Metalele grele (HM) includ mai mult de 40 de elemente chimice din tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev, a cărui masă atomică este de peste 50 de unități de masă atomică (amu). Acestea sunt Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co etc.
Conceptul existent de „metale grele” nu este strict, deoarece elementele nemetalice sunt adesea denumite TM, de exemplu As, Se și uneori chiar F, Be și alte elemente, a căror masă atomică este mai mică de 50 amu.
Există multe microelemente printre HM-uri care sunt biologic importante pentru organismele vii. Sunt componente esențiale și de neînlocuit ale biocatalizatorilor și ale bioreglatorilor celor mai importante procese fiziologice. Cu toate acestea, conținutul excesiv de HM în diferite obiecte ale biosferei are un efect deprimant și chiar toxic asupra organismelor vii.
Sursele de HM care intră în sol sunt împărțite în naturale (degradarea rocilor și mineralelor, procesele de eroziune, activitatea vulcanică) și provocate de om (extracția și prelucrarea mineralelor, combustia combustibilului, impactul vehiculelor, agricultura etc.) Teren agricol, în plus față de poluarea prin atmosferă, acestea sunt, de asemenea, contaminate cu HM-uri în mod specific, atunci când se utilizează pesticide, îngrășăminte minerale și organice, se calcă, se utilizează ape uzate. Recent, oamenii de știință au acordat o atenție specială solurilor urbane. Aceștia din urmă se confruntă cu o presiune tehnogenică semnificativă, o parte din care este contaminarea HM.
Masa 3.14 și 3.15 arată distribuția HM-urilor în diferite obiecte ale biosferei și sursele HM-urilor care intră în mediu.
Tabelul 3.14
| Element | Sol | Apa dulce | Apele mării | Plantele | Animale (în țesutul muscular) |
| Mn | 1000 | 0,008 | 0,0002 | 0,3-1000 | 0,2-2,3 |
| Zn | 90 (1-900) | 0,015 | 0,0049 | 1,4-600 | 240 |
| Cu | 30 (2-250) | 0,003 | 0,00025 | 4-25 | 10 |
| Co | 8 (0,05-65) | 0,0002 | 0,00002 | 0,01-4,6 | 0,005-1 |
| Pb | 35 (2-300) | 0,003 | 0,00003 | 0,2-20 | 0,23-3,3 |
| CD | 0,35 (0,01-2) | 0,0001 | - | 0,05-0,9 | 0,14-3,2 |
| Hg | 0,06 | 0,0001 | 0,00003 | 0,005-0,02 | 0,02-0,7 |
| La fel de | 6 | 0,0005 | 0,0037 | 0,02-7 | 0,007-0,09 |
| Vezi | 0,4 (0,01-12) | 0,0002 | 00,0002 | 0,001-0,5 | 0,42-1,9 |
| F | 200 | 0,1 | 1,3 | 0,02-24 | 0,05 |
| B | 20 (2-270) | 0,15 | 4,44 | 8-200 | 0,33-1 |
| Mo | 1,2 (0,1-40) | 0,0005 | 0,01 | 0,03-5 | 0,02-0,07 |
| Cr | 70 (5-1500) | 0,001 | 0,0003 | 0,016-14 | 0,002-0,84 |
| Ni | 50 (2-750) | 0,0005 | 0,00058 | 0,02-4 | 1-2 |
Tabelul 3.15
Surse de poluare a mediului TM
Sfârșitul mesei. 3.4
HM-urile vin la suprafața solului sub diferite forme. Acestea sunt oxizi și diverse săruri metalice, atât solubile, cât și practic insolubile în apă (sulfuri, sulfați, arseniti etc.). În compoziția emisiilor de la întreprinderile de prelucrare a minereului și întreprinderile de metalurgie neferoasă - principala sursă de poluare a mediului înconjurător HM - cea mai mare parte a metalelor (70-90%) este sub formă de oxizi.
Odată ajunși la suprafața solului, HM-urile se pot acumula sau disipa, în funcție de natura barierelor geochimice inerente unui anumit teritoriu.
Majoritatea HM care intră pe suprafața solului este fixată în orizonturile superioare ale humusului. HM-urile sunt absorbite pe suprafața particulelor de sol, se leagă de materia organică a solului, în special sub formă de compuși organici elementari, se acumulează în hidroxizi de fier, fac parte din rețelele cristaline ale mineralelor argiloase, își dau propriile minerale ca urmare a izomorfei substituție, sunt într-o stare solubilă în umiditatea solului și o stare gazoasă în aerul solului, fac parte integrantă din biota solului.
Gradul de mobilitate HM depinde de mediul geochimic și de nivelul impactului tehnogen. Distribuția mare a particulelor grele și conținutul ridicat de materie organică duc la legarea HM-urilor de sol. O creștere a valorilor pH-ului sporește absorbția metalelor care formează cationi (cupru, zinc, nichel, mercur, plumb etc.) și crește mobilitatea metalelor care formează anioni (molibden, crom, vanadiu etc.). Consolidarea condițiilor de oxidare mărește capacitatea de migrare a metalelor. Ca rezultat, în funcție de capacitatea de a lega majoritatea HM-urilor, solurile formează următorul rând: serozem> cernoziom> sol soddy-podzolic.
Durata șederii componentelor poluante în sol este mult mai lungă decât în alte părți ale biosferei, iar poluarea solului, în special HM, este practic eternă. Metalele, care se acumulează în sol, sunt îndepărtate încet în timpul levigării, consumului de către plante, eroziune și deflație (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Perioada de îndepărtare la jumătate (sau îndepărtarea a jumătate din concentrația inițială) de HM variază foarte mult pentru diferite elemente, dar este perioade de timp destul de lungi: pentru Zn - de la 70 la 510 ani; pentru Cd - de la 13 la 110 ani; pentru Cu - de la 310 la 1500 de ani și pentru Pb - 2 - de la 740 la 5900 de ani (Sadovskaya, 1994).
Poluarea solului cu HM are două laturi negative simultan. În primul rând, intrând prin lanțurile alimentare din sol în plante și de acolo în corpul animalelor și al oamenilor, HM-urile provoacă boli grave în ele - o creștere a incidenței populației și o reducere a speranței de viață, precum și o scăderea cantității și calității culturilor de plante agricole și produse zootehnice.
În al doilea rând, acumulându-se în cantități mari în sol, HM-urile sunt capabile să-și schimbe multe dintre proprietățile sale. În primul rând, modificările afectează proprietățile biologice ale solului: scade numărul total de microorganisme, scade compoziția (diversitatea) speciilor lor, se modifică structura microbiocenozelor, intensitatea principalelor procese microbiologice și activitatea enzimelor solului, etc. sol, cum ar fi starea humusului, structura, pH-ul mediului etc. Rezultatul este o pierdere parțială și, în unele cazuri, completă a fertilității solului.
În natură, există teritorii cu un conținut insuficient sau excesiv de HM în soluri. Conținutul anormal de HM din soluri se datorează a două grupuri de motive: caracteristicile biogeochimice ale ecosistemelor și influența fluxurilor tehnogene de materie. În primul caz, zonele în care concentrația elementelor chimice este mai mare sau mai mică decât nivelul optim pentru organismele vii se numesc anomalii geochimice naturale sau provincii biogeochimice. Aici, conținutul anomal al elementelor se datorează unor motive naturale - particularitățile rocilor părinte, procesul de formare a solului, prezența anomaliilor minereului. În al doilea caz, teritoriile sunt numite anomalii geochimice tehnogene. În funcție de scară, acestea sunt împărțite în global, regional și local.
Solul, spre deosebire de alte componente ale mediului natural, nu numai că acumulează geochimic componente de poluare, dar acționează și ca tampon natural care controlează transferul de elemente chimice și compuși în atmosferă, hidrosferă și materie vie.
Diverse plante, animale și oameni necesită o anumită compoziție a solului și a apei pentru viață. În locurile de anomalii geochimice are loc transferul abaterilor de la norma în compoziția mineralelor de-a lungul întregului lanț alimentar, agravant.
Ca urmare a perturbării nutriției minerale, modificări ale compoziției speciilor de fito-, grădină zoologică și microbocenoze, boli ale formelor de plante sălbatice, o scădere a cantității și calității culturilor de plante agricole și a produselor zootehnice, o creștere se observă morbiditatea populației și o scădere a speranței de viață (Tabelul 3.15). Mecanismul acțiunii toxice a TM este prezentat în tabel. 3.16.
Tabelul 3.15
Tulburări fiziologice la plante cu un exces și lipsă de conținut de HM în ele (conform lui Kovalevsky, Andrianova, 1970; Kabata-pendias,
pendias, 1989)
| Element | Tulburări fiziologice | |
| cu o lipsă | în exces | |
| Cu | Cloroza, ofilire, melanism, vârfuri răsucite albe, formarea paniculei slăbită, lignificare perturbată, vârfuri uscate ale copacilor | Frunze de culoare verde închis, ca în clorozele induse de Fe; rădăcini groase, scurte sau de sârmă ghimpată suprimarea formării lăstarilor |
| Zn | Cloroză interveinală (în principal la monocotioane), creștere scăzută, frunze de rozetă ale copacilor, puncte roșii purpurii pe frunze | Cloroza și necroza capetelor frunzelor, cloroza interveinală a frunzelor tinere, întârzierea creșterii plantelor în ansamblu, rădăcini deteriorate care arată ca sârmă ghimpată |
| CD | - | Marginile frunzelor maro, cloroză, venele și pețiolele roșiatice, frunzele răsucite și rădăcinile maro subdezvoltate |
| Hg | - | O anumită inhibare a lăstarilor și rădăcinilor, cloroză a frunzelor și pete maronii pe ele |
| Pb | - | Fotosinteza scăzută, frunze de culoare verde închis, frunze vechi care se rostogolesc, frunziș scăzut, rădăcini scurte maronii |
Tabelul 3.16
Mecanismul de acțiune al toxicității TM (conform Torshin și colab., 1990)
| Element | Acțiune |
| Cu, Zn, Cd, Hg, Pb | Efect asupra permeabilității membranei, reacție cu grupele SH - cisteină și metionină |
| Pb | Schimbarea structurii tridimensionale a proteinelor |
| Cu, Zn, Hg, Ni | Formarea complexelor cu fosfolipide |
| Ni | Formarea complexelor cu albumina |
| Inhibarea enzimei: | |
| Hg2 + | fosfatază alcalină, gluco-6-fosfatază, lactat dehidrogenază |
| Cd2 + | adenozin trifosfatază, alcool dehidrogenază, amilază, anhidrază carbonică, carboxipeptidază (pentidază), glutamatoxaloacetat de transaminază |
| Pb2 + | acetilcolinesteraza, fosfataza alcalină, ATPaza |
| Ni2 + | anhidrază carbonică, citocrom oxidază, benzopiren hidroxilază |
Efectul toxic al HM-urilor asupra sistemelor biologice se datorează în primul rând faptului că se leagă cu ușurință de grupările sulfhidril de proteine (inclusiv enzime), suprimând sinteza acestora și perturbând astfel metabolismul din organism.
Organismele vii au dezvoltat o varietate de mecanisme de rezistență la HM: de la reducerea ionilor HM în compuși mai puțin toxici până la activarea sistemelor de transport ionic care elimină în mod eficient și specific ionii toxici din celulă în mediul extern.
Cea mai semnificativă consecință a impactului HM asupra organismelor vii, care se manifestă la nivelurile biogeocenotice și biosferice de organizare a materiei vii, este blocarea oxidării materiei organice. Acest lucru duce la o scădere a ratei sale de mineralizare și acumulare în ecosisteme. În același timp, o creștere a concentrației de materie organică determină legarea HM la aceasta, care ameliorează temporar sarcina asupra ecosistemului. O scădere a ratei de descompunere a materiei organice datorită scăderii numărului de organisme, a biomasei acestora și a intensității activității vitale este considerată o reacție pasivă a ecosistemelor la poluarea HM. Organismele rezistă activ sarcinilor antropice numai în timpul acumulării de metale în corp și schelet. Cele mai rezistente specii sunt responsabile pentru acest proces.
Rezistența organismelor vii, în special a plantelor, la concentrații mari de HM și capacitatea lor de a acumula concentrații mari de metale pot reprezenta un mare pericol pentru sănătatea umană, deoarece permit penetrarea poluanților în lanțul trofic. În funcție de condițiile geochimice de producție, hrana umană de origine vegetală și animală poate satisface nevoile umane de elemente minerale, poate fi deficitară sau poate conține un exces de ele, devenind mai toxice, provocând boli și chiar moarte (Tabelul 3.17).
Tabelul 3.17
Efectul TM asupra corpului uman (Kovalsky, 1974; Breve enciclopedie medicală, 1989; Torshin și colab., 1990; Efecte asupra corpului .., 1997; Manual de toxicologie .., 1999)
| Element | Anomalii fiziologice | |
| cu o lipsă | în exces | |
| Mn | Boli ale sistemului osos | Febra, pneumonie, afectarea sistemului nervos central (parkinsonism cu mangan), gută endemică, afectarea circulației sângelui, funcții gastro-intestinale, infertilitate |
| Cu | Slăbiciune, anemie, leucemie, boli ale sistemului osos, afectarea coordonării mișcărilor | Boli profesionale, hepatită, boala Wilson. Afectează rinichii, ficatul, creierul, ochii |
| Zn | Scăderea apetitului, deformarea oaselor, creșterea piticului, vindecarea îndelungată a rănilor și arsurilor, vederea slabă, miopie | Reducerea carcinogenității, anemiei, inhibarea proceselor oxidative, dermatită |
| Pb | - | Neuropatie cu encefal de plumb, tulburări metabolice, inhibarea reacțiilor enzimatice, deficit de vitamine, anemie, scleroză multiplă. Face parte din sistemul osos în loc de calciu |
| CD | - | Tulburări gastro-intestinale, tulburări respiratorii, anemie, hipertensiune arterială, afectarea rinichilor, boala itai-itai, proteinurie, osteoporoză, efecte mutagene și cancerigene |
| Hg | - | Leziuni ale sistemului nervos central și ale nervilor periferici, infantilism, tulburări de reproducere, stomatită, boli Minamata, îmbătrânire prematură |
| Co | Gușă endemică | - |
| Ni | - | Dermatită, tulburare de hematopoieză, carcinogenitate, embriotoxicoză, neuropatie mielo-optică subacută |
| Cr | - | Dermatită, carcinogenitate |
| V | - | Boli ale sistemului cardiovascular |
Diferite HM reprezintă o amenințare pentru sănătatea umană în diferite grade. Cele mai periculoase sunt Hg, Cd, Pb (Tabelul 3.18).
Tabelul 3.18
Clase de poluanți în funcție de pericolul lor (GOST 17.4.1.02-83)
Problema raționării conținutului HM-urilor în sol este foarte dificilă. Soluția sa ar trebui să se bazeze pe recunoașterea multifuncționalității solului. În procesul de raționare, solul poate fi considerat din diferite poziții: ca un corp natural; ca habitat și substrat pentru plante, animale și microorganisme; ca obiect și mijloc de producție agricolă și industrială; ca rezervor natural care conține microorganisme patogene. Reglarea conținutului de HM în sol trebuie efectuată pe baza principiilor ecologice ale solului, care neagă posibilitatea de a găsi valori uniforme pentru toate solurile.
Există două abordări principale ale problemei remedierii solurilor contaminate cu HM. Primul vizează curățarea solului de HM. Purificarea poate fi efectuată prin levigare, prin extragerea HM-urilor din sol cu ajutorul plantelor, prin îndepărtarea stratului superior de sol contaminat etc. A doua abordare se bazează pe fixarea HM-urilor în sol, transformându-le în forme insolubile în apă și inaccesibil organismelor vii. Pentru aceasta, se propune introducerea în sol a materiei organice, îngrășăminte minerale cu fosfor, rășini schimbătoare de ioni, zeoliți naturali, cărbune brun, calcarea solului etc. Cu toate acestea, orice metodă de fixare a HM în sol are propria durată. Mai devreme sau mai târziu, o parte din HM va începe din nou să intre în soluția solului și de acolo în organismele vii.
Astfel, metalele grele includ mai mult de 40 de elemente chimice, a căror masă atomică depășește 50 amu. mânca. Acestea sunt Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co etc. Printre TM există multe oligoelemente, care sunt componente necesare și de neînlocuit ale biocatalizatorilor și bioreglatorilor celor mai importante procese fiziologice. Cu toate acestea, conținutul excesiv de HM în diferite obiecte ale biosferei are un efect deprimant și chiar toxic asupra organismelor vii.
Sursele de HM care intră în sol sunt împărțite în naturale (degradarea rocilor și mineralelor, procesele de eroziune, activitatea vulcanică) și provocate de om (extracția și prelucrarea mineralelor, combustia combustibilului, influența vehiculelor, agricultura etc.).
HM-urile vin la suprafața solului sub diferite forme. Acestea sunt oxizi și diverse săruri metalice, atât solubile, cât și practic insolubile în apă.
Consecințele ecologice ale poluării solului cu HM depind de parametrii de poluare, condițiile geochimice și stabilitatea solului. Parametrii de poluare includ natura metalului, adică proprietățile sale chimice și toxice, conținutul de metal din sol, forma compusului chimic, perioada de la momentul poluării etc. condiții alcaline și redox, activitatea microbiologică și procese biochimice etc.
Rezistența organismelor vii, în special a plantelor, la concentrații mari de HM și capacitatea lor de a acumula concentrații mari de metale pot reprezenta un mare pericol pentru sănătatea umană, deoarece permit penetrarea poluanților în lanțul trofic.
La standardizarea conținutului HM-urilor în sol, ar trebui luată în considerare polifuncționalitatea solului. Solul poate fi considerat ca un corp natural, ca habitat și substrat pentru plante, animale și microorganisme, ca obiect și mijloc de producție agricolă și industrială, ca rezervor natural care conține microorganisme patogene, ca parte a biogeocenozei terestre și a biosferei. ca un intreg, per total.
Standardizarea conținutului de metale grele
în sol și plante este extrem de dificil din cauza imposibilității de a ține cont pe deplin de toți factorii mediului natural. Deci, o schimbare numai a proprietăților agrochimice ale solului (reacția mediului, conținutul de humus, gradul de saturație cu baze, compoziția granulometrică) poate reduce sau crește conținutul de metale grele din plante de câteva ori. Există date contradictorii chiar și despre conținutul de fundal al unor metale. Rezultatele citate de cercetători diferă uneori de 5-10 ori.
Multe scări sugerate
reglarea de mediu a metalelor grele. În unele cazuri, concentrația maximă admisibilă este considerată a fi cel mai ridicat conținut de metal observat în solurile antropice obișnuite, în altele - conținutul, care este fitotoxicitatea limitativă. În majoritatea cazurilor, MPC-urile sunt propuse pentru metalele grele, depășind norma superioară de mai multe ori.
Pentru a caracteriza poluarea tehnogenică
metalele grele utilizează un factor de concentrație egal cu raportul dintre concentrația unui element din solul contaminat și concentrația sa de fond. Când este contaminat cu mai multe metale grele, gradul de contaminare este estimat de valoarea indicatorului de concentrație totală (Zc). Scala de contaminare a solului cu metale grele propusă de IMGRE este prezentată în Tabelul 1.
Tabelul 1. Schema de evaluare a solurilor agricole după gradul de poluare cu substanțe chimice (Goskomhydromet din URSS, nr. 02-10 51-233 din 10.12.90)
| Categoria solurilor după gradul de poluare | Zc | Poluare în raport cu MPC | Utilizarea posibilă a solurilor | Activități necesare |
| Permis | <16,0 | Depășește fundalul, dar nu mai mare decât MPC | Utilizați pentru orice cultură | Reducerea impactului surselor de poluare a solului. Reducerea disponibilității substanțelor toxice pentru plante. |
| Moderat periculos | 16,1- 32,0 | Depășește MPC la indicatorul general de pericol sanitar și migrativ de apă limitat, dar sub MPC pentru indicatorul de translocație | Utilizare pentru orice cultură, supusă controlului calității producției de culturi | Măsuri similare categoriilor 1. Dacă există un orificiu de admisie cu un indicator limitat al apei de migrație, se efectuează controlul asupra conținutului acestor substanțe în apele de suprafață și subterane. |
| Foarte periculos | 32,1- 128 | Depășește MPC la un indicator limitat de pericol de translocație | Se utilizează pentru culturi industriale fără a obține hrană și furaje de la acestea. Eliminați plantele concentratoare chimice | Activități similare categoriilor 1. Control obligatoriu asupra conținutului de substanțe toxice din plantele utilizate ca hrană și furaje. Limitarea utilizării masei verzi pentru hrana animalelor, în special pentru concentrarea plantelor. |
| Extrem de periculos | > 128 | Depășește MPC pentru toți indicatorii | Excludeți din utilizarea agricolă | Reducerea poluării și legarea substanțelor toxice din atmosferă, sol și ape. |
MPC aprobate oficial
Tabelul 2 prezintă MPC-urile aprobate oficial și nivelurile admise ale conținutului acestora în ceea ce privește indicatorii de pericol. În conformitate cu schema adoptată de igieniștii medicali, reglarea metalelor grele în soluri se împarte în translocație (tranziția unui element în plante), apă migratoare (tranziție în apă) și sanitar general (influență asupra capacității de autocurățare a soluri și microbiocenoză a solului).
Masa 2. Concentrația maximă admisibilă (MPC) de substanțe chimice în soluri și nivelurile admise ale conținutului acestora în ceea ce privește indicatorii de pericol (începând cu 01.01.1991. Goskompriroda din URSS, nr. 02-2333 din 10.12.90).
| Denumirea substanțelor | MPC, mg / kg de sol, ținând cont de fundal | Indicatori dăunători | ||
| Translocare | Apă | Sanitare generale | ||
| Forme solubile în apă | ||||
| Fluor | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Forme mobile | ||||
| Cupru | 3,0 | 3,5 | 72,0 | 3,0 |
| Nichel | 4,0 | 6,7 | 14,0 | 4,0 |
| Zinc | 23,0 | 23,0 | 200,0 | 37,0 |
| Cobalt | 5,0 | 25,0 | >1000 | 5,0 |
| Fluor | 2,8 | 2,8 | - | - |
| Crom | 6,0 | - | - | 6,0 |
| Conținut brut | ||||
| Antimoniu | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 50,0 |
| Mangan | 1500,0 | 3500,0 | 1500,0 | 1500,0 |
| Vanadiu | 150,0 | 170,0 | 350,0 | 150,0 |
| Conduce ** | 30,0 | 35,0 | 260,0 | 30,0 |
| Arsenic ** | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 10,0 |
| Mercur | 2,1 | 2,1 | 33,3 | 5,0 |
| Plumb + mercur | 20+1 | 20+1 | 30+2 | 30+2 |
| Cupru* | 55 | - | - | - |
| Nichel* | 85 | - | - | - |
| Zinc* | 100 | - | - | - |
* - conținutul brut este aproximativ.
** - contradicție; pentru arsenic, conținutul mediu de fundal este de 6 mg / kg, conținutul de plumb de fond depășește, de obicei, și normele MPC.
UEC aprobat oficial
UEC dezvoltat în 1995 pentru conținutul brut de 6 metale grele și arsenic face posibilă obținerea unei caracterizări mai complete a contaminării solului cu metale grele, deoarece acestea iau în considerare nivelul de reacție al mediului și compoziția granulometrică a solului .
Tabelul 3. Concentrații aproximativ permise (APC) de metale grele și arsen în soluri cu proprietăți fizico-chimice diferite (conținut brut, mg / kg) (adăugarea nr. 1 la lista MPC și APC nr. 6229-91).
| Element | Grup de soluri | UEC cu fundal | Agregat statul insulei în soluri | Clase de pericol | Particularități acțiuni pe corp |
| Nichel | Nisipos și nisipos | 20 | Solid: sub formă de săruri, sub formă sorbită, în compoziția mineralelor | 2 | Pentru animale cu sânge cald și oameni, este puțin toxic. Are efect mutogen |
| <5,5 | 40 | ||||
| Aproape de neutru, (argilos și argilos), pHKCl> 5,5 | 80 | ||||
| Cupru | Nisipos și nisipos | 33 | 2 | Crește permeabilitatea celulară, inhibă glutation reductaza, perturbă metabolismul, interacționând cu grupele -SH, -NH2 și COOH- | |
| Acid (argilos și argilos), pH KCl<5,5 | 66 | ||||
| Aproape de neutru, (argilos și argilos), pH KCl> 5,5 | 132 | ||||
| Zinc | Nisipos și nisipos | 55 | Solid: sub formă de săruri, compuși organominerali, sub formă sorbită, în compoziția mineralelor | 1 | Lipsa sau excesul cauzează anomalii de dezvoltare. Intoxicație cu încălcarea tehnologiei de introducere a pesticidelor care conțin zinc |
| Acid (argilos și argilos), pH KCl<5,5 | 110 | ||||
| Aproape de neutru, (argilos și argilos), pH KCl> 5,5 | 220 | ||||
| Arsenic | Nisipos și nisipos | 2 | Solid: sub formă de săruri, compuși organominerali, sub formă sorbită, în compoziția mineralelor | 1 | Substanță otrăvitoare, inhibând diferite enzime, un efect negativ asupra metabolismului. Posibil efect cancerigen |
| Acid (argilos și argilos), pH KCl<5,5 | 5 | ||||
| Aproape de neutru, (argilos și argilos), pH KCl> 5,5 | 10 | ||||
| Cadmiu | Nisipos și nisipos | 0,5 | Solid: sub formă de săruri, compuși organominerali, sub formă sorbită, în compoziția mineralelor | 1 | O substanță foarte toxică, blochează grupările sulfhidril de enzime, perturbă schimbul de fier și calciu, perturbă sinteza ADN-ului. |
| Acid (argilos și argilos), pH KCl<5,5 | 1,0 | ||||
| Aproape de neutru, (argilos și argilos), pH KCl> 5,5 | 2,0 | ||||
| Conduce | Nisipos și nisipos | 32 | Solid: sub formă de săruri, compuși organominerali, sub formă sorbită, în compoziția mineralelor | 1 | Acțiune negativă cu mai multe fațete. Blocuri -SH grupuri de proteine, inhibă enzimele, provoacă otrăviri, leziuni ale sistemului nervos. |
| Acid (argilos și argilos), pH KCl<5,5 | 65 | ||||
| Aproape de neutru, (argilos și argilos), pH KCl> 5,5 | 130 |
Din materiale rezultă că, în principiu, cerințele sunt impuse formelor în vrac ale metalelor grele. Printre cele mobile se numără doar cupru, nichel, zinc, crom și cobalt. Prin urmare, în prezent, standardele dezvoltate nu mai satisfac toate cerințele.
este un factor de capacitate, care reflectă în primul rând pericolul potențial de contaminare a produselor vegetale, infiltrarea și apele de suprafață. Caracterizează contaminarea generală a solului, dar nu reflectă gradul de disponibilitate a elementelor pentru plantă. Pentru a caracteriza starea nutriției solului a plantelor, se folosesc doar formele lor mobile.
Definiția movable forms
Acestea sunt determinate folosind diferiți substanțe extractante. Cantitatea totală de formă mobilă de metal - folosind extract acid (de exemplu 1N HCL). Cea mai mobilă parte a rezervelor mobile de metale grele din sol trece în tamponul acetat-amoniu. Concentrația metalelor din extractul de apă arată gradul de mobilitate al elementelor din sol, fiind cea mai periculoasă și „agresivă” fracțiune.
Standarde pentru formularele mobile
Au fost propuse mai multe scale normative orientative. Mai jos este un exemplu al uneia dintre scările formelor mobile maxime admise de metale grele.
Tabelul 4. Conținutul maxim admis în forma mobilă a metalelor grele din sol, mg / kg extractant 1n. HCI (H. Chuldzhiyan și colab., 1988).
| Element | Conţinut | Element | Conţinut | Element | Conţinut |
| Hg | 0,1 | Sb | 15 | Pb | 60 |
| CD | 1,0 | La fel de | 15 | Zn | 60 |
| Co | 12 | Ni | 36 | V | 80 |
| Cr | 15 | Cu | 50 | Mn | 600 |
| NAVIGAȚIE SITE: | |||||||
| FAQ? | în sol | în gel | rezultat | acele date | preturi | ||
Metalele grele sunt, probabil, una dintre cele mai grave poluări ale solului, care ne amenință cu o masă de consecințe nedorite și, în plus, dăunătoare.
Prin natura sa, solul este o combinație de diverse minerale argiloase de origine organică și anorganică. În funcție de compoziția solului, de datele geografice și de distanța față de zonele industriale, solul poate conține diferite tipuri de metale grele, fiecare dintre acestea reprezentând un grad diferit de pericol pentru mediu. Datorită faptului că în diferite locuri structura solului poate fi, de asemenea, diferită, condițiile redox, reactivitatea, precum și mecanismele de legare a metalelor grele în sol sunt, de asemenea, diferite.
Cel mai mare pericol pentru sol este purtat de factori tehnogeni. Din păcate, diverse industrii, ale căror deșeuri sunt particule de metale grele, sunt echipate în așa fel încât chiar și cele mai bune filtre să pătrundă elemente de metale grele, care ajung mai întâi în atmosferă și apoi, împreună cu deșeurile industriale, pătrund în sol. Acest tip de poluare se numește tehnogen. În acest caz, compoziția mecanică a solului, conținutul de carbonați și capacitatea de absorbție sunt de o mare importanță. Metalele grele diferă nu numai prin gradul de impact asupra solului, ci și prin starea în care se află în el.
Se știe acum că aproape toate particulele de metal greu pot fi în sol în următoarele stări: sub forma unui amestec de particule izomorfe, oxidate, sub formă de depozite de sare, într-o rețea cristalină, într-o formă solubilă, direct în soluția solului și chiar ca parte a substanțelor organice. Trebuie avut în vedere faptul că, în funcție de condițiile redox, de compoziția solului și de nivelul conținutului de dioxid de carbon, comportamentul particulelor de metal se poate modifica.
Metalele grele sunt teribile nu numai datorită prezenței lor în compoziția solului, ci și pentru că sunt capabile să se miște, să se schimbe și să pătrundă în plante, ceea ce poate provoca daune semnificative mediului. Mobilitatea particulelor de metal greu poate varia în funcție de existența unei diferențe între elementele din faza solidă și cea lichidă. Poluanții, în acest caz, elementele metalelor grele pot lua adesea o formă ferm fixată atunci când pătrund în straturile de sol. În această formă, metalele nu sunt disponibile plantelor. În toate celelalte cazuri, metalele pătrund cu ușurință în plante.
Elementele metalice solubile în apă pătrund foarte repede în sol. Mai mult, ele nu intră doar în stratul de sol, ci sunt capabile să migreze prin el. De la școală, toată lumea știe că, în timp, în sol se formează compuși minerali solubili în apă cu molecule scăzute, care migrează către partea inferioară a rezervorului. Și împreună cu ei, compușii metalelor grele migrează, formând complexe cu greutate moleculară mică, adică transformându-se într-o altă stare.
Conținutul de metale grele (HM) din soluri depinde, așa cum au stabilit mulți cercetători, de compoziția rocilor originale, a căror diversitate semnificativă este asociată cu istoria geologică complexă a dezvoltării teritoriilor. Compoziția chimică a rocilor formatoare de sol, reprezentată de produsele degradării rocilor, este predeterminată de compoziția chimică a rocilor originale și depinde de condițiile de transformare a hipergenului.
În ultimele decenii, activitatea antropogenă a omenirii a fost intens implicată în procesele de migrație HM în mediul natural.
Metalele grele sunt unul dintre cele mai importante grupuri de toxici care poluează solul. Acestea includ metale cu o densitate mai mare de 8 mii kg / m 3 (cu excepția celor nobile și rare): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. În lucrările aplicate, Pt, Ag, W, Fe, Mn sunt adesea adăugate la lista metalelor grele. aproape toate metalele grele sunt toxice. Dispersia antropogenă a acestui grup de poluanți (inclusiv sub formă de săruri) în biosferă duce la otrăvire sau la amenințarea otrăvirii celor vii.
Alocarea metalelor grele care intră în sol de la emisiile, deșeurile, deșeurile, la clasele de pericol (conform GOST 17.4.1.02-83. Protecția naturii. Solul) este prezentată în tabel. 1.
Tabelul 1. Clasificarea substanțelor chimice pe clase de pericol
Cupru- este unul dintre cele mai importante elemente de neînlocuit necesare organismelor vii. La plante, participă activ la procesele de fotosinteză, respirație, recuperare și fixare a azotului. Cuprul face parte dintr-o serie de enzime oxidază - citocrom oxidază, ceruloplasmină, superoxid dismutază, urat oxidază și altele și participă la procesele biochimice ca parte integrantă a enzimelor care efectuează reacții de oxidare a substraturilor cu oxigen molecular.
Clarke în scoarța terestră este de 47 mg / kg. Din punct de vedere chimic, cuprul este un metal inactiv. Factorul fundamental care afectează valoarea conținutului de Cu este concentrația sa în rocile părinte. Dintre rocile magmatice, cea mai mare cantitate de element este acumulată de rocile de bază - bazalturi (100-140 mg / kg) și andezite (20-30 mg / kg). Acoperirea și loamurile de tip loess (20-40 mg / kg) sunt mai puțin bogate în cupru. Conținutul său cel mai mic se observă la gresii, calcare și granite (5-15 mg / kg). Concentrația de metal în argile din partea europeană a Rusiei atinge 25 mg / kg, în loamuri de tip loess - 18 mg / kg. Lutul nisipos și rocile nisipoase care formează solul din Gorny Altai acumulează în medie 31 mg / kg de cupru, în sudul Siberiei de Vest - 19 mg / kg.
În soluri, cuprul este un element slab migrator, deși conținutul formei mobile este destul de ridicat. Cantitatea de cupru mobil depinde de mulți factori: compoziția chimică și mineralogică a rocii părinte, pH-ul soluției solului, conținutul de materie organică etc. Cea mai mare cantitate de cupru din sol este asociată cu oxizii de fier și mangan. , hidroxizi de fier și aluminiu și, în special, cu vermiculit montmorillonit. Acizii humici și fulvici sunt capabili să formeze complexe stabile cu cuprul. La pH 7-8, solubilitatea cuprului este cea mai mică.
MPC pentru cupru în Rusia este de 55 mg / kg, APC pentru solurile argiloase și nisipoase este de 33 mg / kg.
Datele privind toxicitatea elementului asupra plantelor sunt rare. În prezent, principala problemă este considerată lipsa de cupru în soluri sau dezechilibrul său cu cobalt. Principalele semne ale deficitului de cupru pentru plante sunt încetinirea și apoi încetarea formării organelor de reproducere, apariția bobului micșorat, spicul gol, și o scădere a rezistenței la factorii de mediu nefavorabili. Cele mai sensibile la deficiența sa sunt grâul, ovăzul, orzul, lucerna, sfecla roșie, ceapa și floarea-soarelui.
Mangan răspândit în soluri, dar găsit acolo, în cantități mai mici în comparație cu fierul. Manganul se găsește în mai multe forme în sol. Singurele forme disponibile plantelor sunt formele de mangan schimbabile și solubile în apă. Disponibilitatea manganului din sol scade odată cu creșterea pH-ului (cu scăderea acidității solului). Cu toate acestea, este rar să se găsească soluri epuizate prin levigare într-o asemenea măsură încât manganul disponibil este insuficient pentru hrana plantelor.
În funcție de tipul de sol, conținutul de mangan variază: castan 15,5 ± 2,0 mg / kg, serozemic 22,0 ± 1,8 mg / kg, pajiște 6,1 ± 0,6 mg / kg, pământ galben 4,7 ± 3,8 mg / kg, nisipos 6,8 ± 0,7 mg / kg.
Compușii de mangan sunt agenți oxidanți puternici. Concentrația maximă admisă pentru solul negru este
1500 mg / kg sol.
Conținutul de mangan din alimentele vegetale cultivate pe soluri de luncă, pământ galben și nisip se corelează cu conținutul său din aceste soluri. Cantitatea de mangan din dieta zilnică în aceste provincii geochimice este de peste 2 ori mai mică decât necesarul zilnic al oamenilor și dieta persoanelor care trăiesc în zone cu soluri de castan și serozem.
Solul este suprafața pământului care are proprietăți care caracterizează atât natura vie, cât și natura neînsuflețită.
Solul este un indicator al generalului. Poluarea pătrunde în sol cu precipitații și deșeuri de suprafață. Ele sunt, de asemenea, introduse în stratul solului de rocile solului și de apele subterane.
Grupul metalelor grele include toate cu o densitate mai mare decât cea a fierului. Paradoxul acestor elemente este că în anumite cantități sunt necesare pentru a asigura viața normală a plantelor și a organismelor.
Dar excesul lor poate duce la boli grave și chiar la moarte. Ciclul alimentar determină pătrunderea compușilor dăunători în corpul uman și adesea cauzează un prejudiciu enorm sănătății.
Sursele de poluare cu metale grele sunt. Există o metodă prin care se calculează conținutul de metal permis. În acest caz, se ia în considerare valoarea totală a mai multor metale Zc.
- admisibil;
- moderat periculos;
- extrem de periculos;
- extrem de periculos.
Protecția solului este foarte importantă. Controlul și monitorizarea constantă nu permit cultivarea produselor agricole și pășunatul de animale pe terenuri contaminate.
Metalele grele poluează solul
Există trei clase de pericol pentru metalele grele. Organizația Mondială a Sănătății consideră cea mai periculoasă contaminare cu plumb, mercur și cadmiu. Dar nu mai puțin dăunătoare este concentrația ridicată a altor elemente.
Mercur
Contaminarea solului cu mercur apare odată cu pătrunderea pesticidelor, a diverselor deșeuri menajere, cum ar fi lămpile fluorescente, elementele instrumentelor de măsurare deteriorate.
Conform datelor oficiale, eliberarea anuală de mercur este mai mare de cinci mii de tone. Mercurul poate pătrunde în corpul uman din solul contaminat.
Dacă acest lucru se întâmplă în mod regulat, pot apărea tulburări severe ale activității multor organe, inclusiv sistemul nervos.
Moartea poate apărea dacă este tratată necorespunzător.
Conduce
Plumbul este foarte periculos pentru oameni și pentru toate organismele vii.
Este extrem de toxic. Când se extrage o tonă de plumb, douăzeci și cinci de kilograme sunt eliberate în mediu. O cantitate mare de plumb pătrunde în sol odată cu eliberarea gazelor de eșapament. 
Zona de contaminare a solului de-a lungul autostrăzilor este de peste două sute de metri în jur. Odată ajuns în sol, plumbul este absorbit de plantele consumate de oameni și animale, inclusiv de animale, a căror carne este prezentă și în meniul nostru. Excesul de plumb afectează sistemul nervos central, creierul, ficatul și rinichii. Este periculos pentru efectele sale cancerigene și mutagene.
Cadmiu
Contaminarea solului cu cadmiu reprezintă un pericol imens pentru corpul uman. Atunci când este ingerat, provoacă deformări scheletice, creștere scăzută la copii și dureri de spate severe.
Cupru și zinc
Concentrația ridicată a acestor elemente în sol devine motivul pentru care creșterea încetinește și fructificarea plantelor se deteriorează, ceea ce duce în cele din urmă la o scădere bruscă a productivității. La om, modificările apar la nivelul creierului, ficatului și pancreasului.
Molibden
Excesul de molibden provoacă gută și afectează sistemul nervos.
Pericolul metalelor grele este că acestea sunt excretate slab din corp, acumulându-se în el. Pot forma compuși foarte toxici, trec cu ușurință dintr-un mediu în altul, nu se descompun. În același timp, acestea provoacă boli grave, ducând deseori la consecințe ireversibile.Antimoniu
Prezent în unele minereuri.
Face parte din aliajele utilizate în diverse domenii industriale.
Excesul său provoacă tulburări alimentare severe.
Arsenic
Principala sursă de contaminare a solului cu arsenic este substanțele utilizate pentru combaterea dăunătorilor plantelor agricole, de exemplu, erbicide, insecticide. Arsenicul este o otravă care se acumulează și provoacă cronici. Compușii săi provoacă boli ale sistemului nervos, creierului, pielii.
Mangan
Un conținut ridicat al acestui element este observat în sol și plante. 
Când manganul suplimentar pătrunde în sol, se creează rapid un exces periculos din acesta. Acest lucru afectează corpul uman sub forma distrugerii sistemului nervos.
O supraabundență de alte elemente grele nu este mai puțin periculoasă.
Din cele de mai sus, se poate concluziona că acumularea de metale grele în sol implică consecințe grave pentru starea sănătății umane și a mediului în general.
Principalele metode de combatere a poluării solului cu metale grele
Metodele de combatere a contaminării cu metale grele a solului pot fi fizice, chimice și biologice. Dintre acestea, se pot distinge următoarele metode:
- O creștere a acidității solului mărește posibilitatea, prin urmare, introducerea materiei organice și a argilei, contribuind într-o oarecare măsură la lupta împotriva poluării.
- Semănatul, cosirea și îndepărtarea unor plante, precum trifoiul, de pe suprafața solului, reduc semnificativ concentrația de metale grele din sol. În plus, această metodă este complet ecologică.
- Efectuarea detoxifierii apelor subterane, pomparea și purificarea acestora.
- Predicția și eliminarea migrației formei solubile a metalelor grele.
- În unele cazuri deosebit de severe, este necesar să îndepărtați complet stratul de sol și să îl înlocuiți cu unul nou.
Cel mai periculos dintre toate aceste metale este plumbul. Tinde să se acumuleze pentru a lovi corpul uman. Mercurul nu este periculos dacă intră în corpul uman o dată sau de mai multe ori, doar vaporii de mercur sunt deosebit de periculoși. Cred că întreprinderile industriale ar trebui să utilizeze tehnologii de producție mai avansate, care nu sunt atât de distructive pentru toate viețuitoarele. Nu o persoană ar trebui să gândească, ci masele, atunci vom ajunge la un rezultat bun.
Se încarcă ...