Форми на тежки метали в почвата. Методи за определяне на тежки метали в почвата

Антимон

Присъства в някои руди.

Той е част от сплави, използвани в различни промишлени области.

Неговият излишък причинява тежки хранителни разстройства.

арсен

Основният източник на замърсяване на почвата с арсен са вещества, с помощта на които се борят срещу вредители по селскостопански растения, например хербициди, инсектициди. Арсенът е натрупваща се отрова, която причинява хронична. Неговите съединения провокират заболявания на нервната система, мозъка, кожата.

манган

Високо съдържание на този елемент се наблюдава в почвата и растенията.

Когато допълнително количество манган попадне в почвата, бързо се създава опасен излишък от него. Това се отразява на човешкото тяло под формата на разрушаване на нервната система.

Излишъкът от други тежки елементи е не по-малко опасен.

От гореизложеното може да се заключи, че натрупването на тежки метали в почвата води до тежки последици за човешкото здраве и околната среда като цяло.

Основните методи за борба със замърсяването на почвата с тежки метали

Методите за справяне със замърсяването на почвата с тежки метали могат да бъдат физически, химически и биологични. Сред тях могат да се разграничат следните методи:

• Повишаването на киселинността на почвата увеличава възможността за правене органична материяи глините, варуването помагат до известна степен в борбата със замърсяването.
• Засяването, косенето и премахването на някои растения, като детелина, от повърхността на почвата, значително намалява концентрацията на тежки метали в почвата. Освен това насаме напълно екологично чист.
• Извършване на детоксикация на подземните води, тяхното изпомпване и пречистване.
• Предсказване и фиксиране на миграцията разтворима форматежки метали.
• В някои особено тежки случаи е необходимо напълно да се премахне почвения слой и да се замени с нов.

Най-опасният от всички тези метали е оловото. Той има тенденция да се натрупва, за да удари човешкото тяло. Живакът не е опасен, ако влезе в човешкото тяло веднъж или няколко пъти, особено опасни са само живачните пари. Вярвам, че промишлените предприятия трябва да използват по-модерни производствени технологии, които не са толкова разрушителни за всички живи същества. Не един човек трябва да мисли, а масата, тогава ще стигнем до добър резултат.

РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА-- тежки метали, който характеризира широка група замърсители, напоследък е широко разпространен. В различни научни и приложни трудове авторите тълкуват значението на това понятие по различен начин. В тази връзка броят на елементите, приписвани към групата на тежките метали, варира в широки граници. Като критерии за членство се използват множество характеристики: атомна маса, плътност, токсичност, разпространение в природната среда, степен на участие в природни и създадени от човека цикли. В някои случаи определението за тежки метали включва елементи, свързани с крехки (например бисмут) или металоиди (например арсен).

В трудовете, посветени на проблемите на замърсяването на околната среда и мониторинга на околната среда, днес на тежки металивключват повече от 40 метала периодична система DI. Менделеев с атомна масанад 50 атомни единици: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, BiВ този случай следните условия играят важна роля при категоризирането на тежките метали: тяхната висока токсичност за живите организми в относително ниски концентрации, както и способност за биоакумулиране и биоувеличение. Почти всички метали, попадащи в това определение (с изключение на олово, живак, кадмий и бисмут, биологична ролякоето не е ясно към момента), участват активно в биологичните процеси, са част от много ензими. Според класификацията на N. Reimers, металите с плътност над 8 g / cm3 трябва да се считат за тежки. По този начин тежките метали включват Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Формално дефиницията тежки металисъответства на голям бройелементи. Въпреки това, според изследователи, занимаващи се с практически дейности, свързани с организиране на наблюдения на състоянието и замърсяването на околната среда, съединенията на тези елементи далеч не са еквивалентни като замърсители. Поради това в много произведения се наблюдава стесняване на обхвата на групата тежки метали, в съответствие с приоритетните критерии, определени от посоката и спецификата на работата. Така във вече класическите произведения на Ю.А. Израел в списъка химични вещества, да се определя в естествени среди на фонови станции в биосферни резервати, в разд тежки металина име Pb, Hg, Cd, As.От друга страна, според решението на работната група по емисиите на тежки метали, работеща под егидата на Икономическата комисия на ООН за Европа и събирането и анализирането на информация за емисиите на замърсители в европейски държави, само Zn, As, Se и Sbбяха възложени на тежки метали... Според дефиницията на Н. Раймерс благородните и редките метали се отличават съответно от тежките метали, остават само Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg... В приложните работи най-често се добавя броят на тежките метали Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Металните йони са незаменими компоненти на естествените резервоари. В зависимост от условията на околната среда (рН, редокс потенциал, наличие на лиганди), те съществуват в различни степени на окисление и са част от различни неорганични и органометални съединения, които могат да бъдат наистина разтворени, колоидно диспергирани или да бъдат част от минерални и органични суспензии.

Истински разтворените форми на метали от своя страна са много разнообразни, което е свързано с процесите на хидролиза, хидролитична полимеризация (образуване на полинуклеарни хидроксо комплекси) и комплексообразуване с различни лиганди. Съответно, както каталитичните свойства на металите, така и тяхната достъпност за водните микроорганизми зависят от формите на тяхното съществуване във водната екосистема.

Много метали образуват доста силни комплекси с органични вещества; тези комплекси са една от най-важните форми на миграция на елементи в естествените води. Повечето органични комплекси се образуват в хелатообразуващ цикъл и са стабилни. Комплексите, образувани от почвени киселини със соли на желязо, алуминий, титан, уран, ванадий, мед, молибден и други тежки метали, са относително добре разтворими в неутрални, слабо кисели и слабо алкални среди. Следователно, органометалните комплекси са способни да мигрират в естествени води на много големи разстояния. Това е особено важно за нискоминерализираните и преди всичко повърхностни води, в които образуването на други комплекси е невъзможно.

За да се разберат факторите, които регулират концентрацията на метал в естествените води, тяхната химическа реактивност, бионаличност и токсичност, е необходимо да се знае не само брутното съдържание, но и съотношението на свободните и свързаните форми на метала.

Преходът на метали във водна среда във форма на метален комплекс има три последствия:

1. Може да има увеличение на общата концентрация на метални йони поради преминаването им в разтвор от дънни седименти;

2. Мембранната пропускливост на комплексните йони може да се различава значително от пропускливостта на хидратираните йони;

3. Токсичността на метала в резултат на комплексообразуването може да варира значително.

И така, хелатни форми Cu, Cd, Hgпо-малко токсичен от свободните йони. За да се разберат факторите, които регулират концентрацията на метал в естествените води, тяхната химическа реактивност, бионаличност и токсичност, е необходимо да се знае не само брутното съдържание, но и съотношението на свързаните и свободните форми.

Източници на замърсяване на водите с тежки метали са отпадъчните води от галванични цехове, минно дело, черна и цветна металургия, машиностроителни заводи. Тежките метали се намират в торове и пестициди и могат да влязат във водоеми заедно с оттока от земеделски земи.

Увеличаването на концентрацията на тежки метали в естествените води често се свързва с други видове замърсяване, като например подкиселяване. Отпадането на киселинни валежи допринася за намаляване на стойността на рН и преминаването на металите от състояние, сорбирано върху минерални и органични вещества, в свободно състояние.

На първо място, интерес представляват онези метали, които в най-голяма степен замърсяват атмосферата поради използването им в значителни обеми в производствената дейност и в резултат на натрупването им във външната среда представляват сериозна опасност от гледна точка на биологичните им условия. активност и токсични свойства. Те включват олово, живак, кадмий, цинк, бисмут, кобалт, никел, мед, калай, антимон, ванадий, манган, хром, молибден и арсен.
Биогеохимични свойства на тежките метали

B - високо, Y - умерено, H - ниско

ванадий.

Ванадий се намира предимно в дисперсно състояние и се намира в железни руди, нефт, асфалт, битум, нефтени шисти, въглища и др. Един от основните източници на естествено замърсяване на водата с ванадий е нефтът и продуктите от него.

В естествените води се среща в много ниски концентрации: в речната вода 0,2 - 4,5 μg / dm3, в морската вода - средно 2 μg / dm3

Във водата образува стабилни анионни комплекси (V4O12) 4- и (V10O26) 6-. При миграцията на ванадия от съществено значение е ролята на неговите разтворени комплексни съединения с органични вещества, особено с хуминови киселини.

По-високите концентрации на ванадий са вредни за човешкото здраве. MPCv на ванадий е 0,1 mg / dm3 (ограничаващият индикатор за опасност е санитарно-токсикологичен), MPCvr е 0,001 mg / dm3.

Естествените източници на бисмут, навлизащ в естествените води, са процесите на излугване на бисмут-съдържащи минерали. Отпадъчните води от фармацевтичната и парфюмерийната промишленост и някои предприятия от стъкларската промишленост също могат да бъдат източник на навлизане в естествените води.

В незамърсени повърхностни води се намира в субмикрограмови концентрации. Най-висока концентрация се установява в подземните води и е 20 μg / dm3, в морските води - 0,02 μg / dm3 Максималната граница на концентрация е 0,1 mg / dm3.

Основните източници на железни съединения в повърхностните води са процесите на химическо изветряне на скалите, придружени от тяхното механично разрушаване и разтваряне. В процеса на взаимодействие с минерални и органични вещества, съдържащи се в естествените води, се образува сложен комплекс от железни съединения, които са във водата в разтворено, колоидно и суспендирано състояние. Значителни количества желязо идват от подземен отток и отпадъчни води от металургичната, металообработващата, текстилната, бояджийната и лаковата промишленост и селскостопанските отпадъчни води.

Фазовите равновесия зависят от химичния състав на водите, pH, Eh и до известна степен от температурата. При рутинен анализ по време на претеглена формаизлъчват частици по-големи от 0,45 микрона. Състои се главно от желязосъдържащи минерали, хидрат на железен оксид и железни съединения, сорбирани върху суспензии. Истинските разтворени и колоидни форми обикновено се разглеждат заедно. Разтворено желязопредставени от съединения в йонна форма, под формата на хидроксо комплекс и комплекси с разтворени неорганични и органични вещества на природни води. Основно Fe (II) мигрира в йонна форма, а Fe (III), при липса на комплексообразуващи вещества, не може да бъде в разтворено състояние в значителни количества.

Желязото се намира главно във води с ниски стойности на Eh.

В резултат на химично и биохимично (с участието на железни бактерии) окисление Fe (II) преминава в Fe (III), който, хидролизирайки, се утаява под формата на Fe (OH) 3. Както Fe (II), така и Fe (III) са склонни да образуват хидроксо комплекси от този тип +, 4+, +, 3+, - и други, които съществуват едновременно в разтвор при различни концентрации в зависимост от рН и като цяло определят състоянието на желязо-хидроксилната система. Основната форма на намиране на Fe (III) в повърхностните води са неговите комплексни съединения с разтворени неорганични и органични съединения, предимно хумусни вещества. При pH = 8,0 основната форма е Fe (OH) 3; колоидната форма на желязото е най-слабо проучена; това е хидрат на железен оксид Fe (OH) 3 и комплекси с органични вещества.

Съдържанието на желязо в повърхностните води на сушата е десети от милиграма, в близост до блатата - няколко милиграма. Повишено съдържание на желязо се наблюдава в блатните води, в които то е под формата на комплекси със соли на хуминови киселини – хумати. Най-високи концентрации на желязо (до няколко десетки и стотици милиграма на 1 dm3) се наблюдават в подземните води с ниски стойности на pH.

Като биологично активен елемент, желязото до известна степен влияе върху интензивността на развитие на фитопланктона и качествения състав на микрофлората във водоема.

Концентрацията на желязо е обект на значителни сезонни колебания. Обикновено в резервоари с висока биологична продуктивност през периода на лятна и зимна стагнация се забелязва повишаване на концентрацията на желязо в долните слоеве на водата. Есенно-пролетното смесване на водни маси (хомотермия) е придружено от окисляване на Fe (II) в Fe (III) и утаяване на последния под формата на Fe (OH) 3.

Навлиза в естествени води при излужване на почви, полиметални и медни руди, в резултат на разлагането на водни организми, способни да го акумулират. Кадмиевите съединения се изнасят в повърхностните води с отпадъчни води от оловно-цинкови заводи, рудопреработвателни предприятия, редица химически предприятия (производство на сярна киселина), галванично производство, а също и с рудни води. Намаляването на концентрацията на разтворени кадмиеви съединения се дължи на сорбционни процеси, утаяване на кадмиев хидроксид и карбонат и консумацията им от водните организми.

Разтворените форми на кадмий в естествените води са предимно минерални и органо-минерални комплекси. Основната суспендирана форма на кадмий са неговите сорбирани съединения. Значителна част от кадмия може да мигрира в клетките на водните организми.

В незамърсени и слабо замърсени речни води кадмий се съдържа в субмикрограмови концентрации, а в замърсени и отпадъчни води концентрацията на кадмий може да достигне десетки микрограма на 1 dm3.

Кадмиевите съединения играят важна роля в живота на животните и хората. При високи концентрации е токсичен, особено в комбинация с други токсични вещества.

MPCv е 0,001 mg / dm3, MPCvr - 0,0005 mg / dm3 (ограничаващият признак за вредност е токсикологичен).

Кобалтовите съединения навлизат в естествените води в резултат на излугването им от меден пирит и други руди, от почви при разлагането на организми и растения, както и с отпадъчни води от металургични, металообработващи и химически предприятия. Някои количества кобалт идват от почвата в резултат на разлагането на растителни и животински организми.

Кобалтовите съединения в естествените води са в разтворено и суспендирано състояние, количественото съотношение между които се определя от химичния състав на водата, температурата и стойностите на рН. Разтворените форми са представени основно от комплексни съединения, вкл. с органични вещества от природни води. Двувалентните кобалтови съединения са най-характерни за повърхностните води. В присъствието на окислители, тривалентен кобалт може да съществува в забележими концентрации.

Кобалтът е един от биологично активните елементи и винаги се намира в тялото на животните и растенията. Недостатъчното му съдържание в почвите се свързва с недостатъчно съдържание на кобалт в растенията, което допринася за развитието на анемия при животните (тайго-горска нечерноземна зона). Като част от витамин В12, кобалтът много активно влияе върху приема на азотни вещества, увеличаване на съдържанието на хлорофил и аскорбинова киселина, активира биосинтеза и повишава съдържанието на протеинов азот в растенията. Въпреки това, повишените концентрации на кобалтови съединения са токсични.

В незамърсени и слабо замърсени речни води съдържанието му варира от десети до хилядни от милиграма в 1 dm3, средното съдържание в морската вода е 0,5 μg / dm3. MPCv е 0,1 mg / dm3, MPCvr 0,01 mg / dm3.

манган

Манганът навлиза в повърхностните води в резултат на излугване на фероманганови руди и други минерали, съдържащи манган (пиролузит, псиломелан, браунит, манганит, черна охра). Значителни количества манган идват от разлагането на водни животни и растителни организми, особено на синьо-зелени водорасли, диатомеи и висши водни растения. Мангановите съединения се изнасят в резервоари с отпадъчни води от манганови концентрационни фабрики, металургични заводи, предприятия химическа индустрияи с моите води.

Намаляването на концентрацията на манганови йони в естествените води се получава в резултат на окисляването на Mn (II) до MnO2 и други утаени оксиди с висока валентност. Основните параметри, които определят реакцията на окисление, са концентрацията на разтворения кислород, pH и температурата. Концентрацията на разтворените манганови съединения намалява поради оползотворяването им от водораслите.

Основната форма на миграция на манганови съединения в повърхностните води са суспендирани вещества, чийто състав от своя страна се определя от състава на скалите, дренирани от водите, както и колоидни хидроксиди на тежки метали и сорбирани манганови съединения. Органичните вещества и процесите на комплексообразуване на мангана с неорганични и органични лиганди имат голямо значение при миграцията на мангана в разтворена и колоидна форма. Mn (II) образува разтворими комплекси с бикарбонати и сулфати. Комплексите на манган с хлорни йони са рядкост. Комплексните съединения на Mn (II) с органични вещества обикновено са по-малко силни, отколкото с други преходни метали. Те включват съединения с амини, органични киселини, аминокиселини и хуминови вещества. Mn (III) във високи концентрации може да бъде в разтворено състояние само в присъствието на силни комплексообразуващи агенти; Mn (YII) не се среща в естествените води.

V речни водисъдържанието на манган обикновено варира от 1 до 160 μg / dm3, средното съдържание в морските води е 2 μg / dm3, в подземните води - n.102 - n.103 μg / dm3.

Концентрацията на манган в повърхностните води е обект на сезонни колебания.

Факторите, определящи промените в концентрациите на манган, са съотношението между оттока на повърхностните и подземните води, интензивността на потреблението му при фотосинтеза, разлагането на фитопланктона, микроорганизмите и висшата водна растителност, както и процесите на отлагането му на дъното на водните обекти.

Ролята на мангана в живота на висшите растения и водораслите във водоемите е много голяма. Манганът насърчава оползотворяването на CO2 от растенията, като по този начин повишава скоростта на фотосинтезата, участва в процесите на възстановяване на нитратите и усвояване на азот от растенията. Манганът насърчава прехода на активното Fe (II) към Fe (III), което предпазва клетката от отравяне, ускорява растежа на организмите и др. Важната екологична и физиологична роля на мангана налага изучаването и разпространението на мангана в естествените води.

За резервоари за санитарна и битова употреба, MPCv (за манганови йони) се определя на 0,1 mg / dm3.

По-долу са представени карти на разпределението на средните концентрации на метали: манган, мед, никел и олово, изградени въз основа на данни от наблюдения за 1989 - 1993 г. в 123 града. Използването на по-късни данни се приема за неуместно, тъй като във връзка с намаляването на производството, концентрациите на суспендирани твърди вещества и съответно на метали са намалели значително.

Въздействие върху здравето.Много метали са съставка на праха и имат значителни последици за здравето.

Манганът навлиза в атмосферата от емисии от предприятия за черна металургия (60% от всички емисии на манган), машиностроене и металообработване (23%), цветна металургия (9%), множество малки източници, например от заваряване.

Високите концентрации на манган водят до появата на невротоксични ефекти, прогресивно увреждане на централната нервна система, пневмония.
Най-високи концентрации на манган (0,57 - 0,66 μg / m3) се наблюдават в големите металургични центрове: в Липецк и Череповец, както и в Магадан. Повечето от градовете с високи концентрации на Mn (0,23 - 0,69 μg / m3) са съсредоточени на Колския полуостров: Заполярни, Кандалакша, Мончегорск, Оленегорск (виж картата).

1991 - 1994 г емисиите на манган от промишлени източници намаляват с 62%, средните концентрации с 48%.

Медта е един от най-важните микроелементи. Физиологичната активност на медта се свързва основно с включването й в активните центрове на редокс ензими. Недостатъчното съдържание на мед в почвите влияе негативно върху синтеза на протеини, мазнини и витамини и допринася за безплодието на растителните организми. Медта участва в процеса на фотосинтеза и влияе върху усвояването на азота от растенията. В същото време излишните концентрации на мед имат неблагоприятен ефект върху растителните и животинските организми.

В естествените води най-често срещаните съединения са Cu (II). От съединенията Cu (I) най-разпространени са Cu2O, Cu2S, CuCl, които са трудно разтворими във вода. При наличието на лиганди във водна среда, заедно с равновесието на дисоциацията на хидроксида, е необходимо да се вземе предвид образуването на различни сложни форми, които са в равновесие с метални водни йони.

Основният източник на навлизане на мед в естествените води са отпадъчните води от химическата и металургичната промишленост, минните води, алдехидните реагенти, използвани за унищожаване на водораслите. Медта може да се появи в резултат на корозия на медни тръби и други конструкции, използвани във водоснабдителните системи. В подземните води съдържанието на мед се дължи на взаимодействието на водата със скалите, които я съдържат (халкопирит, халкоцит, ковелит, борнит, малахит, азурит, хризакола, бротантин).

Максимално допустимата концентрация на мед във водата на санитарните водни обекти е 0,1 mg / dm3 (ограничаващият признак за вредност е общо санитарен), във водата на водоеми за риболов - 0,001 mg / dm3.

град

Норилск

Мончегорск

Красноуральск

Колчугино

Заполярни

Емисии М (хиляда тона/година) меден оксид и средногодишни концентрации q (μg/m3) на мед.

Медта навлиза във въздуха с емисии от металургичната промишленост. В емисиите на твърди вещества той се съдържа главно под формата на съединения, главно меден оксид.

Предприятията от цветна металургия представляват 98,7% от всички антропогенни емисии на този метал, от които 71% се извършват от предприятията на концерна "Норилски никел", разположени в Заполярни и Никел, Мончегорск и Норилск, а около 25% от емисиите на мед са извършени в Ревда, Красноуральск, Колчугино и др.

Високите концентрации на мед водят до токсичност, анемия и хепатит.

Както се вижда от картата, най-високите концентрации на мед са регистрирани в градовете Липецк и Рудная Пристан. Концентрациите на мед в градовете също са се увеличили Колски полуостров, в Заполярни, Мончегорск, Никел, Оленегорск, както и в Норилск.

Емисиите на мед от промишлени източници намаляват с 34%, средните концентрации с 42%.

Молибден

Молибденовите съединения навлизат в повърхностните води в резултат на излугването им от екзогенни минерали, съдържащи молибден. Молибденът навлиза и във водни обекти с отпадъчни води от обогатителни фабрики и предприятия за цветна металургия. Намаляването на концентрацията на молибденовите съединения възниква в резултат на утаяването на трудно разтворими съединения, процесите на адсорбция от минерални суспензии и консумацията на растителни водни организми.

Молибденът в повърхностните води е главно във формата MoO42-... Много вероятно е да съществува под формата на органоминерални комплекси. Възможността за известно натрупване в колоидно състояние следва от факта, че продуктите на окисление на молибденита са насипни фино диспергирани вещества.

В речните води молибденът се намира в концентрации от 2,1 до 10,6 μg / dm3. Морската вода съдържа средно 10 μg / dm3 молибден.

В малки количества молибденът е необходим за нормалното развитие на растителните и животинските организми. Молибденът е част от ензима ксантин оксидаза. При недостиг на молибден ензимът се произвежда в недостатъчни количества, което причинява негативни реакции в организма. При високи концентрации молибденът е вреден. При излишък на молибден метаболизмът се нарушава.

Максимално допустимата концентрация на молибден във водни обекти за санитарно-битови нужди е 0,25 mg / dm3.

Арсенът идва в естествените води от минерални извори, области на арсенова минерализация (арсенов пирит, реалгар, орпимент), както и от зони на окисление на скали от полиметален, медно-кобалтов и волфрамов тип. Определено количество арсен идва от почвата, както и от разлагането на растителни и животински организми. Консумацията на арсен от водните организми е една от причините за намаляването на концентрацията му във водата, което най-ясно се проявява в периода на интензивно развитие на планктона.

Значителни количества арсен постъпва във водните обекти с отпадъчни води от преработвателни предприятия, отпадъци от производството на багрила, кожарски и пестицидни производства, както и от земеделски земи, където се използват пестициди.

В естествените води съединенията на арсена са в разтворено и суспендирано състояние, съотношението между които се определя от химичния състав на водата и стойностите на рН. В разтворена форма арсенът се намира в трис и петвалентни форми, главно под формата на аниони.

В незамърсени речни води арсенът обикновено се намира в микрограмови концентрации. V минерални водиконцентрацията му може да достигне няколко милиграма на 1 dm3, в морските води съдържа средно 3 μg / dm3, в подземните води се среща в концентрации от n.105 μg / dm3. Арсеновите съединения във високи концентрации са токсични за тялото на животните и хората: инхибират окислителните процеси, инхибират доставката на кислород към органите и тъканите.

Максимално допустимата концентрация на арсен е 0,05 mg / dm3 (ограничаващият показател за опасност е санитарен и токсикологичен), а максимално допустимата концентрация на арсен е 0,05 mg / dm3.

Наличието на никел в естествените води се дължи на състава на скалите, през които преминава водата: намира се в местата на находища на сулфидни медно-никелови руди и желязо-никелови руди. Попада във водата от почви и от растителни и животински организми по време на тяхното разпадане. При синьо-зелените водорасли е установено повишено съдържание на никел в сравнение с други видове водорасли. Никелови съединения също се доставят във водните обекти с отпадъчни води от цехове за никелиране, фабрики за синтетичен каучук и фабрики за никелиране. Огромни емисии на никел придружават изгарянето на изкопаеми горива.

Концентрацията му може да намалее в резултат на утаяване на съединения като цианиди, сулфиди, карбонати или хидроксиди (с повишаване на стойностите на рН), поради консумацията му от водни организми и адсорбционни процеси.

В повърхностните води никеловите съединения са в разтворено, суспендирано и колоидно състояние, количественото съотношение между които зависи от състава на водата, температурата и стойностите на рН. Сорбенти на никелови съединения могат да бъдат железен хидроксид, органични вещества, високо диспергиран калциев карбонат и глини. Разтворените форми са предимно сложни йони, най-често с аминокиселини, хуминови и фулви киселини, а също и под формата на силен цианиден комплекс. Съединенията на никел са най-разпространени в природните води, в които е в степен на окисление +2. Ni3 + съединенията обикновено се образуват в алкална среда.

Никеловите съединения играят важна роля в хемопоетичните процеси, като са катализатори. Повишеното му съдържание има специфичен ефект върху сърдечносъдова система... Никелът е един от канцерогенните елементи. Той е в състояние да причини респираторни заболявания. Смята се, че свободните никелови йони (Ni2+) са около 2 пъти по-токсични от неговите комплексни съединения.

В незамърсени и слабо замърсени речни води концентрацията на никел обикновено варира от 0,8 до 10 µg/dm3; при замърсените е няколко десетки микрограма на 1 dm3. Средната концентрация на никел в морската вода е 2 μg/dm3, в подземните води - n.103 μg/dm3. В подземните води, измиващи никел-съдържащи скали, концентрацията на никел понякога се повишава до 20 mg / dm3.

Никелът навлиза в атмосферата от предприятията на цветната металургия, които представляват 97% от всички емисии на никел, от които 89% отиват в предприятията на концерна Норилск Никел, разположени в Заполярни и Никел, Мончегорск и Норилск.

Повишено съдържание на никел в заобикаляща средаводи до появата ендемични заболявания, рак на бронхите. Никеловите съединения са класифицирани като канцерогенна група 1.
Картата показва няколко точки с високи средни концентрации на никел в местоположенията на концерна Норилск Никел: Апатити, Кандалакша, Мончегорск, Оленегорск.

Емисиите на никел от промишлени предприятия намаляват с 28%, средните концентрации - с 35%.

Емисии М (хиляда тона/година) и средногодишни концентрации q (μg/m3) на никел.

Навлиза в естествените води в резултат на процесите на излугване на калай-съдържащи минерали (каситерит, станин), както и с отпадъчни води от различни индустрии (боядисване на тъкани, синтез на органични бои, производство на сплави с калай добавки и др.) .

Токсичният ефект на калай е малък.

В незамърсени повърхностни води калайът се намира в субмикрограмови концентрации. В подземните води концентрацията му достига няколко микрограма на 1 dm3. MPCv е 2 mg/dm3.

Живачните съединения могат да попаднат в повърхностните води в резултат на излугване на скали в зоната на живачни отлагания (цинобър, метацинобър, лиингстонит), в процеса на разлагане на водни организми, които натрупват живак. Значителни количества постъпват във водните обекти с отпадъчни води от предприятия, произвеждащи оцветители, пестициди, фармацевтични продукти, някои експлозиви... Топлоелектрическите централи, работещи с въглища, отделят в атмосферата значителни количества живачни съединения, които в резултат на мокро и сухо отлагане навлизат във водни обекти.

Намаляването на концентрацията на разтворените живачни съединения се получава в резултат на извличането им от много морски и сладководни организми, които имат способността да го натрупват в концентрации, многократно по-високи от съдържанието му във вода, както и процесите на адсорбция от суспендирани твърди вещества и дънни седименти.

В повърхностните води живачните съединения са в разтворено и суспендирано състояние. Съотношението между тях зависи от химичния състав на водата и стойностите на pH. Суспендираният живак е сорбирани живачни съединения. Разтворените форми са недисоциирани молекули, сложни органични и минерални съединения. Във водата на водните обекти живакът може да се намери под формата на метилживачни съединения.

Живачните съединения са силно токсични, засягат човешката нервна система, причиняват промени в лигавицата, нарушават двигателна функцияи секреция стомашно-чревния тракт, изменения в кръвта и др. Процесите на бактериално метилиране са насочени към образуване на метилживачни съединения, които са многократно по-токсични от минералните соли на живака. Съединенията на метил живак се натрупват в рибите и могат да влязат в човешкото тяло.

Максимално допустимата концентрация на живак е 0,0005 mg / dm3 (ограничаващият признак на вредата е санитарен и токсикологичен), максимално допустимата концентрация за живак е 0,0001 mg / dm3.

Естествени източници на олово, навлизащо в повърхностните води, са процесите на разтваряне на ендогенни (галенит) и екзогенни (англезит, церусит и др.) минерали. Значително увеличение на съдържанието на олово в околната среда (включително в повърхностните води) е свързано с изгарянето на въглища, използването на тетраетил олово като антидетонатор в моторното гориво, с отстраняването му във водни обекти с отпадни води от преработвателни предприятия на руда , някои металургични заводи, химическа промишленост, мини и др. Съществени фактори за понижаване на концентрацията на олово във водата са адсорбцията му от суспендирани твърди вещества и отлагането с тях в дънните седименти. Наред с другите метали, оловото се извлича и натрупва от водните организми.

Оловото се намира в естествените води в разтворено и суспендирано (сорбирано) състояние. В разтворена форма се среща под формата на минерални и органоминерални комплекси, както и прости йони, в неразтворима форма, главно под формата на сулфиди, сулфати и карбонати.

В речните води концентрацията на олово варира от десети до няколко микрограма на 1 dm3. Дори във водите на водни обекти, съседни на полиметалните руди, концентрацията му рядко достига десетки милиграма на 1 dm3. Само в хлоридните термални води концентрацията на олово понякога достига няколко милиграма на 1 dm3.

Ограничаващият показател за вредността на оловото е санитарен и токсикологичен. MPCv за олово е 0,03 mg / dm3, MPCvr - 0,1 mg / dm3.

Оловото се съдържа в емисиите от металургията, металообработването, електротехниката, нефтохимическата и автомобилната промишленост.

Ефектите на оловото върху здравето възникват чрез вдишване на въздух, съдържащ олово, и поглъщане на олово от храна, вода и прахови частици. Оловото се натрупва в тялото, костите и повърхностните тъкани. Оловото засяга бъбреците, черния дроб, нервната система и кръвотворните органи. Възрастните хора и децата са особено чувствителни дори към ниски дози олово.

Емисии М (хиляда тона/година) и средногодишни концентрации q (μg/m3) на олово.

За седем години емисиите на олово от промишлени източници са намалели с 60% поради съкращения на производството и затваряне на много фабрики. Резкият спад на промишлените емисии не е придружен от намаляване на емисиите от превозни средства. Средните концентрации на олово са намалели само с 41%. Разликите в намаляването на емисиите и концентрациите на олово могат да се дължат на непълно отчитане на емисиите от превозни средства през предходни години; сега броят на автомобилите и интензивността на тяхното движение се увеличиха.

Тетраетил олово

Навлиза в естествени води поради използването на водни превозни средства като антидетонатор в моторното гориво, както и от повърхностния отток от градските райони.

Това вещество е силно токсично и има кумулативни свойства.

Източниците на попадане на сребро в повърхностните води са подземните води и отпадните води от мини, преработвателни предприятия, фотографски предприятия. Повишено съдържание на сребро се свързва с употребата на бактерицидни и алгицидни препарати.

В отпадъчните води среброто може да присъства в разтворена и суспендирана форма, през по-голямата частпод формата на халогенидни соли.

В незамърсени повърхностни води среброто се намира в субмикрограмови концентрации. В подземните води концентрацията на сребро варира от единици до десетки микрограма на 1 dm3, в морската вода - средно 0,3 μg / dm3.

Сребърните йони са способни да унищожават бактериите и да стерилизират водата дори в незначителна концентрация (долната граница на бактерицидното действие на сребърните йони е 2,10-11 mol / dm3). Ролята на среброто в тялото на животните и хората не е добре разбрана.

Максималната граница на концентрация за сребро е 0,05 mg / dm3.

Антимонът навлиза в повърхностните води поради излугването на антимоновите минерали (стибнит, сенармонтит, валентинит, цервантит, стибиоканит) и с отпадъчни води от фабрики за каучук, стъкло, боядисване и кибрит.

В естествените води съединенията на антимона са в разтворено и суспендирано състояние. При редокс условия, типични за повърхностните води, може да съществува както тривалентен, така и петвалентен антимон.

В незамърсените повърхностни води антимонът се намира в субмикрограмови концентрации, в морската вода концентрацията му достига 0,5 μg / dm3, в подземните води - 10 μg / dm3. Максимално допустимата концентрация на антимон е 0,05 mg / dm3 (показателят за ограничаване на опасността е санитарен и токсикологичен), максимално допустимата концентрация на антимон е 0,01 mg / dm3.

Съединенията на три- и шествалентен хром навлизат в повърхностните води в резултат на излугване от скали (хромит, крокоит, уваровит и др.). Някои количества идват от почвата по време на разлагането на организми и растения. Значителни количества могат да постъпват във водоеми с отпадъчни води от галванични цехове, бояджийски цехове на текстилни предприятия, кожарски и химически предприятия. Може да се наблюдава намаляване на концентрацията на хромни йони в резултат на консумацията им от водни организми и адсорбционни процеси.

В повърхностните води хромовите съединения са в разтворено и суспендирано състояние, съотношението между които зависи от състава на водите, температурата и рН на разтвора. Суспендираните хромови съединения са главно сорбирани хромови съединения. Сорбенти могат да бъдат глини, железен хидроксид, фино диспергиран утаен калциев карбонат, остатъци от растителни и животински организми. В разтворена форма хромът може да бъде под формата на хромати и дихромати. При аеробни условия Cr (VI) се трансформира в Cr (III), чиито соли се хидролизират в неутрална и алкална среда с освобождаване на хидроксид.

В незамърсени и слабо замърсени речни води съдържанието на хром варира от няколко десети микрограма на литър до няколко микрограма на литър, в замърсени водоеми достига няколко десетки и стотици микрограма на литър. Средната концентрация в морските води е 0,05 μg/dm3, в подземните води – обикновено в диапазона n.10 – n.102 μg/dm3.

Cr (VI) и Cr (III) съединения в увеличени количестваимат канцерогенни свойства. Cr (VI) съединенията са по-опасни.

Попада в естествени води в резултат на естествени процеси на разрушаване и разтваряне на скали и минерали (сфалерит, цинкит, госларит, смитсонит, каламин), както и с отпадни води от рудопреработвателни фабрики и галванични цехове, производство на пергаментова хартия, минерални бои , вискозни влакна и др.

Във водата той съществува главно в йонна форма или под формата на нейните минерални и органични комплекси. Понякога се среща в неразтворими форми: под формата на хидроксид, карбонат, сулфид и др.

В речните води концентрацията на цинк обикновено варира от 3 до 120 μg / dm3, в морските води - от 1,5 до 10 μg / dm3. Съдържанието в рудата и особено в рудните води с ниски стойности на pH може да бъде значително.

Цинкът е един от активните микроелементи, които влияят на растежа и нормално развитиеорганизми. В същото време много съединения на цинка са токсични, главно неговите сулфати и хлориди.

Максимално допустимата концентрация на Zn2 + е 1 mg / dm3 (показателят за ограничаване на опасността е органолептичен), максимално допустимата концентрация на Zn2 + е 0,01 mg / dm3 (ограничаващата опасност е токсикологична).

Тежките метали вече заемат второ място по опасност, отстъпвайки на пестицидите и значително изпреварвайки такива широко известни замърсители като въглероден диоксид и сяра, в прогнозата те трябва да станат най-опасните, по-опасни от ядрените отпадъци и твърдите отпадъци. Замърсяването с тежки метали е свързано с широкото им използване в промишленото производство, съчетано със слаби системи за почистване, в резултат на което тежките метали навлизат в околната среда, включително почвата, замърсявайки я и я отравяйки.

Тежките метали са сред приоритетните замърсители, които трябва да бъдат наблюдавани във всички среди. В различни научни и приложни трудове авторите интерпретират значението на понятието „тежки метали“ по различен начин. В някои случаи определението за тежки метали включва елементи, свързани с крехки (например бисмут) или металоиди (например арсен).

Почвата е основната среда, в която влизат тежките метали, включително от атмосферата и водната среда. Той също така служи като източник на вторично замърсяване на повърхностния въздух и водите, които влизат в Световния океан от него. От почвата тежките метали се усвояват от растенията, които след това влизат в храната на по-високо организираните животни.
продължение
--РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА-- 3.3. Интоксикация с олово
В момента оловото е на първо място сред причините за промишлени отравяния. Това се дължи на широкото му използване в различни индустрии. Работниците, които добиват оловна руда в оловни стопилки, в производството на батерии, при запояване, в печатници, при производството на кристално стъкло или керамични изделия, оловен бензин, оловни бои и др., са изложени на олово.Оловно замърсяване на атмосферния въздух , почвата и водата в близост до такива индустрии, както и в близост до големи магистрали, представлява заплаха от увреждане на олово за населението, живеещо в тези райони, и преди всичко за децата, които са по-чувствителни към въздействието на тежките метали.
Трябва да се отбележи със съжаление, че в Русия няма държавна политика за правно, регулаторно и икономическо регулиране на влиянието на оловото върху околната среда и общественото здраве, за намаляване на емисиите (изхвърляния, отпадъци) на олово и неговите съединения в околната среда, и за пълно спиране на производството на оловосъдържащи бензини.

Поради изключително незадоволителното образователно-възпитателна работа за разясняване на населението степента на опасност от въздействието на тежки метали върху човешкото тяло, в Русия броят на контингентите, които имат професионален контакт с олово, не намалява, а постепенно се увеличава. Случаи на хронична оловна интоксикация са регистрирани в 14 индустрии в Русия. Водещи са електроиндустрията (производство на батерии), инструментостроенето, печатарството и цветната металургия, в които интоксикацията се причинява от превишаване на 20 или повече пъти максимално допустимата концентрация (ПДК) на олово във въздуха на работната зона. .

Автомобилните изгорели газове са значителен източник на олово, тъй като половината от Русия все още използва оловен бензин. Основният източник на замърсяване на околната среда обаче остават металургичните заводи, по-специално медните топилни. И тук има лидери. Свердловска област има 3-те най-големи източника на оловни емисии в страната: в градовете Красноуральск, Кировоград и Ревда.

Комините на Красноуральския медеплавилен завод, построен в годините на индустриализацията на Сталин и използващ оборудването от 1932 г., годишно изхвърлят 150-170 тона олово върху 34-хилядния град, покривайки всичко с оловен прах.

Концентрацията на олово в почвата на Красноуральск варира от 42,9 до 790,8 mg / kg с максимално допустима концентрация на MPC = 130 μ / kg. Водни проби от водопровода на съседното село. Октябрски, захранван от подземен водоизточник, регистрира превишение на ПДК до два пъти.

Замърсяването на околната среда с олово се отразява на човешкото здраве. Експозицията на олово засяга женската и мъжката репродуктивна система. За бременни жени и в детеродна възраст повишените нива на олово в кръвта са особено опасни, тъй като под влиянието на оловото се нарушава менструалната функция, по-чести са преждевременно раждане, спонтанни аборти и смърт на плода поради проникването на олово през плацентарна бариера. Новородените бебета имат висока смъртност.

Отравянето с олово е изключително опасно за малките деца – засяга развитието на мозъка и нервната система. Тестването на 165 деца на Красоуральск на възраст над 4 години разкрива значително забавяне на умственото развитие при 75,7%, а при 6,8% от изследваните деца е установено умствено изоставане, включително олигофрения.

Децата в предучилищна възраст са най-податливи на вредното въздействие на оловото, тъй като нервната им система е в процес на формиране. Дори при ниски дози, отравянето с олово причинява намаляване на интелектуалното развитие, вниманието и концентрацията, забавяне на четенето и води до развитие на агресивност, хиперактивност и други проблеми в поведението на детето. Тези отклонения в развитието могат да бъдат дългосрочни и необратими. Ниското тегло при раждане, изоставането в растежа и загубата на слуха също са резултат от отравяне с олово. Високите дози на интоксикация водят до умствена изостаналост, кома, конвулсии и смърт.

Бялата книга, публикувана от руски експерти, съобщава, че замърсяването с олово обхваща цялата страна и е една от многото екологични катастрофи в бившия Съветски съюз, които станаха известни през последните години. По-голямата част от територията на Русия изпитва натоварване от олово, надвишаващо критичната стойност за нормалното функциониране на екосистемата. В десетки градове има превишение на концентрациите на олово във въздуха и почвата над стойностите, съответстващи на ПДК.

Най-високото ниво на замърсяване на въздуха с олово, надвишаващо ПДК, е отбелязано в градовете Комсомолск на Амур, Тоболск, Тюмен, Карабаш, Владимир, Владивосток.

Максималните натоварвания на отлагане на олово, водещи до деградация на земните екосистеми, се наблюдават в регионите на Москва, Владимир, Нижни Новгород, Рязана, Тула, Ростов и Ленинград.

Стационарните източници са отговорни за изхвърлянето на повече от 50 тона олово под формата на различни съединения във водните обекти. В същото време 7 фабрики за акумулатори изхвърлят 35 тона олово годишно през канализационната система. Анализът на разпределението на оловните зауствания във водните обекти на територията на Русия показва, че регионите на Ленинград, Ярославъл, Перм, Самара, Пенза и Орел са водещи в този вид натоварване.

Страната има нужда Спешни меркиза намаляване на замърсяването с олово, но досега икономическата криза в Русия засенчва екологичните проблеми. В една продължителна индустриална депресия на Русия липсват средства за почистване на старото замърсяване, но ако икономиката започне да се възстановява и фабриките се върнат да работят, замърсяването може само да се засили.
10-те най-замърсени градове на бившия СССР

(Металите са изброени в низходящ ред на нивото на приоритет за даден град)

4. Хигиена на почвата. Изхвърляне на отпадъци.
Почвата в градовете и другите населени места и околностите им отдавна е различна от естествената, биологично ценна почва, която играе важна роля за поддържане на екологичното равновесие. Почвата в градовете е подложена на същите вредни въздействия като градския въздух и хидросферата, поради което навсякъде се наблюдава значителна деградация. Не се обръща достатъчно внимание на хигиената на почвата, въпреки че нейното значение като един от основните компоненти на биосферата (въздух, вода, почва) и биологичен фактор на околната среда е дори по-значимо от водата, тъй като количеството на последната (предимно качеството на подземните води) се определя от състоянието на почвата и е невъзможно тези фактори да се отделят един от друг. Почвата има способността за биологично самопречистване: в почвата има разцепване на попадналите в нея отпадъци и тяхната минерализация; в крайна сметка почвата компенсира за тяхна сметка загубените минерални вещества.

Ако в резултат на претоварване на почвата се загуби някой компонент от нейната минерализираща способност, това неизбежно ще доведе до нарушаване на механизма за самопочистване и до пълно разграждане на почвата. Обратно, сътворението оптимални условияза самопочистване на почвата допринася за запазване на екологичното равновесие и условия за съществуване на всички живи организми, включително и на хората.

Следователно проблемът за неутрализиране на отпадъците, които имат вреден биологичен ефект, не се ограничава до въпроса за тяхното отстраняване; това е по-сложен хигиенен проблем, тъй като почвата е връзката между водата, въздуха и хората.
4.1.
Ролята на почвата в метаболизма

Биологичната връзка между почвата и човека се осъществява главно чрез метаболизма. Почвата е като доставчик минерални веществанеобходими за метаболитния цикъл, за растежа на растенията, консумирани от хора и тревопасни животни, изядени на свой ред от хора и хищници. Така почвата осигурява храна за много представители на флората и фауната.

Следователно, влошаването на качеството на почвата, намаляването на нейната биологична стойност, способността за самопречистване предизвиква биологична верижна реакция, която в случай на продължителни вредни ефекти може да доведе до различни здравословни нарушения в населението. Освен това, в случай на забавяне на процесите на минерализация, нитрати, азот, фосфор, калий и др., образувани при разлагането на веществата, могат да попаднат в подземните води, използвани за питейни нужди и да причинят сериозни заболявания(например, нитратите могат да причинят метхемоглобинемия, предимно при кърмачета).

Консумацията на вода от бедна на йод почва може да доведе до ендемична гуша и др.
4.2.
Екологична връзка между почвата и водата и течните отпадъци (отпадъчни води)

Човек извлича вода от почвата, която е необходима за поддържане на метаболитните процеси и самия живот. Качеството на водата зависи от състоянието на почвата; винаги отразява биологичното състояние на дадена почва.

Това важи особено за подземните води, чиято биологична стойност се определя значително от свойствата на почвата и почвата, способността за самопречистване на последните, нейната филтрираща способност, състава на нейната макрофлора, микрофауна и др.

Прякото въздействие на почвата върху повърхностните води вече е по-малко значимо, свързано е основно с валежите. Например, след проливни дъждове различни замърсители се отмиват от почвата в открити водни обекти (реки, езера), включително изкуствени торове (азот, фосфат), пестициди, хербициди; в райони с карст, напукани седименти, замърсителите могат да проникнат през пукнатини в дълбоки Подземните води.

Неадекватното пречистване на отпадъчните води може също да причини вредни биологични ефекти върху почвата и в крайна сметка да доведе до нейното разграждане. Следователно опазването на почвата в населените места е едно от основните изисквания за опазване на околната среда като цяло.
4.3.
Граници на натоварване на почвата за твърди отпадъци (битови и улични отпадъци, промишлени отпадъци, суха утайка, останала след утаяване на отпадъчни води, радиоактивни вещества и др.)

Проблемът се усложнява от факта, че в резултат на образуването на все повече твърди отпадъци в градовете почвата в близост до тях е подложена на все по-значителен стрес. Свойствата и съставът на почвата се влошават с все по-бързи темпове.

От произведените в САЩ 64,3 милиона тона хартия 49,1 милиона тона отиват на отпадъци (от това количество 26 милиона тона се „доставят” от домакинството, а 23,1 милиона тона – от търговската мрежа).

Във връзка с изложеното по-горе, депонирането и окончателното обезвреждане на твърди отпадъци е много значим, по-труден за изпълнение хигиенен проблем в контекста на нарастващата урбанизация.

Възможно е окончателното изхвърляне на твърди отпадъци в замърсена почва. Въпреки това, поради постоянно влошаващата се способност за самопочистване на градската почва, окончателното изхвърляне на отпадъците, заровени в земята, е невъзможно.

Човек би могъл успешно да използва биохимичните процеси, протичащи в почвата, за неутрализиране на твърдите отпадъци, нейната неутрализираща и дезинфекцираща способност, но градската почва, в резултат на вековния живот на човека в градовете и неговата дейност, отдавна е станала неподходяща за тази цел.

Механизмите на самопречистване, минерализация, протичащи в почвата, ролята на бактериите и ензими, участващи в тях, както и междинните и крайните продукти от разлагането на веществата са добре известни. В момента изследванията са насочени към идентифициране на фактори, които осигуряват биологичния баланс на естествената почва, както и изясняване на въпроса колко твърди отпадъци (и какъв е техният състав) могат да доведат до нарушаване на биологичния баланс на почвата.
Количеството битови отпадъци (боклук) на един жител на някои големи градове в света

Трябва да се отбележи, че хигиенното състояние на почвата в градовете в резултат на нейното претоварване бързо се влошава, въпреки че способността на почвата да се самопречиства е основното хигиенно изискване за поддържане на биологичен баланс. Почвата в градовете вече не е в състояние да се справи със задачата си без човешка помощ. Единственият изход от тази ситуация е пълното неутрализиране и унищожаване на отпадъците в съответствие с хигиенните изисквания.

Следователно изграждането на комунални съоръжения трябва да бъде насочено към запазване на естествената способност на почвата да се самопречиства и ако тази способност вече е станала незадоволителна, тогава тя трябва да бъде възстановена изкуствено.

Най-неблагоприятен е токсичният ефект на промишлените отпадъци, както течни, така и твърди. Все повече такива отпадъци попадат в почвата, с които тя не може да се справи. Така например е установено замърсяване на почвата с арсен в близост до фабрики за суперфосфат (в радиус от 3 км). Както знаете, някои пестициди, като хлорорганични съединения, които попадат в почвата, не се разлагат дълго време.

Същото е и с някои синтетични опаковъчни материали (PVC, полиетилен и др.).

Някои токсични съединения рано или късно попадат в подземните води, в резултат на което се нарушава не само биологичният баланс на почвата, но и качеството на подземните води се влошава до такава степен, че те вече не могат да се използват като питейна вода.
Процент от количеството основни синтетични материали, съдържащи се в битовите отпадъци (боклук)

*
Заедно с други термовтвърдяващи се пластмаси.
Проблемът с отпадъците днес се засили и защото част от отпадъците, главно човешки и животински изпражнения, се използват за наторяване на земеделски земи [изпражненията съдържат значително количество азот-0,4-0,5%, фосфор (P20z) -0,2-0 , 6%, калий (K? 0) -0,5-1,5%, въглерод-5-15%]. Този проблем на града се разпространи и в градските околности.
4.4.
Ролята на почвата в разпространението на различни болести

Почвата играе роля в разпространението на инфекциозни заболявания. Това е докладвано още през миналия век от Петтеркофер (1882) и Фодор (1875), които изясняват главно ролята на почвата в разпространението на чревни заболявания: холера, Коремен тиф, дизентерия и др. Те обърнаха внимание и на факта, че някои бактерии и вируси запазват своята жизнеспособност и вирулентност в почвата с месеци. Впоследствие редица автори потвърдиха своите наблюдения, особено по отношение на градската почва. Така, например, причинителят на холера остава жизнеспособен и патогенен в подземните води от 20 до 200 дни, причинителят на коремен тиф в изпражненията - от 30 до 100 дни, причинителят на паратифни изпражнения - от 30 до 60 дни. (От гледна точка на разпространението на заразни болести градската почва представлява значително по-голяма опасност от почвата в ниви, наторени с оборски тор.)

За определяне степента на замърсяване на почвата редица автори използват определението за бактериалния брой (E. coli), както и при определяне на качеството на водата. Други автори считат за целесъобразно освен това да се определи броят на термофилните бактерии, участващи в процеса на минерализация.

Разпространението на инфекциозни болести през почвата до голяма степен се улеснява от напояването на земята с отпадъчни води. В същото време минерализационните свойства на почвата също се влошават. Поради това напояването с отпадъчни води трябва да се извършва под постоянен строг санитарен надзор и само извън градската зона.

4.5.
Вредното въздействие на основните видове замърсители (твърди и течни отпадъци), водещи до деградация на почвата

4.5.1.
Неутрализиране на течните отпадъци в почвата

В редица от селищакоито нямат канализационна система, някои отпадъци, включително оборски тор, се неутрализират в почвата.

Както знаете, това е най-лесният начин за неутрализиране. Но е допустимо само ако имаме работа с биологично завършена почва, която запазва способността си да се самопречиства, което не е характерно за градските почви. Ако почвата вече не притежава тези качества, тогава, за да се предпази от по-нататъшно разграждане, има нужда от сложни технически структури за неутрализиране на течни отпадъци.

На редица места отпадъците се неутрализират в компостни ями. Това решение е технически предизвикателство. Освен това течностите могат да проникнат в почвата на доста големи разстояния. Задачата се усложнява допълнително от факта, че градските отпадъчни води съдържат все по-голямо количество токсични промишлени отпадъци, които влошават минерализационните свойства на почвата в още по-голяма степен, отколкото човешки и животински изпражнения. Поради това е допустимо в компостните ями да се източват само отпадъчни води, които са били предварително утаени. В противен случай се нарушава филтриращата способност на почвата, тогава почвата губи другите си защитни свойства, постепенно се получава запушване на порите и т.н.

Използването на човешки изпражнения за напояване на земеделски ниви е вторият метод за неутрализиране на течни отпадъци. Този метод представлява двойна хигиенна опасност: първо, може да претовари почвата; второ, тези отпадъци могат да се превърнат в сериозен източник на инфекция. Следователно изпражненията трябва първо да бъдат дезинфекцирани и третирани по подходящ начин и едва след това да се използват като тор. Тук се сблъскват две противоположни гледни точки. Според хигиенните изисквания изпражненията са подложени на почти пълно унищожаване и от гледна точка на националната икономика те представляват ценен тор. Пресните изпражнения не могат да се използват за поливане на зеленчукови градини и ниви, без предварително да бъдат обеззаразени. Ако все пак трябва да използвате пресни изпражнения, тогава те изискват такава степен на неутрализация, че като тор вече не представляват почти никаква стойност.

Изпражненията могат да се използват като тор само в специално обособени места, при постоянен санитарно-хигиенен контрол, особено върху състоянието на подпочвените води, количеството мухи и др.

Изискванията за обезвреждане и неутрализация на почвата на животински изпражнения по принцип не се различават от изискванията за неутрализиране на човешки изпражнения.

Доскоро оборският тор представляваше основен източник на ценни хранителни вещества, необходими за подобряване на плодородието на почвата. През последните години обаче оборският тор загуби своето значение, отчасти поради механизацията на селското стопанство и отчасти поради нарастващото използване на изкуствени торове.

При липса на подходящо третиране и неутрализация оборският тор също е опасен, както и неутрализираните човешки изпражнения. Ето защо, преди да бъде транспортиран до нивите, оборският тор се оставя да узрее, за да може през това време (при температура 60-70°C) да се проведат необходимите биотермични процеси. След това оборският тор се счита за "зрял" и се освобождава от повечето от съдържащите се в него патогени (бактерии, яйца на червеи и др.).

Трябва да се помни, че складовете за тор могат да бъдат идеални места за размножаване на мухи, които могат да разпространяват различни чревни инфекции. Трябва да се отбележи, че мухите за размножаване най-охотно избират свински тор, след това кон, овце и не на последно място крава. Преди изнасяне на оборския тор в нивите, той трябва да се третира с инсектицидни средства.
продължение
--РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА--

СЪДЪРЖАНИЕ

Въведение

1. Почвена покривка и нейното използване

2. Ерозия на почвата (водна и вятърна) и методи за справяне с нея

3. Промишлено замърсяване на почвата

3.1 Киселинен дъжд

3.2 Тежки метали

3.3 Интоксикация с олово

4. Хигиена на почвата. Изхвърляне на отпадъци

4.1 Роля на почвата в метаболизма

4.2 Връзка на околната среда между почвата и водата и течните отпадъци (отпадъчни води)

4.3 Граници на натоварване на почвата с твърди отпадъци (битови и улични отпадъци, промишлени отпадъци, суха утайка след утаяване на отпадъчни води, радиоактивни вещества)

4.4 Роля на почвата в разпространението на различни болести

4.5 Вредни ефекти на основните видове замърсители (твърди и течни отпадъци), водещи до деградация на почвата

4.5.1 Неутрализиране на течни отпадъци в почвата

4.5.2.1 Обеззаразяване на твърди отпадъци в почвата

4.5.2.2 Събиране и изхвърляне на отпадъци

4.5.3 Окончателно изхвърляне и изхвърляне

4.6 Изхвърляне на радиоактивни отпадъци

Заключение

Списък на използваните източници

Въведение.

Определена част от почвите, както в Русия, така и в целия свят, излизат от селскостопанския оборот всяка година по различни причини, които са разгледани подробно в UIR. Хиляди или повече хектари земя страдат от ерозия, киселинни дъждове, неправилно боравене и токсични отпадъци. За да избегнете това, трябва да се запознаете с най-продуктивните и евтини рекултивационни мерки (вижте определението за рекултивация в основната част от работата), които повишават плодородието на почвената покривка и преди всичко с отрицателно въздействиена земята и как да го избегнем.

Тези изследвания дават представа за вредното въздействие върху почвата и са проведени върху редица книги, статии и научни списанияпосветена на проблемите на почвата и околната среда.

Самият проблем със замърсяването и деградацията на почвата винаги е бил актуален. Сега можем да добавим към казаното, че в наше време антропогенното влияние силно засяга природата и само се разраства, а почвата е един от основните източници на храна и облекло за нас, да не говорим за факта, че ходим по нея. и винаги ще бъде в близък контакт с нея.

1. Почвена покривка и нейното използване.

Почвената покривка е най-важното природно образувание. Значението му за живота на обществото се определя от факта, че почвата е основният източник на храна, осигуряващ 97-98% от хранителните ресурси на световното население. В същото време почвената покривка е мястото на човешката дейност, където се намира промишленото и селскостопанското производство.

Изтъквайки особената роля на храната в живота на обществото, дори В. И. Ленин посочва: „Истинските основи на икономиката са хранителният фонд“.

Най-важното свойство на почвената покривка е нейното плодородие, което се разбира като съвкупността от свойства на почвата, осигуряващи добива на земеделски култури. Естественото почвено плодородие се регулира от снабдяването с хранителни вещества в почвата и нейните воден, въздушен и топлинен режими. Ролята на почвената покривка в продуктивността на земните екологични системи е голяма, тъй като почвата подхранва сухоземните растения с вода и много съединения и се основен компонентфотосинтетична активност на растенията. Плодородието на почвата зависи и от количеството натрупана в нея слънчева енергия. Живите организми, растения и животни, които обитават Земята, записват слънчева енергия под формата на фито- или зоомаса. Производителността на земните екологични системи зависи от топлинните и воден балансземната повърхност, което определя разнообразието от форми на обмен на материя и материя в географската обвивка на планетата.

Анализирайки значението на земята за общественото производство, К. Маркс идентифицира две понятия: земя-материя и земя-капитал. Първото от тях трябва да се разбере земята, възникнала в процеса на своето еволюционно развитие против волята и съзнанието на хората и е мястото на заселване на човека и източник на неговата храна... От момента, в който земята в процеса на развитие на човешкото общество се превръща в средство за производство, тя се явява в нов качествен капитал, без който трудовият процес е немислим, „...защото дава на работника... място, на което той стои..., а неговият процес е неговият обхват...”. Поради тази причина земята е универсален фактор във всяка човешка дейност.

Ролята и мястото на земята не са еднакви в различните сфери на материалното производство, преди всичко в промишлеността и селското стопанство. В преработващата промишленост, в строителството, в транспорта земята е място, където протичат трудови процеси, независимо от естественото плодородие на почвата. В различно качество земята се използва в селското стопанство. Под влиянието на човешкия труд естественото плодородие се превръща от потенциално в икономическо. Спецификата на използването на земните ресурси в селското стопанство води до факта, че те се проявяват в две различни качества, като предмет на труда и като средство за производство. К. Маркс отбелязва: „Само с едно ново инвестиране на капитал в парцели земя... хората увеличиха земния капитал без никакво увеличаване на материята на земята, тоест земното пространство”.

Земята в селското стопанство действа като производителна сила поради естественото си плодородие, което не остава постоянно. При рационалното използване на земята това плодородие може да се повиши чрез подобряване на водния, въздушния и топлинния й режим чрез рекултивационни мерки и увеличаване на съдържанието на хранителни вещества в почвата. Напротив, при нерационално използване на земните ресурси, тяхното плодородие намалява, в резултат на което се наблюдава намаляване на добива на земеделски култури. На места отглеждането на култури става напълно невъзможно, особено на засолени и ерозирани почви.

При ниско ниво на развитие на производителните сили на обществото разширяването на производството на храни се дължи на включването на нови земи в селското стопанство, което съответства на екстензивното развитие на селското стопанство. Това се улеснява от две условия: наличието на свободна земя и възможността за управление на ферма на достъпно средно ниво на капиталови разходи за единица площ. Това използване на земята и селско стопанство е типично за много развиващи се страни в съвременния свят.

В ерата на научно-техническата революция имаше рязко разграничаване на системата на земеделие в индустриализираните и развиващите се страни. Първите се характеризират с интензификация на селското стопанство с помощта на постиженията на научно-техническата революция, при която селското стопанство се развива не поради увеличаване на площта на обработваемата земя, а поради увеличаване на размера на капитала, инвестиран в земя. Известните ограничени земни ресурси за повечето индустриализирани капиталистически страни, увеличаване на търсенето на селскостопански продукти в целия свят поради високи темпове на растеж на населението, още висока култураселското стопанство допринесе за прехвърлянето на селското стопанство в тези страни през 50-те години по пътя на интензивно развитие. Ускоряването на процеса на интензификация на селското стопанство в индустриализираните капиталистически страни се свързва не само с постиженията на научно-техническата революция, но главно с рентабилността на инвестициите в селското стопанство, което концентрира селскостопанското производство в ръцете на едри земевладелци и разорява дребните фермери.

Селското стопанство се развива по други начини в развиващите се страни. Сред острите проблеми с природните ресурси на тези страни могат да се разграничат следните: ниска земеделска култура, която е причинила деградация на почвата (повишена ерозия, засоляване, намалено плодородие) и естествена растителност (например тропически гори), изчерпване водни ресурси, опустиняването на земите, особено ясно изразено на африканския континент. Всички тези фактори, свързани със социално-икономическите проблеми на развиващите се страни, доведоха до хроничен недостиг на храна в тези страни. Така в началото на 80-те години на миналия век по осигуряване на човек със зърно (222 кг) и месо (14 кг) развиващите се страни отстъпват съответно няколко пъти на индустриално развитите капиталистически страни. Решението на проблема с храните в развиващите се страни е немислимо без големи социално-икономически трансформации.

У нас в основата на поземлените отношения е държавната (публична) собственост върху земята, възникнала в резултат на национализацията на цялата земя. Аграрните отношения се изграждат на базата на планове, според които следва да се развива селското стопанство в бъдеще, с финансова и кредитна помощ от държавата и доставка на необходимото количество техника и торове. Заплащането на селскостопанските работници по отношение на количеството и качеството на труда стимулира постоянно повишаване на техния жизнен стандарт.

Ползването на поземления фонд като цяло се извършва въз основа на дългосрочни държавни планове. Пример за такива планове беше развитието на девствени и угари в източната част на страната (средата на 50-те години на миналия век), благодарение на което стана възможно за кратко време да се въведат повече от 41 милиона хектара нови площи в обработваема земя. Друг пример е набор от мерки, свързани с изпълнението на Хранителната програма, която предвижда ускоряване на развитието на селскостопанското производство на основата на повишаване на културата на земеделие, широко разпространени рекултивационни мерки, както и изпълнение на широка програма. на социално-икономическата реорганизация на земеделските площи.

Земните ресурси на света като цяло позволяват да се осигури храна за повече хора, отколкото е налична в момента и каква ще бъде тя в близко бъдеще. Въпреки това, поради нарастването на населението, особено в развиващите се страни, количеството обработваема земя на глава от населението намалява.

Напоследък, във връзка с бързото развитие на индустрията, се наблюдава значително повишаване на нивото на тежки метали в околната среда. Терминът "тежки метали" се прилага за метали или с плътност над 5 g/cm 3, или с атомно число по-голямо от 20. Въпреки това, има и друга гледна точка, според която тежките метали включват повече от 40 химични елементис атомна маса над 50 at. единици Сред химичните елементи тежките метали са най-токсични и са на второ място след пестицидите по своята опасност. В този случай следните химични елементи се считат за токсични: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Фитотоксичността на тежките метали зависи от тяхната химични свойства: валентност, йонен радиус и комплексообразуваща способност. В повечето случаи елементите според степента на токсичност са подредени в последователност: Cu> Ni> Cd> Zn> Pb> Hg> Fe> Mo> Mn. Въпреки това, тази серия може да се промени до известна степен поради неравномерно отлагане на елементи от почвата и преминаване в състояние, недостъпно за растенията, условия на отглеждане, физиологични и генетични характеристики на самите растения. Трансформацията и миграцията на тежките метали става под прякото и косвено влияние на реакцията на комплексообразуване. При оценката на замърсяването на околната среда е необходимо да се вземат предвид свойствата на почвата и преди всичко гранулометричният състав, съдържанието на хумус и буферната способност. Буферирането се разбира като способността на почвите да поддържат концентрацията на метали в почвения разтвор на постоянно ниво.

В почвите тежките метали присъстват в две фази – твърда и в почвен разтвор. Формата на съществуване на металите се определя от реакцията на околната среда, химичния и материалния състав на почвения разтвор и преди всичко от съдържанието на органични вещества. Елементите – комплексообразуващи вещества, замърсяващи почвата, са концентрирани основно в нейния горен 10 см слой. Въпреки това, при подкиселяване на почва с нисък буфер, значителна част от металите от състоянието, абсорбирано от обмен, преминава в почвения разтвор. Кадмий, мед, никел, кобалт имат силна миграционна способност в кисела среда. Намаляването на pH с 1,8-2 единици води до увеличаване на мобилността на цинка с 3,8-5,4, кадмия - с 4-8, медта - с 2-3 пъти ..

Таблица 1 Стандарти MPC (APC), фоново съдържание на химични елементи в почвите (mg/kg)

По този начин, когато попаднат в почвата, тежките метали бързо взаимодействат с органични лиганди, за да образуват комплексни съединения. И така, при ниски концентрации в почвата (20-30 mg / kg), приблизително 30% от оловото е под формата на комплекси с органични вещества. Делът на комплексните съединения на оловото се увеличава с увеличаване на концентрацията му до 400 mg / g и след това намалява. Металите също се сорбират (обменни или необменни) от утайките от железни и манганови хидроксиди, глинести минерали и почвена органична материя. Металите, достъпни за растенията и способни за излугване, се намират в почвения разтвор под формата на свободни йони, комплекси и хелати.

Абсорбцията на HMs от почвата до голяма степен зависи от реакцията на околната среда и от това кои аниони преобладават в почвения разтвор. В кисела среда медта, оловото и цинкът се абсорбират по-силно, а в алкална среда кадмий и кобалт се абсорбират интензивно. Медта се свързва предимно с органични лиганди и железни хидроксиди.

Таблица 2 Подвижност на микроелементите в различни почви в зависимост от рН на почвения разтвор

Почвените и климатичните фактори често определят посоката и скоростта на миграция и трансформация на ТМ в почвата. По този начин условията на почвения и водния режим на лесостепната зона допринасят за интензивната вертикална миграция на ТМ по протежение на почвения профил, включително пренасянето на метали с водния поток по пукнатини, коренови проходи и др.

Никелът (Ni) е елемент от група VIII на периодичната таблица с атомна маса 58,71. Никелът, заедно с Mn, Fe, Co и Cu, принадлежи към така наречените преходни метали, чиито съединения имат висока биологична активност. Поради конструктивните особености електронни орбиталигорните метали, включително никел, имат добре изразена комплексообразуваща способност. Никелът е способен да образува стабилни комплекси, например с цистеин и цитрат, както и с много органични и неорганични лиганди. Геохимичният състав на изходните скали до голяма степен определя съдържанието на никел в почвите. Най-голямо количество никел се съдържа в почвите, образувани от основни и ултраосновни скали. Според някои автори границите на излишните и токсични нива на никел за повечето видове варират от 10 до 100 mg / kg. По-голямата част от никела е фиксирана в почвата неподвижно, а много слабата миграция в колоидно състояние и в състава на механичните суспензии не влияе на тяхното разпределение по вертикалния профил и е доста равномерно.

Олово (Pb). Химичният състав на оловото в почвата се определя от деликатен баланс на противоположно насочени процеси: сорбция-десорбция, разтваряне-преход в твърдо състояние. Оловото, което попада в почвата с емисии, се включва в цикъла на физични, химични и физикохимични трансформации. Отначало доминират процесите на механично движение (оловните частици се движат по повърхността и в почвата по пукнатини) и конвективна дифузия. След това, когато оловните съединения в твърда фаза се разтварят, влизат в игра по-сложни физикохимични процеси (по-специално процеси на йонна дифузия), придружени от трансформация на оловни съединения, получени с прах.

Установено е, че оловото мигрира както вертикално, така и хоризонтално, като вторият процес преобладава над първия. За 3 години наблюдения върху разнолистна ливада оловният прах, приложен локално върху повърхността на почвата, се премести хоризонтално с 25-35 cm, докато дълбочината на проникването му в дебелината на почвата е 10-15 cm. Биологичните фактори играят важна роля в миграцията на олово: корените на растенията абсорбират йони на метали; по време на вегетационния период те се движат в почвата; когато растенията умират и се разлагат, олово се отделя в заобикалящата почвена маса.

Известно е, че почвата има способността да свързва (абсорбира) попадналото в нея техногенно олово. Смята се, че сорбцията включва няколко процеса: пълен обмен с катиони на абсорбиращия почвен комплекс (неспецифична адсорбция) и редица реакции на комплексообразуване на олово с донори на почвени компоненти (специфична адсорбция). В почвата оловото се свързва главно с органична материя, както и с глинести минерали, манганови оксиди, желязо и алуминиеви хидроксиди. Свързвайки оловото, хумусът предотвратява миграцията му в съседни среди и ограничава навлизането му в растенията. Сред глинестите минерали илитите се характеризират със склонност към сорбция на олово. Повишаването на pH на почвата при варуване води до още по-голямо свързване на олово с почвата поради образуването на слабо разтворими съединения (хидроксиди, карбонати и др.).

Оловото, което присъства в почвата в подвижни форми, се фиксира с течение на времето от почвените компоненти и става недостъпно за растенията. Според руски изследователи оловото е най-силно фиксирано в черноземни и торфено-тилеви почви.

Кадмий (Cd) Особеността на кадмия, която го отличава от другите ТМ, е, че той присъства в почвения разтвор главно под формата на катиони (Cd 2+), въпреки че в почва с неутрална реакция на средата, той може образуват трудно разтворими комплекси със сулфати, фосфати или хидроксиди.

Според наличните данни концентрацията на кадмий в почвените разтвори на фоновите почви варира от 0,2 до 6 μg / L. В центровете на замърсяване на почвата се увеличава до 300-400 μg / L ..

Известно е, че кадмият е много подвижен в почвите; е в състояние да преминава в големи количества от твърдата фаза в течната и обратно (което затруднява прогнозирането на навлизането му в растението). Механизмите, регулиращи концентрацията на кадмий в почвения разтвор, се определят от процесите на сорбция (под сорбция се разбира действителната адсорбция, утаяване и комплексообразуване). Кадмият се абсорбира от почвата в по-малки количества от другите HM. За характеризиране на подвижността на тежките метали в почвата се използва съотношението на концентрациите на метали в твърдата фаза към тази в равновесен разтвор. Високите стойности на това съотношение показват, че HM се задържат в твърдата фаза поради реакцията на сорбция, ниските стойности се дължат на факта, че металите са в разтвор, откъдето могат да мигрират към други среди или да влязат в различни реакции (геохимични или биологични). Известно е, че водещият процес при свързването на кадмий е адсорбцията от глини. Последните проучвания също показват голяма роля в този процес на хидроксилни групи, железни оксиди и органична материя. При ниско ниво на замърсяване и неутрална реакция на средата, кадмият се адсорбира главно от железни оксиди. И в кисела среда (рН = 5) органичната материя започва да действа като мощен адсорбент. При по-ниско pH (pH = 4), адсорбционните функции се прехвърлят почти изключително върху органична материя. Минералните компоненти престават да играят никаква роля в тези процеси.

Известно е, че кадмият не само се абсорбира от повърхността на почвата, но също така се фиксира поради утаяване, коагулация и абсорбция между партидите от глинести минерали. Вътре в почвените частици той дифундира през микропори и по други начини.

Кадмият се фиксира в почвите по различни начини различни видове... Досега малко се знае за конкурентната връзка на кадмия с други метали в процесите на сорбция в почвопоглъщащия комплекс. Според изследванията на специалисти Технически университетКопенхаген (Дания), в присъствието на никел, кобалт и цинк, усвояването на кадмий от почвата е потиснато. Други проучвания показват, че сорбцията на кадмий от почвата се отслабва в присъствието на хлорни йони. Насищането на почвата с Ca 2+ йони доведе до повишаване на сорбционния капацитет на кадмий. Много връзки на кадмий с почвените компоненти се оказват крехки; при определени условия (например киселинна реакция на околната среда) той се освобождава и отново преминава в разтвор.

Разкрита е ролята на микроорганизмите в процеса на разтваряне на кадмий и преминаването му в подвижно състояние. В резултат на тяхната жизнена дейност се образуват или водоразтворими метални комплекси, или се създават физикохимични условия, благоприятстващи преминаването на кадмия от твърда към течна фаза.

Процесите, протичащи с кадмий в почвата (сорбция-десорбция, преминаване в разтвор и др.) са взаимосвързани и взаимозависими, притокът на този метал в растенията зависи от тяхната посока, интензитет и дълбочина. Известно е, че количеството на сорбция на кадмий от почвата зависи от стойността на pH: колкото по-високо е pH на почвата, толкова повече тя абсорбира кадмий. И така, според наличните данни, в диапазона на pH от 4 до 7,7 с повишаване на pH на единица, сорбционният капацитет на почвите по отношение на кадмий се увеличава приблизително три пъти.

Цинк (Zn). Дефицитът на цинк може да се прояви както на кисели силно оподзолени леки почви, така и на варовити, бедни на цинк и силно хумусни почви. Проявата на цинков дефицит се засилва от използването на високи дози фосфорни торове и силно разораване на почвата до орния хоризонт.

Най-високо е общото съдържание на цинк в тундрата (53-76 mg/kg) и чернозем (24-90 mg/kg), най-ниско е в дерново-подзолистите почви (20-67 mg/kg). Дефицитът на цинк най-често се проявява на неутрални и слабо алкални варовити почви. В кисели почви цинкът е по-мобилен и достъпен за растенията.

Цинкът в почвата присъства в йонна форма, където се адсорбира по катионно-обменния механизъм в кисела среда или в резултат на хемосорбция в алкална среда. Най-подвижният йон е Zn 2+. Подвижността на цинка в почвата се влияе основно от стойността на pH и съдържанието на глинести минерали. При pH<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.

Според А. П. Виноградов (1952) всички химични елементи в една или друга степен участват в живота на растенията и ако много от тях се считат за физиологично значими, то е само защото все още няма доказателства за това. Влизайки в растението в малки количества и ставайки съставка или активатор на ензимите в тях, микроелементите изпълняват обслужващи функции в метаболитните процеси. Когато необичайно високи концентрации на елементи попаднат в околната среда, те стават токсични за растенията. Прекомерното проникване на тежки метали в растителните тъкани води до нарушаване на нормалното функциониране на техните органи и това нарушение е толкова по-силно, колкото по-голям е излишъкът от токсиканти. В същото време производителността пада. Токсичното действие на ХМ се проявява от ранните етапи на развитие на растенията, но в различна степен на различни почви и за различните култури.

Усвояването на химичните елементи от растенията е активен процес. Пасивната дифузия е само 2-3% от общата маса на усвоените минерални компоненти. При съдържанието на метали в почвата на фоново ниво настъпва активно усвояване на йони и ако вземем предвид ниската подвижност на тези елементи в почвите, тогава тяхното усвояване трябва да се предшества от мобилизиране на силно свързани метали. Когато съдържанието на ТМ в кореновия слой в количества, значително надвишаващи максималните концентрации, при които металът може да се фиксира поради вътрешните ресурси на почвата, такива количества метали навлизат в корените, че мембраните вече не могат да задържат. В резултат на това потокът от йони или съединения на елементите престава да се регулира от клетъчни механизми. На кисели почви има по-интензивно натрупване на ТМ, отколкото на почви с неутрална или почти неутрална реакция на околната среда. Мярка за действителното участие на HM йони в химичните реакции е тяхната активност. Токсичният ефект на високи концентрации на НМ върху растенията може да се прояви в нарушение на приема и разпределението на други химични елементи. Характерът на взаимодействието на HM с други елементи се променя в зависимост от техните концентрации. Миграцията и навлизането в растението се извършва под формата на комплексни съединения.

В началния период на замърсяване на околната среда с тежки метали, поради буферните свойства на почвата, водещи до инактивиране на токсиканти, растенията практически няма да изпитат никакви неблагоприятни ефекти. Защитните функции на почвата обаче не са неограничени. С повишаване на нивото на замърсяване с тежки метали, тяхното инактивиране става непълно и потокът от йони атакува корените. Растението е в състояние да прехвърли част от йоните в по-малко активно състояние още преди да проникнат в кореновата система на растението. Това е например хелация с помощта на коренови ексудати или адсорбция върху външната повърхност на корените с образуване на комплексни съединения. Освен това, както показват вегетационни експерименти с известни токсични дози цинк, никел, кадмий, кобалт, мед, олово, корените са разположени в слоеве, незамърсени с HM почви и при тези варианти няма симптоми на фототоксичност.

Въпреки защитните функции на кореновата система, HM влизат в корена при замърсени условия. В този случай влизат в действие защитни механизми, поради които се получава специфично разпределение на ТМ върху растителните органи, което позволява максимално пълното им осигуряване на растеж и развитие. В същото време съдържанието на, например, НМ в тъканите на корена и семената в силно замърсена среда може да се различава 500-600 пъти, което показва големите защитни способности на този подземен растителен орган.

Излишъкът от химични елементи причинява токсикоза в растенията. С увеличаване на концентрацията на НМ растежът на растенията първоначално се инхибира, след това се появява хлороза на листата, която се заменя с некроза и накрая се уврежда кореновата система. Токсичният ефект на ТМ може да се прояви пряко и косвено. Директният ефект от излишъка на НМ в растителните клетки се дължи на реакции на комплексообразуване, в резултат на което се блокират ензимите или се утаяват протеини. Дезактивирането на ензимните системи се получава в резултат на замяна на ензимния метал със замърсяващ метал. При критично съдържание на токсиканта каталитичната способност на ензима е значително намалена или напълно блокирана.

А. П. Виноградов (1952) идентифицира растения, които са способни да концентрират елементи. Той посочи два вида концентраторни инсталации:

1) растения, концентриращи елементи в масов мащаб;

2) растения със селективна (специфична) концентрация.

Растенията от първия тип се обогатяват с химически елементи, ако последните се съдържат в почвата в повишено количество. Концентрацията в този случай е причинена от фактор на околната среда.

Растенията от втория тип се характеризират с постоянно високо количество на един или друг химичен елемент, независимо от съдържанието му в околната среда. Обусловено е от генетично фиксирана потребност.

Имайки предвид механизма на усвояване на тежки метали от почвата в растенията, можем да говорим за бариерни (неконцентриращи) и безбариерни (концентриращи) видове натрупване на елементи. Бариерното натрупване е характерно за повечето висши растения и не е характерно за бриофити и лишеи. И така, в работата на М. А. Тойка и Л. Н. Потехина (1980 г.), сфагнумът (2,66 mg / kg) е наименован като растение, концентриращо кобалт; мед (10,0 mg / kg) - бреза, костилка, момина сълза; манган (1100 mg / kg) - боровинки. Lepp et al. (1987) откриват високи концентрации на кадмий в спорофорите на гъбата Amanita muscaria, растяща в брезовите гори. В спорофорите на гъбата съдържанието на кадмий е 29,9 mg / kg сухо тегло, а в почвата, върху която те растат, е 0,4 mg / kg. Смята се, че растенията, които са концентратори на кобалт, също са силно толерантни към никел и са способни да го натрупват в големи количества. Те включват по-специално растения от семейства Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae. Сред лечебните растения се срещат и никелови концентратори и суперконцентратори. Суперконцентраторите включват пъпешово дърво, беладона беладона, жълт мачок, сърцевина, месночервена пасифлора и ланцетна термопсис. Видът на натрупване на химични елементи, които са във високи концентрации в хранителната среда, зависи от фазите на вегетацията на растенията. Безбариерното натрупване е характерно за фазата на разсад, когато растенията не диференцират надземните части в различни органи и в крайните фази на вегетационния период - след узряване, както и през зимния покой, когато може да се осъществи безбариерно натрупване. придружено от отделяне на излишни количества химични елементи в твърдата фаза (Kovalevsky, 1991).

Свръхакумулиращи растения са открити в семействата Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae и Scrophulariaceae (Baker 1995). Най-известната и проучена сред тях е Brassica juncea (индийска горчица) - растение, което развива голяма биомаса и е способно да натрупва Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, 90Sr, B и Se (Нанда Кумар et al. 1995; Salt et al. 1995; Raskin et al. 1994). От различните тествани растителни видове B. juncea има най-изразена способност да пренася олово до надземната част, като същевременно натрупва повече от 1,8% от този елемент във въздушните органи (по отношение на сухо тегло). С изключение на слънчогледа (Helianthus annuus) и тютюна (Nicotiana tabacum), други растителни видове, които не принадлежат към семейство Brassicaceae, имат биологичен коефициент на усвояване по-малък от 1.

Съгласно класификацията на растенията по отговор на наличието на тежки метали в средата на отглеждане, използвана от много чуждестранни автори, растенията имат три основни стратегии за отглеждане върху замърсени с метали почви:

Метални елиминатори.

Такива растения поддържат постоянна ниска концентрация на метал въпреки широките вариации в концентрацията му в почвата, задържайки основно метала в корените. Изключителните растения са в състояние да променят пропускливостта на мембраната и капацитета за свързване на метали на клетъчните стени или да освобождават големи количества хелатиращи агенти.

Метални индикатори.

Те включват растителни видове, които активно натрупват метал в надземните части и като цяло отразяват нивото на метала в почвата. Те са толерантни към съществуващото ниво на концентрация на метал поради образуването на извънклетъчни метал-свързващи съединения (хелатори) или променят характера на металната компартментация, като го съхраняват в нечувствителни към метал зони. Растителни видове, които натрупват метали. Растенията, принадлежащи към тази група, могат да натрупват метал в надземната биомаса в концентрации, много по-високи от тези в почвата. Бейкър и Брукс определят металните хиперакумулатори като растения, съдържащи повече от 0,1%, т.е. повече от 1000 mg/g мед, кадмий, хром, олово, никел, кобалт или 1% (повече от 10 000 mg/g) цинк и манган в сухо тегло. За редките метали тази стойност е повече от 0,01% по отношение на сухото тегло. Изследователите идентифицират хиперакумулиращи видове, като събират растения в райони, където почвите съдържат метали в концентрации, по-високи от фоновите нива, като например в замърсени райони или където се появяват рудни тела. Феноменът хиперакумулация поставя много въпроси пред изследователите. Например, какво е значението на натрупването на метал в силно токсични концентрации за растенията. Окончателният отговор на този въпрос все още не е получен, но има няколко основни хипотези. Смята се, че такива растения имат подобрена система за поглъщане на йони (хипотезата за „непреднамерено“ усвояване), за да изпълняват определени физиологични функции, които все още не са изследвани. Смята се също, че хиперакумулацията е един от видовете толерантност на растенията към високото съдържание на метали в околната среда.

Наличието на повишени концентрации на метали в почвата води до натрупването им в дивата флора и земеделските култури, което е придружено от замърсяване на хранителните вериги. Високите концентрации на метали правят почвата неподходяща за растеж на растенията и по този начин компрометират биоразнообразието. Почвите, замърсени с тежки метали, могат да бъдат възстановени чрез химични, физични и биологични методи. Като цяло те могат да бъдат класифицирани в две категории.

Методът ex-situ изисква отстраняване на замърсена почва за отглеждане на място или извън площадката и връщане на култивираната почва на първоначалното й място. Последователността на ex-situ методи, използвани за почистване на замърсени почви, включва изкопаване, детоксикация и/или детоксикация на замърсителя чрез физични или химични средства, при които замърсителят се стабилизира, утаява, имобилизира, изгаря или разлага.

Методът на място включва почистване на замърсена почва, без да се изкопава. Reed et al. определени технологии за възстановяване на място като разлагане или трансформация на замърсителя, имобилизация за намаляване на бионаличността и отделяне на замърсителя от почвата. In-situ е предпочитан пред ex-situ поради ниската си цена и нежното въздействие върху екосистемата. Традиционно методът ex-situ включва отстраняване и изхвърляне на замърсена с тежки метали почва, което не е оптимален избор, тъй като изхвърлянето на замърсена почва извън площадката просто прехвърля проблема със замърсяването на друго място; въпреки това съществува известен риск, свързан с транспортирането на замърсена почва. Разреждането на тежки метали до приемливо ниво чрез добавяне на чиста почва към замърсената почва и смесването им заедно, покриването на почвата с инертен материал може да бъде алтернатива на почистването на почвата в рамките на замърсеното място.

Имобилизирането на неорганични замърсители може да се използва като метод за саниране на почви, замърсени с тежки метали. Може да се постигне чрез натрупване на замърсители или чрез повишаване на pH на почвата чрез варуване. Повишаването на pH намалява разтворимостта на тежки метали като Cd, ​​Cu, Ni и Zn в почвата. Въпреки че рискът от усвояване от растенията е намален, концентрацията на метали в почвата остава непроменена. Повечето от тези традиционни технологии за почистване на пътища причиняват допълнителни щети на вече увредена околна среда. Технологиите за биоремедиация, наречени фиторемедиация, включват използването на зелени растения и свързаната с тях микробиота за пречистване на място на замърсени почви и подземни води. Идеята за използване на инсталации за съхранение на метали за отстраняване на тежки метали и други съединения е предложена за първи път през 1983 г. Терминът фиторемедиация се състои от гръцкия префикс phyto (растение), прикрепен към латинския корен remedium (възстановяване).

Ризофилтрацията предполага използването на растения (както сухоземни, така и водни) за адсорбция, концентрация и отлагане на замърсители в корените от замърсени водоизточници с ниска концентрация на замърсители. Този метод може частично да третира промишлени отпадни води, повърхностни отпадъчни води от земеделски земи и съоръжения или киселинни дренажни отпадъчни води от мини и мини. Ризофилтрацията може да се приложи за олово, кадмий, мед, никел, цинк и хром, които се задържат предимно от корените. Предимствата на ризофилтрацията включват нейната способност да се използва както "in-situ", така и "ex-situ" и да се използват растителни видове, които не са хиперакумулатори. Изследвана е способността на слънчогледа, индийската горчица, тютюна, ръжта, спанака и царевицата да отстраняват олово от отпадъчните води, като слънчогледът показва най-голяма почистваща ефективност.

Фитостабилизацията се използва главно за третиране на почви, седименти и утайки от отпадъчни води и зависи от способността на корените на растенията да ограничават подвижността и бионаличността на замърсителите в почвата. Фитостабилизацията се осъществява чрез сорбция, утаяване и комплексообразуване на металите. Растенията намаляват количеството вода, проникваща през замърсена почва, което предотвратява ерозионните процеси, проникването на разтворени замърсители в повърхностните и подпочвените води и разпространението им в незамърсени райони. Предимството на фитостабилизацията е, че този метод не изисква отстраняване на замърсената растителна биомаса. Основният му недостатък обаче е запазването на замърсителя в почвата, във връзка с което използването на този метод на почистване трябва да бъде придружено от постоянен мониторинг на съдържанието и бионаличността на замърсителите.

Фитоекстракцията е най-подходящият начин за отстраняване на соли на тежки метали от почвите, без да се разрушава структурата и плодородието на почвата. Някои автори наричат ​​този метод фитоакумулация. Тъй като растението абсорбира, концентрира и утаява токсични метали и радионуклиди от замърсени почви в биомаса, това е най-добрият начин за почистване на зони с дифузно повърхностно замърсяване и относително ниски концентрации на замърсители. Има две основни стратегии за фитоекстракция:

Фитоекстракция в присъствието на хелати, или индуцирана фитоекстракция, при която добавянето на изкуствени хелати повишава подвижността и усвояването на металния замърсител;

Последователна фитоекстракция, при която отстраняването на метал зависи от естествената способност на растенията да се пречистват; в този случай се контролира само броят на засаждането (засаждането) на растенията. Откриването на хиперакумулиращи видове допълнително допринесе за развитието на тази технология. За да направят тази технология осъществима, растенията трябва да извличат големи концентрации на тежки метали от корените си, да ги преместват в надземна биомаса и да произвеждат големи количества растителна биомаса. В същото време са важни фактори като скорост на растеж, селективност към даден елемент, устойчивост на болести и метод на прибиране на реколтата. Въпреки това, бавният растеж, повърхностно разпръсналата коренова система и ниската производителност на биомаса ограничават използването на свръхакумулиращи видове за почистване на зони, замърсени с тежки метали.

Фитоизпаряването включва използването на растения за пренасяне на замърсители от почвата, превръщането им в летлива форма и транспирирането им в атмосферата. Фитоизпаряването се използва главно за отстраняване на живак, превръщайки живачния йон в по-малко токсичен елементарен живак. Недостатъкът е, че освободеният в атмосферата живак най-вероятно се връща отново чрез отлагане и след това отново влиза в екосистемата. Американски изследователи са открили, че някои растения, растящи върху субстрат, богат на селен, произвеждат летлив селен под формата на диметил селенид и диметилселенид. Има съобщения, че фитоизпаряването е било успешно приложено към тритий, радиоактивен изотоп на водорода), който се разпада до стабилен хелий с период на полуразпад от около 12 години. Фиторазграждане. При фиторемедиацията на органични вещества растителният метаболизъм участва във възстановяването на замърсителите чрез трансформация, разлагане, стабилизиране или изпаряване на замърсители от почвата и подпочвените води. Фиторазграждането е разлагането на органична материя, абсорбирана от растението до по-прости молекули, които се вграждат в растителните тъкани.

Растенията съдържат ензими, които могат да разграждат и преобразуват отпадъците от оръжие, хлорирани разтворители като трихлоретилен и други хербициди. Ензимите обикновено са дехалогенази, оксигенази и редуктази. Ризодеградацията е разлагането на органични съединения в почвата чрез микробна активност в кореновата зона (ризосферата) и е много по-бавен процес от фиторазграждането. Горните методи за фиторемедиация могат да се използват комплексно. Така че от прегледа на литературата става ясно, че фиторемедиацията в момента е бързо развиваща се област на изследване. През последните десет години изследователи от много страни по света са получили експериментално потвърждение, включително в областта, че този метод е обещаващ за пречистване на замърсени среди от органични, неорганични замърсители и радионуклиди.

Този екологичен и евтин начин за почистване на замърсени райони е жизнеспособна алтернатива на традиционните методи за саниране на нарушена и замърсена земя. В Русия търговското приложение на фиторемедиацията за почви, замърсени с тежки метали и различни органични съединения, като петролни продукти, е в начален етап. Необходими са мащабни проучвания за търсене на бързорастящи растения с изразена способност за натрупване на замърсители сред култивираните и диворастящи видове, характерни за даден регион, експериментално потвърждение на високия им фиторемедиационен потенциал и изследване на начини за увеличаването му. Отделна важна област на изследване е изследването на въпроса за оползотворяването на замърсената растителна биомаса с цел предотвратяване повторното замърсяване на различни компоненти на екосистемата и навлизането на замърсители в хранителните вериги.

Химичният състав на почвите в различните територии е нееднороден и разпределението на химичните елементи, съдържащи се в почвите в цялата територия, е неравномерно. Така например, тъй като са предимно в разпръснато състояние, тежките метали са в състояние да образуват локални връзки, където техните концентрации са много стотици и хиляди пъти по-високи от нивата на Кларк.

Редица химични елементи са необходими за нормалното функциониране на тялото. Техният дефицит, излишък или дисбаланс може да причини заболявания, наречени микроелементоза 1, или биогеохимична ендемия, която може да бъде както естествена, така и създадена от човека. В тяхното разпространение важна роля играят водата, както и хранителните продукти, в които химичните елементи навлизат от почвата чрез хранителни вериги.

Експериментално е установено, че процентното съдържание на НМ в растенията се влияе от процента на НМ в почвата, атмосферата, водата (при водораслите). Забелязано е също, че на почви с еднакво съдържание на тежки метали една и съща култура дава различен добив, въпреки че климатичните условия също съвпадат. Тогава беше открита зависимостта на добива от киселинността на почвата.

Най-проучени са замърсяването на почвата с кадмий, живак, олово, арсен, мед, цинк и манган. Нека разгледаме замърсяването на почвата с тези метали поотделно за всеки. 2

кадмий (Cd)

Съдържанието на кадмий в земната кора е приблизително 0,15 mg / kg. Кадмият е концентриран във вулканични (в количества от 0,001 до 1,8 mg / kg), метаморфни (в количества от 0,04 до 1,0 mg / kg) и седиментни скали (в количества от 0,1 до 11,0 mg / kg). Почвите, образувани на базата на такива изходни материали, съдържат 0,1-0,3; 0,1 - 1,0 и 3,0 - 11,0 mg / kg кадмий, съответно.

В киселите почви кадмият присъства под формата на Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, а във варовити почви под формата на Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3 +.

Усвояването на кадмий от растенията намалява значително при варуване на кисели почви. В този случай повишаването на pH намалява разтворимостта на кадмий в почвената влага, както и бионаличността на почвения кадмий. Така че съдържанието на кадмий в листата на цвекло на варовикови почви е по-малко от съдържанието на кадмий в същите растения върху непокрити почви. Подобен ефект е показан за ориз и пшеница ->.

Отрицателният ефект от повишаването на рН върху наличността на кадмий е свързан с намаляване не само на разтворимостта на кадмия във фазата на почвения разтвор, но и на активността на корена, което влияе върху усвояването.

Кадмият е доста малко подвижен в почвите и ако към повърхността му се добави кадмий-съдържащ материал, по-голямата част от него остава непокътната.

Методите за отстраняване на замърсители от почвата включват или отстраняване на самия замърсен слой, отстраняване на кадмий от слоя или покриване на замърсения слой. Кадмият може да бъде превърнат в сложни неразтворими съединения с налични хелатни агенти (напр. етилендиаминтетраоцетна киселина). ...

Поради относително бързото усвояване на кадмий от почвата от растенията и ниските токсично действиеот най-често срещаните концентрации, кадмият може да се натрупва в растенията и да навлезе в хранителната верига по-бързо от оловото и цинка. Следователно кадмият представлява най-голяма опасност за човешкото здраве при внасяне на отпадъци в почвата.

Процедурата за минимизиране на количеството кадмий, което може да влезе в човешката хранителна верига от замърсени почви, е да расте върху това растителна почване се използва за храна или култури, които абсорбират малки количества кадмий.

Като цяло културите в кисели почви абсорбират повече кадмий, отколкото в неутрални или алкални почви. Следователно варуването на кисели почви е ефективно средство за намаляване на количеството абсорбиран кадмий.

живак (Hg)

Живакът се среща в природата под формата на метални пари Hg 0, образувани при изпаряването му от земната кора; под формата на неорганични соли Hg (I) и Hg (II), и под формата на органични съединения на метилживак CH 3 Hg +, монометил- и диметил производни на CH 3 Hg + и (CH 3) 2 Hg.

Живакът се натрупва в горния хоризонт (0-40 см) на почвата и слабо мигрира в по-дълбоките й слоеве. Живачни съединения са силно стабилни почвени вещества. Растенията, растящи върху почва, замърсена с живак, усвояват значително количество от елемента и го натрупват в опасни концентрации или не растат.

олово (Pb)

Според данните от експерименти, проведени в пясъчна култура с въвеждане на праг за почвени концентрации на Hg (25 mg / kg) и Pb (25 mg / kg) и превишаване на прага с 2-20 пъти, овесените растения растат и се развиват нормално до определено ниво на замърсяване. С увеличаване на концентрацията на метали (за Pb, като се започне от доза от 100 mg / kg), външен видрастения. При екстремни дози метали растенията умират за три седмици от началото на експериментите. Съдържанието на метали в компонентите на биомасата в низходящ ред се разпределя, както следва: корени – надземна част – зърно.

Общото доставяне на олово в атмосферата (и следователно отчасти в почвата) от превозни средства на територията на Русия през 1996 г. се оценява на около 4,0 хиляди тона, от които 2,16 хиляди тона са докарани с товарен транспорт. Максималното натоварване с олово се отчита за регионите на Москва и Самара, следвани от регионите Калуга, Нижни Новгород, Владимир и други съставни образувания на Руската федерация, разположени в централната част на европейската територия на Русия и Северен Кавказ... Най-големите абсолютни оловни емисии са регистрирани в районите на Урал (685 t), Волга (651 t) и Западен Сибир (568 t). А най-неблагоприятното въздействие на оловните емисии е отбелязано в Татарстан, Краснодарски и Ставрополски краища, Ростов, Москва, Ленинград, Нижни Новгород, Волгоград, Воронеж, Саратов и Самарски региони (вестник „ Зелен свят“, Специален брой № 28, 1997 г.).

арсен (като)

Арсенът се намира в околната среда в различни химически стабилни форми. Двете му основни степени на окисление са As (III) и As (V). В природата петвалентният арсен е широко разпространен под формата на различни неорганични съединения, въпреки че тривалентен арсен се намира лесно във вода, особено при анаеробни условия.

медни(Cu)

Естествените медни минерали в почвите включват сулфати, фосфати, оксиди и хидроксиди. Медните сулфиди могат да се образуват в лошо дренирани или наводнени почви, където се реализират редуциращи условия. Медните минерали обикновено са твърде разтворими, за да останат в свободно дрениращи селскостопански почви. В замърсени метални почвиобаче химическата среда може да се контролира от неравновесни процеси, водещи до натрупване на метастабилни твърди фази. Предполага се, че ковелит (CuS) или халкопирит (CuFeS 2) може също да присъства в редуцирани, замърсени с мед почви.

Следи от мед могат да присъстват като дискретни сулфидни включвания в силикатите и могат да заместят изоморфно катионите във филосиликатите. Глинистите минерали с небалансиран заряд абсорбират медта неспецифично, докато железните и мангановите оксиди и хидроксидите показват много висок специфичен афинитет към медта. Органичните съединения с високо молекулно тегло са в състояние да бъдат твърди абсорбенти за мед, докато органичните съединения с ниско молекулно тегло са склонни да образуват разтворими комплекси.

Сложността на състава на почвата ограничава способността за количествено разделяне на медните съединения в специфични химични форми. показва -> Наличност голяма масамедните конгломерати се намират както в органичните вещества, така и в Fe и Mn оксидите. Внасянето на мед-съдържащи отпадъци или неорганични медни соли повишава концентрацията на медни съединения в почвата, които могат да бъдат извлечени с относително меки реагенти; по този начин медта може да се намери в почвата под формата на лабилни химични форми. Но един лесно разтворим и заменяем елемент - медта - образува малък брой форми, които могат да бъдат усвоени от растенията, обикновено по-малко от 5% от общото съдържание на мед в почвата.

Токсичността на медта нараства с повишаване на pH на почвата и с нисък капацитет за обмен на катиони на почвата. Укрепването на медта чрез извличане се извършва само в повърхностните слоеве на почвата и дълбоко вкоренените култури не се засягат от това.

Околната среда и храненето на растенията могат да повлияят на фитотоксичността на медта. Например, токсичността на медта за ориза в равнините е очевидна, когато растенията се поливат със студена, а не с топла вода. Факт е, че микробиологичната активност се потиска в студена почва и създава онези възстановителни условия в почвата, които биха улеснили утаяването на медта от разтвора.

Фитотоксичността на медта възниква първоначално от излишък от налична мед в почвата и се засилва от киселинността на почвата. Тъй като медта е относително неактивна в почвата, почти цялата мед, която влиза в почвата, остава в горните слоеве. Въвеждането на органични вещества в замърсени с мед почви може да намали токсичността поради адсорбцията на разтворим метал от органичен субстрат (в този случай Cu 2+ йоните се превръщат в комплексни съединения, по-малко достъпни за растението) или чрез увеличаване на подвижността на Cu 2+ йони и извличането им от почвата под формата на разтворими органо-медни комплекси.

цинк (Zn)

Цинкът може да се намери в почвата под формата на оксосулфати, карбонати, фосфати, силикати, оксиди и хидроксиди. Тези неорганични съединенияметастабилен в добре дренирана земеделска земя. Очевидно сфалерит ZnS е термодинамично преобладаващата форма както в редуцирани, така и в окислени почви. Известна връзка на цинка с фосфора и хлора е очевидна във възстановените седименти, замърсени с тежки метали. Следователно относително разтворими цинкови соли трябва да се намират в богати на метали почви.

Цинкът е изоморфно заместен от други катиони в силикатните минерали; той може да бъде запушен или съутаен с манганови и железни хидроксиди. Филосиликати, карбонати, хидратирани метални оксиди и органични съединения абсорбират цинка добре, като се използват както специфични, така и неспецифични места на свързване.

Разтворимостта на цинка се повишава в кисели почви, както и при комплексообразуване с нискомолекулни органични лиганди. Редукционните условия могат да намалят разтворимостта на цинка поради образуването на неразтворим ZnS.

Цинковата фитотоксичност обикновено се проявява, когато корените на растенията влязат в контакт с излишния разтвор на цинк в почвата. Транспортирането на цинк през почвата се осъществява чрез обмен и дифузия, като последният процес доминира в почви с ниско съдържание на цинк. Обменният транспорт е по-значим при високо цинкови почви, в които концентрациите на разтворимия цинк са относително стабилни.

Подвижността на цинка в почвите се увеличава в присъствието на хелатни агенти (естествени или синтетични). Увеличаването на концентрацията на разтворимия цинк, причинено от образуването на разтворими хелати, компенсира намаляването на подвижността поради увеличаване на размера на молекулата. Концентрацията на цинк в растителните тъкани, общото му усвояване и симптомите на токсичност са положително свързани с концентрацията на цинк в разтвора, който къпе корените на растенията.

Свободният Zn 2+ йон се абсорбира предимно от кореновата система на растенията, поради което образуването на разтворими хелати допринася за разтворимостта на този метал в почвите и тази реакция компенсира намалената наличност на цинк в хелатната форма.

Първоначалната форма на замърсяване с метали влияе върху потенциала за цинкова токсичност: наличието на цинк за растението в наторени почви с еквивалентно общо метално съдържание намалява в порядъка ZnSO 4> утайка> отпадъчен компост.

Повечето от експериментите за замърсяване на почвата с Zn-съдържаща утайка не показват спад в добива или очевидна фитотоксичност; въпреки това, дългосрочното им приложение с висока скорост може да увреди растенията. Простото прилагане на цинк под формата на ZnSO 4 води до намаляване на растежа на културите в кисели почви, докато многогодишното му прилагане в почти неутрални почви остава незабелязано.

Цинкът достига нива на токсичност в земеделските почви, като правило, поради повърхностния цинк; обикновено не прониква по-дълбоко от 15-30 см. Дълбоките корени на някои култури могат да избегнат контакт с излишък от цинк поради местоположението им в незамърсена подпочва.

Варуването на замърсени с цинк почви намалява концентрацията на цинк в полските култури. Добавянето на NaOH или Ca (OH) 2 намалява токсичността на цинка в зеленчуковите култури, отглеждани върху торфени почви с високо съдържание на цинк, въпреки че в тези почви усвояването на цинк от растенията е много ограничено. Дефицитът на желязо, причинен от цинк, може да бъде елиминиран чрез добавяне на желязо или хелати на FeSO 4 в почвата или директно към листата. Физичното отстраняване или изхвърляне на замърсеното с цинк горно покритие може да избегне токсичните ефекти на метала върху растенията.

манган

В почвата манганът е в три степени на окисление: +2, +3, +4. В по-голямата си част този метал се свързва с първични минерали или вторични метални оксиди. В почвата общото количество манган се колебае на ниво от 500 - 900 mg / kg.

Разтворимостта на Mn 4+ е изключително ниска; тривалентен манган е много нестабилен в почвите. По-голямата част от мангана в почвите се намира под формата на Mn 2+, докато в добре аерираните почви по-голямата част от него в твърдата фаза присъства под формата на оксид, в който металът е в степен на окисление IV; в лошо аерирани почви манганът бавно се редуцира от микробната среда и преминава в почвения разтвор, като по този начин става силно подвижен.

Разтворимостта на Mn 2+ се увеличава значително при ниски стойности на pH, но усвояването на манган от растенията намалява.

Манганова токсичност често се появява, когато общите нива на манган са умерени до високи, pH на почвата е доста ниско и достъпността на кислород в почвата също е ниска (т.е. налице са редуциращи условия). За да се елиминира ефектът от тези условия, рН на почвата трябва да се повиши чрез варуване, да се положат усилия за подобряване на дренажа на почвата, за намаляване на водния поток, т.е. като цяло подобряват структурата на дадена почва.