Kurşun ile toprak kontaminasyonu maksimumdur. Ağır metaller toprağı kirletebilecek en tehlikeli elementlerdir.
Ağır metallerle toprak kirliliğinin farklı kaynakları vardır:
1. metal işleme endüstrisinden kaynaklanan atıklar;
2. endüstriyel emisyonlar;
3. yakıt yanma ürünleri;
4. otomotiv egzoz gazları;
5. tarımın kimyasallaştırılması araçları.
Metalurji işletmeleri yılda 150 bin tondan fazla bakır, 120 bin ton çinko, yaklaşık 90 bin ton kurşun, 12 bin ton nikel, 1,5 bin ton molibden, yaklaşık 800 ton kobalt ve yaklaşık 30 ton civa üretiyor. dünyanın yüzeyi. 1 gram blister bakır için, bakır eritme endüstrisinden çıkan atık, %15'e kadar bakır, %60 demir oksit ve %4 arsenik, cıva, çinko ve kurşun içeren 2,09 ton toz içerir. Mühendislik ve kimya sanayi atıkları 1 bin mg/kg'a kadar kurşun, 3 bin mg/kg'a kadar bakır, 10 bin mg/kg'a kadar krom ve demir, 100 g/kg'a kadar fosfor ve 10 g/kg manganez ve nikel . Silezya'da %2 ila %12 çinko ve %0,5 ila %3 kurşun içeren çöplükler çinko fabrikalarının etrafına yığılmış ve ABD'de %1,8 çinko içeren cevherler işletilmektedir.
Egzoz gazları ile yılda 250 bin tondan fazla kurşun toprak yüzeyine çıkmakta; kurşun içeren başlıca toprak kirleticisidir.
Ağır metaller, biyositlerin yanı sıra safsızlık olarak dahil oldukları gübrelerle birlikte toprağa girerler.
L. G. Bondarev (1976), mevcut kömür ve turba rezervlerinin yakılmasında, cevher rezervlerinin tamamen tükenmesi ile insan üretim faaliyetleri sonucunda toprak örtüsünün yüzeyine olası ağır metal akışını hesapladı ve bunları olası ile karşılaştırdı. bugüne kadar humosferde birikmiş metal rezervleri. Ortaya çıkan resim, bir kişinin 500-1000 yıl içinde neden olabileceği ve keşfedilen minerallerin yeterli olacağı değişiklikler hakkında fikir edinmemizi sağlar.
Güvenilir cevher, kömür, turba, milyon ton rezervlerinin tükenmesi durumunda metallerin biyosfere olası girişi
|
Metallerin toplam teknolojik salınımı |
Humorosferde bulunur |
Teknolojik emisyonların insan alanındaki içeriğe oranı |
|
Bu değerlerin oranı, insan faaliyetinin başta toprak örtüsü olmak üzere çevre üzerindeki etkisinin ölçeğini tahmin etmeyi mümkün kılar.
Metallerin toprağa teknojenik girişi, toprak profilindeki humus horizonlarındaki fiksasyonları bir bütün olarak tekdüze olamaz. Düzensizliği ve kontrastı, öncelikle nüfus yoğunluğuyla ilgilidir. Bu ilişkinin orantılı olduğu düşünülürse, tüm metallerin %37,3'ü yerleşim alanının yalnızca %2'sinde dağılmış olacaktır.
Ağır metallerin toprak yüzeyindeki dağılımı birçok faktör tarafından belirlenir. Genel olarak kirlilik kaynaklarının özelliklerine, bölgenin meteorolojik özelliklerine, jeokimyasal faktörlere ve peyzaj koşullarına bağlıdır.
Kirliliğin kaynağı genellikle atılan ürünün kalitesini ve miktarını belirler. Bu durumda, dağılma derecesi, fırlatmanın yüksekliğine bağlıdır. Maksimum kirlilik bölgesi, yüksek ve sıcak deşarjda boru yüksekliğinin 10-40 katına, düşük endüstriyel deşarjda boru yüksekliğinin 5-20 katına eşit bir mesafe boyunca uzanır. Partiküllerin atmosfere yayılma süresi, kütlelerine, fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlıdır. Parçacıklar ne kadar ağırsa, o kadar hızlı çökerler.
Metallerin düzensiz teknojenik dağılımı, doğal peyzajlardaki jeokimyasal ortamın heterojenliği ile şiddetlenir. Bu bağlamda, teknolojik ürünlerin olası kirliliğini tahmin etmek ve insan faaliyetinin istenmeyen sonuçlarını önlemek için, jeokimya yasalarını, çeşitli doğal peyzajlarda veya jeokimyasal ortamlarda kimyasal elementlerin göç yasalarını anlamak gerekir.
Toprağa giren kimyasal elementler ve bileşikleri, belirli bir bölgede bulunan jeokimyasal engellerin doğasına bağlı olarak bir dizi dönüşüme uğrar, dağılır veya birikir. Jeokimyasal bariyer kavramı, AI Perelman (1961) tarafından, göç koşullarındaki değişikliklerin kimyasal elementlerin birikmesine yol açtığı hiperjenez bölgesinin bölümleri olarak formüle edildi. Bariyerlerin sınıflandırılması, elemanların göç türlerine dayanmaktadır. Bu temelde, A.I. Perelman, dört tür ve birkaç jeokimyasal engel sınıfı ayırt eder:
1. engeller - biyojeokimyasal olarak yeniden dağıtılan ve canlı organizmalara göre sınıflandırılan tüm elementler için (oksijen, karbon, hidrojen, kalsiyum, potasyum, nitrojen, silikon, manganez, vb.);
2. fiziksel ve kimyasal engeller:
1) oksitleyici - demir veya demir-mangan (demir, manganez), manganez (mangan), sülfürik (kükürt);
2) indirgeme - sülfit (demir, çinko, nikel, bakır, kobalt, kurşun, arsenik vb.), gley (vanadyum, bakır, gümüş, selenyum);
3) sülfat (baryum, kalsiyum, stronsiyum);
4) alkalin (demir, kalsiyum, magnezyum, bakır, stronsiyum, nikel vb.);
5) asidik (silikon oksit);
6) buharlaşma (kalsiyum, sodyum, magnezyum, kükürt, flor, vb.);
7) adsorpsiyon (kalsiyum, potasyum, magnezyum, fosfor, kükürt, kurşun, vb.);
8) termodinamik (kalsiyum, kükürt).
3. mekanik bariyerler (demir, titanyum, krom, nikel vb.);
4. teknolojik engeller.
Jeokimyasal engeller tek başlarına değil, birbirleriyle kombinasyon halinde karmaşık kompleksler oluştururlar. Madde akışlarının temel bileşimini düzenlerler ve ekosistemlerin işleyişi büyük ölçüde bunlara bağlıdır.
Teknogenez ürünleri, doğasına ve düştükleri peyzaj ortamına bağlı olarak ya doğal süreçlerle işlenebilir ve doğada önemli değişikliklere neden olmaz ya da tüm canlılar üzerinde zararlı bir etki yaratarak korunup biriktirilebilir.
Her iki süreç de, analizi peyzajın biyokimyasal stabilite seviyesini yargılamayı ve teknogenezin etkisi altında doğadaki değişimlerinin doğasını tahmin etmeyi mümkün kılan bir dizi faktör tarafından belirlenir. Otonom peyzajlar, teknojenez ürünleri yüzey ve toprak altı suları tarafından dağıldığı için, teknojenik kirlilikten kendi kendini arındırma süreçleri geliştirir. Birikimli manzaralarda, teknojenez ürünleri biriktirilir ve korunur.
|
Endüstriyel atık, kg/l |
Toprak, mg/kg |
Bitkiler, mg/kg |
İçme suyu, mg/l |
Hava, mg / m3 |
İnsan kanında MPC, mg/l |
|
* Trafik yoğunluğuna ve otoyoldan uzaklığa bağlı olarak otoyolların yakınında
Çevrenin korunmasına artan ilgi, ağır metallerin toprak üzerindeki etkisine özel bir ilgi uyandırmıştır.
Tarihsel bir bakış açısından, demir, manganez, bakır, çinko, molibden ve muhtemelen kobalt gibi elementler bitki yaşamı ve dolayısıyla hayvanlar ve insanlar için çok önemli olduğundan, bu soruna ilgi toprak verimliliğinin incelenmesiyle ortaya çıktı.
Bitkiler tarafından az miktarda ihtiyaç duyulduğu için eser elementler olarak da bilinirler. İz elementler grubu, topraktaki içeriği oldukça yüksek olan metalleri de içerir, örneğin, çoğu toprağın bir parçası olan ve yer kabuğunun bileşiminde oksijenden (% 46,6) sonra dördüncü sırada (% 5) yer alan demir. ), silikon (%27,7) ve alüminyum (%8,1).
Mevcut formlarının konsantrasyonu belirli sınırları aşarsa, tüm iz elementler bitkiler üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir. Bitki ve hayvanlar için çok önemli görünmeyen cıva, kurşun ve kadmiyum gibi bazı ağır metaller, düşük konsantrasyonlarda bile insan sağlığı için tehlikelidir.
Araçlardan çıkan egzoz gazları, tarlaya veya arıtma tesislerine atılması, kanalizasyon ile sulama, maden ve sanayi sitelerinin işletilmesinden kaynaklanan atık, kalıntı ve emisyonlar, fosforlu ve organik gübre uygulaması, zirai ilaç kullanımı vb. topraktaki ağır metal konsantrasyonunda artışa neden olmuştur.
Ağır metaller, toprağı oluşturan parçalara sıkı sıkıya bağlı olduğu ve erişimi zor olduğu sürece, toprak ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri ihmal edilebilir düzeyde olacaktır. Bununla birlikte, toprak koşulları ağır metallerin toprak çözeltisine geçmesine izin veriyorsa, doğrudan toprak kirlenmesi tehlikesi vardır, bunların bitkilere, ayrıca insan vücuduna ve bu bitkileri tüketen hayvanlara girme olasılığı vardır. Ayrıca ağır metaller, arıtma çamurunun kullanılması sonucunda bitki ve su kütlelerini kirletebilir. Toprak ve bitkilerin kirlenme tehlikesi şunlara bağlıdır: bitkilerin türü; topraktaki kimyasal bileşiklerin formları; ağır metallerin ve onlarla karmaşık bileşikler oluşturan maddelerin etkisine karşı koyan elementlerin varlığı; adsorpsiyon ve desorpsiyon işlemlerinden; bu metallerin toprakta ve toprakta mevcut formlarının miktarı ve iklim koşulları. Bu nedenle, ağır metallerin olumsuz etkisi esas olarak hareketliliklerine, yani; çözünürlük
Ağır metaller temel olarak değişken valans, hidroksitlerinin düşük çözünürlüğü, yüksek kompleks bileşikler oluşturma kabiliyeti ve tabii ki katyonik kabiliyeti ile karakterize edilir.
Ağır metallerin toprak tarafından tutulmasına katkıda bulunan faktörler şunları içerir: kil ve humus yüzeyinin değiş tokuş adsorpsiyonu, humus ile kompleks bileşiklerin oluşumu, yüzey adsorpsiyonu ve oklüzyon (gazların erimiş veya katı metaller tarafından çözülmesi veya emilmesi) alüminyum, demir, manganez vb. hidratlı oksitlerin yanı sıra, özellikle indirgeme sırasında çözünmeyen bileşiklerin oluşumu.
Toprak çözeltisindeki ağır metaller, belirli bir dengede olan hem iyonik hem de bağlı formlarda bulunur (Şekil 1).
Şekilde Lp, düşük moleküler ağırlığa sahip organik asitler olan çözünebilir ligandlardır ve Ln çözünmezdir. Metallerin (M) hümik maddelerle reaksiyonu da kısmen iyon değişimini içerir.
Tabii ki, toprakta bu dengeye doğrudan katılmayan başka metal formları da bulunabilir, örneğin, birincil ve ikincil minerallerin kristal kafesinden gelen metaller ve ayrıca canlı organizmalardan ve onların ölü kalıntılarından gelen metaller.
Hareketliliğini belirleyen faktörler bilinmeden topraktaki ağır metallerdeki değişimlerin gözlemlenmesi mümkün değildir. Ağır metallerin topraktaki davranışını belirleyen tutma hareketi süreçleri, diğer katyonların davranışını belirleyen süreçlerden çok az farklılık gösterir. Ağır metaller bazen topraklarda düşük konsantrasyonlarda bulunmalarına rağmen, organik bileşiklerle kararlı kompleksler oluştururlar ve alkali ve toprak alkali metallere göre daha kolay spesifik adsorpsiyon reaksiyonlarına girerler.
Ağır metallerin topraktaki migrasyonu, bitki kökleri veya toprak mikroorganizmaları yardımıyla sıvı ve süspansiyon halinde gerçekleşebilir. Çözünür bileşiklerin göçü, toprak çözeltisi (difüzyon) ile birlikte veya sıvının kendisini hareket ettirerek gerçekleşir. Killerin ve organik maddenin yıkanması, bunlarla ilişkili tüm metallerin göçüne yol açar. Dimetilcıva gibi gaz halindeki uçucu maddelerin göçü rastgeledir ve bu hareket tarzının özel bir önemi yoktur. Katı fazdaki göç ve kristal kafese nüfuz etme, bir hareketten çok bir bağlanma mekanizmasıdır.
Ağır metaller, karşılık gelen metallerin göçüne katılabilecek mikroorganizmalar tarafından sokulabilir veya adsorbe edilebilir.
Solucanlar ve diğer organizmalar, toprağı karıştırarak veya metalleri dokularına dahil ederek ağır metallerin mekanik veya biyolojik olarak göçünü kolaylaştırabilir.
Tüm migrasyon türleri arasında en önemlisi sıvı fazdaki migrasyondur, çünkü çoğu metal toprağa çözünebilir bir formda veya sulu bir süspansiyon formunda girer ve ağır metaller ile toprağın sıvı bileşenleri arasındaki hemen hemen tüm etkileşimler şu anda gerçekleşir. sıvı ve katı fazların arayüzü.
Topraktaki ağır metaller trofik zincir yoluyla bitkilere girer ve daha sonra hayvanlar ve insanlar tarafından tüketilir. Ağır metallerin döngüsünde, canlı organizmaları bu elementlerin fazlalığından koruyan seçici biyobirikimin meydana gelmesinin bir sonucu olarak çeşitli biyolojik engeller yer alır. Bununla birlikte, biyolojik engellerin aktivitesi sınırlıdır ve çoğunlukla ağır metaller toprakta yoğunlaşmıştır. Toprakların onlar tarafından kirlenmeye karşı direnci, tamponlama kapasitesine bağlı olarak farklıdır.
Sırasıyla yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve yüksek miktarda kil ve organik madde içeren topraklar, bu elementleri özellikle üst ufuklarda tutabilir. Bu, karbonatlı topraklar ve nötr reaksiyonlu topraklar için tipiktir. Bu topraklarda, yer altı sularına karışabilen ve bitkiler tarafından absorbe edilebilen toksik bileşiklerin miktarı, kumlu asitli topraklara göre çok daha azdır. Bununla birlikte, topraktaki fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerin dengesizliğine neden olan elementlerin konsantrasyonunu toksik hale getirme riski büyüktür. Toprağın organik ve kolloidal kısımları tarafından tutulan ağır metaller, biyolojik aktiviteyi önemli ölçüde sınırlar, toprak verimliliği için önemli olan itrifikasyon işlemlerini engeller.
Asidik toprakların yanı sıra düşük emme kapasitesi ile karakterize edilen kumlu topraklar, molibden ve selenyum haricindeki ağır metalleri çok zayıf tutar. Bu nedenle bitkiler tarafından kolayca adsorbe edilirler ve bazıları çok küçük konsantrasyonlarda bile toksik etkiye sahiptir.
Çoğu zaman 30-50 mg/kg olmasına rağmen, topraktaki çinko içeriği 10 ila 800 mg/kg arasında değişir. Fazla miktarda çinko birikmesi çoğu toprak sürecini olumsuz etkiler: toprağın fiziksel ve fiziko-kimyasal özelliklerinde değişikliğe neden olur ve biyolojik aktiviteyi azaltır. Çinko, mikroorganizmaların hayati aktivitesini engeller, bunun sonucunda toprakta organik madde oluşum süreçleri bozulur. Toprak örtüsündeki fazla çinko, selüloz ayrışmasının fermantasyonunu, solunumu ve üreazın etkisini engeller.
Topraktan bitkilere gelen ve besin zincirleri yoluyla bulaşan ağır metaller, bitkiler, hayvanlar ve insanlar üzerinde toksik etkiye sahiptir.
En zehirli elementler arasında, her şeyden önce, oldukça zehirli bir bileşik olan metilcıva biçiminde en büyük tehlikeyi oluşturan cıvadan söz edilmelidir. Cıva, kömür yakıldığında ve kirli su kütlelerinden su buharlaştığında atmosfere girer. Hava kütleleri ile belirli alanlarda taşınabilmekte ve topraklar üzerinde birikebilmektedir. Çalışmalar, cıvanın, tınlı mekanik bileşime sahip farklı toprak türlerinin humus-birikim ufkunun üst santimetrelerinde iyi emildiğini göstermiştir. Bu tür topraklarda profil boyunca göçü ve toprak profilinden yıkanması önemsizdir. Bununla birlikte, hafif mekanik bileşime sahip, asidik ve humusta tükenmiş topraklarda, cıva göçü süreçleri yoğunlaşır. Bu tür topraklarda uçuculuk özelliklerine sahip organik cıva bileşiklerinin buharlaşma süreci de kendini gösterir.
Kumlu, killi ve turba topraklara 200 ve 100 kg/ha oranında cıva uygulandığında, kireçlenme düzeyi ne olursa olsun kumlu topraktaki mahsul tamamen öldü. Turba topraklarında verim azaldı. Killi toprakta, sadece düşük kireç dozunda verimde düşüş olmuştur.
Kurşun ayrıca bitki, hayvan ve insan dokularında biriken besin zincirleri yoluyla bulaşma yeteneğine de sahiptir. 100 mg/kg yemin kuru ağırlığına eşit bir kurşun dozu hayvanlar için öldürücü kabul edilir.
Kurşun tozu toprak yüzeyine yerleşir, organik maddeler tarafından adsorbe edilir, toprak çözeltileri ile profil boyunca hareket eder, ancak küçük miktarlarda toprak profilinden dışarı taşınır.
Asidik koşullarda göç süreçleri nedeniyle, 100 m uzunluğundaki topraklarda teknojenik kurşun anomalileri oluşur, topraklardan gelen kurşun bitkilere girer ve içlerinde birikir. Buğday ve arpa tanesinde miktarı arka plan içeriğinden 5-8 kat, üst kısımlarda patates - 20 kattan fazla, yumrularda - 26 kattan fazladır.
Vanadyum ve çinko gibi kadmiyum da toprağın humus tabakasında birikir. Toprak profilindeki ve peyzajdaki dağılımının doğası, görünüşe göre diğer metallerle, özellikle de kurşun dağılımının doğasıyla pek çok ortak noktaya sahiptir.
Bununla birlikte, kadmiyum toprak profilinde kurşuna göre daha az sabittir. Kadmiyumun maksimum adsorpsiyonu, yüksek humus içeriğine ve yüksek absorpsiyon kapasitesine sahip nötr ve alkali toprakların karakteristiğidir. Podzolik topraklardaki içeriği yüzde biri ile 1 mg/kg arasında, çernozemlerde - 15-30'a kadar ve kırmızı topraklarda - 60 mg/kg'a kadar değişebilir.
Birçok toprak omurgasızı vücutlarında kadmiyum biriktirir. Kadmiyum, kurşun ve çinkodan 10-15 kat daha aktif olarak solucanlar, tahta bitleri ve salyangozlar tarafından emilir. Kadmiyum, tarım bitkileri için toksiktir ve yüksek konsantrasyonlarda kadmiyumun mahsul verimi üzerinde gözle görülür bir etkisi olmasa bile, bitkilerde kadmiyum içeriği arttıkça toksisitesi ürün kalitesindeki değişikliği etkiler.
Arsenik, kömür yanma ürünleri, metalurji endüstrisinin atıkları ve gübre fabrikalarından toprağa girer. Arsenik, aktif demir, alüminyum ve kalsiyum formları içeren topraklarda en güçlü şekilde tutulur. Arseniğin topraktaki zehirliliği iyi bilinmektedir. Arsenik ile toprak kirliliği, örneğin solucanların ölümüne neden olur. Topraktaki arka plan arsenik içeriği, kilogram toprak başına miligramın yüzde biri kadardır.
Flor ve bileşikleri nükleer, petrol, kimya ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Toprağa metalurji işletmelerinden, özellikle alüminyum tesislerinden kaynaklanan emisyonlarla ve ayrıca süperfosfat ve diğer bazı böcek öldürücüler uygulandığında safsızlık olarak girer.
Flor, toprağı kirleterek sadece doğrudan toksik etkisinden dolayı değil, aynı zamanda topraktaki besin maddelerinin oranını da değiştirerek verimin düşmesine neden olur. Florun en büyük adsorpsiyonu, iyi gelişmiş bir toprak emme kompleksi olan topraklarda meydana gelir. Çözünür florür bileşikleri, toprak çözeltilerinin aşağı doğru akışı ile toprak profili boyunca hareket eder ve yeraltı suyuna girebilir. Florür bileşikleri ile toprak kontaminasyonu, toprak yapısını bozar ve toprak su geçirgenliğini azaltır.
Çinko ve bakır, adı geçen ağır metallerden daha az toksiktir, ancak metalurji endüstrisinin atıklarındaki fazlalıkları toprağı kirletir ve mikroorganizmaların büyümesini baskılayıcı bir etkiye sahiptir, toprakların enzimatik aktivitesini düşürür ve bitki verimini azaltır.
Ağır metallerin toksisitesinin, topraktaki canlı organizmalar üzerindeki birleşik etkileriyle arttığı belirtilmelidir. Çinko ve kadmiyumun birleşik etkisi, her bir elementin ayrı ayrı aynı konsantrasyonda olmasına göre mikroorganizmalar üzerinde birkaç kat daha güçlü bir önleyici etkiye sahiptir.
Ağır metaller genellikle hem yakıt yanma ürünlerinde hem de metalurji endüstrisinden kaynaklanan emisyonlarda çeşitli kombinasyonlarda bulunduğundan, bunların çevre üzerindeki etkileri, kirlilik kaynaklarını çevreleyen, bireysel elementlerin konsantrasyonuna bağlı olarak beklenenden daha güçlüdür.
İşletmelerin yakınında, işletmelerin doğal fitosenozları tür kompozisyonunda daha tek tip hale gelir, çünkü birçok tür topraktaki ağır metal konsantrasyonundaki artışa dayanamaz. Tür sayısı 2-3'e ve bazen de monosenoz oluşumuna kadar azaltılabilir.
Orman fitosenozlarında, kirliliğe ilk tepki verenler likenler ve yosunlardır. Ağaç katmanı en kararlı olanıdır. Bununla birlikte, uzun süreli veya yüksek yoğunluklu maruz kalma, içinde kuru-direnç fenomenine neden olur.
Toprak, hem canlı hem de cansız doğayı karakterize eden özelliklere sahip olan dünyanın yüzeyidir.
Toprak, toplamın bir göstergesidir. Kirlilik, atmosferik yağış, yüzey atıkları ile toprağa girer. Ayrıca toprak kayaları ve yeraltı suları tarafından toprak tabakasına verilirler.
Ağır metaller grubu, yoğunluğu demirin yoğunluğunu aşan tüm metalleri içerir. Bu elementlerin paradoksu, bitki ve organizmaların normal işleyişini 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 zararlar verir.
Ağır metal kirliliğinin kaynakları şunlardır: İzin verilen metal içeriğinin hesaplandığı bir yöntem vardır. Bu, birkaç metal Zc'nin toplam değerini hesaba katar.
- kabul edilebilir;
- orta derecede tehlikeli;
- çok tehlikeli;
- son derece tehlikeli
Toprak koruması çok önemlidir. Sürekli kontrol ve izleme, kirlenmiş arazilerde tarım ürünlerinin yetiştirilmesine ve hayvanların otlatılmasına izin vermez.
Toprağı kirleten ağır metaller
Ağır metallerin üç tehlike sınıfı vardır. Dünya Sağlık Örgütü kurşun, cıva ve kadmiyumu en tehlikeli olarak kabul ediyor. Ancak diğer elementlerin yüksek konsantrasyonu daha az zararlı değildir.
Merkür
Toprağın cıva ile kirlenmesi, pestisitlerin, flüoresan lambalar gibi çeşitli evsel atıkların ve hasarlı ölçüm aletlerinin elemanlarının toprağa girmesiyle oluşur.
Resmi verilere göre, yıllık cıva salınımı beş bin tonun üzerindedir. 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 ile ölümcül bir sonuç mümkündür.
Öncülük etmek
Kurşun, insanlar ve tüm canlı organizmalar için çok tehlikelidir.
Son derece zehirlidir. Bir ton kurşun çıkarıldığında 25 kilo çevreye salınır. Egzoz gazlarının salınmasıyla büyük miktarda kurşun toprağa girer. 
Güzergahlar boyunca toprak kirliliği bölgesi iki yüz metrenin üzerindedir. Kurşun, toprağa girdikten sonra, etleri menümüzde bulunan çiftlik hayvanları da dahil olmak üzere insanlar ve hayvanlar tarafından yenen bitkiler tarafından emilir. Aşırı kurşun, merkezi sinir sistemini, beyni, karaciğeri ve böbrekleri etkiler. Kanserojen ve mutajen etkileri nedeniyle tehlikelidir.
Kadmiyum
Kadmiyum ile toprak kontaminasyonu insan vücudu için büyük bir tehlikedir. Yutulduğunda iskelet şekil bozukluklarına, çocuklarda gelişme geriliğine 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 verimde keskin bir düşüşe yol açar. İnsanlarda beyin, karaciğer ve pankreasta değişiklikler meydana gelir.
Molibden
Fazla molibden guta ve sinir sisteminde hasara neden olur.
Ağır metallerin tehlikesi, vücuttan zayıf bir şekilde atılmaları, içinde birikmeleri gerçeğinde yatmaktadır. Çok toksik bileşikler oluşturabilirler, bir ortamdan diğerine kolayca geçebilirler, ayrışmazlar. 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 kirlenmesinin ana kaynağı, herbisitler, böcek ilaçları gibi tarım bitkilerinin zararlılarını kontrol etmek için kullanılan maddelerdir. Arsenik kronik neden olan kümülatif bir zehirdir. Bileşikleri sinir sistemi, beyin ve cilt hastalıklarına neden olur.
Manganez
Toprakta ve bitkilerde bu elementin yüksek içeriği gözlenir. 
Ek miktarda manganez toprağa girerse, hızla tehlikeli bir fazlalık oluşur. Bu, insan vücudunu sinir sisteminin tahribatı 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 mücadelede başlıca yöntemler
Ağır metaller ile toprak kontaminasyonu ile başa çıkma yöntemleri fiziksel, kimyasal ve biyolojik olabilir. Bunlar arasında aşağıdaki yöntemler vardır:
- Toprak asitliğinin artması olasılığı artırır, bu nedenle organik madde ve kil, kireçleme, kirlilikle mücadelede bir dereceye kadar yardımcı olur.
- Yonca gibi bazı bitkilerin ekilmesi, biçilmesi ve toprak yüzeyinden uzaklaştırılması, topraktaki ağır metallerin konsantrasyonunu önemli ölçüde azaltır. Ayrıca bu yöntem tamamen çevre dostudur.
- Yeraltı suyu detoksifikasyonu, pompalanması ve temizlenmesi.
- Ağır metallerin çözünür formunun göçünün tahmini ve ortadan kaldırılması.
- Bazı ciddi durumlarda, toprak tabakasının tamamen çıkarılması ve yenisiyle değiştirilmesi gerekir.
Tüm bu metallerin en tehlikelisi kurşundur. İnsan vücuduna çarpacak kadar birikme özelliğine sahiptir. Cıva, insan vücuduna bir veya birkaç kez girerse tehlikeli değildir, yalnızca cıva buharı özellikle tehlikelidir. Sanayi kuruluşlarının tüm canlılar için bu kadar zararlı olmayan daha ileri üretim teknolojilerini kullanmaları gerektiğine inanıyorum. Bir kişi değil bir kitle düşünsün o zaman güzel bir sonuca varırız.
FEDERAL EĞİTİM AJANSI DEVLET EĞİTİM KURUMU
YÜKSEK MESLEKİ EĞİTİM "VORONEZH DEVLET ÜNİVERSİTESİ"
AĞIR METALLER İLE TOPRAK KİRLİLİĞİ. KİRLENMİŞ TOPRAKLARIN KONTROLÜ VE DÜZENLENMESİ YÖNTEMLERİ
Üniversiteler için eğitici ve metodik el kitabı
Derleyen: Kh.A. Dzhuvelikyan, D.I. Shcheglov, N.S. Gorbunova
Voronej Devlet Üniversitesi Yayın ve Basım Merkezi
Biyoloji ve Toprak Fakültesi Bilimsel ve Metodolojik Konseyi tarafından 4 Temmuz 2009 tarihinde onaylanmıştır, Protokol No. 10
Hakem Dr. of Biol. bilimler, Prof. Los Angeles Yablonsky
Öğretim yardımı, Voronej Devlet Üniversitesi Biyoloji ve Toprak Fakültesinin Toprak Bilimi ve Arazi Yönetimi Bölümünde hazırlanmıştır.
Uzmanlık alanı için 020701 - Toprak bilimi
Kirlilik hakkında genel bilgiler ................................................ ................... ................................ . | |
Teknojenik anormallikler kavramı ................................................ .......... ...................... | |
Ağır metallerle toprak kirliliği ................................................ ............................ .......... | |
Toprak profilinde ağır metallerin migrasyonu ...................................... ................ | |
Toprak çevresel izleme kavramı ................................................ ............ | |
Kontrolleri sırasında belirlenen toprakların durum göstergeleri ................................ | |
Kirlenmiş toprakların kalitesinin ekolojik düzenlemesi ...................................... | |
Kirliliğe maruz kalan toprakların sınıflandırılması için genel gereklilikler...... | |
Edebiyat................................................. ................................................ . ....... |
KİRLİLİK HAKKINDA GENEL BİLGİLER
kirleticiler
- bunlar, doğal alım seviyelerini aşan miktarlarda çevreye giren antropojenik kökenli maddelerdir. Toprak kirliliği- antropojenik etkiye maruz kalan topraklardaki kimyasalların içeriğinin doğal bölgesel arka plan seviyesini aştığı bir tür antropojenik bozunma. Bazı kimyasalların antropojenik kaynaklardan alınmaları nedeniyle insan ortamındaki içeriğinin (doğal seviyelere kıyasla) aşılması çevresel bir tehlikedir.Ekonomik faaliyetlerde kimyasalların insan kullanımı ve çevredeki antropojenik dönüşüm döngüsüne katılımları sürekli artmaktadır. Kimyasal elementlerin ekstraksiyonunun ve kullanımının yoğunluğunun bir özelliği, üretilebilirliktir - bir elementin ton cinsinden yıllık ekstraksiyonunun veya üretiminin litosferdeki clarke'sine oranı (A.I. Perelman, 1999). Yüksek teknofiliklik, özellikle litosferdeki doğal seviyeleri düşük olanlar için, insan tarafından en aktif şekilde kullanılan elementler için tipiktir. Çeşitli endüstri türleri için büyük ihtiyaç duyulan Bi, Hg, Sb, Pb, Cu, Se, Ag, As, Mo, Sn, Cr, Zn gibi metaller için yüksek düzeyde teknofillik tipiktir. Kayalarda bu elementlerin düşük içeriği (% 10–2–10–6) ile çıkarılmaları önemlidir. Bu, dünyanın bağırsaklarından bu elementleri içeren muazzam miktarda cevherin çıkarılmasına ve daha sonra çevrede küresel olarak dağılmasına yol açar.
Teknofilliğe ek olarak, teknogenezin diğer niceliksel özellikleri önerilmiştir. Bu nedenle, bir elementin teknofilikliğinin biyofilikliğine oranı (biyofiliklik - canlı maddedeki kimyasal elementlerin konsantrasyonunun clarkes'i) M.A. Glazovskaya adlı teknogenez unsurlarının yıkıcı aktivitesi. Teknojenez elementlerinin yıkıcı aktivitesi, elementlerin canlı organizmalar için tehlike derecesini karakterize eder. Kimyasal elementlerin gezegendeki küresel döngülerine antropojenik katılımının bir başka nicel özelliği, seferberlik faktörü veya teknolojik zenginleştirme faktörü, bir kimyasal elementin teknolojik akışının doğal akışına oranı olarak hesaplanır. Teknojenik zenginleştirme faktörünün seviyesi ve elementlerin teknofilikliği, sadece litosferden karasal doğal ortamlara mobilizasyonlarının bir göstergesi değil, aynı zamanda endüstriyel atıklarla birlikte kimyasal elementlerin çevreye emisyon seviyesinin bir yansımasıdır. .
İNSAN YAPIMI ANOMALİLER KAVRAMI
jeokimyasal anomali- herhangi bir kimyasal elementin veya bunların bileşiklerinin arka plan değerlerine kıyasla önemli ölçüde artan konsantrasyonları ile karakterize edilen ve düzenli olarak mineral birikimlerine göre konumlandırılan yer kabuğunun (veya yeryüzünün yüzeyinin) bir bölümü. Teknojenik anormalliklerin tanımlanması, çevrenin durumunu değerlendirmede en önemli ekolojik ve jeokimyasal görevlerden biridir. Anormallikler, teknojenik kaynaklardan çeşitli maddelerin girişinin bir sonucu olarak peyzajın bileşenlerinde oluşur ve anormal element konsantrasyonlarının değerlerinin arka plan değerlerinden daha büyük olduğu belirli bir hacmi temsil eder. A.I. Perelman ve N.S. Kasimov (1999), aşağıdaki insan yapımı anormallikleri tanımlar:
1) küresel - tüm dünyayı kapsayan (örneğin, artan
2) bölgesel - kıtaların belirli kısımlarında, doğal bölgelerde ve bölgelerde böcek ilacı, mineral gübreler, kükürt bileşikleri emisyonları ile çökeltinin asitleştirilmesi vb.
3) yerel - atmosferde, toprakta, sularda, yerel insan yapımı kaynakların etrafındaki bitkilerde oluşur: fabrikalar, madenler vb.
Oluşum ortamına göre, insan yapımı anomaliler ayrılır:
1) litokimyasal (topraklarda, kayalarda);
2) hidrojeokimyasal (sularda);
3) atmojeokimyasal (atmosferde, karda);
4) biyokimyasal (organizmalarda).
Kirlilik kaynağının süresine göre, bunlar ayrılır:
– kısa vadeli (kazara açığa çıkanlar, vb.);
– orta vadeli (etkinin sona ermesiyle, örneğin maden yataklarının gelişiminin durması);
– uzun vadeli durağan (fabrikaların, şehirlerin, tarımsal alanların anormallikleri, örneğin KMA, Norilsk Nikel).
Teknojenik anormallikleri değerlendirirken, arka plan alanları, kural olarak, 30-50 km'den daha uzakta, teknojenik kirletici kaynaklarından uzakta seçilir. Anormal kriterlerden biri, dikkate alınan anormal nesnedeki bir öğenin içeriğinin peyzaj bileşenlerindeki arka plan içeriğine oranı olan teknojenik konsantrasyon veya anomali Kc katsayısıdır.
Vücuda giren kirletici miktarının etkisini değerlendirmek için hijyenik kirlilik standartları da kullanılır - ön-
belirli izin verilen konsantrasyonlar. Bu, insan sağlığını veya diğer organizmaları etkilemeyen doğal bir nesne veya üründeki (su, hava, toprak, gıda) zararlı bir maddenin maksimum içeriğidir.
Kirleticiler tehlikeye göre sınıflara ayrılır (GOST
17.4.1.0283): Sınıf I (çok tehlikeli) - As, Cd, Hg, Se, Pb, F, benzo(a)piren, Zn; Sınıf II (orta derecede tehlikeli) - B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr; Sınıf III (düşük tehlikeli) - Ba, V, W, Mn, Sr, asetofenon.
AĞIR METALLERLE TOPRAK KİRLİLİĞİ
Ağır metaller (HM'ler) tehlike açısından şimdiden ikinci sırada, pestisitlerin arkasında ve karbondioksit ve kükürt gibi iyi bilinen kirleticilerin çok önünde. Gelecekte nükleer santral atıklarından ve katı atıklardan daha tehlikeli hale gelebilirler. HM kontaminasyonu, endüstriyel üretimde yaygın kullanımları ile ilişkilidir. Kusurlu arıtma sistemleri nedeniyle, HM'ler toprak da dahil olmak üzere çevreye girerek onu kirletir ve zehirler. HM'ler, izlenmesi tüm ortamlarda zorunlu olan özel kirleticilerdir.
Toprak, atmosfer ve su ortamı da dahil olmak üzere, HM'lerin girdiği ana ortamdır. Ayrıca, yüzey havasının ve ondan Dünya Okyanusuna giren suların ikincil kirliliğinin kaynağı olarak hizmet eder. HM'ler, daha sonra gıdaya giren bitkiler tarafından topraktan emilir.
Geniş bir kirletici grubunu karakterize eden "ağır metaller" terimi son zamanlarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Çeşitli bilimsel ve uygulamalı çalışmalarda yazarlar bu kavramın anlamını farklı şekillerde yorumlamaktadırlar. Bu bakımdan ağır metal grubuna atanan elementlerin sayısı geniş bir aralıkta değişmektedir. Üyelik kriterleri olarak çok sayıda özellik kullanılır: atomik kütle, yoğunluk, toksisite, doğal ortamdaki yaygınlık, doğal ve teknojenik döngülere dahil olma derecesi.
Çevre kirliliği ve çevre izleme sorunlarına yönelik çalışmalarda, bugün 40'tan fazla D.I. Atom kütlesi 40'tan fazla atomik birimden oluşan Mendeleev: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi, vb. N. Reimers sınıflandırmasına göre (1990),
ağır metaller, yoğunluğu 8 g/cm3'ün üzerinde olan maddeler olarak düşünülmelidir. Aynı zamanda, ağır metallerin sınıflandırılmasında aşağıdaki koşullar önemli bir rol oynar: nispeten düşük konsantrasyonlarda yaşayan organizmalar için yüksek toksisitelerinin yanı sıra biyolojik olarak birikme ve biyobüyütme yetenekleri. Bu tanıma giren hemen hemen tüm metaller
demir (biyolojik rolü şu anda net olmayan kurşun, cıva, kadmiyum ve bizmut hariç), biyolojik süreçlere aktif olarak katılır ve birçok enzimin bir parçasıdır.
Metallerle zenginleştirilmiş atıkların en güçlü tedarikçileri, demir dışı metal eritme işletmeleri (alüminyum, alümina, bakır-çinko, kurşun eritme, nikel, titanyum-magnezyum, cıva vb.) radyo mühendisliği, elektrik mühendisliği, enstrüman yapımı, galvanik vb.).
Metalurji endüstrilerinin, cevher işleme tesislerinin tozunda, Pb, Zn, Bi, Sn konsantrasyonu, litosfere kıyasla birkaç büyüklük sırasına göre (10-12'ye kadar), Cd, V, Sb konsantrasyonu artırılabilir - on binlerce kez, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag - yüzlerce kez. Demir dışı metalürji işletmeleri, boya ve vernik fabrikaları ve betonarme yapılardan kaynaklanan atıklar cıva ile zenginleştirilir. W, Cd ve Pb konsantrasyonları, makine imalat tesislerinden çıkan tozda artar (Tablo 1).
Metalce zenginleştirilmiş emisyonların etkisi altında, esas olarak bölgesel ve yerel düzeylerde peyzaj kirliliği alanları oluşur. Enerji işletmelerinin çevre kirliliği üzerindeki etkisi, atıktaki metallerin konsantrasyonundan değil, büyük miktarlarından kaynaklanmaktadır. Örneğin sanayi merkezlerindeki atık kütlesi, diğer tüm kirlilik kaynaklarından gelen toplam miktarını aşıyor. Metalurji işletmelerinin atıklarıyla alımını aşan önemli miktarda Pb, araba egzoz gazlarıyla çevreye salınır.
Tarıma elverişli topraklar, pestisitler, biyositler, bitki büyüme uyarıcıları, yapı oluşturucular kapsamında toprağa giren Hg, As, Pb, Cu, Sn, Bi gibi elementlerle kirlenmektedir. Çeşitli atık ürünlerden yapılan geleneksel olmayan gübreler genellikle yüksek konsantrasyonlarda çok çeşitli kirletici maddeler içerir. Geleneksel mineral gübrelerden fosfatlı gübreler Mn, Zn, Ni, Cr, Pb, Cu, Cd safsızlıkları içerir (Gaponyuk, 1985).
Teknojenik kaynaklardan atmosfere salınan metallerin peyzajdaki dağılımı, kirlilik kaynağına olan uzaklık, iklim koşulları (rüzgarların gücü ve yönü), arazi ve teknolojik faktörler (atığın durumu, atıkların girme yöntemi) tarafından belirlenir. çevre, işletmelerin borularının yüksekliği).
HM dağılımı, atmosfere salınan emisyon kaynağının yüksekliğine bağlıdır. Bana göre. Berlyand (1975), yüksek bacalarda, 10–40 baca yüksekliğinden bir mesafede atmosferin yüzey tabakasında önemli miktarda emisyon konsantrasyonu oluşur. Bu tür kirlilik kaynakları etrafında altı bölge ayırt edilir (Tablo 2). Bireysel sanayi işletmelerinin bitişik bölgedeki etki alanı 1000 km2'ye ulaşabilir.
Tablo 2
Noktasal kirlilik kaynaklarının etrafındaki toprak kirlenme bölgeleri
Uzaklık | fazla içerik |
|||
kaynak için | ile ilgili olarak TM |
|||
km cinsinden kirlilik | arka plana |
|||
İşletmenin güvenlik bölgesi | ||||
Toprak kirliliği bölgeleri ve büyüklükleri, hakim rüzgarların vektörleriyle yakından ilişkilidir. Rölyef, bitki örtüsü, kentsel binalar, havanın yüzey tabakasının hareket yönünü ve hızını değiştirebilir. Toprak kirliliği bölgelerine benzer şekilde, bitki örtüsü kirliliği bölgeleri de ayırt edilebilir.
TOPRAK PROFİLİNDEKİ AĞIR METALLERİN GÖÇÜ
Kirleticilerin ana kısmının birikimi, esas olarak, çeşitli etkileşim reaksiyonları nedeniyle alüminosilikatlar, silikat olmayan mineraller, organik maddeler tarafından bağlandıkları humus-birikimli toprak ufkunda gözlenir. Toprakta tutulan elementlerin bileşimi ve miktarı, humusun içeriğine ve bileşimine, asit-baz ve redoks koşullarına, sorpsiyon kapasitesine ve biyolojik absorpsiyonun yoğunluğuna bağlıdır. Ağır metallerin bir kısmı bu bileşenler tarafından sıkıca tutulur ve toprak profili boyunca göçe katılmadığı gibi tehlike de oluşturmaz.
canlı organizmalar için. Toprak kirliliğinin olumsuz çevresel sonuçları, hareketli metal bileşikleri ile ilişkilidir.
AT toprak profili içinde, maddelerin teknojenik akışı bir dizi karşılar toprak-jeokimyasal engeller. Bunlar arasında karbonat, jips, illuvial horizonlar (illüviyal-demirli-humus) bulunur. Belirli bir toprak jeokimyasal ortamında hareketli olan diğer elementler, biyota için potansiyel bir tehlikeyi temsil ederek toprak tabakasında göç edebilirken, oldukça toksik elementlerin bazıları bitkilerin erişmesi zor olan bileşiklere dönüşebilir. Elementlerin hareketliliği büyük ölçüde topraklardaki asit-baz ve redoks koşullarına bağlıdır. Nötr topraklarda Zn, V, As, Se bileşikleri hareketlidir ve toprakların mevsimsel ıslanması sırasında yıkanabilmektedir.
Organizmalar için özellikle tehlikeli olan mobil element bileşiklerinin birikimi, toprakların su ve hava rejimlerine bağlıdır: en küçük birikimleri, liç rejiminin geçirgen topraklarında gözlenir, liç rejimi olmayan topraklarda artar ve maksimumdur. efüzyon rejimi olan topraklar. Buharlaşma konsantrasyonu ve alkali reaksiyon ile Se, As, V toprakta kolayca erişilebilir bir formda ve indirgeyici bir ortam koşullarında Hg metillenmiş bileşikler formunda birikebilir.
Bununla birlikte, liç rejimi koşulları altında, metallerin potansiyel hareketliliğinin gerçekleştiği ve bunların, yeraltı suyunun ikincil kirliliğinin kaynakları olarak toprak profilinden gerçekleştirilebilecekleri akılda tutulmalıdır.
AT oksitleyici koşulların baskın olduğu asidik topraklarda (podzolik topraklar, iyi drene edilmiş), Cd ve Hg gibi ağır metaller kolayca hareketli formlar oluşturur. Aksine, Pb, As, Se, humus ve illuvial horizonlarda birikebilen ve toprak biyotasının durumunu olumsuz etkileyebilen düşük hareketli bileşikler oluşturur. Kirleticilerin bileşiminde S varsa, indirgeyici koşullar altında ikincil bir hidrojen sülfür ortamı oluşur ve birçok metal çözünmez veya az çözünür sülfürler oluşturur.
AT Su dolu topraklarda Mo, V, As ve Se aktif olmayan formlarda bulunur. Asidik suyla tıkanmış topraklardaki elementlerin önemli bir kısmı, canlılar için nispeten hareketli ve tehlikeli formlarda bulunur; Pb, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, Cd ve Hg bileşikleri bunlardır. İyi havalandırmaya sahip hafif asidik ve nötr topraklarda, özellikle kireçleme sırasında zor çözünür Pb bileşikleri oluşur. Nötr topraklarda Zn, V, As, Se bileşikleri hareketliyken, Cd ve Hg humus ve illuvial horizonlarda tutulabilir. Alkalinite arttıkça toprağın bu elementlerle kirlenme riski artar.
TOPRAK ÇEVRESEL İZLEME KAVRAMI
Toprak çevresel izleme – düzenli sınırlayıcı olmayan sistem
geçmiş, şimdiki ve gelecekteki değişiklikleri değerlendirmek için durumları hakkında bilgi sağlayan toprakların uzay ve zaman açısından sınırlı kontrolü. Toprak izleme, nihayetinde insan sağlığına zarar verebilecek topraklardaki antropojenik değişiklikleri belirlemeyi amaçlar. Toprak izlemenin özel rolü, toprakların bileşimindeki ve özelliklerindeki tüm değişikliklerin, toprakların ekolojik işlevlerini yerine getirmesine ve sonuç olarak biyosferin durumuna yansıması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.
Atmosferin havasının ve yüzey sularının aksine, toprakta antropojenik etkinin çevresel sonuçlarının genellikle daha sonra ortaya çıkması, ancak daha kararlı ve daha uzun sürmesi büyük önem taşımaktadır. Bu etkinin uzun vadeli sonuçlarının değerlendirilmesine ihtiyaç vardır, örneğin, kirleticilerin toprakta mobilize olma olasılığı ve bunun sonucunda toprağın bir kirletici “deposundan” ikincil kaynağına dönüşmesi.
Toprak çevresel izleme türleri
Toprak çevresel izleme türlerinin tanımlanması, her birinin görevine karşılık gelen bilgilendirici toprak göstergelerinin kombinasyonundaki farklılıklara dayanmaktadır. Toprak bozulmasının tezahürünün mekanizmaları ve ölçeklerindeki farklılıklara dayalı olarak, iki tür izleme türü vardır:
halka: ilk grup - küresel izleme, ikincisi - yerel ve bölgesel.
Küresel toprak izleme, biyosferin küresel izlenmesinin ayrılmaz bir parçasıdır. Biyosferin gezegensel kirlenme tehlikesi ve buna eşlik eden küresel süreçlerle bağlantılı olarak kirleticilerin uzun menzilli atmosferik taşınmasının çevresel sonuçlarının toprakların durumu üzerindeki etkisini değerlendirmek için yapılır. Küresel veya biyosferik izlemenin sonuçları, insan faaliyetinin etkisi altında gezegendeki canlı organizmaların durumundaki küresel değişiklikleri karakterize eder.
Yerel ve bölgesel izlemenin amacı, toprak bozulmasının yerel ve bölgesel düzeylerde ekosistemler üzerindeki etkisini ve doğa yönetimi alanında doğrudan insan yaşam koşulları üzerindeki etkisini belirlemektir.
yerel izleme sıhhi-hijyenik veya darbe olarak da adlandırılır. Belirli bir ortam tarafından yayılan kirleticilerin ortamdaki içerik seviyesinin kontrol edilmesi amaçlanmaktadır.
Ağır metallerle toprak kirliliğinin farklı kaynakları vardır:
1. metal işleme endüstrisinden kaynaklanan atıklar;
2. endüstriyel emisyonlar;
3. yakıt yanma ürünleri;
4. otomotiv egzoz gazları;
5. tarımın kimyasallaştırılması araçları.
Metalurji işletmeleri yılda 150 bin tondan fazla bakır, 120 bin ton çinko, yaklaşık 90 bin ton kurşun, 12 bin ton nikel, 1,5 bin ton molibden, yaklaşık 800 ton kobalt ve yaklaşık 30 ton civa üretiyor. dünyanın yüzeyi. 1 gram blister bakır için, bakır eritme endüstrisinden çıkan atık, %15'e kadar bakır, %60 demir oksit ve %4 arsenik, cıva, çinko ve kurşun içeren 2,09 ton toz içerir. Mühendislik ve kimya endüstrilerinden kaynaklanan atıklar 1 g/kg'a kadar kurşun, 3 g/kg'a kadar bakır, 10 g/kg'a kadar krom ve demir, 100 g/kg'a kadar fosfor ve 10 g'a kadar içerir. /kg manganez ve nikel. Silezya'da %2 ila %12 çinko ve %0,5 ila %3 kurşun içeren çöplükler çinko fabrikalarının etrafına yığılmış ve ABD'de %1,8 çinko içeren cevherler işletilmektedir.
Egzoz gazları ile yılda 250 bin tondan fazla kurşun toprak yüzeyine çıkmakta; kurşun içeren başlıca toprak kirleticisidir. Ağır metaller, safsızlık olarak dahil oldukları gübrelerle birlikte toprağa girerler.
Ağır metaller bazen topraklarda düşük konsantrasyonlarda bulunmalarına rağmen, organik bileşiklerle kararlı kompleksler oluştururlar ve alkali ve toprak alkali metallere göre daha kolay spesifik adsorpsiyon reaksiyonlarına girerler. türler topraktaki ağır metal konsantrasyonunun artmasına dayanamazlar. Tür sayısı 2-3'e, bazen de monosenoz oluşumuna kadar azaltılabilir.Orman fitosenozlarında, kirliliğe ilk tepki verenler likenler ve yosunlardır. Ağaç katmanı en kararlı olanıdır. Ancak uzun süreli veya yüksek yoğunlukta maruz kalma, içinde kuruya dayanıklılık olgusuna neden olur.Bozulan toprak örtüsünün eski haline getirilmesi uzun zaman ve büyük yatırımlar gerektirir.
Özellikle zor bir görev, metal cevherlerinin çıkarıldığı işyerlerinin aşırı yük çöplüklerinde ve atıklarında (atıklarda) bitki örtüsünün restorasyonudur: bu tür atıklar genellikle besin açısından fakirdir, toksik metaller açısından zengindir ve suyu zayıf bir şekilde tutar. Çevre için ciddi bir sorun, maden çöplüklerinin rüzgar erozyonudur.
Topraktaki ağır metallerin içeriğinin tayınlanmasıTüm çevresel faktörlerin tam olarak dikkate alınmasının imkansızlığı nedeniyle, toprak ve bitkilerdeki ağır metallerin içeriğinin oranlanması son derece zordur. Bu nedenle, yalnızca toprağın agrokimyasal özelliklerini değiştirmek (çevrenin reaksiyonu, humus içeriği, bazlarla doygunluk derecesi, granülometrik bileşim) bitkilerdeki ağır metal içeriğini birkaç kez azaltabilir veya artırabilir. Bazı metallerin arka plan içeriği konusunda bile çelişkili veriler bulunmaktadır. Araştırmacıların verdiği sonuçlar bazen 5-10 kat farklılık gösteriyor.
Ağır metallerin çevresel düzenlemesine ilişkin çok sayıda ölçek önerilmiştir. Bazı durumlarda, sıradan antropojenik topraklarda gözlemlenen en yüksek metal içeriği, izin verilen maksimum konsantrasyon olarak alınır, diğerlerinde - fitotoksisite açısından sınır olan içerik. Çoğu durumda, metal konsantrasyonlarının gerçek izin verilen değerlerini birkaç kez aşan ağır metaller için MPC'ler önerilmiştir.
Ağır metallerle teknojenik kirliliği karakterize etmek için, kirlenmiş topraktaki bir elementin konsantrasyonunun arka plan konsantrasyonuna oranına eşit bir konsantrasyon katsayısı kullanılır.
Tablo 1, resmi olarak onaylanmış MPC'leri ve bunların zararlılık açısından izin verilen içerik düzeylerini göstermektedir. Tıbbi hijyenistler tarafından benimsenen şemaya göre, topraktaki ağır metallerin düzenlenmesi translokasyon (bir elementin bitkilere geçişi), göçmen su (suya geçiş) ve genel sıhhi tesisat (kendi kendini temizleme kapasitesine etkisi) olarak ayrılır. topraklar ve toprak mikrobiyosenozu).
FEDERAL DENİZ VE NEHİR TAŞIMA AJANSI
FEDERAL BÜTÇE EĞİTİM KURUMU
YÜKSEK MESLEKİ EĞİTİM
DENİZCİLİK DEVLET ÜNİVERSİTESİ
Admiral G.I. Nevelskoy
Çevre Koruma Dairesi
MAKALE
"Fiziksel ve kimyasal süreçler" disiplininde
Ağır metaller ve radyonüklitlerle toprak kirliliğinin sonuçları.
Öğretmen tarafından kontrol edildi:
Firsova L.Yu.
Öğrenci gr tarafından gerçekleştirilir. ___
Khodanova S.V.
Vladivostok 2012
İÇERİK
giriiş
1 Topraktaki ağır metaller
Çözüm
Kullanılan kaynakların listesi
GİRİİŞ
Toprak, yüzeyinde insan faaliyetinin yürütüldüğü inert bir ortam değil, aynı zamanda bir boşluklar ve gözenekler ağına sahip birçok organik ve inorganik bileşen içeren ve sırayla gazlar içeren dinamik, gelişen bir sistemdir. sıvılar. Bu bileşenlerin mekansal dağılımı, dünyadaki ana toprak türlerini belirler.
Ek olarak, topraklar çok sayıda canlı organizma içerir, bunlara biyota denir: bakteri ve mantarlardan solucanlar ve kemirgenlere. Toprak, iklim, bitki örtüsü, toprak organizmaları ve zamanın birleşik etkisi altında kaya ana kayalar üzerinde oluşur. Bu nedenle, bu faktörlerden herhangi birinde meydana gelen bir değişiklik, topraklarda değişikliklere neden olabilir. Toprak oluşumu uzun bir süreçtir: 30 cm'lik bir toprak tabakasının oluşması 1.000 ila 10.000 yıl sürer. Sonuç olarak, toprak oluşum oranları o kadar düşüktür ki, toprak yenilenemez bir kaynak olarak kabul edilebilir.
Dünya'nın toprak örtüsü, Dünya'nın biyosferinin en önemli bileşenidir. Biyosferde meydana gelen birçok süreci belirleyen toprak kabuğudur. Toprakların en önemli önemi organik madde, çeşitli kimyasal elementler ve enerji birikimidir. Toprak örtüsü, çeşitli kirletici maddelerin biyolojik emici, yok edici ve nötrleştirici işlevi görür. Biyosferin bu bağı bozulursa, biyosferin mevcut işleyişi geri dönülmez şekilde bozulur. Bu nedenle, toprak örtüsünün küresel biyokimyasal önemini, mevcut durumunu ve antropojenik aktivitenin etkisi altındaki değişiklikleri incelemek son derece önemlidir.
1 Topraktaki ağır metaller
- Topraktaki ağır metal kaynakları
Canlı organizmalar için biyolojik olarak önemli olan HM'ler arasında birçok eser element vardır. En önemli fizyolojik süreçlerin biyokatalizörlerinin ve biyodüzenleyicilerinin 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 HM giriş kaynakları, doğal (kayaların ve minerallerin ayrışması, erozyon süreçleri, volkanik aktivite) ve teknojenik (minerallerin çıkarılması ve işlenmesi, yakıt yanması, taşıtların etkisi, tarım vb.) olarak ayrılır. Tarım arazileri, Atmosferdeki kirliliğe ek olarak, HM'ler özellikle pestisitler, mineral ve organik gübreler, kireçleme ve atık su kullanırken de kirlenir. Son zamanlarda, bilim adamları kentsel topraklara özel bir ilgi gösterdiler. İkincisi, ayrılmaz bir parçası HM kirliliği olan önemli bir teknojenik süreç yaşar.
HM'ler çeşitli şekillerde toprak yüzeyine ulaşır. Bunlar, suda hem çözünen hem de pratik olarak çözünmeyen oksitler ve çeşitli metal tuzlarıdır (sülfürler, sülfatlar, arsenitler, vb.). Cevher işleme işletmelerinden ve demir dışı metalurji işletmelerinden kaynaklanan emisyonların bileşiminde - HM çevre kirliliğinin ana kaynağı - metallerin büyük kısmı (% 70-90) oksit formundadır.
Toprak yüzeyine çıkan HM'ler, belirli bir bölgede bulunan jeokimyasal engellerin doğasına bağlı olarak birikebilir veya dağılabilir.
Toprak yüzeyine giren HM'lerin çoğu, üst humus horizonlarında sabitlenir. HM'ler toprak parçacıklarının yüzeyinde emilir, toprak organik maddesine, özellikle elementel organik bileşikler formunda bağlanır, demir hidroksitlerde birikir, kil minerallerinin kristal kafeslerinin bir parçasıdır, izomorfik bir sonucu olarak kendi minerallerini verir. ikame edilirler ve toprak neminde çözünür, toprak havasında gaz halinde bulunurlar, toprak biyotasının ayrılmaz bir parçasıdır.
HM hareketliliğinin derecesi, jeokimyasal ortama ve teknojenik etkinin seviyesine bağlıdır. Ağır parçacık boyutu dağılımı ve yüksek organik madde içeriği, HM'lerin toprak tarafından bağlanmasına yol açar. pH değerlerinin artması katyon oluşturan metallerin (bakır, çinko, nikel, cıva, kurşun vb.) emilimini artırır ve anyon oluşturan metallerin (molibden, krom, vanadyum vb.) hareketliliğini artırır. Oksidasyon koşullarının güçlendirilmesi metallerin migrasyon kabiliyetini arttırır. Sonuç olarak, çoğu HM'yi bağlama kabiliyetine göre, topraklar aşağıdaki seriyi oluşturur: gri toprak > çernozem > soddy-podzolik toprak.
- Ağır metallerle toprak kirliliği
İkincisi, HM'ler toprakta büyük miktarlarda birikerek toprak özelliklerinin birçoğunu değiştirebilir. Her şeyden önce, değişiklikler toprağın biyolojik özelliklerini etkiler: toplam mikroorganizma sayısı azalır, tür kompozisyonu (çeşitliliği) daralır, mikrobiyal toplulukların yapısı değişir, ana mikrobiyolojik süreçlerin yoğunluğu ve toprak enzimlerinin aktivitesi azalır. , vb. HM'ler ile yoğun kirlenme aynı zamanda toprağın humus durumu, yapısı, ortamın pH'ı vb.
- Doğal ve insan yapımı anomaliler
Toprak, doğal ortamın diğer bileşenlerinden farklı olarak, sadece jeokimyasal olarak 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 duyarlar. Jeokimyasal anormalliklerin olduğu yerlerde, mineral bileşiminin normundan sapmaların iletimi, besin zinciri boyunca şiddetlenir. Mineral beslenme ihlallerinin bir sonucu olarak, fito, hayvanat bahçesi ve mikrobiyal toplulukların tür kompozisyonundaki değişiklikler, yabani bitki formlarının hastalıkları, tarımsal bitki ve hayvancılık ürünlerinin mahsullerinin miktarında ve kalitesinde azalma, ve popülasyon insidansında artış ve yaşam beklentisinde azalma gözlenmektedir.
HM'lerin biyolojik sistemler üzerindeki toksik etkisi, öncelikle proteinlerin (enzimler dahil) sülfhidril gruplarına kolayca bağlanarak sentezlerini inhibe etmelerinden 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 organizasyonunun biyogeosenotik ve biyosferik seviyelerinde kendini gösteren HM etkisinin canlı organizmalar üzerindeki en önemli sonucu, organik madde oksidasyon süreçlerini bloke etmektir. Bu, mineralizasyon hızında ve ekosistemlerde birikme hızında bir azalmaya yol açar. Aynı zamanda, organik madde konsantrasyonundaki bir artış, yükü ekosistemden geçici olarak kaldıran HM'lerin bağlanmasına neden olur. Organizma sayısındaki, biyokütlesindeki ve yaşamsal aktivite yoğunluğundaki azalma nedeniyle organik maddenin ayrışma hızında bir azalma, ekosistemlerin HM kirliliğine pasif bir reaksiyonu olarak kabul edilir. Organizmaların antropojenik yüklere aktif muhalefeti, yalnızca vücutlarda ve iskeletlerde ömür boyu metal birikimi sırasında kendini gösterir. En dirençli türler bu süreçten sorumludur.
Başta bitkiler olmak üzere canlı organizmaların yüksek HM konsantrasyonlarına karşı direnci ve yüksek konsantrasyonlarda metal biriktirme yetenekleri, kirleticilerin gıda zincirlerine nüfuz etmesine izin verdiği için insan sağlığı için büyük tehlike oluşturabilir.
- Topraktaki ağır metallerin içeriğinin tayınlanması ve toprakların saflaştırılması
HM'ler ile kontamine olmuş toprakların sanitasyon konusuna iki ana yaklaşım vardır. İlki, toprağı HM'lerden temizlemeyi amaçlamaktadır. Arıtma, yıkama, bitkiler yardımıyla topraktan HM özütleme, üst kirlenmiş toprak tabakasını uzaklaştırma vb. ile gerçekleştirilebilir. İkinci yaklaşım, HM'lerin toprakta sabitlenmesi, suda çözünmeyen ve canlı organizmaların erişemeyeceği formlara dönüştürülmesine dayanmaktadır. Bunun için toprağa organik madde, fosforlu mineral gübreler, iyon değiştirici reçineler, doğal zeolitler, kahverengi kömür verilmesi, toprağın kireçlenmesi vb. Bununla birlikte, toprakta HM'leri sabitlemeye yönelik herhangi bir yöntemin kendi geçerlilik süresi vardır. Er ya da geç, HM'nin bir kısmı tekrar toprak çözeltisine ve oradan canlı organizmalara girmeye başlayacaktır.
- Topraktaki radyonüklidler. nükleer kirlilik
Topraklar, radyonüklitler de dahil olmak üzere doğada bilinen hemen hemen tüm kimyasal elementleri içerir.
Radyonüklidler, herhangi bir kimyasal elementin oluşan izotoplarının yanı sıra yeni elementlerin oluşumu ile kendiliğinden bozunabilen kimyasal elementlerdir. Nükleer bozunmanın sonucu, bir alfa parçacıkları akışı (bir helyum çekirdeği akışı, protonlar) ve beta parçacıkları (bir elektron akışı), nötronlar, gama radyasyonu ve X ışınları şeklinde iyonlaştırıcı radyasyondur. Bu fenomene radyoaktivite denir. Kendiliğinden bozunabilen kimyasal elementlere radyoaktif denir. İyonlaştırıcı radyasyonun en yaygın eşanlamlısı radyoaktif radyasyondur.
İyonlaştırıcı radyasyon, ortamla etkileşimi atomlarının ve moleküllerinin iyonlaşmasına ve uyarılmasına yol açan yüklü veya nötr parçacıklar ve elektromanyetik kuantum akışıdır. İyonlaştırıcı radyasyonlar elektromanyetik (gama ve X-ışını radyasyonu) ve parçacık (alfa radyasyonu, beta radyasyonu, nötron radyasyonu) doğasına sahiptir.
Gama radyasyonu, alfa veya beta bozunmasından sonra çekirdek uyarılmış bir durumda kalırsa, gama ışınlarının (foton adı verilen ayrı ışınlar veya kuantumlar) neden olduğu elektromanyetik radyasyondur. Havadaki gama ışınları önemli mesafeler kat edebilir. Yüksek enerjili gama ışınlarının bir fotonu insan vücudundan geçebilir. Yoğun gama radyasyonu sadece cilde değil iç organlara da zarar verebilir. Bu radyasyondan yoğun ve ağır maddeler, demir, kurşun koruyunuz. Gama radyasyonu, kontamine parçacık hızlandırıcılarda (mikrotron) yapay olarak oluşturulabilir, örneğin hızlı hızlandırıcı elektronlarının bir hedefi vurduklarında bremsstrahlung'u.
X ışınları gama ışınlarına benzer. Kozmik X-ışınları atmosfer tarafından emilir. X-ışınları yapay olarak elde edilir, elektromanyetik radyasyonun enerji spektrumunun alt kısmına düşerler.
Radyoaktif radyasyon, tüm canlı organizmalar için biyosferde doğal bir faktördür ve canlı organizmaların kendileri de belirli bir radyoaktiviteye sahiptir. Topraklar, biyosferik nesneler arasında en yüksek doğal radyoaktivite derecesine sahiptir. Bu koşullar altında doğa, örneğin uranyum cevherleri gibi radyoaktif kayaçların birikmesiyle ilişkili jeokimyasal anormalliklerin olduğu istisnai durumlar dışında, milyonlarca yıl zenginleşti.
Ancak 20. yüzyılda insanlık, doğal sınırların ötesinde ve dolayısıyla biyolojik olarak anormal olan radyoaktivite ile karşı karşıya kaldı. Aşırı dozda radyasyonun ilk kurbanları, radyoaktif elementleri (radyum, polonyum) keşfeden büyük bilim adamları, eşler Maria Sklodowska-Curie ve Pierre Curie idi. Ve sonra: Hiroşima ve Nagazaki, atomik ve nükleer silahların denenmesi, Çernobil dahil birçok felaket vb.
Tüm canlıların biyolojik fonksiyonlarını belirleyen biyosferin en önemli nesneleri topraklardır.
Toprakların radyoaktivitesi, içlerindeki radyonüklidlerin içeriğinden kaynaklanmaktadır. Doğal ve yapay radyoaktivite vardır.
Toprakların doğal radyoaktivitesine, topraklarda ve toprağı oluşturan kayalarda her zaman değişen miktarlarda bulunan doğal radyoaktif izotoplar neden olur. Doğal radyonüklitler 3 gruba ayrılır.
İlk grup radyoaktif elementleri içerir - tüm izotopları radyoaktif olan elementler: uranyum (238
vb.................
