكسدة الرئيسيتين هما As (III) و As (V). في الطبيعة ، ينتشر الزرنيخ خماسي التكافؤ في شكل مركبات غير عضوية مختلفة ، على الرغم من سهولة العثور على الزرنيخ ثلاثي التكافؤ في الماء ، خاصة في ظل الظروف اللاهوائية.

نحاس(نحاس)

تشمل معادن النحاس الطبيعية في التربة الكبريتات والفوسفات والأكاسيد والهيدروكسيدات. يمكن أن تتشكل كبريتيدات النحاس في التربة سيئة الصرف أو المغمورة ، حيث تتحقق ظروف الاختزال. عادة ما تكون معادن النحاس قابلة للذوبان بدرجة لا تسمح لها بالبقاء في التربة الزراعية التي تستنزف المياه بحرية. في الملوثة التربة المعدنيةومع ذلك ، يمكن التحكم في البيئة الكيميائية من خلال عمليات غير متوازنة تؤدي إلى تراكم الأطوار الصلبة الثابتة. من المفترض أن تكون الأقمار الصناعية (CuS) أو الكالكوبايرايت (CuFeS 2) موجودة أيضًا في التربة المخففة الملوثة بالنحاس.

يمكن أن توجد كميات ضئيلة من النحاس على هيئة شوائب كبريتيد منفصلة في السيليكات ويمكن أن تحل محل متماثل للكاتيونات في سيليكات الصفائح. تمتص المعادن الطينية ، غير المتوازنة في الشحن ، النحاس بشكل غير محدد ، بينما تظهر أكاسيد وهيدروكسيدات الحديد والمنغنيز تقاربًا محددًا عاليًا جدًا للنحاس. المركبات العضوية ذات الوزن الجزيئي العالي قادرة على أن تكون مواد ماصة صلبة للنحاس ، بينما تميل المركبات العضوية منخفضة الوزن الجزيئي إلى تكوين مجمعات قابلة للذوبان.

يحد تعقيد تكوين التربة من القدرة على فصل مركبات النحاس كميًا إلى أشكال كيميائية محددة. يشير إلى -> التوفر كتلة كبيرةتم العثور على تكتلات النحاس في كل من المواد العضوية وأكاسيد الحديد والمنغنيز. يؤدي إدخال النفايات المحتوية على النحاس أو أملاح النحاس غير العضوية إلى زيادة تركيز مركبات النحاس في التربة ، والتي يمكن استخلاصها بكواشف ناعمة نسبيًا ؛ وهكذا ، يمكن العثور على النحاس في التربة في شكل أشكال كيميائية قابلة للتغير. لكن العنصر القابل للذوبان والاستبدال بسهولة ، وهو النحاس ، يشكل عددًا صغيرًا من الأشكال التي يمكن أن تمتصها النباتات ، وعادة ما تكون أقل من 5٪ من إجمالي محتوى النحاس في التربة.

تزداد سمية النحاس مع زيادة الرقم الهيدروجيني للتربة وانخفاض قدرة التربة على التبادل الكاتيوني. يحدث إغناء النحاس عن طريق الاستخراج فقط في طبقات التربة السطحية ، ولا تتأثر المحاصيل عميقة الجذور بهذا.

يمكن أن تؤثر البيئة وتغذية النبات على سمية النحاس النباتية. على سبيل المثال ، كانت سمية النحاس للأرز في السهول واضحة عندما سُقيت النباتات بالماء البارد بدلاً من الماء الدافئ. الحقيقة هي أن النشاط الميكروبيولوجي يتم قمعه في التربة الباردة ويخلق تلك الظروف التصالحية في التربة التي من شأنها أن تسهل ترسيب النحاس من المحلول.

تحدث السمية النباتية للنحاس في البداية من وجود فائض من النحاس المتاح في التربة ويتعزز بحموضة التربة. نظرًا لأن النحاس غير نشط نسبيًا في التربة ، فإن معظم النحاس الذي يدخل التربة يظل في الطبقات العليا. يمكن أن يؤدي إدخال المواد العضوية في التربة الملوثة بالنحاس إلى تقليل السمية بسبب امتزاز معدن قابل للذوبان بواسطة ركيزة عضوية (في هذه الحالة ، يتم تحويل أيونات النحاس 2+ إلى مركبات معقدة يصعب الوصول إليها للنبات) أو عن طريق زيادة في تنقل أيونات النحاس 2+ وترشيحها من التربة في شكل مجمعات نحاسية عضوية قابلة للذوبان.

الزنك (زنك)

يمكن العثور على الزنك في التربة على شكل أوكسوسلفات ، كربونات ، فوسفات ، سيليكات ، أكاسيد وهيدروكسيدات. هؤلاء المركبات غير العضويةمستقر في الأراضي الزراعية جيدة التصريف. على ما يبدو ، فإن sphalerite ZnS هو الشكل السائد ديناميكيًا في كل من التربة المختزلة والمؤكسدة. يتضح ارتباط الزنك بالفوسفور والكلور في الرواسب المستعادة الملوثة بالمعادن الثقيلة. لذلك ، يجب العثور على أملاح الزنك القابلة للذوبان نسبيًا في التربة الغنية بالمعادن.

يتم استبدال الزنك بشكل متماثل بالكاتيونات الأخرى في معادن السيليكات ؛ يمكن أن يتم غلقه أو تحطيمه بشكل مشترك مع المنغنيز وهيدروكسيدات الحديد. تمتص Phylosilicates والكربونات وأكاسيد المعادن المائية والمركبات العضوية الزنك بسهولة ، باستخدام مواقع ربط محددة وغير محددة.

تزداد قابلية ذوبان الزنك في التربة الحمضية ، وكذلك عند التعقيد باستخدام روابط عضوية منخفضة الوزن الجزيئي. يمكن أن تقلل ظروف التقليل من قابلية الذوبان في الزنك بسبب تكوين ZnS غير القابل للذوبان.

تظهر السمية النباتية للزنك عادة عندما تتلامس جذور النبات مع محلول الزنك الزائد في التربة. يحدث نقل الزنك عبر التربة من خلال التبادل والانتشار ، وتسيطر العملية الأخيرة في التربة ذات المحتوى المنخفض من الزنك. يعتبر النقل التبادلي أكثر أهمية في التربة عالية الزنك ، حيث تكون تركيزات الزنك القابل للذوبان مستقرة نسبيًا.

يزداد تنقل الزنك في التربة بوجود عوامل مخلبية (طبيعية أو اصطناعية). تعوض الزيادة في تركيز الزنك القابل للذوبان الناتجة عن تكوين مخلّبات قابل للذوبان عن انخفاض الحركة بسبب الزيادة في الحجم الجزيئي. ترتبط تركيزات الزنك في أنسجة النبات وامتصاصه العام وأعراض السمية ارتباطًا إيجابيًا بتركيز الزنك في المحلول الذي يغمر جذور النبات.

يتم امتصاص أيونات الزنك 2+ الحرة بشكل أساسي بواسطة نظام جذر النباتات ، وبالتالي ، يساهم تكوين مخلّبات قابلة للذوبان في قابلية ذوبان هذا المعدن في التربة ، ويعوض هذا التفاعل عن انخفاض توافر الزنك في شكل مخلّب.

يؤثر الشكل الأصلي للتلوث المعدني على احتمالية سمية الزنك: إن توفر الزنك للنبات في التربة المخصبة ذات المحتوى المعدني الكلي المكافئ ينخفض ​​بالترتيب ZnSO 4> الحمأة> سماد النفايات.

لم تظهر معظم التجارب التي أجريت على تلوث التربة بالحمأة المحتوية على الزنك انخفاضًا في المحصول أو سمية نباتية واضحة ؛ ومع ذلك ، فإن تطبيقها على المدى الطويل بمعدل مرتفع يمكن أن يضر بالنباتات. يؤدي التطبيق البسيط للزنك على شكل ZnSO 4 إلى انخفاض نمو المحاصيل في التربة الحمضية ، بينما لا يلاحظ التطبيق الدائم له في التربة المحايدة تقريبًا.

يصل الزنك إلى مستويات السمية في التربة الزراعية ، كقاعدة عامة ، بسبب الزنك السطحي ؛ عادة لا تخترق أعمق من 15-30 سم.يمكن للجذور العميقة لبعض المحاصيل أن تتجنب ملامسة الزنك الزائد بسبب موقعها في التربة التحتية غير الملوثة.

يقلل تجريف التربة الملوثة بالزنك من تركيز الزنك في المحاصيل الحقلية. تقلل إضافة هيدروكسيد الصوديوم أو الكالسيوم (OH) 2 من سمية الزنك في الخضروات المزروعة في تربة عالية من الخث بالزنك ، على الرغم من أن امتصاص النباتات للزنك في هذه التربة محدود للغاية. يمكن القضاء على نقص الحديد الناجم عن الزنك عن طريق إضافة الحديد أو مخلب FeSO 4 إلى التربة أو مباشرة إلى الأوراق. يمكن أن تؤدي الإزالة المادية للمعطف الخفيف الملوث بالزنك أو التخلص منها تمامًا إلى تجنب الآثار السامة للمعدن على النباتات.

المنغنيز

يوجد المنجنيز في التربة في ثلاث حالات أكسدة: +2 ، +3 ، +4. بالنسبة للجزء الأكبر ، يرتبط هذا المعدن بالمعادن الأولية أو أكاسيد المعادن الثانوية. في التربة ، يتقلب إجمالي كمية المنغنيز عند مستوى 500-900 مجم / كجم.

قابلية ذوبان Mn 4+ منخفضة للغاية ؛ المنغنيز ثلاثي التكافؤ غير مستقر للغاية في التربة. يوجد معظم المنغنيز في التربة على شكل Mn 2+ ، بينما في التربة جيدة التهوية ، يوجد معظمه في المرحلة الصلبة في شكل أكسيد ، حيث يكون المعدن في حالة الأكسدة IV ؛ في التربة ضعيفة التهوية ، يتم تقليل المنجنيز ببطء عن طريق البيئة الميكروبية وتمر في محلول التربة ، وبالتالي تصبح عالية الحركة.

تزداد قابلية ذوبان Mn 2+ بشكل ملحوظ عند قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة ، لكن امتصاص النباتات للمنغنيز ينخفض.

غالبًا ما تحدث سمية المنغنيز عندما تكون مستويات المنغنيز الإجمالية معتدلة إلى عالية ، ودرجة الحموضة في التربة منخفضة جدًا ، كما أن توافر الأكسجين في التربة منخفض أيضًا (أي ، توجد ظروف اختزال). للقضاء على تأثير هذه الظروف ، يجب زيادة الرقم الهيدروجيني للتربة بمساعدة التجيير ، وينبغي بذل الجهود لتحسين تصريف التربة ، وتقليل تدفق المياه ، أي بشكل عام تحسين بنية التربة المعينة.