Raskmetallid on praegu sellistest tuntud saasteainetest nagu süsihappegaas ja väävel oluliselt ees ning prognoosis peaksid neist saama kõige ohtlikumad, ohtlikumad kui tuumajaama jäätmed ja tahked jäätmed. Raskmetallide saastet seostatakse nende laialdase kasutamisega tööstuslikus tootmises koos nõrkade puhastussüsteemidega, mille tulemuseks on raskmetallide sattumine keskkonda. Muld on peamine keskkond, kuhu raskmetallid sisenevad, sealhulgas atmosfäärist ja veekeskkonnast. See toimib ka pinnaõhu ja sellest maailma ookeani voolava vee sekundaarse reostuse allikana. Taimed omastavad pinnasest raskmetalle, millest saab siis toit paremini organiseeritud loomadele.

On saanud mõiste raskmetallid, mis iseloomustab laia saasteainete rühma Hiljuti märkimisväärne levik. Erinevates teadus- ja rakendustöödes tõlgendavad autorid selle mõiste tähendust erinevalt. Sellega seoses on raskmetallideks klassifitseeritud elementide hulk väga erinev. Liikmelisuse kriteeriumidena kasutatakse paljusid omadusi: aatommass, tihedus, toksilisus, levimus looduskeskkonnas, osalemise määr looduslikes ja inimtegevusest tingitud tsüklites.

Töös probleemidele pühendatud keskkonnasaaste ja keskkonnaseire, tänapäeval on raskmetallideks klassifitseeritud üle 40 metalli perioodilisustabel DI. Mendelejev, mille aatommass on üle 50 aatomiühiku: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi jne. Sel juhul mängivad rolli järgmised tingimused. oluline roll raskmetallide kategoriseerimisel: nende kõrge toksilisus elusorganismidele suhteliselt madalates kontsentratsioonides, samuti võime bioakumuleeruda ja biomagnifitseerida.

N. Reimersi klassifikatsiooni järgi tuleks rasketeks lugeda metalle, mille tihedus on üle 8 g/cm3. Seega kuuluvad raskmetallide hulka Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Formaalselt vastab raskmetallide definitsioon suur hulk elemendid. Kaasatud teadlaste sõnul aga praktiline tegevus, mis on seotud keskkonna seisundi ja saastatuse vaatluste korraldamisega, ei ole nende elementide ühendid saasteainetega kaugeltki samaväärsed. Seetõttu on paljudes töödes raskemetallide rühma ulatust kitsendatud, vastavalt töö suuna ja spetsiifikaga määratud prioriteetsuse kriteeriumidele. Niisiis, nendes, mis on juba saanud klassikalisi teoseid Yu.A. Iisrael looduskeskkonnas biosfääri kaitsealade taustjaamades määratavate keemiliste ainete loetelus on raskemetallide osas nimetatud Pb, Hg, Cd, As. Seevastu ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni egiidi all töötava raskemetallide heitkoguste rakkerühma otsuse kohaselt kogudes ja analüüsides teavet saasteainete heitkoguste kohta aastal. Euroopa riigid, klassifitseeriti raskmetallideks ainult Zn, As, Se ja Sb.

Raskmetallide sisalduse standardimine pinnases ja taimedes on äärmiselt keeruline, kuna kõiki keskkonnategureid ei ole võimalik täielikult arvesse võtta. Nii et muutus on ainult agro keemilised omadused muld (keskkonnareaktsioon, huumusesisaldus, alustega küllastusaste, granulomeetriline koostis) võib raskmetallide sisaldust taimedes mitu korda vähendada või suurendada. Isegi mõne metalli taustasisalduse kohta on vastuolulisi andmeid. Teadlaste leitud ja viidatud tulemused erinevad mõnikord 5-10 korda.

Saastemetallide jaotumine kosmoses on väga keeruline ja sõltub paljudest teguritest, kuid igal juhul on just pinnas raskmetallide tehnogeensete masside peamiseks vastuvõtjaks ja akumulaatoriks.

Raskmetallide sattumine litosfääri tehnogeense dispersiooni tõttu toimub mitmel viisil. Neist olulisemad on heitmed kõrgtemperatuuriliste protsesside käigus (must- ja värviline metallurgia, tsemenditoorme röstimine, mineraalsete kütuste põletamine). Lisaks võib biotsenooside saasteallikaks olla kastmine suure raskmetallide sisaldusega veega, olmereoveesette laotamine pinnasesse väetisena, sekundaarne reostus, mis on tingitud raskmetallide eemaldamisest metallurgiaettevõtetest vee või õhuvooluga. , suurte koguste raskmetallide sisenemine orgaaniliste, mineraalväetiste ja pestitsiidide suurte annuste pideva kasutamisega. Lisa nr 1 kajastab tehnogeensete saasteallikate ja metallide saasteainete vastavust.

Raskmetallidega tehnogeense reostuse iseloomustamiseks kasutatakse kontsentratsiooni koefitsienti, mis võrdub elemendi kontsentratsiooni suhtega saastunud pinnases selle taustkontsentratsiooni. Mitme raskmetalliga reostuse korral hinnatakse saasteastet kogukontsentratsiooniindeksi (Zc) väärtusega.

Lisas nr 1 on värviliselt esile tõstetud tööstused, mis praegu Amuuri-äärse Komsomolski territooriumil tegutsevad. Tabel näitab, et sellised elemendid nagu tsink, plii, kaadmium nõuavad kohustuslikku kontrolli MPC taseme üle, eriti arvestades asjaolu, et need on kantud peamiste raskmetallide saasteainete (Hg, Pb, Cd, As - vastavalt Yu.A. . Iisrael), peamiselt nende tehnogeense akumuleerumise tõttu keskkond liigub kiires tempos.

Nende andmete põhjal vaatame lähemalt nende elementide omadusi.

Tsink on üks aktiivsetest mikroelementidest, mis mõjutab organismide kasvu ja normaalset arengut. Samas on paljud tsingiühendid mürgised, eelkõige selle sulfaat ja kloriid.

Maksimaalne lubatud kontsentratsioon Zn 2+-s on 1 mg/dm 3 (kahjustuse piirnäitaja on organoleptiline), Zn 2+ maksimaalne lubatud kontsentratsioon on 0,01 mg/dm 3 (kahjustuse piirnäitaja on toksikoloogiline) (Biogeokeemilised omadused Vaata lisa 2).

Praegu on plii tööstusmürgituse põhjuste hulgas esikohal. Selle põhjuseks on selle laialdane kasutamine erinevates tööstusharudes (lisa 1).

Pliid sisaldavad metallurgiaettevõtete heitkogused, mis on praegu peamine saasteallikas, metallitöötlemine, elektrotehnika ja naftakeemia. Märkimisväärne pliiallikas on pliibensiini kasutavate sõidukite heitgaasid.

Praegu kasvab jätkuvalt autode arv ja nende liikluse intensiivsus, mis suurendab ka pliiheitmete hulka keskkonda.

Komsomolski Amuuri-äärne patareitehas oli oma tegevuse ajal linnapiirkondades võimas pliisaaste allikas. Element settis atmosfääri kaudu mulla pinnale, kogunes ja seda nüüd praktiliselt ei eemaldata. Tänapäeval on üheks saasteallikaks ka metallurgiatehas. Plii koguneb veelgi koos varem likvideerimata "reservidega". Kui pliisisaldus on 2-3 g 1 kg mulla kohta, siis muld sureb.

Venemaa ekspertide avaldatud valges raamatus teatatakse, et pliireostus hõlmab kogu riiki ja on üks paljudest endises Nõukogude Liidus aset leidnud keskkonnakatastroofidest, mis on päevavalgele tulnud. viimased aastad. Suurem osa Venemaa territooriumist kogeb plii sadestumisest tulenevat koormust, mis ületab ökosüsteemi normaalseks toimimiseks kriitilise koormuse. Kümnetes linnades ületasid plii kontsentratsioonid õhus ja pinnases juba 90ndatel maksimaalsele lubatud kontsentratsioonile vastavaid väärtusi. Tänaseks ei ole olukord vaatamata tehnilise varustuse paranemisele kuigi palju muutunud (Lisa 3).

Pliireostus keskkonda mõjutab inimeste tervist. Kemikaal satub kehasse pliid sisaldava õhu sissehingamisel ja plii allaneelamisel toidu, vee ja tolmuosakeste kaudu. Kemikaal akumuleerub kehas, luudes ja pindmistes kudedes. Mõjutab neere, maksa, närvisüsteemi ja vereloomeorganeid. Kokkupuude pliiga häirib naiste ja meeste reproduktiivsüsteemi. Rasedatele ja fertiilses eas naistele kõrgendatud tasemed veres sisalduv plii kujutab endast erilist ohtu, kuna selle mõjul on menstruaalfunktsioon häiritud, plii tungimise tõttu läbi platsentaarbarjääri on sagedasemad enneaegsed sünnitused, raseduse katkemised ja loote surm. Vastsündinud imikute suremus on kõrge. Madal sünnikaal, kängumine ja kuulmislangus tulenevad ka pliimürgitusest.

Väikelastele on pliimürgitus äärmiselt ohtlik, kuna see mõjutab negatiivselt aju ja närvisüsteemi arengut. Isegi väikeste annuste korral põhjustab pliimürgistus eelkooliealiste laste puhul vähenemist intellektuaalne areng, tähelepanu ja keskendumisvõime, lugemise mahajäämus, viib agressiivsuse, hüperaktiivsuse ja muude probleemide tekkeni lapse käitumises. Need arenguhäired võivad olla pikaajalised ja pöördumatud. Suured joobeannused põhjustavad vaimse alaarengu, kooma, krampe ja surma.

Kahjulikkuse piirav näitaja on sanitaar-toksikoloogiline. Plii suurim lubatud kontsentratsioon on 0,03 mg/dm 3, plii suurim lubatud kontsentratsioon on 0,1 mg/dm 3.

Inimtekkelised keskkonda sattunud kaadmiumi allikad võib jagada kahte rühma:

• § kohalikud heitmed, mis on seotud kaadmiumi tootvate (sealhulgas mitmete keemiaettevõtete, eriti väävelhappe tootmisega) või kaadmiumi kasutamisega.
• § erineva võimsusega hajusalt hajutatud allikad, mis ulatuvad soojuselektrijaamadest ja mootoritest kuni mineraalväetiste ja tubakasuitsuni.

Kaadmiumi olulisuse keskkonnale määravad kaks omadust:

• 1. Suhteliselt kõrge aururõhk, mis tagab kerge aurustumise näiteks söe sulamisel või põletamisel;
• 2. Suurepärane lahustuvus vees, eriti madalate happeliste pH väärtuste korral (eriti pH5 juures).

Pinnasesse sattuv kaadmium esineb peamiselt liikuval kujul, millel on negatiivne keskkonnamõju. Liikuv vorm määrab elemendi suhteliselt suure rändevõime maastikul ja toob kaasa pinnasest taimedesse ainetevoolu suurenenud saastumise.

Pinnase saastumine Cd-ga püsib pikka aega isegi pärast seda, kui selle metalli tarnimine lõpetatakse. Kuni 70% pinnasesse sattuvast kaadmiumist on seotud mulla keemiliste kompleksidega, mida taimed saavad omastada. Mulla mikrofloora osaleb ka kaadmium-orgaaniliste ühendite tekkes. Olenevalt pinnase keemilisest koostisest, füüsikalistest omadustest ja sissetuleva kaadmiumi vormist toimub selle muundumine pinnases mitme päeva jooksul. Selle tulemusena koguneb kaadmium ioonsel kujul happelises vees või lahustumatu hüdroksiidi ja karbonaadi kujul. See võib esineda pinnases ka kompleksühenditena. Pinnase kõrge kaadmiumisisaldusega aladel on selle kontsentratsioon taimede maapealsetes osades 20-30 korda suurem, võrreldes saastamata alade taimedega. Taimede suurenenud kaadmiumisisaldusest põhjustatud nähtavad sümptomid on lehtede kloroos, nende servade ja soonte punakaspruun värvumine, samuti kasvupeetus ja juurestiku kahjustus.

Kaadmium on väga mürgine. Kaadmiumi kõrge fütotoksilisus on seletatav selle tsingiga sarnaste keemiliste omadustega. Seetõttu võib kaadmium asendada tsinki paljudes biokeemilistes protsessides, häirides paljude ensüümide tööd. Kaadmiumi fütotoksilisus avaldub fotosünteesi inhibeerivas toimes, transpiratsiooni ja süsihappegaasi fikseerimise katkemises, samuti rakumembraanide läbilaskvuse muutustes.

Konkreetne bioloogiline tähtsus kaadmiumi mikroelemendina ei ole kindlaks tehtud. Kaadmium siseneb inimkehasse kahel viisil: tööl ja toiduga. Kaadmiumi omastamise toiduahelad moodustuvad pinnase ja veekogude suurenenud kaadmiumisaaste piirkondades. Kaadmium vähendab seedeensüümide (trüpsiin ja vähemal määral-pepsiin), muudab nende aktiivsust, aktiveerib ensüüme. Kaadmium mõjutab süsivesikute ainevahetust, põhjustades hüperglükeemiat, pärssides glükogeeni sünteesi maksas.

Suurim lubatud kontsentratsioon in on 0,001 mg/dm 3, suurim lubatud kontsentratsioon v 0,0005 mg/dm 3 (kahjustuse piirmärk on toksikoloogiline).

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Hea töö saidile">

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

LIITRIIGI EELARVELINE KÕRGHARIDUSASUTUS "OMSK RIIKLIK TEHNIKAÜLIKOOL"

Tööstusökoloogia ja -ohutuse osakond

Pinnase raskmetallidega saastumise probleemid ja nende võimalikud lahendused

Lõpetatud:

Fomin A., Melnikov D., Lamazhap A.

õpilased gr. TB-161

Kontrollitud:

Kholkin E.G., Ph.D.

• Sissejuhatus
• Järeldus
• Bibliograafia
• Sissejuhatus
• Muld on hindamatu loodusvara, mis varustab inimest vajalike toiduressurssidega. Miski ei asenda pinnast: ilma selle kolossaalse loodusobjektita pole elu maa peal võimatu. Samal ajal võib tänapäeval täheldada mulla ebaõiget kasutamist, mis toob kaasa selle reostuse suurenemise ja selle tulemusena viljakate omaduste vähenemise. Juba praegu peab inimkond tõsiselt mõtlema mullareostuse probleemile ja võtma kasutusele vajalikud meetmed selle kaitsmiseks.
• Pinnas on üldise tehnogeense olukorra näitaja. Reostus satub pinnasesse sademete ja pinnasejäätmetega. Neid viivad mullakihti ka mullakivimid ja põhjavesi. Raskmetallide rühma kuuluvad kõik värvilised metallid, mille tihedus ületab raua tihedust. Nende elementide paradoks seisneb selles, et teatud kogustes on need vajalikud taimede ja organismide normaalse funktsioneerimise tagamiseks.
• Kuid nende liig võib põhjustada tõsiseid haigusi ja isegi surma. Toiduringe põhjustab kahjulike ühendite sattumist inimkehasse ja põhjustab sageli suurt kahju tervisele. Raskmetallide saasteallikad on tööstusettevõtted.
• Mulla säilitamine on väga oluline. Pidev kontroll ja seire ei võimalda saastunud maadel kasvatada põllumajandussaadusi ja karja karja.
• Töö eesmärgiks on käsitleda pinnase raskmetallidega saastumise probleeme ja võimalikke lahendusi.
• 1. Pinnase saastumine raskmetallidega
• Raskmetallid (HM) on ohtlikkuse poolest juba teisel kohal, pestitsiidide järel ja oluliselt ees sellistest tuntud saasteainetest nagu süsihappegaas ja väävel. Tulevikus võivad need muutuda ohtlikumaks kui tuumaelektrijaamade jäätmed ja tahked jäätmed. Raskmetallidega reostust seostatakse nende laialdase kasutamisega tööstuslikus tootmises. Ebatäiuslike puhastussüsteemide tõttu satuvad raskmetallid keskkonda, sealhulgas pinnasesse, saastavad ja mürgitavad seda. HM-id on spetsiifilised saasteained, mille seire on kohustuslik kõigis keskkondades.
• Muld on peamine keskkond, kuhu raskmetallid satuvad, sealhulgas atmosfäärist ja veekeskkonnast. See toimib ka pinnaõhu ja sellest maailma ookeani voolava vee sekundaarse reostuse allikana.
• Taimed omastavad mullast HM-sid, mis seejärel satuvad toidu sisse.
• Mõiste "raskmetallid", mis iseloomustab laia rühma saasteaineid, on viimasel ajal saavutanud märkimisväärse populaarsuse. Erinevates teadus- ja rakendustöödes tõlgendavad autorid selle mõiste tähendust erinevalt. Sellega seoses on raskmetallideks klassifitseeritud elementide hulk väga erinev. Liikmelisuse kriteeriumidena kasutatakse paljusid omadusi: aatommass, tihedus, toksilisus, levimus looduskeskkonnas, osalemise määr looduslikes ja inimtegevusest tingitud tsüklites.
• Keskkonnareostuse ja keskkonnaseire probleemidele pühendatud töödes on tänapäeval enam kui 40 D.I. perioodilisuse tabeli elementi klassifitseeritud raskmetallideks. Mendelejev, mille aatommass on üle 40 aatomühiku: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi jne N. Reimersi klassifikatsiooni järgi metallid tihedusega üle 8 g/cm3. Sel juhul mängivad raskmetallide kategoriseerimisel olulist rolli järgmised tingimused: nende kõrge mürgisus elusorganismidele suhteliselt madalates kontsentratsioonides, samuti võime bioakumuleeruda ja biomagnifitseerida. Peaaegu kõik selle määratluse alla kuuluvad metallid (välja arvatud plii, elavhõbe, kaadmium ja vismut, mille bioloogiline roll on praegu ebaselge) osalevad aktiivselt bioloogilistes protsessides ja on osa paljudest ensüümidest.
• Kõige võimsamad metallidega rikastatud jäätmete tarnijad on ettevõtted värviliste metallide (alumiinium, alumiiniumoksiid, vask-tsink, pliisulatus, nikkel, titaan-magneesium, elavhõbe jne) sulatamiseks, samuti töötlemiseks. värviliste metallide tootmine (raadiotehnika, elektrotehnika, instrumentide valmistamine, galvaanika jne).
• Metallurgiatööstuse ja maagitöötlemistehaste tolmus võib Pb, Zn, Bi, Sn kontsentratsiooni suurendada mitu suurusjärku (kuni 10-12) võrreldes litosfääriga, Cd, V, Sb kontsentratsioon kümneid tuhandeid kordi, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag - sadu kordi. Elavhõbedaga rikastatakse värvilise metallurgia ettevõtete, värvi- ja lakitööstuse tehaste ning raudbetoonkonstruktsioonide jäätmeid. Masinaehitustehaste tolmus on W, Cd ja Pb kontsentratsioonid suurenenud (tabel 1).
• Tabel 1. Raskmetallide peamised inimtekkelised allikad
• Metalliga rikastatud heitmete mõjul tekivad maastikureostusalad peamiselt regionaalsel ja kohalikul tasandil. Energeetikaettevõtete mõju keskkonnareostusele ei tulene metallide kontsentratsioonist jäätmetes, vaid nende tohutust kogusest. Jäätmete mass näiteks tööstuskeskustes ületab kõigist muudest saasteallikatest tuleva koguhulka. Märkimisväärne kogus Pb satub keskkonda koos sõidukite heitgaasidega, mis ületab selle sissevõtu metallurgiaettevõtete jäätmetega.
• Põllumuldasid saastavad sellised elemendid nagu Hg, As, Pb, Cu, Sn, Bi, mis sisenevad mulda pestitsiidide, biotsiidide, taimede kasvustimulaatorite ja struktuurimoodustajate osana. Erinevatest jäätmetest valmistatud ebatraditsioonilised väetised sisaldavad sageli suures kontsentratsioonis mitmesuguseid saasteaineid. Traditsioonilistest mineraalväetistest sisaldavad fosforväetised lisandeid Mn, Zn, Ni, Cr, Pb, Cu, Cd.
• Tehnogeensetest allikatest atmosfääri sattunud metallide leviku maastikul määrab kaugus saasteallikast, kliimatingimused(tuulte tugevus ja suund), reljeef, tehnoloogilised tegurid (jäätmete seisund, jäätmete keskkonda sattumise viis, ettevõtte torude kõrgus).
• Raskmetallide hajumine sõltub atmosfääri heidete allika kõrgusest. Vastavalt arvutustele M.E. Kõrgete korstnatega Berland tekib atmosfääri põhjakihis märkimisväärne heitmete kontsentratsioon 10-40 korstna kõrguse kaugusel. Selliste saasteallikate ümber on 6 tsooni (tabel 2). Üksikute tööstusettevõtete mõjuala külgneval territooriumil võib ulatuda 1000 km2-ni.
• Tabel 2. Pinnasaaste tsoonid punktreostusallikate ümber

		Kaugus saasteallikast km	Liigne HM-sisu taustaga võrreldes
	Ettevõtte turvatsoon

• Mulla saastumisalad ja nende suurus on tihedalt seotud valitsevate tuulte vektoritega. Reljeef, taimestik ja linnahooned võivad muuta õhu pinnakihi liikumissuunda ja -kiirust. Sarnaselt pinnase saastumise tsoonidega saab tuvastada ka taimestiku saastumise tsoone.
• 2. Raskmetallide migratsioon mullaprofiilis
• Põhiosa saasteainete kuhjumist täheldatakse peamiselt huumus-kuhjuva pinnase horisondis, kus need seovad erinevate interaktsioonireaktsioonide tõttu alumosilikaadid, mittesilikaatsed mineraalid, orgaanilised ained. Mullas peetavate elementide koostis ja kogus sõltuvad huumuse sisaldusest ja koostisest, happe-aluse ja redokstingimustest, sorptsioonivõimest ning bioloogilise neeldumise intensiivsusest. Mõned raskmetallid on nendes komponentides kindlalt kinni ja mitte ainult ei osale migratsioonis mööda mullaprofiili, vaid ei kujuta endast ohtu ka elusorganismidele. Pinnase reostuse negatiivsed keskkonnamõjud on seotud liikuvate metalliühenditega.
• Pinnaseprofiilis puutub tehnogeenne ainete voog kokku mitmete mulla-geokeemiliste tõketega. Nende hulka kuuluvad karbonaat, kips ja illuviaalsed horisondid (illuviaal-raud-huumus). Mõned väga mürgised elemendid võivad muutuda ühenditeks, millele taimed on raskesti ligipääsetavad; teised elemendid, mis on antud mulla-geokeemilises keskkonnas liikuvad, võivad migreeruda mullasambas, kujutades endast potentsiaalset ohtu elustikule. Elementide liikuvus sõltub suuresti happe-aluse ja redokstingimustest muldades. Neutraalsetes muldades on Zn-, V-, As- ja Se-ühendid liikuvad ning võivad mulla hooajalise niisutamise käigus leostuda.
• Organismidele eriti ohtlike elementide liikuvate ühendite kuhjumine sõltub muldade vee- ja õhurežiimist: kõige väiksem akumuleerumine on täheldatav leostumisrežiimiga muldades, see suureneb mitteleostumisrežiimiga muldades ja on maksimaalne eksudaadirežiimiga mullad. Aurustumise ja leeliselise reaktsiooni korral võivad Se, As ja V koguneda pinnasesse kergesti ligipääsetaval kujul ning redutseerivates keskkonnatingimustes võib Hg akumuleeruda metüleeritud ühendite kujul.
• Siiski tuleb meeles pidada, et leostumistingimustes realiseerub metallide potentsiaalne liikuvus ning need võivad kanduda pinnaseprofiilist kaugemale, muutudes põhjavee sekundaarse reostuse allikaks.
• Happelistes muldades, kus on ülekaalus oksüdeerivad tingimused (podsoolsed mullad, hästi kuivendatud), moodustavad raskemetallid, nagu Cd ja Hg, kergesti liikuvaid vorme. Vastupidi, Pb, As ja Se moodustavad väheliikuvaid ühendeid, mis võivad akumuleeruda huumus- ja illuviaalsetesse horisontidesse ning mõjutada negatiivselt mullaelustiku seisundit. Kui saasteainetes on S, tekib redutseerivates tingimustes sekundaarne vesiniksulfiidne keskkond ja paljud metallid moodustavad lahustumatud või vähelahustuvaid sulfiide.
• Soistel muldadel on Mo, V, As ja Se istuvatel kujul. Märkimisväärne osa happelistes soostunud muldades esinevatest elementidest esineb suhteliselt liikuvate ja elusainele ohtlike vormidena; need on ühendid Pb, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, Cd ja Hg. Kergelt happelistes ja neutraalsetes hea aeratsiooniga muldades tekivad eriti lupjamisel vähelahustuvad Pb-ühendid. Neutraalses pinnases on ühendid Zn, V, As, Se liikuvad ning Cd ja Hg võivad jääda huumus- ja illuviaalsesse horisonti. Aluselisuse suurenedes suureneb loetletud elementidega pinnase saastumise oht.
• 3. Juhised pinnase raskmetallidega reostuse vastu võitlemiseks
• 3.1 Mullaseisundi mullaseire läbiviimine
• Mullaseisundi kontrollitavate näitajate hulgas eristatakse kahte rühma: pedokeemilised ja biokeemilised. Pedokeemilised näitajad hõlmavad muldade neid omadusi, mille muutusi võivad põhjustada saasteained ja mis võivad elusorganisme negatiivselt mõjutada. Pedokeemilised näitajad hõlmavad muldade kõige olulisemate keemiliste omaduste näitajaid: huumusseisundit, happe-aluse ja katioonivahetusomadusi ning mõnel juhul ka muldade redoksomadusi.
• Biokeemiliste näitajate alla kuuluvad näitajad, mis iseloomustavad saasteainete akumuleerumist muldades ja nende otsest negatiivne mõju elusorganismide peal. Biokeemiliste näitajate rühma kuuluvad: 1) saasteainete üldsisaldus, 2) reaalset ja potentsiaalset liikuvust omavate saasteainete ühendite sisaldus.
• Nii looduslikku kui ka tehnogeenset päritolu kontrollitavate elementide summaarse (bruto)sisalduse näitajad iseloomustavad nende varusid muldades (tabel 3). Üldise sisu määratlus keemilised elemendid muldades on töömahukas ja nõuab alumosilikaatide täielikku lagunemist, mis säilitavad olulise osa ühendeid, eriti saastamata pinnases (proovi sulamine, lagunemine hapetega, kaasates vesinikfluoriidhapet).
• Reostunud muldade seisundi hindamisel on keemiliste elementide summaarne sisaldus vähem informatiivne näitaja. Raskmetallide (Hg, Pb, Cd, As, Zn, Cu jt) üldsisalduse loodusliku taseme kohta maailma muldades, erinevat tüüpi muldade ülemistes horisontides on üsna palju andmeid aastal. Venemaa. Lisaks on välja selgitatud paljude elementide piirkondliku foonisisalduse tunnused ning nende koguse muutumise mustrid sõltuvalt granulomeetrilisest koostisest, muldade huumusesisaldusest, keskkonnareaktsioonist, elementide sisaldusest mulda moodustavates kivimites. ja muud tegurid.
• Tabel 3. Raskmetallide ühendite puistevormide taustasisaldus pinnases (mg/kg)

		Element, mg/kg
Mätas-podsoolne liiv- ja liivsavi
Sood-podzolic savine ja savine
Hall mets
Tšernozemid
kastan

• Laiendusega keskkonnakontroll pinnase tingimused, happes lahustuvate (1 N HCI, 1 N HNO3) HM ühendite sisalduse määramise meetodid hakati laialdaselt kasutama. Neid nimetatakse sageli "raskmetallide üldsisalduseks". Mineraalhapete lahjendatud lahuste kasutamine reagentidena ei taga proovi täielikku lagunemist, kuid võimaldab põhiosa tehnogeense päritoluga keemiliste elementide ühenditest üle kanda lahusesse.
• HM liikuvad vormid hõlmavad mullalahuse ja mulla tahke faasi elemente ja ühendeid, mis on mullalahuse keemiliste elementidega dünaamilises tasakaalus. Liikuvate HM-ide määramiseks pinnases kasutatakse ekstraktandina nõrgalt soolaseid lahuseid, mille ioontugevus on lähedane looduslike mullalahuste ioonitugevusele: (0,01-0,05 M CaCI2, Ca(NO3)2, KNO3). Kontrollitavate elementide potentsiaalselt liikuvate ühendite sisaldus pinnases määratakse 1 N ekstraktis. NH4CH3COO kl erinevaid tähendusi pH. Seda ekstraktanti kasutatakse ka kompleksimoodustajate (0,02–1,0 M EDTA) lisamisega.
• Analüüsiks valitakse kõige sagedamini pinnase ülemised kihid (0-10 cm), mõnikord analüüsitakse saasteainete jaotust mullaprofiilis. Ülemised horisondid täidavad geokeemilise barjääri rolli atmosfäärist tulevate ainete voolule. Leostunud vee tingimustes võivad saasteained tungida sügavamale ja koguneda illuviaalsetesse horisontidesse, mis toimivad ka geokeemiliste barjääritena.
• raskemetallide taaskasutusmuld
• 3.2 Raskmetallidega saastunud maade taastamine
• Pinnase saastumine raskmetallidega põhjustab mullakeskkonna happelise või aluselise reaktsiooni teket, katioonide vahetusvõime vähenemist, toitainete kadu, tiheduse, poorsuse, peegelduvuse muutumist, erosiooni teket, deflatsiooni, vähenemist. taimestiku liigilises koosseisus, selle allasurumine või täielik surm .
• Enne selliste maade taastamise algust on vaja välja selgitada reostuse allikas ja põhjused, võtta kasutusele meetmed heitkoguste vähendamiseks, saasteallika lokaliseerimiseks või likvideerimiseks. Ainult sellistel tingimustel on võimalik saavutada melioratsioonitööde kõrge efektiivsus.
• Maaparandustööde koosseisu väljatöötamise juhendiks on eelkõige muldade ökoloogilise seisundi ja põllumajandussaaduste kvaliteedi halvenemist ning teiste eeldatavat liikuvust põhjustav prioriteetne aine. ohtlikud ained tuleks reguleerida eri- või kompleksmeetmetega.
• Raskmetallidega saastunud maade taastamine toimub järgmiste meetoditega:
• 1) Reostuskindlate kultuur- ja looduslike taimede kasvatamine. Saastunud põllumaadel toimub põllumajandustootmise ümberkorraldamine ja ümberorienteerimine läbi uue taimekasvatusstruktuuri juurutamise, mis tagab kvaliteetsete toodete tootmise. Keskkonnahädaolukorraga piirkondades, kus on mitmeelemendiline saasteainete kogum, on soovitatav juurviljade tootmiselt üle minna teravilja-sööda külvikordadele ja loomakasvatuse arendamiseks spetsiaalse loomapidamise režiimiga, nt. varitsemine ja söötmine lahjendatud söödaga või saastunud ja puhastel niitudel karjamaal.
• Ülemineku teistele põllukultuuridele määrab nende erinev tundlikkus mulla metallisisalduse taseme suhtes ning see tundlikkus taimedes avaldub nii sõltuvalt tüübist, sordist kui ka metallide jaotumisest vegetatiivsetes ja taastumisorganites. Raskmetallide mitmesugune kogunemine taimedes on põhjustatud bioloogiliste barjääride olemasolust süsteemis: pinnas - juur - vars (lehed) - taastumisorgan. Tavaliselt on raskmetallide suurim kogunemine vegetatiivsetes organites, kõige vähem taastumisorganites, näiteks mullasisaldusega 800 mg/kg plii, 9 mg/kg leiti rukkiõlest ja 0,9 mg/kg. teraviljas. Taimede tundlikkust üksikute metallide suhtes saab näha kaadmiumi näitel, kõige tundlikumad üleliigse kaadmiumi suhtes on sojaoad, salat ja spinat ning kõige vastupidavamad riis, tomat ja kapsas.
• Arvestades spetsiifilisi tingimusi raskmetallidega saastunud muldadel, saab kasvatada järgmisi resistentseid kultuure: teraviljad, teraviljahein, kartul, kapsas, tomat, puuvill, suhkrupeet.
• 2) Muldade taastamine taimede abil (fütoremediatsioon), mis on võimelised akumuleerima raskemetalle vegetatiivsetesse organitesse. On kindlaks tehtud, et kasvuperioodil puu maanteel on võimeline koguma pliid, mis on võrdne selle sisaldusega 130 kg bensiinis, seetõttu on saastunud aladega asustatud piirkondades soovitatav lehtede allapanu koguda ja kõrvaldada. Muldade puhastamiseks tsingist, pliist ja kaadmiumist on vaja kasvatada mägismaad, pliist ja kroomist - sinepit, niklist - tatart jne. (tabel 5) võib radioaktiivsete isotoopidega saastumise korral kasutada vikki, hernest, lutserni ja sarve.
• 3) Raskmetallide liikuvuse reguleerimine pinnases. Raskmetallide omastamine taimede poolt sõltub nende liikuvate vormide sisaldusest mullas. Liikuvate vormide olemasolu määravad muldade omadused ja viljakus, biogeokeemilised protsessid, mulda sattuvate raskmetallide intensiivsus ja mahud ning taimede eemaldamine. Raskmetallide käitumine pinnases ja nende sisalduse haldamise meetodid tulenevad geokeemiliste barjääride teooriast ning saastunud pinnase tervendamine taandub täiendavate tõkete loomisele, olemasolevate tõkete haldamisele või mõne neist nõrgendamisele.
• Raske mehaanilise koostisega ja kõrge viljakusega mullad sisaldavad vähem raskemetallide liikuvaid vorme kui kerged ja ebaproduktiivsed mullad. Paljud esimesse ohuklassi kuuluvad metallid moodustavad neutraalses mullakeskkonnas halvasti lahustuvaid ühendeid, happelises keskkonnas aga kergesti lahustuvaid ühendeid. Kaadmium on kõige liikuvam happelises keskkonnas ning nõrgalt liikuv neutraalses ja aluselises keskkonnas. Happelises keskkonnas liikuvad keemilised ühendid hõlmavad katioone Zn, Cu, Pb, Cd, Sr, Mn, Ni, Co jne. Neutraalses ja aluselises keskkonnas liikuvad on Mo, Cr, As, V. , Se.
• Võrdsetes tingimustes lahustuvad kõige vähem raskmetallide fosfaadid ja sulfiidid, karbonaatühenditest on kõige vähem lahustuvad elavhõbeda, plii ja kaadmiumi ühendid. Raskmetallide hüdroksiidid moodustavad nõrgalt happelises ja neutraalses keskkonnas halvasti lahustuvaid vorme, välja arvatud Fe hüdroksiid (pH = 2,5) ja Al (pH = 4,1).
• Liikuvust mõjutavad madala sisaldusega orgaanilised ained molekulmass, fulvohapped ja humiinhapped, seega muutub liikuva vase hulk 4,5 mg/kg-lt 2,0 mg/kg-le, kui mulla huumussisaldus muutub 0,6-lt 6,5%-le. Plii adsorptsioon mullas huumusesisalduse muutumisel 2,5%-lt 7,0%-le suureneb 5 μg/kg-lt 20 μg/kg-le.
• Vedelsõnniku ja nõrgalt lagunenud orgaanilise aine viimine pinnasesse suurendab raskmetallide liikuvust tänu madala molekulmassiga veeslahustuvate komplekside tekkele. Raskmetallide sisenemine taimedesse vastavalt nende liikuvusastmele: kaadmium - plii - tsink - vask.
• Raskmetallide ühendite liikuvuse reguleerimiseks pinnases kasutatakse lupjamist, kipsi, orgaaniliste ja mineraalväetiste laotamist ning muldamist (savi või liiva laotamine).
• Raskmetallidega saastunud maade taastamisel pööratakse märkimisväärset tähelepanu pinnases vähelahustuvate ühendite säilimisele ja tekkele. Selleks kasutatakse lisaks ülaltoodud meetoditele kunstlikke ja looduslikke adsorbente. Looduslikud on turvas, sammal, tšernozemmullad, sapropeel, bentoniit ja bentoniiditaolised savid, glaukoniitliivad, klinoptiloliidid, opoka, tripoli, diatomiidid. Kunstlikud adsorbendid tekivad looduslike adsorbentide, näiteks aktiivsüsi, aluminosilikaat ja raud-alumosilikaatadsorbendid, süsinik-alumiiniumgeelid, SORBEX adsorbent, ioonivahetusvaigud, polüstüreen, aktiveerimise või segamise tulemusena.
• Adsorbentide selektiivsust saab keskenduda teatud metallidele, näiteks adsorbendi “MERCAPT-8-TRIAZINE” kasutamisel muutuvad kaadmium, plii, elavhõbe ja nikkel taimedele kättesaamatud ühenditeks (Jaapani, Prantsusmaa, Saksamaa jt kogemused riikides), vähendab klinoptololiidi kasutamine oluliselt plii, kroomi, kaadmiumi, vase, tsingi sattumist taimedesse jne.
• 4) Keemiliste elementide suhete reguleerimine pinnases. See meetod põhineb keemiliste elementide antagonismil ja sünergil, s.o. kui üks element takistab või soodustab teise sisenemist taime, näiteks tsink takistab elavhõbeda sisenemist ja liigne fosfor põhjustab tsingi, kaadmiumi, plii ja vase mürgisuse vähenemist, võib kaltsiumi olemasolu tekitada antagonistliku. viljakas pinnases teatud metallidele tingimused, teistele sünergistlikud tingimused.Mullas takistavad tsink ja kaadmium vase ja plii fikseerimist ning madala viljakusega pinnases võib protsess areneda vastupidises suunas.
• 5) Tervendamiskihi loomine, saastunud pinnasekihi asendamine või lahjendamine võib toimuda mitmekihilise skeemi abil, samuti ühe pinnasekihi kandmisega varem sõelutud või sõelumata saastunud pinnale. Saastunud kihi lahjendamine toimub puhta pinnase kaevamisega koos järgneva segamisega, lahjendamist võib teha ka sügavkündmisega, kui ülemine saastunud kiht on segatud puhta põhjakihiga. Nad kasutavad saastunud kihi eemaldamist ja selle töötlemist või saastunud pinnase eemaldamist koos järgneva puhastamise ja tagastamisega, kuid tavaliselt tehakse selliseid toiminguid väikestes piirkondades, see on kallis rekultiveerimismeetod.
• Suurte alade, sealhulgas asulate elamu- ja puhkealade, pikaajalise reostusega põllumaade taastamiseks saab rakendada järgmist terviklikku skeemi:
• - ettevõtete heitkoguste märkimisväärne vähenemine (tehnoloogiline barjäär);
• - keemiliste taimekaitsevahendite range doseerimine, mulla toite- ja happerežiimide optimaalne reguleerimine (tehnoloogiline barjäär);
• - vee migratsioonivoogude juhtimine pinnavee äravoolu korraldamise, sademekanalisatsiooni rajamise, drenaažisüsteemide koos järgneva reovee puhastamisega (mehaaniline tõke).
• - mullakihi sorptsioonibarjääri tugevdamine, mis on vajalik taimedesse sattuvate ja tooteid saastavate raskmetallide liikuvate ühendite hulga oluliseks vähendamiseks, samal ajal ei pruugi metallide koguhulk pinnases mitte ainult väheneda, kuid liikuvuse vähenemise tõttu isegi suurenevad.
• - lisaks sellele - mullakihi veerežiimi infiltratsioonikomponendi minimeerimine haljasalade, muruplatside, aia-, põllu- ja muude kultuuride kastmise tingimustes, s.o. meetmete rakendamine, mis on ühelt poolt suunatud hüdrofüüsikalise barjääri mõningasele nõrgenemisele, kuid teiselt poolt on vajalikud sorptsioonibarjääri tugevdamise mõju tugevdamiseks.
• Liikuvate ühendite arvu vähenemine sorbendi lisamisel nõrgendab tegelikult kogu metallisisalduse ümberjaotumist pinnase profiilis allapoole suunatud niiskusvoolude mõjul ja põhjustab metallide liigset kogunemist ülemisse kihti. Hüdrofüüsikalise barjääri nõrgendamine läbi kontrollitud infiltratsiooni soodustab metallide ümberjaotumist, kuna mullalahus lahjeneb ja desorptsiooni tõttu vähenevad üheaegselt halvasti lahustuvad ühendid.
• Sellist sündmust võib pidada võimalikuks, kuna pinnase ja põhjavee olulisel saastumisel mürgiste ainetega on vaja luua insener- ja keskkonnaala praegune süsteem ainevoogude kontroll komponentides: pinnas - põhjavesi. Selline süsteem tagab saastunud pinnase ja põhjavee tervendamise ning on ühtlasi takistuseks tehnogeensete toodete sattumisel jõgedesse ja muudesse kohtadesse, kuhu maa-alune reovesi juhitakse. Nende meetmete kvantitatiivseks põhjendamiseks kasutatakse niiskuse ja raskmetallide liikumise matemaatilisi mudeleid, võttes arvesse nende sorptsiooni ja selektsiooni taimejuurte järgi.
• Järeldus
• Raskmetallide pinnase mikroorganismidele avalduva mõju probleemi olulisuse määrab asjaolu, et just pinnasesse koondub suurem osa orgaaniliste jääkide mineraliseerumisprotsessidest, tagades bioloogilise ja geoloogilise tsükli sidumise. Muld on biosfääri ökoloogiline ühendussõlm, kus elus- ja eluta aine vastastikmõju toimub kõige intensiivsemalt. Mullal on ainevahetusprotsessid maakoore, hüdrosfääri, atmosfääri ja maismaal elavate organismide vahel suletud, mille hulgas on olulisel kohal mulla mikroorganismid.
• Suurenev keskkonnasaaste raskmetallidega (TM) ohustab looduslikke biokomplekse ja agrotsenoosi. Pinnasesse kogunevad TM-id ammutavad sealt taimed välja ja satuvad troofiliste ahelate kaudu kasvavas kontsentratsioonis loomade kehasse. Taimed koguvad TM-i mitte ainult pinnasest, vaid ka õhust. Olenevalt taimeliigist ja ökoloogilisest olukorrast domineerib pinnase või õhusaaste mõju. Seetõttu võib TM kontsentratsioon taimedes ületada või olla madalam nende sisaldusest mullas. Eriti palju pliid imavad õhust lehtköögiviljad (kuni 95%).
• Teeäärsetes piirkondades reostavad mootorsõidukid pinnast oluliselt raskmetallide, eriti pliiga. Kui selle kontsentratsioon mullas on 50 mg/kg, koguvad rohttaimed sellest kogusest ligikaudu kümnendiku. Taimed omastavad aktiivselt ka tsinki, mille kogus neis võib olla mitu korda suurem kui selle sisaldus mullas.
• Raskmetallid mõjutavad oluliselt mulla mikrobiota arvukust, liigilist koosseisu ja elutähtsat aktiivsust. Need pärsivad pinnases erinevate ainete mineraliseerumis- ja sünteesiprotsesse, pärsivad mulla mikroorganismide hingamist, põhjustavad mikrobiostaatilist toimet ja võivad toimida mutageense tegurina.
• Bibliograafia
• 1. Kahjulik keemilised ained: I-IV rühma elementide anorgaanilised ühendid / toim. V.A. Filov. - L.: Keemia, 2008. - 611 lk.
• 2. Dzhuvelikyan Kh. A., Shcheglov D. I., Gorubnova N. S. Pinnase saastumine raskmetallidega. Saastunud muldade tõrje ja reguleerimise meetodid. Voronež: Voroneži Riikliku Ülikooli kirjastus- ja trükikeskus, 2009. - 21 lk.
• 3. GN 2.1.7.020-94. Raskmetallide ja arseeni ligikaudsed lubatud kontsentratsioonid (APC) pinnases. Lisa nr 1 MPC ja UDK nr 6229-91 nimekirja. - M.: Goskomsanizdat, 1995.
• 4. GOST 17.4.2.03-86 (ST SEV 5299-85). Looduse kaitse. Mullad. Mullapass. - M.: Goskomsanizdat, 1987.
• 5. GOST 17.4.3.01-83 (ST SEV 3847-82). Looduse kaitse. Mullad. Üldnõuded proovide võtmisele. - M.: Goskomsanizdat, 1984.
• 6. GOST 17.4.3.06-86 (ST SEV 5301-85). Looduse kaitse. Mullad. Üldnõuded muldade klassifitseerimisele keemiliste saasteainete mõju järgi. - M.: Goskomsanizdat, 1987.
• 7. Juhised raskmetallide määramiseks põllumaade ja taimekasvatussaaduste muldades. - M.: TsINAO, 1992. - 60 lk.
• 8. Motuzova G.V. Keskkonnaseire mullad / G.V. Motuzova, O.S. Bezuglova. - M.: Akadeemiline projekt; Gaudeamus, 2007. - 237 lk.
• 9. Perelman A.I. Maastikugeokeemia / A.I. Perelman, N.S. Kasimov. - M.: Astrea-2000, 1999. - 768 lk.
• 10. Reimers N.F. Looduskorraldus: sõnad ja viited. / N.F. Reimers. - M.: Mysl, 1990. - 638 lk.
• Postitatud saidile Allbest.ru
...

Sarnased dokumendid

Linnamuldade ja muldade allikad, iseloom ja saastatusaste. Tšeljabinski piirkonnad, kus on kõige intensiivsem reostus. Pinnase raskmetallidega saastumise mõju taimestikule. Raskmetallide esinemisvormid heitmetes ja pinnases.

lõputöö, lisatud 02.10.2015


Raskmetallide üldised omadused, nende vormid keskkonnas. Raskmetallide keskkonda sattumise allikad. Bioindikatsiooni teooria ja meetodid. Bioloogilised objektid kui raskmetallidega keskkonnareostuse näitajad.

kursusetöö, lisatud 27.09.2013


Raskmetallide allikad, mis satuvad veeökosüsteemidesse. Raskmetallide toksiline toime inimesele. Gomeli linna territooriumil asuvate veehoidlate pinnavee saastatuse määra hindamine plii, vase, kroomi, tsingi ja nikliga.

lõputöö, lisatud 08.06.2013


Mulla puhastamise biokeemilise meetodi käsitlemine, selle liigid: bioventilatsioon, fütoremediatsioon (puhastamine roheliste taimede abil), seenetehnoloogiad, muda kasutamine. Põllumajandusmaade raskmetallidega reostuse peamised põhjused.

kursusetöö, lisatud 16.05.2014


Tjumeni piirkonna omadused. Kliimaomadused ja geograafiline asukoht. Muldkatte omadused. Taimestiku ja loomastiku omadused. Raskmetallidega saastunud ala tervendamismeetmete läbivaatamine.

kursusetöö, lisatud 18.12.2014


Eeslinnamuldade degradatsiooni liigid ja liigid, degradatsiooniastme hindamine. Saastunud muldade tervendamise meetodid. Iževski kui pinnase keemilise reostuse allika omadused. Raskmetallidega saastunud muldade saneerimise tehnoloogilised meetodid.

kursusetöö, lisatud 11.06.2015


Tehnogeense maareostuse allikate ülevaade. Ohtlike ainete näitajad ja klassid. Pinnase saastumine radionukliidide ja raskmetallidega. Valgevene territooriumi saastatuse tase Tšernobõli tuumaelektrijaama katastroofi tagajärjel. Ökoloogilised probleemid mulda.

kursusetöö, lisatud 08.12.2016


Raskmetallide mõiste, nende biogeokeemilised omadused ja keskkonnas esinemise vormid. Raskmetallide liikuvus pinnases. Raskmetallide reguleerimise tüübid pinnases ja taimedes. Linnade pinnase saastamise aerogeensed ja vesinikud.

kursusetöö, lisatud 10.07.2015


lõputöö, lisatud 23.09.2012


Maaparanduse põhimõisted ja etapid. Tahkejäätmete prügilate taastamine. Naftasaadustest pinnase puhastamise protsessi skeem õli oksüdeerivate mikroorganismide sissetoomisega. Raskmetallidega saastunud maade ja puistangute taastamine.

FÖDERAALNE MERE- JA JÕETRANSPORT
Föderaaleelarveline HARIDUSASUTUS
KÕRGHARIDUS
MERERIIKÜLIKOOL
nime saanud admiral G.I. Nevelski

Keskkonnakaitse osakond

ABSTRAKTNE
erialal "Füüsikalis-keemilised protsessid"

Pinnase raskmetallide ja radionukliididega saastumise tagajärjed.

Õpetaja kontrollis:
Firsova L. Yu.
Lõpetanud üliõpilane gr. ___
Khodanova S.V.

Vladivostok 2012
SISU

Sissejuhatus
1 Raskmetallid pinnases

2 Radionukliidid pinnases. Tuumareostus
Järeldus
Kasutatud allikate loetelu

SISSEJUHATUS

Muld ei ole lihtsalt inertne keskkond, mille pinnal toimub inimtegevus, vaid dünaamiline arenev süsteem, mis sisaldab palju orgaanilisi ja anorgaanilisi komponente, millel on õõnsuste ja pooride võrgustik ning need omakorda sisaldavad gaase ja vedelikke. . Nende komponentide ruumiline jaotus määrab peamised mullatüübid maakeral.
Lisaks sisaldab muld tohutul hulgal elusorganisme, neid nimetatakse elustikuks: bakteritest ja seentest usside ja närilisteni. Muld tekib lähtekivimitele kliima, taimestiku, mullaorganismide ja aja koosmõjul. Seetõttu võivad nende tegurite muutused põhjustada muutusi muldades. Mulla teke on pikk protsess: 30 cm mullakihi moodustumine võtab aega 1000 kuni 10 000 aastat. Järelikult on mullatekke kiirused nii madalad, et mulda võib pidada taastumatuks ressursiks.
Maa pinnaskate on oluline komponent Maa biosfäär. See on mulla kest, mis määrab paljud biosfääris toimuvad protsessid. Muldade olulisim tähtsus on orgaanilise aine, erinevate keemiliste elementide ja energia kogunemine. Mullakate toimib erinevate saasteainete bioloogilise absorbeerija, hävitaja ja neutraliseerijana. Kui see biosfääri lüli hävib, siis biosfääri senine toimimine on pöördumatult häiritud. Seetõttu on äärmiselt oluline uurida muldkatte globaalset biokeemilist tähtsust, selle praegune olek ja inimtegevusest tingitud muutused.

1 Raskmetallid pinnases

Raskmetallide pinnasesse sattumise allikad

Raskmetallid (HM) sisaldavad enam kui 40 perioodilise tabeli D.I keemilist elementi. Mendelejev, mille aatomite mass on üle 50 aatommassiühiku (a.m.u.). Need on Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co jne. Olemasolev "raskmetallide" mõiste ei ole range, sest HM-id sisaldavad sageli mittemetallilisi elemente, näiteks As, Se ja mõnikord isegi F, Be ja muid elemente, mille aatommass on alla 50 amu.
HM-ide hulgas on palju mikroelemente, mis on elusorganismide jaoks bioloogiliselt olulised. Need on biokatalüsaatorite ja olulisemate füsioloogiliste protsesside bioregulaatorite vajalikud ja asendamatud komponendid. Raskmetallide liigne sisaldus biosfääri erinevates objektides mõjub aga elusorganismidele pärssivalt ja isegi mürgiselt.
Pinnasesse sattuvad raskmetallide allikad jagunevad looduslikeks (kivimite ja mineraalide ilmastikumõjud, erosiooniprotsessid, vulkaaniline tegevus) ja tehnogeenseteks (maavarade kaevandamine ja töötlemine, kütuse põletamine, sõidukite mõju, põllumajandus jne) Põllumajandusmaadeks, lisaks Atmosfääri kaudu toimuva reostuse tõttu on HM-id saastatud ka spetsiaalselt pestitsiidide, mineraal- ja orgaaniliste väetiste, lupjamise ja reovee kasutamisega. Viimasel ajal on teadlased pööranud erilist tähelepanu linnamuldadele. Viimastes toimub märkimisväärne tehnogeenne protsess, mille lahutamatuks osaks on HM-reostus.
HM-id jõuavad mullapinnale erineval kujul. Need on vees lahustuvad ja praktiliselt lahustumatud metallide oksiidid ja mitmesugused soolad (sulfiidid, sulfaadid, arseniidid jne). Maagitöötlemisettevõtete ja värvilise metallurgia ettevõtete – peamise raskmetallidega keskkonnareostuse allika – heitkogustes on suurem osa metallidest (70–90%) oksiididena.
Mullapinnale sattudes võivad HM-id kas koguneda või hajuda, olenevalt antud piirkonnale omaste geokeemiliste barjääride olemusest.
Suurem osa mullapinnale saabuvatest HM-idest on fikseeritud ülemistes huumushorisontides. HM-id sorbeeritakse mullaosakeste pinnal, seonduvad pinnase orgaanilise ainega, eelkõige elementaarsete orgaaniliste ühendite kujul, akumuleeruvad raudhüdroksiididesse, moodustavad osa savimineraalide kristallvõredest, toodavad isomorfse toime tulemusena oma mineraale. asendus ja on mulla niiskuses lahustuvas olekus ja mullaõhus gaasilises olekus, on mullaelustiku lahutamatu osa.
Raskmetallide liikuvuse määr sõltub geokeemilisest olukorrast ja tehnogeense mõju tasemest. Raske osakeste suuruse jaotus ja kõrge orgaanilise aine sisaldus põhjustavad HM-de seondumist pinnases. pH väärtuste tõus suurendab katioone moodustavate metallide (vask, tsink, nikkel, elavhõbe, plii jne) sorptsiooni ja suurendab aniooni moodustavate metallide (molübdeen, kroom, vanaadium jne) liikuvust. Oksüdatiivsete tingimuste suurenemine suurendab metallide migratsioonivõimet. Selle tulemusena moodustavad mullad vastavalt nende võimele siduda enamikku HM-sid järgmise jada: hall muld > tšernozem > mädane-podsoolne muld.

Pinnase saastumine raskmetallidega

Pinnase saastumisel raskmetallidega on kaks negatiivset külge. Esiteks, liikudes toiduahelate kaudu mullast taimedesse ja sealt edasi loomade ja inimeste organismi, põhjustavad raskmetallid neis tõsiseid haigusi. Elanikkonna haigestumuse kasv ja oodatava eluea lühenemine, samuti põllukultuuride ja loomakasvatussaaduste saagi koguse ja kvaliteedi langus.
Teiseks, pinnasesse suurtes kogustes kogunevad HM-id on võimelised muutma paljusid selle omadusi. Eelkõige mõjutavad muutused mulla bioloogilisi omadusi: väheneb mikroorganismide üldarv, kitseneb nende liigiline koosseis (mitmekesisus), muutub mikroobikoosluste struktuur, väheneb põhiliste mikrobioloogiliste protsesside intensiivsus ja mullaensüümide aktiivsus jne. . Raskmetallidega saastumine toob kaasa muutused konservatiivsemates mullaomadustes, nagu huumuseseisund, struktuur, pH jne. Selle tulemuseks on mullaviljakuse osaline ja mõnel juhul täielik kadu.

Looduslikud ja inimtekkelised anomaaliad

Looduses leidub alasid, kus muldades on ebapiisav või liigne HM sisaldus. Raskmetallide ebanormaalne sisaldus muldades on tingitud kahest põhjuste rühmast: ökosüsteemide biogeokeemilistest omadustest ja tehnogeensete ainevoogude mõjust. Esimesel juhul nimetatakse piirkondi, kus keemiliste elementide kontsentratsioon on kõrgem või madalam elusorganismide optimaalsest tasemest, looduslikeks geokeemilisteks anomaaliateks või biogeokeemilisteks provintsideks. Siin on elementide anomaalne sisaldus tingitud looduslikest põhjustest - mulda moodustavate kivimite omadustest, pinnase moodustumise protsessist ja maagi anomaaliate esinemisest. Teisel juhul nimetatakse territooriume inimese loodud geokeemilisteks anomaaliateks. Sõltuvalt mastaabist jagatakse need globaalseteks, piirkondlikeks ja kohalikeks.
Pinnas, erinevalt teistest looduskeskkonna komponentidest, mitte ainult ei akumuleeri geokeemiliselt reostuskomponente, vaid toimib ka loodusliku puhvrina, mis kontrollib keemiliste elementide ja ühendite kandumist atmosfääri, hüdrosfääri ja elusainesse.
Erinevad taimed, loomad ja inimesed vajavad oma eluks teatud mulla ja vee koostist. Geokeemiliste anomaaliate kohtades toimub mineraalse koostise normist kõrvalekallete süvenenud ülekandumine kogu toiduahelas. Mineraalse toitumise häirete, füto-, loomaaia- ja mikroobikoosluste liigilise koosseisu muutumise, looduslike taimevormide haiguste, põllumajandustaimede ja loomakasvatussaaduste saagi koguse ja kvaliteedi languse, haigestumuse suurenemise tagajärjel. rahvastiku hulgas ja oodatava eluea lühenemist.
HM-ide toksiline toime bioloogilistele süsteemidele tuleneb eelkõige sellest, et nad seostuvad kergesti valkude (sealhulgas ensüümide) sulfhüdrüülrühmadega, pärssides nende sünteesi ja seeläbi häirides ainevahetust organismis.
Elusorganismidel on välja töötatud erinevad resistentsuse mehhanismid HM-ide suhtes: alates HM-i ioonide redutseerimisest vähemtoksilisteks ühenditeks kuni ioonide transpordisüsteemide aktiveerimiseni, mis eemaldavad tõhusalt ja spetsiifiliselt mürgiseid ioone rakust väliskeskkonda.
Raskmetallide mõju elusorganismidele, mis avaldub elusaine biogeotsenootilisel ja biosfäärilisel organiseerumistasandil, kõige olulisem tagajärg on orgaanilise aine oksüdatsiooniprotsesside blokeerimine. See viib selle mineraliseerumise ja ökosüsteemides akumuleerumise kiiruse vähenemiseni. Samal ajal põhjustab orgaanilise aine kontsentratsiooni suurenemine selle HM-i sidumist, mis leevendab ajutiselt ökosüsteemi koormust. Orgaanilise aine lagunemise kiiruse vähenemist organismide arvu, nende biomassi ja elutegevuse intensiivsuse vähenemise tõttu peetakse ökosüsteemide passiivseks reaktsiooniks HM-reostusele. Organismide aktiivne resistentsus inimtekkeliste koormuste suhtes avaldub ainult metallide kogunemise ajal kehadesse ja skelettidesse. Selle protsessi eest vastutavad kõige vastupidavamad liigid.
Elusorganismide, eeskätt taimede resistentsus raskmetallide kõrge kontsentratsiooni suhtes ja nende võime akumuleeruda suurtes kontsentratsioonides metalle võib kujutada endast suurt ohtu inimeste tervisele, kuna need võimaldavad saasteainete tungimist toiduahelatesse.

Raskmetallide sisalduse standardimine pinnases ja pinnase puhastamine

Raskmetallide sisalduse reguleerimine pinnases on väga keeruline. Selle lahendus peaks põhinema mulla multifunktsionaalsuse äratundmisel. Ratsioneerimise käigus võib mulda käsitleda erinevatest positsioonidest: loodusliku kehana, taimede, loomade ja mikroorganismide elupaigana ja substraadina, põllumajandusliku ja tööstusliku tootmise objekti ja vahendina, patogeenseid mikroorganisme sisaldava loodusliku reservuaarina. HM sisalduse standardimine pinnases peab toimuma mullaökoloogiliste põhimõtete alusel, mis välistavad võimaluse leida ühtseid väärtusi kõikidele muldadele.
Raskmetallidega saastunud muldade tervendamise küsimuses on kaks peamist lähenemisviisi. Esimene on suunatud pinnase puhastamisele HM-st. Puhastamine võib toimuda leotamise, taimede abil HM-i mullast eraldamise, pinnase pealmise saastunud kihi eemaldamisega jne. Teine lähenemine põhineb HM-ide fikseerimisel pinnases, muutes need vees lahustumatuks ja elusorganismidele kättesaamatuks. Selle saavutamiseks tehakse ettepanek lisada mulda orgaanilist ainet, fosfor-mineraalväetisi, ioonvahetusvaikusid, looduslikke tseoliite, pruunsütt, pinnase lupjamist jne. Kuid igal meetodil HM-ide kinnitamiseks pinnases on oma kehtivusaeg. Varem või hiljem hakkab osa HM-st taas sattuma mullalahusesse ja sealt edasi elusorganismidesse.

Radionukliidid pinnases. Tuumareostus

Pinnas sisaldab peaaegu kõiki looduses tuntud keemilisi elemente, sealhulgas radionukliide.
Radionukliidid on keemilised elemendid, mis on võimelised iseeneslikult lagunema uute elementide moodustumisel, samuti mis tahes keemiliste elementide moodustunud isotoobid. Tuuma lagunemise tagajärjeks on ioniseeriv kiirgus alfaosakeste (heeliumi tuumade voog, prootonite voog) ja beetaosakeste (elektronide voog), neutronite, gammakiirguse ja röntgenikiirte vooluna. Seda nähtust nimetatakse radioaktiivsuseks. Keemilisi elemente, mis on võimelised spontaanselt lagunema, nimetatakse radioaktiivseteks. Ioniseeriva kiirguse kõige sagedamini kasutatav sünonüüm on radioaktiivne kiirgus.
Ioniseeriv kiirgus on laetud või neutraalsete osakeste ja elektromagnetiliste kvantide voog, mille interaktsioon keskkonnaga viib selle aatomite ja molekulide ionisatsiooni ja ergastumiseni. Ioniseerival kiirgusel on elektromagnetiline (gamma- ja röntgenkiirgus) ja korpuskulaarne (alfakiirgus, beetakiirgus, neutronkiirgus) iseloom.
Gammakiirgus on gammakiirguse (diskreetsete kiirte või kvantide, mida nimetatakse footoniteks) tekitatud elektromagnetkiirgus, kui tuum jääb pärast alfa- või beetalagunemist ergastatud olekusse. Gammakiired õhus võivad läbida märkimisväärseid vahemaid. Gammakiirte suure energiaga footon võib läbida inimkeha. Intensiivne gammakiirgus võib kahjustada mitte ainult nahka, vaid ka siseorganeid. Tihedad ja rasked materjalid, raud ja plii kaitsevad selle kiirguse eest. Gammakiirgust saab tekitada kunstlikult nakatunud osakeste (mikroronide) kiirendites, näiteks bremsstrahlung gammakiirgust kiirete kiirendi elektronide poolt, kui need tabavad sihtmärki.
Röntgenkiirgus on sarnane gammakiirgusega. Atmosfäär neelab kosmilise röntgenikiirguse. Röntgenikiirgus toodetakse kunstlikult ja langeb elektromagnetkiirguse energiaspektri alumisse ossa.
Radioaktiivne kiirgus on biosfääri loomulik tegur kõigi elusorganismide jaoks ning elusorganismidel endil on teatav radioaktiivsus. Biosfääri objektidest on kõrgeima loodusliku radioaktiivsuse tasemega pinnased. Nendes tingimustes õitses loodus miljoneid aastaid, välja arvatud erandjuhtudel radioaktiivsete kivimite, näiteks uraanimaakide ladestumisega seotud geokeemiliste anomaaliate tõttu.
Kuid 20. sajandil seisis inimkond silmitsi radioaktiivsusega, mis oli looduslikust ülemäära kõrgem ja seetõttu bioloogiliselt ebanormaalne. Esimesed, kes kannatasid liigsete kiirgusdooside käes, olid suured teadlased, kes avastasid radioaktiivsed elemendid (raadium, poloonium), abikaasad Marie Sklodowska-Curie ja Pierre Curie. Ja siis: Hiroshima ja Nagasaki, aatomi- ja tuumarelvade katsetused, paljud katastroofid, sealhulgas Tšernobõli jne.
Biosfääri kõige olulisemad objektid, mis määravad kõigi elusolendite bioloogilised funktsioonid, on mullad.
Pinnase radioaktiivsus on tingitud radionukliidide sisaldusest neis. Eristatakse looduslikku ja tehislikku radioaktiivsust.
Muldade looduslikku radioaktiivsust põhjustavad looduslikud radioaktiivsed isotoobid, mida on pinnases ja pinnast moodustavates kivimites alati erinevas koguses. Looduslikud radionukliidid jagunevad 3 rühma.
Esimesse rühma kuuluvad radioaktiivsed elemendid – elemendid, mille kõik isotoobid on radioaktiivsed: uraan (238
jne.................

Pinnase saastumisel raskmetallidega on erinevad allikad:

1. metallitööstustööstuse jäätmed;

2. tööstusheitmed;

3. kütuse põlemissaadused;

4. autode heitgaasid;

5. põllumajanduse kemiliseerimise vahendid.

Metallurgiaettevõtted paiskavad maakera pinnale aastas üle 150 tuhande tonni vaske, 120 tuhat tonni tsinki, umbes 90 tuhat tonni pliid, 12 tuhat tonni niklit, 1,5 tuhat tonni molübdeeni, umbes 800 tonni koobaltit ja umbes 30 tonni elavhõbedat. 1 grammi blistervase kohta sisaldavad vasesulatustööstuse jäätmed 2,09 tonni tolmu, mis sisaldab kuni 15% vaske, 60% raudoksiidi ja 4% arseeni, elavhõbedat, tsinki ja pliid. Masina- ja keemiatööstuse jäätmed sisaldavad kuni 1 g/kg pliid, kuni 3 g/kg vaske, kuni 10 g/kg kroomi ja rauda, ​​kuni 100 g/kg fosforit ja kuni 10 g. /kg mangaani ja niklit. Sileesias tsingitehaste ümber kuhjatakse 2–12% tsinki ja 0,5–3% pliid sisaldavad puistangud ning USA-s kasutatakse maake, mille tsingisisaldus on 1,8%.

Heitgaasidega jõuab mulla pinnale üle 250 tuhande tonni pliid aastas; see on peamine plii pinnase saastaja. Raskmetallid satuvad mulda koos väetistega, mis sisaldavad neid lisanditena.

Kuigi raskmetalle leidub muldades mõnikord ka väikeses kontsentratsioonis, moodustavad nad orgaaniliste ühenditega stabiilseid komplekse ja sisenevad spetsiifilistesse adsorptsioonireaktsioonidesse kergemini kui leelis- ja leelismuldmetallid Ettevõtete lähedal muutuvad ettevõtete looduslikud fütotsenoosid liigilise koostiselt ühtlasemaks, kuna paljud liigid ei talu raskmetallide kontsentratsiooni suurenemist mullas. Liikide arvu saab vähendada 2-3-ni ja mõnikord kuni monotsenooside tekkeni.Metsafütotsenoosides reageerivad reostusele esimesena samblikud ja samblad. Puukiht on kõige stabiilsem. Pikaajaline või suure intensiivsusega kokkupuude põhjustab aga selles kuivamiskindlaid nähtusi.Häirunud pinnaskatte taastamine nõuab pikka aega ja suuri investeeringuid.

Eriti keeruliseks ülesandeks on taimkatte taastamine, et katta metallimaakide kaevandamiskohtade puistangud ja aherained: sellised aherained on tavaliselt toitainetevaesed, rikkad mürgiste metallide poolest ja neil on halb veepidavus. Tõsine keskkonnaprobleem on aherainepuistangute tuuleerosioon.

Raskmetallide sisalduse standardimine pinnases

Raskmetallide sisalduse standardimine pinnases ja taimedes on äärmiselt keeruline, kuna kõiki keskkonnategureid ei ole võimalik täielikult arvesse võtta. Seega võib ainult mulla agrokeemiliste omaduste muutmine (keskmine reaktsioon, huumusesisaldus, alustega küllastusaste, osakeste suurusjaotus) vähendada või suurendada raskmetallide sisaldust taimedes mitu korda. Isegi mõne metalli taustasisalduse kohta on vastuolulisi andmeid. Teadlaste antud tulemused erinevad mõnikord 5-10 korda.

Raskmetallide keskkonnareguleerimiseks on välja pakutud palju skaalasid. Mõnel juhul võetakse suurimaks lubatud kontsentratsiooniks tavalistes inimtekkelistes muldades täheldatud metallide kõrgeim sisaldus, teistel - sisaldus, mis on fütotoksilisuse piir. Enamasti on raskmetallide jaoks välja pakutud maksimaalsed lubatud kontsentratsioonid, mis ületavad metallide kontsentratsioonide tegelikke lubatud väärtusi mitu korda.

Raskmetallidega tehnogeense reostuse iseloomustamiseks kasutatakse kontsentratsiooni koefitsienti, mis võrdub elemendi kontsentratsiooni suhtega saastunud pinnases selle taustkontsentratsiooni.

Tabelis 1 on toodud ametlikult kinnitatud maksimaalsed kontsentratsiooni piirnormid ja nende sisalduse lubatud tasemed vastavalt ohunäitajatele. Vastavalt meditsiinihügienistide poolt vastuvõetud skeemile jaotatakse raskmetallide regulatsioon pinnases translokatsiooniks (elemendi üleminek taimedesse), rändveeks (vette üleminek) ja üldsanitaarseks (mõju mulla isepuhastusvõimele). mullad ja mulla mikrobiotsenoos).

Pinnase saastumine raskmetallidega

Raskmetallide (HM) hulka kuulub umbes 40 metalli, mille aatommass on suurem kui 50 ja tihedus üle 5 g/cm 3, kuigi kerge berüllium kuulub ka HM kategooriasse. Mõlemad omadused on üsna meelevaldsed ja nende jaoks mõeldud TM-ide loendid ei lange kokku.

Mürgisuse ja keskkonnas leviku põhjal saab eristada HM-de prioriteetset rühma: Pb, Hg, Cd, As, Bi, Sn, V, Sb. Mõnevõrra vähem tähtsad on: Cr, Cu, Zn, Mn, Ni, Co, Mo.

Kõik HM-id on ühel või teisel määral mürgised, kuigi mõned neist (Fe, Cu, Co, Zn, Mn) on osa biomolekulidest ja vitamiinidest.

Inimtekkelise päritoluga raskmetallid satuvad pinnasesse õhust tahke või vedela sademe kujul. Eriti intensiivselt hoiavad raskmetalle kinni arenenud kontaktpinnaga metsad.

Üldiselt eksisteerib õhust raskmetallide saastumise oht võrdselt iga pinnase puhul. Raskmetallid mõjutavad negatiivselt mullaprotsesse, mulla viljakust ja põllumajandussaaduste kvaliteeti. Raskmetallidega saastunud muldade bioloogilise produktiivsuse taastamine on biotsenooside kaitsmise üks keerulisemaid probleeme.

Oluline omadus metallid on reostuskindlus. Elementi ennast ei saa hävitada liikudes ühest ühendist teise ega liikudes vedela ja tahke faasi vahel. Võimalikud on muutuva valentsiga metallide redoks-üleminekud.

Taimedele ohtlike HM-ide kontsentratsioonid sõltuvad mulla geneetilisest tüübist. Peamised raskmetallide akumuleerumist muldades mõjutavad näitajad on happe-aluse omadused Ja huumusesisaldus.

Raskmetallide MPC määramisel on peaaegu võimatu arvestada pinnase ja geokeemiliste tingimuste mitmekesisust. Praegu on mitmete raskmetallide jaoks kehtestatud MAC-d nende sisalduse kohta pinnases, mida kasutatakse MAC-dena (lisa 3).

Kui HM sisalduse lubatud väärtused muldades ületatakse, akumuleeruvad need elemendid taimedes kogustes, mis ületavad nende maksimaalset lubatud kontsentratsiooni söödas ja toiduainetes.

Saastunud pinnases ei ületa HM-ide läbitungimissügavus tavaliselt 20 cm, kuid tugeva saastumise korral võivad HM-id tungida kuni 1,5 m sügavusele. Kõigist raskmetallidest on suurima rändevõimega tsink ja elavhõbe, mis jaotuvad mullakihis ühtlaselt 0...20 cm sügavusel, plii aga koguneb ainult pinnakihti (0...2,5 cm). Kaadmium on nende metallide vahel vahepealsel positsioonil.

U juhtima on selgelt väljendunud kalduvus mulda koguneda, sest selle ioonid on passiivsed isegi madalatel pH väärtustel. Sest erinevat tüüpi Muldades jääb plii leostumise kiirus vahemikku 4 g kuni 30 g/ha aastas. Samas võib sissetoodud plii kogus eri aladel olla 40...530 g/ha aastas. Keemilise saastumise tagajärjel pinnasesse sattunud plii moodustab neutraalses või aluselises keskkonnas suhteliselt kergesti hüdroksiidi. Kui pinnas sisaldab lahustuvaid fosfaate, muutub pliihüdroksiid halvasti lahustuvateks fosfaatideks.

Märkimisväärset pinnase saastumist pliiga võib leida suurte maanteede ääres, värvilise metallurgia ettevõtete läheduses ja jäätmepõletustehaste läheduses, kus puudub heitgaaside töötlemine. Käimasolev tetraetüülpliid sisaldava mootorikütuse järkjärguline asendamine pliita kütusega annab positiivseid tulemusi: plii sattumine pinnasesse on järsult vähenenud ja tulevikus see saasteallikas suures osas likvideeritakse.

Pinnase saastumise ohu hindamisel asustatud piirkondades on üks määrav tegur plii sattumise oht lapse kehasse koos mullaosakestega. Plii taustkontsentratsioonid pinnases erinevad tüübid kõikuda vahemikus 10...70 mg/kg. Ameerika teadlaste sõnul ei tohiks pliisisaldus linnamuldades ületada 100 mg/kg – see kaitseb lapse keha liigse plii omastamise eest käte ja saastunud mänguasjade kaudu. Reaalsetes tingimustes ületab pliisisaldus pinnases seda taset oluliselt. Enamikus linnades on pliisisaldus pinnases vahemikus 30...150 mg/kg at keskmine umbes 100 mg/kg. Suurim pliisisaldus – 100–1000 mg/kg – leidub linnade pinnases, kus asuvad metallurgia- ja akuettevõtted (Altševsk, Zaporožje, Dneprodzeržinsk, Dnepropetrovsk, Donetsk, Mariupol, Krivoy Rog).

Taimed taluvad pliid paremini kui inimesed ja loomad, seega tuleb pliisisaldust taimsetes toitudes ja söödas hoolikalt jälgida.

Karjamaadel esinevatel loomadel täheldatakse esimesi pliimürgistuse tunnuseid ööpäevase annuse juures umbes 50 mg/kg kuiva heina kohta (tugevalt pliiga saastunud muldadel võib tekkiv hein sisaldada 6,5 ​​g pliid/kg kuiva heina kohta!) . Inimeste jaoks on salatit tarbides MPC 7,5 mg pliid 1 kg lehtede kohta.

Erinevalt pliist kaadmium satub mulda palju väiksemates kogustes: aastas ca 3...35 g/ha. Kaadmiumi viiakse mulda õhust (umbes 3 g/ha aastas) või fosforit sisaldavate väetistega (35...260 g/t). Mõnel juhul võivad saasteallikaks olla kaadmiumi töötlemisrajatised. Happelistes muldades pH väärtusega<6 ионы кадмия весьма подвижны и накопления металла не наблюдается. При значениях рН>6 kaadmium sadestub koos raua, mangaani ja alumiiniumi hüdroksiididega ning toimub prootonite kadu OH-rühmade poolt. Selline protsess muutub pH langemisel pöörduvaks ning kaadmium, nagu ka teised raskmetallid, võivad pöördumatult aeglaselt difundeeruda oksiidide ja savide kristallvõresse.

Humiinhapetega kaadmiumiühendid on palju vähem stabiilsed kui sarnased pliiühendid. Sellest lähtuvalt toimub kaadmiumi akumuleerumine huumuses palju vähemal määral kui plii kogunemine.

Spetsiifiline kaadmiumiühend mullas on kaadmiumsulfiid, mis moodustub sulfaatidest soodsates redutseerimistingimustes. Kaadmiumkarbonaat moodustub ainult pH väärtustel>8, mistõttu on selle rakendamise eeldused äärmiselt ebaolulised.

Viimasel ajal on palju tähelepanu pööratud sellele, et bioloogilises mudas leidub suurenenud kaadmiumi kontsentratsioon, mis viiakse selle parandamiseks pinnasesse. Ligikaudu 90% reovees leiduvast kaadmiumist läheb bioloogiliseks mudaks: 30% esmasel settimisel ja 60...70% selle edasisel töötlemisel.

Kaadmiumi on mudast peaaegu võimatu eemaldada. Reovee kaadmiumisisalduse hoolikam kontroll võib aga vähendada selle sisaldust setetes alla 10 mg/kg kuivaine kohta. Seetõttu on reoveesetete väetisena kasutamine riigiti väga erinev.

Peamised parameetrid, mis määravad kaadmiumi sisalduse mullalahustes või selle sorptsiooni mulla mineraalide ja orgaaniliste komponentidega, on pinnase pH ja tüüp, aga ka muude elementide, näiteks kaltsiumi olemasolu.

Mullalahustes võib kaadmiumi kontsentratsioon olla 0,1...1 µg/l. Pinnase ülemistes kihtides kuni 25 cm sügavusel, olenevalt pinnase kontsentratsioonist ja tüübist, säilib element 25...50 aastat, mõnel juhul isegi 200...800 aastat.

Taimed imenduvad alates mineraalid mullad pole nende jaoks mitte ainult elutähtsad elemendid, vaid ka need, mille füsioloogiline toime on taimele kas teadmata või ükskõikne. Taime kaadmiumisisalduse määravad täielikult ära selle füüsikalised ja morfoloogilised omadused – genotüüp.

Raskmetallide mullast taimedesse ülekandumise koefitsient on toodud allpool:

Pb 0,01…0,1 Ni 0,1…1,0 Zn 1…10

Cr 0,01…0,1 Cu 0,1…1,0 Cd 1…10

Kaadmium on altid aktiivsele biokontsentratsioonile, mis viib üsna lühikese aja jooksul selle kogunemiseni üleliigsetes biosaadavates kontsentratsioonides. Seetõttu on kaadmium võrreldes teiste HM-dega kõige võimsam mulla toksiline aine (Cd > Ni > Cu > Zn).

vahel teatud tüübid taimedel on olulisi erinevusi. Kui kaadmiumiga “rikastatud” taimede hulka võib liigitada spinatit (300 ppm), peasalatit (42 ppm), peterselli (31 ppm), aga ka sellerit, kressi, peeti ja murulauku, siis kaunviljad, tomatid, luu- ja õunviljad sisaldavad suhteliselt vähe kaadmiumi (10...20 ppb). Kõik kontsentratsioonid on suhtelised värske taime (või puuvilja) massiga. Teraviljadest on nisu tera kaadmiumiga rohkem saastunud kui rukkitera (50 ja 25 ppb), juurtest saadud kaadmiumist jääb aga 80...90% juurtest ja põhust.

Taimede kaadmiumi omastamine pinnasest (muld/taim ülekanne) ei sõltu ainult taimeliigist, vaid ka kaadmiumi sisaldusest mullas. Kaadmiumi kõrge kontsentratsiooni korral pinnases (üle 40 mg/kg) on ​​selle imendumine juurte poolt esikohal; väiksema sisu korral toimub suurim imendumine õhust läbi noorte võrsete. Kasvu kestus mõjutab ka kaadmiumi rikastumist: mida lühem on kasvuperiood, seda väiksem on ülekanne mullast taimele. See on põhjus, miks kaadmiumi kogunemine taimedesse väetistest on väiksem kui selle lahjendus samade väetiste toimel tekkiva taimede kasvu kiirenemise tõttu.

Kui taimedes saavutatakse kõrge kaadmiumi kontsentratsioon, võib see põhjustada häireid taimede normaalses kasvus. Näiteks ubade ja porgandite saagikus väheneb 50%, kui substraadi kaadmiumisisaldus on 250 ppm. Porgandi lehed närbuvad kaadmiumi kontsentratsioonil 50 mg/kg substraadi kohta. Sellise kontsentratsiooniga ubadel tekivad lehtedele roostes (teravalt piiritletud) laigud. Kaeral võib lehtede otstes täheldada kloroosi (madal klorofüllisisaldust).

Võrreldes taimedega koguvad paljud seente liigid suures koguses kaadmiumi. Seente juurde kõrge sisaldus Kaadmiumi omistatakse mõnele šampinjonile, eriti lambašampinjonile, samas kui heinamaa- ja kultuuršampinjonid sisaldavad suhteliselt vähe kaadmiumi. Uurides erinevad osad seened, leiti, et neis olevad plaadid sisaldavad rohkem kaadmiumi kui kübar ise ning kõige vähem kaadmiumi on seene varsas. Nagu näitavad šampinjonide kasvatamise katsed, avastatakse seente kaadmiumisisalduse kahe- kuni kolmekordne suurenemine, kui selle kontsentratsioon substraadis suureneb 10 korda.

Vihmaussid omavad võimet kiiresti kaadmiumi mullast koguda, mille tulemusena osutusid sobivaks pinnases leiduvate kaadmiumijääkide bioindikatsiooniks.

Ioonide liikuvus vask isegi suurem kui kaadmiumiioonide liikuvus. See loob soodsamad tingimused vase omastamiseks taimede poolt. Suure liikuvuse tõttu pestakse vask mullast kergemini välja kui plii. Vaseühendite lahustuvus pinnases suureneb pH väärtuste juures märgatavalt< 5. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества.

Vase algitsiidne toime on teada. Vasel on ka toksiline toime mikroorganismidele, piisab umbes 0,1 mg/l kontsentratsioonist. Vase ioonide liikuvus huumusekihis on väiksem kui selle all olevas mineraalkihis.

Mulla suhteliselt liikuvad elemendid hõlmavad tsink. Tsink on üks tehnikas ja igapäevaelus levinud metalle, mistõttu on selle aastane kasutus pinnasesse üsna suur: seda on 100...2700 g hektari kohta. Eriti saastunud on muld tsinki sisaldavaid maake töötlevate ettevõtete läheduses.

Tsingi lahustuvus pinnases hakkab pH väärtuste juures suurenema<6. При более высоких значениях рН и в присутствии фосфатов усвояемость цинка растениями значительно понижается. Для сохранения цинка в почве важнейшую роль играют процессы адсорбции и десорбции, определяемые значением рН, в глинах и различных оксидах. В лесных гумусовых почвах цинк не накапливается; например, он быстро вымывается благодаря постоянному естественному поддержанию кислой среды.

Taimedele tekib toksiline toime, kui tsingi sisaldus on umbes 200 mg 1 kg kuivaine kohta. Inimorganism on tsingi suhtes üsna vastupidav ja tsinki sisaldavate põllumajandussaaduste kasutamisel on mürgistusoht väike. Pinnase tsingiga saastumine on aga tõsine keskkonnaprobleem, kuna see mõjutab paljusid taimeliike. PH väärtustel >6 koguneb tsink pinnasesse suurtes kogustes koosmõjul savidega.

Erinevad ühendused nääre mängivad olulist rolli mullaprotsessides, kuna elemendil on võime muuta oksüdatsiooniastet erineva lahustuvuse, oksüdatsiooni ja liikuvusega ühendite moodustumisega. Raud osaleb väga suurel määral inimtegevuses, seda iseloomustab nii kõrge tehnofiilsus, et sageli räägitakse biosfääri kaasaegsest "ironiseerimisest". Praegu on tehnosfääris rohkem kui 10 miljardit tonni rauda, ​​millest 60% on kosmoses hajutatud.

Taastatud pinnasehorisontide, erinevate puistangute, jäätmehunnikute õhutamine viib oksüdatsioonireaktsioonideni; sel juhul muudetakse sellistes materjalides sisalduvad raudsulfiidid raudsulfaatideks koos väävelhappe moodustumisega:

4FeS2 + 6H2O + 15O2 = 4FeSO4 (OH) + 4H2SO4

Sellistes keskkondades võivad pH väärtused langeda 2,5...3,0-ni. Väävelhape hävitab karbonaadid, moodustades kipsi, magneesiumi ja naatriumsulfaate. Redokskeskkonna tingimuste perioodilised muutused toovad kaasa muldade dekarboniseerumise, stabiilse happelise keskkonna edasise arengu pH 4...2,5 ning raua- ja mangaan koguneda pinnahorisontidesse.

Raua ja mangaani hüdroksiidid ja oksiidid seovad setteid moodustades kergesti niklit, koobaltit, vaske, kroomi, vanaadiumi ja arseeni.

Peamised mullareostuse allikad nikkel – metallurgia, masinaehituse, keemiatööstuse, söe ja kütteõli põletamise ettevõtted soojuselektrijaamades ja katlamajades. Antropogeenset niklireostust täheldatakse heiteallikast kuni 80...100 km või kaugemal.

Nikli liikuvus pinnases sõltub orgaanilise aine (humiinhapete) kontsentratsioonist, pH-st ja keskkonna potentsiaalist. Nikli migratsioon on keeruline. Ühelt poolt tuleb nikkel mullast mullalahusena taimedesse ja pinnavette, teisalt täieneb selle hulk mullas mulla mineraalide hävimise, taimede ja mikroorganismide hukkumise tõttu, samuti selle sattumise tõttu mulda koos sademete ja tolmuga, mineraalväetistega.

Peamine pinnase saasteallikas kroomitud – galvaanilise tootmise kütuse ja jäätmete, samuti ferrokroom- ja kroomterase tootmisel tekkivate räbupuistangute põletamine; mõned fosforväetised sisaldavad kroomi kuni 10 2 ... 10 4 mg/kg.

Kuna Cr +3 on happelises keskkonnas inertne (pH 5,5 juures sadestub peaaegu täielikult), on selle ühendid mullas väga stabiilsed. Seevastu Cr+6 on äärmiselt ebastabiilne ja kergesti mobiliseeritav happelistes ja aluselistes muldades. Kroomi liikuvuse vähenemine pinnases võib põhjustada selle puudust taimedes. Kroom on osa klorofüllist, mis annab taimelehtedele rohelise värvuse ja tagab, et taimed neelavad õhust süsihappegaasi.

On kindlaks tehtud, et lupjamine, samuti orgaaniliste ainete ja fosforiühendite kasutamine vähendab oluliselt kromaatide toksilisust saastunud pinnases. Kui pinnas on saastunud kuuevalentse kroomiga, kasutatakse hapestamist ja seejärel redutseerivate ainete (näiteks väävli) kasutamist selle redutseerimiseks Cr +3-ni, millele järgneb lupjamine Cr +3 ühendite sadestamiseks.

Kroomi kõrge kontsentratsioon linnapinnases (9...85 mg/kg) on ​​seotud selle suure sisaldusega vihma- ja pinnavees.

Pinnasesse sattunud mürgiste elementide akumuleerumine või leostumine sõltub suuresti huumuse sisaldusest, mis seob ja hoiab kinni mitmeid mürgiseid metalle, kuid eelkõige vaske, tsinki, mangaani, strontsiumi, seleeni, koobaltit, niklit (nende kogus huumuse elemente sadu kuni tuhandeid kordi rohkem kui muldade mineraalses komponendis).

Looduslikud protsessid (päikesekiirgus, kliima, ilmastikumõjud, ränne, lagunemine, leostumine) aitavad kaasa muldade isepuhastumisele, mille peamiseks tunnuseks on selle kestus. Isepuhastuse kestus– see on aeg, mille jooksul saasteaine massiosa väheneb 96% algväärtusest või selle taustväärtuseni. Muldade isepuhastumine ja ka taastamine nõuab palju aega, mis sõltub reostuse iseloomust ja looduslikest tingimustest. Muldade isepuhastusprotsess kestab mitmest päevast mitme aastani ning rikutud maade taastamise protsess sadu aastaid.

Muldade võime isepuhastuda raskmetallidest on madal. Parasvöötme metsamuldadest, mis on küllalt orgaanilise aine rikkad, eemaldatakse pindmise äravooluga ainult umbes 5% atmosfääri pliist ning umbes 30% tsingist ja vasest. Ülejäänud mahalangenud HM-id jäävad peaaegu täielikult mulla pindmisse kihti kinni, kuna ränne mööda mullaprofiili alla toimub äärmiselt aeglaselt: kiirusega 0,1...0,4 cm/a. Seetõttu võib plii poolestusaeg sõltuvalt pinnase tüübist olla vahemikus 150 kuni 400 aastat ning tsingi ja kaadmiumi puhul - 100...200 aastat.

Põllumajanduslikud mullad puhastatakse mõne HM-i liigsest kogusest mõnevõrra kiiremini tänu intensiivsemale rändele, mis on tingitud pinnasest ja mullasisesest äravoolust, samuti seetõttu, et oluline osa mikroelementidest liigub juurestiku kaudu roheliseks biomassiks ja kantakse sealt minema. saagist.

Tuleb märkida, et mulla saastumine teatud mürgiste ainetega pärsib oluliselt mulla isepuhastumisprotsessi E. coli bakteritest. Seega 3,4-benspüreeni sisaldusega 100 μg/kg mullas on nende bakterite arv mullas 2,5 korda suurem kui kontrollproovis ning kontsentratsioonil üle 100 μg/kg ja kuni 100 mg/kg, on neid oluliselt rohkem.

Mullateaduse ja agrokeemia instituudi poolt metallurgiakeskuste piirkonna muldade uuringud näitavad, et 10 km raadiuses on pliisisaldus 10 korda suurem kui taustväärtus. Suurim ülejääk täheldati Dnepropetrovski, Zaporožje ja Mariupoli linnades. Foonist 10...100 korda kõrgem kaadmiumisisaldus märgiti Donetski, Zaporožje, Harkovi, Lisitšanski ümbruses; kroom - Donetski, Zaporožje, Krivoy Rogi, Nikopoli ümbruses; raud, nikkel - Krivoy Rogi ümber; mangaan - Nikopoli piirkonnas. Üldiselt on sama instituudi andmetel umbes 20% Ukraina territooriumist raskmetallidega saastunud.

Raskmetallidega saastatuse astme hindamisel kasutatakse andmeid suurimate lubatud kontsentratsioonide ja nende taustsisalduse kohta Ukraina peamiste kliimavööndite muldades. Kui pinnases tuvastatakse mitme metalli kõrgenenud tase, hinnatakse saastumist selle metalli alusel, mille sisaldus ületab normi kõige enam.