Nije tajna da svi žele da imaju vikendicu u ekološki čistom području, gde nema urbanog zagađenja gasom. Okolina sadrži teške metale (arsen, olovo, bakar, živu, kadmijum, mangan i druge) koji čak potiču iz izduvnih gasova automobila. Treba shvatiti da je zemlja prirodni pročišćivač atmosfere i podzemnih voda, akumulira ne samo teške metale, već i štetne pesticide s ugljovodonicima. Biljke, zauzvrat, prihvataju sve što im tlo daje. Metal, koji se taloži u tlu, šteti ne samo samom tlu, već i biljkama, a kao rezultat toga i ljudima.
U blizini magistralnog puta ima dosta čađi, koja prodire u površinske slojeve tla i taloži se na listovima biljaka. Na takvoj lokaciji ne mogu se uzgajati korjenasti usjevi, voće, bobičasto voće i drugi plodni usjevi. Minimalna udaljenost od puta je 50 m.
Tlo ispunjeno teškim metalima je loše tlo, teški metali su otrovni. Na njemu nikada nećete vidjeti mrave, mljevene bube i kišne gliste, ali će biti velika koncentracija insekata sisača. Biljke često pate od gljivičnih bolesti, suše se i nisu otporne na štetočine.
Najopasnije su mobilne veze. teški metali, koji se lako dobijaju u kiselom tlu. Pokazalo se da biljke uzgajane u kiselom ili laganom pjeskovitom tlu sadrže više metala od neutralnog ili krečnjačkog tla. Štoviše, posebno je opasno pješčano tlo kisele reakcije, lako se akumulira i isto tako lako ispire kada uđe u podzemne vode. Okućnica, u kojoj je lavovski udio gline, također je lako podložna nakupljanju teških metala, dok samočišćenje traje dugo i sporo. Najsigurnije i najstabilnije tlo je crnica, obogaćena vapnom i humusom.
Šta ako u tlu ima teških metala? Postoji nekoliko načina za rješavanje problema.
1. Neuspješna stranica može se prodati.
2. Vapnenje je dobar način za smanjenje koncentracije teških metala u tlu. Postoje različiti. Najjednostavnije: bacite šaku zemlje u posudu s sirćetom, ako se pojavi pjena, onda je tlo alkalno. Ili iskopajte malo zemlje, ako u njoj pronađete bijeli sloj, onda je prisutna kiselost. Pitanje je koliko. Nakon krečenja, redovno provjeravajte kiselost, možda će biti potrebno ponoviti postupak. Lime dolomitno brašno, visokopećna šljaka, tresetni pepeo, krečnjak.
Ako se u zemlji već nakupilo mnogo teških metala, tada će biti korisno ukloniti gornji sloj tla (20-30 cm) i zamijeniti ga crnom zemljom.
3. Stalno prihranjivanje organskim đubrivima (stajnjak, kompost). Što više humusa u tlu, to sadrži manje teških metala, a toksičnost se smanjuje. Siromašna, neplodna zemlja nije u stanju da zaštiti biljke. Nemojte prezasićivati mineralnim đubrivima, posebno azotnim đubrivima. Mineralna đubriva brzo razgrađuju organsku materiju.
4. Površinsko labavljenje. Nakon otpuštanja, obavezno obavite s tresetom ili kompostom. Prilikom rahljenja korisno je dodati vermikulit, koji će postati barijera između biljaka i otrovnih tvari u tlu.
5. Ispiranje zemljišta samo sa dobrom drenažom. U suprotnom, s vodom će se teški metali rasuti po cijeloj lokaciji. Ulijte čistu vodu tako da se sloj zemlje od 30-50 cm ispere za povrtarske kulture i do 120 cm za voćne grmlje i drveće. Pranje se vrši u proljeće, kada ima dovoljno vlage u tlu nakon zime.
6. Uklonite gornji sloj zemlje, napravite dobra drenaža od ekspandirane gline ili šljunka, a na vrh sipajte crnu zemlju.
7. Biljke uzgajajte u posudama ili stakleniku gdje se tlo može lako zamijeniti. Obratite pažnju, nemojte dugo uzgajati biljku na jednom mjestu.
8. Ako je baštenska površina blizu puta, onda postoji velika verovatnoća olova u zemljištu koje izlazi sa izduvnim gasovima automobila. Ocijedite olovo tako što ćete zasaditi grašak između biljaka; ne berite. U jesen iskopati grašak i spaliti ga zajedno s plodovima. Biljke sa snažnim dubokim korijenskim sistemom poboljšat će tlo, koje će iz dubokog sloja prenijeti u gornji fosfor, kalij i kalcij.
9. Povrće i voće uzgojeno na teškom tlu uvijek treba termički obraditi ili barem oprati pod tekućom vodom, čime se uklanja atmosferska prašina.
10. U kontaminiranim područjima ili dionici puta postavlja se čvrsta ograda, mreža neće postati prepreka protiv prašine sa puta. Iza ograde obavezno posadite listopadne (). Kao opcija, višeslojne sadnje postat će izvrsna zaštita, koja će igrati ulogu branitelja od atmosferske prašine i čađe.
Prisutnost teških metala u tlu nije presuda, glavna stvar je pravovremeno ga identificirati i neutralizirati.
SADRŽAJ
Uvod
1. Pokrivač tla i njegova upotreba
2. Erozija tla (voda i vjetar) i metode borbe protiv nje
3. Industrijsko zagađenje tla
3.1 Kisele kiše
3.2 Teški metali
3.3 Trovanje olovom
4. Higijena tla. Odlaganje otpada
4.1 Uloga tla u metabolizmu
4.2 Ekološki odnos između tla i vode i tečnog otpada (otpadne vode)
4.3 Granice opterećenja tla čvrstim otpadom (otpad iz domaćinstava i ulica, industrijski otpad, suvi mulj nakon taloženja kanalizacije, radioaktivne supstance)
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 Dekontaminacija čvrstog otpada u zemljištu
4.5.2.2 Prikupljanje i odlaganje otpada
4.5.3 Konačno odlaganje i odlaganje
4.6 Odlaganje radioaktivnog otpada
Zaključak
Spisak korištenih izvora
Uvod.
Određeni dio tla, kako u Rusiji, tako i širom svijeta, svake godine napušta poljoprivredni promet iz različitih razloga, koji su detaljno razmotreni u UIR-u. Hiljade ili više hektara zemljišta pati od erozije, kiselih kiša, nepravilnog rukovanja i toksičnog otpada. Da biste to izbjegli, morate se upoznati s najproduktivnijim i najjeftinijim mjerama melioracije (vidi definiciju rekultivacije u glavnom dijelu rada) koje povećavaju plodnost zemljišnog pokrivača, a prije svega sa negativan uticaj na tlu i kako to izbjeći.
Ove studije daju uvid u štetne efekte na tlo i sprovedene su kroz niz knjiga, članaka i naučnih časopisa posvećenih tlu i pitanjima životne sredine.
Sam problem zagađenja i degradacije tla oduvijek je bio aktuelan. E sad, ovome rečenom možemo dodati da u naše vrijeme antropogeni utjecaj snažno utiče na prirodu i samo raste, a tlo nam je jedan od glavnih izvora hrane i odjeće, a da ne govorimo o tome da hodamo po njemu. i uvek će biti u bliskom kontaktu sa njom.
1. Pokrivač tla i njegova upotreba.
Pokrivač tla je najvažnija prirodna formacija. Njegov značaj za život društva određen je činjenicom da je tlo glavni izvor hrane, obezbjeđujući 97-98% prehrambenih resursa svjetske populacije. U isto vrijeme, zemljišni pokrivač je mjesto ljudske aktivnosti, gdje se nalazi industrijska i poljoprivredna proizvodnja.
Ističući posebnu ulogu hrane u životu društva, čak je V. I. Lenjin isticao: "Pravi temelji ekonomije su fondovi za hranu."
Najvažnije svojstvo zemljišnog pokrivača je njegova plodnost, koja se podrazumijeva kao ukupnost svojstava zemljišta koja osiguravaju prinos poljoprivrednih kultura. Prirodna plodnost tla regulirana je rezervatom 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 najvažniju komponentu fotosintetske aktivnosti biljaka. Plodnost tla zavisi i od količine sunčeve energije akumulirane u njemu. Živi organizmi, biljke i životinje koji nastanjuju Zemljin zapis solarna energija 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 društvenu proizvodnju, K. Marx je identifikovao dva koncepta: zemlja-materija i zemlja-kapital. Prvu od njih treba razumjeti zemlja koja je nastala u procesu svog evolucijskog razvoja protiv 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 kvalitetnom kapitalu, bez kojeg je nezamisliv proces rada, „...jer ono daje radniku... mjesto na kojem on stoji ... , a njegov proces je njegov opseg ... ". Iz tog razloga je Zemlja univerzalni faktor u svakoj ljudskoj aktivnosti.
Uloga i mjesto zemljišta nisu isti u različitim sferama materijalne proizvodnje, prvenstveno u industriji i poljoprivredi. U prerađivačkoj industriji, građevinarstvu, transportu zemljište je mjesto gdje se odvijaju radni procesi, bez obzira na prirodnu plodnost tla. U drugom svojstvu, zemljište se koristi u poljoprivredi. Pod uticajem ljudskog rada, prirodna plodnost se iz potencijalne pretvara u ekonomsku. Specifičnost korišćenja zemljišnih resursa u poljoprivredi dovodi do toga da se oni pojavljuju u dva različita kvaliteta, kao predmet rada i kao sredstvo proizvodnje. K. Marx je primetio: "Sa samo jednim novim ulaganjem kapitala u zemljišne parcele... ljudi su uvećali zemljišni kapital bez ikakvog povećanja materije zemlje, odnosno zemaljskog prostora."
Zemlja u poljoprivredi djeluje kao proizvodna snaga zbog svoje prirodne plodnosti, koja ne ostaje konstantna. Racionalnim korišćenjem zemljišta ovakva plodnost se može povećati poboljšanjem njenog vodnog, vazdušnog i toplotnog režima melioracionim merama i povećanjem sadržaja hranljivih materija u tlu. Naprotiv, neracionalnim korišćenjem zemljišnih resursa smanjuje se njihova plodnost, usled čega dolazi do smanjenja prinosa poljoprivrednih kultura. Na nekim mjestima uzgoj usjeva postaje potpuno nemoguć, posebno na zaslanjenim i erodiranim zemljištima.
Uz nizak nivo razvoja proizvodnih snaga društva, do ekspanzije proizvodnje hrane dolazi zbog uključivanja novih zemljišta u poljoprivredu, što odgovara ekstenzivnom razvoju. Poljoprivreda... Ovo olakšavaju dva uslova: dostupnost slobodnog zemljišta i mogućnost vođenja farme na prihvatljivom prosječnom nivou kapitalnih izdataka po jedinici površine. Ova upotreba zemljišta i poljoprivreda tipična je za mnoge zemlje u razvoju u savremenom svijetu.
U eri naučne i tehnološke revolucije došlo je do oštrog razgraničenja 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 količine kapitala uloženog u zemljište. Poznati ograničeni zemljišni resursi za većinu industrijski razvijenih kapitalističkih zemalja, povećanje potražnje za poljoprivrednim proizvodima širom svijeta zbog visokih stopa rasta stanovništva i viša kultura poljoprivrede doprinijeli su prelasku poljoprivrede u ovim zemljama na put intenzivan razvoj 50-ih godina. Ubrzanje procesa intenziviranja poljoprivrede u industrijaliziranim kapitalističkim zemljama povezano je ne samo sa dostignućima naučne i tehnološke revolucije, već uglavnom sa isplativosti ulaganja u poljoprivredu, koja je koncentrisala poljoprivrednu proizvodnju u rukama velikih zemljoposjednika i upropastila male poljoprivrednike.
Poljoprivreda se u zemljama u razvoju razvijala na druge načine. Među akutnim problemima prirodnih resursa ovih zemalja mogu se izdvojiti: niska poljoprivredna kultura, koja je uzrokovala degradaciju tla (pojačana erozija, zaslanjivanje, smanjena plodnost) i prirodne vegetacije (na primjer, tropske šume), iscrpljivanje vodnih resursa, dezertifikacija zemlje, koja se posebno jasno manifestovala na afričkom kontinentu. Svi ovi faktori povezani sa socio-ekonomskim problemima zemalja u razvoju doveli su do hronične nestašice hrane u ovim zemljama. Tako su početkom 1980-ih, u pogledu snabdijevanja po stanovniku žitom (222 kg) i mesom (14 kg), zemlje u razvoju nekoliko puta bile inferiorne u odnosu na industrijski razvijene kapitalističke zemlje. Rješenje problema hrane u zemljama u razvoju nezamislivo je bez velikih društveno-ekonomskih transformacija.
Kod nas je osnova zemljišnih odnosa državno (javno) vlasništvo nad zemljištem, koje je nastalo kao rezultat nacionalizacije cjelokupnog zemljišta. Agrarni odnosi se grade na osnovu planova po kojima bi se poljoprivreda trebala razvijati u budućnosti, uz finansijsku i kreditnu pomoć države i zalihe potreban iznos mašine i đubriva. Plaćanje poljoprivrednih radnika u smislu kvantiteta i kvaliteta 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 1950-ih), zahvaljujući čemu je za kratko vrijeme postalo moguće uvesti više od 41 milion hektara novih površina u oranice. Drugi primjer je skup mjera vezanih za realizaciju Programa ishrane, koji predviđa ubrzanje razvoja poljoprivredne proizvodnje na bazi podizanja kulture poljoprivrede, raširene meliorativne mjere, kao i realizaciju širokog programa. društveno-ekonomske reorganizacije poljoprivrednih površina.
Zemljišni resursi svijeta u cjelini omogućavaju obezbjeđivanje hrane za više ljudi nego što je trenutno dostupno i kakva će biti u bliskoj budućnosti. Međutim, zbog rasta stanovništva, posebno u zemljama u razvoju, količina obradivog zemljišta po glavi stanovnika se smanjuje.
PAGE_BREAK-- teški metali, karakterišući široku grupu zagađivača, primljenih u U poslednje vreme značajna distribucija. U različitim naučnim i primenjenim radovima, autori tumače značenje ovog pojma na različite načine. U tom smislu, broj elemenata koji se pripisuju grupi teških metala varira u širokim granicama. 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 se odnose na krhke (na primjer, bizmut) ili metaloide (na primjer, arsen).
U radovima posvećenim problemima zagađenja životne sredine i monitoringu životne sredine, danas do teški metali uključuje više od 40 metala periodični sistem DI. Mendeljejev sa atomskom masom od preko 50 atomskih jedinica: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi i dr. Istovremeno, mnogo 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 (osim olova, žive, kadmijuma i bizmuta, čija biološka uloga trenutno nije jasna) aktivno su uključeni u biološke procese i 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, definicija teški metali odgovara velikom broju stavki. Međutim, prema istraživačima koji se bave praktičnim aktivnostima vezanim za organizaciju osmatranja stanja i zagađenja životne sredine, jedinjenja ovih elemenata daleko su od toga da budu ekvivalentna zagađivačima. Zbog toga u mnogim radovima dolazi do sužavanja obima grupe teških metala, u skladu sa kriterijumima prioriteta određenim smerom i specifičnostima rada. Dakle, u već klasičnim radovima Yu.A. Izrael na listi hemikalija koje će se 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 naroda za Evropu i prikuplja i analizira informacije o emisijama zagađujućih materija u evropskim zemljama, samo Zn, As, Se i Sb su dodijeljeni 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 primijenjenim radovima najčešće se dodaje broj teških metala Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.
Metalni joni su nezamjenjivi sastojci prirodnih rezervoara. Ovisno o uvjetima okoline (pH, redoks potencijal, prisustvo liganada), postoje u različitim oksidacijskim stanjima i dio su raznih anorganskih i organometalnih spojeva, koji mogu biti istinski otopljeni, koloidno dispergirani ili biti dio minerala. i organske suspenzije.
Istinski otopljeni oblici metala su, zauzvrat, 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 vodenim mikroorganizmima zavise od oblika njihovog postojanja u vodenom ekosistemu.
Mnogi metali formiraju prilično jake komplekse sa organskim; ovi kompleksi su jedan od najvažnijih oblika migracije elemenata u prirodnim vodama. Većina organskih kompleksa nastaje u ciklusu helatiranja i stabilna je. Kompleksi koje formiraju kiseline u tlu sa solima gvožđa, aluminijuma, titana, uranijuma, vanadijuma, bakra, molibdena i drugih teških metala relativno su dobro rastvorljivi u neutralnim, slabo kiselim i slabo alkalnim sredinama. Stoga su organometalni kompleksi sposobni migrirati u prirodnim vodama na vrlo velike udaljenosti. To je posebno važno za niskomineralizirane i prije svega 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 bruto sadržaj, već i frakciju slobodnih i srodni oblici metal.
Prelazak metala u vodenom mediju u oblik metalnog kompleksa ima tri posljedice:
1. Može doći do povećanja ukupne koncentracije metalnih jona zbog njihovog prelaska u rastvor iz sedimenata dna;
2. Permeabilnost membrane kompleksnih jona može se značajno razlikovati od permeabilnosti hidratisanih jona;
3. Toksičnost metala kao rezultat kompleksiranja može značajno varirati.
Dakle, kelirani 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 bruto sadržaj, već i udio vezanih i slobodnih oblika.
Izvori zagađenja vode teškim metalima su otpadne vode iz galvanskih radionica, rudarstva, crne i obojene metalurgije, mašinogradnje. Teški metali se nalaze u đubrivima i pesticidima i mogu ući u vodena tijela zajedno sa oticajem sa poljoprivrednog zemljišta.
Povećanje koncentracije teških metala u prirodnim vodama često je povezano s drugim vrstama zagađenja, kao što je acidifikacija. Ispadanje kiselih padavina doprinosi smanjenju pH vrijednosti i prijelazu metala iz stanja sorbiranog na mineralne i organske tvari u slobodno stanje.
Prije svega, od interesa su oni metali koji u najvećoj mjeri zagađuju atmosferu zbog svoje upotrebe u značajnim količinama u proizvodnim aktivnostima i kao rezultat akumulacije u vanjskoj sredini predstavljaju ozbiljnu opasnost sa stanovišta njihovog biološkog stanja. aktivnost i toksična svojstva. To uključuje olovo, živu, kadmijum, cink, bizmut, kobalt, nikl, bakar, kalaj, antimon, vanadijum, mangan, hrom, molibden i arsen.
Biogeokemijska svojstva teških metala
B - visoka, Y - umjerena, H - niska
Vanadijum.
Vanadijum se uglavnom nalazi u rasutom 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 proizvodi.
U prirodnim vodama se javlja u vrlo malim 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 bitna je uloga njegovih rastvorenih kompleksnih jedinjenja sa organskim materijama, posebno sa huminskim kiselinama.
Veće koncentracije vanadijuma štetne su za ljudsko zdravlje. MPCv vanadijuma je 0,1 mg/dm3 (granični indikator opasnosti je sanitarno-toksikološki), MPCvr je 0,001 mg/dm3.
Prirodni izvori bizmuta koji ulazi u prirodne vode su procesi ispiranja minerala koji sadrže bizmut. Otpadne vode iz farmaceutske i parfimerijske industrije, te nekih preduzeća staklarske industrije također mogu biti izvor ulaska u prirodne vode.
U nezagađenim površinskim vodama nalazi se u submikrogramskim koncentracijama. Najveća koncentracija se nalazi u podzemnim vodama i iznosi 20 μg/dm3, in morske vode- 0,02 μg/dm3 PDKv je 0,1 mg/dm3
Glavni izvori jedinjenja željeza u površinskim vodama su procesi hemijskog trošenja stijena, praćeni njihovim mehaničkim uništavanjem i otapanjem. U procesu interakcije sa mineralnim i organskim supstancama sadržanim u prirodnim vodama nastaje složeni kompleks jedinjenja željeza, koja se nalaze u vodi u otopljenom, koloidnom i suspendiranom stanju. Značajne količine željeza potiču iz podzemnog oticanja i otpadnih voda iz metalurške, metaloprerađivačke, tekstilne industrije, industrije boja i lakova i otpadnih voda iz poljoprivrede.
Fazne ravnoteže zavise od hemijskog sastava vode, pH, Eh i, donekle, od temperature. U rutinskoj analizi tokom ponderisani oblik emituju čestice veće od 0,45 mikrona. Sastoji se uglavnom od minerala koji sadrže željezo, hidrata željeznog oksida i spojeva željeza sorbiranih na suspenzijama. Pravi rastvoreni i koloidni oblici se obično razmatraju zajedno. Otopljeno gvožđe predstavljena jedinjenjima 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 kompleksirajućih supstanci, ne može biti u otopljenom stanju u značajnijim količinama.
Gvožđe se uglavnom nalazi u vodama sa niskim vrednostima Eh.
Kao rezultat kemijske i biohemijske (uz sudjelovanje željeznih bakterija) oksidacije, Fe (II) prelazi u Fe (III), koji se, hidrolizirajući, taloži u obliku Fe (OH) 3. I Fe (II) i Fe (III) imaju tendenciju da formiraju hidrokso komplekse ovog 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 pronalaska Fe (III) u površinskim vodama su njegovi kompleksni spojevi sa otopljenim neorganskim i organskim jedinjenjima, uglavnom humusnim tvarima. Pri pH 8,0, glavni oblik je Fe (OH) 3; koloidni oblik željeza je najmanje proučavan; to je hidrat željeznog oksida Fe (OH) 3 i kompleksi s organskim tvarima.
Sadržaj željeza u površinskim vodama kopna je desetine miligrama, u blizini močvara - 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 kvalitativni sastav mikroflore u rezervoaru.
Koncentracija gvožđa podložna je značajnim sezonskim fluktuacijama. Obično je u akumulacijama sa visokom biološkom produktivnošću u periodu ljetne i zimske stagnacije primjetno 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 prilikom ispiranja 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 postrojenja (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 organo-mineralni 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, u zagađenim i otpadnim vodama koncentracija kadmijuma može doseći desetine mikrograma po 1 dm3.
Jedinjenja kadmija igraju važnu ulogu u životu životinja i ljudi. U visokim koncentracijama je toksičan, posebno u kombinaciji s drugim toksičnim tvarima.
MPCv je 0,001 mg/dm3, MPCvr - 0,0005 mg/dm3 (ograničavajući znak štetnosti je toksikološki).
Jedinjenja kobalta ulaze u prirodne vode kao rezultat njihovog 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 su 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. Dvovalentna jedinjenja kobalta su najtipičnija za površinske vode. U prisustvu oksidansa, 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 istog u tlu povezan je s nedovoljnim sadržajem kobalta u biljkama, što doprinosi razvoju anemije kod životinja (tajga-šumska nečernozemska zona). Budući da je dio vitamina B12, kobalt vrlo aktivno utiče na unos dušičnih tvari, povećanje sadržaja hlorofila i askorbinska kiselina, aktivira biosintezu i povećava sadržaj proteinskog azota u biljkama. Međutim, povišene koncentracije jedinjenja kobalta su toksične.
U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama, njegov sadržaj se kreće od desetinki do hiljaditih dijela miligrama u 1 dm3, prosječni sadržaj u morskoj vodi je 0,5 μg/dm3. MPCv je 0,1 mg/dm3, MPCvr 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 nastaju razgradnjom vodenih životinja i biljnih organizama, posebno plavo-zelenih algi, dijatomeja i viših vodenih biljaka. Jedinjenja mangana se odvode u rezervoare sa otpadnim vodama iz fabrika za koncentraciju mangana, metalurških pogona, hemijskih postrojenja i rudničkih voda.
Smanjenje koncentracije jona mangana u prirodnim vodama nastaje kao rezultat oksidacije Mn (II) u MnO2 i drugih istaloženih visokovalentnih oksida. Glavni parametri koji određuju reakciju oksidacije su koncentracija otopljenog kisika, pH i temperatura. Koncentracija otopljenih spojeva mangana opada zbog njihovog korištenja algama.
Glavni oblik migracije jedinjenja mangana u površinskim vodama je suspendovana materija, čiji je sastav određen, pak, sastavom stena koje dreniraju vode, kao i koloidnih hidroksida teških metala i sorbovanih jedinjenja mangana. Organske supstance i procesi kompleksiranja mangana sa neorganskim i organskim ligandima imaju veliki značaj u migraciji mangana u rastvorenim i koloidnim oblicima. 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 jaka 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 pojavljuje u prirodnim vodama.
U riječnim vodama sadržaj mangana se obično kreće od 1 do 160 μg/dm3, prosječni sadržaj u morskim vodama je 2 μg/dm3, u podzemnim vodama - n.102 - n.103 μg/dm3.
Koncentracija mangana u površinskim vodama podložna je 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 dnu vodnih tijela.
Uloga mangana u životu viših biljaka i algi u vodnim tijelima je vrlo velika. Mangan potiče iskorištavanje CO2 od strane biljaka, čime povećava brzinu fotosinteze, učestvuje u procesima oporavka 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 čini neophodnim proučavanje i distribuciju mangana u prirodnim vodama.
Za rezervoare za sanitarnu i kućnu upotrebu, MPCv (za jone mangana) je postavljen na 0,1 mg/dm3.
Ispod su karte distribucije prosječnih koncentracija metala: mangana, bakra, nikla i olova, izgrađene na osnovu opservacijskih podataka za 1989-1993. u 123 grada. Pretpostavlja se da je upotreba kasnijih podataka neprikladna, jer su u vezi sa smanjenjem proizvodnje značajno smanjene koncentracije suspendiranih tvari, a samim tim i metala.
Utjecaj na zdravlje. Mnogi metali su sastavni dio prašine i imaju značajne zdravstvene učinke.
Mangan ulazi u atmosferu iz emisija iz preduzeća crne metalurgije (60% svih emisija mangana), mašinstva i obrade metala (23%), obojene metalurgije (9%), brojnih malih izvora, na primjer, iz zavarivanja.
Visoke koncentracije mangana dovode do pojave neurotoksičnih efekata, progresivnog oštećenja centralnog nervnog sistema, upale pluća.
Najveće koncentracije mangana (0,57 - 0,66 μg / m3) uočene su u velikim metalurškim centrima: u Lipecku i Čerepovcu, kao iu Magadanu. Većina gradova sa visokim koncentracijama Mn (0,23 - 0,69 μg/m3) koncentrisana je na poluostrvu Kola: Zapolarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (vidi kartu).
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 uglavnom je povezana 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 dušika od strane biljaka. Istovremeno, prekomjerne koncentracije bakra štetno djeluju na biljne i životinjske organizme.
U prirodnim vodama najčešća jedinjenja su Cu (II). Od jedinjenja Cu (I) najrasprostranjeniji su Cu2O, Cu2S, CuCl, koji su teško 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, aldehidni reagensi koji se koriste za uništavanje algi. Bakar se može pojaviti kao rezultat korozije bakrenih cijevi i drugih konstrukcija koje se koriste u vodovodnim sistemima. U podzemnim vodama sadržaj bakra je rezultat interakcije vode sa stijenama koje ga sadrže (halkopirit, halkocit, kovelit, bornit, malahit, azurit, krizakola, brotantin).
Maksimalno dozvoljena koncentracija bakra u vodi sanitarnih vodnih tijela je 0,1 mg/dm3 (ograničavajući znak štetnosti je opći sanitarni), u vodi ribarskih vodnih tijela - 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 industrije. U emisiji čvrstih materija, sadržan je uglavnom u obliku jedinjenja, uglavnom oksida bakra.
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 oko 25% emisija bakra je sprovedeno u Revdi, Krasnouralsku, Kolčuginu i drugima.
Visoke koncentracije bakra dovode do toksičnosti, anemije i hepatitisa.
Kao što se vidi iz karte, najveće koncentracije bakra zabilježene su u gradovima Lipeck i Rudnaja 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 njihovog ispiranja iz egzogenih minerala koji sadrže molibden. Molibden također ulazi u vodena tijela sa otpadnim vodama iz tvornica za koncentraciju i preduzeća obojene metalurgije. Smanjenje koncentracije molibdenskih spojeva nastaje kao rezultat taloženja teško topljivih spojeva, procesa adsorpcije mineralnih suspenzija i potrošnje biljnih vodenih organizama.
Molibden se u površinskim vodama uglavnom nalazi u obliku MoO42-... Vrlo je vjerovatno da će postojati u obliku organomeralnih kompleksa. Mogućnost određenog nakupljanja u koloidnom stanju proizlazi iz činjenice da su oksidacijski proizvodi molibdenita labave, fino dispergirane tvari.
U riječnim vodama molibden se nalazi 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. Uz nedostatak molibdena, enzim se proizvodi u nedovoljnim količinama, što uzrokuje negativne reakcije u tijelu. U visokim koncentracijama molibden je štetan. Sa viškom molibdena, metabolizam je poremećen.
Maksimalna dozvoljena koncentracija molibdena u vodnim tijelima za sanitarnu i kućnu upotrebu je 0,25 mg / dm3.
Arsen dolazi u prirodne vode iz mineralnih izvora, područja mineralizacije arsena (arsenički pirit, realgar, orpiment), kao i iz zona oksidacije polimetalnih, bakar-kobaltnih i volframovih stijena. Određena količina 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 sa otpadnim vodama iz postrojenja za preradu, otpadom od proizvodnje boja, kožara i industrije pesticida, kao i sa poljoprivrednih površina na kojima se koriste pesticidi.
U prirodnim vodama jedinjenja arsena su u rastvorenom i suspendovanom stanju, odnos između kojih je određen hemijskim sastavom vode i pH vrednostima. U otopljenom obliku, arsen se nalazi u tris i petovalentnim oblicima, uglavnom u obliku anjona.
U nezagađenim riječnim vodama, arsen se obično nalazi u mikrogramskim koncentracijama. U mineralnim vodama njegova koncentracija može dostići i 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, inhibiraju dotok kisika u organe i tkiva.
Najveća dozvoljena koncentracija arsena je 0,05 mg/dm3 (granični indikator opasnosti je sanitarni i 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 naslaga sulfidnih ruda bakra-nikla i ruda željezo-nikl. U vodu dolazi iz tla i iz biljnih i životinjskih organizama tokom njihovog propadanja. Kod plavo-zelenih algi utvrđen je povećan sadržaj nikla u odnosu na druge vrste algi. Jedinjenja nikla se također isporučuju u vodna tijela sa otpadnim vodama iz niklovanih radnji, fabrika sintetičkog kaučuka i fabrika za obradu nikla. Ogromne emisije nikla prate sagorevanje fosilnih goriva.
Njegova koncentracija se može 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 spojeva nikla mogu biti željezni hidroksid, organske tvari, visoko dispergirani kalcijum karbonat i gline. Otopljeni oblici su uglavnom kompleksni joni, najčešće sa aminokiselinama, huminskim i fulvo kiselinama, a takođe iu obliku jakog kompleksa cijanida. Jedinjenja nikla su najrasprostranjenija u prirodnim vodama, u kojima je u oksidacionom stanju +2. Jedinjenja Ni3+ obično nastaju 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. Sposoban je da izazove respiratorne bolesti. Vjeruje se da su slobodni ioni nikla (Ni2+) oko 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; kod kontaminiranih je 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 ponekad raste do 20 mg/dm3.
Nikl ulazi u atmosferu iz preduzeća obojene metalurgije, koja čine 97% svih emisija nikla, od čega 89% odlazi u preduzeća koncerna Norilsk Nickel koja se nalaze u Zapoljarnom i Nikelu, Mončegorsku i Norilsku.
Povećan sadržaj nikla u životnoj sredini dovodi do pojave endemskih bolesti, karcinoma bronha. Jedinjenja nikla su klasifikovana kao kancerogena grupa 1.
Mapa pokazuje nekoliko tačaka sa visokim prosječnim koncentracijama nikla na lokacijama koncerna Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.
Emisije nikla iz industrijska preduzeća smanjen 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 različitih industrija (bojenjem tkanina, sintezom organskih boja, proizvodnjom legura sa aditivima 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. MPCv je 2 mg/dm3.
Jedinjenja žive mogu dospjeti u površinske vode kao rezultat ispiranja stijena u području ležišta žive (cinober, metacinobar, livvingstonit), u procesu 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 emituju značajne količine živinih jedinjenja u atmosferu, koja, kao rezultat vlažnog i suvog taloženja, ulaze u vodena tijela.
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 suspendovanih čvrstih 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. U vodi vodnih tijela, živa se može naći u obliku jedinjenja metil žive.
Jedinjenja žive su veoma toksična, utiču na ljudski nervni sistem, izazivaju promene na sluzokoži, poremećenu motoričku funkciju i lučenje 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 štetnosti je sanitarno-toksikološki), maksimalno dozvoljena koncentracija žive je 0,0001 mg/dm3.
Prirodni izvori olova koji ulazi u površinske vode su procesi rastvaranja endogenih (galena) i egzogenih (angezit, cerusit itd.) minerala. Značajno povećanje sadržaja olova u okolišu (uključujući i površinske vode) povezano je sa sagorijevanjem uglja, upotrebom tetraetil olova kao antidetonatora u motornom gorivu, sa njegovim uklanjanjem u vodna tijela sa otpadnim vodama iz postrojenja za preradu rude. , neka metalurška postrojenja, hemijska industrija, rudnici itd. Značajni faktori u smanjenju koncentracije olova u vodi su njegova adsorpcija suspendovanim čvrstim materijama i taloženje sa njima u sedimente dna. Između ostalih metala, vodeni organizmi izdvajaju i akumuliraju olovo.
Olovo se nalazi u prirodnim vodama u otopljenom i suspendiranom (sorbiranom) stanju. U otopljenom obliku javlja se u obliku mineralnih i organomineralnih kompleksa, kao i prostih jona, u nerastvorljivom obliku, uglavnom u obliku sulfida, sulfata i karbonata.
U riječnim vodama koncentracija olova kreće se od desetina do nekoliko mikrograma po 1 dm3. Čak iu vodi vodnih tijela u blizini područja polimetalnih ruda, njegova koncentracija rijetko dostiže desetine miligrama po 1 dm3. Samo u hloridnim termalnim vodama koncentracija olova ponekad dostiže i nekoliko miligrama po 1 dm3.
Ograničavajući pokazatelj štetnosti olova je sanitarni i toksikološki. MPCv za olovo je 0,03 mg/dm3, MPCvr - 0,1 mg/dm3.
Olovo je sadržano u emisijama iz metalurgije, metaloprerađivačke, elektrotehničke, petrohemijske i automobilske industrije.
Zdravstveni efekti olova nastaju udisanjem zraka koji sadrži olovo i gutanjem olova iz hrane, vode i čestica prašine. Olovo se nakuplja u tijelu, kostima i površinskim tkivima. Olovo utiče na bubrege, jetru, nervni sistem i krvotvorne organe. Starije osobe i djeca su posebno osjetljivi čak i na male doze olova.
Emisije M (hiljadu tona/godišnje) i prosječne godišnje koncentracije q (μg/m3) olova.
U sedam godina, emisije olova iz industrijskih izvora su se smanjile za 60% zbog smanjenja proizvodnje i zatvaranja mnogih fabrika. 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 pripisati nepotpunom obračunu emisija iz vozila u prethodnim godinama; sada je povećan broj automobila i intenzitet njihovog kretanja.
Tetraetil olovo
U prirodne vode ulazi zbog upotrebe vodenih vozila kao antidetonatora u motornom gorivu, kao i površinskim otjecanjem iz urbanih sredina.
Ova supstanca je vrlo toksična i ima kumulativna svojstva.
Izvori srebra koji ulazi u površinske vode su podzemne vode i otpadne vode rudnika, prerađivačkih postrojenja, fotografskih preduzeća. Povećani 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 se kreće od jedinica do desetina mikrograma po 1 dm3, u morskoj vodi - u prosjeku 0,3 μg / dm3.
Srebrni ioni su sposobni uništiti bakterije i sterilizirati vodu čak iu neznatnoj koncentraciji (donja granica baktericidnog djelovanja iona srebra je 2,10-11 mol / dm3). Uloga srebra u tijelu životinja i ljudi nije dobro shvaćena.
Maksimalna granica koncentracije za srebro je 0,05 mg/dm3.
Antimon ulazi u površinske vode ispiranjem minerala antimona (stibnit, senarmontit, valentinit, cervantit, stibiokanit) i otpadnim vodama iz fabrika gume, stakla, farbanja i šibica.
U prirodnim vodama jedinjenja antimona su u rastvorenom i suspendovanom stanju. U redoks uslovima tipičnim za površinske vode, može postojati i trovalentni i petovalentni antimon.
U nezagađenim površinskim vodama antimon se nalazi u submikrogramskim koncentracijama, u morskoj vodi njegova koncentracija doseže 0,5 μg/dm3, u podzemnim vodama - 10 μg/dm3. Maksimalno dozvoljena koncentracija antimona je 0,05 mg/dm3 (granični indikator opasnosti je sanitarni i toksikološki), maksimalno dozvoljena koncentracija antimona je 0,01 mg/dm3.
Jedinjenja tri- i heksavalentnog hroma ulaze u površinske vode kao rezultat ispiranja iz stijena (kromit, krokoit, uvarovit itd.). Neke količine potiču iz tla tokom raspadanja organizama i biljaka. Značajne količine mogu ući u rezervoare sa otpadnim vodama iz galvanskih radionica, farbara tekstilnih preduzeća, 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, fino dispergovani taložni kalcijum karbonat, ostaci biljnih i životinjskih organizama. U otopljenom obliku, hrom može biti u obliku hromata i dihromata. U aerobnim uslovima, Cr (VI) se transformiše u Cr (III), čije se soli hidroliziraju u neutralnom i alkalnom mediju uz oslobađanje hidroksida.
U nezagađenim i slabo zagađenim riječnim vodama sadržaj hroma se kreće od nekoliko desetina mikrograma po litri do nekoliko mikrograma po litri, u 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 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 prirodnih procesa destrukcije i rastvaranja stijena i minerala (sfalerit, cincit, goslarit, smithsonit, kalamin), kao i sa otpadnim vodama iz tvornica za preradu rude i galvanskih radionica, industrija. pergament papir, mineralne boje, viskozna vlakna itd.
U vodi postoji uglavnom u jonskom obliku ili u obliku njenih mineralnih i organskih kompleksa. Ponekad se javlja u nerastvorljivim oblicima: u obliku hidroksida, karbonata, sulfida itd.
U riječnim vodama koncentracija cinka se obično kreće od 3 do 120 μg / dm3, u morskim vodama - od 1,5 do 10 μg / dm3. Sadržaj u rudi, a posebno u rudničkim vodama sa niskim pH vrijednostima može biti značajan.
Cink je jedan od aktivnih elemenata u tragovima koji utiču na rast i normalan razvoj organizama. U isto vrijeme, mnoga jedinjenja cinka su toksična, prvenstveno njegovi sulfati i hloridi.
Maksimalno dozvoljena koncentracija Zn2+ je 1 mg/dm3 (granični indikator opasnosti je organoleptički), maksimalno dozvoljena koncentracija Zn2+ je 0,01 mg/dm3 (granična opasnost je toksikološka).
Teški metali već zauzimaju drugo mjesto po opasnosti, ustupajući pesticidima i znatno ispred tako nadaleko poznatih zagađivača kao što su ugljični dioksid i sumpor, prema prognozi bi trebali postati najopasniji, opasniji od nuklearnog otpada i čvrstog otpada. Zagađenje teškim metalima povezano je s njihovom širokom primjenom u industrijskoj proizvodnji, uz slabe sisteme čišćenja, uslijed čega teški metali ulaze u okoliš, uključujući tlo, zagađuju ga i truju.
Teški metali su među prioritetnim zagađivačima koji se moraju pratiti u svim sredinama. U raznim naučnim i primenjenim radovima, autori tumače značenje pojma "teški metali" na različite načine. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente koji se odnose na krhke (na primjer, bizmut) ili metaloide (na primjer, arsen).
Tlo je glavno okruženje za teške metale, uključujući i iz atmosfere i vodena sredina... Također služi i kao izvor sekundarnog zagađenja površinskog zraka i voda koje iz njega ulaze u Svjetski okean. Iz tla biljke asimiliraju teške metale, koji potom ulaze u hranu više organiziranih životinja.
nastavak
--PAGE_BREAK-- 3.3. Trovanje olovom
Olovo je trenutno na prvom mjestu među uzrocima industrijskog trovanja. To je zbog njegove široke upotrebe u raznim industrijama. Olovu su izloženi radnici koji vade olovnu rudu, u topionicama olova, u proizvodnji baterija, u lemljenju, u štamparijama, u proizvodnji proizvoda od kristalnog stakla ili keramike, olovnog benzina, olovnih boja i dr. Zagađenje atmosfere olovom vazduh, tlo i voda u blizini ovakvih industrija, kao i u blizini velikih magistralnih puteva, predstavlja opasnost od oštećenja olovom za stanovništvo koje živi na ovim prostorima, a prije svega djecu, koja su osjetljivija na djelovanje teških metala. .
Sa žaljenjem treba napomenuti da u Rusiji ne postoji državna 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 o potpunom zaustavljanju proizvodnje benzina koji sadrže olovo.
Zbog izuzetno nezadovoljavajućeg obrazovnog rada na objašnjavanju stanovništvu stepena opasnosti od izlaganja teškim metalima na ljudski organizam, u Rusiji se broj kontingenata koji imaju profesionalni kontakt sa olovom ne smanjuje, već se postepeno povećava. Slučajevi hronične intoksikacije olovom zabilježeni su u 14 industrija u Rusiji. Vodeće su elektroindustrija (proizvodnja baterija), instrumentarstvo, štamparija i obojena metalurgija, u kojima je intoksikacija uzrokovana prekoračenjem 20 i više puta veće od maksimalno dozvoljene koncentracije (MPC) olova u vazduhu radni prostor.
Izduvni gasovi automobila su značajan izvor olova, 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 Sverdlovsk region postoje 3 najveća izvora emisije olova u zemlji: u gradovima Krasnouralsk, Kirovograd i Revda.
Dimnjaci Krasnouralske topionice bakra, izgrađene u godinama Staljinove industrijalizacije i koristeći opremu iz 1932. godine, godišnje izbacuju 150-170 tona olova na 34-hiljaditi grad, pokrivajući sve olovnom prašinom.
Koncentracija olova u tlu Krasnouralsk varira od 42,9 do 790,8 mg / kg sa maksimalno dozvoljenom koncentracijom MPC = 130 μ / kg. Uzorci vode u vodovodu susjednog sela. Oktjabrski, koji se hrani iz podzemnog izvora vode, zabilježio je višak MPC do dva puta.
Zagađenje životne sredine olovom utiče na zdravlje ljudi. Izloženost olovu utiče na ženski i muški reproduktivni sistem. Za trudnice i žene u reproduktivnom dobu posebno je opasan povišen nivo olova u krvi, jer je pod uticajem olova poremećena menstrualna funkcija, prevremeni porođaj, pobačaji i smrt fetusa zbog prodiranja olova kroz placentnu barijeru. 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 Krasouralska starije od 4 godine utvrđeno je značajno kašnjenje u mentalnom razvoju kod 75,7%, a kod 6,8% ispitane djece utvrđena je mentalna retardacija, uključujući oligofreniju.
Deca predškolskog uzrasta su najpodložnija štetnom dejstvu olova jer je njihov nervni sistem u procesu formiranja. Čak i pri malim dozama, trovanje olovom uzrokuje smanjenje intelektualni razvoj, pažnja i sposobnost koncentracije, kašnjenje u čitanju, dovodi do razvoja agresivnosti, hiperaktivnosti i drugih problema u ponašanju djeteta. Ove razvojne devijacije mogu biti dugotrajne i nepovratne. Niska porođajna težina, zaostajanje u razvoju i gubitak sluha također su posljedica trovanja olovom. Visoke doze intoksikacije dovode do mentalne retardacije, kome, konvulzija i smrti.
Bijela knjiga, koju su objavili ruski stručnjaci, navodi da zagađenje olovom pokriva cijelu zemlju i da je jedna od mnogih ekoloških katastrofa u bivšem Sovjetskom Savezu koje su postale poznate posljednjih godina. Veći dio teritorije Rusije doživljava opterećenje od padavina olova, koje premašuje kritičnu vrijednost za normalno funkcioniranje ekosistema. U desetinama gradova postoji višak koncentracija olova u zraku i tlu iznad vrijednosti koje odgovaraju MPC.
Najveći nivo zagađenja vazduha olovom, koji premašuje MPC, 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 godišnje kroz kanalizacioni sistem ispusti 35 tona olova. Analiza distribucije ispuštanja olova u vodna tijela na teritoriji Rusije pokazuje da regije Lenjingrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza i Orel prednjače u ovoj vrsti opterećenja.
Zemlji su potrebne hitne mjere za smanjenje zagađenja olovom, ali za sada je ekonomska kriza u Rusiji zasjenjena ekološki problemi... U dugotrajnoj industrijskoj depresiji, Rusiji nedostaju sredstva za čišćenje starog zagađenja, ali ako se privreda počne oporavljati i fabrike se vrate na posao, zagađenje se može samo pojačati.
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 naseljima 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 dovoljna pažnja, 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 (prvenstveno kvalitet podzemnih voda) determinisan je stanjem tla, te je ove faktore nemoguće odvojiti jedan od drugog. Zemljište ima sposobnost biološkog samopročišćavanja: u tlu dolazi do cijepanja otpada koji je u njega dospio i do njihove mineralizacije; na kraju, tlo nadoknađuje izgubljene mineralne materije na njihov račun.
Ako se kao rezultat preopterećenja tla izgubi bilo koja komponenta njegove mineralizacijske sposobnosti, to će neminovno dovesti do narušavanja mehanizma samočišćenja i potpune degradacije tla. Obrnuto, stvaranje optimalni uslovi za samočišćenje tla doprinosi očuvanju ekološke ravnoteže i uslova za postojanje svih živih organizama, uključujući i čovjeka.
Dakle, problem neutralizacije otpada koji ima štetan biološki efekat 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 mineralne supstance neophodan za metabolički ciklus, za rast biljaka, koje konzumiraju ljudi i biljojedi, a jedu ih ljudi i mesožderi. Dakle, tlo daje hranu mnogim predstavnicima flore i faune.
Posljedično, pogoršanje kvalitete tla, smanjenje njegove biološke vrijednosti, sposobnosti samopročišćavanja izaziva biološku lančanu reakciju, koja u slučaju dugotrajnog štetnog djelovanja može dovesti do raznih zdravstvenih poremećaja u stanovništva. Štaviše, ako se procesi mineralizacije uspore, 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 djece od djetinjstvo).
Potrošnja vode iz tla siromašnog jodom može dovesti do endemske strume itd.
4.2.
Ekološki odnos između tla i vode i tečnog otpada (otpadne vode)
Osoba izvlači vodu iz tla, koja je neophodna za održavanje metaboličkih procesa i samog života. Kvalitet vode ovisi o stanju tla; uvijek odražava biološko stanje datog tla.
To se posebno odnosi na podzemne vode, čija je biološka vrijednost značajno određena svojstvima tla i tla, sposobnošću samopročišćavanja potonjeg, kapacitetom filtracije, sastavom njene makroflore, mikrofaune itd.
Direktan uticaj tla na površinske vode je već manje značajan, uglavnom je povezan sa padavinama. Na primjer, nakon obilnih kiša, razni zagađivači se ispiru iz tla u otvorena vodena tijela (rijeke, jezera), uključujući umjetna gnojiva (azot, fosfat), pesticide, herbicide; u područjima krša, napuknutih sedimenata, zagađivači mogu prodrijeti kroz pukotine u duboke podzemne vode.
Neadekvatan tretman otpadnih voda također može uzrokovati štetne biološke efekte na tlo i na kraju dovesti do njegove degradacije. Stoga je zaštita tla u naseljima jedan od osnovnih zahtjeva za zaštitu životne sredine uopšte.
4.3.
Granice opterećenja tla za čvrsti otpad (kućni i ulični otpad, industrijski otpad, suhi mulj koji ostaje nakon sedimentacije kanalizacije, radioaktivne tvari, itd.)
Problem je otežan činjenicom da je, kao rezultat stvaranja sve većeg broja čvrstog otpada u gradovima, tlo u njihovoj blizini izloženo sve značajnijem stresu. Svojstva i sastav tla se pogoršavaju sve bržim tempom.
Od 64,3 miliona tona papira proizvedenih u SAD, 49,1 milion tona ide u otpad (od toga 26 miliona tona „isporučuje“ domaćinstvo, a 23,1 milion tona – trgovinska mreža).
U vezi sa navedenim, zbrinjavanje i konačno odlaganje čvrstog otpada predstavlja veoma značajan, teže izvodljiv higijenski problem u kontekstu sve veće urbanizacije.
Moguće je konačno odlaganje čvrstog otpada u kontaminirano tlo. Međutim, zbog stalno pogoršane sposobnosti samočišćenja gradskog tla, nemoguće je konačno odlaganje otpada zakopanog u zemlju.
Biohemijske procese koji se odvijaju u tlu čovjek bi mogao uspješno koristiti za neutralizaciju čvrstog otpada, njegovu neutralizirajuću i dezinfekcijsku sposobnost, ali je urbano tlo, kao rezultat vjekovnog života čovjeka u gradovima i njegovih aktivnosti, odavno postalo nepogodno za ovu svrhu.
Poznati su mehanizmi samopročišćavanja, mineralizacije koji se javljaju u tlu, uloga bakterija i enzima koji su u njima uključeni, kao i međuprodukti i konačni produkti razgradnje tvari. Trenutno su istraživanja usmjerena na identifikaciju faktora koji osiguravaju biološku ravnotežu prirodnog tla, kao i na razjašnjavanje pitanja koliko čvrstog otpada (i kakav je njihov sastav) može dovesti do narušavanja biološke ravnoteže tla.
Količina kućnog otpada (smeća) po jednom stanovniku nekih velikih gradova u svijetu
Treba napomenuti da se higijensko stanje tla u gradovima kao posljedica njegovog preopterećenja ubrzano pogoršava, 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 je potpuna neutralizacija i uništavanje otpada u skladu sa higijenskim zahtjevima.
Stoga bi izgradnja komunalnih objekata trebala biti usmjerena na očuvanje prirodne sposobnosti tla da se samopročišćava, a ako je ta sposobnost već postala nezadovoljavajuća, onda se mora vještački obnoviti.
Najnepovoljniji je toksični učinak industrijskog otpada, kako tekućeg tako i čvrstog. Sve veća količina takvog otpada dospijeva u tlo s kojim se ono ne može nositi. Na primjer, utvrđena je kontaminacija tla arsenom u blizini tvornica superfosfata (u radijusu od 3 km). Kao što znate, neki pesticidi, kao što su organohlorna jedinjenja, koja dospeju u tlo, ne raspadaju se dugo vremena.
Isti je slučaj i sa nekim sintetičkim ambalažnim materijalima (PVC, polietilen itd.).
Neki toksični spojevi prije ili kasnije dospiju u podzemne vode, zbog čega se ne samo što narušava biološka ravnoteža tla, već se i kvaliteta podzemnih voda pogoršava do te mjere da se više ne mogu koristiti kao voda za piće.
Postotak količine osnovnih sintetičkih materijala sadržanih u kućnom otpadu (smeće)
*
Zajedno sa drugim plastičnim masama koje očvršćavaju na toplotu.
Problem otpada danas je pojačan i zbog toga što se dio otpada, uglavnom ljudski i životinjski izmet, koristi za đubrenje poljoprivrednog zemljišta [izmet sadrži značajnu količinu azota-0,4-0,5%, fosfora (P20z)-0,2-0 , 6%, kalijum (K? 0) -0,5-1,5%, ugljenik-5-15%]. Ovaj problem grada proširio se i na urbano okruženje.
4.4.
Uloga tla u širenju raznih bolesti
Tlo igra ulogu u širenju zaraznih bolesti. O tome su još u prošlom vijeku izvijestili Petterkoffer (1882) i Fodor (1875), koji su rasvijetlili uglavnom ulogu tla u širenju crijevnih bolesti: kolere, trbušnog tifusa, dizenterije itd. Također su skrenuli pažnju da neke bakterije i virusi zadržavaju vitalnost i virulentnost u tlu mjesecima. Nakon toga, brojni autori su potvrdili svoja zapažanja, posebno u odnosu na urbano tlo. Tako, na primjer, uzročnik kolere ostaje održiv i patogen u podzemnim vodama od 20 do 200 dana, uzročnik tifusa u izmetu - od 30 do 100 dana, uzročnik paratifusnog izmeta - od 30 do 60 dana. (Sa stanovišta širenja zaraznih bolesti, urbano tlo predstavlja znatno veću opasnost od tla na njivama pognojenim stajnjakom.)
Za određivanje stepena zagađenosti zemljišta, jedan broj autora koristi definiciju bakterijskog broja (E. coli), kao i pri određivanju kvaliteta vode. Drugi autori smatraju da je svrsishodno odrediti i broj termofilnih bakterija koje sudjeluju u procesu mineralizacije.
Širenje zaraznih bolesti kroz tlo uvelike je olakšano navodnjavanjem zemljišta kanalizacijom. Istovremeno se pogoršavaju i mineralizacijska svojstva tla. 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 tečni otpad) koji dovode do degradacije tla
4.5.1.
Neutralizacija tečnog otpada u zemljištu
U jednom broju naselja koja nemaju kanalizacioni sistem, deo otpada, uključujući i stajnjak, neutrališe se u zemljištu.
Kao što znate, ovo je najlakši način za neutralizaciju. Međutim, dopušteno je samo ako je riječ o biološki cjelovitom tlu koje zadržava 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.
Otpad se na više mjesta neutralizira u kompostnim jamama. Tehnički, ovo rješenje jeste težak zadatak... 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 mineralizacijska svojstva tla u još većoj mjeri nego ljudski i životinjski izmet. Stoga, u kompostne jame Dozvoljeno je odvoditi samo otpadne vode koje su prethodno taložene. U suprotnom se poremeti kapacitet filtracije tla, tada tlo gubi ostatak zaštitna svojstva, postepeno dolazi do začepljenja pora itd.
Upotreba ljudskog izmeta za navodnjavanje poljoprivrednih površina predstavlja drugu metodu neutralizacije tečnog otpada. Ova metoda predstavlja dvostruku higijensku opasnost: prvo, može preopteretiti tlo; drugo, ovaj otpad može postati ozbiljan izvor infekcije. Stoga se izmet prvo mora dezinfikovati i na odgovarajući način tretirati, a tek onda koristiti kao đubrivo. 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 povrtnjaka i njiva bez prethodnog dekontaminiranja. Ako ipak morate koristiti svježi izmet, tada im je potreban takav stupanj neutralizacije da kao gnojivo više ne predstavljaju gotovo nikakvu vrijednost.
Izmet se može koristiti kao đubrivo samo u posebno određenim prostorima, uz stalnu sanitarno-higijensku kontrolu, posebno nad stanjem podzemnih voda, količinom muva i sl.
Zahtjevi za odlaganje i neutralizaciju tla životinjskog izmeta u principu se ne razlikuju od zahtjeva za neutralizaciju ljudskog izmeta.
Do nedavno je stajnjak u poljoprivredi predstavljao esencijalni izvor vrijednih hranjivih tvari potrebnih za poboljšanje plodnosti tla. Međutim, poslednjih godina stajnjak je izgubio na značaju, delom zbog mehanizacije poljoprivrede, a delom zbog sve veće upotrebe veštačkih đubriva.
U nedostatku odgovarajućeg tretmana i neutralizacije opasan je i stajnjak, kao i neneutralizovani ljudski izmet. Stoga se stajnjak prije transporta na njive ostavlja da sazrije kako bi za to vrijeme (na temperaturi od 60-70°C) mogli doći do potrebnih biotermalnih procesa. Nakon toga, gnoj se smatra "zrelim" i oslobođen većine patogena koji se u njemu nalaze (bakterije, jaja crva itd.).
Treba imati na umu da skladišta stajnjaka mogu biti idealno mjesto za razmnožavanje muva koje mogu širiti razne crijevne infekcije. Valja napomenuti da muhe za reprodukciju najradije biraju svinjski gnoj, zatim konjski, ovčji i u zadnji krava. Prije iznošenja stajnjaka na polja, potrebno ga je tretirati insekticidnim sredstvima.
nastavak
--PAGE_BREAK--
Ukupna kontaminacija tla karakterizira ukupna količina teških metala. Dostupnost elemenata za biljke je određena njihovim pokretnim oblicima. Dakle, sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu je najvažniji pokazatelj karakteriziranje sanitarno-higijenske situacije i utvrđivanje potrebe za melioracionim mjerama detoksikacije.
Ovisno o korištenom ekstraktantu, ekstrahira se različita količina mobilnog oblika teškog metala, koji se, uz određenu konvenciju, može smatrati dostupnim biljkama. Za ekstrakciju pokretnih oblika teških metala koriste se različita hemijska jedinjenja nejednake ekstrakcijske moći: kiseline, soli, puferski rastvori i voda. Najčešći ekstraktanti su 1N HCl i amonijum acetatni pufer pH 4,8. Trenutno je akumulirano nedovoljno eksperimentalnog materijala koji karakteriše zavisnost sadržaja teških metala u biljkama ekstrahovanih različitim hemijskim rastvorima od njihove koncentracije u tlu. Složenost ove situacije također je posljedica činjenice da dostupnost mobilnog oblika teškog metala za biljke uvelike ovisi o svojstvima tla i specifične karakteristike biljke. Štaviše, ponašanje svakog elementa u tlu ima svoje specifične, inherentne obrasce.
Radi proučavanja utjecaja svojstava tla na transformaciju spojeva teških metala, proveli smo modelne eksperimente s tlima koja se jako razlikuju po svojim svojstvima (tablica 8). Korišteni ekstraktanti bili su jaka kiselina - 1N HNO3, neutralna Ca (NO3) 2 so, acetatno-amonijum puferski rastvor i voda.
Na to ukazuju analitički podaci dati u tabelama 9-12. da je sadržaj kiselina rastvorljivih jedinjenja cinka, olova i kadmijuma, koji prelaze u ekstrakt 1N HNO3, blizak njihovoj količini unesenoj u zemljište. Zn ulazi u tlo... Količina čvrsto fiksiranih spojeva ovih elemenata ovisila je o nivou plodnosti tla. Njihov sadržaj u slabo kultivisanom buseno-podzolskom tlu bio je niži nego u buseno-podzolskom srednje obrađenom i tipičnom černozemu.
Količina izmjenjivih spojeva Cd, Pb i Zn, ekstrahiranih 1-n otopinom neutralne soli Ca (NO3) 2, bila je nekoliko puta manja od količine unesene u tlo njihovom masom, a ovisila je i o nivou tla. plodnost. Najmanji sadržaj elemenata ekstrahiranih rastvorom Ca (NO3) 2 dobijen je na černozemu. Sa povećanjem obrade busensko-podzolskog tla, smanjila se i mobilnost teških metala. Sudeći po ekstraktu soli, najmobilnija jedinjenja su kadmijum, nešto manje - cink. Jedinjenja olova ekstrahirana neutralnom soli odlikuju se najmanjom pokretljivošću.
Sadržaj mobilnih oblika metala ekstrahiranih acetatno-amonijum pufer rastvorom sa pH 4,8, takođe je određen prvenstveno tipom zemljišta, njegovim sastavom i fizičko-hemijskim svojstvima.
Što se tiče izmjenjivih (regenerativnih 1 n Ca (NO3) 2) oblika ovih elemenata, postoji pravilnost, izražena u povećanju količine mobilnih jedinjenja Cd, Pb i Zn u kiselom tlu, te mobilnosti Cd i Zn. je veći od Pb. Količina kadmijuma ekstrahovanog ovim ekstraktom iznosila je 90-96% primenjene doze za slabo kultivisano zemljište, 70-76% za busensko-podzolsto zemljište sa srednjom obradom i 44-48% za černozem. Količina cinka i olova koja prelazi u puferski rastvor CH3COONH4 je, respektivno: 57-71 i 42-67% za buseno-podzolsko slabo kultivisano zemljište, 49-70 i 37-48% za srednje kultivisano; 46-65 i 20-42% za černozem. Smanjenje kapaciteta ekstrakcije CH3COONH4 za olovo na černozemu može se objasniti formiranjem njegovih stabilnijih kompleksa i spojeva sa stabilnim humusnim jedinjenjima.
Tla korištena u modelskom eksperimentu razlikovala su se po mnogim parametrima plodnosti tla, ali u najvećoj mjeri po kiselinskim karakteristikama i broju izmjenjivih baza. Dostupni u literaturi i naši eksperimentalni podaci ukazuju da reakcija okoline u tlu snažno utječe na pokretljivost elemenata.
Povećanje koncentracije vodikovih jona u zemljišnom rastvoru dovelo je do prelaska slabo rastvorljivih soli olova u rastvorljivije soli (posebno je karakterističan prelaz PbCO3 u Pb (HCO3) 2 (BV Nekrasov, 1974).) smanjuje stabilnost olovo-humusnih kompleksa. pH vrijednost zemljišne otopine je jedan od najvažnijih parametara koji određuju sorpciju jona teških metala u zemljištu. Sa smanjenjem pH povećava se rastvorljivost većine teških metala i, sledstveno tome, njihova mobilnost u sistemu čvrsta faza tlo - rastvor J. Esser, N. Bassam (1981), proučavajući pokretljivost kadmijuma u aerobnim uslovima tla, utvrdili su da je u pH opsegu 4-6 pokretljivost kadmijuma određena jonskom snagom rastvora, pri pH većem od 6, vodeću ulogu ima sorpcija oksidima mangana kadmijuma i utiče na njegovu sorpciju tek pri pH 8.
Najpokretniji i za biljke najpristupačniji dio spojeva teških metala u tlu je njihov sadržaj u zemljišnoj otopini. Količina metalnih jona koji ulaze u otopinu tla određuje toksičnost određenog elementa u tlu. Stanje ravnoteže u sistemu čvrsta faza-rastvor određuje sorpcione procese, čija priroda i pravac zavise od svojstava i sastava tla. Utjecaj svojstava tla na pokretljivost teških metala i njihov prijelaz u vodeni ekstrakt potvrđuju podaci o različite količine vodotopivi spojevi Zn, Pb i Cd, preneseni iz tla sa različitih nivoa plodnosti pri istim dozama unesenih metala (tabela 13). U poređenju sa černozemom, više jedinjenja metala rastvorljivih u vodi bilo je sadržano u tlu srednje obrađenom tlu sa podzoljom. Najveći sadržaj vodotopivih spojeva Zn, Pb i Cd bio je u loše obrađenom tlu. Obrada tla smanjila je mobilnost teških metala. U buseno-podzolskom slabo obrađenom tlu, sadržaj vodotopivih oblika Zn. Pb i Cd su bili 20-35% veći nego u srednje uzgojenim i 1,5-2,0 puta veći nego u tipičnom černozemu. Povećanje plodnosti tla, praćeno povećanjem sadržaja humusa, fosfata, neutralizacijom viška kiselosti i povećanjem puferskih svojstava, dovodi do smanjenja sadržaja najagresivnijeg oblika teških metala topljivog u vodi.
Odlučujuću ulogu u raspodjeli teških metala u sistemu tlo-rastvor imaju procesi sorpcije-desorpcije na čvrstoj fazi tla, koji su određeni svojstvima tla i ne zavise od oblika tla. uvedeno jedinjenje. Nastala jedinjenja teških metala sa čvrstom fazom tla su termodinamički stabilnija od unesenih jedinjenja i određuju koncentraciju elemenata u rastvoru zemljišta (RI Pervunina. 1983).
Zemljište je snažan i aktivan apsorber teških metala, sposobno je da se čvrsto veže i time smanji protok otrovnih materija u biljke. Mineralne i organske komponente tla aktivno inaktiviraju jedinjenja metala, ali kvantitativni izraz njihovog djelovanja ovisi o vrsti tla (B A. Bol'shakov et al., 1978, VB Ilyin, 1987).
Akumulirani eksperimentalni materijal ukazuje na to. da se najveća količina teških metala iz tla ekstrahuje sa 1N kiselim ekstraktom. Istovremeno, podaci su blizu bruto sadržaja elemenata u tlu. Ovaj oblik elemenata može se smatrati općim zalihama, koji se može pretvoriti u pokretni pokretni oblik. Sadržaj teškog metala kada se ekstrahuje iz tla acetatno-amonijum puferom karakteriše već pokretljiviji deo. Izmjenjivi oblik teškog metala je još pokretljiviji. ekstrahira se neutralnim fiziološkim rastvorom. V.S. Gorbatov i N.G. Zyrin (1987) smatraju da je biljkama najpristupačniji izmjenjivi oblik teških metala, selektivno ekstrahiran otopinama soli, čiji anion ne stvara komplekse s teškim metalima, a kation ima veliku silu istiskivanja. Ovo su svojstva Ca (NO3) 2 korišćena u našem eksperimentu. Najagresivniji rastvarači - kiseline, najčešće korišteni 1N HCl i 1N HNO3, izvlače iz tla ne samo oblike koje asimiliraju biljke, već i dio bruto elementa, koji je najbliža rezerva, za prelazak u pokretna jedinjenja.
Koncentracija teških metala ekstrahiranih vodenim ekstraktom u zemljišnoj otopini karakterizira najaktivniji dio njihovih spojeva. Ovo je najagresivnija i najdinamičnija frakcija teških metala, koja karakterizira stupanj pokretljivosti elemenata u tlu. Visok sadržaj u vodi topivih TM oblika može dovesti ne samo do kontaminacije biljnih proizvoda, već i do naglog smanjenja prinosa do njegove smrti. Sa vrlo visokim sadržajem u vodi rastvorljivog oblika teškog metala u tlu, on postaje samostalan faktor koji određuje veličinu usjeva i stepen njegove zagađenosti.
U našoj zemlji su akumulirane informacije o sadržaju mobilnog oblika TM u nezagađenim zemljištima, uglavnom onih koji su poznati kao elementi u tragovima - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (Tabela 14). Za određivanje mobilnog oblika najčešće su korišteni pojedinačni ekstraktanti (prema Ya.V. Peiveu i G.Ya. Rinkisu). Kao što se vidi iz tabele 14, tla pojedinačne regije značajno varirao u broju mobilnih oblika istog metala.
Razlog bi mogao biti, prema V.B. Ilyin (1991), genetske karakteristike tla, prije svega, specifičnost granulometrijskog i mineraloškog sastava, nivo sadržaja humusa, reakcija okoline. Iz tog razloga, tla jednog prirodnog regiona, pa čak i istog genetskog tipa unutar ovog regiona mogu veoma varirati.
Razlika između minimalne i maksimalne količine pokretne forme na koju se nailazi može biti unutar matematičkog reda. Nema apsolutno dovoljno podataka o sadržaju mobilnih oblika Pb, Cd, Cr, Hg i drugih najotrovnijih elemenata u zemljištu. Teško je ispravno procijeniti pokretljivost TM u tlu korištenjem kemikalija koje se uvelike razlikuju u svom kapacitetu otapanja kao ekstraktanta. Tako je, na primer, 1 n HCl ekstrahovao pokretne forme iz horizonta oranja u mg/kg: Mn - 414, Zn - 7,8 Ni - 8,3, Cu - 3,5, Pb - 6,8, Co - 5,3 (tla Zapadnog Sibira), dok je 2,5% CH3COOH ekstrahovan 76; 0,8; 1.2; 1.3; 0,3; 0,7 (tla regije Tomsk Ob, podaci Iljina 1991). Ovi materijali ukazuju da je 1 n HCl ekstrahovan iz tla, sa izuzetkom cinka, oko 30% metala od bruto količine, a 2,5% CH3COOH - manje od 10%. Zbog toga ekstratant 1N HCl, koji se široko koristi u agrohemijskim istraživanjima i karakterizaciji zemljišta, ima visoku mobilizirajuću sposobnost u odnosu na rezerve teških metala.
Glavni dio pokretnih spojeva teških metala ograničen je na humusne ili korijenske horizonte tla, u kojima se aktivno odvijaju biokemijski procesi i sadrže mnoge organske tvari. Teški metali. uključeni u organske komplekse su vrlo pokretni. V.B. Iljin (1991) ukazuje na mogućnost akumulacije teških metala u iluvijalnom i karbonatnom horizontu, u koje padaju sitne čestice zasićene teškim metalima i vodotopivim oblicima elemenata koji migriraju iz gornjeg sloja. U iluvijalnim i karbonatnim horizontima talože se spojevi koji sadrže metal. Tome najviše doprinosi naglo povećanje pH okoline u tlu ovih horizonata, zbog prisustva karbonata.
Sposobnost teških metala da se akumuliraju u nižim horizontima tla dobro ilustruju podaci o profilima tla Sibira (tabela 15). U humusnom horizontu bilježi se povećan sadržaj mnogih elemenata (Sr, Mn, Zn, Ni itd.), bez obzira na njihovu genezu. U mnogim slučajevima jasno se prati povećanje sadržaja mobilnog Sr u karbonatnom horizontu. Ukupni sadržaj pokretnih formi u manjoj količini tipičan je za pješčana tla, u znatno većoj količini za ilovasta tla. Odnosno, postoji bliska veza između sadržaja pokretnih oblika elemenata i granulometrijskog sastava tla. Sličan pozitivan odnos može se pratiti između sadržaja mobilnih oblika teških metala i sadržaja humusa.
Sadržaj mobilnih oblika teških metala podložan je jakim fluktuacijama, što je povezano sa promjenom biološke aktivnosti tla i utjecajem biljaka. Dakle, prema istraživanju koje je proveo V.B. Ilyin, sadržaj mobilnog molibdena u tlu podzol i južnom černozemu promijenio se 5 puta tokom vegetacije.
Posljednjih godina neke istraživačke institucije proučavaju utjecaj dugotrajne primjene mineralnih, organskih i krečnih gnojiva na sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu.
Na agrohemijskoj eksperimentalnoj stanici Dolgoprudnaja (DAOS, Moskovska oblast) rađeno je istraživanje akumulacije teških metala, toksičnih elemenata i njihove mobilnosti u tlu u uslovima produžene upotrebe fosfornih đubriva na vapnenom buseno-podzoličnom teškom ilovastom tlu (Yu. .A.Potatueva et al., 1994.). Sistematska primena balastnih i koncentrovanih đubriva već 60 godina, različite forme fosfati 20 godina i fosforito brašno raznih naslaga za 8 godina nisu značajno uticali na ukupan sadržaj teških metala i toksičnih elemenata (TE) u tlu, ali su doveli do povećanja pokretljivosti nekih TM i TE u to. Sadržaj mobilnih i vodotopivih oblika u zemljištu povećan je za oko 2 puta uz sistematsku upotrebu svih proučavanih oblika fosfornih đubriva, iznoseći, međutim, samo 1/3 MPC. Količina mobilnog stroncijuma porasla je 4,5 puta u tlu koje je dobilo jednostavan superfosfat. Unošenje sirovih fosforita iz ležišta Kingisepskoe dovelo je do povećanja sadržaja mobilnih formi u tlu (AAB pH 4,8): olova za 2 puta, nikla za 20% i hroma za 17%, što je iznosilo 1/4 i 1/10 MPC, respektivno. U tlu koje je primilo sirove fosforite iz ležišta Chilisai zabilježeno je povećanje sadržaja mobilnog kroma za 17% (tablica 16).
Poređenje eksperimentalnih podataka višegodišnjih terenskih eksperimenata DAO sa sanitarno-higijenskim standardima za sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu, a u njihovom nedostatku sa preporukama predloženim u literaturi, ukazuje da je sadržaj mobilnih oblika ovih elemenata u tlu je bila niža prihvatljivim nivoima... Ovi eksperimentalni podaci pokazuju da čak i vrlo dugotrajna primjena fosfornih gnojiva u trajanju od 60 godina nije dovela do viška razine MPC u tlu ni u pogledu bruto niti mobilnih oblika teških metala. Istovremeno, ovi podaci ukazuju na to da je racioniranje teških metala u tlu samo po bruto oblicima nedovoljno utemeljeno i da ga treba dopuniti sadržajem mobilnog oblika, koji odražava kako hemijska svojstva samih metala tako i svojstva metala. tlo na kojem se biljke uzgajaju.
Na osnovu dugogodišnjeg terenskog iskustva stečenog pod rukovodstvom akademika N.S. Avdonin u eksperimentalnoj bazi Moskovskog državnog univerziteta „Čašnjikovo“, sprovedeno je istraživanje o uticaju dugotrajne upotrebe mineralnih, organskih, krečnih đubriva i njihove kombinacije na sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu za 41 godina (VG Mineev et al., 1994). Rezultati istraživanja sprovedenih u tabeli 17 pokazali su da je stvaranjem optimalnih uslova za rast i razvoj biljaka značajno smanjen sadržaj mobilnih oblika olova i kadmijuma u tlu. Sistematskom primjenom azotno-kalijumskih gnojiva, zakiseljavanjem zemljišne otopine i smanjenjem sadržaja mobilnog fosfora, udvostručena je koncentracija mobilnih spojeva olova i nikla i povećan sadržaj kadmijuma u tlu za 1,5 puta.
Sadržaj grubih i mobilnih oblika TM u busensko-podzoličnom lako ilovastom tlu Bjelorusije proučavan je uz produženu upotrebu mulja gradskih otpadnih voda: termofilno fermentiranog iz muljnih polja (TIP) i termofilno fermentiranog s naknadnom mehaničkom dehidracijom (TMT).
Za 8 godina istraživanja, zasićenost OCB plodoreda iznosila je 6,25 t/ha (jednokratna doza) i 12,5 t/ha (dvostruka doza), što je otprilike 2-3 puta više od preporučenih doza.
Kao što se može vidjeti iz tabele 18, postoji jasan obrazac povećanja sadržaja bruto i mobilnih oblika TM kao rezultat trostrukog uvođenja WWS. Štoviše, cink se odlikuje najvećom pokretljivošću, čija se količina u mobilnom obliku povećala za 3-4 puta u odnosu na kontrolno tlo (NP Reshetsky, 1994). U ovom slučaju sadržaj mobilnih spojeva kadmijuma, bakra, olova i hroma nije se značajno promijenio.
Istraživanja naučnika bjeloruske poljoprivredne industrije. Akademije su pokazale da je uvođenjem kanalizacionog mulja (SIP-mokri mulj sa muljnih polja, TIP, TMO) primetno povećanje sadržaja mobilnih oblika elemenata u tlu, ali najjače kadmijuma, cinka, bakra ( Tabela 19). Kamenovanje praktički ne utiče na pokretljivost metala. Prema autorima. Upotreba ekstrakta u 1 N HNO3 za karakterizaciju stepena pokretljivosti metala nije uspješna, jer više od 80% ukupnog sadržaja elementa prelazi u njega (A.I. Gorbyleva et al., 1994).
Utvrđivanje određenih zavisnosti promene pokretljivosti TM u tlu od nivoa kiselosti sprovedeno je u mikropoljskim ogledima na luženim černozemima Centralne ČZ RF. Istovremeno je izvršeno određivanje kadmijuma, cinka, olova u ekstraktima: hlorovodonična, azotna, sumporna kiselina, amonijum acetatni pufer pH 4,8 i pH 3,5, amonijum nitrat, destilovana voda. Uspostavljena je bliska veza između ukupnog sadržaja cinka i njegovih mobilnih oblika ekstrahiranih kiselinama R = 0,924-0,948. Kada se koristi AAB pH 4,8 R = 0,784, AAB pH 3,5 = 0,721. Olovo rekuperirano sa hlorovodoničnom i azotnom kiselinom manje je koreliralo sa bruto sadržajem: R = 0,64-0,66. Ostali ekstrakti su imali mnogo niže koeficijente korelacije. Korelacija između obnovljivih kiselina jedinjenja kadmija i bruto rezervi bila je vrlo visoka (R = 0,98-0,99). kod ekstrakcije AAB pH 4,8-R = 0,92. Upotreba drugih ekstrakata dala je rezultate koji ukazuju na slab odnos između masivnih i mobilnih oblika teških metala u tlu (N.P.Bogomazov, P.G. Akulov, 1994).
U dugotrajnom poljskom eksperimentu (Sveruski istraživački institut za lan, Tverska oblast), uz produženu upotrebu đubriva na tlu podzol, udio pokretnih metalnih jedinjenja u sadržaju njihovih potencijalno dostupnih oblika smanjio se, posebno u treća godina posledejstva kreča u dozi od 2 g do. (tabela 20). U 13. godini naknadno dejstvo vapna u istoj dozi smanjilo je samo sadržaj pokretnog gvožđa i aluminijuma u tlu. u 15. godini - gvožđe, aluminijum i mangan (L.I. Petrova. 1994).
Shodno tome, da bi se smanjio sadržaj mobilnih oblika olova i bakra u tlu, potrebno je ponovno vapnenje tla.
Proučavanje mobilnosti teških metala u černozemima Rostovske regije pokazalo je da je u metarskom sloju običnih černozema količina cinka ekstrahirana ekstraktom amonijum acetatnog pufera sa pH od 4,8 fluktuirala u granicama od 0,26-0,54 mg/kg. mangan 23,1-35,7 mg/kg, bakar 0,24-0,42 (G.V. Agafonov, 1994), Poređenje ovih brojki sa bruto rezervama elemenata u tragovima u tlu istih područja pokazalo je da je mobilnost razni elementi značajno varira. Cink na karbonatnom černozemu je 2,5-4,0 puta manje dostupan biljkama od bakra i 5-8 puta manje od mangana (tabela 21).
Tako pokazuju rezultati sprovedenih studija. da je problem mobilnosti teških metala u tlu složen i višefaktorski. Sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu zavisi od mnogih uslova. Glavna metoda koja dovodi do smanjenja sadržaja ovog oblika teških metala je povećanje plodnosti tla (vapnenje, povećanje sadržaja humusa i fosfora, itd.). Istovremeno, ne postoji općeprihvaćena formulacija za mobilne metale. U ovom dijelu ponudili smo naše razumijevanje različitih frakcija mobilnih metala u tlu:
1) ukupna zaliha pokretnih formi (popravljivih kiselinama);
2) pokretna pokretna forma (izdvojiva puferskim rastvorima):
3) zamjenjivi (ekstrahovani neutralnim solima);
4) rastvorljiv u vodi.
Hemijski sastav tla na različitim teritorijama je heterogen, a distribucija hemijskih elemenata sadržanih u tlima na cijeloj teritoriji je neujednačena. Tako, na primjer, budući da su pretežno u rasutom stanju, teški metali su u stanju da formiraju lokalne veze, pri čemu su njihove koncentracije stotine i hiljade puta veće od nivoa Klarka.
Brojni hemijski elementi potrebni su za normalno funkcionisanje organizma. Njihov nedostatak, višak ili neravnoteža mogu uzrokovati bolesti koje se nazivaju mikroelementoza 1, ili biogeohemijska endemija, koja može biti i prirodna i umjetna. 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 procenat HM u biljkama utiče procenat HM u zemljištu, atmosferi, vodi (u slučaju algi). Takođe je uočeno da na zemljištima sa istim sadržajem teških metala jedan te isti usev daje različite prinose, iako su se klimatski uslovi takođe poklapali. Tada je otkrivena zavisnost prinosa od kiselosti tla.
Najviše proučavana je kontaminacija tla kadmijumom, živom, olovom, arsenom, bakrom, cinkom i manganom. 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 polaznih 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 +.
Apsorpcija kadmijuma od strane biljaka značajno se smanjuje s kalcnjavanjem kiselih tla. U ovom slučaju, povećanje pH smanjuje rastvorljivost kadmijuma u zemljišnoj vlazi, kao i bioraspoloživost kadmijuma u zemljištu. Dakle, sadržaj kadmijuma u lišću repe na vapnenačkim zemljištima bio je manji od sadržaja kadmijuma u istim biljkama na neobloženim zemljištima. Sličan efekat se pokazao za pirinač i pšenicu ->.
Negativan efekat povećanja pH vrednosti 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, većina ostaje netaknuta.
Metode za uklanjanje zagađivača iz tla uključuju uklanjanje samog kontaminiranog sloja, uklanjanje kadmijuma iz sloja ili pokrivanje kontaminiranog sloja. Kadmijum se može konvertovati u kompleksna nerastvorljiva jedinjenja sa dostupnim helatnim agensima (npr. etilendiamintetrasirćetna kiselina). ...
Zbog relativno brze apsorpcije kadmijuma iz tla od strane biljaka i niske toksičnosti njegovih uobičajenih koncentracija, kadmij se može akumulirati u biljkama i ući u lanac ishrane brže od olova i cinka. Stoga kadmijum predstavlja najveću opasnost po ljudsko zdravlje kada se otpad unese u tlo.
Procedura za minimiziranje količine kadmijuma koja može ući u ljudski lanac ishrane iz kontaminiranog tla je da raste na ovom biljno tlo ne koristi se za hranu ili useve koji apsorbuju male količine kadmijuma.
Općenito, usjevi u kiselim zemljištima apsorbiraju više kadmijuma nego na neutralnim ili alkalnim tlima. Stoga je vapnenje kiselih tla efikasan lek smanjenje količine apsorbiranog kadmijuma.
živa (Hg)
Živa se u prirodi nalazi u obliku metalnih para Hg 0, nastalih tokom njenog isparavanja iz zemljine kore; u obliku neorganskih soli Hg (I) i Hg (II), te u obliku organskih 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 značajnu količinu elementa i akumuliraju ga u opasnim koncentracijama, ili ne rastu.
olovo (Pb)
Prema podacima eksperimenata provedenih u pješčanoj kulturi uz uvođenje praga koncentracije Hg (25 mg/kg) i Pb (25 mg/kg) u tlu i prekoračenja praga za 2-20 puta, biljke zobi rastu i normalno razvijati do određenog nivoa zagađenja. Kako se koncentracija metala povećava (za Pb, počevši od doze od 100 mg/kg), izgled biljaka se mijenja. Pri ekstremnim dozama metala, biljke umiru za tri sedmice od početka eksperimenata. Sadržaj metala u komponentama biomase u opadajućem redoslijedu raspoređuje se na sljedeći način: korijenje - nadzemni dio - zrno.
Ukupna isporuka olova u atmosferu (a samim tim i delimično u tlo) iz vozila na teritoriji Rusije 1996. godine procenjena je na oko 4,0 hiljade tona, od čega je 2,16 hiljada tona dovezeno teretnim transportom. Maksimalno opterećenje olovom odnosilo se na regione Moskve i Samare, zatim regione Kaluge, Nižnji Novgorod, Vladimir i druge konstitutivne entitete Ruske Federacije koji se nalaze u centralnom delu evropske teritorije Rusije i Severni Kavkaz... 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, Volgogradskoj, Voronježskoj, Saratovskoj i Samarskoj oblasti (Zeleni Mir novine, specijalno 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). U prirodi je petovalentni arsen rasprostranjen u obliku raznih neorganskih jedinjenja, iako se trovalentni arsen lako nalazi 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 zemljištima, gde se ostvaruju redukcioni uslovi. Minerali bakra su obično previše rastvorljivi da bi ostali u poljoprivrednim zemljištima koja 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 reduciranim, bakrom kontaminiranim tlima.
Količine bakra u tragovima mogu biti prisutne kao diskretne sulfidne inkluzije u silikatima i mogu izomorfno zamijeniti katione u filosilikatima. Minerali gline neuravnoteženog naboja apsorbuju bakar nespecifično, dok oksidi i hidroksidi gvožđa i mangana pokazuju vrlo visok specifični afinitet prema bakru. Organska jedinjenja visoke molekularne težine mogu biti čvrsti apsorbenti bakra, dok organska jedinjenja male molekulske težine imaju tendenciju da formiraju rastvorljive komplekse.
Složenost sastava tla ograničava sposobnost kvantitativnog odvajanja jedinjenja bakra u specifične hemijske oblike. ukazuje na -> Prisustvo velike mase bakrenih konglomerata nalazi 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 mogu ekstrahovati relativno mekim reagensima; tako se bakar može naći u tlu u obliku labilnih hemijskih oblika. Ali lako topiv i zamjenjiv element - bakar - formira mali broj oblika koje biljke mogu apsorbirati, obično manje od 5% ukupnog sadržaja bakra u tlu.
Toksičnost bakra raste s povećanjem pH tla i sa niskim kapacitetom izmjene katjona tla. Učvršćivanje bakra ekstrakcijom se dešava samo u površinskim slojevima tla, a usjevi koji su duboko ukorijenjeni nisu time pogođeni.
Životna sredina i ishrana biljaka mogu uticati na fitotoksičnost bakra. Na primjer, toksičnost bakra za rižu na ravnicama bila je očigledna kada su biljke zalijevane hladnom, a ne toplom vodom. Činjenica je da se mikrobiološka aktivnost potiskuje u hladnom tlu i stvara one obnavljajuće uslove u zemljištu koji bi omogućili 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 uđe u tlo ostaje u gornjim slojevima. Unošenje organskih tvari u tla zagađena bakrom može smanjiti toksičnost zbog adsorpcije topljivog metala organskim supstratom (u ovom slučaju, Cu 2+ ioni se pretvaraju u kompleksna jedinjenja koja su biljci manje dostupna) ili povećanjem mobilnost Cu 2+ jona i njihovo ispiranje iz tla u obliku rastvorljivih organo-bakarnih kompleksa.
cink (Zn)
Cink se u tlu može naći u obliku oksosulfata, karbonata, fosfata, silikata, oksida i hidroksida. Ova neorganska jedinjenja su metastabilna u dobro dreniranim poljoprivrednim zemljištima. Očigledno, sfalerit ZnS je termodinamički dominantan oblik kako u reduciranim tako i u oksidiranim tlima. Određena povezanost cinka s fosforom i hlorom evidentna je u obnovljenim sedimentima kontaminiranim teškim metalima. Zbog toga bi se u zemljištima bogatim metalima trebalo naći relativno rastvorljive soli cinka.
Cink je izomorfno zamijenjen drugim kationima u silikatnim mineralima; može se okludirati ili koprecipitirati s hidroksidima mangana i željeza. Filosilikati, karbonati, hidratisani oksidi metala i organska jedinjenja dobro apsorbuju cink, koristeći i specifična i nespecifična mesta vezivanja.
Rastvorljivost cinka se povećava u kiselim tlima, kao i nakon kompleksiranja s organskim ligandima male molekularne težine. Uslovi redukcije mogu smanjiti rastvorljivost cinka zbog stvaranja nerastvorljivog ZnS.
Fitotoksičnost cinka obično se manifestira kada korijen biljke dođe u kontakt s viškom otopine cinka u tlu. Transport cinka kroz tlo odvija se razmjenom i difuzijom, pri čemu ovaj posljednji proces dominira u tlima sa niskim sadržajem cinka. Razmjenski transport je značajniji u zemljištima s visokim sadržajem cinka, u kojima su koncentracije rastvorljivog cinka relativno stabilne.
Pokretljivost cinka u zemljištu se povećava u prisustvu helatnih agenasa (prirodnih ili sintetičkih). Povećanje koncentracije topivog cinka uzrokovano stvaranjem topljivih kelata kompenzira smanjenje mobilnosti zbog povećanja veličine molekula. Koncentracija cinka u biljnim tkivima, njegov opći unos i simptomi toksičnosti su u pozitivnoj korelaciji s koncentracijom cinka u otopini koja kupa korijenje biljke.
Slobodni Zn 2+ jon se pretežno apsorbuje u korijenski sistem biljaka, stoga stvaranje rastvorljivih kelata doprinosi rastvorljivosti ovog metala u zemljištu, a ova reakcija nadoknađuje smanjenu dostupnost cinka u helatnom obliku.
Izvorni oblik kontaminacije metalom utječe na potencijal toksičnosti cinka: dostupnost cinka za biljku u gnojenim tlima s ekvivalentnim ukupnim sadržajem metala opada po redu ZnSO 4> mulj> otpadni kompost.
Većina eksperimenata na kontaminaciji tla muljem koji sadrži Zn nije pokazao pad prinosa ili očiglednu fitotoksičnost; ipak, njihova dugotrajna primjena velikom brzinom može oštetiti biljke. Jednostavna primjena cinka u obliku ZnSO 4 uzrokuje smanjenje rasta usjeva u kiselim zemljištima, dok višegodišnja primjena u gotovo neutralnim zemljištima ostaje nezapažena.
Cink dostiže nivoe toksičnosti u poljoprivrednim zemljištima, po pravilu, zbog 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 cinka u ratarskim usjevima. Dodatak NaOH ili Ca (OH) 2 smanjuje toksičnost cinka u povrtarskim kulturama koje se uzgajaju na tresetnim tlima s visokim sadržajem cinka, iako je u tim tlima apsorpcija cinka od strane biljaka vrlo ograničena. Nedostatak željeza uzrokovan cinkom može se eliminirati dodavanjem željeza ili FeSO 4 kelata u tlo ili direktno u lišće. Fizičkim uklanjanjem ili odlaganjem završnog premaza kontaminiranog cinkom u potpunosti se mogu izbjeći toksični efekti metala na biljke.
Mangan
U tlu, mangan je u tri oksidaciona stanja: +2, +3, +4. Uglavnom, ovaj metal je povezan s primarnim mineralima ili sekundarnim metalnim oksidima. U tlu ukupna količina mangana varira na nivou od 500 - 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 IV oksidacionom stanju; u slabo prozračnim tlima, mangan se polako reducira mikrobnom okolinom i prelazi u otopinu tla, postajući tako vrlo pokretljiv.
Rastvorljivost Mn 2+ značajno raste pri niskim pH vrijednostima, ali se apsorpcija mangana od strane biljaka 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 također niska (tj. prisutni su uslovi smanjenja). Da bi se eliminisalo dejstvo ovih uslova, pH zemljišta treba povećati kačenjem, nastojati da se poboljša drenaža zemljišta, da se smanji protok vode, tj. općenito poboljšati strukturu datog tla.