Toprakta ağır metal bulma biçimleri. Topraktaki ağır metalleri belirleme yöntemleri

Antimon

Bazı cevherlerde bulunur.

Çeşitli endüstriyel alanlarda kullanılan alaşımların bir parçasıdır.

Fazlalığı ciddi yeme bozukluklarına neden olur.

Arsenik

Arsenik ile toprak kirliliğinin ana kaynağı, herbisitler, insektisitler gibi tarım bitkilerinin zararlılarını kontrol etmek için kullanılan maddelerdir. Arsenik, kronik hastalığa neden olan kümülatif bir zehirdir. Bileşikleri sinir sistemi, beyin ve cilt hastalıklarını kışkırtır.

Manganez

Toprakta ve bitkilerde bu elementin yüksek bir içeriği gözlenir.

Ek bir miktar manganez toprağa girerse, hızla tehlikeli bir fazlalık oluşur. Bu, insan vücudunu sinir sisteminin yıkımı şeklinde etkiler.

Diğer ağır elementlerin fazlalığı daha az tehlikeli değildir.

Yukarıdakilerden, toprakta ağır metal birikiminin insan sağlığı ve bir bütün olarak çevre için ciddi sonuçlar doğurduğu sonucuna varabiliriz.

Ağır metallerle toprak kirliliği ile mücadelenin ana yöntemleri

Ağır metallerle toprak kirliliği ile mücadele yöntemleri fiziksel, kimyasal ve biyolojik olabilir. Bunlar arasında aşağıdaki yöntemler bulunur:

• Toprak asitliğinin artması ihtimali arttırır.Bu nedenle giriş organik madde ve kil, kireçleme, kirlilikle mücadelede bir dereceye kadar yardımcı olur.
• Yonca gibi bazı bitkilerin toprak yüzeyinden ekilmesi, biçilmesi ve uzaklaştırılması, topraktaki ağır metal konsantrasyonunu önemli ölçüde azaltır. Ayrıca Bu method tamamen çevre dostudur.
• Yeraltı suyu detoksifikasyonu, pompalanması ve temizlenmesi.
• Göçü tahmin etme ve ele alma çözünür form ağır metaller.
• Bazı özellikle şiddetli durumlarda, toprak tabakasının tamamen çıkarılması ve yenisiyle değiştirilmesi gerekir.

Tüm bu metallerin en tehlikelisi kurşundur. İnsan vücuduna çarpacak şekilde birikme özelliğine sahiptir. Civa insan vücuduna bir veya birkaç kez girerse tehlikeli değildir, sadece cıva buharı özellikle tehlikelidir. Sanayi işletmelerinin tüm canlılara bu kadar zarar vermeyen daha ileri üretim teknolojilerini kullanması gerektiğine inanıyorum. Bir kişi değil, bir kitle düşünmeli, o zaman iyi bir sonuca varacağız.

SAYFA SONU-- ağır metaller geniş bir kirletici grubunu karakterize eden, son zamanlarda yaygınlaşmıştır. Çeşitli bilimsel ve uygulamalı eserlerde yazarlar bu kavramın anlamını farklı şekillerde yorumlarlar. Bu bağlamda, ağır metaller grubuna atanan elementlerin sayısı geniş bir aralıkta değişmektedir. Üyelik kriteri olarak çok sayıda özellik kullanılır: atomik kütle, yoğunluk, toksisite, doğal çevredeki yaygınlık, doğal ve teknolojik döngülere katılım derecesi. Bazı durumlarda, ağır metallerin tanımı, kırılgan (örneğin, bizmut) veya metaloid (örneğin, arsenik) olan elementleri içerir.

Çevre kirliliği ve çevre izleme sorunlarına yönelik çalışmalarda bugüne kadar, ağır metaller 40'tan fazla metal içerir periyodik sistem DI. Mendeleyev ile atom kütlesi 50'den fazla atomik birim: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi Aynı zamanda, aşağıdaki koşullar ağır metallerin sınıflandırılmasında önemli bir rol oynar: nispeten düşük konsantrasyonlarda canlı organizmalar için yüksek toksisitelerinin yanı sıra biyolojik olarak birikme ve biyolojik olarak büyütme yetenekleri. Bu tanıma giren hemen hemen tüm metaller (kurşun, cıva, kadmiyum ve bizmut hariç, biyolojik rolşu anda net olmayan), biyolojik süreçlerde aktif olarak yer alırlar, birçok enzimin bir parçasıdır. N. Reimers'ın sınıflandırmasına göre, yoğunluğu 8 g/cm3'ten fazla olan metaller ağır kabul edilmelidir. Böylece ağır metaller Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Resmi olarak tanımlanmış ağır metaller karşılık gelir çok sayıda elementler. Bununla birlikte, durum gözlemlerinin organizasyonu ve çevre kirliliği ile ilgili pratik faaliyetlerde bulunan araştırmacılara göre, bu elementlerin bileşikleri kirletici olarak eşdeğer olmaktan uzaktır. Bu nedenle birçok işte, işin yönü ve özelliğinden dolayı, öncelikli kriterlere göre ağır metaller grubunun kapsamı daraltılmaktadır. Yani, Yu.A.'nın zaten klasik eserlerinde. İsrail listede kimyasal maddeler, doğal ortamlarda biyosfer rezervlerinde arka plan istasyonlarında belirlenecek, bölümünde ağır metaller adlandırılmış Pb, Hg, Cd, As.Öte yandan, Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu himayesinde faaliyet gösteren ve dünyadaki kirletici emisyonlara ilişkin bilgileri toplayan ve analiz eden Ağır Metal Emisyonları Görev Gücü'nün kararına göre; Avrupa ülkeleri, bir tek Zn, As, Se ve Sb atandı ağır metaller. N. Reimers'in tanımına göre, sırasıyla ağır metallerden farklı olarak asil ve nadir metaller kalır. sadece Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Uygulamalı çalışmalarda en çok ağır metaller eklenir. Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Metal iyonları, doğal su kütlelerinin vazgeçilmez bileşenleridir. Çevresel koşullara (pH, redoks potansiyeli, ligandların varlığı) bağlı olarak, farklı oksidasyon derecelerinde bulunurlar ve gerçekten çözülebilen, kolloidal olarak dağılabilen veya bir parçası olabilen çeşitli inorganik ve organometalik bileşiklerin bir parçasıdırlar. mineral ve organik süspansiyonlar.

Gerçekten çözünmüş metal formları, hidroliz, hidrolitik polimerizasyon (polinükleer hidrokso komplekslerinin oluşumu) ve çeşitli ligandlarla kompleksleşme süreçleri ile ilişkili olan çok çeşitlidir. Buna göre, metallerin hem katalitik özellikleri hem de suda yaşayan mikroorganizmaların mevcudiyeti, su ekosistemindeki varlık biçimlerine bağlıdır.

Birçok metal, organik madde ile oldukça güçlü kompleksler oluşturur; bu kompleksler, doğal sulardaki element göçünün en önemli biçimlerinden biridir. Çoğu organik kompleks, şelat döngüsü tarafından oluşturulur ve stabildir. Demir, alüminyum, titanyum, uranyum, vanadyum, bakır, molibden ve diğer ağır metallerin tuzları ile toprak asitlerinin oluşturduğu kompleksler, nötr, hafif asidik ve hafif alkali ortamlarda nispeten iyi çözünür. Bu nedenle, organometalik kompleksler, doğal sularda çok önemli mesafelerde göç etme yeteneğine sahiptir. Bu, özellikle diğer komplekslerin oluşumunun imkansız olduğu düşük mineralli ve her şeyden önce yüzey suları için önemlidir.

Doğal sulardaki metal konsantrasyonunu, bunların kimyasal reaktivitesini, biyoyararlanımını ve toksisitesini düzenleyen faktörleri anlamak için sadece toplam içeriği değil, aynı zamanda serbest ve bağlı metal formlarının oranını da bilmek gerekir.

Metallerin sulu bir ortamda metal kompleks formuna geçişinin üç sonucu vardır:

1. Dip çökeltilerinden çözeltiye geçişi nedeniyle metal iyonlarının toplam konsantrasyonunda bir artış olabilir;

2. Kompleks iyonların membran geçirgenliği, hidratlı iyonların geçirgenliğinden önemli ölçüde farklı olabilir;

3. Kompleksleşmenin bir sonucu olarak metalin toksisitesi büyük ölçüde değişebilir.

Böylece, şelat formları Cu, Cd, Hg serbest iyonlardan daha az toksiktir. Doğal sulardaki metal konsantrasyonunu, bunların kimyasal reaktivitesini, biyoyararlanımını ve toksisitesini düzenleyen faktörleri anlamak için sadece toplam içeriği değil, aynı zamanda bağlı ve serbest formların oranını da bilmek gerekir.

Ağır metallerle su kirliliğinin kaynakları, galvanizleme atölyelerinden, madencilikten, demirli ve demirsiz metalurjiden ve makine yapım tesislerinden gelen atık sulardır. Ağır metaller gübrelerde ve pestisitlerde bulunur ve tarım arazilerinden gelen akıntılarla birlikte su kütlelerine girebilir.

Doğal sulardaki ağır metal konsantrasyonundaki artış, genellikle asitlenme gibi diğer kirlilik türleri ile ilişkilidir. Asit çökeltisinin çökelmesi, pH değerinde bir azalmaya ve metallerin mineral ve organik maddeler üzerinde adsorbe edilen bir durumdan serbest bir duruma geçişine katkıda bulunur.

Öncelikle üretim faaliyetlerinde önemli hacimlerde kullanılmaları nedeniyle atmosferi en çok kirleten ve dış ortamda birikimleri sonucunda biyolojik aktiviteleri ve toksik özellikleri açısından ciddi tehlike oluşturan metaller ilgi çekicidir. . Bunlara kurşun, cıva, kadmiyum, çinko, bizmut, kobalt, nikel, bakır, kalay, antimon, vanadyum, manganez, krom, molibden ve arsenik dahildir.
Ağır metallerin biyojeokimyasal özellikleri

H - yüksek, Y - orta, H - düşük

Vanadyum.

Vanadyum ağırlıklı olarak dağınık haldedir ve demir cevherlerinde, petrolde, asfaltta, bitümde, petrol şistinde, kömürde vb. bulunur. Doğal sulardaki vanadyum kirliliğinin ana kaynaklarından biri petrol ve ürünleridir.

Doğal sularda çok düşük konsantrasyonlarda oluşur: nehir suyunda 0,2 - 4,5 µg/dm3, deniz suyunda - ortalama 2 µg/dm3

Suda kararlı anyonik kompleksler (V4O12)4- ve (V10O26)6- oluşturur. Vanadyumun göçünde, organik maddelerle, özellikle hümik asitlerle olan çözünmüş kompleks bileşiklerinin rolü esastır.

Yüksek konsantrasyonlarda vanadyum insan sağlığına zararlıdır. Vanadyumun MPCv değeri 0.1 mg/dm3'tür (zararlılığın sınırlayıcı göstergesi sıhhi-toksikolojiktir), MPCvr 0.001 mg/dm3'tür.

Doğal sulara giren bizmutun doğal kaynakları, bizmut içeren minerallerin süzülme süreçleridir. Doğal sulara giriş kaynağı ayrıca ilaç ve parfüm endüstrilerinden, bazı cam endüstrisi işletmelerinden gelen atık sular olabilir.

Kirlenmemiş yüzey sularında mikrogram altı konsantrasyonlarda bulunur. En yüksek konsantrasyon yeraltı suyunda bulundu ve 20 µg/dm3, deniz sularında - 0.02 µg/dm3 MPCv 0.1 mg/dm3

Yüzey sularındaki demir bileşiklerinin ana kaynakları, mekanik yıkım ve çözünmelerinin eşlik ettiği kayaların kimyasal ayrışma süreçleridir. Doğal sularda bulunan mineral ve organik maddelerle etkileşim sürecinde, suda çözünmüş, kolloidal ve askıya alınmış halde bulunan karmaşık bir demir bileşikleri kompleksi oluşur. Önemli miktarlarda demir, yeraltı akışı ve metalurji, metal işleme, tekstil, boya ve vernik endüstrilerindeki işletmelerden ve tarımsal atıklardan gelen atık sularla birlikte gelir.

Faz dengesi, suyun kimyasal bileşimine, pH'a, Eh'ye ve bir dereceye kadar sıcaklığa bağlıdır. Rutin analizde ağırlıklı form 0,45 mikrondan büyük partiküller yayar. Ağırlıklı olarak demir içeren mineraller, demir oksit hidrat ve süspansiyonlara adsorbe edilen demir bileşikleridir. Gerçekten çözünmüş ve kolloidal form genellikle birlikte düşünülür. çözünmüş demir doğal suların çözünmüş inorganik ve organik maddeleri ile bir hidroksokompleks ve kompleksler şeklinde iyonik formdaki bileşiklerle temsil edilir. İyonik formda, esas olarak Fe(II) göç eder ve Fe(III) kompleksleştirici maddelerin yokluğunda çözünmüş halde önemli miktarda olamaz.

Demir esas olarak düşük Eh değerlerine sahip sularda bulunur.

Kimyasal ve biyokimyasal (demir bakterilerinin katılımıyla) oksidasyonun bir sonucu olarak, Fe(II), hidroliz üzerine Fe(OH)3 şeklinde çökelen Fe(III)'e geçer. Hem Fe(II) hem de Fe(III), aşağıdaki tipte hidrokso kompleksleri oluşturma eğilimindedir. +, 4+, +, 3+, - ve pH'a bağlı olarak farklı konsantrasyonlarda çözelti içinde bir arada bulunan ve genellikle demir-hidroksil sisteminin durumunu belirleyen diğerleri. Fe(III)'ün yüzey sularında ana oluşum şekli, başta hümik maddeler olmak üzere çözünmüş inorganik ve organik bileşiklerle kompleks bileşikleridir. pH = 8.0'da ana form Fe(OH)3'tür.Demirin kolloidal formu en az çalışılandır, demir oksit hidrat Fe(OH)3 ve organik maddelerle komplekslerdir.

Toprağın yüzey sularındaki demir içeriği, bataklıkların yakınında bir miligramın onda biri kadardır - birkaç miligram. Bataklık sularında, hümik asit tuzları - humatlar ile kompleksler şeklinde bulunduğu artan bir demir içeriği gözlenir. En yüksek demir konsantrasyonları (1 dm3 başına birkaç on ve yüzlerce miligrama kadar) düşük pH değerlerine sahip yeraltı sularında gözlenir.

Biyolojik olarak aktif bir element olan demir, fitoplankton gelişiminin yoğunluğunu ve rezervuardaki mikrofloranın kalitatif bileşimini bir dereceye kadar etkiler.

Demir konsantrasyonları belirgin mevsimsel dalgalanmalara tabidir. Genellikle biyolojik üretkenliği yüksek olan rezervuarlarda, yaz ve kış durgunluğu döneminde, suyun alt katmanlarındaki demir konsantrasyonunda bir artış fark edilir. Su kütlelerinin (homotermi) sonbahar-ilkbahar karışımına Fe(II)'nin Fe(III)'e oksidasyonu ve ikincisinin Fe(OH)3 formunda çökelmesi eşlik eder.

Toprağın, polimetalik ve bakır cevherlerinin liçi sırasında, onu biriktirebilen suda yaşayan organizmaların ayrışmasının bir sonucu olarak doğal sulara girer. Kadmiyum bileşikleri, kurşun-çinko fabrikalarından, cevher işleme tesislerinden, bir dizi kimya işletmesinden (sülfürik asit üretimi), galvanik üretimden ve ayrıca maden sularından gelen atık sularla yüzey sularına taşınır. Çözünmüş kadmiyum bileşiklerinin konsantrasyonundaki azalma, sorpsiyon süreçleri, kadmiyum hidroksit ve karbonatın çökeltilmesi ve suda yaşayan organizmalar tarafından tüketilmesi nedeniyle meydana gelir.

Doğal sularda çözünmüş kadmiyum formları esas olarak mineral ve organo-mineral kompleksleridir. Kadmiyumun ana askıya alınmış formu, adsorbe edilmiş bileşikleridir. Kadmiyumun önemli bir kısmı suda yaşayan organizmaların hücreleri içinde göç edebilir.

Nehir kirlenmemiş ve hafif kirli sularda, kadmiyum mikrogram altı konsantrasyonlarda bulunur; kirli ve atık sularda kadmiyum konsantrasyonu 1 dm3'te onlarca mikrograma ulaşabilir.

Kadmiyum bileşikleri, hayvanların ve insanların yaşamında önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle diğer toksik maddelerle birlikte yüksek konsantrasyonlarda toksiktir.

MPCv 0,001 mg/dm3'tür, MPCvr 0,0005 mg/dm3'tür (zararlılığın sınırlayıcı işareti toksikolojiktir).

Kobalt bileşikleri, doğal sulara, bakır pirit ve diğer cevherlerden, organizmaların ve bitkilerin ayrışması sırasında topraktan ve ayrıca metalurji, metal işleme ve kimya tesislerinden gelen atık sulardan sızmalarının bir sonucu olarak girer. Bitki ve hayvan organizmalarının ayrışmasının bir sonucu olarak topraktan bir miktar kobalt gelir.

Doğal sulardaki kobalt bileşikleri, suyun kimyasal bileşimi, sıcaklık ve pH değerleri ile belirlenen nicel oran arasında çözünmüş ve askıda haldedir. Çözünmüş formlar, esas olarak, dahil olmak üzere karmaşık bileşiklerle temsil edilir. doğal sularda organik madde ile İki değerli kobalt bileşikleri, yüzey sularının en karakteristik özelliğidir. Oksitleyici ajanların varlığında, üç değerlikli kobalt kayda değer konsantrasyonlarda bulunabilir.

Kobalt biyolojik olarak aktif elementlerden biridir ve her zaman hayvanların ve bitkilerin vücudunda bulunur. Bitkilerde yetersiz kobalt içeriği, topraktaki yetersiz içeriği ile ilişkilidir, bu da hayvanlarda anemi gelişimine katkıda bulunur (tayga-ormanı chernozem olmayan bölge). B12 vitamininin bir parçası olarak kobalt, azotlu maddelerin alımında, klorofil ve askorbik asit içeriğinde bir artış üzerinde çok aktif bir etkiye sahiptir, biyosentezi aktive eder ve bitkilerde protein azot içeriğini arttırır. Bununla birlikte, yüksek konsantrasyonlarda kobalt bileşikleri toksiktir.

Kirlenmemiş ve hafif kirli nehir sularında içeriği 1 dm3'te miligramın onda biri ile binde biri arasında değişir, deniz suyundaki ortalama içerik 0,5 μg/dm3'tür. MPCv 0,1 mg/dm3, MPCv 0,01 mg/dm3'tür.

Manganez

Manganez, ferromangan cevherlerinin ve manganez içeren diğer minerallerin (piroluzit, psilomelan, brownit, manganit, siyah aşı boyası) sızması sonucu yüzey sularına girer. Önemli miktarlarda manganez, suda yaşayan hayvanların ve bitki organizmalarının, özellikle mavi-yeşil, diatomların ve yüksek su bitkilerinin ayrışmasından gelir. Manganez bileşikleri, manganez işleme tesislerinden, metalurji tesislerinden ve işletmelerden gelen atık su ile birlikte rezervuarlara boşaltılır. kimyasal endüstri ve maden suları.

Doğal sularda manganez iyonlarının konsantrasyonunda bir azalma, Mn(II)'nin MnO2'ye oksidasyonu ve çöken diğer yüksek değerli oksitlerin bir sonucu olarak meydana gelir. Oksidasyon reaksiyonunu belirleyen ana parametreler çözünmüş oksijen konsantrasyonu, pH değeri ve sıcaklıktır. Çözünmüş manganez bileşiklerinin konsantrasyonu, algler tarafından kullanılmalarından dolayı azalır.

Yüzey sularında manganez bileşiklerinin ana göç şekli, bileşimi sular tarafından boşaltılan kayaların bileşimi ve ayrıca ağır metallerin kolloidal hidroksitleri ve emilmiş manganez bileşikleriyle belirlenen süspansiyonlardır. Manganezin çözünmüş ve kolloidal formlarda göçünde temel öneme sahip olan organik maddeler ve inorganik ve organik ligandlarla manganezin kompleks oluşum süreçleridir. Mn(II) bikarbonatlar ve sülfatlar ile çözünür kompleksler oluşturur. Klorür iyonu ile manganez kompleksleri nadirdir. Mn(II)'nin organik maddelerle kompleks bileşikleri genellikle diğer geçiş metallerine göre daha az kararlıdır. Bunlara aminler, organik asitler, amino asitler ve hümik maddeler içeren bileşikler dahildir. Yüksek konsantrasyonlarda Mn(III) sadece güçlü kompleks yapıcı maddelerin varlığında çözünmüş halde olabilir; Mn(YII) doğal sularda oluşmaz.

AT nehir suları manganez içeriği genellikle 1 ila 160 µg/dm3 arasında değişir, deniz sularında ortalama içerik 2 µg/dm3, yeraltı sularında - n.102 - n.103 µg/dm3.

Yüzey sularındaki manganez konsantrasyonu mevsimsel dalgalanmalara tabidir.

Manganez konsantrasyonlarındaki değişiklikleri belirleyen faktörler, yüzey ve yeraltı akışı arasındaki oran, fotosentez sırasında tüketiminin yoğunluğu, fitoplanktonun ayrışması, mikroorganizmalar ve daha yüksek su bitki örtüsünün yanı sıra su kütlelerinin dibinde birikme süreçleridir.

Manganezin yüksek bitkilerin ve su kütlelerindeki alglerin yaşamındaki rolü çok büyüktür. Manganez, bitkiler tarafından CO2 kullanımına katkıda bulunur, fotosentez yoğunluğunu arttırır, bitkiler tarafından nitrat indirgeme ve azot asimilasyonu süreçlerine katılır. Manganez, hücreyi zehirlenmeden koruyan, organizmaların büyümesini hızlandıran, vb. aktif Fe(II)'nin Fe(III)'e geçişini destekler. Manganezin önemli ekolojik ve fizyolojik rolü, manganezin doğal sularda araştırılmasını ve dağılımını zorunlu kılmaktadır.

Sıhhi kullanım amaçlı su kütleleri için MPCv (manganez iyonuna göre) 0,1 mg/dm3'e eşit olarak ayarlanır.

Aşağıda, 1989 - 1993 yılları için gözlemsel verilere göre oluşturulmuş, ortalama metal konsantrasyonlarının dağılımına ilişkin haritalar bulunmaktadır: manganez, bakır, nikel ve kurşun. 123 şehirde. Üretimdeki azalma nedeniyle askıda katı madde ve buna bağlı olarak metallerin konsantrasyonları önemli ölçüde azaldığından, daha yeni verilerin kullanılmasının uygun olmadığı varsayılmaktadır.

Sağlık üzerindeki etkisi. Birçok metal tozun bir bileşenidir ve sağlık üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Mangan, demirli metalurji işletmelerinden (tüm manganez emisyonlarının %60'ı), makine mühendisliği ve metal işlemeden (%23), demir dışı metalurjiden (%9), çok sayıda küçük kaynaktan, örneğin kaynaktan kaynaklanan emisyonlardan atmosfere girer.

Yüksek manganez konsantrasyonları, nörotoksik etkilerin ortaya çıkmasına, merkezi sinir sistemine ilerleyici hasara, pnömoniye yol açar.
En yüksek manganez konsantrasyonları (0,57 - 0,66 µg/m3) büyük metalurji merkezlerinde gözlenir: Lipetsk ve Cherepovets'te ve Magadan'da. Yüksek Mn (0.23 - 0.69 µg/m3) konsantrasyonuna sahip şehirlerin çoğu Kola Yarımadası'nda yoğunlaşmıştır: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (haritaya bakın).

1991 - 1994 için endüstriyel kaynaklardan manganez emisyonları %62, ortalama konsantrasyonlar - %48 azaldı.

Bakır en önemli eser elementlerden biridir. Bakırın fizyolojik aktivitesi, esas olarak, redoks enzimlerinin aktif merkezlerinin bileşimine dahil edilmesiyle ilişkilidir. Topraklarda yetersiz bakır içeriği protein, yağ ve vitaminlerin sentezini olumsuz etkiler ve bitki organizmalarının kısırlığına katkıda bulunur. Bakır, fotosentez sürecinde yer alır ve bitkiler tarafından azotun emilimini etkiler. Aynı zamanda, aşırı bakır konsantrasyonları bitki ve hayvan organizmaları üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir.

Cu(II) bileşikleri doğal sularda en yaygın olanlarıdır. Cu(I) bileşikleri arasında suda az çözünür olan Cu2O, Cu2S ve CuCl en yaygın olanlarıdır. Sulu bir ortamda ligandların varlığında, hidroksit ayrışmasının dengesi ile birlikte, metal su iyonları ile dengede olan çeşitli kompleks formların oluşumunu hesaba katmak gerekir.

Doğal sulara giren bakırın ana kaynağı, kimya ve metalurji endüstrilerinden gelen atık sular, maden suları ve yosunları öldürmek için kullanılan aldehit reaktifleridir. Bakır boruların ve su sistemlerinde kullanılan diğer yapıların korozyonu sonucu bakır oluşabilir. Yeraltı suyunda bakır içeriği, suyun onu içeren kayaçlarla (kalkopirit, kalkozit, kovellit, bornit, malakit, azurit, krizakol, brotantin) etkileşiminden kaynaklanmaktadır.

Sıhhi ve evsel su kullanımı için rezervuarların suyunda izin verilen maksimum bakır konsantrasyonu 0.1 mg/dm3'tür (zararlılığın sınırlayıcı işareti genel sıhhidir), balıkçılık rezervuarlarının suyunda 0.001 mg/dm3'tür.

Şehir

Norilsk

Mönçegorsk

Krasnouralsk

Kolçugino

Zapolyarny

Bakır oksit emisyonları М (bin ton/yıl) ve bakırın yıllık ortalama konsantrasyonları q (µg/m3).

Bakır, metalurji endüstrilerinden kaynaklanan emisyonlarla havaya girer. Partikül madde emisyonlarında, esas olarak bakır oksit olmak üzere bileşikler halinde bulunur.

Demir dışı metalurji işletmeleri, bu metalin tüm antropojenik emisyonlarının% 98,7'sini oluşturuyor; bunun% 71'i, Zapolyarny ve Nikel, Monchegorsk ve Norilsk'te bulunan Norilsk Nikel endişesinin işletmeleri tarafından gerçekleştiriliyor ve bakır emisyonlarının yaklaşık% 25'i taşınıyor. Revda, Krasnouralsk, Kolchugino ve diğerlerinde.

Yüksek konsantrasyonlarda bakır zehirlenmeye, anemiye ve hepatite yol açar.

Haritadan da görülebileceği gibi, en yüksek bakır konsantrasyonları Lipetsk ve Rudnaya Pristan şehirlerinde görülmektedir. Şehirlerde bakır konsantrasyonları da artıyor Kola Yarımadası, Zapolyarny, Monchegorsk, Nikel, Olenegorsk ve ayrıca Norilsk'te.

Endüstriyel kaynaklardan bakır emisyonları %34, ortalama konsantrasyonlar - %42 azaldı.

Molibden

Molibden bileşikleri, molibden içeren ekzojen minerallerden sızmalarının bir sonucu olarak yüzey sularına girer. Molibden ayrıca işleme tesislerinden ve demir dışı metalurji işletmelerinden gelen atık sularla birlikte su kütlelerine girer. Molibden bileşiklerinin konsantrasyonlarındaki azalma, az çözünür bileşiklerin çökeltilmesi, mineral süspansiyonları tarafından adsorpsiyon süreçleri ve bitki su organizmaları tarafından tüketilmesi sonucu meydana gelir.

Yüzey sularında molibden esas olarak formdadır. MoO42-. Organomineral kompleksler şeklinde var olması kuvvetle muhtemeldir. Kolloidal durumda bir miktar birikim olasılığı, molibdenit oksidasyon ürünlerinin gevşek, ince dağılmış maddeler olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

Nehir sularında molibden 2,1 ila 10.6 µg/dm3 arasındaki konsantrasyonlarda bulunur. Deniz suyu ortalama 10 µg/dm3 molibden içerir.

Küçük miktarlarda molibden, bitki ve hayvan organizmalarının normal gelişimi için gereklidir. Molibden, ksantin oksidaz enziminin bir parçasıdır. Molibden eksikliği ile enzim yetersiz miktarlarda oluşur ve bu da vücutta olumsuz reaksiyonlara neden olur. Yüksek konsantrasyonlarda molibden zararlıdır. Fazla molibden ile metabolizma bozulur.

Sıhhi kullanım için su kütlelerinde izin verilen maksimum molibden konsantrasyonu 0,25 mg/dm3'tür.

Arsenik, doğal sulara maden kaynakları, arsenik mineralizasyon alanları (arsenik piritler, realgar, orpiment) ve ayrıca polimetalik, bakır-kobalt ve tungsten tipi kayaların oksidasyon bölgelerinden. Belli bir miktar arsenik, bitki ve hayvan organizmalarının ayrışmasının yanı sıra topraklardan gelir. Sudaki organizmalar tarafından arsenik tüketimi, planktonun yoğun gelişimi döneminde en belirgin şekilde ortaya çıkan sudaki konsantrasyonundaki azalmanın nedenlerinden biridir.

Önemli miktarlarda arsenik, işleme tesislerinden gelen atık sular, boya üretimi, tabakhaneler ve pestisit fabrikalarının yanı sıra pestisitlerin kullanıldığı tarım alanlarından gelen atıklarla su kütlelerine girer.

Doğal sularda, arsenik bileşikleri, suyun kimyasal bileşimi ve pH değerleri ile belirlenen oranlar arasında çözünmüş ve askıda haldedir. Çözünmüş halde, arsenik, esas olarak anyonlar olarak, üç ve beş değerlikli formlarda meydana gelir.

Kirlenmemiş nehir sularında arsenik genellikle mikrogram konsantrasyonlarında bulunur. AT maden suları konsantrasyonu 1 dm3'te birkaç miligrama ulaşabilir, ortalama 3 µg/dm3 içerdiği deniz sularında, yeraltı sularında n.105 µg/dm3 konsantrasyonlarda bulunur. Yüksek konsantrasyonlardaki arsenik bileşikleri, hayvanların ve insanların vücudu için toksiktir: oksidatif süreçleri engeller, organlara ve dokulara oksijen verilmesini engeller.

Arsenik için MPCv 0,05 mg/dm3'tür (zararlılığın sınırlayıcı göstergesi sıhhi-toksikolojiktir) ve MPCv 0,05 mg/dm3'tür.

Doğal sularda nikelin varlığı, suyun içinden geçtiği kayaların bileşiminden kaynaklanmaktadır: sülfit bakır-nikel cevherleri ve demir-nikel cevherleri yataklarının olduğu yerlerde bulunur. Suya topraktan, bitki ve hayvan organizmalarından çürümeleri sırasında girer. Mavi-yeşil alglerde diğer alg türlerine kıyasla artan bir nikel içeriği bulundu. Nikel bileşikleri ayrıca nikel kaplama atölyelerinden, sentetik kauçuk fabrikalarından ve nikel zenginleştirme tesislerinden gelen atık sularla su kütlelerine girer. Fosil yakıtların yanmasına büyük nikel emisyonları eşlik ediyor.

Sudaki organizmalar tarafından tüketilmesi ve adsorpsiyon süreçleri nedeniyle siyanürler, sülfürler, karbonatlar veya hidroksitler (artan pH değerleri ile) gibi bileşiklerin çökeltilmesi sonucu konsantrasyonu düşebilir.

Yüzey sularında, nikel bileşikleri çözünmüş, askıda ve kolloidal hallerdedir ve bunlar arasındaki niceliksel oran su bileşimine, sıcaklığa ve pH değerlerine bağlıdır. Nikel bileşiklerinin sorbentleri demir hidroksit, organik maddeler, yüksek oranda dağılmış kalsiyum karbonat, killer olabilir. Çözünmüş formlar, çoğunlukla amino asitler, hümik ve fulvik asitlerle ve ayrıca güçlü bir siyanür kompleksi biçiminde olan kompleks iyonlardır. Nikel bileşikleri, +2 oksidasyon durumunda olduğu doğal sularda en yaygın olanlarıdır. Ni3+ bileşikleri genellikle alkali bir ortamda oluşturulur.

Nikel bileşikleri, katalizör olarak hematopoietik süreçlerde önemli bir rol oynar. Artan içeriği, üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. kardiyovasküler sistem. Nikel kanserojen elementlerden biridir. Solunum yolu hastalıklarına neden olabilir. Serbest nikel iyonlarının (Ni2+), kompleks bileşiklerinden yaklaşık 2 kat daha toksik olduğuna inanılmaktadır.

Kirlenmemiş ve hafif kirli nehir sularında nikel konsantrasyonu genellikle 0,8 ila 10 µg/dm3 arasında değişir; kirli olarak 1 dm3 başına birkaç on mikrogramdır. Deniz suyundaki ortalama nikel konsantrasyonu 2 µg/dm3, yeraltı suyunda - n.103 µg/dm3'tür. Nikel içeren kayaları yıkayan yeraltı sularında nikel konsantrasyonu bazen 20 mg/dm3'e kadar çıkmaktadır.

Nikel, tüm nikel emisyonlarının %97'sini oluşturan ve %89'u Zapolyarny ve Nikel, Monchegorsk ve Norilsk'te bulunan Norilsk Nikel endişesinin işletmelerinden gelen demir dışı metalurji işletmelerinden atmosfere girer.

Artan nikel içeriği çevre görünüme yol açar endemik hastalıklar, bronş kanseri. Nikel bileşikleri kanserojenlerin 1. grubuna aittir.
Harita, Norilsk Nikel endişesinin bulunduğu yerlerde yüksek ortalama nikel konsantrasyonlarına sahip birkaç nokta gösterir: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.

Sanayi işletmelerinden kaynaklanan nikel emisyonları %28, ortalama konsantrasyonlar - %35 azaldı.

Emisyonlar М (bin ton/yıl) ve nikelin ortalama yıllık konsantrasyonları q (µg/m3).

Kalay içeren minerallerin (kasiterit, stannin) yanı sıra çeşitli endüstrilerden (kumaş boyama, organik boyaların sentezi, kalay ilaveli alaşım üretimi vb.) atık suların sızması sonucu doğal sulara girer.

Kalayın toksik etkisi azdır.

Kalay, kirlenmemiş yüzey sularında mikrogram altı konsantrasyonlarda bulunur. Yeraltı suyunda konsantrasyonu 1 dm3 başına birkaç mikrograma ulaşır. MPCv 2 mg/dm3'tür.

Cıva bileşikleri, cıva biriken su organizmalarının ayrışma sürecinde cıva birikintileri (zinober, metasinnabarit, canlıtaş) alanındaki kayaların sızması sonucu yüzey sularına girebilir. Boya, böcek ilacı, ilaç üreten işletmelerin atık suları ile önemli miktarlar su kütlelerine girer. patlayıcılar. Kömürle çalışan termik santraller, ıslak ve kuru serpinti sonucunda su kütlelerine giren atmosfere önemli miktarlarda cıva bileşikleri yayar.

Çözünmüş cıva bileşiklerinin konsantrasyonundaki azalma, sudaki içeriğinden çok daha yüksek konsantrasyonlarda biriktirme kabiliyetine sahip birçok deniz ve tatlı su organizması tarafından ekstraksiyonunun yanı sıra askıda katı maddeler tarafından adsorpsiyon işlemlerinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. alt çökeltiler.

Yüzey sularında cıva bileşikleri çözünmüş ve askıda haldedir. Aralarındaki oran, suyun kimyasal bileşimine ve pH değerlerine bağlıdır. Askıya alınmış cıva, emilmiş cıva bileşikleridir. Çözünmüş formlar, ayrışmamış moleküller, karmaşık organik ve mineral bileşiklerdir. Su kütlelerinin suyunda cıva, metilcıva bileşikleri şeklinde olabilir.

Cıva bileşikleri oldukça zehirlidir, insan sinir sistemini etkiler, mukoza zarında değişikliklere neden olur, motor fonksiyon ve salgılar gastrointestinal sistem, kandaki değişiklikler vb. Bakteriyel metilasyon süreçleri, cıvanın mineral tuzlarından birçok kez daha toksik olan metilcıva bileşiklerinin oluşumunu amaçlar. Metilciva bileşikleri balıklarda birikir ve insan vücuduna girebilir.

Civanın MPCv'si 0,0005 mg/dm3'tür (zararlılığın sınırlayıcı işareti sıhhi-toksikolojiktir), MPCv 0,0001 mg/dm3'tür.

Yüzey sularındaki doğal kurşun kaynakları, endojen (galen) ve eksojen (angosit, serussit vb.) minerallerin çözünme süreçleridir. Çevredeki kurşun içeriğinde (yüzey suları dahil) önemli bir artış, kömürün yanması, tetraetil kurşunun motor yakıtında bir vuruntu maddesi olarak kullanılması, cevher işleme tesislerinden atık su ile su kütlelerine çıkarılması ile ilişkilidir. , bazı metalurji tesisleri, kimya endüstrileri, madenler vb. Sudaki kurşun konsantrasyonunu düşürmedeki önemli faktörler, askıda katı maddeler tarafından adsorpsiyonu ve onlarla birlikte dip çökeltilerine çökeltilmesidir. Diğer metallerin yanı sıra kurşun hidrobiyontlar tarafından çıkarılır ve biriktirilir.

Kurşun, doğal sularda çözünmüş ve askıda (emilmiş) halde bulunur. Çözünmüş formda, mineral ve organomineral komplekslerin yanı sıra basit iyonlar şeklinde, çözünmeyen formda - esas olarak sülfitler, sülfatlar ve karbonatlar şeklinde oluşur.

Nehir sularında kurşun konsantrasyonu 1 dm3 başına onda bir ile mikrogram birimi arasında değişir. Polimetalik cevher bölgelerine bitişik su kütlelerinin sularında bile, konsantrasyonu nadiren 1 dm3 başına onlarca miligrama ulaşır. Sadece klorürlü termal sularda kurşun konsantrasyonu bazen 1 dm3'te birkaç miligrama ulaşır.

Kurşunun zararlılığının sınırlayıcı göstergesi sıhhi-toksikolojiktir. Kurşunun MPCv değeri 0,03 mg/dm3, MPCv 0,1 mg/dm3'tür.

Kurşun metalurji, metal işleme, elektrik mühendisliği, petrokimya ve motorlu taşıt işletmelerinden kaynaklanan emisyonlarda bulunur.

Kurşunun sağlık üzerindeki etkisi, kurşun içeren havanın solunması ve kurşunun yiyecek, su ve toz parçacıkları ile alınması yoluyla ortaya çıkar. Kurşun vücutta, kemiklerde ve yüzey dokularında birikir. Kurşun böbrekleri, karaciğeri, sinir sistemini ve kan oluşturan organları etkiler. Yaşlılar ve çocuklar özellikle düşük dozda kurşuna karşı hassastır.

Emisyonlar M (bin ton/yıl) ve ortalama yıllık kurşun konsantrasyonları q (µg/m3).

Yedi yılda, endüstriyel kaynaklardan kaynaklanan kurşun emisyonları, üretim kesintileri ve birçok işletmenin kapanması nedeniyle %60 oranında azaldı. Endüstriyel emisyonlardaki keskin düşüşe, araç emisyonlarındaki düşüş eşlik etmiyor. Ortalama kurşun konsantrasyonları sadece %41 azaldı. Azaltma oranları ve kurşun konsantrasyonlarındaki fark, önceki yıllarda araç emisyonlarının olduğundan az tahmin edilmesiyle açıklanabilir; Şu anda, araba sayısı ve hareketlerinin yoğunluğu arttı.

tetraetil kurşun

Su taşıtlarının motor yakıtında bir çarpma önleyici madde olarak kullanılmasının yanı sıra kentsel alanlardan yüzey akışı ile doğal sulara girer.

Bu madde yüksek toksisite ile karakterizedir, kümülatif özelliklere sahiptir.

Yüzey sularına giren gümüşün kaynakları yeraltı suları ve madenlerden, işleme tesislerinden ve fotoğraf işletmelerinden gelen atık sulardır. Artan gümüş içeriği, bakterisit ve algisidal müstahzarların kullanımı ile ilişkilidir.

Atık sularda gümüş, çözünmüş ve askıda halde bulunabilir, çoğu kısım için halojenür tuzları şeklinde.

Kirlenmemiş yüzey sularında gümüş, mikrogram altı konsantrasyonlarda bulunur. Yeraltı suyunda gümüş konsantrasyonu 1 dm3 başına birkaç mikrogramdan onlarca mikrograma kadar değişir, deniz suyunda ortalama olarak 0,3 μg/dm3.

Gümüş iyonları, küçük konsantrasyonlarda bile bakterileri yok edebilir ve suyu sterilize edebilir (gümüş iyonlarının bakterisit etkisinin alt sınırı 2.10-11 mol/dm3'tür). Gümüşün hayvan ve insan vücudundaki rolü yeterince araştırılmamıştır.

Gümüşün MPCv değeri 0,05 mg/dm3'tür.

Antimon yüzey sularına, antimon minerallerinin (stibnite, senarmontit, valentinit, servenit, stibiokanit) liçi ve kauçuk, cam, boyama ve kibrit işletmelerinden gelen atık sularla girer.

Doğal sularda antimon bileşikleri çözünmüş ve askıda halde bulunur. Yüzey sularının karakteristik redoks koşulları altında, hem üç değerlikli hem de beş değerlikli antimon bulunabilir.

Kirlenmemiş yüzey sularında antimon mikrogram altı konsantrasyonlarda bulunur, deniz suyunda konsantrasyonu 0,5 µg/dm3'e ulaşır, yeraltı suyunda - 10 µg/dm3. Antimonun MPCv değeri 0,05 mg/dm3'tür (zararlılığın sınırlayıcı göstergesi sıhhi-toksikolojiktir), MPCv 0,01 mg/dm3'tür.

Üç ve altı değerlikli krom bileşikleri, kayalardan (kromit, krokoit, uvarovit vb.) sızma sonucu yüzey sularına girer. Bazı miktarlar, organizmaların ve bitkilerin topraktan ayrışmasından gelir. Elektrokaplama atölyelerinden, tekstil işletmelerinin boyama atölyelerinden, tabakhanelerden ve kimya endüstrilerinden gelen atık sularla birlikte önemli miktarlarda su kütlelerine girebilir. Sudaki organizmalar ve adsorpsiyon süreçleri tarafından tüketilmelerinin bir sonucu olarak krom iyonlarının konsantrasyonunda bir azalma gözlemlenebilir.

Yüzey sularında, krom bileşikleri çözünmüş ve askıda haldedir ve bunların oranı suyun bileşimine, sıcaklığa ve çözeltinin pH'ına bağlıdır. Askıda krom bileşikleri esas olarak sorbe krom bileşikleridir. Sorbentler killer, demir hidroksit, yüksek oranda dağılmış çökelme kalsiyum karbonat, bitki ve hayvan artıkları olabilir. Çözünmüş halde krom, kromatlar ve bikromatlar şeklinde olabilir. Aerobik koşullar altında, Cr(VI), nötr ve alkali ortamlardaki tuzları hidroksit salınımı ile hidrolize edilen Cr(III)'e dönüşür.

Kirlenmemiş ve hafif kirli nehir sularında, krom içeriği litre başına bir mikrogramın onda birkaçından litre başına birkaç mikrograma kadar değişir, kirli su kütlelerinde litre başına birkaç on ve yüzlerce mikrograma ulaşır. Deniz sularındaki ortalama konsantrasyon 0.05 µg/dm3, yeraltı sularında - genellikle n.10 - n.102 µg/dm3 arasındadır.

Cr(VI) ve Cr(III) bileşikleri artan miktarlar kanserojen özelliklere sahiptir. Cr(VI) bileşikleri daha tehlikelidir.

Kayaların ve minerallerin (sfalerit, zinnit, goslarit, smithsonit, kalamin) doğal yıkım ve çözünme süreçlerinin yanı sıra cevher işleme tesislerinden ve elektrokaplama atölyelerinden gelen atık sular, parşömen kağıdı üretimi, mineral boyalar ile doğal sulara girer. , viskon elyaf ve diğerleri

Suda esas olarak iyonik formda veya mineral ve organik kompleksleri şeklinde bulunur. Bazen çözünmeyen formlarda ortaya çıkar: hidroksit, karbonat, sülfür vb.

Nehir sularında çinko konsantrasyonu genellikle 3 ila 120 µg/dm3 arasında, deniz sularında ise - 1,5 ila 10 µg/dm3 arasında değişmektedir. Cevherdeki ve özellikle düşük pH değerlerine sahip maden sularındaki içerik önemli olabilir.

Çinko, büyümeyi etkileyen aktif eser elementlerden biridir ve normal gelişim organizmalar. Aynı zamanda, başta sülfat ve klorür olmak üzere birçok çinko bileşiği zehirlidir.

MPCv Zn2+ 1 mg/dm3 (zararlılığın sınırlayıcı göstergesi - organoleptik), MPCvr Zn2+ - 0,01 mg/dm3 (zararlılığın sınırlayıcı işareti - toksikolojik).

Ağır metaller zaten tehlike açısından ikinci sırada, zirai ilaçlara yol açıyor ve karbondioksit ve kükürt gibi iyi bilinen kirleticilerin çok önünde, ancak tahminde en tehlikeli, nükleer santral atıklarından ve katı maddeden daha tehlikeli olmalılar. boşa harcamak. Ağır metallerle kirlilik, endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılmaları, zayıf temizleme sistemleriyle birleştiğinde, bunun sonucunda ağır metallerin toprak dahil çevreye girmesi, onu kirletmesi ve zehirlemesi ile ilişkilidir.

Ağır metaller, tüm ortamlarda izlenmesi zorunlu olan öncelikli kirleticiler arasındadır. Çeşitli bilimsel ve uygulamalı eserlerde yazarlar, "ağır metaller" kavramının anlamını farklı şekillerde yorumlamaktadır. Bazı durumlarda, ağır metallerin tanımı, kırılgan (örneğin, bizmut) veya metaloid (örneğin, arsenik) olan elementleri içerir.

Toprak, atmosferden ve su ortamından gelenler de dahil olmak üzere ağır metallerin girdiği ana ortamdır. Aynı zamanda, Dünya Okyanusuna ondan giren yüzey havasının ve suların ikincil kirliliğinin kaynağı olarak da hizmet eder. Ağır metaller, bitkiler tarafından topraktan özümlenir ve daha sonra daha organize hayvanların yiyeceklerine girer.
devam
--SAYFA SONU-- 3.3. kurşun zehirlenmesi
Şu anda kurşun, endüstriyel zehirlenme nedenleri arasında ilk sırada yer almaktadır. Bunun nedeni, çeşitli endüstrilerdeki geniş uygulamasıdır. Kurşun cevheri işçileri, kurşun izabe tesislerinde, pil üretiminde, lehimlemede, matbaalarda, kristal cam veya seramik ürünler, kurşunlu benzin, kurşun boyalar vb. imalatlarında kurşuna maruz kalırlar. Atmosferik hava, toprak ve kurşun kirliliği Bu tür endüstrilerin yakınında ve ayrıca ana otoyolların yakınında bulunan su, bu bölgelerde yaşayan nüfusun ve hepsinden önemlisi, ağır metallerin etkilerine karşı daha hassas olan çocuklar için kurşun zehirlenmesi tehdidi oluşturur.
Rusya'da, kurşunun çevre ve halk sağlığı üzerindeki etkisinin yasal, düzenleyici ve ekonomik düzenlenmesi, kurşun ve bileşiklerinin çevreye emisyonlarının (boşaltılması, atıkların) azaltılmasına ilişkin herhangi bir devlet politikasının bulunmadığını üzülerek belirtmek gerekir. ve kurşun içeren benzin üretiminin tamamen durdurulması üzerine.

Nüfusa ağır metallerin insan vücuduna maruz kalma tehlikesinin derecesini açıklamak için son derece yetersiz eğitim çalışmaları nedeniyle, Rusya'da kurşunla mesleki teması olan birliklerin sayısı azalmamakta, ancak giderek artmaktadır. Rusya'da 14 endüstride kronik kurşun zehirlenmesi vakaları kaydedildi. Önde gelen endüstriler, elektrik endüstrisi (pil üretimi), enstrümantasyon, baskı ve demir dışı metalurjidir; burada zehirlenme, çalışma alanının havasındaki izin verilen maksimum kurşun konsantrasyonunun (MAC) 20 veya daha fazla zaman.

Rusya'nın yarısı hala kurşunlu benzin kullandığından, önemli bir kurşun kaynağı otomotiv egzozudur. Bununla birlikte, metalurji tesisleri, özellikle bakır izabe tesisleri, çevre kirliliğinin ana kaynağı olmaya devam etmektedir. Ve burada liderler var. Sverdlovsk bölgesinin topraklarında, ülkedeki en büyük 3 kurşun emisyon kaynağı var: Krasnouralsk, Kirovograd ve Revda şehirlerinde.

Stalinist sanayileşme yıllarında inşa edilen ve 1932'den kalma ekipman kullanan Krasnouralsk bakır izabe tesisinin bacaları, her şeyi kurşun tozuyla kaplayan 34.000'lik şehre yılda 150-170 ton kurşun yayar.

Krasnouralsk toprağındaki kurşun konsantrasyonu, izin verilen maksimum konsantrasyon MPC = 130 mikron/kg ile 42.9 ila 790.8 mg/kg arasında değişmektedir. Komşu köyün su kaynağındaki su örnekleri. Bir yeraltı su kaynağından beslenen Oktyabrsky, iki kata kadar fazla MPC kaydetti.

Kurşun kirliliği insan sağlığını etkiler. Kurşun maruziyeti dişi ve erkek üreme sistemlerini bozar. Hamile ve çocuk doğurma yaşındaki kadınlar için, kandaki yüksek kurşun seviyeleri özel bir tehlike oluşturur, çünkü kurşun menstrüel işlevi bozduğundan, kurşunun plasenta bariyerinden nüfuz etmesi nedeniyle daha sık erken doğumlar, düşükler ve fetal ölüm meydana gelir. Yenidoğanlarda ölüm oranı yüksektir.

Kurşun zehirlenmesi küçük çocuklar için son derece tehlikelidir - beyin ve sinir sisteminin gelişimini etkiler. 4 yaşındaki 165 Krasnouralsk çocuğunun testi, %75.7'sinde önemli bir zeka geriliği ortaya çıkardı ve incelenen çocukların% 6.8'inin zeka geriliği dahil olmak üzere zeka geriliği olduğu bulundu.

Okul öncesi çocuklar, sinir sistemleri henüz gelişim aşamasında olduğu için kurşunun zararlı etkilerine karşı en hassas olanlardır. Düşük dozlarda bile kurşun zehirlenmesi entelektüel gelişim, dikkat ve konsantrasyonda azalmaya, okumada gecikmeye neden olmakta, çocukta saldırganlık, hiperaktivite ve diğer davranış problemlerinin gelişmesine yol açmaktadır. Bu gelişimsel anormallikler uzun vadeli ve geri döndürülemez olabilir. Düşük doğum ağırlığı, bodurluk ve işitme kaybı da kurşun zehirlenmesinin sonucudur. Yüksek dozda zehirlenme zeka geriliğine, komaya, kasılmalara ve ölüme yol açar.

Rus uzmanlar tarafından yayınlanan bir beyaz kitap, kurşun kirliliğinin tüm ülkeyi kapsadığını ve eski Sovyetler Birliği'nde son yıllarda ortaya çıkan birçok çevre felaketinden biri olduğunu bildiriyor. Rusya topraklarının çoğu, ekosistemin normal işleyişi için kritik değeri aşan kurşun serpintisinden bir yük yaşıyor. Onlarca şehirde hava ve toprakta MPC'ye tekabül eden değerlerin üzerinde fazla miktarda kurşun konsantrasyonu bulunmaktadır.

MPC'yi aşan kurşunlu en yüksek hava kirliliği seviyesi Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok şehirlerinde gözlendi.

Karasal ekosistemlerin bozulmasına yol açan maksimum kurşun birikimi yükleri Moskova, Vladimir, Nizhny Novgorod, Ryazan, Tula, Rostov ve Leningrad bölgelerinde görülmektedir.

Sabit kaynaklar, çeşitli bileşikler şeklinde 50 tondan fazla kurşunun su kütlelerine boşaltılmasından sorumludur. Aynı zamanda, 7 akü fabrikası kanalizasyon sistemine yılda 35 ton kurşun döküyor. Rusya topraklarındaki su kütlelerine kurşun deşarjlarının dağılımının bir analizi, bu tür yüklerde Leningrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza ve Oryol bölgelerinin lider olduğunu göstermektedir.

ülkenin ihtiyacı Acil önlemler kurşun kirliliğini azaltmak için, ancak şimdiye kadar Rusya'nın ekonomik krizi çevre sorunlarını gölgede bıraktı. Uzun bir endüstriyel depresyonda, Rusya geçmişteki kirliliği temizleme araçlarından yoksun, ancak ekonomi düzelmeye başlarsa ve fabrikalar çalışmaya başlarsa, kirlilik daha da kötüleşebilir.
Eski SSCB'nin en kirli 10 şehri

(Metaller, belirli bir şehir için azalan öncelik sırasına göre listelenmiştir)

4. Toprak hijyeni. Atık bertarafı.
Kentlerde ve diğer yerleşim yerlerinde ve çevrelerinde bulunan toprak, ekolojik dengenin korunmasında önemli bir rol oynayan doğal, biyolojik olarak değerli topraklardan uzun zamandır farklıdır. Şehirlerdeki toprak, şehir havası ve hidrosfer ile aynı zararlı etkilere maruz kalır, bu nedenle önemli ölçüde bozulması her yerde meydana gelir. Biyosferin (hava, su, toprak) ana bileşenlerinden biri olarak önemi ve biyolojik bir çevresel faktör olarak önemi sudan bile daha önemli olmasına rağmen, toprak hijyenine yeterince dikkat edilmiyor, çünkü ikincisinin miktarı (öncelikle kalitesi) yeraltı suyu) toprağın durumuna göre belirlenir ve bu faktörleri birbirinden ayırmak imkansızdır. Toprak biyolojik olarak kendi kendini temizleme yeteneğine sahiptir: toprakta, içine düşen atıkların ayrılması ve mineralizasyonu vardır; sonunda, toprak kayıp mineralleri pahasına telafi eder.

Toprağın aşırı yüklenmesinin bir sonucu olarak, mineralizasyon kapasitesinin bileşenlerinden herhangi biri kaybolursa, bu kaçınılmaz olarak kendi kendini temizleme mekanizmasının ihlaline ve toprağın tamamen bozulmasına yol açacaktır. Öte yandan, yaratılış optimal koşullar toprağın kendi kendini arındırması için, insanlar dahil tüm canlı organizmaların varlığı için ekolojik dengenin ve koşulların korunmasına katkıda bulunur.

Bu nedenle, zararlı biyolojik etkiye sahip atıkların nötralize edilmesi sorunu, bunların ihracatı konusuyla sınırlı değildir; toprak su, hava ve insan arasındaki bağlantı olduğu için daha karmaşık bir hijyen sorunudur.
4.1.
Toprağın metabolizmadaki rolü

Toprak ve insan arasındaki biyolojik ilişki esas olarak metabolizma yoluyla gerçekleştirilir. Toprak bir tedarikçi gibidir mineraller Metabolik döngü için, insanlar ve otçullar tarafından tüketilen, sırayla insanlar ve etoburlar tarafından yenen bitkilerin büyümesi için gereklidir. Böylece toprak, bitki ve hayvan dünyasının birçok temsilcisine besin sağlar.

Sonuç olarak, toprak kalitesinin bozulması, biyolojik değerindeki azalma, kendi kendini temizleme yeteneği biyolojik bir zincirleme reaksiyona neden olur ve bu da uzun süreli zararlı etkiler durumunda popülasyonda çeşitli sağlık bozukluklarına yol açabilir. Ayrıca mineralizasyon süreçlerinin yavaşlaması durumunda maddelerin ayrışması sırasında oluşan nitrat, azot, fosfor, potasyum vb. ciddi hastalıklar(örneğin nitratlar, özellikle bebeklerde methemoglobinemiye neden olabilir).

İyot bakımından fakir topraktan su tüketimi endemik guatr vb. neden olabilir.
4.2.
Toprak, su ve sıvı atık (atık su) arasındaki ekolojik ilişki

Bir kişi, metabolik süreçleri ve yaşamın kendisini sürdürmek için gerekli suyu topraktan çıkarır. Suyun kalitesi toprağın durumuna bağlıdır; her zaman belirli bir toprağın biyolojik durumunu yansıtır.

Bu özellikle, biyolojik değeri esas olarak toprak ve toprağın özellikleri, ikincisinin kendi kendini temizleme kabiliyeti, filtrasyon kapasitesi, makroflorasının, mikrofaunasının bileşimi vb. ile belirlenen yeraltı suyu için geçerlidir.

Toprağın yüzey suyu üzerindeki doğrudan etkisi zaten daha az önemlidir, esas olarak yağışla ilişkilidir. Örneğin, şiddetli yağmurlardan sonra, çeşitli kirleticiler, suni gübreler (azot, fosfat), böcek ilaçları, herbisitler dahil olmak üzere açık su kütlelerine (nehirler, göller) topraktan yıkanır; karstik alanlarda, kırık tortular, kirleticiler nüfuz edebilir derinlere çatlaklar yeraltı suyu.

Yetersiz atık su arıtımı da toprak üzerinde zararlı biyolojik etkilere neden olabilir ve sonunda toprak bozulmasına neden olabilir. Bu nedenle, yerleşim yerlerinde toprak koruması, genel olarak çevre korumanın temel gereksinimlerinden biridir.
4.3.
Katı atık (evsel ve sokak atıkları, endüstriyel atıklar, kanalizasyon çökeltisinden kaynaklanan kuru çamur, radyoaktif maddeler vb.)

Şehirlerde giderek daha fazla katı atık üretilmesinin bir sonucu olarak, çevrelerindeki toprağın artan baskıya maruz kalması sorunu daha da kötüleştiriyor. Toprak özellikleri ve bileşimi her zamankinden daha hızlı bozuluyor.

ABD'de üretilen 64,3 milyon ton kağıdın 49,1 milyon tonu çöpe gidiyor (bu miktarın 26 milyon tonu hane halkı tarafından, 23,1 milyon tonu ticaret ağı tarafından sağlanıyor).

Yukarıdakilerle bağlantılı olarak, katı atıkların uzaklaştırılması ve nihai bertarafı, artan şehirleşme bağlamında çok önemli, uygulanması daha zor bir hijyen sorunudur.

Katı atıkların kirlenmiş toprakta nihai bertarafı mümkündür. Bununla birlikte, kentsel toprağın sürekli olarak bozulan kendi kendini temizleme kapasitesi nedeniyle, toprağa gömülü atıkların nihai olarak bertarafı mümkün değildir.

Bir kişi, toprakta meydana gelen biyokimyasal süreçleri, katı atıkları nötralize etmek için nötralize etme ve dezenfekte etme yeteneğini başarıyla kullanabilir, ancak yüzyıllardır süren insan yerleşimi ve şehirlerdeki faaliyetlerin bir sonucu olarak kentsel toprak, uzun zamandır bu amaç için uygun değildir.

Kendi kendini temizleme mekanizmaları, toprakta meydana gelen mineralizasyon, bunlara dahil olan bakteri ve enzimlerin rolü ve ayrıca maddelerin ayrışmasının ara ve nihai ürünleri iyi bilinmektedir. Şu anda araştırmalar, doğal toprağın biyolojik dengesini sağlayan faktörlerin belirlenmesinin yanı sıra, ne kadar katı atık (ve hangi bileşimin) toprağın biyolojik dengesinin ihlaline yol açabileceği sorusunu netleştirmeyi amaçlamaktadır.
Dünyanın bazı büyük şehirlerinde kişi başına düşen evsel atık (çöp) miktarı

Toprağın kendi kendini temizleme yeteneği biyolojik dengenin korunması için temel hijyenik gereklilik olmasına rağmen, aşırı yüklenmesi sonucu şehirlerdeki toprağın hijyenik durumunun hızla bozulduğuna dikkat edilmelidir. Şehirlerdeki toprak, artık insanın yardımı olmadan görevini yerine getiremez. Bu durumdan çıkmanın tek yolu, atıkların hijyenik gerekliliklere uygun olarak tamamen nötralize edilmesi ve imha edilmesidir.

Bu nedenle, kamu hizmetlerinin inşası, toprağın doğal kendi kendini temizleme yeteneğini korumayı amaçlamalı ve bu yetenek zaten yetersiz hale geldiyse, yapay olarak restore edilmelidir.

En olumsuz olanı, endüstriyel atıkların hem sıvı hem de katı toksik etkisidir. Artan miktarda bu tür atıklar, başa çıkamadığı toprağa giriyor. Bu nedenle, örneğin, süperfosfat üretim tesislerinin yakınında (3 km'lik bir yarıçap içinde) arsenik ile toprak kirliliği bulundu. Bilindiği gibi toprağa giren organoklor bileşikleri gibi bazı pestisitler uzun süre bozunmazlar.

Bazı sentetik ambalaj malzemelerinde (polivinil klorür, polietilen vb.) durum benzerdir.

Bazı toksik bileşikler er ya da geç yeraltı suyuna girer, bunun sonucunda sadece toprağın biyolojik dengesi bozulmaz, aynı zamanda yeraltı suyunun kalitesi de artık içme suyu olarak kullanılamayacak kadar bozulur.
Evsel atıklarda (çöp) bulunan temel sentetik malzeme miktarının yüzdesi

*
Isı etkisi altında sertleşen diğer plastiklerin atıklarıyla birlikte.
Günümüzde atık sorunu, başta insan ve hayvan dışkısı olmak üzere atıkların bir kısmının tarım arazilerini gübrelemek için kullanılması nedeniyle de artmıştır [dışkı önemli miktarda azot-0.4-0.5, fosfor (P203)-0.2-0.6 içerir. %, potasyum (K? 0) -0.5-1.5%, karbon-5-15%]. Şehrin bu sorunu şehrin mahallelerine de sıçradı.
4.4.
Çeşitli hastalıkların yayılmasında toprağın rolü

Toprak, bulaşıcı hastalıkların yayılmasında rol oynar. Bu, geçen yüzyılda, bağırsak hastalıklarının yayılmasında esas olarak toprağın rolünü vurgulayan Petterkoffer (1882) ve Fodor (1875) tarafından rapor edildi: kolera, Tifo, dizanteri vb. Bazı bakteri ve virüslerin toprakta aylarca canlı ve öldürücü kaldığına da dikkat çektiler. Daha sonra, bazı yazarlar, özellikle kentsel toprakla ilgili gözlemlerini doğruladı. Örneğin, kolera etken maddesi 20 ila 200 gün arasında yeraltı sularında canlı ve patojenik kalır, dışkıda tifo ateşinin etken maddesi - 30 ila 100 gün arasında, paratifoidin etken maddesi - 30 ila 60 gün arasında. (Bulaşıcı hastalıkların yayılması açısından, şehir toprağı gübre ile gübrelenmiş tarla toprağından çok daha tehlikelidir.)

Toprak kirliliğinin derecesini belirlemek için, bazı yazarlar bakteri sayısının (E. coli) belirlenmesini ve ayrıca suyun kalitesini belirlemeyi kullanır. Diğer yazarlar, mineralizasyon sürecinde yer alan termofilik bakteri sayısını da belirlemenin uygun olduğunu düşünmektedir.

Toprağı kanalizasyonla sulayarak bulaşıcı hastalıkların topraktan yayılması büyük ölçüde kolaylaştırılır. Aynı zamanda toprağın mineralizasyon özellikleri de bozulur. Bu nedenle, atık su ile sulama, sürekli sıkı sıhhi gözetim altında ve sadece kentsel alanın dışında yapılmalıdır.

4.5.
Toprak bozulmasına yol açan ana kirletici türlerinin (katı ve sıvı atık) zararlı etkisi

4.5.1.
Topraktaki sıvı atıkların nötralizasyonu

bir numarada Yerleşmeler kanalizasyon olmadan, gübre dahil bazı atıklar toprakta nötralize edilir.

Bildiğiniz gibi, nötralize etmenin en kolay yolu bu. Bununla birlikte, yalnızca kentsel topraklar için tipik olmayan, kendi kendini temizleme yeteneğini koruyan biyolojik olarak değerli bir toprakla uğraşıyorsak kabul edilebilir. Toprak artık bu niteliklere sahip değilse, onu daha fazla bozulmadan korumak için sıvı atıkların nötralizasyonu için karmaşık teknik tesislere ihtiyaç vardır.

Bazı yerlerde atıklar kompost çukurlarında nötralize edilir. Teknik olarak, bu çözüm zor bir iştir. Ek olarak, sıvılar oldukça uzun mesafelerde toprağa nüfuz edebilir. Görev, kentsel atık suyun, toprağın mineralizasyon özelliklerini insan ve hayvan dışkısından daha fazla kötüleştiren artan miktarda toksik endüstriyel atık içermesi gerçeğiyle daha da karmaşıklaşıyor. Bu nedenle, yalnızca daha önce çökelme geçirmiş atık suların kompost çukurlarına boşaltılmasına izin verilir. Aksi takdirde toprağın filtrasyon kapasitesi bozulur, daha sonra toprak diğer koruyucu özelliklerini kaybeder, gözenekler yavaş yavaş tıkanır vb.

Tarım alanlarını sulamak için insan dışkısının kullanılması, sıvı atıkları nötralize etmenin ikinci yoludur. Bu yöntem çifte hijyenik tehlike arz eder: birincisi, toprağın aşırı yüklenmesine neden olabilir; ikincisi, bu atık ciddi bir enfeksiyon kaynağı haline gelebilir. Bu nedenle dışkı önce dezenfekte edilmeli ve uygun işleme tabi tutulmalı ve ancak bundan sonra gübre olarak kullanılmalıdır. Burada iki karşıt görüş var. Hijyenik gereksinimlere göre dışkılar neredeyse tamamen tahribata tabidir ve ulusal ekonomi açısından değerli bir gübreyi temsil ederler. Taze dışkı, önce dezenfekte edilmeden bahçeleri ve tarlaları sulamak için kullanılamaz. Yine de taze dışkı kullanmanız gerekiyorsa, o zaman gübre olarak neredeyse hiçbir değeri olmayacak derecede nötralizasyon gerektirirler.

Dışkı, yalnızca özel olarak belirlenmiş alanlarda gübre olarak kullanılabilir - özellikle yeraltı suyunun durumu, sinek sayısı vb. için sürekli sıhhi ve hijyenik kontrol ile.

Hayvan dışkısının toprağa atılması ve atılmasına ilişkin gereksinimler, ilke olarak insan dışkısının yok edilmesinden farklı değildir.

Yakın zamana kadar gübre, toprak verimliliğini artırmak için tarım için önemli bir değerli besin kaynağı olmuştur. Ancak son yıllarda kısmen tarımın makineleşmesi, kısmen de suni gübre kullanımının artması nedeniyle gübre önemini yitirmiştir.

Uygun arıtma ve bertarafın yokluğunda, gübrenin yanı sıra işlenmemiş insan dışkısı da tehlikelidir. Bu nedenle, tarlalara alınmadan önce gübrenin olgunlaşmasına izin verilir, böylece bu süre zarfında (60-70 ° C sıcaklıkta) içinde gerekli biyotermal işlemler meydana gelebilir. Bundan sonra, gübre "olgun" olarak kabul edilir ve içerdiği patojenlerin çoğundan (bakteri, solucan yumurtası vb.)

Gübre depolarının, çeşitli bağırsak enfeksiyonlarının yayılmasını teşvik eden sinekler için ideal üreme alanları sağlayabileceği unutulmamalıdır. Unutulmamalıdır ki, üremek için sinekler en çok domuz gübresini, ardından atı, koyunu ve son olarak da inek gübresini seçerler. Tarlalara gübre ihraç edilmeden önce insektisit ajanlarla muamele edilmelidir.
devam
--SAYFA SONU--

İÇİNDEKİLER

Tanıtım

1. Toprak örtüsü ve kullanımı

2. Toprak erozyonu (su ve rüzgar) ve bununla başa çıkma yöntemleri

3. Endüstriyel toprak kirliliği

3.1 Asit yağmuru

3.2 Ağır metaller

3.3 Kurşun zehirlenmesi

4. Toprak hijyeni. Atık bertarafı

4.1 Metabolizmada Toprağın Rolü

4.2 Toprak, su ve sıvı atık (atık su) arasındaki ekolojik ilişki

4.3 Katı atık için toprak yükü limitleri (evsel ve sokak atıkları, endüstriyel atıklar, kanalizasyon çökeltme sonrası kuru çamur, radyoaktif maddeler)

4.4 Çeşitli hastalıkların yayılmasında toprağın rolü

4.5 Toprak bozulmasına yol açan ana kirletici türlerinin (katı ve sıvı atıklar) zararlı etkileri

4.5.1 Topraktaki sıvı atıkların dekontaminasyonu

4.5.2.1 Topraktaki katı atıkların dekontaminasyonu

4.5.2.2 Atık toplama ve bertaraf

4.5.3 Nihai kaldırma ve bertaraf

4.6 Radyoaktif atıkların bertarafı

Çözüm

Kullanılan kaynakların listesi

Tanıtım.

Hem Rusya'da hem de dünyadaki toprakların belirli bir kısmı, UIR'de ayrıntılı olarak tartışılan çeşitli nedenlerle her yıl tarımsal dolaşımdan çıkıyor. Binlerce hektardan fazla arazi erozyon, asit yağmuru, yanlış yönetim ve zehirli atıklardan etkileniyor. Bundan kaçınmak için, toprak örtüsünün verimliliğini artıran en verimli ve ucuz arazi ıslah önlemleri (işin ana bölümündeki arazi ıslahının tanımına bakınız) ve her şeyden önce arazi ıslahı önlemleri hakkında bilgi sahibi olmanız gerekir. olumsuz etki Yerde ve bundan nasıl kaçınılır.

Bu çalışmalar, toprak üzerindeki zararlı etkileri hakkında fikir vermektedir ve çok sayıda kitap, makale ve makale üzerinde yapılmıştır. bilimsel dergiler toprak sorunlarına ve çevrenin korunmasına adanmıştır.

Toprak kirliliği ve bozulması sorunu her zaman alakalı olmuştur. Şimdi söylenenlere, zamanımızda antropojenik etkinin doğayı büyük ölçüde etkilediğini ve sadece büyüdüğünü ve toprağın bizim için ana yiyecek ve giyecek kaynaklarından biri olduğunu, üzerinde yürüdüğümüz gerçeğinden bahsetmiyorum bile ekleyebiliriz. ve onunla her zaman yakın temas halinde olacaktır.

1. Toprak örtüsü ve kullanımı.

Toprak örtüsü en önemli doğal oluşumdur. Toplumun yaşamı için önemi, dünya nüfusunun besin kaynaklarının %97-98'ini sağlayan ana besin kaynağının toprak olması gerçeğiyle belirlenir. Aynı zamanda toprak örtüsü, endüstriyel ve tarımsal üretime ev sahipliği yapan bir insan faaliyet alanıdır.

Gıdanın toplum yaşamındaki özel rolünü vurgulayan V. I. Lenin bile şunları belirtti: “Ekonominin gerçek temelleri gıda fonudur.”

Toprak örtüsünün en önemli özelliği, tarımsal ürünlerin hasadını sağlayan toprak özelliklerinin toplamı olarak anlaşılan doğurganlığıdır. Toprağın doğal verimliliği, topraktaki besinlerin temini ve su, hava ve termal rejimleri tarafından düzenlenir. Toprak, kara bitkilerini su ve birçok bileşikle beslediği için, karasal ekolojik sistemlerin üretkenliğinde toprak örtüsünün rolü büyüktür. temel bileşen bitkilerin fotosentetik aktivitesi. Toprağın verimliliği, içinde biriken güneş enerjisi miktarına da bağlıdır. Yeryüzünde yaşayan canlı organizmalar, bitkiler ve hayvanlar, güneş enerjisini fito- veya zoomass biçiminde sabitler. Karasal ekolojik sistemlerin üretkenliği, termal ve su dengesi Gezegenin coğrafi zarfı içinde madde ve madde alışverişi biçimlerinin çeşitliliğini belirleyen dünyanın yüzeyi.

Toprağın toplumsal üretim için önemini analiz eden K. Marx, iki kavramı seçti: toprak maddesi ve toprak-sermaye. Bunlardan ilki anlaşılmak insanların irade ve bilincine ek olarak evrimsel gelişim sürecinde ortaya çıkan ve insanın yerleşim yeri ve gıdasının kaynağı olan toprak. İnsan toplumunun gelişme sürecindeki toprak bir üretim aracı haline geldiği andan itibaren, yeni bir nitelikte hareket eder - sermaye, onsuz emek süreci düşünülemez, “...çünkü işçiye ... üzerinde durduğu yer ... ve süreç kapsamı...”. Bu nedenle yeryüzü, herhangi bir insan faaliyetinde evrensel bir faktördür.

Toprağın rolü ve yeri, başta sanayi ve tarım olmak üzere çeşitli maddi üretim alanlarında aynı değildir. İmalat sanayinde, inşaatta, ulaşımda, toprağın doğal verimliliği ne olursa olsun toprak, emek süreçlerinin gerçekleştiği yerdir. Farklı bir kapasitede tarım arazisidir. İnsan emeğinin etkisi altında, doğal doğurganlık potansiyelden ekonomik hale dönüştürülür. Toprak kaynaklarının tarımda kullanımının özgüllüğü, emek nesnesi ve üretim aracı olarak iki farklı nitelikte hareket etmelerine yol açar. K. Marx şunları kaydetti: “Yalnızca arazi parçalarına yeni bir sermaye yatırımı yaparak... insanlar, toprak maddesinde, yani yeryüzünün alanında herhangi bir artış olmaksızın toprak-sermayesini artırdılar.”

Tarımda toprak, sabit kalmayan doğal verimliliği nedeniyle üretken bir güç görevi görür. Toprağın rasyonel kullanımıyla, ıslah önlemleri yoluyla su, hava ve termal rejimi iyileştirilerek ve topraktaki besin içeriği artırılarak bu tür bir verimlilik artırılabilir. Aksine, toprak kaynaklarının irrasyonel kullanımı ile doğurganlıkları azalır ve bunun sonucunda mahsul veriminde bir düşüş olur. Bazı yerlerde, özellikle tuzlu ve aşınmış topraklarda ekin ekimi tamamen imkansız hale geliyor.

Toplumun üretici güçlerinin düşük bir gelişme düzeyi ile, gıda üretiminin genişlemesi, tarımın kapsamlı gelişimine karşılık gelen yeni toprakların tarıma dahil edilmesinden kaynaklanmaktadır. Buna iki koşul katkıda bulunur: ücretsiz arazinin mevcudiyeti ve birim alan başına makul bir ortalama sermaye maliyeti düzeyinde çiftçilik olasılığı. Arazi kaynaklarının ve tarımın bu şekilde kullanımı, modern dünyadaki pek çok gelişmekte olan ülkeye özgüdür.

Bilimsel ve teknolojik devrim çağında, sanayileşmiş ve gelişmekte olan ülkelerde tarım sisteminin keskin bir sınırı vardı. Birincisi, tarımın ekili arazi alanındaki bir artış nedeniyle değil, toprağa yatırılan sermaye miktarındaki artış nedeniyle geliştiği bilimsel ve teknolojik devrimin başarılarını kullanarak tarımın yoğunlaştırılması ile karakterize edilir. Çoğu sanayileşmiş kapitalist ülke için iyi bilinen sınırlı toprak kaynakları, yüksek nüfus artışı nedeniyle dünya genelinde tarım ürünlerine olan talebin artması, daha fazlası yüksek kültür tarım, bu ülkelerde tarımın 50'li yıllarda yoğun kalkınma yoluna aktarılmasına katkıda bulunmuştur. Sanayileşmiş kapitalist ülkelerde tarımın yoğunlaştırılması sürecinin hızlandırılması, yalnızca bilimsel ve teknolojik devrimin başarılarıyla değil, aynı zamanda esas olarak, tarımsal üretimi büyük toprak sahiplerinin ve ellerinde yoğunlaştıran tarıma sermaye yatırmanın karlılığı ile bağlantılıdır. küçük çiftçileri mahvetti.

Gelişmekte olan ülkelerde tarım başka şekillerde gelişti. Bu ülkelerin akut doğal kaynak sorunları arasında şunlar ayırt edilebilir: toprakların bozulmasına (artan erozyon, tuzlanma, doğurganlığın azalması) ve doğal bitki örtüsünün (örneğin tropikal ormanlar), tükenmesine neden olan düşük tarım kültürü su kaynakları, toprakların çölleşmesi, özellikle Afrika kıtasında açıkça ortaya çıktı. Gelişmekte olan ülkelerin sosyo-ekonomik sorunlarıyla ilişkili tüm bu faktörler, bu ülkelerde kronik gıda kıtlığına yol açmıştır. Böylece, 1980'lerin başında, kişi başına tahıl (222 kg) ve et (14 kg) tedariki açısından, gelişmekte olan ülkeler sırasıyla endüstriyel olarak gelişmiş kapitalist ülkelerden birkaç kat daha aşağıdaydı. Gelişmekte olan ülkelerde gıda sorununun çözümü, büyük sosyo-ekonomik dönüşümler olmadan düşünülemez.

Ülkemizde toprak ilişkilerinin temeli, tüm toprakların millileştirilmesi sonucu ortaya çıkan ülke çapında (ülke çapında) toprak mülkiyetidir. Tarım ilişkileri, devletin mali ve kredi desteği ve gerekli miktarda makine ve gübre temini ile tarımın gelecekte gelişmesi gereken planlar temelinde inşa edilmektedir. Tarım işçilerinin emeğin miktarına ve kalitesine göre ödenmesi, yaşam standartlarında sürekli bir artışı teşvik eder.

Arazi fonunun bir bütün olarak kullanımı, uzun vadeli devlet planları temelinde gerçekleştirilir. Bu tür planlara bir örnek, ülkenin doğusundaki bakir ve nadas arazilerinin geliştirilmesiydi (1950'lerin ortası), bu sayede 41 milyon hektardan fazla yeni alanın ekilebilir araziye kısa sürede kazandırılması mümkün hale geldi. Başka bir örnek, tarım kültürünün artması, geniş bir arazi ıslahı önlemlerinin uygulanması ve ayrıca tarım ürünlerinin uygulanması yoluyla tarımsal üretimin gelişiminin hızlandırılmasını sağlayan Gıda Programının uygulanmasıyla ilgili bir dizi önlemdir. tarım alanlarının geniş bir sosyo-ekonomik yeniden inşası programı.

Bir bütün olarak dünyanın kara kaynakları, şu anda mevcut olandan daha fazla insan için yiyecek sağlıyor ve yakın gelecekte olacak. Ancak nüfus artışına bağlı olarak özellikle gelişmekte olan ülkelerde kişi başına düşen ekilebilir arazi miktarı azalmaktadır.

Son zamanlarda sanayinin hızla gelişmesi nedeniyle çevredeki ağır metal seviyelerinde önemli bir artış olmuştur. "Ağır metaller" terimi, yoğunluğu 5 g/cm3'ü geçen veya atom numarası 20'den büyük olan metallere uygulanır. kimyasal elementler atomik kütleleri 50'den büyük olan birimler Kimyasal elementler arasında ağır metaller en zehirli olanıdır ve tehlike seviyeleri açısından pestisitlerden sonra ikinci sıradadır. Aynı zamanda, aşağıdaki kimyasal elementler toksiktir: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Ağır metallerin fitotoksisitesi, özelliklerine bağlıdır. kimyasal özellikler: değerlik, iyon yarıçapı ve kompleks oluşturma yeteneği. Çoğu durumda, toksisite derecesine göre elementler şu sırayla düzenlenir: Cu> Ni> Cd> Zn> Pb> Hg> Fe> Mo> Mn. Bununla birlikte, elementlerin toprak tarafından eşit olmayan şekilde çökeltilmesi ve bitkilerin erişemeyeceği bir duruma geçmesi, yetiştirme koşulları ve bitkilerin kendilerinin fizyolojik ve genetik özellikleri nedeniyle bu seri biraz değişebilir. Ağır metallerin dönüşümü ve göçü, kompleks oluşum reaksiyonunun doğrudan ve dolaylı etkisi altında gerçekleşir. Çevre kirliliğini değerlendirirken, toprağın özelliklerini ve her şeyden önce granülometrik bileşimi, humus içeriğini ve tamponlamayı dikkate almak gerekir. Tamponlama kapasitesi, toprakların toprak çözeltisindeki metal konsantrasyonunu sabit bir seviyede tutma yeteneği olarak anlaşılır.

Topraklarda ağır metaller iki fazda bulunur - katı ve toprak çözeltisinde. Metallerin varlık biçimi, çevrenin reaksiyonu, toprak çözeltisinin kimyasal ve malzeme bileşimi ve her şeyden önce organik maddelerin içeriği ile belirlenir. Elementler - toprağı kirleten kompleksler, esas olarak 10 cm'lik üst tabakasında yoğunlaşır. Bununla birlikte, düşük tamponlu toprak asitlendiğinde, değişim emilmiş haldeki metallerin önemli bir kısmı toprak çözeltisine geçer. Kadmiyum, bakır, nikel, kobalt asidik bir ortamda güçlü bir göç kabiliyetine sahiptir. PH'da 1.8-2 birim azalma, çinko hareketliliğinde 3.8-5.4, kadmiyum - 4-8, bakır - 2-3 kat artışa yol açar.

Tablo 1 MPC (MAC) standartları, topraklardaki kimyasal elementlerin arka plan konsantrasyonları (mg/kg)

Böylece ağır metaller toprağa girerken organik ligandlarla hızla etkileşime girerek kompleks bileşikler oluşturur. Yani toprakta düşük konsantrasyonlarda (20-30 mg/kg) kurşunun yaklaşık %30'u organik maddelerle kompleksler halindedir. 400 mg/g konsantrasyonuna kadar kurşun kompleksi bileşiklerinin payı artar ve sonra azalır. Metaller ayrıca demir ve manganez hidroksitlerin, kil minerallerinin ve toprak organik maddesinin çökelmesiyle de emilir (değişimli veya değişimsiz). Bitkiler için mevcut olan ve süzülebilen metaller, toprak çözeltisinde serbest iyonlar, kompleksler ve şelatlar şeklinde bulunur.

HM'lerin toprak tarafından alınması büyük ölçüde çevrenin reaksiyonuna ve toprak çözeltisinde hangi anyonların hakim olduğuna bağlıdır. Asidik bir ortamda bakır, kurşun ve çinko daha fazla emilir ve alkali bir ortamda kadmiyum ve kobalt yoğun bir şekilde emilir. Bakır tercihen organik ligandlara ve demir hidroksitlere bağlanır.

Tablo 2 Toprak çözeltisinin pH'ına bağlı olarak çeşitli topraklarda eser elementlerin hareketliliği

Toprak-iklimsel faktörler genellikle topraktaki HM'lerin göçünün ve dönüşümünün yönünü ve hızını belirler. Bu nedenle, orman-bozkır bölgesinin toprak ve su rejimlerinin koşulları, HM'lerin toprak profili boyunca yoğun dikey göçüne, metallerin çatlaklar, kök kanalları vb.

Nikel (Ni), atom kütlesi 58.71 olan periyodik sistemin VIII grubunun bir elementidir. Nikel, Mn, Fe, Co ve Cu ile birlikte, bileşikleri oldukça biyolojik olarak aktif olan sözde geçiş metallerine aittir. Yapısal özelliklerinden dolayı elektron yörüngeleri nikel de dahil olmak üzere yukarıdaki metaller, karmaşık oluşum için iyi belirgin bir yeteneğe sahiptir. Nikel, örneğin sistein ve sitratın yanı sıra birçok organik ve inorganik ligand ile stabil kompleksler oluşturabilir. Ana kayaların jeokimyasal bileşimi, topraklardaki nikel içeriğini büyük ölçüde belirler. En büyük miktarda nikel, bazik ve ultrabazik kayaçlardan oluşan topraklarda bulunur. Bazı yazarlara göre, çoğu tür için nikelin aşırı ve toksik düzeylerinin sınırları 10 ila 100 mg/kg arasında değişmektedir. Nikelin ana kütlesi toprakta hareketsiz bir şekilde sabitlenir ve kolloidal durumda ve mekanik süspansiyonların bileşiminde çok zayıf göç, dikey profil boyunca dağılımlarını etkilemez ve oldukça düzgündür.

Kurşun (Pb). Topraktaki kurşunun kimyası, zıt yönlü süreçlerin hassas dengesi ile belirlenir: emme-desorpsiyon, çözünme-katı duruma geçiş. Emisyonlarla toprağa salınan kurşun, fiziksel, kimyasal ve fiziko-kimyasal dönüşüm döngüsüne dahil edilir. İlk başta, mekanik yer değiştirme süreçleri baskındır (kurşun parçacıkları yüzey boyunca ve toprakta çatlaklar boyunca hareket eder) ve konvektif difüzyon. Ardından, katı fazdaki kurşun bileşikleri çözündükçe, tozla birlikte gelen kurşun bileşiklerinin dönüşümüyle birlikte daha karmaşık fizikokimyasal süreçler (özellikle iyon difüzyon süreçleri) devreye girer.

Kurşunun hem dikey hem de yatay olarak göç ettiği, ikinci sürecin birinciye hakim olduğu tespit edilmiştir. Bir forb çayır üzerinde 3 yılı aşkın gözlemler, toprak yüzeyine lokal olarak uygulanan kurşun tozu 25-35 cm yatay yönde hareket ederken, toprak kalınlığına nüfuz etme derinliği 10-15 cm idi.Biyolojik faktörler önemli bir rol oynamaktadır. kurşun göçü: bitki kökleri iyon metallerini emer; büyüme mevsimi boyunca toprağın kalınlığında hareket ederler; Bitkiler öldüğünde ve çürüdüğünde, çevredeki toprak kütlesine kurşun salınır.

Toprağın, içine giren teknojenik kurşunu bağlama (emme) özelliğine sahip olduğu bilinmektedir. Sorpsiyonun birkaç süreci içerdiğine inanılmaktadır: toprakların emici kompleksinin katyonları ile tam değişim (spesifik olmayan adsorpsiyon) ve kurşunun toprak bileşenlerinin donörleri ile bir dizi kompleksleşme reaksiyonları (spesifik adsorpsiyon). Toprakta kurşun esas olarak organik madde ile olduğu kadar kil mineralleri, manganez oksitler, demir ve alüminyum hidroksitlerle de ilişkilidir. Humus, kurşunu bağlayarak bitişik ortamlara geçişini engeller ve bitkilere girişini sınırlar. Kil minerallerinden illitler, sorpsiyona yol açma eğilimi ile karakterize edilir. Kireçleme sırasında toprak pH'ındaki bir artış, az çözünür bileşiklerin (hidroksitler, karbonatlar, vb.) oluşumu nedeniyle toprak tarafından daha da fazla kurşun bağlanmasına yol açar.

Toprakta hareketli formda bulunan kurşun zamanla toprak bileşenleri tarafından sabitlenir ve bitkiler tarafından ulaşılamaz hale gelir. Yerli araştırmacılara göre, kurşun en güçlü şekilde chernozem ve turba-siltli topraklarda sabitlenir.

Kadmiyum (Cd) Kadmiyumu diğer HM'lerden ayıran bir özelliği, toprak çözeltisinde esas olarak katyonlar (Cd 2+) şeklinde bulunmasıdır, ancak çevrenin nötr reaksiyonu ile toprakta çok az çözünür olabilir. sülfatlar, fosfatlar veya hidroksitler ile kompleksler.

Mevcut verilere göre, arka plan topraklarının toprak çözeltilerindeki kadmiyum konsantrasyonu 0,2 ila 6 µg/l arasında değişmektedir. Toprak kirliliği odaklarında 300-400 µg/l'ye çıkar.

Topraklardaki kadmiyumun çok hareketli olduğu bilinmektedir; katı fazdan sıvıya büyük miktarlarda geçebilir ve bunun tersi de geçerlidir (bu, tesise girişini tahmin etmeyi zorlaştırır). Toprak çözeltisindeki kadmiyum konsantrasyonunu düzenleyen mekanizmalar, sorpsiyon süreçleri tarafından belirlenir (sorpsiyon ile adsorpsiyon, çökeltme ve kompleks oluşumu kastedilir). Kadmiyum, diğer HM'lerden daha küçük miktarlarda toprak tarafından emilir. Ağır metallerin topraktaki hareketliliğini karakterize etmek için, katı fazdaki metal konsantrasyonlarının denge çözeltisindeki konsantrasyona oranı kullanılır. Bu oranın yüksek değerleri, HM'lerin sorpsiyon reaksiyonu nedeniyle katı fazda tutulduğunu, düşük değerler - metallerin çözelti içinde olması nedeniyle, buradan diğer ortamlara geçebilecekleri veya çeşitli ortamlara girebilecekleri anlamına gelir. reaksiyonlar (jeokimyasal veya biyolojik). Kadmiyumun bağlanmasında en önde gelen işlemin killer tarafından adsorpsiyon olduğu bilinmektedir. Son zamanlardaki çalışmalar, hidroksil grupları, demir oksitler ve organik maddenin bu sürecinde de büyük bir rol göstermiştir. Düşük kirlilik seviyesinde ve ortamın nötr reaksiyonunda, kadmiyum esas olarak demir oksitler tarafından emilir. Ve asidik bir ortamda (pH = 5), organik madde güçlü bir adsorban olarak hareket etmeye başlar. Daha düşük bir pH'da (pH=4), adsorpsiyon fonksiyonları neredeyse tamamen organik maddeye geçer. Bu süreçlerdeki mineral bileşenler herhangi bir rol oynamayı bırakır.

Kadmiyumun sadece toprak yüzeyi tarafından emilmediği, aynı zamanda çökelme, pıhtılaşma ve kil mineralleri tarafından paketler arası absorpsiyon nedeniyle sabitlendiği bilinmektedir. Mikro gözenekler yoluyla ve başka yollarla toprak parçacıklarına yayılır.

Kadmiyum toprakta farklı şekillerde sabitlenir. farklı tip. Şimdiye kadar, toprak emici komplekste soğurma süreçlerinde kadmiyumun diğer metallerle olan rekabetçi ilişkileri hakkında çok az şey bilinmektedir. Uzman araştırmasına göre Teknik Üniversite Kopenhag (Danimarka), nikel, kobalt ve çinko varlığında, kadmiyumun toprak tarafından emilmesi baskılanmıştır. Diğer çalışmalar, kadmiyumun toprak tarafından soğurulma işlemlerinin klorür iyonlarının varlığında bozulduğunu göstermiştir. Toprağın Ca2+ iyonlarıyla doygunluğu, kadmiyumun emme kapasitesinde bir artışa yol açmıştır. Kadmiyumun toprak bileşenleriyle olan birçok bağı kırılgan hale gelir; belirli koşullar altında (örneğin, ortamın asit reaksiyonu), serbest bırakılır ve çözeltiye geri döner.

Kadmiyumun çözünmesi ve mobil duruma geçiş sürecinde mikroorganizmaların rolü ortaya çıkar. Hayati aktivitelerinin bir sonucu olarak ya suda çözünür metal kompleksleri oluşur ya da kadmiyumun katı fazdan sıvıya geçişini kolaylaştıran fiziksel ve kimyasal koşullar oluşur.

Toprakta kadmiyum ile meydana gelen süreçler (sorpsiyon-desorpsiyon, çözeltiye geçiş vb.) birbirine bağlıdır ve birbirine bağlıdır; bu metalin bitkilere akışı yönüne, yoğunluğuna ve derinliğine bağlıdır. Kadmiyumun toprak tarafından emilme değerinin pH değerine bağlı olduğu bilinmektedir: toprağın pH'ı ne kadar yüksekse, kadmiyumu o kadar fazla emer. Böylece, mevcut verilere göre, 4 ila 7,7 pH aralığında, birim pH'daki bir artışla, toprakların kadmiyuma göre emme kapasitesi yaklaşık üç kat arttı.

Çinko (Zn). Çinko noksanlığı hem asidik, kuvvetli podzolize hafif topraklarda hem de karbonatlı, çinkoca fakir ve humuslu topraklarda kendini gösterebilir. Çinko eksikliğinin tezahürü, yüksek dozda fosfatlı gübrelerin kullanılması ve alt toprağın ekilebilir ufka güçlü bir şekilde sürülmesiyle arttırılır.

En yüksek toplam çinko içeriği tundra (53-76 mg/kg) ve chernozem (24-90 mg/kg) topraklarda, en düşük - sod-podzolik topraklarda (20-67 mg/kg). Çinko eksikliği en çok nötr ve hafif alkali kireçli topraklarda kendini gösterir. Asitli topraklarda çinko daha hareketlidir ve bitkiler tarafından kullanılabilir.

Topraktaki çinko iyonik formda bulunur, burada katyon değişim mekanizması tarafından asidik ortamda veya alkali ortamda kimyasal adsorpsiyonun bir sonucu olarak adsorbe edilir. Zn 2+ iyonu en hareketli olanıdır. Çinkonun topraktaki hareketliliği esas olarak pH değerinden ve kil minerallerinin içeriğinden etkilenir. pH'da<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.

A.P. Vinogradov'a (1952) göre, tüm kimyasal elementler bir dereceye kadar bitkilerin yaşamında yer alır ve eğer birçoğu fizyolojik olarak önemli kabul edilirse, bunun nedeni henüz bunun için bir kanıt olmamasıdır. Bitkiye az miktarda giren ve içlerindeki enzimlerin ayrılmaz bir parçası veya aktivatörü haline gelen mikro element, metabolik süreçlerde hizmet işlevlerini yerine getirir. Alışılmadık derecede yüksek konsantrasyonlarda elementler çevreye girdiğinde, bitkiler için toksik hale gelirler. Ağır metallerin bitki dokularına fazla miktarda penetrasyonu, organlarının normal işleyişinde bozulmaya yol açar ve bu bozulma ne kadar güçlüyse, toksik madde o kadar fazla olur. Sonuç olarak, verimlilik düşer. HM'nin toksik etkisi, bitki gelişiminin ilk aşamalarından itibaren, ancak farklı topraklarda ve farklı mahsuller için değişen derecelerde kendini gösterir.

Kimyasal elementlerin bitkiler tarafından emilmesi aktif bir süreçtir. Pasif difüzyon, sindirilmiş mineral bileşenlerin toplam kütlesinin sadece %2-3'ü kadardır. Topraktaki metallerin içeriği arka plan seviyesinde olduğunda, iyonların aktif absorpsiyonu meydana gelir ve bu elementlerin topraktaki düşük hareketliliğini hesaba katarsak, absorpsiyonlarından önce güçlü bağlı metallerin mobilizasyonu yapılmalıdır. Kök tabakasındaki HM içeriği, toprağın iç kaynakları pahasına metalin sabitlenebileceği sınırlayıcı konsantrasyonları önemli ölçüde aşan miktarlarda olduğunda, bu tür metaller, zarların artık tutamayacağı köklere girer. Sonuç olarak, iyonların veya element bileşiklerinin temini, hücresel mekanizmalar tarafından düzenlenmeyi bırakır. HM'ler, asidik topraklarda, çevrenin nötr veya nötre yakın reaksiyonu olan topraklara göre daha yoğun bir şekilde birikir. HM iyonlarının kimyasal reaksiyonlara fiili katılımının ölçüsü, aktiviteleridir. Yüksek konsantrasyonlarda HM'lerin bitkiler üzerindeki toksik etkisi, diğer kimyasal elementlerin temini ve dağılımının bozulmasında kendini gösterebilir. HM'nin diğer elementlerle etkileşiminin karakteri, konsantrasyonlarına bağlı olarak değişir. Göç ve bitkiye giriş, karmaşık bileşikler şeklinde gerçekleştirilir.

Ağır metallerle çevre kirliliğinin ilk döneminde, toprağın tampon özellikleri nedeniyle toksik maddelerin inaktivasyonuna yol açar, bitkiler pratikte olumsuz etkiler yaşamazlar. Ancak toprağın koruyucu işlevleri sınırsız değildir. Ağır metal kirliliği seviyesi arttıkça inaktivasyonları tamamlanmaz ve iyon akışı köklere saldırır. Bitkinin iyonlarının bir kısmı, bitkilerin kök sistemine girmeden önce bile daha az aktif bir duruma geçebilir. Bu, örneğin kök salgıları yardımıyla şelasyon veya karmaşık bileşiklerin oluşumu ile köklerin dış yüzeyinde adsorpsiyondur. Ek olarak, açıkça toksik dozlarda çinko, nikel, kadmiyum, kobalt, bakır ve kurşun ile yapılan bitki örtüsü deneylerinde gösterildiği gibi, kökler HM topraklarla kontamine olmayan katmanlarda bulunur ve bu varyantlarda fototoksisite belirtileri yoktur.

Kök sisteminin koruyucu işlevlerine rağmen, HM'ler köke kirlilik koşulları altında girer. Bu durumda, HM'lerin bitki organları arasında spesifik dağılımının meydana gelmesi nedeniyle koruma mekanizmaları devreye girer, bu da büyümelerini ve gelişmelerini mümkün olduğunca eksiksiz bir şekilde sağlamayı mümkün kılar. Aynı zamanda, örneğin, oldukça kirli bir ortam koşulları altında kök ve tohum dokularındaki HM'lerin içeriği, bu yeraltı bitki organının büyük koruyucu yeteneklerini gösteren 500-600 kat farklı olabilir.

Kimyasal elementlerin fazlalığı bitkilerde toksikoza neden olur. HM konsantrasyonu arttıkça, bitki büyümesi başlangıçta gecikir, daha sonra nekroz ile değiştirilen yaprak klorozu başlar ve sonunda kök sistemi zarar görür. HM'nin toksik etkisi doğrudan ve dolaylı olarak kendini gösterebilir. Bitki hücrelerinde aşırı HM'nin doğrudan etkisi, enzimlerin bloke edilmesi veya proteinlerin çökelmesine neden olan karmaşık oluşum reaksiyonlarından kaynaklanmaktadır. Enzimatik sistemlerin deaktivasyonu, enzim metalinin bir metal kirletici ile değiştirilmesinin bir sonucu olarak meydana gelir. Toksik maddenin kritik bir içeriğinde, enzimin katalitik yeteneği önemli ölçüde azalır veya tamamen bloke edilir.

AP Vinogradov (1952), elementleri konsantre edebilen bitkileri seçti. İki tür bitkiye dikkat çekti - yoğunlaştırıcılar:

1) elementleri kütle ölçeğinde konsantre eden bitkiler;

2) seçici (tür) konsantrasyonu olan bitkiler.

Birinci tip bitkiler, ikincisi toprakta artan miktarda bulunursa, kimyasal elementlerle zenginleştirilir. Bu durumda konsantrasyon, çevresel bir faktörden kaynaklanır.

İkinci tip bitkiler, ortamdaki içeriğinden bağımsız olarak, sürekli olarak yüksek miktarda bir veya başka kimyasal element ile karakterize edilir. Genetik olarak sabit bir ihtiyaçtan kaynaklanmaktadır.

Ağır metallerin topraktan bitkilere emilim mekanizması göz önüne alındığında, bariyerli (konsantre olmayan) ve bariyersiz (konsantre olan) element birikim türlerinden bahsedebiliriz. Bariyer birikimi çoğu yüksek bitkinin özelliğidir ve briyofitlerin ve likenlerin özelliği değildir. Bu nedenle, M. A. Toikka ve L. N. Potekhina'nın (1980) çalışmasında, sphagnum (2.66 mg/kg), kobaltın bitki yoğunlaştırıcısı olarak adlandırılmıştır; bakır (10.0 mg/kg) - huş ağacı, çekirdekli meyve, vadi zambağı; manganez (1100 mg / kg) - yaban mersini. Lepp et al. (1987), huş ormanlarında büyüyen Amanita muscaria mantarının sporoforlarında yüksek konsantrasyonlarda kadmiyum buldu. Mantarın sporoforlarında, kadmiyum içeriği kuru ağırlıkça 29.9 mg/kg, yetiştikleri toprakta ise 0.4 mg/kg'dır. Kobalt yoğunlaştırıcı olan bitkilerin de nikele karşı oldukça toleranslı olduğu ve onu büyük miktarlarda biriktirebildiğine dair bir görüş var. Bunlara özellikle Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae familyalarına ait bitkiler dahildir. Nikel yoğunlaştırıcılar ve süper yoğunlaştırıcılar da şifalı bitkiler arasında bulunur. Süper yoğunlaştırıcılar arasında kavun ağacı, belladonna belladonna, sarı mache, ana otu kalbi, et kırmızısı çarkıfelek çiçeği ve mızrak şeklinde termopsis bulunur. Besin ortamında yüksek konsantrasyonlarda bulunan kimyasal elementlerin birikim tipi, bitki vejetasyonunun evrelerine bağlıdır. Engelsiz birikim, bitkilerin toprak üstü kısımlarının çeşitli organlara farklılaşmadığı fide aşaması için ve bitki örtüsünün son aşamalarında - olgunlaşmadan sonra ve ayrıca kış uykusu sırasında, engelsiz birikimin mümkün olduğu durumlarda tipiktir. katı fazda fazla miktarda kimyasal element salınımı eşlik eder (Kovalevsky, 1991).

Hiperbirikim yapan bitkiler Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae ve Scrophulariaceae familyalarında bulunmuştur (Baker 1995). Aralarında en iyi bilinen ve çalışılan Brassica juncea (Hint hardalı) - büyük bir biyokütle geliştiren ve Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, 90Sr, B ve Se (Nanda Kumar) biriktirebilen bir bitkidir. ve diğerleri 1995; Salt ve diğerleri 1995; Raskin ve diğerleri 1994). Test edilen çeşitli bitki türleri arasında, B. juncea kurşunu hava kısımlarına taşıma konusunda en belirgin yeteneğe sahipken, bu elementin %1,8'inden fazlasını hava organlarında biriktirmiştir (kuru ağırlık açısından). Ayçiçeği (Helianthus annuus) ve tütün (Nicotiana tabacum) hariç, Brassicaceae familyası dışındaki diğer bitki türlerinin biyoyararlanım katsayısı 1'den azdı.

Birçok yabancı yazar tarafından kullanılan yetiştirme ortamındaki ağır metallerin varlığına cevaba göre bitkilerin sınıflandırılmasına göre, bitkilerin metallerle kirlenmiş topraklarda büyümek için üç ana stratejisi vardır:

Metal dışlayıcılar.

Bu tür bitkiler, topraktaki konsantrasyonundaki geniş değişime rağmen, metalin sabit bir düşük konsantrasyonunu korur ve esas olarak metali köklerde tutar. Dışlama tesisleri, membran geçirgenliğini ve hücre duvarlarının metal bağlama kapasitesini değiştirebilir veya büyük miktarlarda şelatlama maddesi salabilir.

Metal göstergeler.

Bunlar, yerüstü kısımlarında aktif olarak metal biriktiren ve genellikle topraktaki metal içeriğinin seviyesini yansıtan bitki türlerini içerir. Hücre dışı metal bağlayıcı bileşiklerin (şelatörler) oluşumu nedeniyle mevcut metal konsantrasyonu seviyesine toleranslıdırlar veya metale duyarsız alanlarda depolayarak metal bölmelemenin doğasını değiştirirler. Metal biriktiren bitki türleri. Bu gruba ait bitkiler, metali topraktakinden çok daha yüksek konsantrasyonlarda yerüstü biyokütlesinde biriktirebilir. Baker ve Brooks, metal hiperakümülatörlerini %0.1'den fazla içeren bitkiler olarak tanımladılar. kuru ağırlıkta 1000 mg/g'dan fazla bakır, kadmiyum, krom, kurşun, nikel, kobalt veya %1 (10.000 mg/g'dan fazla) çinko ve manganez. Nadir metaller için bu değer kuru ağırlık bazında %0.01'den fazladır. Araştırmacılar, kirlenmiş alanlar veya cevher gövdesi çıkıntıları gibi, toprakların arka plan seviyelerinin üzerindeki konsantrasyonlarda metal içerdiği alanlardan bitkiler toplayarak hiperbirikimli türleri tanımlar. Hiperbirikim olgusu, araştırmacılar için birçok soruyu gündeme getiriyor. Örneğin, bitkiler için oldukça toksik konsantrasyonlarda metal birikiminin önemi nedir? Bu sorunun nihai cevabı henüz alınmadı, ancak birkaç ana hipotez var. Bu tür bitkilerin, henüz araştırılmamış belirli fizyolojik işlevleri yerine getirmek için gelişmiş bir iyon alım sistemine ("kasıtsız" alım hipotezi) sahip olduğuna inanılmaktadır. Ayrıca hiperakümülasyonun, büyüme ortamındaki yüksek metal içeriğine karşı bitki toleransı türlerinden biri olduğuna inanılmaktadır.

Toprakta yüksek konsantrasyonlarda metal bulunması, besin zincirlerinin kontaminasyonunun eşlik ettiği yabani flora ve tarımsal ürünlerde birikimlerine yol açar. Yüksek metal konsantrasyonları toprağı bitki büyümesi için uygunsuz hale getirir ve bu nedenle biyolojik çeşitlilik bozulur. Ağır metallerle kirlenmiş topraklar kimyasal, fiziksel ve biyolojik yollarla iyileştirilebilir. Genel olarak iki kategoriye ayrılabilirler.

Ex-situ yöntemi, sahada veya saha dışında ekim için kirlenmiş toprağın çıkarılmasını ve işlenmiş toprağın orijinal konumuna geri getirilmesini gerektirir. Kirlenmiş toprakları temizlemek için kullanılan ex situ yöntemlerin sırası, kirleticinin stabilize edilmesi, çökeltilmesi, hareketsiz hale getirilmesi, yakılması veya ayrıştırılması ile sonuçlanan, kirleticinin fiziksel veya kimyasal yollarla kazılmasını, detoksifikasyonunu ve/veya ayrıştırılmasını içerir.

Yerinde yöntem, kirlenmiş toprağı kazmadan temizlemeyi içerir. Reed et al. yerinde iyileştirme teknolojilerini kirleticinin bozunması veya dönüştürülmesi, biyoyararlanımı azaltmak için hareketsizleştirme ve kirleticinin topraktan ayrılması olarak tanımlamıştır. Yerinde yöntem, düşük maliyeti ve ekosistem üzerindeki nazik etkisi nedeniyle, yerinde olmayan yönteme göre tercih edilir. Geleneksel ex situ yöntemi, ağır metalle kirlenmiş toprağı çıkarmayı ve onu gömmeyi içerir, bu da optimal bir seçim değildir, çünkü kirlenmiş toprağı saha dışına gömmek, kontaminasyon problemini başka bir yere taşır; bununla birlikte, kirlenmiş toprağın taşınmasıyla ilgili belirli bir risk vardır. Kirlenmiş toprağa temiz toprak ilave edilerek ve karıştırılarak ağır metallerin kabul edilebilir bir düzeye indirilmesi, toprağın inert bir malzeme ile kaplanması kontamine alan içindeki toprağın temizlenmesine bir alternatif olabilir.

İnorganik bir kirleticinin hareketsizleştirilmesi, ağır metallerle kirlenmiş topraklar için bir iyileştirme yöntemi olarak kullanılabilir. Kirleticilerin kompleks hale getirilmesiyle veya kireçleme yoluyla toprağın pH'ının arttırılmasıyla elde edilebilir. pH'ın yükseltilmesi Cd, Cu, Ni ve Zn gibi ağır metallerin topraktaki çözünürlüğünü azaltır. Bitkiler tarafından alınma riski azaltılsa da, topraktaki metal konsantrasyonu değişmeden kalır. Bu geleneksel yol temizleme teknolojilerinin çoğu, zaten zarar görmüş bir çevreye daha fazla zarar veriyor. "Fitoremediasyon" olarak adlandırılan biyoremediasyon teknolojileri, kirlenmiş toprakların ve yeraltı suyunun yerinde arıtılması için yeşil bitkilerin ve bunlarla ilişkili mikrobiyotaların kullanımını içerir. Ağır metalleri ve diğer bileşikleri uzaklaştırmak için metal biriktiren bitkilerin kullanılması fikri ilk olarak 1983 yılında ortaya atılmıştır. "Fitoremediasyon" terimi, Latince kök tedavisine (kurtarma) eklenen Yunanca fito- (bitki) ön ekinden oluşur.

Köksap filtrasyonu, düşük kirletici konsantrasyonlu kirli su kaynaklarından kirleticileri adsorbe etmek, konsantre etmek ve köklerde biriktirmek için bitkilerin (hem karasal hem de sucul) kullanımını içerir. Bu yöntem, endüstriyel atık suları, tarım arazileri ve tesislerinden gelen yüzey akışını veya madenlerden ve madenlerden gelen asidik drenajı kısmen arıtabilir. Köksap filtrasyonu, esas olarak kökler tarafından tutulan kurşun, kadmiyum, bakır, nikel, çinko ve kroma uygulanabilir. Rizofiltrasyonun avantajları, hem "in-situ" hem de "ex-situ" olarak kullanılabilme ve hiperakümülatör olmayan bitki türlerini kullanabilme kabiliyetini içerir. Ayçiçeği, Hint hardalı, tütün, çavdar, ıspanak ve mısırın atık sudan kurşunu uzaklaştırma yeteneği araştırılmış ve ayçiçeği en yüksek temizleme verimini göstermiştir.

Fitostabilizasyon öncelikle toprak, tortu ve kanalizasyon çamurunun arıtılması için kullanılır ve bitki köklerinin topraktaki kirleticilerin hareketliliğini ve biyoyararlanımını sınırlama yeteneğine bağlıdır. Fitostabilizasyon, metallerin sorpsiyon, çökeltilmesi ve kompleksleştirilmesi yoluyla gerçekleştirilir. Bitkiler, kirlenmiş topraktan sızan su miktarını azaltır, bu da erozyon süreçlerini, çözünmüş kirleticilerin yüzey ve yeraltı sularına nüfuz etmesini ve kirlenmemiş alanlara yayılmasını önler. Fitostabilizasyonun avantajı, bu yöntemin kontamine bitki biyokütlesinin uzaklaştırılmasını gerektirmemesidir. Bununla birlikte, ana dezavantajı, kirleticinin toprakta korunmasıdır ve bu nedenle bu arıtma yönteminin kullanımına, kirleticilerin içeriğinin ve biyoyararlanımının sürekli izlenmesi eşlik etmelidir.

Bitki özütleme, toprak yapısını ve verimliliğini bozmadan ağır metal tuzlarını topraklardan uzaklaştırmanın en uygun yoludur. Bazı yazarlar bu yöntemi fitoakümülasyon olarak adlandırır. Bitki, biyokütledeki kirlenmiş topraklardan toksik metalleri ve radyonüklidleri emdiği, konsantre ettiği ve çökelttiği için, yaygın yüzey kirliliği ve nispeten düşük kirletici konsantrasyonları olan alanları temizlemenin en iyi yoludur. İki ana bitki özütleme stratejisi vardır:

Şelatların varlığında bitki özütleme veya yapay şelatların eklenmesinin metal kirleticinin hareketliliğini ve emilimini arttırdığı uyarılmış bitki özütleme;

Metalin çıkarılmasının bitkilerin doğal saflaştırma yeteneğine bağlı olduğu sıralı bitki özütleme; aynı zamanda sadece bitkilerin ekim (dikim) sayısı kontrol altındadır. Hiperbirikimli türlerin keşfi, bu teknolojinin gelişmesine daha da katkıda bulunmuştur. Bu teknolojiyi gerçekçi bir şekilde uygulanabilir kılmak için, bitkiler köklerinden büyük konsantrasyonlarda ağır metal çıkarmalı, onları yer üstü biyokütlesine taşımalı ve büyük miktarda bitki biyokütlesi üretmelidir. Bu durumda büyüme hızı, element seçiciliği, hastalık direnci, hasat yöntemi gibi faktörler önemlidir. Bununla birlikte, yavaş büyüme, yüzeysel olarak yayılan kök sistemleri ve düşük biyokütle verimliliği, ağır metallerle kirlenmiş alanları temizlemek için hiperbirikimli türlerin kullanımını sınırlar.

Fitobuharlaşma, kirleticileri topraktan uzaklaştırmak, onları uçucu bir forma dönüştürmek ve atmosfere terlemek için bitkilerin kullanılmasını içerir. Fitoevaporasyon, öncelikle cıva iyonunu daha az toksik olan elemental cıvaya dönüştürerek cıvayı uzaklaştırmak için kullanılır. Dezavantajı, atmosfere salınan cıvanın muhtemelen biriktirme yoluyla geri dönüştürülmesi ve ardından ekosisteme yeniden katılmasıdır. Amerikalı araştırmacılar, selenyum açısından zengin bir substrat üzerinde büyüyen bazı bitkilerin, dimetil selenid ve dimetil diselenid formunda uçucu selenyum ürettiğini bulmuşlardır. Fitobuharlaştırmanın, yaklaşık 12 yıllık bir yarı ömre sahip kararlı helyuma bozunan radyoaktif bir hidrojen izotopu olan trityuma başarıyla uygulandığına dair raporlar vardır. Fitodegradasyon. Organik madde fitoremediasyonunda, bitki metabolizması, kirleticilerin dönüşüm, ayrışma, stabilizasyon veya toprak ve yeraltı sularından kirleticilerin buharlaşması yoluyla geri kazanılmasında rol oynar. Fitodegradasyon, bir bitki tarafından emilen organik maddelerin bitki dokularına dahil olan daha basit moleküllere ayrışmasıdır.

Bitkiler, silah atıklarını parçalayabilen ve dönüştürebilen enzimler, trikloretilen gibi klorlu çözücüler ve diğer herbisitler içerir. Enzimler genellikle dehalojenazlar, oksijenazlar ve redüktazlardır. Rizodegradasyon, kök bölgesindeki (rizosfer) mikrobiyal aktivite yoluyla topraktaki organik bileşiklerin ayrışmasıdır ve fitodegradasyondan çok daha yavaş bir süreçtir. Yukarıdaki fitoremediasyon yöntemleri karmaşık bir şekilde kullanılabilir. Böylece, literatür taramasından fitoremediasyonun şu anda hızla gelişen bir araştırma alanı olduğu görülebilir. Geçtiğimiz on yıl içinde, dünyanın birçok ülkesinden araştırmacılar, bu yöntemin organik, inorganik kirletici maddelerden ve radyonüklidlerden kirli ortamları temizlemeye yönelik umutları konusunda saha da dahil olmak üzere deneysel onaylar aldılar.

Kirlenmiş alanları temizlemenin bu çevre dostu ve ucuz yolu, bozulmuş ve kirlenmiş arazileri eski haline getirmeye yönelik geleneksel yöntemlere gerçek bir alternatiftir. Rusya'da, ağır metaller ve petrol ürünleri gibi çeşitli organik bileşiklerle kirlenmiş topraklar için fitoremediasyonun ticari uygulaması emekleme aşamasındadır. Belirli bir bölgenin karakteristik özelliği olan ekili ve vahşi büyüyen türler arasından kirleticileri biriktirme konusunda belirgin bir yeteneği olan hızlı büyüyen bitkileri araştırmak, yüksek fitoremediasyon potansiyellerinin deneysel olarak doğrulanması ve bunu artırmanın yollarının araştırılması için büyük ölçekli çalışmalara ihtiyaç vardır. Ayrı bir önemli araştırma alanı, ekosistemin çeşitli bileşenlerinin yeniden kirlenmesini ve kirleticilerin gıda zincirlerine girmesini önlemek için kirlenmiş bitki biyokütlesinin kullanılması konusunun incelenmesidir.

Farklı bölgelerin topraklarının kimyasal bileşimi heterojendir ve topraklarda bulunan kimyasal elementlerin bölge genelinde dağılımı eşit değildir. Bu nedenle, örneğin, ağırlıklı olarak dağınık halde olan ağır metaller, konsantrasyonlarının Clarke seviyelerinden yüzlerce ve binlerce kat daha yüksek olduğu yerel bağlar oluşturabilir.

Vücudun normal çalışması için bir dizi kimyasal element gereklidir. Eksiklikleri, fazlalıkları veya dengesizlikleri, hem doğal hem de insan yapımı olabilen mikro elementozlar 1 veya biyojeokimyasal endemiler olarak adlandırılan hastalıklara neden olabilir. Dağılımlarında, kimyasal elementlerin besin zincirleri yoluyla topraktan girdiği gıda ürünlerinin yanı sıra suya da önemli bir rol aittir.

Bitkilerdeki HM yüzdesinin topraktaki, atmosferdeki ve sudaki (alg durumunda) HM yüzdesinden etkilendiği deneysel olarak belirlenmiştir. Aynı ağır metal içeriğine sahip topraklarda, iklim koşulları da çakışsa da aynı mahsulün farklı verim verdiği de fark edildi. Daha sonra verimliliğin toprak asitliğine bağımlılığı keşfedildi.

Kadmiyum, cıva, kurşun, arsenik, bakır, çinko ve manganez ile toprak kirliliği en çok çalışılan gibi görünüyor. Bu metallerle toprak kirlenmesini her biri için ayrı ayrı düşünün. 2

Kadmiyum (Cd)

Yerkabuğundaki kadmiyum içeriği yaklaşık 0.15 mg/kg'dır. Kadmiyum volkanik (0,001 ila 1,8 mg/kg), metamorfik (0,04 ila 1,0 mg/kg) ve tortul kayaçlarda (0,1 ila 11,0 mg/kg) konsantredir. Bu tür kaynak malzemeler temelinde oluşturulan topraklar 0.1‑0.3 içerir; Sırasıyla 0.1 - 1.0 ve 3.0 - 11.0 mg/kg kadmiyum.

Asitli topraklarda kadmiyum Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , kireçli topraklarda - Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , CdHCO 3 + şeklinde bulunur.

Asitli topraklar kireçlendiğinde bitkiler tarafından kadmiyum alımı önemli ölçüde düşer. Bu durumda, pH'daki bir artış, kadmiyumun toprak nemindeki çözünürlüğünü ve ayrıca toprak kadmiyumunun biyoyararlanımını azaltır. Böylece, kireçli topraklarda pancar yapraklarındaki kadmiyum içeriği, aynı bitkilerde kireçsiz topraklarda bulunan kadmiyum içeriğinden daha az olmuştur. Benzer bir etki pirinç ve buğday için de gösterildi -->.

pH'daki bir artışın kadmiyum mevcudiyeti üzerindeki olumsuz etkisi, yalnızca kadmiyumun toprak çözeltisi fazındaki çözünürlüğünde değil, aynı zamanda absorpsiyonu etkileyen kök aktivitesinde de bir azalma ile ilişkilidir.

Kadmiyum topraklarda oldukça inaktiftir ve yüzeyine kadmiyum içeren bir malzeme eklenirse çoğu bozulmadan kalır.

Kirletici maddelerin topraktan uzaklaştırılmasına yönelik yöntemler, ya kirlenmiş tabakanın kendisinin kaldırılmasını, tabakadan kadmiyumun çıkarılmasını ya da kirlenmiş tabakanın kapatılmasını içerir. Kadmiyum, mevcut şelatlama ajanları (örneğin etilendiamintetraasetik asit) ile kompleks çözünmeyen bileşiklere dönüştürülebilir. .

Kadmiyumun bitkiler tarafından topraktan nispeten hızlı alınması ve düşük toksik etki Olağan konsantrasyonlarda kadmiyum bitkilerde birikebilir ve besin zincirine kurşun ve çinkodan daha hızlı girebilir. Bu nedenle kadmiyum, atık toprağa karıştığında insan sağlığı için en büyük tehlikeyi oluşturmaktadır.

Kirlenmiş topraklardan insan besin zincirine girebilecek kadmiyum miktarını en aza indirme prosedürü, bitki toprağı, gıda veya az miktarda kadmiyum emen ürünler için kullanılmaz.

Genel olarak asidik topraklardaki mahsuller, nötr veya alkali topraklardaki mahsullerden daha fazla kadmiyum emer. Bu nedenle, asitli toprakları kireçlemek, emilen kadmiyum miktarını azaltmanın etkili bir yoludur.

Cıva (Hg)

Civa doğada yerkabuğundan buharlaşması sırasında oluşan metal buharı Hg 0 şeklinde bulunur; Hg (I) ve Hg (II)'nin inorganik tuzları formunda ve metilcıva CH3Hg+'nın organik bir bileşiği, CH3Hg+ ve (CH3)2Hg'nin monometil- ve dimetil türevleri formunda.

Merkür, toprağın üst ufkunda (0-40 cm) birikir ve daha derin katmanlarına zayıf bir şekilde göç eder. Cıva bileşikleri oldukça kararlı toprak maddeleridir. Cıva ile kirlenmiş toprakta yetişen bitkiler, elementin önemli bir miktarını emer ve tehlikeli konsantrasyonlarda biriktirir veya büyümez.

Kurşun (Pb)

Hg (25 mg/kg) ve Pb (25 mg/kg) toprak eşik konsantrasyonlarının eklenmesi ve eşiğin 2-20 kat aşılması ile kum kültürü koşullarında gerçekleştirilen deneylerin verilerine göre, yulaf bitkileri büyür ve gelişir. normalde belirli bir kirlilik düzeyine kadar. Metallerin konsantrasyonu arttıkça (Pb için 100 mg/kg dozundan başlayarak), görünüm bitkiler. Aşırı metal dozlarında bitkiler, deneylerin başlamasından itibaren üç hafta içinde ölür. Biyokütle bileşenlerindeki metallerin içeriği azalan sırada şu şekilde dağıtılır: kökler - toprak üstü kısım - tahıl.

1996 yılında Rusya'daki araçlardan atmosfere (ve dolayısıyla kısmen toprağa) toplam kurşun alımının, yük taşımacılığının katkıda bulunduğu 2.16 bin tonu da dahil olmak üzere yaklaşık 4.0 bin ton olduğu tahmin edilmektedir. Maksimum kurşun yükü Moskova ve Samara bölgelerindeydi, ardından Rusya'nın Avrupa bölgesinin orta kesiminde bulunan Kaluga, Nizhny Novgorod, Vladimir bölgeleri ve Rusya Federasyonu'nun diğer konuları geldi ve Kuzey Kafkasya. En büyük mutlak kurşun emisyonları Ural (685 ton), Volga (651 ton) ve Batı Sibirya (568 ton) bölgelerinde gözlendi. Kurşun emisyonlarının en olumsuz etkisi ise Tataristan, Krasnodar ve Stavropol Bölgeleri, Rostov, Moskova, Leningrad, Nizhny Novgorod, Volgograd, Voronezh, Saratov ve Samara bölgelerinde kaydedildi (gazete “ Yeşil Dünya”, özel sayı No. 28, 1997).

Arsenik (As)

Arsenik, çevrede çeşitli kimyasal olarak kararlı formlarda bulunur. İki ana oksidasyon durumu As(III) ve As(V)'dir. Doğada, beş değerlikli arsenik, çeşitli inorganik bileşikler biçiminde yaygındır, ancak üç değerlikli arsenik, özellikle anaerobik koşullar altında suda kolayca bulunur.

Bakır(cu)

Topraklardaki doğal bakır mineralleri arasında sülfatlar, fosfatlar, oksitler ve hidroksitler bulunur. Bakır sülfürler, indirgeme koşullarının gerçekleştiği zayıf drenajlı veya su basmış topraklarda oluşabilir. Bakır mineralleri genellikle serbestçe drene edilen tarım topraklarında kalamayacak kadar çözünür. kirli metal topraklar bununla birlikte, kimyasal ortam, yarı kararlı katı fazların birikmesine yol açan denge dışı süreçlerle kontrol edilebilir. Kovellitin (CuS) veya kalkopiritin (CuFeS 2) restore edilmiş, bakırla kirlenmiş topraklarda da bulunabileceği varsayılmaktadır.

Bakır kalıntıları, silikatlarda ayrı sülfür kapanımları olarak mevcut olabilir ve fillosilikatlardaki katyonların izomorfik olarak yerini alabilir. Yükü dengesiz kil mineralleri bakırı spesifik olmayan bir şekilde emerken, demir ve manganezin oksitleri ve hidroksitleri bakır için çok yüksek bir özgül afinite gösterir. Yüksek moleküler ağırlıklı organik bileşikler, bakır için katı emiciler olabilirken, düşük moleküler ağırlıklı organik maddeler çözünür kompleksler oluşturma eğilimindedir.

Toprak bileşiminin karmaşıklığı, bakır bileşiklerinin belirli kimyasal formlara nicel olarak ayrılma olasılığını sınırlar. -->Varlığı işaret eder büyük kütle bakır konglomeraları hem organik maddelerde hem de Fe ve Mn oksitlerinde bulunur. Bakır içeren atıkların veya inorganik bakır tuzlarının eklenmesi, nispeten hafif reaktiflerle ekstrakte edilebilen, topraktaki bakır bileşiklerinin konsantrasyonunu arttırır; dolayısıyla bakır, toprakta kararsız kimyasal formlar halinde bulunabilir. Ancak, kolayca çözünen ve değiştirilebilir element - bakır - bitkiler tarafından emilebilen, genellikle topraktaki toplam bakır içeriğinin %5'inden az olan az sayıda form oluşturur.

Bakır toksisitesi artan toprak pH'ı ve düşük toprak katyon değişim kapasitesi ile artar. Ekstraksiyon nedeniyle bakır zenginleştirmesi sadece toprağın yüzey katmanlarında meydana gelir ve derin kök sistemine sahip mahsuller bundan zarar görmez.

Çevre ve bitki beslenmesi bakırın fitotoksisitesini etkileyebilir. Örneğin, bitkiler ılık su yerine soğuk su ile sulandığında, düz arazilerde pirincin bakır toksisitesi açıkça görüldü. Gerçek şu ki, soğuk toprakta mikrobiyolojik aktivite bastırılır ve toprakta bakırın çözeltiden çökelmesine katkıda bulunacak indirgeme koşulları yaratır.

Bakır için fitotoksisite, başlangıçta topraktaki mevcut bakır fazlalığından meydana gelir ve toprak asitliği ile artar. Bakır toprakta nispeten inaktif olduğu için toprağa giren bakırın tamamına yakını üst tabakalarda kalır. Organik maddelerin bakırla kirlenmiş topraklara katılması, çözünebilir metalin organik substrat tarafından adsorpsiyonu nedeniyle (bu durumda Cu2+ iyonları bitki tarafından daha az erişilebilir karmaşık bileşiklere dönüştürülür) veya toprakların hareketliliğini artırarak toksisiteyi azaltabilir. Cu 2+ iyonları ve onları çözünür organobakır kompleksleri şeklinde topraktan yıkamak.

çinko (Zn)

Çinko toprakta oksosülfatlar, karbonatlar, fosfatlar, silikatlar, oksitler ve hidroksitler şeklinde bulunabilir. Bunlar inorganik bileşikler iyi drene edilmiş tarım arazilerinde yarı kararlıdır. Görünüşe göre, sfalerit ZnS, hem indirgenmiş hem de oksitlenmiş topraklarda termodinamik olarak baskın formdur. Çinkonun fosfor ve klor ile bir miktar ilişkisi, ağır metallerle kontamine olmuş indirgenmiş tortularda belirgindir. Bu nedenle, metalce zengin topraklarda nispeten çözünür çinko tuzları bulunmalıdır.

Çinko, silikat minerallerinde izomorfik olarak diğer katyonlarla değiştirilir ve manganez ve demir hidroksitlerle tıkanabilir veya birlikte çökeltilebilir. Fillosilikatlar, karbonatlar, hidratlı metal oksitler ve organik bileşikler, hem spesifik hem de spesifik olmayan bağlanma bölgelerini kullanarak çinkoyu iyi emer.

Asitli topraklarda çinkonun çözünürlüğü, düşük moleküler ağırlıklı organik ligandlarla kompleks oluşumunda da artar. İndirgeme koşulları, çözünmeyen ZnS oluşumu nedeniyle çinkonun çözünürlüğünü azaltabilir.

Çinko fitotoksisitesi genellikle bitki köklerinin topraktaki fazla çinko çözeltisiyle temas etmesiyle kendini gösterir. Çinkonun topraktan taşınması, değişim ve difüzyon yoluyla gerçekleşir, ikinci süreç çinko içeriği düşük topraklarda baskındır. Çözünür çinko konsantrasyonlarının nispeten stabil olduğu yüksek çinkolu topraklarda metabolik taşıma daha önemlidir.

Çinkonun topraktaki hareketliliği, şelatlayıcı ajanların (doğal veya sentetik) varlığında artar. Çözünür şelatların oluşumunun neden olduğu çözünür çinko konsantrasyonundaki artış, moleküler boyuttaki artışa bağlı olarak hareketlilikteki azalmayı telafi eder. Bitki dokularındaki çinko konsantrasyonları, toplam alım ve toksisite semptomları, kök yıkama solüsyonundaki çinko konsantrasyonu ile pozitif ilişkilidir.

Serbest Zn2+ iyonu ağırlıklı olarak bitkilerin kök sistemi tarafından emilir; bu nedenle, çözünür şelatların oluşumu bu metalin topraktaki çözünürlüğüne katkıda bulunur ve bu reaksiyon, şelatlı formda çinkonun azalan kullanılabilirliğini telafi eder.

Metal kontaminasyonunun ilk şekli çinko toksisitesi potansiyelini etkiler: Döllenmiş topraklarda bir bitki için çinkonun eşdeğer toplam içeriğine sahip çinko mevcudiyeti, ZnSO 4 >çamur>çöp kompost serisinde azalır.

Zn içeren çamurla toprak kontaminasyonu üzerine yapılan çoğu deney, verimde bir düşüş veya bunların bariz fitotoksisitesini göstermedi; ancak yüksek oranda uzun süreli uygulamaları bitkilere zarar verebilir. ZnSO 4 formundaki çinkonun basit uygulaması, asidik topraklarda ürün büyümesinin azalmasına neden olurken, neredeyse nötr topraklarda uzun süreli çinko uygulaması farkedilmeden gider.

Tarımsal topraklarda çinkonun ulaştığı toksisite seviyeleri genellikle yüzey çinkosundan kaynaklanır; genellikle 15-30 cm'den daha derine nüfuz etmez.Bazı mahsullerin derin kökleri, kirlenmemiş alt topraktaki konumlarından dolayı fazla çinko ile temastan kaçınabilir.

Çinko ile kirlenmiş toprakların kireçlenmesi, tarla bitkilerinde çinkonun konsantrasyonunu azaltır. NaOH veya Ca(OH) 2 katkı maddeleri, yüksek çinkolu turba topraklarında yetişen sebzelerde çinkonun toksisitesini azaltır, ancak bu topraklarda bitkiler tarafından çinko alımı çok sınırlıdır. Çinkonun neden olduğu demir eksikliği, toprağa veya doğrudan yapraklara demir şelatları veya FeSO 4 uygulanarak giderilebilir. Çinko bulaşmış üst tabakanın fiziksel olarak uzaklaştırılması veya tamamen atılması, metalin bitkiler üzerindeki toksik etkilerini önleyebilir.

Manganez

Toprakta manganez üç oksidasyon durumunda bulunur: +2, +3, +4. Çoğunlukla, bu metal birincil minerallerle veya ikincil metal oksitlerle ilişkilidir. Toprakta toplam mangan miktarı 500 - 900 mg/kg düzeyinde dalgalanmaktadır.

Mn 4+'nın çözünürlüğü son derece düşüktür; üç değerlikli manganez topraklarda çok kararsızdır. Topraklardaki manganezin çoğu Mn2+ olarak bulunurken, iyi havalandırılmış topraklarda, metalin oksidasyon durumunda IV olduğu katı fazdaki çoğu oksit olarak bulunur; Kötü havalandırılmış topraklarda, manganez mikrobiyal ortam tarafından yavaş yavaş indirgenir ve toprak çözeltisine geçer, böylece oldukça hareketli hale gelir.

Mn2+'nın çözünürlüğü, düşük pH değerlerinde önemli ölçüde artar, ancak manganezin bitkiler tarafından emilmesi azalır.

Mangan toksisitesi genellikle toplam manganez seviyelerinin orta ila yüksek olduğu, toprak pH'ının oldukça düşük olduğu ve toprak oksijen mevcudiyetinin de düşük olduğu (yani indirgeme koşullarının mevcut olduğu) durumlarda ortaya çıkar. Bu koşulların etkisini ortadan kaldırmak için kireçleme ile toprak pH'ı arttırılmalı, toprak drenajını iyileştirmek, su girişini azaltmak için çaba sarf edilmelidir, yani. genellikle toprağın yapısını iyileştirir.