Ağır metaller (HM), atom kütlesi 50 atomik kütle biriminin (amu) üzerinde olan D. I. Mendeleev'in periyodik tablosunun 40'tan fazla kimyasal elementini içerir. Bunlar Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co, vb.'dir.
Mevcut “ağır metaller” kavramı katı değildir, çünkü ametal elementlere genellikle TM, örneğin As, Se ve hatta bazen F, Be ve atom kütlesi 50 amu'dan az olan diğer elementler denir.
HM'ler arasında canlı organizmalar için biyolojik olarak önemli olan birçok mikro element vardır. Bunlar, en önemli fizyolojik süreçlerin biyokatalizörlerinin ve biyoregülatörlerinin temel ve yeri doldurulamaz bileşenleridir. Bununla birlikte, biyosferin çeşitli nesnelerindeki aşırı HM içeriği, canlı organizmalar üzerinde iç karartıcı ve hatta toksik bir etkiye sahiptir.
Toprağa giren HM kaynakları, doğal (kayaların ve minerallerin ayrışması, erozyon süreçleri, volkanik aktivite) ve insan yapımı (minerallerin madenciliği ve işlenmesi, yakıt yanması, araçların etkisi, tarım vb.) Tarım arazisi, Atmosfer yoluyla kirlenmeye ek olarak, özellikle pestisitler, mineral ve organik gübreler kullanırken, kireçleme yaparken, atık su kullanırken özellikle HM'lerle kontamine olurlar. Son zamanlarda, bilim adamları kentsel topraklara özel ilgi gösterdiler. İkincisi, bir kısmı HM kontaminasyonu olan önemli bir teknolojik baskı yaşıyor.
Tablo 3.14 ve 3.15, biyosferin çeşitli nesnelerinde HM'lerin dağılımını ve çevreye giren HM'lerin kaynaklarını gösterir.
Tablo 3.14
| eleman | Toprak | temiz su | deniz suları | Bitkiler | Hayvanlar (kas dokusunda) |
| Mn | 1000 | 0,008 | 0,0002 | 0,3-1000 | 0,2-2,3 |
| çinko | 90 (1-900) | 0,015 | 0,0049 | 1,4-600 | 240 |
| Cu | 30 (2-250) | 0,003 | 0,00025 | 4-25 | 10 |
| ortak | 8 (0,05-65) | 0,0002 | 0,00002 | 0,01-4,6 | 0,005-1 |
| Pb | 35 (2-300) | 0,003 | 0,00003 | 0,2-20 | 0,23-3,3 |
| CD | 0,35 (0,01-2) | 0,0001 | - | 0,05-0,9 | 0,14-3,2 |
| Hg | 0,06 | 0,0001 | 0,00003 | 0,005-0,02 | 0,02-0,7 |
| Olarak | 6 | 0,0005 | 0,0037 | 0,02-7 | 0,007-0,09 |
| Gör | 0,4 (0,01-12) | 0,0002 | 00,0002 | 0,001-0,5 | 0,42-1,9 |
| F | 200 | 0,1 | 1,3 | 0,02-24 | 0,05 |
| B | 20 (2-270) | 0,15 | 4,44 | 8-200 | 0,33-1 |
| ay | 1,2 (0,1-40) | 0,0005 | 0,01 | 0,03-5 | 0,02-0,07 |
| cr | 70 (5-1500) | 0,001 | 0,0003 | 0,016-14 | 0,002-0,84 |
| Ni | 50 (2-750) | 0,0005 | 0,00058 | 0,02-4 | 1-2 |
Tablo 3.15
Çevre kirliliği kaynakları TM
Masanın sonu. 3.4
HM'ler toprak yüzeyine çeşitli şekillerde gelirler. Bunlar, suda hem çözünür hem de pratik olarak çözünmeyen oksitler ve çeşitli metal tuzlarıdır (sülfürler, sülfatlar, arsenit vb.). Cevher işleme işletmelerinden ve demir dışı metalurji işletmelerinden kaynaklanan emisyonların bileşiminde - çevre kirliliğinin ana kaynağı HM - metallerin büyük kısmı (% 70-90) oksitler şeklindedir.
Toprak yüzeyinde bir kez, belirli bir bölgedeki jeokimyasal engellerin doğasına bağlı olarak HM'ler birikebilir veya dağılabilir.
Toprak yüzeyine giren HM'nin çoğu, üst humus horizonlarında sabitlenir. HM'ler toprak parçacıklarının yüzeyinde emilir, özellikle elementer organik bileşikler şeklinde toprak organik maddesine bağlanır, demir hidroksitlerde birikir, kil minerallerinin kristal kafeslerinin bir parçasıdır, izomorfik sonucu kendi minerallerini verir. toprak neminde çözünür ve toprak havasında gaz halinde olan ikameler, toprak biyotasının ayrılmaz bir parçasıdır.
HM hareketliliğinin derecesi, jeokimyasal ortama ve teknolojik etkinin düzeyine bağlıdır. Ağır partikül boyutu dağılımı ve yüksek organik madde içeriği, HM'lerin toprağa bağlanmasına yol açar. pH değerlerinde bir artış, katyon oluşturan metallerin (bakır, çinko, nikel, cıva, kurşun vb.) emilimini arttırır ve anyon oluşturan metallerin (molibden, krom, vanadyum vb.) hareketliliğini arttırır. Oksitleyici koşulların güçlendirilmesi metallerin migrasyon kabiliyetini arttırır. Sonuç olarak, çoğu HM'yi bağlama yeteneğine göre, topraklar şu sırayı oluşturur: serozem> chernozem> soddy-podzolik toprak.
Kirletici bileşenlerin toprakta kalma süresi, biyosferin diğer bölümlerinden çok daha uzundur ve toprak kirliliği, özellikle de HM, pratik olarak sonsuzdur. Toprakta biriken metaller, yıkama, bitkiler tarafından tüketilme, erozyon ve sönme sırasında yavaş yavaş uzaklaştırılır (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). HM'nin yarı uzaklaştırma süresi (veya yarısının ilk konsantrasyondan uzaklaştırılması) çeşitli elementler için büyük ölçüde değişir, ancak oldukça uzun zaman dilimleridir: Zn için - 70 ila 510 yıl; cd için - 13 ila 110 yaş arası; Cu için - 310 ila 1500 yıl arası ve Pb - 2 için - 740 ila 5900 yıl arası (Sadovskaya, 1994).
HM ile toprak kirliliğinin aynı anda iki olumsuz yanı vardır. İlk olarak, besin zincirlerinden topraktan bitkilere ve oradan da hayvanların ve insanların vücuduna giren HM'ler, bunlarda ciddi hastalıklara neden olur - popülasyonun insidansında bir artış ve yaşam beklentisinde bir azalmanın yanı sıra tarım bitkilerinin ve hayvancılık ürünlerinin mahsul miktar ve kalitesinde azalma.
İkincisi, toprakta büyük miktarlarda biriken HM'ler, birçok özelliğini değiştirme yeteneğine sahiptir. Her şeyden önce, değişiklikler toprağın biyolojik özelliklerini etkiler: toplam mikroorganizma sayısı azalır, tür bileşimi (çeşitlilik) azalır, mikrobiyosenozların yapısı değişir, ana mikrobiyolojik süreçlerin yoğunluğu ve toprak enzimlerinin aktivitesi azalır, vb. toprak, humus durumu, yapısı, ortamın pH'ı vb. Sonuç, kısmi ve bazı durumlarda toprak verimliliğinin tamamen kaybıdır.
Doğada, topraklarda yetersiz veya fazla HM içeriğine sahip bölgeler vardır. Topraklardaki anormal HM içeriği iki grup nedenden kaynaklanmaktadır: ekosistemlerin biyojeokimyasal özellikleri ve teknojenik madde akışlarının etkisi. İlk durumda, kimyasal elementlerin konsantrasyonunun canlı organizmalar için optimal seviyeden daha yüksek veya daha düşük olduğu alanlara doğal jeokimyasal anomaliler veya biyojeokimyasal bölgeler denir. Burada, elementlerin anormal içeriği doğal nedenlerden kaynaklanmaktadır - ana kayaların özellikleri, toprak oluşum süreci, cevher anomalilerinin varlığı. İkinci durumda, bölgelere teknojenik jeokimyasal anomaliler denir. Ölçeğe bağlı olarak, küresel, bölgesel ve yerel olarak ayrılırlar.
Toprak, doğal çevrenin diğer bileşenlerinden farklı olarak, sadece kirlilik bileşenlerini biriktirmekle kalmaz, aynı zamanda kimyasal elementlerin ve bileşiklerin atmosfere, hidrosfere ve canlı maddeye transferini kontrol eden doğal bir tampon görevi görür.
Çeşitli bitkiler, hayvanlar ve insanlar, yaşam için belirli bir toprak ve su bileşimine ihtiyaç duyar. Jeokimyasal anormalliklerin olduğu yerlerde, tüm besin zinciri boyunca mineral bileşimindeki normdan sapmaların aktarımı ağırlaştırılır.
Mineral beslenmedeki bozulma sonucunda fito-, zoo- ve mikrobosenozların tür kompozisyonundaki değişiklikler, yabani olarak yetişen bitki formlarının hastalıkları, tarımsal bitki ve hayvansal ürünlerin mahsul miktar ve kalitesinde azalma, artış nüfus morbiditesinde ve yaşam beklentisinde azalma görülmektedir (Tablo 3.15). TM'nin toksik etkisinin mekanizması tabloda sunulmaktadır. 3.16.
Tablo 3.15
İçlerinde HM içeriği fazla ve eksik olan bitkilerde fizyolojik bozukluklar (Kovalevsky, Andrianova, 1970; Kabata-pendias,
pendias, 1989)
| eleman | Fizyolojik bozukluklar | |
| bir eksiklikle | aşırı | |
| Cu | Kloroz, solgunluk, melanizm, beyaz bükülmüş tepeler, zayıflamış salkım oluşumu, bozulmuş odunlaşma, kuru ağaç tepeleri | Fe kaynaklı klorozda olduğu gibi koyu yeşil yapraklar; kalın, kısa veya dikenli tel benzeri kökler sürgün oluşumunun bastırılması |
| çinko | Damarlar arası kloroz (esas olarak monokotlarda), bodur büyüme, ağaçların rozet yaprakları, yapraklarda mor-kırmızı noktalar | Yaprak uçlarında kloroz ve nekroz, genç yapraklarda damarlar arası kloroz, bir bütün olarak bitki büyümesinin gecikmesi, dikenli tel gibi görünen hasarlı kökler |
| CD | - | Kahverengi yaprak kenarları, kloroz, kırmızımsı damarlar ve yaprak sapı, bükülmüş yapraklar ve kahverengi az gelişmiş kökler |
| Hg | - | Sürgünlerin ve köklerin bir miktar inhibisyonu, yapraklarda kloroz ve üzerlerinde kahverengi lekeler |
| Pb | - | Azalan fotosentez, koyu yeşil yapraklar, yuvarlanan yaşlı yapraklar, bodur yapraklar, kahverengi kısa kökler |
Tablo 3.16
TM toksisitesinin etki mekanizması (Torshin ve diğerleri, 1990'a göre)
| eleman | Eylem |
| Cu, Zn, Cd, Hg, Pb | Membran geçirgenliği üzerindeki etki, SH - sistein ve metionin grupları ile reaksiyon |
| Pb | Proteinlerin üç boyutlu yapısını değiştirme |
| Cu, Zn, Hg, Ni | Fosfolipidlerle komplekslerin oluşumu |
| Ni | Albümin ile komplekslerin oluşumu |
| Enzim inhibisyonu: | |
| Hg2 + | alkalin fosfataz, gluko-6-fosfataz, laktat dehidrojenaz |
| Cd2 + | adenosin trifosfataz, alkol dehidrojenaz, amilaz, karbonik anhidraz, karboksipeptidaz (pentidaz), glutamatoksaloasetat transaminaz |
| Pb2 + | asetilkolinesteraz, alkalin fosfataz, ATPaz |
| Ni2 + | karbonik anhidraz, sitokrom oksidaz, benzopiren hidroksilaz |
HM'lerin biyolojik sistemler üzerindeki toksik etkisi, öncelikle proteinlerin sülfhidril gruplarına (enzimler dahil) kolayca bağlanmaları, sentezlerini baskılamaları ve böylece vücuttaki metabolizmayı bozmalarından kaynaklanmaktadır.
Canlı organizmalar, HM'ye karşı çeşitli direnç mekanizmaları geliştirmiştir: HM iyonlarının daha az toksik bileşiklere indirgenmesinden, toksik iyonları hücreden dış ortama verimli ve spesifik olarak uzaklaştıran iyon taşıma sistemlerinin aktivasyonuna kadar.
Canlı maddenin biyojeosenotik ve biyosferik organizasyon seviyelerinde kendini gösteren HM'nin canlı organizmalar üzerindeki etkisinin en önemli sonucu, organik maddenin oksidasyonunu engellemektir. Bu, ekosistemlerde mineralizasyon ve birikim oranında bir azalmaya yol açar. Aynı zamanda, organik madde konsantrasyonundaki bir artış, HM'nin kendisine bağlanmasına neden olur ve bu da ekosistem üzerindeki yükü geçici olarak hafifletir. Organizmaların sayısındaki, biyokütlelerindeki ve yaşamsal aktivite yoğunluğundaki azalmaya bağlı olarak organik maddenin ayrışma hızındaki azalma, ekosistemlerin HM kirliliğine pasif bir tepkisi olarak kabul edilir. Organizmalar, antropojenik yüklere yalnızca yaşam boyu metallerin vücutlarda ve iskeletlerde birikmesi sırasında aktif olarak direnir. Bu süreçten en dirençli türler sorumludur.
Canlı organizmaların, özellikle bitkilerin yüksek konsantrasyonlarda HM'lere karşı direnci ve yüksek konsantrasyonlarda metal biriktirme yetenekleri, kirleticilerin besin zincirine nüfuz etmesine izin verdiği için insan sağlığı için büyük tehlike oluşturabilir. Üretimin jeokimyasal koşullarına bağlı olarak, hem bitkisel hem de hayvansal kaynaklı insan gıdaları, insanın mineral element ihtiyacını karşılayabilir, eksik veya fazla içerebilir, daha toksik hale gelebilir, hastalığa ve hatta ölüme neden olabilir (Tablo 3.17).
Tablo 3.17
TM'nin insan vücudu üzerindeki etkisi (Kovalsky, 1974; Kısa tıbbi ansiklopedi, 1989; Torshin ve diğerleri, 1990; Vücut üzerindeki etkiler.., 1997; Toksikoloji El Kitabı .., 1999)
| eleman | Fizyolojik anormallikler | |
| bir eksiklikle | aşırı | |
| Mn | İskelet sistemi hastalıkları | Ateş, zatürree, merkezi sinir sistemi hasarı (manganez parkinsonizm), endemik gut, bozulmuş kan dolaşımı, gastrointestinal fonksiyonlar, kısırlık |
| Cu | Zayıflık, anemi, lösemi, iskelet sistemi hastalıkları, hareketlerin koordinasyonunda bozulma | Meslek hastalıkları, hepatit, Wilson hastalığı. Böbrekleri, karaciğeri, beyni, gözleri etkiler |
| çinko | İştah azalması, kemik deformasyonu, cüce büyümesi, yaraların ve yanıkların uzun süre iyileşmesi, zayıf görme, miyopi | Kanserojenitenin azaltılması, anemi, oksidatif süreçlerin inhibisyonu, dermatit |
| Pb | - | Kurşun ensefalo nöropatisi, metabolik bozukluklar, enzimatik reaksiyonların inhibisyonu, vitamin eksikliği, anemi, multipl skleroz. Kalsiyum yerine iskelet sisteminin bir parçasıdır |
| CD | - | Gastrointestinal bozukluklar, solunum bozuklukları, anemi, yüksek tansiyon, böbrek hasarı, itai-itai hastalığı, proteinüri, osteoporoz, mutajenik ve kanserojen etkiler |
| Hg | - | Merkezi sinir sistemi ve periferik sinir lezyonları, infantilizm, üreme bozuklukları, stomatit, hastalık Minamata, erken yaşlanma |
| ortak | endemik guatr | - |
| Ni | - | Dermatit, hematopoez bozukluğu, karsinojenisite, embriyotoksikoz, subakut miyelo-optik nöropati |
| cr | - | Dermatit, kanserojenlik |
| V | - | Kardiyovasküler sistem hastalıkları |
Farklı HM'ler, değişen derecelerde insan sağlığı için bir tehdit oluşturmaktadır. En tehlikelileri Hg, Cd, Pb'dir (Tablo 3.18).
Tablo 3.18
Tehlikelerine göre kirletici sınıfları (GOST 17.4.1.02-83)
Topraktaki HM içeriğinin tayınlanması konusu çok zordur. Çözümü, toprağın çok işlevliliğinin tanınmasına dayanmalıdır. Karne sürecinde toprak çeşitli konumlardan düşünülebilir: doğal bir beden olarak; bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar için bir habitat ve substrat olarak; tarımsal ve endüstriyel üretimin nesnesi ve aracı olarak; patojenik mikroorganizmalar içeren doğal bir rezervuar olarak. Topraktaki HM içeriğinin düzenlenmesi, tüm topraklar için tek tip değerler bulma olasılığını reddeden toprak-ekolojik ilkeler temelinde gerçekleştirilmelidir.
HM'lerle kirlenmiş toprakların iyileştirilmesi konusuna iki ana yaklaşım vardır. Birincisi, toprağı HM'den temizlemeyi amaçlıyor. Arıtma, liç yoluyla, bitkiler yardımıyla topraktan HM'ler çıkarılarak, üstteki kirlenmiş toprak tabakası kaldırılarak vb. gerçekleştirilebilir. İkinci yaklaşım, HM'lerin toprakta sabitlenmesi, suda çözünmeyen formlara dönüştürülmesi ve HM'lerin toprağa dönüştürülmesine dayanır. canlı organizmalar için erişilemez. Bunun için toprağa organik madde, fosforlu mineral gübreler, iyon değişim reçineleri, doğal zeolitler, kahverengi kömür, toprağı kireçleme vb. Eklenmesi önerilmektedir. Bununla birlikte, HM'yi toprağa sabitlemek için herhangi bir yöntemin kendi süresi vardır. Er ya da geç, HM'nin bir kısmı tekrar toprak çözeltisine ve oradan canlı organizmalara girmeye başlayacaktır.
Bu nedenle, ağır metaller, atom kütlesi 50 amu'nun üzerinde olan 40'tan fazla kimyasal element içerir. yemek yemek. Bunlar Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co vb.'dir. TM arasında biyokatalizörlerin gerekli ve yeri doldurulamaz bileşenleri olan ve en önemli fizyolojik süreçlerin biyoregülatörleri olan birçok eser element vardır. Bununla birlikte, biyosferin çeşitli nesnelerindeki aşırı HM içeriği, canlı organizmalar üzerinde iç karartıcı ve hatta toksik bir etkiye sahiptir.
Toprağa giren HM kaynakları doğal (kayaların ve minerallerin aşınması, erozyon süreçleri, volkanik aktivite) ve insan yapımı (madencilik ve minerallerin işlenmesi, yakıt yanması, araçların etkisi, tarım vb.) olarak ayrılır.
HM'ler toprak yüzeyine çeşitli şekillerde gelirler. Bunlar, suda hem çözünür hem de pratik olarak çözünmeyen oksitler ve çeşitli metal tuzlarıdır.
HM ile toprak kirliliğinin ekolojik sonuçları, kirlilik, jeokimyasal koşullar ve toprak stabilitesi parametrelerine bağlıdır. Kirlilik parametreleri metalin doğasını, yani kimyasal ve toksik özelliklerini, topraktaki metal içeriğini, kimyasal bileşiğin şeklini, kirlilik anından itibaren geçen süreyi vb. alkali ve redoks koşullarını, mikrobiyolojik aktiviteyi ve biyokimyasal süreçler vb.
Canlı organizmaların, özellikle bitkilerin yüksek konsantrasyonlarda HM'lere karşı direnci ve yüksek konsantrasyonlarda metal biriktirme yetenekleri, kirleticilerin besin zincirine nüfuz etmesine izin verdiği için insan sağlığı için büyük tehlike oluşturabilir.
Topraktaki HM'lerin içeriğini standartlaştırırken, toprağın çok işlevliliği dikkate alınmalıdır. Toprak, doğal bir vücut, bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar için bir habitat ve substrat olarak, tarımsal ve endüstriyel üretimin bir nesnesi ve aracı olarak, patojenik mikroorganizmalar içeren doğal bir rezervuar olarak, karasal biyojeosinozun ve biyosferin bir parçası olarak kabul edilebilir. bir bütün olarak.
Ağır metal içeriğinin standardizasyonu
doğal çevrenin tüm faktörlerini tam olarak hesaba katmanın imkansızlığı nedeniyle toprakta ve bitkilerde son derece zordur. Bu nedenle, yalnızca toprağın agrokimyasal özelliklerinde (çevrenin reaksiyonu, humus içeriği, bazlarla doygunluk derecesi, granülometrik bileşim) bir değişiklik, bitkilerdeki ağır metallerin içeriğini birkaç kat azaltabilir veya artırabilir. Bazı metallerin arka plan içeriği hakkında bile çelişkili veriler var. Araştırmacılar tarafından belirtilen sonuçlar bazen 5-10 kat farklılık göstermektedir.
Birçok ölçek önerdi
ağır metallerin çevre düzenlemesi. Bazı durumlarda, izin verilen maksimum konsantrasyon, sıradan antropojenik topraklarda gözlenen en yüksek metal içeriği, diğerlerinde - sınırlayıcı fitotoksisite olan içerik olarak alınır. Çoğu durumda, ağır metaller için üst normu birkaç kez aşan MPC'ler önerilmektedir.
Teknolojik kirliliği karakterize etmek
ağır metaller, kirlenmiş topraktaki bir elementin konsantrasyonunun arka plan konsantrasyonuna oranına eşit bir konsantrasyon faktörü kullanır. Birkaç ağır metal ile kontamine olduğunda, kontaminasyon derecesi toplam konsantrasyon göstergesinin (Zc) değeri ile tahmin edilir. IMGRE tarafından önerilen ağır metallerle toprak kontaminasyonu ölçeği Tablo 1'de gösterilmektedir.
Tablo 1. Tarım topraklarını kimyasal maddelerden kaynaklanan kirlilik derecesine göre değerlendirme şeması (SSCB Goskomhydromet, No. 02-10 51-233, 10.12.90)
| Kirlilik derecesine göre toprak kategorisi | Zc | MPC'ye göre kirlilik | Toprakların olası kullanımı | gerekli faaliyetler |
| İzin verilebilir | <16,0 | Arka planı aşıyor, ancak MPC'den daha yüksek değil | Herhangi bir mahsul için kullanın | Toprak kirliliği kaynaklarının etkisinin azaltılması. Bitkiler için toksik maddelerin mevcudiyetini azaltmak. |
| orta derecede tehlikeli | 16,1- 32,0 | Sınırlayıcı genel sıhhi ve göçmen su tehlike göstergesinde MPC'yi aşıyor, ancak yer değiştirme göstergesi için MPC'nin altında | Mahsul üretiminin kalite kontrolüne tabi olan herhangi bir mahsul için kullanın | Kategori 1'e benzer önlemler. Sınırlayıcı migrasyon suyu göstergesine sahip bir giriş varsa, bu maddelerin yüzey ve yeraltı sularındaki içeriğinin kontrolü yapılır. |
| son derece tehlikeli | 32,1- 128 | Sınırlayıcı bir yer değiştirme tehlike göstergesinde MPC'yi aşıyor | Gıda ve yem almadan endüstriyel ürünler için kullanın. Kimyasal yoğunlaştırıcı tesisleri ortadan kaldırın | Kategorilere benzer faaliyetler 1. Gıda ve yem olarak kullanılan bitkilerdeki toksik maddelerin içeriği üzerinde zorunlu kontrol. Özellikle konsantre bitkiler için hayvan yemi için yeşil kütle kullanımının sınırlandırılması. |
| son derece tehlikeli | > 128 | Tüm göstergeler için MPC'yi aşıyor | Tarımsal kullanımdan hariç tutun | Atmosferde, toprakta ve sularda kirliliğin ve bağlayıcı toksik maddelerin azaltılması. |
Resmi olarak onaylanmış MPC'ler
Tablo 2, resmi olarak onaylanmış MPC'leri ve içeriklerinin tehlike göstergeleri açısından izin verilen düzeylerini göstermektedir. Tıbbi hijyenistler tarafından benimsenen şemaya göre, topraklardaki ağır metallerin düzenlenmesi, yer değiştirme (bir elementin bitkilere geçişi), göçmen su (suya geçiş) ve genel sıhhi (kendi kendini temizleme kabiliyeti üzerindeki etki) alt bölümlere ayrılmıştır. topraklar ve toprak mikrobiyosenozu).
Tablo 2. Topraktaki kimyasal maddelerin maksimum izin verilen konsantrasyonu (MPC) ve tehlike göstergeleri açısından içeriklerinin izin verilen seviyeleri (01.01.1991 itibariyle. SSCB'nin Goskompriroda, No. 02-2333, 10.12.90).
| maddelerin adı | MPC, mg / kg toprak, arka plan dikkate alınarak | Zararlı göstergeler | ||
| yer değiştirme | Suçlu | genel sıhhi | ||
| Suda çözünür formlar | ||||
| flor | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| hareketli formlar | ||||
| Bakır | 3,0 | 3,5 | 72,0 | 3,0 |
| Nikel | 4,0 | 6,7 | 14,0 | 4,0 |
| Çinko | 23,0 | 23,0 | 200,0 | 37,0 |
| Kobalt | 5,0 | 25,0 | >1000 | 5,0 |
| flor | 2,8 | 2,8 | - | - |
| Krom | 6,0 | - | - | 6,0 |
| Brüt içerik | ||||
| Antimon | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 50,0 |
| Manganez | 1500,0 | 3500,0 | 1500,0 | 1500,0 |
| Vanadyum | 150,0 | 170,0 | 350,0 | 150,0 |
| Öncülük etmek ** | 30,0 | 35,0 | 260,0 | 30,0 |
| Arsenik ** | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 10,0 |
| Merkür | 2,1 | 2,1 | 33,3 | 5,0 |
| Kurşun + cıva | 20+1 | 20+1 | 30+2 | 30+2 |
| Bakır* | 55 | - | - | - |
| Nikel* | 85 | - | - | - |
| Çinko* | 100 | - | - | - |
* - brüt içerik yaklaşıktır.
** - çelişki; arsenik için ortalama arka plan içeriği 6 mg / kg'dır, arka plandaki kurşun içeriği de genellikle MPC normlarını aşar.
Resmi olarak onaylanmış UEC
1995 yılında 6 ağır metal ve arsenik brüt içeriği için geliştirilen UEC, çevrenin reaksiyon seviyesini ve toprağın granülometrik bileşimini hesaba kattıkları için ağır metallerle toprak kontaminasyonunun daha eksiksiz bir karakterizasyonunu elde etmeyi mümkün kılar. .
Tablo 3. Farklı fizikokimyasal özelliklere (brüt içerik, mg / kg) sahip topraklarda yaklaşık olarak izin verilen ağır metal ve arsenik konsantrasyonları (APC) (MPC ve APC No. 6229-91 listesine ek No. 1).
| eleman | Toprak grubu | arka plan ile UEC | Toplama adanın durumu topraklarda | Tehlike sınıfları | özellikler hareketler vücutta |
| Nikel | Kumlu ve kumlu balçık | 20 | Katı: tuz şeklinde, emilmiş halde, mineral bileşiminde | 2 | Sıcak kanlı hayvanlar ve insanlar için düşük toksiktir. Mutojenik etkiye sahiptir |
| <5,5 | 40 | ||||
| Nötrale yakın, (tınlı ve killi), pHKCl> 5.5 | 80 | ||||
| Bakır | Kumlu ve kumlu balçık | 33 | 2 | Hücre geçirgenliğini arttırır, glutatyon redüktazı inhibe eder, metabolizmayı bozar, -SH, -NH2 ve COOH- grupları ile etkileşime girer. | |
| Asidik (tınlı ve killi), pH KCl<5,5 | 66 | ||||
| Nötrale yakın, (tınlı ve killi), pH KCl> 5.5 | 132 | ||||
| Çinko | Kumlu ve kumlu balçık | 55 | Katı: tuzlar halinde, organomineral bileşikler, emilmiş halde, minerallerin bileşiminde | 1 | Eksiklik veya fazlalık gelişimsel anormalliklere neden olur. Çinko içeren pestisitlerin tanıtılması için teknolojiyi ihlal eden zehirlenme |
| Asidik (tınlı ve killi), pH KCl<5,5 | 110 | ||||
| Nötrale yakın, (tınlı ve killi), pH KCl> 5.5 | 220 | ||||
| Arsenik | Kumlu ve kumlu balçık | 2 | Katı: tuzlar halinde, organomineral bileşikler, emilmiş halde, minerallerin bileşiminde | 1 | Zehirli madde, çeşitli enzimleri inhibe eder, metabolizmayı olumsuz etkiler. Olası kanserojen etki |
| Asidik (tınlı ve killi), pH KCl<5,5 | 5 | ||||
| Nötrale yakın, (tınlı ve killi), pH KCl> 5.5 | 10 | ||||
| Kadmiyum | Kumlu ve kumlu balçık | 0,5 | Katı: tuzlar halinde, organomineral bileşikler, emilmiş halde, minerallerin bileşiminde | 1 | Oldukça toksik bir madde, enzimlerin sülfhidril gruplarını bloke eder, demir ve kalsiyum değişimini bozar, DNA sentezini bozar. |
| Asidik (tınlı ve killi), pH KCl<5,5 | 1,0 | ||||
| Nötrale yakın, (tınlı ve killi), pH KCl> 5.5 | 2,0 | ||||
| Öncülük etmek | Kumlu ve kumlu balçık | 32 | Katı: tuzlar halinde, organomineral bileşikler, emilmiş halde, minerallerin bileşiminde | 1 | Çok yönlü olumsuz eylem. Proteinlerin -SH gruplarını bloke eder, enzimleri inhibe eder, zehirlenmeye neden olur, sinir sistemine zarar verir. |
| Asidik (tınlı ve killi), pH KCl<5,5 | 65 | ||||
| Nötrale yakın, (tınlı ve killi), pH KCl> 5.5 | 130 |
Malzemelerden, temel olarak, ağır metallerin yığın biçimlerine gereksinimlerin dayatıldığı sonucu çıkar. Hareketli olanlar arasında sadece bakır, nikel, çinko, krom ve kobalt bulunur. Bu nedenle, şu anda geliştirilen standartlar artık tüm gereksinimleri karşılamamaktadır.
öncelikle bitki ürünleri, sızma ve yüzey sularının potansiyel kirlenme tehlikesini yansıtan bir kapasite faktörüdür. Toprağın genel kirlenmesini karakterize eder, ancak bitki için elementlerin mevcudiyet derecesini yansıtmaz. Bitkilerin toprak beslenme durumunu karakterize etmek için sadece hareketli formları kullanılır.
Hareketli formların tanımı
Çeşitli özütleyiciler kullanılarak belirlenirler. Metalin toplam hareketli formunun miktarı - asit özü kullanarak (örneğin 1N HCL). Topraktaki ağır metallerin hareketli rezervlerinin en hareketli kısmı asetat-amonyum tamponuna geçer. Su özündeki metallerin konsantrasyonu, en tehlikeli ve "agresif" fraksiyon olan topraktaki elementlerin hareketlilik derecesini gösterir.
Hareketli formlar için standartlar
Birkaç gösterge niteliğinde normatif ölçek önerilmiştir. Aşağıda, ağır metallerin izin verilen maksimum hareketli formlarının ölçeklerinden birine bir örnek verilmiştir.
Tablo 4. Topraktaki ağır metallerin hareketli formunun izin verilen maksimum içeriği, mg / kg özütleyici 1n. HCI (H. Chuldzhiyan ve diğerleri, 1988).
| eleman | İçerik | eleman | İçerik | eleman | İçerik |
| Hg | 0,1 | Sb | 15 | Pb | 60 |
| CD | 1,0 | Olarak | 15 | çinko | 60 |
| ortak | 12 | Ni | 36 | V | 80 |
| cr | 15 | Cu | 50 | Mn | 600 |
| SİTE NAVİGASYONU: | |||||||
| SSS? | toprağa | jel içinde | sonuç | bu veriler | Fiyat:% s | ||
Ağır metaller, belki de bizi bir yığın istenmeyen ve dahası zararlı sonuçlarla tehdit eden en ciddi toprak kirliliğinden biridir.
Doğası gereği toprak, organik ve inorganik kökenli çeşitli kil minerallerinin birleşimidir. Toprağın bileşimine, coğrafi verilere ve sanayi bölgelerinden uzaklığına bağlı olarak toprak, her biri çevre için değişen derecelerde tehlike arz eden çeşitli türlerde ağır metaller içerebilir. Farklı yerlerde toprağın yapısı da farklı olabileceğinden, redoks koşulları, reaktivite ve ayrıca ağır metallerin topraktaki bağlanma mekanizmaları da farklıdır.
Toprağa en büyük tehlike teknolojik faktörler tarafından taşınır. Ne yazık ki, atıkları ağır metal parçacıkları olan çeşitli endüstriler, en iyi filtrelerin bile önce atmosfere giren ve daha sonra endüstriyel atıklarla birlikte ağır metal elementlerinin geçmesine izin verecek şekilde donatılmıştır. toprağa. Bu tür kirliliğe teknojenik denir. Bu durumda toprağın mekanik bileşimi, karbonatların içeriği ve emme yeteneği büyük önem taşır. Ağır metaller sadece toprak üzerindeki etki derecesinde değil, aynı zamanda içinde bulundukları durumda da farklılık gösterir.
Artık hemen hemen tüm ağır metal parçacıklarının toprakta şu hallerde bulunabileceği bilinmektedir: izomorfik parçacıkların bir karışımı şeklinde, oksitlenmiş, tuz birikintileri şeklinde, kristal kafes içinde, çözünür bir biçimde, doğrudan toprak çözeltisinde ve hatta organik maddelerin bir parçası olarak. Redoks koşullarına, toprak bileşimine ve karbondioksit içeriği düzeyine bağlı olarak metal parçacıklarının davranışının değişebileceği akılda tutulmalıdır.
Ağır metaller sadece toprak bileşimindeki varlıkları nedeniyle değil, aynı zamanda çevreye önemli zararlar verebilen hareket edebilmeleri, değişebilmeleri ve bitkilere nüfuz edebilmeleri nedeniyle de korkunçtur. Ağır metal parçacıklarının hareketliliği, katı ve sıvı fazdaki elementler arasında bir fark olup olmamasına bağlı olarak değişebilir. Kirleticiler, bu durumda, ağır metallerin elementleri, toprak katmanlarına nüfuz ederken genellikle sıkıca sabit bir form alabilir. Bu formda metaller bitkiler için mevcut değildir. Diğer tüm durumlarda, metaller bitkilere kolayca nüfuz eder.
Suda çözünür metal elementler toprağa çok hızlı nüfuz eder. Üstelik sadece toprak tabakasına girmezler, onun içinden göç edebilirler. Okuldan herkes, zamanla, rezervuarın alt kısmına göç eden toprakta düşük moleküler suda çözünür mineral bileşiklerin oluştuğunu bilir. Ve onlarla birlikte ağır metal bileşikleri göç ederek düşük moleküler ağırlıklı kompleksler oluşturur, yani başka bir duruma dönüşür.
Topraklardaki ağır metallerin (HM) içeriği, birçok araştırmacı tarafından belirlendiği gibi, önemli bir çeşitliliği bölgelerin gelişiminin karmaşık jeolojik tarihi ile ilişkili olan orijinal kayaların bileşimine bağlıdır. Kaya ayrışmasının ürünleri ile temsil edilen toprak oluşturan kayaların kimyasal bileşimi, orijinal kayaların kimyasal bileşimi tarafından önceden belirlenir ve hiperjen dönüşüm koşullarına bağlıdır.
Son yıllarda, insanlığın antropojenik aktivitesi, doğal ortamda HM göçü süreçlerinde yoğun bir şekilde yer almıştır.
Ağır metaller, toprağı kirleten en önemli toksik madde gruplarından biridir. Bunlar, yoğunluğu 8 bin kg / m3'ten fazla olan metalleri içerir (asil ve nadir olanlar hariç): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. Uygulamalı çalışmalarda ağır metaller listesine Pt, Ag, W, Fe, Mn sıklıkla eklenir. neredeyse tüm ağır metaller zehirlidir. Bu kirletici grubunun (tuz formundakiler dahil) biyosferde antropojenik dağılımı, zehirlenmeye veya canlıları zehirleme tehdidine yol açar.
Emisyonlardan, atıklardan, atıklardan toprağa giren ağır metallerin tehlike sınıflarına (GOST 17.4.1.02-83. Doğa koruma. Toprak) atanması tabloda sunulmaktadır. 1.
Tablo 1. Kimyasal maddelerin tehlike sınıflarına göre sınıflandırılması
Bakır- canlı organizmalar için gerekli en önemli yeri doldurulamaz unsurlardan biridir. Bitkilerde fotosentez, solunum, geri kazanım ve azot fiksasyonu süreçlerine aktif olarak katılır. Bakır, bir dizi oksidaz enziminin bir parçasıdır - sitokrom oksidaz, seruloplazmin, süperoksit dismutaz, ürat oksidaz ve diğerleri ve substratların moleküler oksijen ile oksidasyon reaksiyonlarını gerçekleştiren enzimlerin ayrılmaz bir parçası olarak biyokimyasal işlemlere katılır.
Clarke yerkabuğunda 47 mg/kg'dır. Kimyasal olarak bakır aktif olmayan bir metaldir. Cu içeriğinin değerini etkileyen temel faktör, ana kayalardaki konsantrasyonudur. Magmatik kayaçlardan, elementin en büyük miktarı bazaltlar (100-140 mg / kg) ve andezitler (20-30 mg / kg) - bazaltlar tarafından birikir. Örtü ve lös benzeri tınlar (20-40 mg/kg) bakır açısından daha az zengindir. En düşük içeriği kumtaşı, kalker ve granitlerde görülür (5-15 mg/kg). Rusya'nın Avrupa kısmının killerindeki metal konsantrasyonu, lös benzeri tırtıllarda - 18 mg / kg'da 25 mg / kg'a ulaşır. Gorny Altay'ın kumlu balçık ve kumlu toprak oluşturan kayaları, Batı Sibirya'nın güneyinde - 19 mg / kg ortalama 31 mg / kg bakır biriktirir.
Topraklarda bakır, hareketli form içeriği oldukça yüksek olmasına rağmen zayıf göç eden bir elementtir. Mobil bakır miktarı birçok faktöre bağlıdır: ana kayanın kimyasal ve mineralojik bileşimi, toprak çözeltisinin pH'ı, organik madde içeriği vb. Topraktaki en büyük bakır miktarı demir ve manganez oksitlerle ilişkilidir. , demir ve alüminyum hidroksitler ve özellikle vermikülit montmorillonit ile. Hümik ve fulvik asitler bakır ile kararlı kompleksler oluşturabilmektedir. pH 7-8'de bakırın çözünürlüğü en küçüktür.
Rusya'da bakır için MPC 55 mg / kg, kumlu ve kumlu tınlı topraklar için APC 33 mg / kg'dır.
Elementin bitkiler üzerindeki toksisitesine ilişkin veriler azdır. Şu anda temel sorun, topraklarda bakırın olmaması veya kobalt ile dengesizliği olarak kabul edilmektedir. Bitkiler için bakır eksikliğinin ana belirtileri, yavaşlama ve ardından üreme organlarının oluşumunun sona ermesi, küçülmüş tane görünümü, boş başaklar ve olumsuz çevresel faktörlere karşı direncin azalmasıdır. Eksikliğine en duyarlı olanlar buğday, yulaf, arpa, yonca, pancar, soğan ve ayçiçeğidir.
Manganez topraklarda yaygın olarak bulunur, ancak orada demire kıyasla daha küçük miktarlarda bulunur. Manganez toprakta çeşitli şekillerde bulunur. Bitkiler için mevcut olan tek form, manganezin değiştirilebilir ve suda çözünür formlarıdır. Toprak manganezinin mevcudiyeti artan pH ile azalır (azalan toprak asitliği ile). Bununla birlikte, mevcut manganezin bitki beslenmesi için yetersiz kaldığı ölçüde süzülerek tükenmiş topraklar bulmak nadirdir.
Toprağın türüne bağlı olarak manganez içeriği değişir: kestane 15,5 ± 2,0 mg/kg, serozemik 22,0 ± 1,8 mg/kg, çayır 6,1 ± 0,6 mg/kg, sarı toprak 4,7 ± 3,8 mg/kg, kumlu 6,8 ± 0,7 mg / kilogram.
Manganez bileşikleri güçlü oksitleyici ajanlardır. Kara toprak için izin verilen maksimum konsantrasyon
1500 mg/kg toprak.
Çayır, sarı toprak ve kumlu topraklarda yetiştirilen bitkisel besinlerdeki manganez içeriği, bu topraklardaki içeriği ile ilişkilidir. Bu jeokimyasal illerde günlük diyetteki manganez miktarı, insanların günlük ihtiyacından ve kestane ve serozem topraklarında yaşayan insanların diyetinden 2 kat daha azdır.
Toprak, hem canlı hem de cansız doğayı karakterize eden özelliklere sahip yeryüzünün yüzeyidir.
Toprak genelin göstergesidir. Kirlilik, yağış ve yüzey atıkları ile toprağa girer. Ayrıca toprak kayaları ve yeraltı suyu ile toprak tabakasına girerler.
Ağır metaller grubu, yoğunluğu demirden daha fazla olan her şeyi içerir. Bu elementlerin paradoksu, bitkilerin ve organizmaların normal yaşamını sağlamak için belirli miktarlarda gerekli olmalarıdır.
Ancak fazlalıkları ciddi hastalıklara ve hatta ölüme yol açabilir. Besin döngüsü, zararlı bileşiklerin insan vücuduna girmesine neden olur ve çoğu zaman sağlığa büyük zarar verir.
Ağır metal kirliliği kaynaklarıdır. İzin verilen metal içeriğinin hesaplandığı bir yöntem vardır. Bu durumda, birkaç metal Zc'nin toplam değeri dikkate alınır.
- izin verilebilir;
- orta derecede tehlikeli;
- son derece tehlikeli;
- son derece tehlikeli.
Toprağın korunması çok önemlidir. Sürekli kontrol ve izleme, kontamine arazilerde tarım ürünleri yetiştirmeye ve hayvan otlatmaya izin vermez.
Toprağı kirleten ağır metaller
Ağır metaller için üç tehlike sınıfı vardır. Dünya Sağlık Örgütü kurşun, cıva ve kadmiyumun en tehlikeli kontaminasyonunu dikkate almaktadır. Ancak diğer elementlerin yüksek konsantrasyonu daha az zararlı değildir.
Merkür
Cıva ile toprak kirliliği, pestisitlerin, floresan lambalar gibi çeşitli evsel atıkların, hasarlı ölçüm cihazlarının elemanlarının girmesiyle oluşur.
Resmi verilere göre, yıllık cıva salınımı beş bin tondan fazladır. Cıva, insan vücuduna kirlenmiş topraktan girebilir.
Bu düzenli olarak gerçekleşirse, sinir sistemi de dahil olmak üzere birçok organın çalışmasında ciddi bozukluklar meydana gelebilir.
Yanlış tedavi edilirse ölüm meydana gelebilir.
Öncülük etmek
Kurşun, insanlar ve tüm canlı organizmalar için çok tehlikelidir.
Son derece zehirlidir. Bir ton kurşun çıkarıldığında, çevreye yirmi beş kilogram salınır. Egzoz gazlarının salınmasıyla büyük miktarda kurşun toprağa girer. 
Karayolları boyunca toprak kirliliği bölgesi iki yüz metrenin üzerinde. Kurşun toprağa girdikten sonra, etleri de menümüzde bulunan çiftlik hayvanları da dahil olmak üzere insanların ve hayvanların yediği bitkiler tarafından emilir. Fazla kurşun merkezi sinir sistemini, beyni, karaciğeri ve böbrekleri etkiler. Kanserojen ve mutajenik etkileri nedeniyle tehlikelidir.
Kadmiyum
Toprağın kadmiyum kontaminasyonu insan vücudu için büyük bir tehlikedir. Yutulduğunda iskelet deformasyonu, çocuklarda büyüme geriliği ve şiddetli sırt ağrısına neden olur.
Bakır ve çinko
Bu elementlerin topraktaki yüksek konsantrasyonu, büyümenin yavaşlamasına ve bitkilerin meyve vermesinin bozulmasına neden olur, bu da sonuçta verimlilikte keskin bir düşüşe yol açar. İnsanlarda beyin, karaciğer ve pankreasta değişiklikler meydana gelir.
Molibden
Fazla molibden gut hastalığına ve sinir sistemine zarar verir.
Ağır metallerin tehlikesi, vücuttan zayıf bir şekilde atılmaları, içinde birikmeleridir. Çok toksik bileşikler oluşturabilirler, bir ortamdan diğerine kolayca geçebilirler, bozunmazlar. Aynı zamanda, genellikle geri dönüşü olmayan sonuçlara yol açan ciddi hastalıklara neden olurlar.Antimon
Bazı cevherlerde bulunur.
Çeşitli endüstriyel alanlarda kullanılan alaşımların bir parçasıdır.
Fazlalığı ciddi yeme bozukluklarına neden olur.
Arsenik
Arsenik ile toprak kirliliğinin ana kaynağı, örneğin herbisitler, böcek öldürücüler gibi tarım bitkilerinin zararlılarıyla savaşmak için kullanılan maddelerdir. Arsenik, kronik hastalıklara neden olan biriken bir zehirdir. Bileşikleri sinir sistemi, beyin, cilt hastalıklarını kışkırtır.
Manganez
Toprakta ve bitkilerde bu elementin yüksek bir içeriği gözlenir. 
Ek manganez toprağa girdiğinde, 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 genel olarak çevre için ciddi sonuçlar doğurduğu sonucuna varılabilir.
Ağır metallerle toprak kirliliği ile mücadelenin ana yöntemleri
Toprağın ağır metal kontaminasyonu ile başa çıkma yöntemleri fiziksel, kimyasal ve biyolojik olabilir. Bunlar arasında aşağıdaki yöntemler ayırt edilebilir:
- Toprak asitliğinin artması ihtimali arttırır.Dolayısıyla organik madde ve kil katılması, kireçleme kirlilikle mücadelede bir ölçüde yardımcı olur.
- Yonca gibi bazı bitkilerin toprak yüzeyinden ekilmesi, biçilmesi ve uzaklaştırılması, topraktaki ağır metal konsantrasyonunu önemli ölçüde azaltır. Ayrıca, bu yöntem tamamen çevre dostudur.
- Yeraltı suyunun detoksifikasyonunun yapılması, pompalanması ve arıtılması.
- Ağır metallerin çözünür formunun göçünün tahmini ve ortadan kaldırılması.
- Bazı özellikle şiddetli durumlarda, toprak tabakasının tamamen çıkarılması ve yenisiyle değiştirilmesi gerekir.
Tüm bu metallerin en tehlikelisi kurşundur. İnsan vücuduna çarpmak için birikme eğilimindedir. Civa insan vücuduna bir veya birkaç kez girerse tehlikeli değildir, sadece cıva buharları özellikle tehlikelidir. Sanayi işletmelerinin tüm canlılar için çok da yıkıcı olmayan daha ileri üretim teknolojilerini kullanması gerektiğine inanıyorum. Bir kişi değil, kitleler düşünmeli, o zaman iyi bir sonuca varırız.
Yükleniyor ...