Kontaminácia pôdy olovom je maximálna. Najnebezpečnejšími prvkami, ktoré môžu znečistiť pôdu, sú ťažké kovy
Znečistenie pôdy ťažkými kovmi má rôzne zdroje:
1. odpad z kovospracujúceho priemyslu;
2. priemyselné emisie;
3. produkty spaľovania paliva;
4. výfukové plyny automobilov;
5. prostriedky chemizácie poľnohospodárstva.
Hutnícke podniky ročne emitujú viac ako 150 tisíc ton medi, 120 tisíc ton zinku, asi 90 tisíc ton olova, 12 tisíc ton niklu, 1,5 tisíc ton molybdénu, asi 800 ton kobaltu a asi 30 ton ortuti. povrchu zeme. Na 1 gram bublinkovej medi obsahuje odpad z priemyslu tavenia medi 2,09 tony prachu, ktorý obsahuje až 15 % medi, 60 % oxidu železa a po 4 % arzénu, ortuti, zinku a olova. Odpady zo strojárstva a chemického priemyslu obsahujú do 1 tis. mg/kg olova, do 3 tis. mg/kg medi, do 10 tis. mg/kg chrómu a železa, do 100 g/kg fosforu a max. 10 g/kg mangánu a niklu. V Sliezsku sa okolo zinkovníc hromadia odvaly s obsahom zinku 2 až 12 % a olova od 0,5 do 3 % a v USA sa ťažia rudy s obsahom zinku 1,8 %.
S výfukovými plynmi sa na povrch pôdy dostáva ročne viac ako 250 tisíc ton olova; je hlavným znečisťovateľom pôdy olovom.
Ťažké kovy vstupujú do pôdy spolu s hnojivami, v ktorých sú obsiahnuté ako nečistota, ako aj s biocídmi.
L. G. Bondarev (1976) vypočítal možný prílev ťažkých kovov na povrch pôdneho krytu v dôsledku ľudskej výrobnej činnosti pri úplnom vyčerpaní zásob rudy, pri spaľovaní existujúcich zásob uhlia a rašeliny a porovnal ich s možnými zásoby kovov, ktoré sa doteraz nahromadili v humosfére. Výsledný obraz nám umožňuje urobiť si predstavu o zmenách, ktoré je človek schopný spôsobiť v priebehu 500-1000 rokov, na čo bude dostatok preskúmaných minerálov.
Možný vstup kovov do biosféry v prípade vyčerpania spoľahlivých zásob rúd, uhlia, rašeliny, miliónov ton
|
Celkové technogénne uvoľňovanie kovov |
Obsiahnuté v humorosfére |
Pomer technogénnych emisií k obsahu v ľudskej sfére |
|
Pomer týchto hodnôt umožňuje predpovedať rozsah vplyvu ľudskej činnosti na životné prostredie, predovšetkým na pôdny kryt.
Technogénny vstup kovov do pôdy, ich fixácia v humusových horizontoch v pôdnom profile ako celku nemôže byť rovnomerná. Jeho nerovnomernosť a kontrast súvisia predovšetkým s hustotou obyvateľstva. Ak sa tento vzťah považuje za proporcionálny, potom 37,3% všetkých kovov bude rozptýlených iba v 2% obývanej krajiny.
Rozloženie ťažkých kovov na povrchu pôdy je determinované mnohými faktormi. Závisí to od charakteristík zdrojov znečistenia, meteorologických vlastností regiónu, geochemických faktorov a krajinných podmienok vo všeobecnosti.
Zdroj znečistenia vo všeobecnosti určuje kvalitu a množstvo vyradeného produktu. V tomto prípade stupeň jeho rozptylu závisí od výšky vyhadzovania. Zóna maximálneho znečistenia sa rozprestiera na vzdialenosť rovnajúcu sa 10-40-násobku výšky potrubia pri vysokom a horúcom vypúšťaní, 5-20-násobku výšky potrubia pri nízkom priemyselnom vypúšťaní. Trvanie emisie častíc v atmosfére závisí od ich hmotnosti a fyzikálnych a chemických vlastností. Čím sú častice ťažšie, tým rýchlejšie sa usadzujú.
Nerovnomerná technogénna distribúcia kovov je umocnená heterogenitou geochemického prostredia v prírodnej krajine. V tejto súvislosti, aby bolo možné predvídať možné znečistenie technogénnymi produktmi a predchádzať nežiaducim následkom ľudskej činnosti, je potrebné pochopiť zákony geochémie, zákony migrácie chemických prvkov v rôznych prírodných krajinách alebo geochemických prostrediach.
Chemické prvky a ich zlúčeniny, ktoré sa dostávajú do pôdy, prechádzajú radom premien, dispergujú alebo akumulujú sa v závislosti od charakteru geochemických bariér, ktoré sú vlastné danému územiu. Koncept geochemických bariér sformuloval A.I.Perelman (1961) ako úseky zóny hypergenézy, kde zmeny migračných podmienok vedú k akumulácii chemických prvkov. Klasifikácia bariér je založená na typoch migrácie prvkov. Na tomto základe A.I. Perelman rozlišuje štyri typy a niekoľko tried geochemických bariér:
1. bariéry - pre všetky prvky, ktoré sú biogeochemicky prerozdelené a triedené živými organizmami (kyslík, uhlík, vodík, vápnik, draslík, dusík, kremík, mangán atď.);
2. fyzikálne a chemické bariéry:
1) oxidačné - železo alebo železo-mangán (železo, mangán), mangán (mangán), sírový (síra);
2) redukčné - sulfid (železo, zinok, nikel, meď, kobalt, olovo, arzén atď.), Gley (vanád, meď, striebro, selén);
3) síran (bárium, vápnik, stroncium);
4) alkalické (železo, vápnik, horčík, meď, stroncium, nikel atď.);
5) kyslé (oxid kremičitý);
6) odparovanie (vápnik, sodík, horčík, síra, fluór atď.);
7) adsorpcia (vápnik, draslík, horčík, fosfor, síra, olovo atď.);
8) termodynamické (vápnik, síra).
3. mechanické bariéry (železo, titán, chróm, nikel atď.);
4. technogénne bariéry.
Geochemické bariéry neexistujú izolovane, ale vo vzájomnej kombinácii tvoria komplexné komplexy. Regulujú elementárne zloženie tokov látok a do veľkej miery od nich závisí fungovanie ekosystémov.
Produkty technogenézy v závislosti od ich povahy a krajinného prostredia, do ktorého spadajú, môžu byť buď spracované prírodnými procesmi a nespôsobovať významné zmeny v prírode, alebo môžu byť zachované a akumulované, čo má škodlivý vplyv na všetko živé.
Oba procesy sú determinované množstvom faktorov, ktorých analýza umožňuje posúdiť úroveň biochemickej stability krajiny a predpovedať charakter ich zmien v prírode pod vplyvom technogenézy. Autonómne krajiny rozvíjajú procesy samočistenia od technogénneho znečistenia, pretože produkty technogenézy sú rozptýlené povrchovými a podzemnými vodami. V akumulačných krajinách sa produkty technogenézy hromadia a uchovávajú.
|
Priemyselný odpad, kg/l |
Pôda, mg/kg |
Rastliny, mg/kg |
Pitná voda, mg/l |
Vzduch, mg/m3 |
MPC v ľudskej krvi, mg/l |
|
* V blízkosti diaľnic v závislosti od intenzity premávky a vzdialenosti od diaľnice
Zvýšená pozornosť venovaná ochrane životného prostredia vyvolala osobitný záujem o vplyv ťažkých kovov na pôdu.
Z historického hľadiska vznikol záujem o tento problém so štúdiom úrodnosti pôdy, keďže prvky ako železo, mangán, meď, zinok, molybdén a možno aj kobalt sú veľmi dôležité pre život rastlín, a teda aj pre zvieratá a ľudí.
Sú známe aj ako stopové prvky, pretože ich rastliny potrebujú v malom množstve. Do skupiny stopových prvkov patria aj kovy, ktorých obsah v pôde je pomerne vysoký, napríklad železo, ktoré je súčasťou väčšiny pôd a v zložení zemskej kôry je na štvrtom mieste (5 %) po kyslíku (46,6 %). ), kremík (27,7 %) a hliník (8,1 %).
Všetky stopové prvky môžu mať negatívny vplyv na rastliny, ak koncentrácia ich dostupných foriem prekročí určité limity. Niektoré ťažké kovy, ako je ortuť, olovo a kadmium, ktoré sa nezdajú byť veľmi dôležité pre rastliny a zvieratá, sú nebezpečné pre ľudské zdravie už pri nízkych koncentráciách.
Výfukové plyny z vozidiel, odvoz na pole alebo do čističiek odpadových vôd, zavlažovanie splaškami, odpadmi, zvyškami a emisiami z prevádzky baní a priemyselných areálov, aplikácia fosforu a organických hnojív, používanie pesticídov a pod. viedlo k zvýšeniu koncentrácie ťažkých kovov v pôde.
Pokiaľ sú ťažké kovy pevne viazané na jednotlivé časti pôdy a sú ťažko dostupné, ich negatívny vplyv na pôdu a životné prostredie bude zanedbateľný. Ak však pôdne podmienky umožňujú prechod ťažkých kovov do pôdneho roztoku, hrozí priame nebezpečenstvo kontaminácie pôdy, existuje možnosť ich prieniku do rastlín, ako aj do ľudského tela a živočíchov, ktoré tieto rastliny konzumujú. Okrem toho môžu byť ťažké kovy znečisťujúcimi látkami rastlín a vodných plôch v dôsledku používania splaškových kalov. Nebezpečenstvo kontaminácie pôdy a rastlín závisí od: druhu rastlín; formy chemických zlúčenín v pôde; prítomnosť prvkov, ktoré pôsobia proti vplyvu ťažkých kovov a látok, ktoré s nimi tvoria komplexné zlúčeniny; z adsorpčných a desorpčných procesov; množstvo dostupných foriem týchto kovov v pôde a pôdnych a klimatických podmienkach. Preto negatívny vplyv ťažkých kovov závisí v podstate od ich pohyblivosti, t.j. rozpustnosť.
Ťažké kovy sa vyznačujú najmä premenlivou mocnosťou, nízkou rozpustnosťou svojich hydroxidov, vysokou schopnosťou vytvárať komplexné zlúčeniny a samozrejme katiónovou schopnosťou.
Medzi faktory prispievajúce k zadržiavaniu ťažkých kovov pôdou patria: výmenná adsorpcia povrchu ílov a humusu, tvorba komplexných zlúčenín s humusom, povrchová adsorpcia a oklúzia (rozpúšťanie alebo absorbovanie schopnosti plynov roztavenými alebo pevnými kovmi) hydratované oxidy hliníka, železa, mangánu atď., ako aj tvorbu nerozpustných zlúčenín, najmä pri redukcii.
Ťažké kovy sa v pôdnom roztoku vyskytujú v iónovej aj viazanej forme, ktoré sú v určitej rovnováhe (obr. 1).
Na obrázku sú Lp rozpustné ligandy, čo sú organické kyseliny s nízkou molekulovou hmotnosťou, a Ln sú nerozpustné. Reakcia kovov (M) s humínovými látkami čiastočne zahŕňa aj iónovú výmenu.
Samozrejme, v pôde môžu byť prítomné aj iné formy kovov, ktoré sa tejto rovnováhy priamo nezúčastňujú, napríklad kovy z kryštálovej mriežky primárnych a sekundárnych minerálov, ako aj kovy zo živých organizmov a ich odumreté zvyšky.
Pozorovanie zmien ťažkých kovov v pôde nie je možné bez znalosti faktorov, ktoré určujú ich pohyblivosť. Procesy retenčného pohybu, ktoré určujú správanie ťažkých kovov v pôde, sa len málo líšia od procesov, ktoré určujú správanie iných katiónov. Aj keď sa ťažké kovy niekedy nachádzajú v pôde v nízkych koncentráciách, tvoria stabilné komplexy s organickými zlúčeninami a ľahšie vstupujú do špecifických adsorpčných reakcií ako alkalické kovy a kovy alkalických zemín.
Migrácia ťažkých kovov v pôde môže prebiehať kvapalinou a suspenziou pomocou koreňov rastlín alebo pôdnych mikroorganizmov. K migrácii rozpustných zlúčenín dochádza spolu s pôdnym roztokom (difúzia) alebo pohybom samotnej kvapaliny. Vymývanie ílov a organických látok vedie k migrácii všetkých kovov, ktoré sú s nimi spojené. Migrácia prchavých látok v plynnej forme, ako je dimetylortuť, je náhodná a tento spôsob pohybu nemá osobitný význam. Migrácia v tuhej fáze a prienik do kryštálovej mriežky je skôr väzbovým mechanizmom ako pohybom.
Ťažké kovy môžu byť zavedené alebo adsorbované mikroorganizmami, ktoré sú zase schopné podieľať sa na migrácii zodpovedajúcich kovov.
Dážďovky a iné organizmy môžu uľahčiť migráciu ťažkých kovov mechanicky alebo biologicky zmiešaním pôdy alebo začlenením kovov do svojich tkanív.
Zo všetkých typov migrácie je najdôležitejšia migrácia v kvapalnej fáze, pretože väčšina kovov vstupuje do pôdy v rozpustnej forme alebo vo forme vodnej suspenzie a prakticky všetky interakcie medzi ťažkými kovmi a kvapalnými zložkami pôdy sa vyskytujú pri rozhranie kvapalnej a tuhej fázy.
Ťažké kovy v pôde cez trofický reťazec vstupujú do rastlín a potom ich konzumujú zvieratá a ľudia. Do kolobehu ťažkých kovov sa zapájajú rôzne biologické bariéry, v dôsledku čoho dochádza k selektívnej bioakumulácii, ktorá chráni živé organizmy pred nadbytkom týchto prvkov. Napriek tomu je aktivita biologických bariér obmedzená a v pôde sa najčastejšie koncentrujú ťažké kovy. Odolnosť pôd voči znečisteniu nimi je rôzna v závislosti od pufrovacej kapacity.
Pôdy s vysokou adsorpčnou schopnosťou a vysokým obsahom ílov, ako aj organickej hmoty, dokážu tieto prvky zadržiavať najmä vo vyšších horizontoch. To je typické pre karbonátové pôdy a pôdy s neutrálnou reakciou. V týchto pôdach je množstvo toxických zlúčenín, ktoré sa môžu zmyť do podzemnej vody a absorbovať rastlinami, oveľa menšie ako v piesočnatých kyslých pôdach. Existuje však veľké riziko zvýšenia koncentrácie prvkov na toxické, čo spôsobuje nerovnováhu fyzikálnych, chemických a biologických procesov v pôde. Ťažké kovy, zadržiavané organickou a koloidnou časťou pôdy, výrazne obmedzujú biologickú aktivitu, brzdia procesy ytrifikácie, ktoré sú dôležité pre úrodnosť pôdy.
Piesočnaté pôdy, ktoré sa vyznačujú nízkou absorpčnou schopnosťou, ako aj kyslé pôdy zadržiavajú ťažké kovy veľmi slabo, s výnimkou molybdénu a selénu. Preto sú ľahko absorbované rastlinami a niektoré z nich aj vo veľmi malých koncentráciách majú toxický účinok.
Obsah zinku v pôde sa pohybuje od 10 do 800 mg/kg, aj keď najčastejšie je to 30-50 mg/kg. Akumulácia prebytočného množstva zinku negatívne ovplyvňuje väčšinu pôdnych procesov: spôsobuje zmenu fyzikálnych a fyzikálno-chemických vlastností pôdy a znižuje biologickú aktivitu. Zinok inhibuje životne dôležitú aktivitu mikroorganizmov, v dôsledku čoho sú narušené procesy tvorby organickej hmoty v pôde. Nadbytok zinku v pôdnom obale bráni fermentácii rozkladu celulózy, dýchaniu a pôsobeniu ureázy.
Ťažké kovy, ktoré prichádzajú z pôdy do rastlín a prenášajú sa prostredníctvom potravinových reťazcov, majú toxický účinok na rastliny, zvieratá a ľudí.
Z najtoxickejších prvkov treba v prvom rade spomenúť ortuť, ktorá predstavuje najväčšie nebezpečenstvo vo forme vysoko toxickej zlúčeniny – metylortuti. Ortuť vstupuje do atmosféry pri spaľovaní uhlia a pri odparovaní vody zo znečistených vodných plôch. So vzduchovými hmotami sa môže prepravovať a ukladať na pôde v určitých oblastiach. Štúdie ukázali, že ortuť je dobre sorbovaná v horných centimetroch humusovo-akumulačného horizontu rôznych typov pôd hlinitého mechanického zloženia. Jeho migrácia po profile a vymývanie z pôdneho profilu v takýchto pôdach je nevýznamné. V pôdach ľahkého mechanického zloženia, kyslých a ochudobnených o humus sa však procesy migrácie ortuti zintenzívňujú. V takýchto pôdach sa prejavuje aj proces vyparovania organických zlúčenín ortuti, ktoré majú vlastnosti prchavosti.
Pri aplikácii ortuti na piesočnaté, ílovité a rašelinové pôdy v množstve 200 a 100 kg/ha úroda na piesočnatej pôde úplne odumrela, bez ohľadu na úroveň vápnenia. Na rašelinovej pôde sa úroda znížila. Na hlinitej pôde došlo k poklesu úrody len pri nízkej dávke vápna.
Olovo má tiež schopnosť prenášať sa prostredníctvom potravinových reťazcov, hromadí sa v tkanivách rastlín, zvierat a ľudí. Dávka olova rovnajúca sa 100 mg/kg sušiny krmiva sa považuje za smrteľnú pre zvieratá.
Olovený prach sa usadzuje na povrchu pôdy, je adsorbovaný organickými látkami, pohybuje sa po profile s pôdnymi roztokmi, ale v malých množstvách je vynášaný z pôdneho profilu.
Vplyvom procesov migrácie v kyslých podmienkach vznikajú technogénne anomálie olova v pôdach s dĺžkou 100 m Olovo z pôd sa dostáva do rastlín a hromadí sa v nich. V zrne pšenice a jačmeňa je jeho množstvo 5-8 krát vyššie ako obsah pozadia, vo vrcholoch, zemiakoch - viac ako 20-krát, v hľuzách - viac ako 26-krát.
Kadmium, podobne ako vanád a zinok, sa hromadí v humusovej vrstve pôd. Charakter jeho distribúcie v pôdnom profile a krajine má zjavne veľa spoločného s inými kovmi, najmä s charakterom distribúcie olova.
Kadmium je však menej pevne fixované v pôdnom profile ako olovo. Maximálna adsorpcia kadmia je charakteristická pre neutrálne a alkalické pôdy s vysokým obsahom humusu a vysokou absorpčnou schopnosťou. Jeho obsah v podzolických pôdach sa môže pohybovať od stotín do 1 mg / kg, v černozemoch - až 15-30 a v červených pôdach - až 60 mg / kg.
Mnoho pôdnych bezstavovcov koncentruje vo svojom tele kadmium. Kadmium je absorbované dážďovkami, drevokazmi a slimákmi 10-15 krát aktívnejšie ako olovo a zinok. Kadmium je toxické pre poľnohospodárske rastliny a aj keď vysoké koncentrácie kadmia nemajú citeľný vplyv na úrodu plodín, jeho toxicita ovplyvňuje zmenu kvality produktu, pretože obsah kadmia v rastlinách stúpa.
Arzén sa do pôdy dostáva s produktmi spaľovania uhlia, s odpadom z hutníckeho priemyslu a z tovární na výrobu hnojív. Najsilnejšie sa arzén zadržiava v pôdach obsahujúcich aktívne formy železa, hliníka a vápnika. Toxicita arzénu v pôde je dobre známa. Kontaminácia pôdy arzénom spôsobuje napríklad úhyn dážďoviek. Pozadie arzénu v pôde sú stotiny miligramu na kilogram pôdy.
Fluór a jeho zlúčeniny sú široko používané v jadrovom, ropnom, chemickom a inom priemysle. Do pôdy sa dostáva s emisiami z hutníckych podnikov, najmä hlinikární, a tiež ako nečistota pri aplikácii superfosfátu a niektorých iných insekticídov.
Znečisťovaním pôdy spôsobuje fluór pokles úrody nielen priamym toxickým vplyvom, ale aj zmenou pomeru živín v pôde. K najväčšej adsorpcii fluóru dochádza v pôdach s dobre vyvinutým pôdnym absorbčným komplexom. Rozpustné fluoridové zlúčeniny sa pohybujú pozdĺž pôdneho profilu so zostupným prúdom pôdnych roztokov a môžu sa dostať do podzemnej vody. Kontaminácia pôdy fluoridovými zlúčeninami ničí štruktúru pôdy a znižuje priepustnosť pôdy pre vodu.
Zinok a meď sú menej toxické ako menované ťažké kovy, ale ich nadbytok v odpade hutníckeho priemyslu znečisťuje pôdu a pôsobí tlmivo na rast mikroorganizmov, znižuje enzymatickú aktivitu pôd a znižuje úrodu rastlín.
Je potrebné poznamenať, že toxicita ťažkých kovov sa zvyšuje s ich kombinovaným účinkom na živé organizmy v pôde. Kombinovaný účinok zinku a kadmia má niekoľkonásobne silnejší inhibičný účinok na mikroorganizmy ako pri rovnakej koncentrácii každého prvku samostatne.
Keďže ťažké kovy sa zvyčajne nachádzajú v rôznych kombináciách tak v produktoch spaľovania palív, ako aj v emisiách z hutníckeho priemyslu, ich vplyv na životné prostredie v okolí zdrojov znečistenia je silnejší, ako sa očakávalo na základe koncentrácie jednotlivých prvkov.
V blízkosti podnikov sa prírodné fytocenózy podnikov stávajú jednotnejšími v druhovom zložení, pretože mnohé druhy nedokážu odolať zvýšeniu koncentrácie ťažkých kovov v pôde. Počet druhov sa môže znížiť na 2-3 a niekedy až na tvorbu monocenóz.
V lesných fytocenózach ako prvé reagujú na znečistenie lišajníky a machy. Stromová vrstva je najstabilnejšia. Dlhodobá alebo intenzívna expozícia v nej však spôsobuje suchovzdorné javy.
Pôda je povrch zeme, ktorý má vlastnosti, ktoré charakterizujú živú aj neživú prírodu.
Pôda je ukazovateľom celk. Znečistenie vstupuje do pôdy s atmosférickými zrážkami, povrchovým odpadom. Do pôdnej vrstvy ich vnášajú aj horniny pôdy a podzemná voda.
Do skupiny ťažkých kovov patria všetky s hustotou presahujúcou hustotu železa. Paradoxom týchto prvkov je, že sú v určitých množstvách nevyhnutné na zabezpečenie normálneho fungovania rastlín a organizmov.
Ale ich prebytok môže viesť k vážnym ochoreniam a dokonca k smrti. Potravinový cyklus spôsobuje, že škodlivé zlúčeniny vstupujú do ľudského tela a často spôsobujú veľké škody na zdraví.
Zdrojmi znečistenia ťažkými kovmi sú. Existuje metóda, pomocou ktorej sa vypočíta povolený obsah kovu. Toto zohľadňuje celkovú hodnotu niekoľkých kovov Zc.
- prípustné;
- stredne nebezpečné;
- vysoko nebezpečné;
- mimoriadne nebezpečné.
Ochrana pôdy je veľmi dôležitá. Neustála kontrola a monitoring neumožňuje pestovanie poľnohospodárskych produktov a pasenie dobytka na kontaminovaných pozemkoch.
Ťažké kovy znečisťujúce pôdu
Existujú tri triedy nebezpečnosti ťažkých kovov. Svetová zdravotnícka organizácia považuje olovo, ortuť a kadmium za najnebezpečnejšie. Ale nemenej škodlivá je vysoká koncentrácia iných prvkov.
Merkúr
K znečisteniu pôdy ortuťou dochádza pri vniknutí pesticídov, rôznych domových odpadov, ako sú žiarivky a časti poškodených meracích prístrojov.
Ročné uvoľnenie ortuti je podľa oficiálnych údajov viac ako päťtisíc ton. Ortuť sa môže dostať do ľudského tela z kontaminovanej pôdy.
Ak sa to stane pravidelne, môžu sa vyskytnúť vážne poruchy práce mnohých orgánov vrátane nervového systému.
Pri nesprávnej liečbe je možný smrteľný výsledok.
Viesť
Olovo je veľmi nebezpečné pre ľudí a všetky živé organizmy.
Je extrémne toxický. Pri vyťažení jednej tony olova sa do životného prostredia uvoľní dvadsaťpäť kilogramov. Veľké množstvo olova vstupuje do pôdy s uvoľňovaním výfukových plynov. 
Zóna znečistenia pôdy pozdĺž trás má okolo dvesto metrov. Keď sa olovo dostane do pôdy, absorbujú ho rastliny, ktoré jedia ľudia a zvieratá, vrátane hospodárskych zvierat, ktorých mäso je tiež na našom jedálnom lístku. Nadbytok olova ovplyvňuje centrálny nervový systém, mozog, pečeň a obličky. Je nebezpečný pre svoje karcinogénne a mutagénne účinky.
kadmium
Kontaminácia pôdy kadmiom predstavuje pre ľudský organizmus obrovské nebezpečenstvo. Pri požití spôsobuje deformácie kostry, spomalený rast u detí a silné bolesti chrbta.
Meď a zinok
Vysoká koncentrácia týchto prvkov v pôde spôsobuje spomalenie rastu a zhoršenie plodnosti rastlín, čo v konečnom dôsledku vedie k prudkému poklesu výnosu. U ľudí dochádza k zmenám v mozgu, pečeni a pankrease.
molybdén
Nadbytok molybdénu spôsobuje dnu a poškodenie nervového systému.
Nebezpečenstvo ťažkých kovov spočíva v tom, že sa z tela zle vylučujú, hromadia sa v ňom. Môžu vytvárať veľmi toxické zlúčeniny, ľahko prechádzajú z jedného prostredia do druhého, nerozkladajú sa. Zároveň spôsobujú ťažké ochorenia, ktoré často vedú k nezvratným následkom.Antimón
Prítomný v niektorých rudách.
Je súčasťou zliatin používaných v rôznych priemyselných oblastiach.
Jeho nadbytok spôsobuje vážne poruchy príjmu potravy.
Arzén
Hlavným zdrojom kontaminácie pôdy arzénom sú látky používané na ničenie škodcov poľnohospodárskych rastlín, ako sú herbicídy, insekticídy. Arzén je kumulatívny jed, ktorý spôsobuje chronické. Jeho zlúčeniny vyvolávajú ochorenia nervového systému, mozgu a kože.
mangán
V pôde a rastlinách sa pozoruje vysoký obsah tohto prvku. 
Ak sa do pôdy dostane ďalšie množstvo mangánu, rýchlo sa vytvorí jeho nebezpečný nadbytok. To ovplyvňuje ľudské telo vo forme deštrukcie nervového systému.
Prebytok iných ťažkých prvkov nie je menej nebezpečný.
Z vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že akumulácia ťažkých kovov v pôde má vážne následky na ľudské zdravie a životné prostredie ako celok.
Hlavné metódy boja proti znečisteniu pôdy ťažkými kovmi
Metódy riešenia kontaminácie pôdy ťažkými kovmi môžu byť fyzikálne, chemické a biologické. Medzi nimi sú nasledujúce metódy:
- Zvýšenie kyslosti pôdy zvyšuje možnosť.Preto zavedenie organickej hmoty a ílu, vápnenie do určitej miery pomáha v boji proti znečisteniu.
- Výsev, kosenie a odstraňovanie niektorých rastlín, napríklad ďateliny, z povrchu pôdy výrazne znižuje koncentráciu ťažkých kovov v pôde. Navyše je táto metóda úplne šetrná k životnému prostrediu.
- Detoxikácia podzemnej vody, jej čerpanie a čistenie.
- Predikcia a eliminácia migrácie rozpustnej formy ťažkých kovov.
- V niektorých obzvlášť závažných prípadoch je potrebné úplné odstránenie vrstvy pôdy a jej nahradenie novou.
Najnebezpečnejším zo všetkých týchto kovov je olovo. Má vlastnosť hromadenia, aby zasiahla ľudské telo. Ortuť nie je nebezpečná, ak sa do ľudského tela dostane raz alebo viackrát, nebezpečné sú najmä výpary ortuti. Domnievam sa, že priemyselné podniky by mali využívať pokročilejšie výrobné technológie, ktoré nie sú také škodlivé pre všetko živé. Nemal by myslieť jeden človek, ale hromadná, potom dospejeme k dobrému výsledku.
FEDERÁLNA AGENTÚRA PRE VZDELÁVANIE ŠTÁTNA VZDELÁVACIA INŠTITÚCIA
VYŠŠIE ODBORNÉ VZDELANIE "VORONEŽSKÁ ŠTÁTNA UNIVERZITA"
ZNEČISTENIE PÔDY ŤAŽKÝMI KOVMI. METÓDY KONTROLY A REGULÁCIE KONTAMINOVANÝCH PÔD
Vzdelávacia a metodická príručka pre vysoké školy
Zostavil: Kh.A. Dzhuvelikyan, D.I. Shcheglov, N.S. Gorbunova
Vydavateľské a tlačiarenské centrum Voronežskej štátnej univerzity
Schválené Vedeckou a metodickou radou Fakulty biológie a pôdy dňa 4.7.2009 Protokol č.10
Recenzent Dr. of Biol. vedy, prof. L.A. Yablonsky
Učebnú pomôcku pripravili na Katedre pôdoznalectva a pôdohospodárstva Fakulty biológie a pôdy Voronežskej štátnej univerzity.
Pre špecializáciu 020701 - Pedistika
Všeobecné informácie o znečistení ................................................... ...................................................................... . | |
Koncept technogénnych anomálií .................................................. .............................. | |
Znečistenie pôdy ťažkými kovmi ................................................ ............................................. | |
Migrácia ťažkých kovov v pôdnom profile ...................................................... ................. | |
Koncepcia monitorovania pôdneho prostredia ................................................... ............... | |
Ukazovatele stavu pôd, stanovené pri ich kontrole .................................. | |
Ekologická regulácia kvality znečistených pôd ...................................................... | |
Všeobecné požiadavky na klasifikáciu pôd podliehajúcich znečisteniu...... | |
Literatúra ................................................................. ................................................. ........ |
VŠEOBECNÉ INFORMÁCIE O ZNEČISTENÍ
Znečisťujúce látky
- ide o látky antropogénneho pôvodu vstupujúce do životného prostredia v množstvách presahujúcich prirodzenú mieru ich príjmu. Znečistenie pôdy- typ antropogénnej degradácie, pri ktorej obsah chemických látok v pôdach podliehajúcich antropogénnemu vplyvu presahuje prirodzenú regionálnu úroveň pozadia. Prekročenie obsahu určitých chemických látok v životnom prostredí človeka (v porovnaní s prirodzenou úrovňou) v dôsledku ich príjmu z antropogénnych zdrojov predstavuje environmentálne riziko.Využívanie chemikálií v ekonomických aktivitách človekom a ich zapojenie do kolobehu antropogénnych premien v životnom prostredí neustále rastie. Charakteristickým znakom intenzity ťažby a využitia chemických prvkov je vyrobiteľnosť - pomer ročnej ťažby alebo produkcie prvku v tonách k jeho klare v litosfére (A.I. Perelman, 1999). Vysoká technofilita je typická pre prvky najaktívnejšie využívané človekom, najmä pre tie, ktorých prirodzená hladina v litosfére je nízka. Vysoká úroveň technofility je typická pre kovy ako Bi, Hg, Sb, Pb, Cu, Se, Ag, As, Mo, Sn, Cr, Zn, ktorých potreba je veľká pre rôzne druhy priemyslu. Pri nízkom obsahu týchto prvkov v horninách (10–2–10–6 %) je významná ich ťažba. To vedie k ťažbe obrovského množstva rúd obsahujúcich tieto prvky z útrob zeme a k ich následnému globálnemu rozptylu v životnom prostredí.
Okrem technofility boli navrhnuté aj ďalšie kvantitatívne charakteristiky technogenézy. Teda pomer technofilnosti prvku k jeho biofilite (biofilita - clarkes koncentrácie chemických prvkov v živej hmote) M.A. Glazovskaya pomenovaná deštruktívna činnosť prvkov technogenézy. Deštruktívna činnosť prvkov technogenézy charakterizuje stupeň nebezpečenstva prvkov pre živé organizmy. Ďalšou kvantitatívnou charakteristikou antropogénneho zapojenia chemických prvkov do ich globálnych cyklov na planéte je mobilizačný faktor alebo technogénny faktor obohatenia, ktorý sa vypočíta ako pomer technogénneho toku chemického prvku k jeho prirodzenému toku. Úroveň faktora technogénneho obohatenia, ako aj technofilnosti prvkov, nie je len indikátorom ich mobilizácie z litosféry do suchozemského prírodného prostredia, ale aj odrazom úrovne emisií chemických prvkov s priemyselným odpadom do životného prostredia. .
KONCEPCIA ANOMÁLIE VYTVORENÝCH ČLOVOM
Geochemická anomália- časť zemskej kôry (alebo zemského povrchu), ktorá sa vyznačuje výrazne zvýšenými koncentráciami akýchkoľvek chemických prvkov alebo ich zlúčenín v porovnaní s hodnotami pozadia a pravidelne sa nachádza vo vzťahu k nahromadeniu minerálov. Identifikácia technogénnych anomálií je jednou z najdôležitejších ekologických a geochemických úloh pri hodnotení stavu životného prostredia. Anomálie vznikajú v zložkách krajiny v dôsledku vstupu rôznych látok z technogénnych zdrojov a predstavujú určitý objem, v rámci ktorého sú hodnoty anomálnych koncentrácií prvkov väčšie ako hodnoty pozadia. Podľa prevalencie A.I. Perelman a N.S. Kasimov (1999) identifikuje nasledujúce anomálie spôsobené človekom:
1) globálne - pokrývajúce celú zemeguľu (napr. zvýšené
2) regionálne - vznikajú v určitých častiach kontinentov, prírodných zón a regiónov v dôsledku používania pesticídov, minerálnych hnojív, okysľovania zrážok s emisiami zlúčenín síry atď.;
3) lokálne - vznikajú v atmosfére, pôde, vodách, rastlinách okolo miestnych umelých zdrojov: továrne, bane atď.
Podľa prostredia formácie sa anomálie spôsobené človekom delia na:
1) na litochemických (v pôdach, horninách);
2) hydrogeochemické (vo vodách);
3) atmogeochemické (v atmosfére, snehu);
4) biochemické (v organizmoch).
Podľa dĺžky trvania zdroja znečistenia sa delia na:
– na krátkodobé (náhodné uvoľnenie atď.);
– strednodobé (so zastavením vplyvu, napríklad zastavením vývoja ložísk nerastných surovín);
– dlhodobo stacionárne (anomálie tovární, miest, poľnohospodárskej krajiny, napríklad KMA, Norilsk Nickel).
Pri hodnotení technogénnych anomálií sa vyberajú pozaďové oblasti ďaleko od technogénnych zdrojov znečisťujúcich látok, spravidla viac ako 30–50 km. Jedným z anomálnych kritérií je koeficient technogénnej koncentrácie alebo anomálie Kc, čo je pomer obsahu prvku v uvažovanom anomálnom objekte k jeho pozaďovému obsahu v zložkách krajiny.
Na posúdenie vplyvu množstva škodlivín vstupujúcich do organizmu sa využívajú aj hygienické normy znečistenia - pred-
špecifické prípustné koncentrácie. Ide o maximálny obsah škodlivej látky v prírodnom predmete alebo produkte (voda, vzduch, pôda, potraviny), ktorý neovplyvňuje zdravie človeka ani iné organizmy.
Znečisťujúce látky sú rozdelené do tried podľa nebezpečnosti (GOST
17.4.1.0283): I. trieda (vysoko nebezpečné) - As, Cd, Hg, Se, Pb, F, benzo(a)pyrén, Zn; Trieda II (stredne nebezpečná) - B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr; Trieda III (nízky nebezpečný) - Ba, V, W, Mn, Sr, acetofenón.
ZNEČISTENIE PÔDY ŤAŽKÝMI KOVMI
Ťažké kovy (HM) sú už na druhom mieste z hľadiska nebezpečenstva, za pesticídmi a ďaleko pred takými známymi znečisťujúcimi látkami, ako sú oxid uhličitý a síra. V budúcnosti sa môžu stať nebezpečnejšími ako odpad z jadrových elektrární a pevný odpad. Kontaminácia HM je spojená s ich širokým využitím v priemyselnej výrobe. V dôsledku nedokonalých čistiacich systémov sa HM dostávajú do životného prostredia vrátane pôdy, pričom ju znečisťujú a otravujú. HM sú špeciálne znečisťujúce látky, ktorých monitorovanie je povinné vo všetkých prostrediach.
Pôda je hlavným médiom, do ktorého vstupujú HM, a to aj z atmosféry a vodného prostredia. Slúži aj ako zdroj sekundárneho znečistenia povrchového ovzdušia a vôd, ktoré sa z neho dostávajú do Svetového oceánu. HM sú absorbované z pôdy rastlinami, ktoré sa následne dostávajú do potravy.
Pojem „ťažké kovy“, ktorý charakterizuje širokú skupinu znečisťujúcich látok, sa v poslednej dobe veľmi používa. V rôznych vedeckých a aplikovaných prácach autori interpretujú význam tohto pojmu rôznymi spôsobmi. V tomto ohľade sa počet prvkov zaradených do skupiny ťažkých kovov mení v širokom rozmedzí. Ako kritériá členstva sa používajú početné charakteristiky: atómová hmotnosť, hustota, toxicita, prevalencia v prírodnom prostredí, stupeň zapojenia do prírodných a technogénnych cyklov.
V prácach venovaných problémom znečisťovania životného prostredia a monitorovania životného prostredia dnes viac ako 40 prvkov D.I. Mendelejev s atómovou hmotnosťou viac ako 40 atómových jednotiek: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi atď. Podľa klasifikácie N. Reimersa (1990),
ťažké kovy by sa mali zvážiť s hustotou vyššou ako 8 g / cm3. Pri kategorizácii ťažkých kovov zároveň zohrávajú významnú úlohu tieto podmienky: ich vysoká toxicita pre živé organizmy v relatívne nízkych koncentráciách, ako aj ich schopnosť bioakumulácie a biomagnifikácie. Takmer všetky kovy spadajú pod túto definíciu
železo (s výnimkou olova, ortuti, kadmia a bizmutu, ktorých biologická úloha v súčasnosti nie je jasná), aktívne sa podieľajú na biologických procesoch a sú súčasťou mnohých enzýmov.
Najvýkonnejšími dodávateľmi odpadu obohateného o kovy sú podniky na tavenie neželezných kovov (hliník, oxid hlinitý, meď-zinok, tavenie olova, nikel, titán-horčík, ortuť atď.), ako aj spracovanie neželezných kovov ( rádiotechnika, elektrotechnika, prístrojová výroba, galvanizácia atď.).
V prachu hutníckych priemyslov, úpravní rúd môže byť koncentrácia Pb, Zn, Bi, Sn zvýšená oproti litosfére o niekoľko rádov (až 10–12), koncentrácia Cd, V, Sb - desaťtisíckrát, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag - stokrát. Odpady z podnikov hutníctva neželezných kovov, tovární na farby a laky a železobetónových konštrukcií sú obohatené ortuťou. Koncentrácie W, Cd a Pb sú zvýšené v prachu zo strojárskych závodov (tabuľka 1).
Vplyvom emisií obohatených o kovy vznikajú oblasti znečistenia krajiny najmä na regionálnej a miestnej úrovni. Vplyv energetických podnikov na znečisťovanie životného prostredia nie je spôsobený koncentráciou kovov v odpade, ale ich obrovským množstvom. Množstvo odpadu napríklad v priemyselných centrách prevyšuje ich celkové množstvo pochádzajúce zo všetkých ostatných zdrojov znečistenia. S výfukovými plynmi automobilov sa do životného prostredia dostáva značné množstvo Pb, ktoré prevyšuje jeho príjem s odpadmi z hutníckych podnikov.
Orné pôdy sú znečistené prvkami ako Hg, As, Pb, Cu, Sn, Bi, ktoré sa do pôdy dostávajú ako súčasť pesticídov, biocídov, stimulátorov rastu rastlín, štruktúrotvorných látok. Netradičné hnojivá vyrobené z rôznych odpadových produktov často obsahujú široké spektrum škodlivín vo vysokých koncentráciách. Z tradičných minerálnych hnojív obsahujú fosfátové hnojivá nečistoty Mn, Zn, Ni, Cr, Pb, Cu, Cd (Gaponyuk, 1985).
Distribúcia kovov uvoľňovaných do atmosféry z technogénnych zdrojov v krajine je daná vzdialenosťou od zdroja znečistenia, klimatickými podmienkami (sila a smer vetrov), terénom a technologickými faktormi (stav odpadu, spôsob vstupu odpadu). životné prostredie, výška potrubí podnikov).
Disipácia HM závisí od výšky zdroja emisií do atmosféry. Podľa mňa. Berlyand (1975), pri vysokých komínoch vzniká významná koncentrácia emisií v povrchovej vrstve atmosféry vo vzdialenosti 10–40 výšok komína. Okolo takýchto zdrojov znečistenia sa rozlišuje šesť zón (tabuľka 2). Plocha vplyvu jednotlivých priemyselných podnikov na priľahlom území môže dosiahnuť 1000 km2.
tabuľka 2
Zóny kontaminácie pôdy okolo bodových zdrojov znečistenia
Vzdialenosť od | Nadbytočný obsah |
|||
zdroj pre | TM vo vzťahu k |
|||
znečistenie v km | do pozadia |
|||
Bezpečnostná zóna podniku | ||||
Zóny znečistenia pôdy a ich veľkosť úzko súvisia s vektormi prevládajúcich vetrov. Reliéf, vegetácia, mestské budovy môžu meniť smer a rýchlosť pohybu povrchovej vrstvy vzduchu. Podobne ako zóny znečistenia pôdy možno rozlíšiť aj zóny znečistenia vegetačného krytu.
MIGRÁCIA ŤAŽKÝCH KOVOV V PÔDNOM PROFILE
Akumulácia hlavnej časti polutantov sa pozoruje najmä v humusovo-akumulačnom pôdnom horizonte, kde sú v dôsledku rôznych interakčných reakcií viazané hlinitokremičitanmi, nesilikátovými minerálmi, organickými látkami. Zloženie a množstvo prvkov zadržaných v pôde závisí od obsahu a zloženia humusu, acidobázických a redoxných podmienok, sorpčnej kapacity a intenzity biologickej absorpcie. Niektoré z ťažkých kovov sú týmito zložkami pevne zachytené a nielenže sa nezúčastňujú migrácie pozdĺž pôdneho profilu, ale nepredstavujú ani nebezpečenstvo.
pre živé organizmy. Negatívne environmentálne dôsledky znečistenia pôdy sú spojené s mobilnými zlúčeninami kovov.
IN v rámci pôdneho profilu sa technogénny tok látok stretáva s množstvom pôdno-geochemické bariéry. Patria sem karbonátové, sadrové, iluviálne horizonty (iluviálne-železité-humusové). Niektoré z vysoko toxických prvkov sa môžu transformovať na zlúčeniny, ktoré sú pre rastliny ťažko dostupné, zatiaľ čo iné prvky, ktoré sú mobilné v danom geochemickom prostredí pôdy, môžu migrovať v pôdnej vrstve, čo predstavuje potenciálne nebezpečenstvo pre biotu. Mobilita prvkov do značnej miery závisí od acidobázických a redoxných podmienok v pôdach. V neutrálnych pôdach sú mobilné zlúčeniny Zn, V, As, Se, ktoré sa môžu vylúhovať pri sezónnom zamokrení pôd.
Akumulácia mobilných zlúčenín prvkov, ktoré sú obzvlášť nebezpečné pre organizmy, závisí od vodného a vzdušného režimu pôd: ich najmenšia akumulácia sa pozoruje v priepustných pôdach režimu vyplavovania, zvyšuje sa v pôdach s režimom bez vyplavovania a je maximálna v pôdy s efúznym režimom. Pri odparovacej koncentrácii a alkalickej reakcii sa môže v pôde akumulovať Se, As, V v ľahko dostupnej forme a v podmienkach redukčného prostredia Hg vo forme metylovaných zlúčenín.
Je však potrebné mať na pamäti, že v podmienkach režimu vylúhovania sa realizuje potenciálna mobilita kovov, ktoré môžu byť vynášané z pôdneho profilu ako zdroje sekundárneho znečistenia podzemných vôd.
IN v kyslých pôdach s prevahou oxidačných podmienok (podzolové pôdy, dobre odvodnené) tvoria ťažké kovy ako Cd a Hg ľahko mobilné formy. Naopak, Pb, As, Se tvoria málo pohyblivé zlúčeniny, ktoré sa môžu akumulovať v humóznych a iluviálnych horizontoch a negatívne ovplyvňovať stav pôdnej bioty. Ak je v zložení škodlivín prítomný S, v redukčných podmienkach vzniká sekundárne sírovodíkové prostredie a mnohé kovy tvoria nerozpustné alebo málo rozpustné sulfidy.
IN V podmáčaných pôdach sú Mo, V, As a Se prítomné v neaktívnych formách. Značná časť prvkov v kyslých podmáčaných pôdach je prítomná v relatívne mobilných a nebezpečných formách pre živú hmotu; takými sú zlúčeniny Pb, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, Cd a Hg. V mierne kyslých a neutrálnych pôdach s dobrým prevzdušnením vznikajú najmä pri vápnení ťažko rozpustné zlúčeniny Pb. V neutrálnych pôdach sú zlúčeniny Zn, V, As, Se mobilné, kým Cd a Hg sa môžu zadržiavať v humusových a iluviálnych horizontoch. So zvyšujúcou sa zásaditosťou sa zvyšuje riziko kontaminácie pôdy týmito prvkami.
KONCEPCIA MONITOROVANIA PÔDNEHO PROSTREDIA
Monitorovanie pôdneho prostredia – systém pravidelného neobmedzovania
obmedzená v priestore a čase kontroly pôd, ktorá poskytuje informácie o ich stave s cieľom posúdiť minulé, súčasné a predpovedať zmeny v budúcnosti. Monitoring pôdy má za cieľ identifikovať antropogénne zmeny v pôde, ktoré môžu v konečnom dôsledku poškodiť ľudské zdravie. Osobitná úloha monitoringu pôd spočíva v tom, že všetky zmeny v zložení a vlastnostiach pôd sa prejavujú v plnení ekologických funkcií pôd, a tým aj v stave biosféry.
Veľký význam má fakt, že v pôde sa na rozdiel od ovzdušia atmosféry a povrchových vôd environmentálne dôsledky antropogénneho vplyvu prejavia spravidla neskôr, sú však stabilnejšie a dlhšie trvajú. Je potrebné zhodnotiť dlhodobé dôsledky tohto vplyvu, napríklad možnosť mobilizácie znečisťujúcich látok v pôdach, v dôsledku čoho sa pôda môže zmeniť zo „skladiska“ znečisťujúcich látok na ich druhotný zdroj.
Typy monitorovania pôdneho prostredia
Identifikácia typov monitorovania pôdneho prostredia je založená na rozdieloch v kombinácii informatívnych pôdnych ukazovateľov zodpovedajúcich úlohám každého z nich. Na základe rozdielov v mechanizmoch a mierkach prejavu degradácie pôdy sa rozlišujú dve skupiny typov monitorovania.
krúžok: prvá skupina - globálne monitorovanie, druhé - miestne a regionálne.
Globálny monitoring pôdy je neoddeliteľnou súčasťou globálneho monitoringu biosféry. Vykonáva sa na posúdenie vplyvu environmentálnych dôsledkov diaľkového atmosferického transportu znečisťujúcich látok na stav pôd v súvislosti s nebezpečenstvom planetárneho znečistenia biosféry a globálnymi procesmi, ktoré ho sprevádzajú. Výsledky globálneho alebo biosférického monitoringu charakterizujú globálne zmeny stavu živých organizmov na planéte pod vplyvom ľudskej činnosti.
Účelom lokálneho a regionálneho monitoringu je identifikovať vplyv degradácie pôdy na ekosystémy na miestnej a regionálnej úrovni a priamo na životné podmienky človeka v oblasti manažmentu prírody.
Lokálne monitorovanie nazývané aj sanitárne-hygienické alebo nárazové. Je zameraná na kontrolu úrovne obsahu tých znečisťujúcich látok v životnom prostredí, ktoré sú emitované špecifickou
Znečistenie pôdy ťažkými kovmi má rôzne zdroje:
1. odpad z kovospracujúceho priemyslu;
2. priemyselné emisie;
3. produkty spaľovania paliva;
4. výfukové plyny automobilov;
5. prostriedky chemizácie poľnohospodárstva.
Hutnícke podniky ročne emitujú viac ako 150 tisíc ton medi, 120 tisíc ton zinku, asi 90 tisíc ton olova, 12 tisíc ton niklu, 1,5 tisíc ton molybdénu, asi 800 ton kobaltu a asi 30 ton ortuti. povrchu zeme. Na 1 gram bublinkovej medi obsahuje odpad z priemyslu tavenia medi 2,09 tony prachu, ktorý obsahuje až 15 % medi, 60 % oxidu železa a po 4 % arzénu, ortuti, zinku a olova. Odpady zo strojárstva a chemického priemyslu obsahujú do 1 g/kg olova, do 3 g/kg medi, do 10 g/kg chrómu a železa, do 100 g/kg fosforu a do 10 g /kg mangánu a niklu. V Sliezsku sa okolo zinkovníc hromadia odvaly s obsahom zinku 2 až 12 % a olova od 0,5 do 3 % a v USA sa ťažia rudy s obsahom zinku 1,8 %.
S výfukovými plynmi sa na povrch pôdy dostáva ročne viac ako 250 tisíc ton olova; je hlavným znečisťovateľom pôdy olovom. Ťažké kovy sa dostávajú do pôdy spolu s hnojivami, v ktorých sú obsiahnuté ako nečistota.
Aj keď sa ťažké kovy niekedy nachádzajú v pôde v nízkych koncentráciách, tvoria stabilné komplexy s organickými zlúčeninami a ľahšie vstupujú do špecifických adsorpčných reakcií ako kovy alkalických zemín a kovov alkalických zemín. V blízkosti podnikov sa prírodné fytocenózy podnikov stávajú jednotnejšími v druhovom zložení, keďže mnohé druhy neznesú zvyšovanie koncentrácie ťažkých kovov v pôde. Počet druhov sa môže zredukovať na 2-3, niekedy až k vzniku monocenóz.V lesných fytocenózach ako prvé reagujú na znečistenie lišajníky a machy. Stromová vrstva je najstabilnejšia. Dlhodobá alebo vysokointenzívna expozícia v nej však vyvoláva suchoodolné javy Obnova narušeného pôdneho krytu si vyžaduje dlhý čas a veľké investície.
Zvlášť náročnou úlohou je obnova vegetačného krytu na odvaloch a hlušine (odkalinách) diel, kde sa ťažili kovové rudy: takáto hlušina je zvyčajne chudobná na živiny, bohatá na toxické kovy a slabo zadržiava vodu. Vážnym problémom pre životné prostredie je veterná erózia skládok baní.
Racionalizácia obsahu ťažkých kovov v pôdePrideľovanie obsahu ťažkých kovov v pôde a rastlinách je mimoriadne náročné z dôvodu nemožnosti plne zohľadniť všetky faktory životného prostredia. Takže zmena len agrochemických vlastností pôdy (reakcia prostredia, obsah humusu, stupeň nasýtenia zásadami, granulometrické zloženie) môže niekoľkonásobne znížiť alebo zvýšiť obsah ťažkých kovov v rastlinách. Existujú protichodné údaje dokonca aj o obsahu pozadia niektorých kovov. Výsledky uvedené výskumníkmi sa niekedy líšia 5-10 krát.
Boli navrhnuté mnohé škály environmentálnej regulácie ťažkých kovov. V niektorých prípadoch sa najvyšší obsah kovov pozorovaný v bežných antropogénnych pôdach považuje za maximálnu prípustnú koncentráciu, v iných za obsah, ktorý je limitom z hľadiska fytotoxicity. Vo väčšine prípadov boli pre ťažké kovy navrhnuté MPC, ktoré niekoľkonásobne prekračujú skutočné prípustné hodnoty koncentrácií kovov.
Na charakterizáciu technogénneho znečistenia ťažkými kovmi sa používa koncentračný koeficient, ktorý sa rovná pomeru koncentrácie prvku v kontaminovanej pôde k jeho pozaďovej koncentrácii.
V tabuľke 1 sú uvedené oficiálne schválené MPC a prípustné úrovne ich obsahu z hľadiska škodlivosti. V súlade so schémou prijatou lekárskymi hygienikmi sa regulácia ťažkých kovov v pôdach delí na translokáciu (prechod prvku do rastlín), migračnú vodu (prechod na vodu) a všeobecnú sanitárnu (vplyv na samočistiacu schopnosť pôdy). pôdy a pôdna mikrobiocenóza).
FEDERÁLNA AGENTÚRA PRE NÁMORNÚ A RIEČNU DOPRAVU
FEDERÁLNA ROZPOČTOVÁ VZDELÁVACIA INŠTITÚCIA
VYŠŠIE ODBORNÉ VZDELANIE
ŠTÁTNA NÁMORNÁ UNIVERZITA
pomenovaný po admirálovi G.I. Nevelskoy
Odbor ochrany životného prostredia
ABSTRAKT
v odbore "Fyzikálne a chemické procesy"
Dôsledky znečistenia pôdy ťažkými kovmi a rádionuklidmi.
Skontrolované učiteľom:
Firsová L.Yu.
Účinkuje študent gr. ___
Chodanova S.V.
Vladivostok 2012
OBSAH
Úvod
1 Ťažké kovy v pôdach
Záver
Zoznam použitých zdrojov
ÚVOD
Pôda nie je len inertné prostredie, na ktorého povrchu sa vykonáva ľudská činnosť, ale dynamický, rozvíjajúci sa systém, ktorý zahŕňa mnoho organických a anorganických zložiek, ktoré majú sieť dutín a pórov, a tie zase obsahujú plyny a kvapaliny. Priestorové rozloženie týchto zložiek určuje hlavné typy pôd na zemeguli.
Okrem toho pôdy obsahujú obrovské množstvo živých organizmov, nazývajú sa biota: od baktérií a húb až po červy a hlodavce. Pôda vzniká na horninových materských horninách kombinovaným vplyvom klímy, vegetácie, pôdnych organizmov a času. Preto zmena ktoréhokoľvek z týchto faktorov môže viesť k zmenám v pôde. Tvorba pôdy je dlhý proces: vytvorenie 30 cm vrstvy pôdy trvá 1000 až 10 000 rokov. V dôsledku toho je miera tvorby pôdy taká nízka, že pôdu možno považovať za neobnoviteľný zdroj.
Pôdna pokrývka Zeme je najdôležitejšou zložkou biosféry Zeme. Je to obal pôdy, ktorý určuje mnohé procesy prebiehajúce v biosfére. Najdôležitejším významom pôd je akumulácia organickej hmoty, rôznych chemických prvkov, ako aj energie. Pôdna pokrývka funguje ako biologický absorbér, ničiteľ a neutralizátor rôznych kontaminantov. Ak sa toto prepojenie biosféry zničí, potom sa nenávratne naruší doterajšie fungovanie biosféry. Preto je mimoriadne dôležité študovať globálny biochemický význam pôdneho krytu, jeho súčasný stav a zmeny pod vplyvom antropogénnej činnosti.
1 Ťažké kovy v pôdach
- Zdroje ťažkých kovov v pôde
Medzi HM je veľa stopových prvkov, ktoré sú biologicky dôležité pre živé organizmy. Sú nevyhnutnými a nenahraditeľnými zložkami biokatalyzátorov a bioregulátorov najdôležitejších fyziologických procesov. Nadmerný obsah HM v rôznych objektoch biosféry však pôsobí na živé organizmy depresívne až toxicky.
Zdroje vstupu HM do pôdy sa delia na prírodné (zvetrávanie hornín a nerastov, erózne procesy, sopečná činnosť) a technogénne (ťažba a spracovanie nerastných surovín, spaľovanie palív, vplyv dopravných prostriedkov, poľnohospodárstvo a pod.) Poľnohospodárske pozemky, pôda, pôda a pôda. okrem znečistenia cez atmosféru sú HM znečistené aj špecificky pri používaní pesticídov, minerálnych a organických hnojív, vápnení a využívaní odpadových vôd. Nedávno vedci venovali osobitnú pozornosť mestským pôdam. Posledne menované zažívajú významný technogénny proces, ktorého neoddeliteľnou súčasťou je kontaminácia HM.
HM sa dostávajú na povrch pôdy v rôznych formách. Ide o oxidy a rôzne soli kovov, rozpustné aj prakticky nerozpustné vo vode (sulfidy, sírany, arzenitany atď.). V zložení emisií z podnikov na spracovanie rúd a podnikov neželeznej metalurgie - hlavného zdroja znečistenia životného prostredia HM - je prevažná časť kovov (70-90%) vo forme oxidov.
Dostávajú sa na povrch pôdy, HM sa môžu hromadiť alebo rozptýliť v závislosti od charakteru geochemických bariér, ktoré sú vlastné danému územiu.
Väčšina HM, ktoré sa dostali na povrch pôdy, je fixovaná v horných humusových horizontoch. HM sa sorbujú na povrchu pôdnych častíc, viažu sa na pôdnu organickú hmotu, najmä vo forme elementárnych organických zlúčenín, hromadia sa v hydroxidoch železa, sú súčasťou kryštálových mriežok ílových minerálov, dávajú vlastné minerály v dôsledku izomorfných substitúcie a sú v rozpustnom stave v pôdnej vlhkosti a v plynnom stave v pôdnom vzduchu sú neoddeliteľnou súčasťou pôdnej bioty.
Stupeň mobility HM závisí od geochemického prostredia a úrovne technogénneho vplyvu. Veľká distribúcia veľkosti častíc a vysoký obsah organickej hmoty vedú k viazaniu HM pôdou. Zvýšenie hodnôt pH zvyšuje sorpciu kovov tvoriacich katióny (meď, zinok, nikel, ortuť, olovo atď.) a zvyšuje pohyblivosť kovov tvoriacich anióny (molybdén, chróm, vanád atď.). Posilnenie oxidačných podmienok zvyšuje migračnú schopnosť kovov. Výsledkom je, že podľa schopnosti viazať väčšinu HM tvoria pôdy nasledovné série: sivá pôda > černozem > sodno-podzolová pôda.
- Znečistenie pôdy ťažkými kovmi
Po druhé, akumuláciou v pôde vo veľkých množstvách môžu HM zmeniť mnohé z jej vlastností. V prvom rade zmeny ovplyvňujú biologické vlastnosti pôdy: znižuje sa celkový počet mikroorganizmov, zužuje sa ich druhové zloženie (diverzita), mení sa štruktúra mikrobiálnych spoločenstiev, znižuje sa intenzita hlavných mikrobiologických procesov a aktivita pôdnych enzýmov. , atď. Silná kontaminácia HM vedie aj k zmenám v konzervatívnejších vlastnostiach pôdy, ako je stav humusu, štruktúra, pH média atď. To má za následok čiastočnú a v niektorých prípadoch úplnú stratu úrodnosti pôdy.
- Prírodné a človekom spôsobené anomálie
Pôda na rozdiel od iných zložiek prírodného prostredia nielen geochemicky akumuluje zložky znečistenia, ale pôsobí aj ako prirodzený nárazník, ktorý riadi prenos chemických prvkov a zlúčenín do atmosféry, hydrosféry a živej hmoty.
Rôzne rastliny, zvieratá a ľudia vyžadujú pre život určité zloženie pôdy a vody. V miestach geochemických anomálií dochádza k prenosu odchýlok od normy minerálneho zloženia, zhoršenému, do celého potravinového reťazca. V dôsledku porušovania minerálnej výživy, zmien v druhovom zložení fyto-, zoo- a mikrobiálnych spoločenstiev, chorôb divo rastúcich foriem rastlín, poklesu množstva a kvality úrod poľnohospodárskych rastlín a produktov živočíšnej výroby, pozoruje sa zvýšenie výskytu populácie a zníženie strednej dĺžky života.
Toxický účinok HM na biologické systémy je spôsobený predovšetkým tým, že sa ľahko viažu na sulfhydrylové skupiny proteínov (vrátane enzýmov), inhibujú ich syntézu a tým narúšajú metabolizmus v tele.
Živé organizmy si vyvinuli rôzne mechanizmy rezistencie voči HM: od redukcie HM iónov na menej toxické zlúčeniny až po aktiváciu iónových transportných systémov, ktoré účinne a špecificky odstraňujú toxické ióny z bunky do vonkajšieho prostredia.
Najvýraznejším dôsledkom vplyvu HM na živé organizmy, ktorý sa prejavuje na biogeocenotickej a biosférickej úrovni organizácie živej hmoty, je blokovanie procesov oxidácie organických látok. To vedie k zníženiu rýchlosti jeho mineralizácie a akumulácie v ekosystémoch. Zvýšenie koncentrácie organickej hmoty zároveň spôsobuje naviazanie HM, čím sa dočasne odstráni záťaž z ekosystému. Pokles rýchlosti rozkladu organickej hmoty v dôsledku poklesu počtu organizmov, ich biomasy a intenzity životnej aktivity sa považuje za pasívnu reakciu ekosystémov na znečistenie HM. Aktívna opozícia organizmov voči antropogénnej záťaži sa prejavuje až pri celoživotnej akumulácii kovov v telách a kostrách. Za tento proces sú zodpovedné najodolnejšie druhy.
Odolnosť živých organizmov, predovšetkým rastlín, voči zvýšeným koncentráciám HM a ich schopnosť akumulovať vysoké koncentrácie kovov môžu predstavovať veľké nebezpečenstvo pre ľudské zdravie, pretože umožňujú prenikanie škodlivín do potravinových reťazcov.
- Racionalizácia obsahu ťažkých kovov v pôde a čistenie pôd
Existujú dva hlavné prístupy k problematike sanitácie pôd kontaminovaných HM. Prvý je zameraný na čistenie pôdy od HM. Čistenie sa môže uskutočniť premytím, extrakciou HM z pôdy pomocou rastlín, odstránením vrchnej kontaminovanej vrstvy pôdy atď. Druhý prístup je založený na fixácii HM v pôde, ich premene na formy nerozpustné vo vode a nedostupné pre živé organizmy. Na tento účel sa navrhuje zaviesť do pôdy organické látky, fosforečné minerálne hnojivá, iónomeničové živice, prírodné zeolity, hnedé uhlie, vápnenie pôdy atď. Každý spôsob upevnenia HM v pôde má však svoju dobu platnosti. Skôr či neskôr sa časť HM opäť začne dostávať do pôdneho roztoku a odtiaľ do živých organizmov.
- Rádionuklidy v pôdach. Jadrové znečistenie
Pôda obsahuje takmer všetky chemické prvky známe v prírode, vrátane rádionuklidov.
Rádionuklidy sú chemické prvky schopné spontánneho rozpadu s tvorbou nových prvkov, ako aj vytvorené izotopy akýchkoľvek chemických prvkov. Dôsledkom rozpadu jadra je ionizujúce žiarenie vo forme prúdu alfa častíc (prúd jadier hélia, protónov) a beta častíc (prúd elektrónov), neutrónov, gama žiarenia a röntgenového žiarenia. Tento jav sa nazýva rádioaktivita. Chemické prvky schopné samovoľného rozpadu sa nazývajú rádioaktívne. Najčastejšie používané synonymum pre ionizujúce žiarenie je rádioaktívne žiarenie.
Ionizujúce žiarenie je prúd nabitých alebo neutrálnych častíc a elektromagnetických kvánt, ktorých interakcia s prostredím vedie k ionizácii a excitácii jeho atómov a molekúl. Ionizujúce žiarenie má elektromagnetickú (gama a röntgenové žiarenie) a korpuskulárne (alfa žiarenie, beta žiarenie, neutrónové žiarenie) povahu.
Gama žiarenie je elektromagnetické žiarenie spôsobené gama lúčmi (diskrétne lúče alebo kvantá, nazývané fotóny), ak po rozpade alfa alebo beta zostane jadro v excitovanom stave. Gama lúče vo vzduchu môžu prejsť na veľké vzdialenosti. Fotón vysokoenergetického gama žiarenia môže prechádzať ľudským telom. Intenzívne gama žiarenie môže poškodiť nielen kožu, ale aj vnútorné orgány. Chráňte pred týmto žiarením husté a ťažké materiály, železo, olovo. Gama žiarenie môže byť vytvorené umelo v kontaminovaných urýchľovačoch častíc (mikrotrón), napríklad brzdným žiarením rýchlych elektrónov urýchľovačov, keď zasiahnu cieľ.
Röntgenové lúče sú podobné lúčom gama. Kozmické röntgenové žiarenie je absorbované atmosférou. Röntgenové lúče sa získavajú umelo, dopadajú na spodnú časť energetického spektra elektromagnetického žiarenia.
Rádioaktívne žiarenie je prirodzeným faktorom v biosfére pre všetky živé organizmy a aj živé organizmy samotné majú určitú rádioaktivitu. Pôdy majú najvyšší prirodzený stupeň rádioaktivity spomedzi biosférických objektov. Za týchto podmienok príroda prosperovala mnoho miliónov rokov, okrem výnimočných prípadov geochemických anomálií spojených s ložiskom rádioaktívnych hornín, napríklad uránových rúd.
V 20. storočí však bolo ľudstvo konfrontované s rádioaktivitou za hranicou prirodzenej, a teda biologicky abnormálnej. Prvými obeťami nadmerných dávok žiarenia boli veľkí vedci, ktorí objavili rádioaktívne prvky (rádium, polónium), manželia Maria Sklodowska-Curie a Pierre Curie. A potom: Hirošima a Nagasaki, testovanie atómových a jadrových zbraní, mnohé katastrofy vrátane Černobyľu atď.
Najvýznamnejšími objektmi biosféry, ktoré určujú biologické funkcie všetkých živých vecí, sú pôdy.
Rádioaktivita pôd je spôsobená obsahom rádionuklidov v nich. Existuje prirodzená a umelá rádioaktivita.
Prirodzená rádioaktivita pôd je spôsobená prírodnými rádioaktívnymi izotopmi, ktoré sú v pôde a pôdotvorných horninách vždy prítomné v rôznom množstve. Prírodné rádionuklidy sú rozdelené do 3 skupín.
Do prvej skupiny patria rádioaktívne prvky – prvky, ktorých všetky izotopy sú rádioaktívne: urán (238
atď.................
