SADRŽAJ
Uvod
1. Pokrivač tla i njegova upotreba
2. Erozija tla (vodena i vjetrovna) i metode borbe protiv nje
3. Industrijsko zagađenje tla
3.1 Kisele kiše
3.2 Teški metali
3.3 Toksičnost olova
4. Higijena tla. Odlaganje otpada
4.1 Uloga tla u metabolizmu
4.2 Ekološki odnosi između tla i vode i tečnog otpada (otpadne vode)
4.3 Granice opterećenja tla čvrstim otpadom (domaćinsko i ulično smeće, industrijski otpad, suvi mulj nakon sedimentacije kanalizacije, radioaktivne tvari)
4.4 Uloga tla u širenju raznih bolesti
4.5 Štetni efekti glavnih vrsta zagađivača (čvrsti i tečni otpad) koji dovode do degradacije tla
4.5.1 Neutralizacija tečnog otpada u zemljištu
4.5.2.1 Neutralizacija čvrstog otpada u zemljištu
4.5.2.2 Sakupljanje i odvoz smeća
4.5.3 Konačno uklanjanje i bezopasnost
4.6 Odlaganje radioaktivnog otpada
Zaključak
Spisak korištenih izvora
Uvod.
Određeni dio tla, kako u Rusiji, tako i u cijelom svijetu, svake godine napušta poljoprivrednu upotrebu iz različitih razloga, o čemu se detaljno govori u UIR-u. Hiljade ili više hektara zemlje pati od erozije, kiselih kiša, nepravilne obrade i toksičnog otpada. Da biste to izbjegli, morate se upoznati s najproduktivnijim i najjeftinijim mjerama melioracije (za definiciju rekultivacije vidjeti glavni dio rada) koje povećavaju plodnost zemljišnog pokrivača, a prije svega s negativnim utjecajem na samo tlo i kako ga izbjeći.
Ova istraživanja daju uvid u štetne efekte na tlo i rađena su kroz niz knjiga, članaka i naučnih časopisa koji se bave pitanjima tla i zaštitom životne sredine.
Problem zagađenja i degradacije tla oduvijek je bio aktuelan. Sada ovome rečenom možemo dodati da u naše vrijeme antropogeni utjecaj ima snažan utjecaj na prirodu i samo raste, a tlo je za nas jedan od glavnih izvora hrane i odjeće, a da ne govorimo o tome da mi hodati po njoj i uvijek će biti u bliskom kontaktu s njom.
1. Pokrivač tla i njegova upotreba.
Pokrivač tla je najvažnija prirodna formacija. Njegova važnost za život društva određena je činjenicom da je tlo glavni izvor hrane, obezbjeđujući 97-98% prehrambenih resursa stanovništva planete. U isto vrijeme, zemljišni pokrivač je mjesto ljudske aktivnosti na kojem se nalazi industrijska i poljoprivredna proizvodnja.
Ističući posebnu ulogu hrane u životu društva, V. I. Lenjin je istakao: „Pravi temelji ekonomije su fond za hranu.
Najvažnije svojstvo zemljišnog pokrivača je njegova plodnost, koja se podrazumijeva kao ukupnost svojstava tla koja osiguravaju prinos poljoprivrednih kultura. Prirodna plodnost tla je regulisana rezervom hranljive materije u tlu i njegovim vodnim, vazdušnim i termičkim režimima. Uloga zemljišnog pokrivača u produktivnosti kopnenih ekoloških sistema je velika, jer tlo hrani kopnene biljke vodom i mnogim jedinjenjima i predstavlja bitnu komponentu fotosintetske aktivnosti biljaka. Plodnost tla zavisi i od količine sunčeve energije akumulirane u njemu. Živi organizmi, biljke i životinje koje nastanjuju Zemlju bilježe sunčevu energiju u obliku fito- ili zoomase. Produktivnost kopnenih ekoloških sistema zavisi od toplotnog i vodnog bilansa zemljine površine, što određuje raznovrsnost oblika razmene materije i materije unutar geografskog omotača planete.
Analizirajući značaj zemljišta za društvena proizvodnja, K. Marx je identifikovao dva koncepta: zemlja-materija i zemlja-kapital. Prvo od njih treba razumjeti Zemlja koja je nastala u procesu svog evolutivnog razvoja bez volje i svijesti ljudi i mjesto je ljudskog naseljavanja i izvor njegove hrane. Od trenutka kada zemljište, u procesu razvoja ljudskog društva, postaje sredstvo proizvodnje, ono se pojavljuje u novom kvalitetu - kapitalu, bez kojeg je proces rada nezamisliv, „...jer daje radniku... mjesto na kojem on stoji... , i njegov proces - djelokrug...”. Iz tog razloga je Zemlja univerzalni faktor u svakoj ljudskoj aktivnosti.
Uloga i mjesto zemljišta su različiti u različitim sferama materijalne proizvodnje, prije svega u industriji i poljoprivredi. U prerađivačkoj industriji, građevinarstvu i transportu zemlja je mjesto gdje se odvijaju radni procesi bez obzira na prirodnu plodnost tla. Zemlja igra drugačiju ulogu u poljoprivredi. Pod uticajem ljudskog rada prirodna plodnost se iz potencijalne pretvara u ekonomsku. Specifičnost korištenja zemljišnih resursa u poljoprivredi dovodi do toga da oni djeluju u dva različita kvaliteta, kao predmet rada i kao sredstvo proizvodnje. K. Marx je primijetio: „Pukim novim ulaganjem kapitala u zemljišne parcele... ljudi su povećali zemljišni kapital bez ikakvog povećanja materije zemlje, tj. zemaljskog prostora.”
Zemljište u poljoprivredi djeluje kao proizvodna snaga zbog svoje prirodne plodnosti, koja ne ostaje konstantna. Racionalnim korišćenjem zemljišta ovakva plodnost se može povećati poboljšanjem njegovih vodnih, vazdušnih i toplotnih uslova kroz melioracione mere i povećanjem sadržaja hranljivih materija u zemljištu. Naprotiv, neracionalnim korištenjem zemljišnih resursa smanjuje se njihova plodnost, što rezultira smanjenjem poljoprivrednih prinosa. Na nekim mjestima uzgoj usjeva postaje potpuno nemoguć, posebno na zaslanjenim i erodiranim zemljištima.
Na niskom stepenu razvoja proizvodnih snaga društva do ekspanzije proizvodnje hrane dolazi zbog uključivanja novih zemljišta u poljoprivredu, što odgovara ekstenzivnom razvoju poljoprivrede. Tome omogućavaju dva uslova: dostupnost slobodnog zemljišta i mogućnost bavljenja poljoprivredom na prihvatljivom prosječnom nivou kapitalnih troškova po jedinici površine. Ovakvo korištenje zemljišnih resursa i poljoprivreda tipično je za mnoge zemlje u razvoju u savremenom svijetu.
Tokom ere naučne i tehnološke revolucije, postojala je oštra razlika između sistema poljoprivrede u industrijalizovanim zemljama i zemljama u razvoju. Prve karakterizira intenziviranje poljoprivrede korištenjem dostignuća naučne i tehnološke revolucije, u kojoj se poljoprivreda razvija ne zbog povećanja površine obrađenog zemljišta, već zbog povećanja iznosa kapitala uloženog u zemlju. . Poznato ograničenje zemljišnih resursa za većinu industrijaliziranih kapitalističkih zemalja, sve veća potražnja za poljoprivrednim proizvodima širom svijeta zbog visokih stopa rasta stanovništva i viša kultura poljoprivrede doprinijeli su prenošenju poljoprivrede u ovim zemljama u 50-te godine. na putu intenzivnog razvoja. Ubrzanje procesa intenziviranja poljoprivrede u industrijalizovanim kapitalističkim zemljama povezano je ne samo sa dostignućima naučne i tehnološke revolucije, već uglavnom sa isplativosti ulaganja kapitala u poljoprivredu, koja je koncentrisala poljoprivrednu proizvodnju u rukama velikih zemljoposednika i upropastila male farmeri.
Poljoprivreda se u zemljama u razvoju razvijala na druge načine. Među akutnim problemima prirodnih resursa ovih zemalja mogu se izdvojiti: niski poljoprivredni standardi, koji su uzrokovali degradaciju tla (pojačana erozija, salinizacija, smanjena plodnost) i prirodne vegetacije (na primjer, tropske šume), iscrpljivanje vodnih resursa, dezertifikacija zemljišta, posebno jasno izražena u afričkim zemljama.kontinent. Svi ovi faktori povezani sa socio-ekonomskim problemima zemalja u razvoju doveli su do hronične nestašice hrane u ovim zemljama. Tako su početkom 80-ih, u pogledu snabdijevanja po osobi žitom (222 kg) i mesom (14 kg), zemlje u razvoju bile inferiorne u odnosu na industrijalizovane kapitalističke zemlje, respektivno, nekoliko puta. Rješavanje problema hrane u zemljama u razvoju nezamislivo je bez velikih društveno-ekonomskih transformacija.
Kod nas je osnova zemljišnih odnosa nacionalna (nacionalna) svojina na zemljištu, koja je nastala kao rezultat nacionalizacije cjelokupnog zemljišta. Agrarni odnosi se grade na osnovu planova po kojima bi poljoprivreda trebalo da se razvija u budućnosti, uz finansijsku i kreditnu pomoć države i nabavku potrebnog broja mašina i đubriva. Plaćanje poljoprivrednih radnika prema kvantitetu i kvalitetu rada stimuliše stalno povećanje njihovog životnog standarda.
Korištenje zemljišnog fonda u cjelini vrši se na osnovu dugoročnih državnih planova. Primjer takvih planova bio je razvoj devičanskih i ugarskih zemljišta na istoku zemlje (sredina 50-ih godina), zahvaljujući čemu je u kratkom roku postalo moguće uvesti više od 41 milion hektara novih površina u obradivo zemljište. . Drugi primjer je skup mjera vezanih za implementaciju Programa za ishranu, kojim se predviđa ubrzanje razvoja poljoprivredne proizvodnje na osnovu poboljšanja poljoprivrednih standarda, obimnih melioracionih aktivnosti, kao i realizacije širokog programa socio-ekonomske rekonstrukcije. poljoprivrednih površina.
Svjetski zemljišni resursi u cjelini omogućavaju obezbjeđivanje hrane za više ljudi nego što je trenutno dostupno i to će biti slučaj u bliskoj budućnosti. Istovremeno, zbog rasta stanovništva, posebno u zemljama u razvoju, smanjuje se količina obradive zemlje po glavi stanovnika.
biljno zemljište teških metala
Sadržaj HM u tlima zavisi, kako su utvrdili mnogi istraživači, od sastava izvornih stijena, čija je značajna raznolikost povezana sa složenom geološkom istorijom razvoja teritorija (Kovda, 1973). Hemijski sastav stena koje formiraju tlo, a koje predstavljaju produkti trošenja stijena, unaprijed je određen hemijskim sastavom izvornih stijena i ovisi o uvjetima transformacije supergena.
Posljednjih decenija antropogene aktivnosti čovječanstva intenzivno su uključene u procese migracije teških metala u prirodnom okruženju. Količine hemijskih elemenata koje dolaze u životnu sredinu kao rezultat tehnogeneze, u nekim slučajevima znatno premašuju nivo njihovog prirodnog unosa. Na primjer, globalno oslobađanje Pb iz prirodnih izvora godišnje je 12 hiljada tona. i antropogene emisije 332 hiljade tona. (Nriagu, 1989). Uključujući se u prirodne cikluse migracije, antropogeni tokovi dovode do brzog širenja zagađivača u prirodnim komponentama urbanog pejzaža, gdje je njihova interakcija s ljudima neizbježna. Količina zagađivača koji sadrže teške metale svake se godine povećava i šteti prirodnom okolišu, narušava postojeću ekološku ravnotežu i negativno utječe na zdravlje ljudi.
Glavni izvori antropogenog ulaska teških metala u životnu sredinu su termoelektrane, metalurška preduzeća, kamenolomi i rudnici za vađenje polimetalnih ruda, transport, hemikalije zaštita poljoprivrednih useva od bolesti i štetočina, sagorevanje ulja i raznih otpada, proizvodnja stakla, đubriva, cementa, itd. Najmoćniji oreoli HM nastaju oko preduzeća crne i posebno obojene metalurgije kao rezultat atmosferskih emisija (Kovalsky , 1974; Dobrovolsky, 1983; Izrael, 1984; Geohemija..., 1986; Sayet, 1987; Panin, 2000; Kabala, Singh, 2001). Dejstvo zagađivača proteže se na desetine kilometara od izvora elemenata koji ulaze u atmosferu. Tako se metali u količinama od 10 do 30% ukupne emisije u atmosferu distribuiraju na udaljenosti od 10 km ili više od industrijskog preduzeća. U ovom slučaju uočava se kombinovano zagađenje biljaka koje se sastoji od direktnog taloženja aerosola i prašine na površini lišća i apsorpcije korijena teških metala akumuliranih u tlu tokom dužeg vremenskog perioda prijema zagađenja iz atmosfere ( Iljin, Syso, 2001).
Na osnovu podataka u nastavku, može se suditi o veličini ljudske antropogene aktivnosti: doprinos tehnogenog olova je 94-97% (ostatak je prirodni izvori), kadmijum - 84-89%, bakar - 56-87%, nikl - 66-75%, živa - 58% itd. Istovremeno, 26-44% globalnog antropogenog toka ovih elemenata otpada na Evropu, a udio evropske teritorije bivši SSSR- 28-42% svih emisija u Evropi (Vronsky, 1996). Nivo tehnogenog ispadanja teških metala iz atmosfere u različitim regionima sveta nije isti i zavisi od prisustva razvijenih ležišta, stepena razvijenosti rudarske i prerađivačke i industrijske industrije, saobraćaja, urbanizacije teritorija itd. .
Studija o udjelu različitih industrija u globalnom toku emisija HM pokazuje: 73% bakra i 55% kadmijuma povezano je sa emisijama iz preduzeća za proizvodnju bakra i nikla; 54% emisije žive dolazi od sagorijevanja uglja; 46% nikla - za sagorevanje naftnih derivata; 86% olova ulazi u atmosferu iz vozila (Vronsky, 1996). Određenu količinu teških metala u životnu sredinu unosi i poljoprivreda, gdje se koriste pesticidi i mineralna đubriva; posebno superfosfati sadrže značajne količine hroma, kadmijuma, kobalta, bakra, nikla, vanadijuma, cinka itd.
Elementi koji se emituju u atmosferu kroz cevi hemijske, teške i nuklearne industrije imaju primetan uticaj na životnu sredinu. Udeo termoelektrana i drugih elektrana u zagađenju atmosfere je 27%, preduzeća crne metalurgije - 24,3%, preduzeća za vađenje i proizvodnju građevinskog materijala - 8,1% (Aleksejev, 1987; Iljin, 1991). HM (sa izuzetkom žive) se uglavnom unose u atmosferu kao dio aerosola. Skup metala i njihov sadržaj u aerosolima određeni su specijalizacijom industrijskih i energetskih djelatnosti. Kada se sagore ugalj, nafta i škriljac, elementi sadržani u ovim vrstama goriva ulaze u atmosferu zajedno sa dimom. dakle, ugalj sadrži cerij, hrom, olovo, živu, srebro, kalaj, titan, kao i uranijum, radijum i druge metale.
Najznačajnije zagađenje životne sredine izazivaju moćne termoelektrane (Maistrenko i dr., 1996). Svake godine, samo pri sagorevanju uglja, žive se u atmosferu ispušta 8700 puta više nego što se može uključiti u prirodni biogeohemijski ciklus, uranijum - 60 puta, kadmijum - 40 puta, itrijum i cirkonijum - 10 puta, kalaj - 3-4 puta . 90% kadmijuma, žive, kalaja, titanijuma i cinka koji zagađuju atmosferu ulazi u nju prilikom sagorevanja uglja. Ovo značajno utiče na Republiku Burjatiju, gdje su energetska preduzeća koja koriste ugalj najveći zagađivači atmosfere. Među njima (u smislu doprinosa ukupnim emisijama) ističu se Gusinoozerska državna elektrana (30%) i Termoelektrana-1 u Ulan-Udeu (10%).
Vidljivo zaprljanje atmosferski vazduh a tlo nastaje zbog transporta. Većina teških metala sadržana je u prašini i gasovima industrijska preduzeća, po pravilu su rastvorljiviji od prirodnih jedinjenja (Bolshakov et al., 1993). Veliki industrijalizirani gradovi ističu se među najaktivnijim izvorima teških metala. Metali se relativno brzo akumuliraju u urbanim tlima i iz njih se uklanjaju izuzetno sporo: poluživot cinka je do 500 godina, kadmijuma - do 1100 godina, bakra - do 1500 godina, olova - do nekoliko hiljada godina (Maistrenko et al., 1996). U mnogim gradovima širom svijeta, visoke stope zagađenja HM dovele su do narušavanja osnovnih agroekoloških funkcija tla (Orlov et al., 1991; Kasimov et al., 1995). Uzgajanje poljoprivrednog bilja koje se koristi za ishranu u blizini ovih područja je potencijalno opasno, jer usjevi akumuliraju suvišne količine HM, što može dovesti do raznih bolesti kod ljudi i životinja.
Prema brojnim autorima (Ilyin, Stepanova, 1979; Zyrin, 1985; Gorbatov, Zyrin, 1987, i dr.), stepen kontaminacije tla HMs pravilnije se procjenjuje prema sadržaju njihovih najbiodostupnijih mobilnih oblika. Međutim, trenutno nisu razvijene maksimalno dozvoljene koncentracije (MPC) mobilnih oblika većine teških metala. Stoga kao kriterijum za poređenje mogu poslužiti literaturni podaci o stepenu njihovog sadržaja koji dovodi do štetnih ekoloških posljedica.
Ispod su Kratki opis svojstva metala u vezi sa karakteristikama njihovog ponašanja u zemljištu.
Olovo (Pb). Atomska masa 207.2. Prioritetni element je toksično sredstvo. Sva rastvorljiva jedinjenja olova su otrovna. U prirodnim uslovima postoji uglavnom u obliku PbS. Clark Pb u zemljinoj kori iznosi 16,0 mg/kg (Vinogradov, 1957). U poređenju sa drugim HM, najmanje je pokretljiv, a stepen pokretljivosti elementa je znatno smanjen kada se tlo krečnjava. Mobilni Pb je prisutan u obliku kompleksa sa organskom materijom (60 - 80% mobilnog Pb). At visoke vrijednosti pH olovo se u tlu fiksira hemijski u obliku hidroksida, fosfata, karbonata i Pb-organskih kompleksa (Cink i kadmijum..., 1992; Heavy..., 1997).
Prirodni sadržaj olova u tlima naslijeđen je iz matičnih stijena i usko je povezan s njihovim mineraloškim i kemijskim sastavom (Beus et al., 1976; Kabata-Pendias i Pendias, 1989). Prosječna koncentracija ovog elementa u tlima svijeta dostiže, prema različitim procjenama, od 10 (Saet et al., 1990) do 35 mg/kg (Bowen, 1979). Maksimalna dozvoljena koncentracija olova za tlo u Rusiji odgovara 30 mg/kg (Uputstvo..., 1990), u Njemačkoj - 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Visoke koncentracije olova u tlu mogu biti povezane i sa prirodnim geohemijskim anomalijama i sa antropogenim uticajem. U slučaju tehnogenog zagađenja, najveća koncentracija elementa obično se nalazi u gornjem sloju tla. U nekim industrijskim područjima dostiže 1000 mg/kg (Dobrovolsky, 1983), au površinskom sloju tla oko preduzeća obojene metalurgije u zapadnoj Evropi - 545 mg/kg (Reutse, Kirstea, 1986).
Sadržaj olova u zemljištima u Rusiji značajno varira u zavisnosti od vrste tla, blizine industrijskih preduzeća i prirodnih geohemijskih anomalija. U tlima stambenih naselja, posebno onih vezanih za upotrebu i proizvodnju proizvoda koji sadrže olovo, sadržaj ovog elementa je često desetine ili više puta veći od maksimalno dozvoljene koncentracije (tablica 1.4). Prema preliminarnim procjenama, do 28% teritorije zemlje ima sadržaj Pb u tlu, u prosjeku, ispod pozadinskog nivoa, a 11% se može klasificirati kao rizična zona. Istovremeno, u Ruskoj Federaciji problem kontaminacije tla olovom je prvenstveno problem u stambenim područjima (Snakin et al., 1998).
Kadmijum (Cd). Atomska masa 112.4. Kadmijum je po hemijskim svojstvima blizak cinku, ali se od njega razlikuje po većoj pokretljivosti u kiseloj sredini i boljoj dostupnosti biljkama. U rastvoru zemljišta, metal je prisutan u obliku Cd2+ i formira kompleksne jone i organske kelate. Glavni faktor koji određuje sadržaj elementa u zemljištu u odsustvu antropogenog uticaja su matične stijene (Vinogradov, 1962; Mineev i sar., 1981; Dobrovolsky, 1983; Ilyin, 1991; Cink i kadmijum..., 1992; Kadmijum: ekološki..., 1994) . Clarke kadmijuma u litosferi 0,13 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). U stenama koje formiraju zemljište prosječan sadržaj metala je: u glinama i škriljcima - 0,15 mg/kg, lesu i lesolikim ilovačama - 0,08, pijesku i pješčanoj ilovači - 0,03 mg/kg (Cink i kadmijum..., 1992.) . U kvartarnim sedimentima Zapadnog Sibira koncentracija kadmijuma varira u rasponu od 0,01-0,08 mg/kg.
Mobilnost kadmijuma u tlu ovisi o okolišu i redoks potencijalu (Heavy..., 1997).
Prosječan sadržaj kadmijuma u zemljištima širom svijeta je 0,5 mg/kg (Sayet et al., 1990). Njegova koncentracija u zemljišnom pokrivaču evropskog dela Rusije je 0,14 mg/kg - u busen-podzoličnom tlu, 0,24 mg/kg - u černozemu (Cink i kadmijum..., 1992), 0,07 mg/kg - u glavnom tipovi tla zapadnog Sibira (Ilyin, 1991). Približni dozvoljeni sadržaj (ATC) kadmijuma za pjeskovita i pjeskovita ilovasta tla u Rusiji je 0,5 mg/kg, u Njemačkoj je MPC kadmijuma 3 mg/kg (Kloke, 1980).
Onečišćenje tla kadmijem smatra se jednom od najopasnijih ekoloških pojava, jer se akumulira u biljkama iznad norme čak i uz slabu kontaminaciju tla (Kadmij..., 1994; Ovčarenko, 1998). Najveće koncentracije kadmijuma u gornjem sloju tla uočene su u rudarskim područjima - do 469 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), oko topionica cinka dostižu 1700 mg/kg (Reutse, Cirstea, 1986).
Cink (Zn). Atomska masa 65.4. Njegova klarka u zemljinoj kori iznosi 83 mg/kg. Cink je koncentrisan u glinovitim sedimentima i škriljcima u količinama od 80 do 120 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), u koluvijalnim, lesolikim i karbonatnim ilovastim naslagama Urala, u ilovačama Zapadnog Sibira - od 60 do 80 mg/kg.
Važni faktori koji utiču na pokretljivost Zn u zemljištu su sadržaj glinenih minerala i pH. Kada se pH poveća, element prelazi u organske komplekse i vezuje se za tlo. Joni cinka također gube pokretljivost, ulazeći u međupaketne prostore kristalne rešetke montmorilonita. Zn formira stabilne forme sa organskom materijom, pa se u većini slučajeva akumulira u horizontima tla sa visokim sadržajem humusa i u tresetu.
Razlozi povećanog sadržaja cinka u zemljištu mogu biti kako prirodne geohemijske anomalije, tako i tehnogeno zagađenje. Glavni antropogeni izvori njegovog prijema su prvenstveno preduzeća obojene metalurgije. Kontaminacija tla ovim metalom je u nekim područjima dovela do njegove izuzetno velike akumulacije u gornjem sloju tla - do 66.400 mg/kg. U baštenskim zemljištima akumulira se do 250 ili više mg/kg cinka (Kabata-Pendias i Pendias, 1989). MPC cinka za pjeskovita i pjeskovita ilovasta tla je 55 mg/kg; njemački naučnici preporučuju MPC od 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Bakar (Cu). Atomska masa 63.5. Klarka u zemljinoj kori iznosi 47 mg/kg (Vinogradov, 1962). Hemijski, bakar je niskoaktivan metal. Osnovni faktor koji utječe na vrijednost sadržaja Cu je njegova koncentracija u stijenama koje formiraju tlo (Goryunova et al., 2001). Od magmatskih stijena, najveća količina elementa se akumulira u bazičnim stijenama - bazaltima (100-140 mg/kg) i andezitima (20-30 mg/kg). Pokrivne i lesne ilovače (20-40 mg/kg) manje su bogate bakrom. Njegov najmanji sadržaj uočen je u pješčara, krečnjaka i granita (5-15 mg/kg) (Kovalsky, Andriyanova, 1970; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Koncentracija metala u glinama evropskog dijela teritorije bivšeg SSSR-a dostiže 25 mg/kg (Malgin, 1978; Kovda, 1989), u lesolikim ilovačama - 18 mg/kg (Kovda, 1989). Pješčana ilovača i pješčane stene koje formiraju tlo na Altajskim planinama akumuliraju u prosjeku 31 mg/kg bakra (Malgin, 1978), na jugu Zapadnog Sibira - 19 mg/kg (Ilyin, 1973).
U tlima je bakar slabo migratorni element, iako sadržaj mobilnog oblika može biti prilično visok. Količina pokretnog bakra zavisi od mnogih faktora: hemijskog i mineraloškog sastava matične stene, pH rastvora zemljišta, sadržaja organske materije itd. (Vinogradov, 1957; Peive, 1961; Kovalsky, Andrijanova, 1970; Aleksejev, 1987, itd.). Najveća količina bakra u zemljištu povezana je sa oksidima gvožđa, mangana, hidroksidima gvožđa i aluminijuma, a posebno sa montmorilonitom i vermikulitom. Huminske i fulvo kiseline su sposobne da formiraju stabilne komplekse sa bakrom. Pri pH 7-8, rastvorljivost bakra je najniža.
Prosječan sadržaj bakra u svjetskom tlu je 30 mg/kg (Bowen, 1979). U blizini industrijskih izvora zagađenja, u nekim slučajevima, može se uočiti kontaminacija tla bakrom do 3500 mg/kg (Kabata-Pendias i Pendias, 1989). Prosečan sadržaj metala u zemljištu centralnih i južnih regiona bivšeg SSSR-a je 4,5-10,0 mg/kg, južnog Zapadnog Sibira - 30,6 mg/kg (Ilyin, 1973), Sibira i Dalekog istoka - 27,8 mg/kg. kg (Makeev, 1973). Maksimalna dozvoljena koncentracija bakra u Rusiji je 55 mg/kg (Uputstvo..., 1990), maksimalno dozvoljena koncentracija za peskovito i peskovito ilovasto tlo je 33 mg/kg (Kontrola..., 1998), u Nemačkoj - 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Nikl (Ni). Atomska masa 58.7. U kontinentalnim sedimentima prisutan je uglavnom u obliku sulfida i arsenita, a povezan je i sa karbonatima, fosfatima i silikatima. Klark elementa u zemljinoj kori je 58 mg/kg (Vinogradov, 1957). Ultrabazične (1400-2000 mg/kg) i bazične (200-1000 mg/kg) stijene akumuliraju najveću količinu metala, dok ga sedimentne i kisele stijene sadrže u znatno nižim koncentracijama - 5-90 i 5-15 mg/kg, odnosno (Reutse, Cîrstea, 1986; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Velika važnost Granulometrijski sastav stijena koje formiraju tlo igra ulogu u akumulaciji nikla. Na primjeru stena koje formiraju tlo zapadnog Sibira, jasno je da je u lakšim stijenama njegov sadržaj najmanji, u teškim stijenama najveći: u pijescima - 17, pješčanim ilovačama i lakim ilovačama - 22, srednjim ilovačama - 36 , teške ilovače i gline - 46 (Iljin, 2002) .
Sadržaj nikla u tlima u velikoj mjeri ovisi o opskrbi ovim elementom stijena koje formiraju tlo (Kabata-Pendias i Pendias, 1989). Najveće koncentracije nikla obično se zapažaju u glinovitim i ilovastim tlima, u tlima formiranim na bazičnim i vulkanskim stijenama i bogatim organskom tvari. Raspodjela Ni u profilu tla određena je sadržajem organske tvari, amorfnih oksida i količinom frakcije gline.
Nivo koncentracije nikla u gornjem sloju tla zavisi i od stepena tehnogenog zagađenja. U područjima s razvijenom metaloprerađivačkom industrijom u tlu se nalazi vrlo visoka akumulacija nikla: u Kanadi njegov bruto sadržaj dostiže 206-26000 mg/kg, au Velikoj Britaniji sadržaj pokretnih formi dostiže 506-600 mg/kg. U zemljištima Velike Britanije, Holandije, Njemačke, tretiranim kanalizacijskim muljem, nikla se akumulira do 84-101 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). U Rusiji (prema istraživanju 40-60% zemljišta na poljoprivrednom zemljištu) 2,8% zemljišnog pokrivača je kontaminirano ovim elementom. Udio zemljišta kontaminiranog Ni među ostalim HM (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As, itd.) je zapravo najznačajniji i nalazi se na drugom mjestu nakon zemljišta kontaminiranih bakrom (3,8%) (Aristarhov, Kharitonova, 2002. ). Prema podacima monitoringa zemljišta Državne stanice agrohemijske službe Buryatskaya za 1993-1997. na teritoriji Republike Burjatije registrovan je prekoračenje maksimalno dozvoljene koncentracije nikla na 1,4% zemljišta iz anketirane poljoprivredne površine, među kojima su i tla Zakamenskog (20% zemljišta - 46 hiljada hektara). kontaminirano) i Khorinski okrug (11% zemljišta - 8 hiljada hektara je kontaminirano).
Hrom (Cr). Atomska masa 52. U prirodnim jedinjenjima, hrom ima valenciju +3 i +6. Većina Cr3+ je prisutna u kromitu FeCr2O4 ili drugim spinelnim mineralima, gdje zamjenjuje Fe i Al, kojima je vrlo blizak po svojim geohemijskim svojstvima i ionskom radijusu.
Klark hroma u zemljinoj kori - 83 mg/kg. Njegove najveće koncentracije među magmatskim stijenama tipične su za ultramafične i bazične stijene (1600-3400 i 170-200 mg/kg, respektivno), najniže za srednje stijene (15-50 mg/kg), a najniže za kisele stijene (4- 25 mg/kg). kg). Među sedimentnim stijenama, maksimalni sadržaj elementa utvrđen je u glinovitim sedimentima i škriljcima (60-120 mg/kg), a minimum u pješčanicima i krečnjacima (5-40 mg/kg) (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Sadržaj metala u stijenama koje tvore tlo različitih regija vrlo je raznolik. U evropskom dijelu bivšeg SSSR-a, njegov sadržaj u najčešćim stenama koje stvaraju tlo kao što su les, lesolike karbonatne i pokrovne ilovače u prosjeku iznosi 75-95 mg/kg (Yakushevskaya, 1973). Stene koje formiraju tlo zapadnog Sibira sadrže u proseku 58 mg/kg Cr, a njegova količina je usko povezana sa granulometrijskim sastavom stena: peskovite i peskovite ilovaste stene - 16 mg/kg i srednje ilovaste i glinovite stene - oko 60 mg/kg (Ilyin, Syso, 2001) .
U zemljištu je većina hroma prisutna u obliku Cr3+. U kiseloj sredini ion Cr3+ je inertan, a pri pH 5,5 skoro potpuno se taloži. Cr6+ jon je izuzetno nestabilan i lako se mobiliše u kiselim i alkalnim tlima. Adsorpcija hroma glinama zavisi od pH sredine: sa povećanjem pH, adsorpcija Cr6+ opada, a Cr3+ raste. Organska materija tla stimuliše redukciju Cr6+ u Cr3+.
Prirodni sadržaj hroma u zemljištu zavisi uglavnom od njegove koncentracije u stenama koje formiraju tlo (Kabata-Pendias i Pendias, 1989; Krasnokutskaya et al., 1990), a raspodela duž profila tla zavisi od karakteristika formiranja tla, u posebno na granulometrijski sastav genetskih horizonata. Prosječan sadržaj hroma u zemljištu je 70 mg/kg (Bowen, 1979). Najveći sadržaj elementa uočen je u zemljištima formiranim na bazičnim i vulkanskim stijenama bogatim ovim metalom. Prosječni sadržaj Cr u zemljištima SAD je 54 mg/kg, Kine - 150 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), Ukrajine - 400 mg/kg (Bespamyatnov, Krotov, 1985). U Rusiji su njegove visoke koncentracije u tlu u prirodnim uvjetima posljedica obogaćivanja stijena koje formiraju tlo. Kurski černozemi sadrže 83 mg/kg hroma, buseno-podzolista tla Moskovske regije - 100 mg/kg. U tlima Urala, formiranim na serpentinitima, metal sadrži do 10 000 mg/kg, u zapadnom Sibiru - 86 - 115 mg/kg (Yakushevskaya, 1973; Krasnokutskaya et al., 1990; Ilyin, Syso, 2001).
Doprinos antropogenih izvora snabdevanju hromom je veoma značajan. Metalni hrom se prvenstveno koristi za hromiranje kao komponenta legiranih čelika. Kontaminacija tla Crom se bilježi zbog emisija iz tvornica cementa, odlagališta gvožđe-hrom šljake, rafinerija nafte, preduzeća crne i obojene metalurgije, upotrebe mulja industrijskih otpadnih voda u poljoprivredi, posebno kožara, i mineralnih đubriva. Najveće koncentracije hroma u tehnogenski kontaminiranom zemljištu dostižu 400 i više mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), što je posebno karakteristično. glavni gradovi(Tabela 1.4). U Burjatiji, prema podacima monitoringa zemljišta koje je sprovela Državna stanica agrohemijske službe „Buryatskaya” za 1993-1997, 22 hiljade hektara je kontaminirano hromom. Prekoračenja MPC-a za 1,6-1,8 puta zabilježena su u Džidinskom (6,2 hiljade hektara), Zakamenskom (17,0 hiljada hektara) i Tunkinskom (14,0 hiljada hektara) regionima.
Standardizacija sadržaja teških metala
u zemljištu i biljkama je izuzetno složena zbog nemogućnosti potpunog uzimanja u obzir svih faktora okoline. Dakle, mijenjanjem samo agrohemijskih svojstava tla (srednja reakcija, sadržaj humusa, stepen zasićenosti bazama, granulometrijski sastav) može se višestruko smanjiti ili povećati sadržaj teških metala u biljkama. Postoje oprečni podaci čak i o pozadinskom sadržaju nekih metala. Rezultati koje daju istraživači ponekad se razlikuju 5-10 puta.
Predložene su mnoge skale
ekološka regulativa teških metala. U nekim slučajevima kao maksimalno dozvoljena koncentracija uzima se najveći uočeni sadržaj metala u običnim antropogenim tlima, u drugim se uzima sadržaj koji je granična fitotoksičnost. U većini slučajeva, MPC su predloženi za teške metale koji su nekoliko puta veći od gornje granice.
Za karakterizaciju tehnogenog zagađenja
za teške metale koristi se koeficijent koncentracije jednak omjeru koncentracije elementa u kontaminiranom tlu i njegovoj pozadinskoj koncentraciji. Kod zagađenja sa više teških metala, stepen zagađenja se procjenjuje vrijednošću indeksa ukupne koncentracije (Zc). Skala kontaminacije tla teškim metalima koju je predložio IMGRE prikazana je u tabeli 1.
Tabela 1. Šema za procjenu tla za poljoprivrednu upotrebu prema stepenu kontaminacije hemikalijama (Goskomhidromet SSSR-a, br. 02-10 51-233 od 10.12.90.)
| Kategorija tla prema stepenu kontaminacije | Zc | Zagađenje u odnosu na MPC | Moguća upotreba tla | Neophodne aktivnosti |
| Prihvatljivo | <16,0 | Premašuje pozadinu, ali ne više od MPC | Koristi se za bilo koji usev | Smanjenje uticaja izvora zagađenja tla. Smanjena dostupnost toksikanata za biljke. |
| Umjereno opasan | 16,1- 32,0 | Premašuje MPC za ograničavanje općih sanitarnih i vodnih pokazatelja štetnosti, ali je niži od MPC za indikator translokacije | Koristi se za bilo koje usjeve koji podliježu kontroli kvaliteta proizvoda od usjeva | Aktivnosti slične kategoriji 1. Ukoliko postoje supstance sa indikatorom ograničavajuće migracije vode, prati se sadržaj tih materija u površinskim i podzemnim vodama. |
| Veoma opasno | 32,1- 128 | Premašuje MPC sa ograničavajućim indikatorom opasnosti od translokacije | Koristi se za industrijske usjeve bez dobijanja hrane i stočne hrane od njih. Izbjegavajte postrojenja sa koncentracijom hemikalija | Aktivnosti slične kategorijama 1. Obavezna kontrola sadržaja toksičnih materija u biljkama koje se koriste kao hrana i hrana za životinje. Ograničavanje upotrebe zelene mase za ishranu stoke, posebno koncentratorskih postrojenja. |
| Izuzetno opasno | > 128 | Premašuje MPC u svim aspektima | Isključiti iz poljoprivredne upotrebe | Smanjenje nivoa zagađenja i sekvestracije toksičnih materija u atmosferi, tlu i vodama. |
Zvanično odobreni MPC
U tabeli 2 prikazane su zvanično odobrene maksimalne koncentracije i dozvoljeni nivoi njihovog sadržaja prema indikatorima opasnosti. U skladu sa shemom koju su usvojili medicinski higijeničari, regulacija teških metala u zemljištu se dijeli na translokaciju (prelazak elementa u biljke), migratornu vodu (prelazak u vodu) i opću sanitarnu (utjecaj na sposobnost samopročišćavanja). tla i mikrobiocenoza tla).
Tabela 2. Maksimalno dozvoljene koncentracije (MAC) hemikalija u zemljištu i dozvoljeni nivoi njihovog sadržaja u pogledu štetnosti (od 01.01.1991. Državni komitet za zaštitu prirode SSSR-a, br. 02-2333 od 10.12.90.) .
| Naziv supstanci | MPC, mg/kg tla, uzimajući u obzir pozadinu | Indikatori štetnosti | ||
| Translokacija | Voda | Opće sanitarne | ||
| Oblici rastvorljivi u vodi | ||||
| Fluor | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Pokretne forme | ||||
| Bakar | 3,0 | 3,5 | 72,0 | 3,0 |
| Nikl | 4,0 | 6,7 | 14,0 | 4,0 |
| Cink | 23,0 | 23,0 | 200,0 | 37,0 |
| Kobalt | 5,0 | 25,0 | >1000 | 5,0 |
| Fluor | 2,8 | 2,8 | - | - |
| Chromium | 6,0 | - | - | 6,0 |
| Bruto sadržaj | ||||
| Antimon | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 50,0 |
| Mangan | 1500,0 | 3500,0 | 1500,0 | 1500,0 |
| Vanadijum | 150,0 | 170,0 | 350,0 | 150,0 |
| Olovo ** | 30,0 | 35,0 | 260,0 | 30,0 |
| arsen** | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 10,0 |
| Merkur | 2,1 | 2,1 | 33,3 | 5,0 |
| Olovo+živa | 20+1 | 20+1 | 30+2 | 30+2 |
| bakar* | 55 | - | - | - |
| nikl* | 85 | - | - | - |
| cink* | 100 | - | - | - |
* - bruto sadržaj - okvirno.
** - kontradikcija; za arsen, prosječni osnovni sadržaj je 6 mg/kg, osnovni sadržaj olova obično također premašuje MPC standarde.
Zvanično odobren od strane UEC
ADC-i razvijeni 1995. godine za bruto sadržaj 6 teških metala i arsena omogućavaju potpuniji opis kontaminacije tla teškim metalima, budući da uzimaju u obzir nivo reakcije okoline i granulometrijski sastav tla. .
Tabela 3. Približne dozvoljene koncentracije (ATC) teških metala i arsena u zemljištima različitih fizičko-hemijskih svojstava (bruto sadržaj, mg/kg) (dodatak br. 1 na listu MPC i APC br. 6229-91).
| Element | Grupa tla | UDK uzimajući u obzir pozadinu | Agregat stanje mjesta u zemljištima | Klase opasnosti | Posebnosti akcije na tijelu |
| Nikl | Pjeskovita i pjeskovita ilovača | 20 | Čvrsta: u obliku soli, u sorbiranom obliku, kao dio minerala | 2 | Niska toksičnost za toplokrvne životinje i ljude. Ima mutageno dejstvo |
| <5,5 | 40 | ||||
| Blizu neutralnog (ilovasti i glinoviti), rNKCl >5,5 | 80 | ||||
| Bakar | Pjeskovita i pjeskovita ilovača | 33 | 2 | Povećava staničnu permeabilnost, inhibira glutation reduktazu, remeti metabolizam interakcijom sa -SH, -NH2 i COOH- grupama | |
| Kisela (ilovasta i glinasta), pH KCl<5,5 | 66 | ||||
| Blizu neutralne (ilovaste i glinaste), pH KCl>5,5 | 132 | ||||
| Cink | Pjeskovita i pjeskovita ilovača | 55 | Čvrsta: u obliku soli, organo-mineralnih jedinjenja, u sorpiranom obliku, kao dio minerala | 1 | Nedostatak ili višak uzrokuje razvojne devijacije. Trovanje zbog kršenja tehnologije primjene pesticida koji sadrže cink |
| Kisela (ilovasta i glinasta), pH KCl<5,5 | 110 | ||||
| Blizu neutralne (ilovaste i glinaste), pH KCl>5,5 | 220 | ||||
| Arsenic | Pjeskovita i pjeskovita ilovača | 2 | Čvrsta: u obliku soli, organo-mineralnih jedinjenja, u sorpiranom obliku, kao dio minerala | 1 | Otrovan, inhibira razne enzime, negativno utiče na metabolizam. Moguće kancerogen |
| Kisela (ilovasta i glinasta), pH KCl<5,5 | 5 | ||||
| Blizu neutralne (ilovaste i glinaste), pH KCl>5,5 | 10 | ||||
| Kadmijum | Pjeskovita i pjeskovita ilovača | 0,5 | Čvrsta: u obliku soli, organo-mineralnih jedinjenja, u sorpiranom obliku, kao dio minerala | 1 | Vrlo je toksičan, blokira sulfhidrilne grupe enzima, remeti metabolizam željeza i kalcija i remeti sintezu DNK. |
| Kisela (ilovasta i glinasta), pH KCl<5,5 | 1,0 | ||||
| Blizu neutralne (ilovaste i glinaste), pH KCl>5,5 | 2,0 | ||||
| Olovo | Pjeskovita i pjeskovita ilovača | 32 | Čvrsta: u obliku soli, organo-mineralnih jedinjenja, u sorpiranom obliku, kao dio minerala | 1 | Svestrano negativno djelovanje. Blokira -SH grupe proteina, inhibira enzime, izaziva trovanje i oštećenje nervnog sistema. |
| Kisela (ilovasta i glinasta), pH KCl<5,5 | 65 | ||||
| Blizu neutralne (ilovaste i glinaste), pH KCl>5,5 | 130 |
Iz materijala proizilazi da su zahtjevi uglavnom za rasute oblike teških metala. Među pokretnim su samo bakar, nikl, cink, hrom i kobalt. Stoga trenutno razvijeni standardi više ne zadovoljavaju sve zahtjeve.
je faktor kapaciteta, koji prvenstveno odražava potencijalnu opasnost od kontaminacije biljnih proizvoda, infiltracije i površinskih voda. Karakterizira opću kontaminaciju tla, ali ne odražava stupanj dostupnosti elemenata za biljku. Za karakterizaciju stanja ishrane biljaka u tlu koriste se samo njihovi pokretni oblici.
Definicija pokretnih formi
Oni se određuju korištenjem različitih ekstrakata. Ukupna količina mobilnog oblika metala koristi se kiseli ekstrakt (na primjer, 1N HCL). Najmobilniji dio pokretnih rezervi teških metala u tlu odlazi u amonijum acetatni pufer. Koncentracija metala u vodenom ekstraktu pokazuje stepen pokretljivosti elemenata u tlu, kao najopasnije i „agresivnije“ frakcije.
Standardi za pokretne forme
Predloženo je nekoliko indikativnih normativnih skala. Ispod je primjer jedne od ljestvica maksimalno dozvoljenih mobilnih oblika teških metala.
Tabela 4. Maksimalno dozvoljeni sadržaj mobilnog oblika teških metala u zemljištu, mg/kg ekstragensa 1N. HCl (H. Chuljian et al., 1988).
| Element | Sadržaj | Element | Sadržaj | Element | Sadržaj |
| Hg | 0,1 | Sb | 15 | Pb | 60 |
| Cd | 1,0 | As | 15 | Zn | 60 |
| Co | 12 | Ni | 36 | V | 80 |
| Cr | 15 | Cu | 50 | Mn | 600 |
| NAVIGACIJA SAJTOM: | |||||||
| FAQ? | u tlo | u gel | rezultat | tehnički podaci | cijene | ||
PAGE_BREAK-- teški metali, koji karakteriše široku grupu zagađivača, nedavno je postao široko rasprostranjen. U raznim naučnim i primenjenim radovima, autori različito tumače značenje ovog pojma. U tom smislu, količina elemenata klasifikovanih kao teški metali veoma varira. Brojne karakteristike se koriste kao kriterijumi za članstvo: atomska masa, gustina, toksičnost, rasprostranjenost u prirodnom okruženju, stepen uključenosti u prirodne i veštačke cikluse. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente koji su klasifikovani kao krti (na primjer, bizmut) ili metaloidi (na primjer, arsen).
U radovima posvećenim problemima zagađenja životne sredine i monitoringu životne sredine, danas teški metali uključuje više od 40 metala periodnog sistema D.I. Mendeljejev sa atomskom masom od preko 50 atomskih jedinica: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi itd. Istovremeno, ima mnogo toga važnu ulogu Sljedeći uvjeti igraju ulogu u kategorizaciji teških metala: njihova visoka toksičnost za žive organizme u relativno niskim koncentracijama, kao i sposobnost bioakumulacije i biomagnifikacije. Gotovo svi metali koji potpadaju pod ovu definiciju (s izuzetkom olova, žive, kadmijuma i bizmuta, čija je biološka uloga trenutno nije jasna) aktivno su uključeni u biološki procesi, dio su mnogih enzima. Prema klasifikaciji N. Reimersa, metale sa gustinom većom od 8 g/cm3 treba smatrati teškim. Dakle, teški metali uključuju Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Formalno definisano teški metali odgovara velikom broju elemenata. Međutim, prema istraživačima koji se bave praktičnim aktivnostima vezanim za organizovanje posmatranja stanja i zagađenja životne sredine, jedinjenja ovih elemenata daleko su od ekvivalenta zagađivačima. Zbog toga se u mnogim radovima sužava obim grupe teških metala, u skladu sa kriterijumima prioriteta određenim smerom i specifičnostima rada. Tako, u sada već klasičnim radovima Yu.A. Izrael na listi hemijskih supstanci koje treba odrediti prirodne sredine na pozadinskim stanicama u rezervatima biosfere, u sekciji teški metali imenovani Pb, Hg, Cd, As. S druge strane, prema odluci Radne grupe za emisije teških metala, koja radi pod pokroviteljstvom Ekonomske komisije Ujedinjenih nacija za Evropu i prikuplja i analizira informacije o emisijama zagađujućih materija u evropske zemlje, samo Zn, As, Se i Sb pripisivali su se teški metali. Prema definiciji N. Reimersa, plemeniti i rijetki metali se izdvajaju od teških metala, odnosno ostaju samo Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. U primijenjenom radu najčešće se dodaju teški metali Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.
Metalni joni su bitne komponente prirodnih vodenih tijela. U zavisnosti od uslova okoline (pH, redoks potencijal, prisustvo liganada), postoje u različitim oksidacionim stanjima i deo su raznih neorganskih i organometalnih jedinjenja, koja mogu biti istinski rastvorena, koloidno dispergovana ili deo mineralnih i organskih suspenzija.
Istinski otopljeni oblici metala su pak vrlo raznoliki, što je povezano s procesima hidrolize, hidrolitičke polimerizacije (formiranje polinuklearnih hidrokso kompleksa) i kompleksiranja s različitim ligandima. Shodno tome, i katalitička svojstva metala i njihova dostupnost za vodene mikroorganizme zavise od oblika njihovog postojanja u vodenom ekosistemu.
Mnogi metali formiraju prilično jake komplekse sa organskom materijom; Ovi kompleksi su jedan od najvažnijih oblika migracije elemenata u prirodnim vodama. Većina organskih kompleksa nastaje putem helatnog ciklusa i stabilna je. Kompleksi koje formiraju kiseline u tlu sa solima gvožđa, aluminijuma, titanijuma, uranijuma, vanadijuma, bakra, molibdena i drugih teških metala relativno su dobro rastvorljivi u neutralnim, blago kiselim i slabo alkalnim sredinama. Stoga su organometalni kompleksi sposobni migrirati u prirodnim vodama na vrlo velike udaljenosti. Ovo je posebno važno za niskomineralizirane i prvenstveno površinske vode u kojima je nemoguće formiranje drugih kompleksa.
Za razumijevanje faktora koji regulišu koncentraciju metala u prirodnim vodama, njihovu hemijsku reaktivnost, bioraspoloživost i toksičnost, potrebno je poznavati ne samo ukupan sadržaj, već i udio slobodnih i srodni oblici metal
Prelazak metala u vodenoj sredini u oblik metalnog kompleksa ima tri posledice:
1. Do povećanja ukupne koncentracije metalnih jona može doći zbog njihovog prelaska u otopinu iz donjih sedimenata;
2. Permeabilnost membrane kompleksnih jona može se značajno razlikovati od permeabilnosti hidratisanih jona;
3. Toksičnost metala može se značajno promijeniti kao rezultat kompleksiranja.
Dakle, helatni oblici Cu, Cd, Hg manje toksični od slobodnih jona. Za razumijevanje faktora koji regulišu koncentraciju metala u prirodnim vodama, njihovu hemijsku reaktivnost, bioraspoloživost i toksičnost, potrebno je poznavati ne samo ukupan sadržaj, već i udio vezanih i slobodnih oblika.
Izvori zagađivanja vode teškim metalima su otpadne vode iz galvanskih radionica, rudarskih preduzeća, crne i obojene metalurgije i mašinogradnje. Teški metali se nalaze u gnojivima i pesticidima i mogu ući u vodena tijela kroz poljoprivredne vode.
Povećane koncentracije teških metala u prirodnim vodama često su povezane s drugim vrstama zagađenja, kao što je acidifikacija. Kisela precipitacija doprinosi smanjenju pH i prijelazu metala iz stanja sorbiranog na mineralne i organske tvari u slobodno stanje.
Prije svega, od interesa su oni metali koji najviše zagađuju atmosferu zbog svoje upotrebe u značajnim količinama u industrijskim djelatnostima i, kao rezultat akumulacije u vanjskoj sredini, predstavljaju ozbiljnu opasnost po svojoj biološkoj aktivnosti i toksičnim svojstvima. . To uključuje olovo, živu, kadmijum, cink, bizmut, kobalt, nikl, bakar, kalaj, antimon, vanadijum, mangan, hrom, molibden i arsen.
Biogeokemijska svojstva teških metala
V - visoka, U - umjerena, N - niska
Vanadijum.
Vanadijum je pretežno u dispergovanom stanju i nalazi se u željezne rude, nafta, asfalt, bitumen, uljni škriljci, ugalj, itd. Jedan od glavnih izvora zagađenja prirodnih voda vanadijem je nafta i njeni rafinirani proizvodi.
U prirodnim vodama se javlja u vrlo niskim koncentracijama: u riječnoj vodi 0,2 - 4,5 μg/dm3, u morskoj vodi - u prosjeku 2 μg/dm3
U vodi formira stabilne anjonske komplekse (V4O12)4- i (V10O26)6-. U migraciji vanadijuma značajna je uloga rastvorenih kompleksnih jedinjenja sa organskim materijama, posebno sa huminskim kiselinama.
Povišene koncentracije vanadijuma su štetne za ljudsko zdravlje. MPC vanadijuma je 0,1 mg/dm3 (granični indikator opasnosti je sanitarno-toksikološki), MPCv je 0,001 mg/dm3.
Prirodni izvori bizmuta koji ulazi u prirodne vode su procesi ispiranja minerala koji sadrže bizmut. Izvor ulaska u prirodne vode mogu biti i otpadne vode iz farmaceutske i parfemske proizvodnje, te nekih preduzeća staklarske industrije.
Nalazi se u submikrogramskim koncentracijama u nezagađenim površinskim vodama. Najveća koncentracija utvrđena je u podzemnim vodama i iznosi 20 μg/dm3, u morskim vodama 0,02 μg/dm3 MAC je 0,1 mg/dm3
Glavni izvori jedinjenja željeza u površinskim vodama su procesi hemijskog trošenja stijena, praćeni njihovim mehaničkim uništavanjem i rastvaranjem. U procesu interakcije sa mineralnim i organskim supstancama sadržanim u prirodnim vodama nastaje složeni kompleks spojeva željeza koji se nalaze u vodi u otopljenom, koloidnom i suspendiranom stanju. Značajne količine gvožđa potiču iz podzemnih i otpadnih voda iz metalurške, metaloprerađivačke, tekstilne industrije, industrije boja i lakova i poljoprivrednih otpadnih voda.
Fazne ravnoteže zavise od hemijski sastav voda, pH, Eh i donekle temperatura. U rutinskoj analizi ponderisani oblik emituju čestice veće od 0,45 mikrona. Sastoji se pretežno od minerala koji sadrže željezo, hidrata željeznog oksida i spojeva željeza sorbiranih u suspenzijama. Istinski otopljeni i koloidni oblici se obično razmatraju zajedno. Otopljeno gvožđe predstavljen je spojevima u jonskom obliku, u obliku hidrokso kompleksa i kompleksima sa otopljenim neorganskim i organskim supstancama prirodnih voda. Uglavnom Fe(II) migrira u jonskom obliku, a Fe(III) u odsustvu kompleksnih supstanci ne može biti u otopljenom stanju u značajnijim količinama.
Gvožđe se uglavnom nalazi u vodama sa niskim vrednostima Eh.
Kao rezultat hemijske i biohemijske (uz učešće željeznih bakterija) oksidacije, Fe(II) prelazi u Fe(III), koji se hidroliziranjem taloži u obliku Fe(OH)3. I Fe(II) i Fe(III) karakteriše sklonost formiranju hidrokso kompleksa tipa +, 4+, +, 3+, - i drugi, koji koegzistiraju u rastvoru u različitim koncentracijama u zavisnosti od pH i generalno određuju stanje gvožđe-hidroksil sistema. Glavni oblik Fe(III) u površinskim vodama su njegovi kompleksni spojevi s otopljenim neorganskim i organskim jedinjenjima, uglavnom humusnim tvarima. Pri pH = 8,0 glavni oblik je Fe(OH)3. Koloidni oblik gvožđa je najmanje proučen, sastoji se od hidrata željeznog oksida Fe(OH)3 i kompleksa sa organskim supstancama.
Sadržaj gvožđa u površinskim vodama kopna je desetine miligrama; u blizini močvara je nekoliko miligrama. Povećan sadržaj gvožđa uočen je u močvarnim vodama, u kojima se nalazi u obliku kompleksa sa solima huminskih kiselina - humatima. Najveće koncentracije željeza (do nekoliko desetina i stotina miligrama po 1 dm3) uočene su u podzemnim vodama sa niskim pH vrijednostima.
Kao biološki aktivan element, željezo u određenoj mjeri utiče na intenzitet razvoja fitoplanktona i visokokvalitetna kompozicija mikroflore u rezervoaru.
Koncentracije gvožđa su podložne izrazitim sezonskim fluktuacijama. Tipično, u rezervoarima sa visokom biološkom produktivnošću tokom perioda ljetne i zimske stagnacije, primjetno je povećanje koncentracije željeza u donjim slojevima vode. Jesenje-proljetno miješanje vodenih masa (homotermija) praćeno je oksidacijom Fe(II) u Fe(III) i taloženjem potonjeg u obliku Fe(OH)3.
U prirodne vode ulazi ispiranjem tla, polimetalnih i bakrenih ruda, kao rezultat razgradnje vodenih organizama sposobnih da ga akumuliraju. Jedinjenja kadmijuma se u površinske vode unose otpadnim vodama iz olovno-cinkanih fabrika, postrojenja za preradu rude, niza hemijskih preduzeća (proizvodnja sumporne kiseline), galvanske proizvodnje, a takođe i sa rudničkim vodama. Do smanjenja koncentracije otopljenih spojeva kadmija dolazi zbog procesa sorpcije, taloženja kadmij hidroksida i karbonata i njihove potrošnje od strane vodenih organizama.
Otopljeni oblici kadmijuma u prirodnim vodama su uglavnom mineralni i organomineralni kompleksi. Glavni suspendovani oblik kadmijuma su njegova sorbovana jedinjenja. Značajan dio kadmijuma može migrirati unutar ćelija vodenih organizama.
U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama kadmij se nalazi u submikrogramskim koncentracijama, a u zagađenim i otpadnim vodama koncentracija kadmijuma može doseći desetine mikrograma po 1 dm3.
Jedinjenja kadmija igraju važnu ulogu u životnim procesima životinja i ljudi. U povišenim koncentracijama je toksičan, posebno u kombinaciji s drugim toksičnim tvarima.
Najveća dozvoljena koncentracija je 0,001 mg/dm3, maksimalno dozvoljena koncentracija je 0,0005 mg/dm3 (granični znak štetnosti je toksikološki).
Jedinjenja kobalta ulaze u prirodne vode kao rezultat procesa ispiranja iz bakarnog pirita i drugih ruda, iz tla tokom razgradnje organizama i biljaka, kao i sa otpadnim vodama iz metalurških, metaloprerađivačkih i hemijskih postrojenja. Neke količine kobalta dolaze iz tla kao rezultat razgradnje biljnih i životinjskih organizama.
Jedinjenja kobalta u prirodnim vodama nalaze se u otopljenom i suspendiranom stanju, čiji je kvantitativni odnos određen hemijskim sastavom vode, temperaturom i pH vrijednostima. Otopljeni oblici su uglavnom predstavljeni kompleksnim jedinjenjima, uklj. sa organskim materijama prirodnih voda. Za površinske vode najtipičniji su spojevi dvovalentnog kobalta. U prisustvu oksidatora, trovalentni kobalt može postojati u primjetnim koncentracijama.
Kobalt je jedan od biološki aktivnih elemenata i uvijek se nalazi u tijelu životinja i biljaka. Nedovoljan sadržaj kobalta u tlu povezan je sa nedovoljnim sadržajem kobalta u biljkama, što doprinosi razvoju anemije kod životinja (tajga-šumska nečernozemska zona). Kao dio vitamina B12, kobalt vrlo aktivno utječe na opskrbu dušičnim tvarima, povećava sadržaj hlorofila i askorbinske kiseline, aktivira biosintezu i povećava sadržaj proteinskog dušika u biljkama. Međutim, povećane koncentracije jedinjenja kobalta su toksične.
U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama, njegov sadržaj se kreće od desetinki do tisućitih dijelova miligrama po 1 dm3, prosječni sadržaj u morskoj vodi je 0,5 μg/dm3. Najveća dozvoljena koncentracija je 0,1 mg/dm3, maksimalno dozvoljena koncentracija je 0,01 mg/dm3.
Mangan
Mangan ulazi u površinske vode kao rezultat ispiranja feromanganskih ruda i drugih minerala koji sadrže mangan (pirolusit, psilomelan, braunit, manganit, crni oker). Značajne količine mangana potiču razgradnjom vodenih životinja i biljnih organizama, posebno plavo-zelenih, dijatomeja i viših vodenih biljaka. Jedinjenja mangana se prenose u rezervoare sa otpadnim vodama iz fabrika za obogaćivanje mangana, metalurških postrojenja, preduzeća hemijske industrije i rudničke vode.
Smanjenje koncentracije jona mangana u prirodnim vodama nastaje kao rezultat oksidacije Mn(II) u MnO2 i druge visokovalentne okside koji se talože. Glavni parametri koji određuju reakciju oksidacije su koncentracija otopljenog kisika, pH vrijednost i temperatura. Koncentracija otopljenih spojeva mangana se smanjuje zbog njihovog korištenja algama.
Glavni oblik migracije jedinjenja mangana u površinskim vodama su suspenzije, čiji je sastav određen sastavom stena koje dreniraju vode, kao i koloidnih hidroksida teških metala i sorbovanih jedinjenja mangana. Organske supstance i procesi kompleksnog formiranja mangana sa neorganskim i organskim ligandima imaju značajan značaj u migraciji mangana u rastvorenom i koloidnom obliku. Mn(II) formira rastvorljive komplekse sa bikarbonatima i sulfatima. Kompleksi mangana sa jonima hlora su rijetki. Kompleksna jedinjenja Mn(II) sa organskim supstancama su obično manje stabilna nego sa drugim prelaznim metalima. To uključuje spojeve s aminima, organskim kiselinama, aminokiselinama i huminskim tvarima. Mn(III) u visokim koncentracijama može biti u otopljenom stanju samo u prisustvu jakih kompleksnih agenasa, Mn(YII) se ne nalazi u prirodnim vodama.
U riječnim vodama sadržaj mangana se obično kreće od 1 do 160 μg/dm3, prosječan sadržaj u morskim vodama je 2 μg/dm3, u podzemnim vodama - n.102 - n.103 μg/dm3.
Koncentracije mangana u površinskim vodama podložne su sezonskim fluktuacijama.
Faktori koji određuju promjene u koncentracijama mangana su odnos površinskog i podzemnog oticanja, intenzitet njegove potrošnje tokom fotosinteze, razgradnja fitoplanktona, mikroorganizama i više vodene vegetacije, kao i procesi njegovog taloženja na dno vodenih tijela. .
Uloga mangana u životu viših biljaka i algi u vodnim tijelima je vrlo velika. Mangan potiče iskorištavanje CO2 od strane biljaka, što povećava intenzitet fotosinteze i učestvuje u procesima redukcije nitrata i asimilacije dušika od strane biljaka. Mangan podstiče prelazak aktivnog Fe(II) u Fe(III), koji štiti ćeliju od trovanja, ubrzava rast organizama itd. Važna ekološka i fiziološka uloga mangana zahtijeva proučavanje i distribuciju mangana u prirodnim vodama.
Za rezervoare za sanitarnu upotrebu, maksimalno dozvoljena koncentracija (MPC) (za jone mangana) je postavljena na 0,1 mg/dm3.
Ispod su karte distribucije prosječnih koncentracija metala: mangana, bakra, nikla i olova, konstruirane prema opservacijskim podacima za 1989-1993. u 123 grada. Pretpostavlja se da je upotreba novijih podataka neprikladna, jer su zbog smanjenja proizvodnje značajno smanjene koncentracije suspendiranih tvari, a samim tim i metala.
Utjecaj na zdravlje. Mnogi metali su dio prašine i imaju značajan utjecaj na zdravlje.
Mangan ulazi u atmosferu iz emisija iz crne metalurgije (60% svih emisija mangana), mašinstva i obrade metala (23%), obojene metalurgije (9%) i brojnih malih izvora, na primjer, iz zavarivanja.
Visoke koncentracije mangana dovode do neurotoksičnih efekata, progresivnog oštećenja centralnog nervnog sistema i upale pluća.
Najveće koncentracije mangana (0,57 - 0,66 μg/m3) uočene su u velikim metalurškim centrima: Lipecku i Čerepovcu, kao i Magadanu. Većina gradova sa visokim koncentracijama Mn (0,23 - 0,69 μg/m3) koncentrisana je na poluostrvu Kola: Zapolarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (vidi kartu).
Za 1991 - 1994 Emisije mangana iz industrijskih izvora smanjene su za 62%, prosječne koncentracije za 48%.
Bakar je jedan od najvažnijih elemenata u tragovima. Fiziološka aktivnost bakra povezana je uglavnom s njegovim uključivanjem u aktivne centre redoks enzima. Nedovoljan sadržaj bakra u zemljištu negativno utiče na sintezu proteina, masti i vitamina i doprinosi neplodnosti biljnih organizama. Bakar je uključen u proces fotosinteze i utiče na apsorpciju azota od strane biljaka. Istovremeno, prekomjerne koncentracije bakra negativno djeluju na biljne i životinjske organizme.
Cu(II) spojevi su najčešći u prirodnim vodama. Od jedinjenja Cu(I) najčešći su Cu2O, Cu2S i CuCl, koji su slabo rastvorljivi u vodi. U prisustvu liganada u vodenom mediju, uz ravnotežu disocijacije hidroksida, potrebno je voditi računa o stvaranju različitih kompleksnih oblika koji su u ravnoteži sa metalnim vodenim ionima.
Glavni izvor ulaska bakra u prirodne vode su otpadne vode iz hemijske i metalurške industrije, vode iz rudnika i aldehidni reagensi koji se koriste za uništavanje algi. Bakar može nastati kao posljedica korozije bakarnih cijevi i drugih struktura koje se koriste u vodovodnim sistemima. U podzemnim vodama sadržaj bakra je određen interakcijom vode sa stijenama koje ga sadrže (halkopirit, halkocit, kovelit, bornit, malahit, azurit, krizakola, brotantin).
Maksimalno dozvoljena koncentracija bakra u vodi akumulacija za upotrebu sanitarne vode je 0,1 mg/dm3 (ograničavajući znak opasnosti je opšta sanitarna), u vodi akumulacija za ribarstvo - 0,001 mg/dm3.
Grad
Norilsk
Monchegorsk
Krasnouralsk
Kolchugino
Zapolarny
Emisije M (hiljadu tona/godišnje) bakarnog oksida i prosječne godišnje koncentracije q (μg/m3) bakra.
Bakar ulazi u zrak s emisijama iz metalurške proizvodnje. U čvrstim emisijama sadržan je uglavnom u obliku jedinjenja, uglavnom bakrenog oksida.
Preduzeća obojene metalurgije čine 98,7% svih antropogenih emisija ovog metala, od čega 71% vrše preduzeća koncerna Norilsk Nickel locirana u Zapoljarnom i Nikelu, Mončegorsku i Norilsku, a prenosi se oko 25% emisija bakra. vani u Revdi i Krasnouralsku, Kolchuginu i drugima.
Visoke koncentracije bakra dovode do intoksikacije, anemije i hepatitisa.
Kao što se može vidjeti iz karte, najveće koncentracije bakra zabilježene su u gradovima Lipetsk i Rudnaya Pristan. Koncentracije bakra su takođe povećane u gradovima na poluostrvu Kola, u Zapoljarnom, Mončegorsku, Nikelu, Olenegorsku, kao iu Norilsku.
Emisije bakra iz industrijskih izvora smanjene su za 34%, prosječne koncentracije za 42%.
molibden
Jedinjenja molibdena ulaze u površinske vode kao rezultat ispiranja iz egzogenih minerala koji sadrže molibden. Molibden također ulazi u vodna tijela sa otpadnim vodama iz prerađivačkih postrojenja i preduzeća obojene metalurgije. Smanjenje koncentracije molibdenovih jedinjenja nastaje kao rezultat taloženja teško rastvorljivih jedinjenja, procesa adsorpcije mineralnim suspenzijama i potrošnje biljnih vodenih organizama.
Molibden se u površinskim vodama uglavnom nalazi u obliku MoO42-. Vrlo je vjerovatno da postoji u obliku organomineralnih kompleksa. Mogućnost određenog nakupljanja u koloidnom stanju proizlazi iz činjenice da su proizvodi oksidacije molibdenita labave, fino dispergirane tvari.
U riječnim vodama molibden je pronađen u koncentracijama od 2,1 do 10,6 μg/dm3. Morska voda sadrži u prosjeku 10 µg/dm3 molibdena.
U malim količinama molibden je neophodan za normalan razvoj biljnih i životinjskih organizama. Molibden je dio enzima ksantin oksidaze. Kod nedostatka molibdena enzim se stvara u nedovoljnim količinama, što uzrokuje negativne reakcije u tijelu. U povišenim koncentracijama molibden je štetan. Sa viškom molibdena, metabolizam je poremećen.
Maksimalno dozvoljena koncentracija molibdena u vodnim tijelima za sanitarnu upotrebu je 0,25 mg/dm3.
Arsen u prirodne vode ulazi iz mineralnih izvora, područja mineralizacije arsena (arsenički pirit, realgar, orpiment), kao i iz zona oksidacije polimetalnih, bakar-kobaltnih i volframovih stijena. Dio arsena dolazi iz tla, kao i razgradnjom biljnih i životinjskih organizama. Potrošnja arsena od strane vodenih organizama jedan je od razloga smanjenja njegove koncentracije u vodi, što se najjasnije manifestira u periodu intenzivnog razvoja planktona.
Značajne količine arsena ulaze u vodna tijela iz otpadnih voda iz postrojenja za preradu, otpada od proizvodnje boja, kožara i postrojenja za proizvodnju pesticida, kao i sa poljoprivrednih površina na kojima se koriste pesticidi.
U prirodnim vodama jedinjenja arsena su u rastvorenom i suspendovanom stanju, a odnos između njih je određen hemijskim sastavom vode i pH vrednostima. U otopljenom obliku, arsen se javlja u tro- i petovalentnim oblicima, uglavnom kao anjoni.
U nezagađenim riječnim vodama, arsen se obično nalazi u mikrogramskim koncentracijama. U mineralnim vodama njegova koncentracija može doseći nekoliko miligrama po 1 dm3, u morskim vodama sadrži u prosjeku 3 µg/dm3, u podzemnim vodama nalazi se u koncentracijama od n.105 µg/dm3. Jedinjenja arsena u visokim koncentracijama su toksična za organizam životinja i ljudi: inhibiraju oksidativne procese i inhibiraju dotok kisika u organe i tkiva.
Maksimalno dozvoljena koncentracija arsena je 0,05 mg/dm3 (granični indikator opasnosti je sanitarno-toksikološki), a maksimalno dozvoljena koncentracija arsena je 0,05 mg/dm3.
Prisustvo nikla u prirodnim vodama je zbog sastava stijena kroz koje voda prolazi: nalazi se na mjestima gdje se talože sulfidne rude bakra-nikla i željezo-nikl rude. U vodu ulazi iz tla i iz biljnih i životinjskih organizama tokom njihovog propadanja. Povećan sadržaj nikla u odnosu na druge vrste algi pronađen je u plavo-zelenim algama. Jedinjenja nikla također ulaze u vodena tijela sa otpadnim vodama iz niklovanih radnji, pogona sintetičkog kaučuka i tvornica za koncentraciju nikla. Ogromne emisije nikla prate sagorevanje fosilnih goriva.
Njegova koncentracija može se smanjiti kao rezultat taloženja spojeva kao što su cijanidi, sulfidi, karbonati ili hidroksidi (s povećanjem pH vrijednosti), zbog njegove potrošnje u vodenim organizmima i procesa adsorpcije.
U površinskim vodama jedinjenja nikla su u rastvorenom, suspendovanom i koloidnom stanju, čiji kvantitativni odnos zavisi od sastava vode, temperature i pH vrednosti. Sorbenti za jedinjenja nikla mogu biti gvožđe hidroksid, organske supstance, visoko dispergovani kalcijum karbonat i gline. Otopljeni oblici su prvenstveno kompleksni joni, najčešće sa aminokiselinama, huminskim i fulvičnim kiselinama, a takođe i kao jak kompleks cijanida. Najčešća jedinjenja nikla u prirodnim vodama su ona u kojima se nalazi u +2 oksidacionom stanju. Ni3+ jedinjenja se obično formiraju u alkalnoj sredini.
Jedinjenja nikla igraju važnu ulogu u hematopoetskim procesima, budući da su katalizatori. Njegov povećani sadržaj ima specifičan učinak na kardiovaskularni sistem. Nikl je jedan od kancerogenih elemenata. Može uzrokovati respiratorne bolesti. Vjeruje se da su slobodni ioni nikla (Ni2+) otprilike 2 puta toksičniji od njegovih kompleksnih spojeva.
U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama koncentracija nikla se obično kreće od 0,8 do 10 μg/dm3; u zagađenim iznosi nekoliko desetina mikrograma po 1 dm3. Prosječna koncentracija nikla u morskoj vodi je 2 μg/dm3, u podzemnoj vodi n.103 μg/dm3. U podzemnim vodama koje ispiraju stijene koje sadrže nikl, koncentracija nikla se ponekad povećava do 20 mg/dm3.
Nikl ulazi u atmosferu iz preduzeća obojene metalurgije, koja čine 97% svih emisija nikla, od čega 89% dolazi iz preduzeća koncerna Norilsk Nickel koji se nalaze u Zapolarnom i Nikelu, Mončegorsku i Norilsku.
Povećan sadržaj nikla u životnoj sredini dovodi do pojave endemskih bolesti, karcinoma bronha. Jedinjenja nikla pripadaju grupi 1 kancerogena.
Mapa pokazuje nekoliko tačaka sa visokim prosječnim koncentracijama nikla na lokacijama koncerna Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.
Emisije nikla iz industrijskih preduzeća smanjene su za 28%, prosječne koncentracije za 35%.
Emisije M (hiljadu tona/godišnje) i prosječne godišnje koncentracije q (µg/m3) nikla.
U prirodne vode ulazi kao rezultat procesa ispiranja minerala koji sadrže kalaj (kasiterit, stanin), kao i sa otpadnim vodama iz raznih industrija (odumiranje tkanina, sinteza organskih boja, proizvodnja legura sa dodatkom kalaja i dr. ).
Toksični učinak kalaja je mali.
U nezagađenim površinskim vodama kositar se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. U podzemnim vodama njegova koncentracija doseže nekoliko mikrograma po 1 dm3. Maksimalna dozvoljena koncentracija je 2 mg/dm3.
Jedinjenja žive mogu dospjeti u površinske vode kao rezultat ispiranja stijena u području živinih naslaga (cinabar, metacinabarit, vingstonit), prilikom razgradnje vodenih organizama koji akumuliraju živu. Značajne količine ulaze u vodna tijela sa otpadnim vodama iz preduzeća koja proizvode boje, pesticide, farmaceutske proizvode i neke eksplozive. Termoelektrane na ugalj ispuštaju značajne količine živinih jedinjenja u atmosferu, koja završavaju u vodnim tijelima kao rezultat vlažnog i suvog taloženja.
Smanjenje koncentracije otopljenih živinih jedinjenja nastaje kao rezultat njihove ekstrakcije od strane mnogih morskih i slatkovodnih organizama, koji imaju sposobnost da je akumuliraju u koncentracijama višestruko većim od sadržaja u vodi, kao i procesa adsorpcije suspendiranih tvari i donji sedimenti.
U površinskim vodama jedinjenja žive su u otopljenom i suspendovanom stanju. Odnos između njih zavisi od hemijskog sastava vode i pH vrednosti. Suspendirana živa je sorbirana živina jedinjenja. Otopljeni oblici su nedisocirani molekuli, složena organska i mineralna jedinjenja. Živa može biti prisutna u vodi vodnih tijela u obliku jedinjenja metil žive.
Jedinjenja žive su veoma toksična, utiču na ljudski nervni sistem, izazivaju promene na sluzokoži, poremećenu motoričku funkciju i sekreciju gastrointestinalnog trakta, promene u krvi itd. Procesi metilacije bakterija imaju za cilj stvaranje jedinjenja metil žive, koja su mnogo puta toksičnije od mineralnih soli žive Jedinjenja metil žive akumuliraju se u ribama i mogu ući u ljudsko tijelo.
Maksimalno dozvoljena koncentracija žive je 0,0005 mg/dm3 (granični znak opasnosti je sanitarno-toksikološki), maksimalno dozvoljena koncentracija je 0,0001 mg/dm3.
Prirodni izvori olova koji ulazi u površinske vode su procesi rastvaranja endogenih (galena) i egzogenih (anglzit, cerusit, itd.) minerala. Značajno povećanje sadržaja olova u okolišu (uključujući i površinske vode) povezano je sa sagorijevanjem uglja, upotrebom tetraetil olova kao sredstva protiv detonacije u motornom gorivu i ispuštanjem u vodena tijela sa otpadnim vodama iz rude. prerađivačke fabrike, neke metalurške fabrike, hemijske fabrike, rudnici itd. Značajni faktori smanjenja koncentracije olova u vodi su njegova adsorpcija suspendovanim supstancama i taloženje sa njima u sedimente dna. Vodeni organizmi ekstrahuju i akumuliraju olovo, između ostalih metala.
Olovo se nalazi u prirodnim vodama u otopljenom i suspendovanom (sorbovanom) stanju. U otopljenom obliku nalazi se u obliku mineralnih i organomineralnih kompleksa, kao i jednostavnih jona, u nerastvorljivom obliku - uglavnom u obliku sulfida, sulfata i karbonata.
U riječnim vodama koncentracija olova kreće se od desetina do jedinica mikrograma po 1 dm3. Čak iu vodi vodnih tijela u blizini područja polimetalnih ruda, njegova koncentracija rijetko doseže desetke miligrama po 1 dm3. Samo u hloridnim termalnim vodama koncentracija olova ponekad doseže i nekoliko miligrama po 1 dm3.
Ograničavajući pokazatelj štetnosti olova je sanitarno-toksikološki. Maksimalna dozvoljena koncentracija olova je 0,03 mg/dm3, maksimalno dozvoljena koncentracija olova je 0,1 mg/dm3.
Olovo je sadržano u emisijama metalurških, metaloprerađivačkih, elektrotehničkih, petrohemijskih i autotransportnih preduzeća.
Utjecaj olova na zdravlje nastaje udisanjem zraka koji sadrži olovo i gutanjem olova kroz hranu, vodu i čestice prašine. Olovo se akumulira u tijelu, u kostima i površinskim tkivima. Olovo utiče na bubrege, jetru, nervni sistem i krvotvorne organe. Starije osobe i djeca posebno su osjetljivi čak i na male doze olova.
Emisije M (hiljadu tona/godišnje) i prosječne godišnje koncentracije q (µg/m3) olova.
Tokom sedam godina, emisije olova iz industrijskih izvora pale su za 60% zbog rezova proizvodnje i zatvaranja mnogih pogona. Oštar pad industrijskih emisija nije praćen smanjenjem emisija iz vozila. Prosječne koncentracije olova smanjene su za samo 41%. Razlike u smanjenju emisija i koncentracijama olova mogu se objasniti nedovoljnim prijavljivanjem emisija iz vozila u prethodnim godinama; Trenutno je povećan broj automobila i intenzitet njihovog saobraćaja.
Tetraetil olovo
U prirodne vode ulazi zbog upotrebe kao antidetonatora u motornom gorivu vodenih vozila, kao i kod površinskog oticanja iz urbanih sredina.
Ovu tvar karakterizira visoka toksičnost i ima kumulativna svojstva.
Izvori srebra koji ulazi u površinske vode su podzemne i otpadne vode iz rudnika, postrojenja za preradu i fotografskih preduzeća. Povećan sadržaj srebra povezan je s upotrebom baktericidnih i algicidnih preparata.
U otpadnim vodama srebro može biti prisutno u otopljenom i suspendiranom obliku, uglavnom u obliku halogenih soli.
U nezagađenim površinskim vodama srebro se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. U podzemnim vodama koncentracija srebra kreće se od nekoliko do desetina mikrograma po 1 dm3, u morskoj vodi u prosjeku 0,3 μg/dm3.
Srebrni joni su sposobni uništiti bakterije i čak u malim koncentracijama steriliziraju vodu (donja granica baktericidnog djelovanja iona srebra je 2,10-11 mol/dm3). Uloga srebra u organizmu životinja i ljudi nije dovoljno proučavana.
MPC srebra je 0,05 mg/dm3.
Antimon ulazi u površinske vode ispiranjem minerala antimona (stibnit, senarmontit, valentinit, servantit, stibiokanit) i sa otpadnim vodama iz fabrika gume, stakla, farbanja i šibica.
U prirodnim vodama jedinjenja antimona su u rastvorenom i suspendovanom stanju. U redoks uslovima karakterističnim za površinske vode moguće je postojanje i trovalentnog i petovalentnog antimona.
U nezagađenim površinskim vodama antimon se nalazi u submikrogramskim koncentracijama, u morskoj vodi njegova koncentracija dostiže 0,5 μg/dm3, u podzemnim vodama - 10 μg/dm3. MPC antimona je 0,05 mg/dm3 (granični indikator opasnosti je sanitarno-toksikološki), MPCv je 0,01 mg/dm3.
Tri- i heksavalentna jedinjenja hroma ulaze u površinske vode kao rezultat ispiranja iz stijena (kromit, krokoit, uvarovit itd.). Neke količine potiču razgradnjom organizama i biljaka iz tla. Značajne količine mogu ući u vodna tijela sa otpadnim vodama iz galvanskih radionica, farbara tekstilnih fabrika, kožara i preduzeća hemijske industrije. Smanjenje koncentracije iona hroma može se uočiti kao rezultat njihove potrošnje vodenim organizmima i procesa adsorpcije.
U površinskim vodama jedinjenja hroma su u otopljenom i suspendovanom stanju, čiji odnos zavisi od sastava vode, temperature i pH rastvora. Suspendirana jedinjenja hroma su uglavnom sorbovana jedinjenja hroma. Sorbenti mogu biti gline, gvožđe hidroksid, visoko dispergovani taložni kalcijum karbonat, ostaci biljnih i životinjskih organizama. U rastvorenom obliku, hrom se može naći u obliku hromata i dihromata. U aerobnim uslovima, Cr(VI) se transformiše u Cr(III), čije soli hidroliziraju u neutralnom i alkalnom mediju da bi oslobodile hidroksid.
U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama sadržaj hroma kreće se od nekoliko desetina mikrograma po litri do nekoliko mikrograma po litri, au zagađenim vodnim tijelima dostiže nekoliko desetina i stotina mikrograma po litri. Prosječna koncentracija u morskim vodama je 0,05 µg/dm3, u podzemnim vodama - obično u rasponu od n.10 - n.102 µg/dm3.
Jedinjenja Cr(VI) i Cr(III) u povećanim količinama imaju kancerogena svojstva. Cr(VI) jedinjenja su opasnija.
U prirodne vode ulazi kao rezultat procesa razaranja i rastvaranja stijena i minerala koji se javljaju u prirodi (sfalerit, cincit, goslarit, smithsonit, kalamin), kao i sa otpadnim vodama iz tvornica za preradu rude i galvanskih radionica, proizvodnje pergamentnog papira. , mineralne boje, viskozna vlakna itd.
U vodi postoji uglavnom u jonskom obliku ili u obliku njenih mineralnih i organskih kompleksa. Ponekad se nalazi u nerastvorljivim oblicima: kao hidroksid, karbonat, sulfid, itd.
U riječnim vodama koncentracija cinka obično se kreće od 3 do 120 μg/dm3, u morskim vodama - od 1,5 do 10 μg/dm3. Sadržaj u rudnim vodama, a posebno u rudničkim vodama sa niskim pH vrijednostima može biti značajan.
Cink je jedan od aktivnih mikroelemenata koji utiču na rast i normalan razvoj organizama. U isto vrijeme, mnoga jedinjenja cinka su toksična, prvenstveno njegovi sulfati i hloridi.
MPC za Zn2+ je 1 mg/dm3 (granični pokazatelj štetnosti je organoleptički), MPC za Zn2+ je 0,01 mg/dm3 (granični pokazatelj štetnosti je toksikološki).
Teški metali već sada zauzimaju drugo mjesto po opasnosti, inferiorniji od pesticida i znatno ispred poznatih zagađivača kao što su ugljični dioksid i sumpor, a prema prognozi bi trebali postati najopasniji, opasniji od otpada iz nuklearnih elektrana i čvrste tvari. otpad. Zagađenje teškim metalima povezano je s njihovom širokom primjenom u industrijskoj proizvodnji, uz slabe sisteme za pročišćavanje, uslijed čega teški metali ulaze u okoliš, uključujući tlo, zagađuju ga i truju.
Teški metali su prioritetni zagađivači, čiji je monitoring obavezan u svim sredinama. U raznim naučnim i primenjenim radovima, autori različito tumače značenje pojma „teški metali“. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente koji su klasifikovani kao krti (na primjer, bizmut) ili metaloidi (na primjer, arsen).
Tlo je glavni medij u koji teški metali ulaze, uključujući iz atmosfere i vodena sredina. Takođe služi i kao izvor sekundarnog zagađenja površinskog vazduha i voda koje iz njega otiču u Svetski okean. Iz tla biljke apsorbiraju teške metale, koji tada postaju hrana za bolje organizirane životinje.
nastavak
--PAGE_BREAK-- 3.3. Toksičnost olova
Trenutno je olovo na prvom mjestu među uzrocima industrijskog trovanja. To je zbog njegove široke upotrebe u raznim industrijama. Radnici koji vade olovnu rudu, u topionicama olova, u proizvodnji baterija, pri lemljenju, u štamparijama, u proizvodnji kristalnog stakla ili keramičkih proizvoda, olovnog benzina, olovnih boja i dr. Zagađenje atmosferskog vazduha olovom , zemljište i voda u blizini ovakvih industrija, kao i u blizini većih autoputeva, predstavlja opasnost od izloženosti olovu stanovništva koje živi na ovim prostorima, a prije svega djece, koja su osjetljivija na djelovanje teških metala.
Treba napomenuti sa žaljenjem da u Rusiji nema javna politika o zakonskom, regulatornom i ekonomskom regulisanju uticaja olova na životnu sredinu i javno zdravlje, o smanjenju emisije (ispuštanja, otpada) olova i njegovih jedinjenja u životnu sredinu i potpunom zaustavljanju proizvodnje benzina koji sadrži olovo.
Zbog izuzetno nezadovoljavajućeg edukativnog rada na objašnjavanju stanovništvu stepena opasnosti od uticaja teških metala na ljudski organizam, u Rusiji se broj kontingenata sa profesionalnim kontaktom sa olovom ne smanjuje, već se postepeno povećava. Slučajevi hronične intoksikacije olovom zabilježeni su u 14 industrija u Rusiji. Vodeće industrije su elektroindustrija (proizvodnja baterija), izrada instrumenata, štampa i obojena metalurgija, kod njih je intoksikacija uzrokovana prekoračenjem maksimalno dozvoljene koncentracije (MPC) olova u vazduhu radnog prostora za 20 i više puta.
Značajan izvor olova su izduvni gasovi automobila, jer polovina Rusije još uvijek koristi olovni benzin. Međutim, metalurške fabrike, posebno topionice bakra, ostaju glavni izvor zagađenja životne sredine. A tu su i vođe. Na teritoriji Sverdlovske oblasti postoje 3 najveća izvora emisije olova u zemlji: u gradovima Krasnouralsk, Kirovograd i Revda.
Dimnjaci topionice bakra u Krasnouralsku, izgrađene u godinama staljinističke industrijalizacije i sa opremom iz 1932. godine, godišnje izbacuju 150-170 tona olova u grad od 34.000 stanovnika, pokrivajući sve olovnom prašinom.
Koncentracija olova u tlu Krasnouralska varira od 42,9 do 790,8 mg/kg sa maksimalno dozvoljenom koncentracijom od MPC = 130 μ/kg. Uzorci vode u vodovodu susjednog sela. Oktjabrski, koji se hrani iz podzemnog izvora vode, premašio je maksimalno dozvoljenu koncentraciju i do dva puta.
Zagađenje životne sredine olovom utiče na zdravlje ljudi. Izloženost olovu remeti ženski i muški reproduktivni sistem. Za žene u trudnoći i fertilnoj dobi, povišeni nivoi olova u krvi predstavljaju posebnu opasnost, jer je pod uticajem olova menstrualna funkcija poremećena, prevremeni porođaji, pobačaji i smrt fetusa su češći zbog prodiranja olova kroz placentu. barijera. Novorođene bebe imaju visoku stopu smrtnosti.
Trovanje olovom je izuzetno opasno za malu djecu - utiče na razvoj mozga i nervnog sistema. Testiranjem 165 djece iz Krasnouralska u dobi od 4 godine i više otkriveno je značajno kašnjenje u mentalnom razvoju kod 75,7%, a mentalna retardacija, uključujući mentalnu retardaciju, utvrđena je kod 6,8% ispitane djece.
Djeca predškolskog uzrasta su najosjetljivija na štetno djelovanje olova jer je njihov nervni sistem u fazi razvoja. Čak i pri malim dozama, trovanje olovom uzrokuje smanjenje intelektualnog razvoja, pažnje i sposobnosti koncentracije, zaostajanje u čitanju, te dovodi do razvoja agresivnosti, hiperaktivnosti i drugih problema u ponašanju djeteta. Ove razvojne abnormalnosti mogu biti dugotrajne i nepovratne. Niska porođajna težina, zaostajanje u razvoju i gubitak sluha također su rezultat trovanja olovom. Visoke doze intoksikacije dovode do mentalne retardacije, kome, konvulzija i smrti.
Bijela knjiga koju su objavili ruski stručnjaci izvještava da zagađenje olovom pokriva cijelu zemlju i da je jedna od brojnih ekoloških katastrofa u bivšem Sovjetskom Savezu koje su izašle na vidjelo u poslednjih godina. Većina teritorije Rusije doživljava opterećenje od taloženja olova koje premašuje kritično opterećenje za normalno funkcioniranje ekosistema. U desetinama gradova koncentracije olova u zraku i tlu premašuju vrijednosti koje odgovaraju maksimalno dozvoljenim koncentracijama.
Najveći nivo zagađenja vazduha olovom, koji prelazi maksimalno dozvoljenu koncentraciju, zabeležen je u gradovima Komsomolsk na Amuru, Tobolsk, Tjumenj, Karabaš, Vladimir, Vladivostok.
Maksimalna opterećenja taloženjem olova, koja dovode do degradacije kopnenih ekosistema, primećena su u oblastima Moskve, Vladimira, Nižnjeg Novgoroda, Rjazanja, Tule, Rostova i Lenjingrada.
Stacionarni izvori su odgovorni za ispuštanje više od 50 tona olova u obliku različitih jedinjenja u vodena tijela. Istovremeno, 7 fabrika baterija ispusti 35 tona olova godišnje kanalizacioni sistem. Analiza distribucije ispuštanja olova u vodena tijela u Rusiji pokazuje da su regije Lenjingrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza i Oryol lideri u ovoj vrsti opterećenja.
Zemlji su potrebne hitne mjere za smanjenje zagađenja olovom, ali za sada ruska ekonomska kriza zasjenjuje probleme životne sredine. U dugotrajnoj industrijskoj depresiji, Rusiji nedostaju sredstva da očisti prethodno zagađenje, ali ako se privreda počne oporavljati i fabrike se vrate na posao, zagađenje bi se moglo samo pogoršati.
10 najzagađenijih gradova bivšeg SSSR-a
(Metali su navedeni u opadajućem redoslijedu prema nivou prioriteta za dati grad)
4. Higijena tla. Odlaganje otpada.
Tlo u gradovima i drugim naseljenim mjestima i njihovoj okolini odavno se razlikuje od prirodnog, biološki vrijednog tla, koje igra važnu ulogu u održavanju ekološke ravnoteže. Tlo u gradovima podložno je istim štetnim uticajima kao i urbani vazduh i hidrosfera, pa se svuda dešava značajna degradacija. Higijeni tla se ne pridaje dovoljno pažnje, iako je njen značaj kao jedne od glavnih komponenti biosfere (vazduh, voda, tlo) i biološkog faktora životne sredine još značajniji od vode, budući da je količina potonje (pre svega kvaliteta podzemne vode) određena je stanjem tla, te je ove faktore nemoguće odvojiti jedan od drugog. Zemljište ima sposobnost biološkog samopročišćavanja: u tlu dolazi do razgradnje otpada koji u njega ulazi i njegove mineralizacije; Na kraju, tlo nadoknađuje izgubljene minerale na njihov račun.
Ako se kao rezultat preopterećenja tla izgubi bilo koja od komponenti njegove mineralizacijske sposobnosti, to će neminovno dovesti do narušavanja mehanizma samopročišćavanja i potpune degradacije tla. I, naprotiv, stvaranje optimalnih uslova za samopročišćavanje tla pomaže u održavanju ekološke ravnoteže i uslova za postojanje svih živih organizama, uključujući i ljude.
Dakle, problem neutralizacije otpada koji ima štetna biološka dejstva nije ograničen na pitanje njihovog uklanjanja; to je složeniji higijenski problem, jer je tlo veza između vode, zraka i čovjeka.
4.1.
Uloga tla u metabolizmu
Biološki odnos između tla i ljudi odvija se uglavnom putem metabolizma. Zemlja je kao dobavljač minerali, neophodan za metabolički ciklus, za rast biljaka koje konzumiraju ljudi i biljojedi, koje zauzvrat jedu ljudi i mesožderi. Dakle, tlo daje hranu mnogim predstavnicima biljnog i životinjskog svijeta.
Posljedično, pogoršanje kvalitete tla, smanjenje njegove biološke vrijednosti i sposobnosti samopročišćavanja izazivaju biološku lančanu reakciju, koja u slučaju dugotrajnog štetnog djelovanja može dovesti do raznih zdravstvenih poremećaja stanovništva. Štaviše, ako se uspore procesi mineralizacije, nitrati, dušik, fosfor, kalijum itd. koji nastaju prilikom razgradnje tvari mogu ući u podzemne vode koje se koriste za piće i uzrokovati ozbiljne bolesti (npr. nitrati mogu uzrokovati methemoglobinemiju, prvenstveno kod dojenčadi).
Potrošnja vode iz tla siromašnog jodom može uzrokovati endemsku strumu itd.
4.2.
Ekološki odnos između tla i vode i tečnog otpada (otpadne vode)
Čovjek iz tla izvlači vodu potrebnu za održavanje metaboličkih procesa i samog života. Kvalitet vode zavisi od stanja tla; uvijek odražava biološko stanje datog tla.
To se posebno odnosi na podzemne vode, čija je biološka vrijednost značajno određena svojstvima tla i tla, njegovom sposobnošću samopročišćavanja, filtracijskim kapacitetom, sastavom makroflore, mikrofaune itd.
Direktan utjecaj tla na površinske vode je manje značajan, povezan je uglavnom s padavinama. Na primjer, nakon obilnih kiša, različiti zagađivači se ispiru iz tla u otvorene vode (rijeke, jezera), uključujući umjetna gnojiva (azot, fosfat), pesticide, herbicide; u područjima krša i pukotinastih naslaga, zagađivači mogu prodrijeti kroz pukotine u duboko ležeće podzemne vode.
Neadekvatan tretman otpadnih voda također može uzrokovati štetne biološke efekte na tlo i na kraju dovesti do degradacije tla. Stoga je zaštita tla u naseljenim područjima jedan od glavnih zahtjeva za zaštitu okoliša u cjelini.
4.3.
Granice opterećenja tla čvrstim otpadom (domaćinsko i ulično smeće, industrijski otpad, suhi mulj koji ostaje nakon taloženja otpadnih voda, radioaktivne materije itd.)
Problem je otežan činjenicom da je, kao rezultat stvaranja sve veće količine čvrstog otpada u gradovima, tlo u njihovoj okolini podložno sve većem stresu. Svojstva i sastav tla se pogoršavaju sve bržim tempom.
Od 64,3 miliona tona papira proizvedenih u Sjedinjenim Državama, 49,1 milion tona završi u otpadu (od ove količine, 26 miliona tona je „isporučeno” domaćinstvo, a 23,1 milion tona - distributivna mreža).
U vezi sa navedenim, odvoz i finalna neutralizacija čvrstog otpada predstavlja veoma značajan, teže izvodljiv higijenski problem u uslovima sve veće urbanizacije.
Čini se da je moguća konačna neutralizacija čvrstog otpada u kontaminiranom tlu. Međutim, zbog stalno pogoršane sposobnosti gradskog tla da se samopročišćava, konačna neutralizacija otpada zakopanog u zemlju je nemoguća.
Čovjek bi mogao uspješno koristiti biohemijske procese koji se odvijaju u tlu, njegovu neutralizirajuću i dezinfekcionu sposobnost da neutralizira čvrsti otpad, ali urbano tlo, kao rezultat vjekovnog stanovanja i djelovanja ljudi u gradovima, odavno je postalo neprikladno za ovu svrhu.
Poznati su mehanizmi samopročišćavanja i mineralizacije tla, uloga bakterija i enzima koji su u njima uključeni, kao i međuprodukti i konačni produkti razgradnje tvari. Trenutno, istraživanja su usmjerena na identifikaciju faktora koji osiguravaju biološku ravnotežu prirodnog tla, kao i na razjašnjavanje pitanja koja količina čvrstog otpada (i kakav je njegov sastav) može dovesti do narušavanja biološke ravnoteže tla.
Količina kućnog otpada (smeća) po stanovniku nekih većih gradova svijeta
Treba napomenuti da se higijensko stanje tla u gradovima brzo pogoršava zbog njegovog preopterećenja, iako je sposobnost tla da se samopročišćava glavni higijenski zahtjev za održavanje biološke ravnoteže. Tlo u gradovima više nije u stanju da se nosi sa svojim zadatkom bez ljudske pomoći. Jedini izlaz iz ove situacije pozicija - puna neutralizacija i uništavanje otpada u skladu sa higijenskim zahtjevima.
Stoga bi izgradnja javnih komunalnih objekata trebala biti usmjerena na očuvanje prirodne sposobnosti tla da se samopročišćava, a ako je ta sposobnost već postala nezadovoljavajuća, onda se mora umjetno obnoviti.
Najnepovoljniji je toksični učinak industrijskog otpada, tečnog i čvrstog. Sve veća količina takvog otpada ulazi u tlo, s kojim se ono ne može nositi. Na primjer, kontaminacija tla arsenom je utvrđena u blizini pogona za proizvodnju superfosfata (u radijusu od 3 km). Kao što je poznato, neki pesticidi, kao što su organoklorna jedinjenja koja ulaze u tlo, ne razgrađuju se dugo vremena.
Slična je situacija i sa nekim sintetičkim ambalažnim materijalima (polivinilhlorid, polietilen itd.).
Neki toksični spojevi prije ili kasnije dospijevaju u podzemne vode, zbog čega se ne samo da je narušena biološka ravnoteža tla, već se i kvaliteta podzemne vode pogoršava do te mjere da se više ne može koristiti kao voda za piće.
Postotak količine osnovnih sintetičkih materijala sadržanih u kućnom otpadu (smeće)
*
Zajedno sa otpadom druge plastike koja se toplotno stvrdnjava.
Problem otpada se ovih dana povećao i zbog toga što se dio otpada, uglavnom ljudski i životinjski izmet, koristi za đubrenje poljoprivrednog zemljišta [fekalije sadrže značajnu količinu azota - 0,4-0,5%, fosfora (P203) - 0,2-0 . 6%, kalijum (K?0) -0,5-1,5%, ugljenik -5-15%. Ovaj gradski problem proširio se i na okolna područja grada.
4.4.
Uloga tla u širenju raznih bolesti
Tlo igra određenu ulogu u širenju zaraznih bolesti. O tome su još u prošlom vijeku izvijestili Petterkoffer (1882) i Fodor (1875), koji su uglavnom istakli ulogu tla u širenju crijevnih bolesti: kolere, trbušnog tifusa, dizenterije itd. Oni su također skrenuli pažnju da neke bakterije i virusi ostaju održivi i virulentni u tlu mjesecima. Nakon toga, brojni autori su potvrdili svoja zapažanja, posebno u odnosu na urbano tlo. Na primjer, uzročnik kolere ostaje održiv i patogen u podzemnim vodama od 20 do 200 dana, uzročnik trbušnog tifusa u izmetu - od 30 do 100 dana, a uzročnik paratifusa - od 30 do 60 dana. (Sa stanovišta širenja zaraznih bolesti, gradsko tlo predstavlja mnogo veću opasnost od njivskog tla pognojenog stajnjakom.)
Za određivanje stepena kontaminacije tla, određeni broj autora koristi određivanje broja bakterija (Escherichia coli), kao i za određivanje kvaliteta vode. Drugi autori smatraju da je preporučljivo odrediti i broj termofilnih bakterija koje učestvuju u procesu mineralizacije.
Širenje zaraznih bolesti kroz tlo uvelike je olakšano navodnjavanjem zemljišta otpadnim vodama. Istovremeno, mineralizacijska svojstva tla se pogoršavaju. Stoga, navodnjavanje otpadnim vodama treba vršiti pod stalnim strogim sanitarnim nadzorom i to samo van urbanog područja.
4.5.
Štetni efekti glavnih vrsta zagađivača (čvrsti i tekući otpad) koji dovode do degradacije tla
4.5.1.
Neutralizacija tečnog otpada u zemljištu
U broju naselja tamo gde nema kanalizacionog sistema, deo otpada, uključujući stajnjak, neutrališe se u tlu.
Kao što znate, ovo je najjednostavniji način neutralizacije. Međutim, dopušteno je samo ako je riječ o biološki cjelovitom tlu koje je zadržalo sposobnost samopročišćavanja, što nije tipično za urbana tla. Ako tlo više ne posjeduje ove kvalitete, tada se u cilju zaštite od dalje degradacije javlja potreba za složenim tehničkim strukturama za neutralizaciju tekućeg otpada.
Na nekim mjestima otpad se neutralizira u kompostnim jamama. Sa tehničkog stanovišta, ovo rješenje je izazovno. Osim toga, tekućine mogu prodrijeti u tlo na prilično velikim udaljenostima. Zadatak je dodatno kompliciran činjenicom da gradske otpadne vode sadrže sve veću količinu toksičnog industrijskog otpada, koji pogoršava mineralizacijske karakteristike tla u još većoj mjeri nego ljudski i životinjski izmet. Stoga u kompostne jame Dozvoljeno je ispuštanje samo otpadnih voda koje su prethodno taložene. U suprotnom, kapacitet filtracije tla je poremećen, tada tlo gubi ostatak zaštitna svojstva, pore se postepeno začepljuju itd.
Upotreba ljudskog izmeta za navodnjavanje poljoprivrednih površina predstavlja drugu metodu neutralizacije tečnog otpada. Ova metoda predstavlja dvostruku higijensku opasnost: prvo, može dovesti do preopterećenja tla; drugo, ovaj otpad može postati ozbiljan izvor infekcije. Stoga se izmet prvo mora dezinficirati i podvrgnuti odgovarajućem tretmanu i tek onda koristiti kao gnojivo. Ovdje se sudaraju dvije suprotne tačke gledišta. Prema higijenskim zahtjevima, fekalije su podložne gotovo potpunom uništenju, a sa stanovišta nacionalne ekonomije predstavljaju vrijedno đubrivo. Svježi izmet se ne može koristiti za zalijevanje vrtova i polja bez prethodnog dezinfekcije. Ako i dalje morate koristiti svježi izmet, onda im je potreban takav stupanj neutralizacije da više ne predstavljaju gotovo nikakvu vrijednost kao gnojivo.
Izmet se može koristiti kao đubrivo samo u posebno određenim prostorima - uz stalnu sanitarno-higijensku kontrolu, posebno nad stanjem podzemnih voda, količinom, mušicama i sl.
Zahtjevi za uklanjanje i neutralizaciju tla životinjskog izmeta se, u principu, ne razlikuju od zahtjeva za neutralizaciju ljudskog izmeta.
Donedavno je stajnjak u poljoprivredi predstavljao značajan izvor vrijednih nutrijenata neophodnih za povećanje plodnosti tla. Međutim, poslednjih godina stajnjak je izgubio na značaju, delom zbog mehanizacije poljoprivrede, delom zbog sve veće upotrebe veštačkih đubriva.
U nedostatku odgovarajućeg tretmana i neutralizacije, stajnjak je takođe opasan, kao i neneutralisani ljudski izmet. Zbog toga se stajnjak prije iznošenja na njive ostavi da sazri kako bi se za to vrijeme u njemu odvijali potrebni biotermalni procesi (na temperaturi od 60-70°C). Nakon toga, gnoj se smatra „zrelim“ i oslobođen većine patogena koje sadrži (bakterije, jaja crva, itd.).
Mora se imati na umu da objekti za skladištenje stajnjaka mogu pružiti idealno mjesto za razmnožavanje muha koje doprinose širenju raznih crijevnih infekcija. Treba napomenuti da muhe za reprodukciju najradije biraju svinjski gnoj, zatim konjski, ovčji, a zatim posljednje utociste krava Prije transporta stajnjaka na polja potrebno ga je tretirati insekticidima.
nastavak
--PAGE_BREAK--
Hemijski sastav tla na različitim teritorijama je heterogen, a distribucija hemijskih elemenata sadržanih u tlima na teritoriji je neujednačena. Na primjer, budući da su pretežno u dispergiranom stanju, teški metali su sposobni da formiraju lokalne veze, gdje su njihove koncentracije stotine i hiljade puta veće od nivoa Clarkea.
Brojni hemijski elementi neophodni su za normalno funkcionisanje organizma. Njihov nedostatak, višak ili neravnoteža može uzrokovati bolesti koje se nazivaju mikroelementoze 1, ili biogeohemijski endemi, koji mogu biti i prirodni i umjetni. U njihovoj distribuciji važnu ulogu imaju voda, kao i prehrambeni proizvodi, u koje hemijski elementi ulaze iz tla kroz lance ishrane.
Eksperimentalno je utvrđeno da na postotak HM u biljkama utiče postotak HM u tlu, atmosferi i vodi (u slučaju algi). Takođe je uočeno da na zemljištima sa istim sadržajem teških metala isti usev daje različite prinose, iako su se klimatski uslovi takođe poklapali. Tada je otkrivena zavisnost prinosa od kiselosti tla.
Najviše proučavane kontaminacije tla su kadmijum, živa, olovo, arsen, bakar, cink i mangan. Razmotrimo kontaminaciju tla ovim metalima posebno za svaki. 2
kadmijum (Cd)
Sadržaj kadmijuma u zemljinoj kori je približno 0,15 mg/kg. Kadmijum je koncentrisan u vulkanskim (u količinama od 0,001 do 1,8 mg/kg), metamorfnim (u količinama od 0,04 do 1,0 mg/kg) i sedimentnim stenama (u količinama od 0,1 do 11,0 mg/kg). Tla formirana na bazi takvih početnih materijala sadrže 0,1-0,3; 0,1 - 1,0 i 3,0 - 11,0 mg/kg kadmijuma, respektivno.
U kiselim zemljištima kadmijum je prisutan u obliku Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, a u krečnjačkim zemljištima - u obliku Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3 +.
Upijanje kadmijuma od strane biljaka značajno se smanjuje kada se kisela tla vapne. U ovom slučaju, povećanje pH smanjuje rastvorljivost kadmijuma u zemljinoj vlazi, kao i bioraspoloživost kadmijuma u zemljištu. Dakle, sadržaj kadmijuma u lišću repe na vapnenačkim tlima bio je manji od sadržaja kadmija u istim biljkama na nevapnenom tlu. Sličan efekat je pokazano za pirinač i pšenicu -->.
Negativan efekat povećanja pH na dostupnost kadmijuma povezan je sa smanjenjem ne samo rastvorljivosti kadmijuma u fazi rastvora zemljišta, već i aktivnosti korena, što utiče na apsorpciju.
Kadmijum je prilično malo pokretan u zemljištu, a ako se na njegovu površinu doda materijal koji sadrži kadmijum, najveći deo ostaje netaknut.
Metode za uklanjanje zagađivača iz tla uključuju uklanjanje samog kontaminiranog sloja, uklanjanje kadmijuma iz sloja ili pokrivanje kontaminiranog sloja. Kadmijum se može pretvoriti u kompleksna nerastvorljiva jedinjenja pomoću dostupnih helatnih agenasa (npr. etilendiamintetrasirćetna kiselina). .
Zbog relativno brzog preuzimanja kadmijuma iz tla od strane biljaka i niske toksičnosti uobičajenih koncentracija, kadmij se može akumulirati u biljkama i ući u lanac ishrane brže od olova i cinka. Stoga kadmijum predstavlja najveću opasnost po zdravlje ljudi prilikom unošenja otpada u tlo.
Postupak za minimiziranje količine kadmijuma koja može ući u ljudski lanac ishrane iz kontaminiranog tla je uzgoj neprehrambenih usjeva ili usjeva koji apsorbiraju male količine kadmijuma u tlu.
Općenito, usjevi uzgojeni na kiselim tlima apsorbiraju više kadmijuma od onih uzgojenih na neutralnim ili alkalnim tlima. Stoga je vapnenje kiselih tla efikasno sredstvo za smanjenje količine apsorbiranog kadmijuma.
živa (Hg)
Živa se u prirodi nalazi u obliku metalne pare Hg 0 koja nastaje tokom njenog isparavanja iz zemljine kore; u obliku neorganskih soli Hg(I) i Hg(II), te u obliku organskog jedinjenja metil žive CH 3 Hg +, monometil i dimetil derivata CH 3 Hg + i (CH 3) 2 Hg.
Živa se akumulira u gornjem horizontu (0-40 cm) tla i slabo migrira u njegove dublje slojeve. Jedinjenja žive su vrlo stabilne tvari u tlu. Biljke koje rastu na tlu kontaminiranom živom apsorbiraju značajne količine elementa i akumuliraju ga u opasnim koncentracijama ili ne rastu.
olovo (Pb)
Prema eksperimentima provedenim u uvjetima pješčane kulture s unošenjem graničnih koncentracija u zemljištu Hg (25 mg/kg) i Pb (25 mg/kg) i prekoračenjem graničnih koncentracija za 2-20 puta, biljke zobi normalno rastu i razvijaju se do određeni nivo kontaminacije. Kako se koncentracija metala povećava (za Pb počevši od doze od 100 mg/kg), izgled biljke. Pri ekstremnim dozama metala, biljke umiru u roku od tri sedmice od početka eksperimenata. Sadržaj metala u komponentama biomase raspoređen je opadajućim redom na sljedeći način: korijenje - nadzemni dio - zrno.
Ukupan unos olova u atmosferu (a samim tim i djelimično u tlo) iz motornog transporta u Rusiji 1996. godine procijenjen je na približno 4,0 hiljada tona, uključujući 2,16 hiljada tona koje je doprinio teretni transport. Maksimalno opterećenje olovom zabilježeno je u Moskovskoj i Samarskoj oblasti, zatim u Kaluškim, Nižnji Novgorodskim, Vladimirskim regijama i drugim konstitutivnim entitetima Ruske Federacije koji se nalaze u središnjem dijelu europske teritorije Rusije i Sjevernog Kavkaza. Najveće apsolutne emisije olova zabilježene su u regijama Urala (685 t), Volge (651 t) i Zapadnog Sibira (568 t). A najnepovoljniji uticaj emisije olova zabeležen je u Tatarstanu, Krasnodarskoj i Stavropoljskoj teritoriji, Rostovu, Moskvi, Lenjingradu, Nižnjem Novgorodu, Volgogradu, Voronježu, Saratovskoj i Samarskoj oblasti (novine “ Green World“, posebno izdanje br. 28, 1997.).
arsen (as)
Arsen se nalazi u životnoj sredini u različitim hemijski stabilnim oblicima. Njegova dva glavna oksidaciona stanja su As(III) i As(V). Petovalentni arsen je uobičajen u prirodi u obliku raznih neorganskih jedinjenja, iako se trovalentni arsen lako detektuje u vodi, posebno u anaerobnim uslovima.
Bakar(Cu)
Prirodni minerali bakra u zemljištu uključuju sulfate, fosfate, okside i hidrokside. Bakar sulfidi se mogu formirati u slabo dreniranim ili poplavljenim tlima gdje se javljaju redukcijski uvjeti. Minerali bakra su obično previše rastvorljivi da bi ostali u poljoprivrednim zemljištima koja se slobodno dreniraju. U zemljištu kontaminiranom metalima, međutim, hemijsko okruženje može biti kontrolisano neravnotežnim procesima koji dovode do akumulacije metastabilnih čvrstih faza. Pretpostavlja se da kovelit (CuS) ili halkopirit (CuFeS 2) također mogu biti prisutni u obnovljenom tlu kontaminiranom bakrom.
Količine bakra u tragovima mogu se pojaviti kao izolirane sulfidne inkluzije u silikatima i mogu izomorfno zamijeniti katione u filosilikatima. Minerali gline neuravnoteženog naboja apsorbuju bakar nespecifično, ali oksidi i hidroksidi gvožđa i mangana pokazuju vrlo visok specifični afinitet prema bakru. Organska jedinjenja visoke molekularne težine mogu biti čvrsti apsorbenti bakra, dok organske supstance male molekularne težine imaju tendenciju da formiraju rastvorljive komplekse.
Složenost sastava tla ograničava sposobnost kvantitativnog odvajanja jedinjenja bakra u specifične hemijske oblike. označava --> Dostupnost velika masa konglomerati bakra nalaze se i u organskim supstancama i u Fe i Mn oksidima. Unošenje otpada koji sadrži bakar ili anorganskih soli bakra povećava koncentraciju jedinjenja bakra u tlu koja se može ekstrahovati relativno blagim reagensima; Dakle, bakar može biti prisutan u tlu u obliku labilnih hemijskih oblika. Ali lako topiv i zamjenjiv element - bakar - formira malu količinu oblika sposobnih za apsorpciju od strane biljaka, obično manje od 5% ukupnog sadržaja bakra u tlu.
Toksičnost bakra raste s povećanjem pH tla i kada je kapacitet kationske izmjene tla nizak. Obogaćivanje bakra ekstrakcijom događa se samo u površinskim slojevima tla, a žitarice s dubokim korijenskim sistemom od toga ne pate.
Životna sredina i ishrana biljaka mogu uticati na fitotoksičnost bakra. Na primjer, toksičnost bakra za nizinsku rižu jasno je uočena kada su biljke zalijevane hladnom, a ne toplom vodom. Činjenica je da se mikrobiološka aktivnost potiskuje u hladnom tlu i stvara one redukcijske uslove u zemljištu koji bi olakšali taloženje bakra iz rastvora.
Fitotoksičnost bakra se u početku javlja zbog viška raspoloživog bakra u tlu i pojačava se kiselošću tla. Budući da je bakar relativno neaktivan u tlu, gotovo sav bakar koji ulazi u tlo ostaje u njemu gornjih slojeva. Dodavanje organskih tvari u tlo zagađeno bakrom može smanjiti toksičnost zbog adsorpcije topljivog metala organskim supstratom (u ovom slučaju ioni Cu 2+ se pretvaraju u kompleksna jedinjenja koja su biljci manje dostupna) ili povećanjem pokretljivosti Cu 2+ jona i njihovo ispiranje iz tla u obliku rastvorljivih organobakarnih kompleksa.
cink (Zn)
Cink može biti prisutan u tlu u obliku oksosulfata, karbonata, fosfata, silikata, oksida i hidroksida. Ova neorganska jedinjenja su metastabilna u dobro dreniranim poljoprivrednim zemljištima. Čini se da je sfalerit ZnS termodinamički dominantan oblik kako u reduciranim tako i u oksidiranim tlima. Određena povezanost cinka s fosforom i hlorom evidentna je u smanjenim sedimentima kontaminiranim teškim metalima. Stoga, relativno rastvorljive soli cinka treba da se nalaze u zemljištima bogatim metalima.
Cink je izomorfno zamijenjen drugim kationima u silikatnim mineralima i može biti okludiran ili koprecipitiran s hidroksidima mangana i željeza. Filosilikati, karbonati, hidratisani metalni oksidi i organska jedinjenja dobro apsorbuju cink, koristeći i specifična i nespecifična mesta vezivanja.
Rastvorljivost cinka se povećava u kiselim tlima, kao i tokom formiranja kompleksa sa niskim molekularnim organskim ligandima. Uslovi redukcije mogu smanjiti rastvorljivost cinka zbog stvaranja nerastvorljivog ZnS.
Fitotoksičnost cinka obično se javlja kada korijen biljke dođe u kontakt s otopinom u tlu koja sadrži višak cinka. Transport cinka kroz tlo odvija se razmjenom i difuzijom, pri čemu je posljednji proces dominantan u tlima sa niskim sadržajem cinka. Metabolički transport je značajniji u zemljištima sa visokim sadržajem cinka, u kojima su koncentracije rastvorljivog cinka relativno stabilne.
Mobilnost cinka u zemljištu se povećava u prisustvu helatnih agenasa (prirodnih ili sintetičkih). Povećanje koncentracije topivog cinka uzrokovano stvaranjem topljivih kelata kompenzira smanjenje mobilnosti uzrokovano povećanjem veličine molekula. Koncentracije cinka u biljnom tkivu, ukupna apsorpcija i simptomi toksičnosti su u pozitivnoj korelaciji s koncentracijom cinka u otopini koja kupa korijenje biljaka.
Slobodni Zn 2+ jon se pretežno apsorbuje u korijenski sistem biljaka, stoga stvaranje topljivih kelata pospješuje topljivost ovog metala u zemljištu, a ova reakcija kompenzira smanjenu dostupnost cinka u helatnom obliku.
Početni oblik kontaminacije metalom utječe na potencijalnu toksičnost cinka: dostupnost cinka biljkama u gnojenim tlima s ekvivalentnim ukupnim sadržajem ovog metala opada po redu ZnSO 4 >mulj > kompost za smeće.
Većina eksperimenata na kontaminaciji tla muljem koji sadrži Zn nije pokazala smanjenje prinosa niti njihovu očiglednu fitotoksičnost; Međutim, njihova dugotrajna primjena velikom brzinom može oštetiti biljke. Jednostavna primjena cinka u obliku ZnSO 4 uzrokuje smanjenje rasta usjeva u kiselim zemljištima, dok njegova dugotrajna primjena na gotovo neutralnim tlima ostaje nezapažena.
Cink dostiže toksične nivoe u poljoprivrednim zemljištima obično iz površinskog cinka; obično ne prodire dublje od 15-30 cm Duboko korijenje određenih usjeva može izbjeći kontakt sa viškom cinka zbog njihovog položaja u nekontaminiranom podzemlju.
Vapnenje tla kontaminiranog cinkom smanjuje koncentraciju potonjeg u ratarskim usjevima. Dodaci NaOH ili Ca(OH) 2 smanjuju toksičnost cinka u povrtarskim kulturama koje se uzgajaju na tresetnim tlima s visokim sadržajem cinka, iako je u tim tlima usvajanje cinka od strane biljaka vrlo ograničeno. Nedostatak željeza uzrokovan cinkom može se eliminirati dodavanjem kelata željeza ili FeSO 4 u tlo ili direktno u lišće. Fizičkim uklanjanjem ili zakopavanjem gornjeg sloja kontaminiranog cinkom može se u potpunosti izbjeći toksični učinak metala na biljke.
Mangan
U tlu se mangan nalazi u tri oksidaciona stanja: +2, +3, +4. Uglavnom, ovaj metal je povezan s primarnim mineralima ili sa sekundarnim metalnim oksidima. U tlu ukupna količina mangana kreće se od 500 do 900 mg/kg.
Rastvorljivost Mn 4+ je izuzetno niska; trovalentni mangan je vrlo nestabilan u zemljištu. Najveći dio mangana u zemljištu je prisutan u obliku Mn 2+, dok je u dobro prozračnim zemljištima najveći dio u čvrstoj fazi prisutan u obliku oksida, u kojem je metal u oksidacionom stanju IV; u slabo prozračenim tlima, mangan se polako obnavlja mikrobnom sredinom i prelazi u otopinu tla, postajući tako vrlo pokretljiv.
Rastvorljivost Mn 2+ značajno raste pri niskim pH vrijednostima, ali se unos mangana u biljke smanjuje.
Toksičnost mangana se često javlja tamo gdje su ukupni nivoi mangana umjereni do visoki, pH tla je prilično nizak, a dostupnost kisika u tlu je niska (tj. postoje uslovi za smanjenje). Da bi se eliminisali efekti ovih uslova, potrebno je kalciranjem povećati pH zemljišta, nastojati da se poboljša drenaža zemljišta, a protok vode smanjiti, tj. općenito poboljšati strukturu datog tla.