Metali nzito ni vitu hatari zaidi ambavyo vinaweza kuchafua udongo. Metali nzito kwenye udongo

Utangulizi

Hali ya mazingira ya asili ni jambo muhimu zaidi, ambayo huamua shughuli za maisha ya mwanadamu na jamii. Viwango vya juu vya wengi vipengele vya kemikali na misombo inayosababishwa na michakato ya technogenic kwa sasa inapatikana katika mazingira yote ya asili: anga, maji, udongo, mimea.

Udongo ni malezi maalum ya asili ambayo ina idadi ya mali asili katika asili hai na isiyo hai; linajumuisha upeo unaohusiana na maumbile (tengeneza wasifu wa udongo) unaotokana na mabadiliko ya tabaka za uso wa lithosphere chini ya ushawishi wa pamoja wa maji, hewa na viumbe; yenye sifa ya uzazi. Udongo una jukumu muhimu katika mzunguko metali nzito, ni mchanganyiko tofauti wa vipengele mbalimbali vya kikaboni na organomineral ya madini ya udongo, oksidi za chuma (Fe), alumini (Al) na manganese (Mn) na chembe nyingine imara, pamoja na misombo mbalimbali ya mumunyifu. Kwa sababu ya utofauti wa aina za udongo, hali zao za redox na reactivity, taratibu na mbinu za kumfunga metali nzito katika udongo ni tofauti. Metali nzito hupatikana katika udongo katika aina mbalimbali: katika kimiani ya kioo ya madini kwa namna ya mchanganyiko wa isomorphic, katika fomu ya chumvi na oksidi, katika muundo wa vitu mbalimbali vya kikaboni, katika hali ya kubadilishana ioni na katika fomu ya mumunyifu. suluhisho la udongo. Ikumbukwe kwamba metali nzito, inayotoka kwenye udongo kwenye mimea na kisha kwenye miili ya wanyama na wanadamu, ina uwezo wa kujilimbikiza hatua kwa hatua. Sumu zaidi ni zebaki, cadmium, risasi na arseniki; sumu nayo husababisha athari mbaya. Chini ya sumu: zinki na shaba, lakini uchafuzi wa udongo pamoja nao hukandamiza shughuli za microbiological na kupunguza tija ya kibiolojia.

Metali nzito tayari zinachukua nafasi ya pili kwa suala la hatari, nyuma ya dawa na kwa kiasi kikubwa mbele ya uchafuzi unaojulikana kama dioksidi kaboni na sulfuri. Katika siku zijazo, wanaweza kuwa hatari zaidi kuliko taka kutoka kwa mitambo ya nyuklia na taka ngumu. Uchafuzi wa metali nzito unahusishwa na matumizi yao makubwa katika uzalishaji viwandani. Kwa sababu ya mifumo isiyo kamili ya utakaso, metali nzito huingia kwenye mazingira, pamoja na udongo, kuuchafua na kuutia sumu. Metali nzito ni vichafuzi maalum ambavyo ufuatiliaji wake ni wa lazima katika mazingira yote.

Wakati wa kuamua metali nzito katika udongo na vipengele vya udongo, uchambuzi wa ngozi ya atomiki ya udongo na dondoo mbalimbali hutumiwa (kwa mfano, uchimbaji wa Zn, Cu, Pb, Fe, Ni, ambayo hutoa 70-90% ya jumla ya maudhui ya metali nzito kutoka. sampuli za udongo zilizochafuliwa). Njia hiyo ina idadi ya faida: unyeti mzuri, kuchagua, uzazi mzuri wa matokeo, urahisi wa uchambuzi. Inakuwezesha kuamua hadi vipengele 70, hutoa kikomo cha kugundua kwa vipengele vingi kwa kiwango cha 0.1-0.01 μg/ml, ambayo mara nyingi hufanya iwezekanavyo kuchambua udongo na mimea bila mkusanyiko wa awali wa vipengele.

Madhumuni ya kazi hii ni kuamua yaliyomo katika aina za metali mumunyifu wa asidi (risasi, shaba, zinki, nikeli, chuma) katika sampuli za udongo wa mkoa wa Tula kwa kutumia spectroscopy ya kunyonya atomiki.

Ili kufikia lengo hili, ilihitajika kutatua kazi zifuatazo:

1. Jifunze kanuni ya uendeshaji wa spectrometer ya kunyonya atomiki na atomization ya electrothermal "MGA-915M".

2. Kuamua mkusanyiko wa kila chuma nzito katika sampuli za udongo.

3. Tathmini kiwango cha uchafuzi wa vitu vilivyochaguliwa.

1. Uhakiki wa fasihi

shaba ya risasi ya spectroscopy ya ngozi

1.1 Uchafuzi wa udongo

Kichafuzi kinaweza kuwa wakala wowote wa kimwili, dutu ya kemikali, au spishi za kibayolojia zinazoingia au kutokea katika mazingira kwa wingi zaidi ya mkusanyiko wake wa kawaida, kiasi kinachozuia, mabadiliko makubwa ya asili, au asili ya wastani kwa wakati fulani.

Kiashiria kikuu kinachoonyesha athari za uchafuzi wa mazingira kwenye mazingira ni mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa (MPC). Kutoka kwa mtazamo wa mazingira, viwango vya juu vinavyoruhusiwa vya dutu fulani vinawakilisha mipaka ya juu ya vikwazo vya mazingira (hasa, misombo ya kemikali), ambayo maudhui yao hayazidi mipaka inayoruhusiwa ya niche ya kiikolojia ya binadamu.

Kulingana na kiwango cha upinzani dhidi ya uchafuzi wa mazingira, udongo unajulikana:

1. sugu sana;

2. endelevu;

3. sugu ya kati;

4. chini-imara;

5. isiyo imara sana.

Inashauriwa kuamua unyeti au upinzani wa udongo kwa uchafuzi wa mazingira kulingana na:

2) ubora wake;

3) shughuli za kibiolojia;

4) kina cha upeo wa macho wa humus;

6) madini ya udongo;

7) kina cha maelezo ya udongo.

Udongo huchafuliwa na kemikali mbalimbali, dawa za kuulia wadudu, taka kutoka kwa kilimo, uzalishaji wa viwandani na biashara za manispaa. Misombo ya kemikali inayoingia kwenye udongo hujilimbikiza na kusababisha mabadiliko ya taratibu katika kemikali na mali ya kimwili ya udongo, kupunguza idadi ya viumbe hai, na kuzidisha rutuba yake.

Uchafuzi wa udongo na usumbufu wa mzunguko wa kawaida wa vitu hutokea kutokana na matumizi duni ya mbolea za madini na dawa za wadudu. Katika sekta kadhaa za kilimo, dawa za kuulia wadudu hutumiwa kwa wingi kulinda mimea na kudhibiti magugu. Matumizi yao ya kila mwaka, mara nyingi mara kadhaa kwa msimu, husababisha mkusanyiko wao katika udongo na sumu yake.

Pamoja na mbolea na kinyesi, bakteria ya pathogenic, mayai ya helminth na wengine mara nyingi huingia kwenye udongo. wadudu ambayo huingia kwenye mwili wa mwanadamu kupitia chakula.

Udongo unajisi na bidhaa za mafuta ya petroli wakati wa kujaza magari katika mashamba na misitu, kwenye maeneo ya ukataji miti, nk. .

Metali nzito zinazoingia kwenye udongo wakati wa uendeshaji wa magari, pamoja na wakati wa abrasion nyuso za barabara, kuja: chuma, nickel, zinki, risasi na vipengele vingine.

Makampuni ya viwanda yanayozunguka ya wasifu mbalimbali, udongo, yana vipengele vya sumu kwa kiasi kinachozidi viwango vinavyokubalika, makumi na mamia ya nyakati

Upeo wa juu zaidi, wa uso wa lithosphere hupitia mabadiliko makubwa zaidi. Ardhi inachukua 29.2% ya uso wa dunia na inajumuisha ardhi ya aina mbalimbali, ambazo umuhimu muhimu Ina udongo wenye rutuba. Ikitumiwa vibaya, udongo huharibiwa kwa njia isiyoweza kutenduliwa kutokana na mmomonyoko wa udongo, maji ya chumvi, na uchafuzi wa taka za viwandani na nyinginezo.

Chini ya ushawishi wa shughuli za binadamu, mmomonyoko wa kasi hutokea wakati udongo unaharibiwa mara 100 - 1000 kwa kasi zaidi kuliko chini ya hali ya asili. Kama matokeo ya mmomonyoko huo, katika karne iliyopita, hekta bilioni 2 za ardhi yenye rutuba zimepotea, au 27% ya ardhi ya kilimo.

Misombo ya kemikali inayoingia kwenye udongo hujilimbikiza na kusababisha mabadiliko ya taratibu katika kemikali na mali ya kimwili ya udongo, kupunguza idadi ya viumbe hai, na kuzidisha rutuba yake.

Uchafuzi wa udongo unahusishwa na uchafuzi wa hewa na maji. Taka mbalimbali ngumu na kioevu kutoka kwa uzalishaji wa viwandani, kilimo na biashara za manispaa huingia kwenye udongo. Vichafuzi kuu vya udongo ni metali na misombo yao.

Ukuaji mkubwa wa tasnia, nishati, usafirishaji, na kuongezeka kwa uzalishaji wa kilimo huchangia kuongezeka kwa mzigo wa anthropogenic kwenye mifumo ya ikolojia ya kilimo na, juu ya yote, kwenye kifuniko cha udongo. Matokeo yake, uchafuzi wa udongo na metali nzito hutokea. Metali nzito, ambazo huingia kwenye biosphere hasa kutokana na uzalishaji wa viwandani na usafiri, ni mojawapo ya uchafuzi wake hatari zaidi. Kwa hiyo, utafiti wa tabia zao katika udongo na uwezo wa ulinzi wa udongo ni tatizo muhimu la mazingira.

Metali nzito hujilimbikiza kwenye udongo na kuchangia mabadiliko ya taratibu katika muundo wake wa kemikali, na kuharibu maisha ya mimea na viumbe hai. Kutoka kwenye udongo, metali nzito inaweza kuingia kwenye mwili wa watu na wanyama na kusababisha athari zisizofaa. Katika mwili wa binadamu, metali nzito hushiriki katika michakato muhimu ya biochemical. Kuzidi viwango vinavyoruhusiwa husababisha magonjwa makubwa.

Kwa hivyo, uchafuzi wa udongo na metali nzito una vyanzo vifuatavyo:

1. Taka za gesi za kutolea nje za magari

2. Bidhaa za mwako wa mafuta

3. Uzalishaji wa viwandani

4. Sekta ya chuma

5. Kemikali za kilimo.

1.2 Metali nzito kwenye udongo

Hivi sasa, nchini Urusi, viwango vyote vilivyoidhinishwa rasmi na visivyo rasmi hutumiwa kutathmini uchafuzi wa udongo na metali nzito. Kusudi lao kuu ni kuzuia kuingia kwa viwango vya ziada vya metali nzito zilizokusanywa na anthropogenically kwenye udongo ndani ya mwili wa binadamu na hivyo kuepuka athari zao mbaya. Udongo, tofauti na mazingira ya maji na hewa ya homogeneous, ni mfumo mgumu wa tofauti ambao hubadilisha tabia ya sumu kulingana na mali yake. Ugumu wa tathmini ya busara ya hali ya udongo-ikolojia ni moja ya sababu za viwango tofauti vya phytotoxicity ya udongo.

Udongo una jukumu muhimu katika mzunguko wa metali nzito na microelements nyingine. Ni mchanganyiko tofauti wa vipengele mbalimbali vya kikaboni na organomineral ya madini ya udongo, oksidi za chuma, alumini na manganese na chembe nyingine imara, pamoja na misombo mbalimbali ya mumunyifu. Kwa sababu ya utofauti wa aina za udongo, hali zao za redox na reactivity, taratibu na mbinu za kumfunga metali nzito katika udongo ni tofauti. Kunyonya kwa vitu vidogo na mchanga kwa sababu ya uchafuzi wa kiteknolojia huathiriwa na muundo wa mitambo, mmenyuko, humus na maudhui ya kaboni, uwezo wa kunyonya na hali ya serikali ya maji. Vipengele vidogo, ikiwa ni pamoja na metali nzito, hupatikana katika udongo katika aina mbalimbali: katika kimiani ya kioo ya madini kwa namna ya mchanganyiko wa isomorphic, katika fomu ya chumvi na oksidi, katika muundo wa vitu mbalimbali vya kikaboni, katika hali ya kubadilishana ioni na katika fomu ya mumunyifu katika suluhisho la udongo. Tabia ya microelements katika udongo huathiriwa na hali ya redox, mmenyuko wa mazingira, mkusanyiko wa dioksidi kaboni na kuwepo kwa suala la kikaboni. Mabadiliko katika hali ya redox ya udongo huathiri sana tabia ya microelements na valence ya kutofautiana. Kwa hivyo, wakati wa oxidation, manganese hubadilika kuwa fomu zisizo na maji, na chromium na vanadium, kinyume chake, kuwa simu na kuhama. Kwa mmenyuko wa udongo wenye asidi, uhamaji wa shaba, manganese, zinki, na cobalt huongezeka na uhamaji wa Molybdenum hupungua. Boroni, florini na iodini ni simu katika vyombo vya habari vya tindikali na alkali.

Uhamaji wa vipengele vya kemikali kwenye udongo hubadilika kutokana na mabadiliko ya usawa kati ya misombo ya kipengele katika awamu imara na kioevu. Vichafuzi vinavyoingia kwenye udongo vinaweza kuingia katika hali isiyobadilika ambayo ni vigumu kwa mimea kufikia. Zaidi utulivu wa juu udongo kwa uchafuzi wa mazingira imedhamiriwa na mali hizo za udongo zinazochangia urekebishaji wa nguvu wa uchafuzi wa mazingira. Kuongezeka kwa mkusanyiko wa CO2 katika suluhisho la udongo husababisha kuongezeka kwa uhamaji wa manganese, nikeli, na bariamu kama matokeo ya mpito wa carbonates ya vipengele hivi kwenye bicarbonates. Dutu za humic na za kikaboni za asili isiyo maalum (formic, citric, oxalic na asidi nyingine) zinaweza kuunganisha microelements, na kutengeneza misombo ya mumunyifu na duni kwa mimea.

Misombo ya chuma mumunyifu katika maji huhamia haraka kwenye wasifu wa udongo. Athari za vitu vya kikaboni kwenye uhamiaji wa metali kwenye udongo ni mbili. Wakati wa madini ya vitu vya kikaboni kwenye udongo, misombo ya madini ya mumunyifu ya maji ya Masi ya uzito wa chini huundwa, kuhamia sehemu ya chini ya wasifu. Metali nzito huunda mchanganyiko wa uzito wa chini wa Masi na vitu hivi. Kwa mabadiliko ya kina ya vitu vya kikaboni, asidi ya humic ya juu ya Masi huundwa, na athari zao juu ya uhamiaji wa metali ni tofauti. Asidi za Fulvic, zikichanganywa na metali, huunda misombo ya chelate, mumunyifu juu ya anuwai ya pH, ikihamia chini ya wasifu wa mchanga. Metali huunda tata na asidi ya humic, ambayo ina sifa ya inertness na haipatikani katika mazingira ya tindikali, ambayo inachangia mkusanyiko wa metali nzito katika upeo wa kikaboni. Mchanganyiko wa metali na asidi fulvic na asidi humic ni thabiti zaidi katika pH 3 hadi 7.

Mfano wa mabadiliko ya zinki na cadmium katika udongo ni mpito wao hadi awamu ya kioevu kutokana na michakato ya kuyeyuka (Alekseenko et al., 1992) Cadmium ina sumu kali na inasogea sana kwenye udongo na inaweza kufikiwa na mimea. Kwa kuwa misombo ya kiteknolojia ya metali hizi haina msimamo wa thermodynamically katika hali ya udongo, mpito wao kwa awamu ya kioevu ya udongo hauwezi kutenduliwa. Mabadiliko zaidi ya zinki na cadmium kwenye udongo yanahusishwa na michakato inayoweza kubadilika inayotokea kati ya suluhisho la udongo na tata ya kunyonya udongo, mchanga wa kutosha wa zinki na chumvi za cadmium, mimea ya juu na microorganisms.

1.3 Vyanzo vya metali nzito kuingia kwenye vitu mazingira

Metali nzito ni pamoja na zaidi ya vipengele arobaini vya kemikali meza ya mara kwa mara DI. Mendeleev, wingi wa atomi ambao ni zaidi ya vitengo hamsini vya atomiki.

Kikundi hiki cha vipengele kinahusika kikamilifu katika michakato ya kibiolojia, kuwa sehemu ya enzymes nyingi. Kundi la "metali nzito" kwa kiasi kikubwa linapatana na dhana ya "microelements". Kwa hivyo: risasi, zinki, cadmium, zebaki, molybdenum, chromium, manganese, nikeli, bati, cobalt, titanium, shaba, vanadium ni metali nzito.

Vyanzo vya metali nzito vimegawanywa katika asili (hali ya hewa ya miamba na madini, michakato ya mmomonyoko wa ardhi, shughuli za volkeno) na ya mwanadamu (madini na usindikaji wa madini, mwako wa mafuta, trafiki, shughuli za kilimo). Baadhi ya hewa chafu zinazotokana na binadamu zinazoingia katika mazingira asilia kwa njia ya erosoli laini husafirishwa kwa umbali mkubwa na kusababisha uchafuzi wa mazingira duniani. Sehemu nyingine huingia kwenye hifadhi zisizo na maji, ambapo metali nzito hujilimbikiza na kuwa chanzo cha uchafuzi wa sekondari, i.e. uundaji wa uchafuzi hatari wakati wa michakato ya mwili na kemikali inayotokea moja kwa moja katika mazingira (kwa mfano, uundaji wa gesi yenye sumu ya fosjini kutoka kwa vitu visivyo na sumu).

Metali nzito hujilimbikiza kwenye udongo, haswa katika upeo wa juu wa humus, na huondolewa polepole na leaching, matumizi ya mimea, mmomonyoko na deflation - kupuliza nje ya udongo. Kipindi cha kuondolewa kwa nusu au kuondolewa kwa nusu ya mkusanyiko wa awali ni muda mrefu: kwa zinki - kutoka miaka 70 hadi 510, kwa cadmium - kutoka miaka 13 hadi 110, kwa shaba - kutoka miaka 310 hadi 1500 na kwa risasi - kutoka Miaka 740 hadi 5900.

Katika sehemu ya humus ya udongo, mabadiliko ya msingi ya misombo inayopatikana ndani yake hutokea.

Metali nzito zina uwezo wa juu kwa aina mbalimbali za athari za kemikali, fizikia na kibaiolojia. Wengi wao wana valency ya kutofautiana na kushiriki katika michakato ya redox. Metali nzito na misombo yao, kama misombo mingine ya kemikali, inaweza kusonga na kusambazwa tena katika mazingira ya kuishi, i.e. kuhama . Uhamiaji wa misombo ya metali nzito hutokea kwa kiasi kikubwa kwa namna ya sehemu ya organomineral. Baadhi ya misombo ya kikaboni ambayo metali hufunga inawakilishwa na bidhaa za shughuli za microbiological. Mercury ina sifa ya uwezo wake wa kujilimbikiza katika sehemu za "mlolongo wa chakula" (hii ilijadiliwa mapema). Viumbe vidogo vya udongo vinaweza kuzalisha idadi ya watu inayostahimili zebaki ambayo hubadilisha zebaki ya metali kuwa vitu ambavyo ni sumu kwa viumbe vya juu. Baadhi ya mwani, kuvu na bakteria wanaweza kujilimbikiza zebaki kwenye seli zao. Zebaki, risasi, cadmium zimejumuishwa katika orodha ya jumla ya vichafuzi muhimu zaidi vya mazingira, iliyokubaliwa na nchi ambazo ni wanachama wa UN. Hebu tuangalie kwa karibu vitu hivi na kuongeza chuma na nickel kwao.

Zebaki inasambazwa vibaya sana kwenye ukoko wa dunia (-0.1 x 10-4%), lakini ni rahisi kwa uchimbaji, kwani imejilimbikizia mabaki ya sulfidi, kwa mfano, katika mfumo wa cinnabar (HgS). Katika fomu hii, zebaki haina madhara, lakini michakato ya anga, volkeno na shughuli za kibinadamu zimesababisha mkusanyiko wa tani milioni 50 za chuma hiki katika bahari ya dunia. Uondoaji wa asili wa zebaki ndani ya bahari kama matokeo ya mmomonyoko wa ardhi ni tani 5000 / mwaka, tani zingine 5000 / mwaka za zebaki hufanywa kama matokeo ya shughuli za binadamu.

Hapo awali, zebaki huingia baharini kwa njia ya Hg2+, kisha huingiliana na vitu vya kikaboni na, kwa msaada wa viumbe vya anaerobic, hubadilika kuwa vitu vya sumu vya methylmercury (CH3 Hg)+ na dimethylmercury (CH3 -Hg-CH3),

Mercury haipo tu katika hydrosphere, lakini pia katika anga, kwa kuwa ina kiasi shinikizo la juu mvuke Maudhui ya asili ya zebaki ni ~0.003-0.009 μg/m3.

Mercury ina sifa ya muda mfupi wa makazi katika maji na haraka hupita kwenye sediments kwa namna ya misombo na vitu vya kikaboni vinavyopatikana ndani yao. Kwa sababu zebaki huchujwa na mashapo, inaweza kutolewa polepole na kuyeyushwa katika maji, na hivyo kusababisha chanzo cha uchafuzi wa muda mrefu unaofanya kazi. muda mrefu baada ya chanzo cha asili cha uchafuzi wa mazingira kutoweka.

Uzalishaji wa zebaki duniani kwa sasa ni zaidi ya tani 10,000 kwa mwaka, ambazo nyingi hutumika katika utengenezaji wa klorini. Zebaki huingia hewani kutokana na kuchomwa kwa mafuta. Uchambuzi wa barafu kutoka Greenland Ice Dome umeonyesha kuwa tangu 800 AD. hadi miaka ya 1950, maudhui ya zebaki yalibaki mara kwa mara, lakini tangu miaka ya 50. karne hii, kiasi cha zebaki kimeongezeka maradufu.

Mercury na misombo yake ni hatari kwa maisha. Methylmercury ni hatari sana kwa wanyama na wanadamu, kwani hupita haraka kutoka kwa damu hadi kwenye tishu za ubongo, na kuharibu cerebellum na cortex ya ubongo. Dalili za kliniki za uharibifu kama huo ni kufa ganzi, kupoteza mwelekeo katika nafasi, kupoteza maono. Dalili za sumu ya zebaki hazionekani mara moja. Matokeo mengine yasiyopendeza ya sumu ya methylmercury ni kupenya kwa zebaki kwenye placenta na mkusanyiko wake katika fetusi, bila mama kupata maumivu yoyote. Methylmercury ina athari ya teratogenic kwa wanadamu. Mercury ni ya darasa la hatari I.

Metali ya zebaki ni hatari ikiwa imemeza au mvuke wake huingizwa. Katika kesi hiyo, mtu hupata ladha ya metali kinywani, kichefuchefu, kutapika, tumbo la tumbo, meno hugeuka nyeusi na kuanza kubomoka. Zebaki iliyomwagika hutawanya kwenye matone na, ikiwa hii itatokea, zebaki lazima ikusanywe kwa uangalifu. Misombo ya zebaki isokaboni ni kivitendo isiyo na tete, hivyo hatari ni wakati zebaki inapoingia kwenye mwili kupitia kinywa na ngozi. Chumvi za zebaki huharibu ngozi na utando wa mucous wa mwili. Kuingizwa kwa chumvi ya zebaki ndani ya mwili husababisha kuvimba kwa koromeo, ugumu wa kumeza, kufa ganzi, kutapika, na maumivu ya tumbo. Kwa mtu mzima, kumeza takriban 350 mg ya zebaki kunaweza kusababisha kifo.

Uchafuzi wa zebaki unaweza kupunguzwa kwa kupiga marufuku uzalishaji na matumizi ya bidhaa fulani. Hakuna shaka kwamba uchafuzi wa zebaki utakuwa tatizo kubwa daima. Lakini kwa kuanzishwa kwa udhibiti mkali juu ya taka ya viwanda iliyo na zebaki, pamoja na bidhaa za chakula, hatari ya sumu ya zebaki inaweza kupunguzwa.

Maudhui ya risasi katika miamba ya moto huiruhusu kuainishwa kama metali adimu. Imejilimbikizia katika miamba ya sulfidi, ambayo hupatikana katika maeneo mengi duniani. Risasi inaweza kutengwa kwa urahisi kwa kuyeyusha madini yake. Katika hali yake ya asili, hupatikana hasa katika mfumo wa galena (PbS) risasi iliyo katika ukoko wa dunia inaweza kuosha chini ya ushawishi wa michakato ya anga, hatua kwa hatua kupita ndani ya bahari. Ioni za Pb2+ hazina msimamo kabisa, na maudhui ya risasi katika fomu ya ionic ni 10 -8% tu. Walakini, hujilimbikiza kwenye mchanga wa bahari kama salfati au salfati. KATIKA maji safi Maudhui ya risasi ni ya juu zaidi na yanaweza kufikia 2 x 10 -6%, na katika udongo ni takriban kiasi sawa na katika ukoko wa dunia (1.5 x 10 -3%) kutokana na kutokuwa na utulivu wa kipengele hiki katika mzunguko wa jiokemia. .

Madini ya risasi yana risasi 2-20%. Mkusanyiko uliopatikana kwa kuelea una 60-80% Pb. Ina joto ili kuondoa sulfuri na risasi inayeyuka. Michakato kama hiyo ya msingi ni ya kiwango kikubwa. Ikiwa taka inatumiwa kuzalisha risasi, taratibu za kuyeyusha huitwa sekondari. Matumizi ya kila mwaka ya risasi duniani ni zaidi ya tani milioni 3, ambapo 40% hutumika kwa uzalishaji betri, 20% - kwa ajili ya uzalishaji wa alkyl ya risasi - viongeza vya petroli, 12% hutumiwa katika ujenzi, 28% kwa madhumuni mengine.

Kila mwaka, karibu tani elfu 180 za risasi huhamia ulimwenguni kote kama matokeo ya michakato ya anga. Wakati wa uchimbaji na usindikaji wa madini ya risasi, zaidi ya 20% ya risasi hupotea. Hata katika hatua hizi, kutolewa kwa risasi kwenye mazingira ni sawa na kiasi kinachoingia kwenye mazingira kama matokeo ya athari za michakato ya anga kwenye miamba ya moto.

Chanzo kikubwa zaidi cha uchafuzi wa risasi katika makazi ya viumbe ni moshi kutoka kwa injini za gari. Wakala wa kuzuia kubisha tetramethyl - au tetraethyl swinep - imeongezwa kwa petroli nyingi tangu 1923 kwa kiasi cha takriban 80 mg/l.

Petroli inaweza kuwa na 380 mg ya risasi, na jumla ya maudhui ya risasi ya tetraethyl hufikia 1 g / l. Wakati petroli inapochomwa, karibu 75% ya risasi iliyomo hutolewa kwa njia ya erosoli na kutawanywa hewani, ikisambazwa tena kwa umbali tofauti kutoka. uso wa barabara. Wakati gari linaendeshwa, kutoka 25 hadi 75% ya risasi hii hutolewa kwenye anga, kulingana na hali ya kuendesha gari. Wingi wake hutua chini, lakini sehemu yake inayoonekana inabaki hewani.

Vumbi la risasi sio tu hufunika pande za barabara kuu na udongo ndani na karibu na miji ya viwandani, pia hupatikana katika barafu ya Kaskazini mwa Greenland, na mnamo 1756 yaliyomo kwenye barafu yalikuwa 20 µg/t, mnamo 1860 tayari ilikuwa 50 µg. /t, na mwaka wa 1965 - 210 µg/t. Vyanzo vinavyotumika vya uchafuzi wa madini ya risasi ni pamoja na mitambo ya kuzalisha umeme na tanuu za kaya zinazotumia makaa ya mawe. Vyanzo vya uchafuzi wa risasi nyumbani vinaweza kujumuisha vyombo vya udongo vilivyoangaziwa; risasi zilizomo katika rangi ya kuchorea.

Kuongoza sio muhimu kipengele muhimu. Ni sumu na ni ya darasa la hatari I. Misombo yake isokaboni huvuruga kimetaboliki na ni vizuizi vya enzyme (kama metali nyingi nzito). Moja ya matokeo ya siri ya hatua ya misombo ya isokaboni ya risasi inachukuliwa kuwa uwezo wake wa kuchukua nafasi ya kalsiamu katika mifupa na kuwa chanzo cha sumu kwa muda mrefu. Nusu ya maisha ya kibaolojia ya risasi katika mifupa ni kama miaka 10. Kiasi cha risasi kilichokusanywa kwenye mifupa huongezeka kwa umri, na katika umri wa miaka 30-40 kwa watu ambao kazi yao haihusiani na uchafuzi wa risasi, ni 80-200 mg.

Misombo ya risasi ya kikaboni inachukuliwa kuwa sumu zaidi kuliko misombo ya risasi isokaboni. Chanzo kikuu ambacho risasi huingia ndani ya mwili wa mwanadamu ni chakula, pamoja na hii, hewa ya kuvuta pumzi ina jukumu muhimu, na kwa watoto, vumbi na rangi zilizo na risasi pia huingizwa. Takriban 30-35% ya vumbi la kuvuta pumzi huhifadhiwa kwenye mapafu, na sehemu kubwa yake huingizwa na mkondo wa damu. Kunyonya katika njia ya utumbo kwa ujumla ni 5-10%, kwa watoto - 50%. Upungufu wa kalsiamu na vitamini D huongeza ngozi ya risasi. Sumu kali ya risasi ni nadra. Dalili zao ni kutokwa na machozi, kutapika, colic ya matumbo, kushindwa kwa figo kali, na uharibifu wa ubongo. Katika hali mbaya, kifo hutokea ndani ya siku chache. Dalili za awali za sumu ya risasi ni pamoja na kuongezeka kwa msisimko, huzuni na kuwashwa. Katika kesi ya sumu na misombo ya risasi ya kikaboni, maudhui yake yaliyoongezeka hupatikana katika damu.

Kwa sababu ya uchafuzi wa mazingira wa kimataifa na risasi, imekuwa sehemu ya kila mahali ya chakula na malisho. Vyakula vya mimea kwa ujumla vina risasi nyingi kuliko vyakula vya wanyama.

Cadmium na zinki.

Cadmium, zinki na shaba ni metali muhimu zaidi wakati wa kusoma shida za uchafuzi wa mazingira, kwani zimeenea ulimwenguni na zina mali ya sumu. Cadmium na zinki (pamoja na risasi na zebaki) hupatikana hasa katika sediments za sulfidi. Kama matokeo ya michakato ya anga, vitu hivi huingia kwa urahisi baharini. Udongo una takriban 4.5x10 -4%. Mboga ina kiasi tofauti cha vipengele vyote viwili, lakini maudhui ya zinki katika majivu ya mimea ni ya juu - 0.14; kwani kipengele hiki kina jukumu kubwa katika lishe ya mimea. Takriban kilo milioni 1 za cadmium huingia kwenye angahewa kila mwaka kama matokeo ya shughuli za mimea yake ya kuyeyusha, ambayo inachukua karibu 45% ya uchafuzi wa mazingira na kipengele hiki. 52% ya uchafu hutoka kwa kuchoma au kuchakata bidhaa zilizo na cadmium. Cadmium ina tete ya juu kiasi, hivyo inapenya kwa urahisi ndani ya anga. Vyanzo vya uchafuzi wa hewa na zinki ni sawa na wale walio na cadmium.

Cadmium huingia ndani ya maji ya asili kama matokeo ya matumizi yake katika michakato na vifaa vya galvanic. Vyanzo vikali zaidi vya uchafuzi wa maji na zinki ni kuyeyusha zinki na mimea ya umeme.

Mbolea ni chanzo cha uwezekano wa uchafuzi wa cadmium. Katika kesi hii, cadmium huletwa ndani ya mimea inayotumiwa na wanadamu kama chakula, na mwisho wa mnyororo hupita ndani ya mwili wa mwanadamu. Zinki ni sumu ndogo zaidi ya metali nzito zote zilizo hapo juu. Hata hivyo, vipengele vyote vinakuwa sumu ikiwa hupatikana kwa ziada; zinki sio ubaguzi. Athari ya kisaikolojia ya zinki ni hatua yake kama kiamsha enzyme. Kwa kiasi kikubwa husababisha kutapika, kipimo hiki ni takriban 150 mg kwa mtu mzima.

Cadmium ni sumu zaidi kuliko zinki. Yeye na misombo yake ni ya darasa la hatari I. Huingia ndani ya mwili wa binadamu kwa muda mrefu. Kuvuta hewa kwa saa 8 kwenye mkusanyiko wa cadmium ya 5 mg/m3 kunaweza kusababisha kifo. Kwa sumu ya muda mrefu ya cadmium, protini inaonekana kwenye mkojo na shinikizo la damu huongezeka.

Wakati wa kuchunguza uwepo wa cadmium katika chakula, iligunduliwa kuwa mabaki ya binadamu mara chache huwa na cadmium nyingi kama ilivyomezwa. Kwa sasa hakuna makubaliano juu ya maudhui salama ya cadmium katika chakula.

Mojawapo ya njia bora za kuzuia kuingia kwa cadmium na zinki kwa namna ya uchafuzi wa mazingira ni kuanzisha udhibiti wa maudhui ya metali hizi katika uzalishaji kutoka kwa smelters na makampuni mengine ya viwanda.

Antimony, Arsenic, Cobalt.

Antimoni iko pamoja na arseniki katika ores zenye sulfidi za chuma. Uzalishaji wa antimoni duniani ni takriban tani 70 kwa mwaka. Antimoni ni sehemu ya aloi, hutumiwa katika uzalishaji wa mechi, na katika fomu yake safi hutumiwa katika semiconductors Athari ya sumu ya antimoni ni sawa na arseniki. Kiasi kikubwa cha antimoni husababisha kutapika; na sumu ya muda mrefu ya antimoni, shida ya njia ya utumbo hutokea, ikifuatana na kutapika na kupungua kwa joto. Arsenic hutokea kwa kawaida kwa namna ya sulfates. Yaliyomo katika mkusanyiko wa risasi-zinki ni karibu 1%. Kutokana na tete yake, inaingia kwa urahisi katika anga.

Vyanzo vikali vya uchafuzi wa madini haya ni dawa za kuulia magugu ( vitu vya kemikali kudhibiti magugu), dawa za kuua ukungu (vitu vya kupambana na magonjwa ya mimea ya ukungu) na viua wadudu (vitu vya kupambana na wadudu hatari).

Kulingana na mali yake ya sumu, arseniki ni sumu ya kujilimbikiza. Kulingana na kiwango cha sumu, tofauti inapaswa kufanywa kati ya arseniki ya msingi na misombo yake. Arseniki ya asili ni sumu kidogo, lakini ina mali ya teratogenic. Athari mbaya kwenye nyenzo za urithi (mutagenicity) zinabishaniwa.

Misombo ya arseniki huingizwa polepole kupitia ngozi na kufyonzwa haraka kupitia mapafu na njia ya utumbo. Kiwango cha kuua kwa wanadamu ni 0.15-0.3 g.

Sumu ya muda mrefu husababisha magonjwa ya neva, udhaifu, ganzi ya miguu na mikono, kuwasha, ngozi kuwa nyeusi, atrophy ya uboho, na mabadiliko ya ini. Misombo ya arseniki ni kansa kwa wanadamu. Arsenic na misombo yake ni ya darasa la hatari II.

Cobalt haitumiwi sana. Kwa mfano, hutumiwa katika sekta ya chuma na katika uzalishaji wa polima. Wakati wa kumeza kwa kiasi kikubwa, cobalt huathiri vibaya maudhui ya hemoglobin katika damu ya binadamu na inaweza kusababisha magonjwa ya damu. Cobalt inaaminika kusababisha ugonjwa wa Graves. Kipengele hiki ni hatari kwa maisha ya viumbe kutokana na reactivity yake ya juu sana na ni ya darasa la hatari I.

Shaba na Manganese.

Shaba hupatikana katika mchanga wa sulfidi pamoja na risasi, cadamium na zinki. Ipo kwa kiasi kidogo katika mkusanyiko wa zinki na inaweza kusafirishwa kwa umbali mrefu katika hewa na maji. Maudhui ya shaba isiyo ya kawaida hupatikana katika mimea yenye hewa na maji. Viwango vya shaba visivyo vya kawaida hupatikana katika mimea na udongo zaidi ya kilomita 8 kutoka kwa kiyeyusha. Chumvi ya shaba ni ya darasa la hatari la II. Mali ya sumu ya shaba yamejifunza chini sana kuliko mali sawa ya vipengele vingine. Kunyonya kwa kiasi kikubwa cha shaba na binadamu husababisha ugonjwa wa Wilson, na shaba iliyozidi huwekwa kwenye tishu za ubongo, ngozi, ini na kongosho.

Maudhui ya asili ya manganese katika mimea, wanyama na udongo ni ya juu sana. Maeneo makuu ya uzalishaji wa manganese ni uzalishaji wa vyuma vya aloi, aloi, betri za umeme na vyanzo vingine vya kemikali vya sasa. Uwepo wa manganese hewani zaidi ya kawaida (wastani wa kila siku wa MPC ya manganese katika anga - hewa ya maeneo yenye watu - 0.01 mg/m3) ina athari mbaya kwa mwili wa binadamu, ambayo inaonyeshwa kwa maendeleo. uharibifu wa kati mfumo wa neva. Manganese ni ya darasa la hatari II.

Hivi sasa, nchini Urusi, viwango vyote vilivyoidhinishwa rasmi na visivyo rasmi hutumiwa kutathmini uchafuzi wa udongo na metali nzito. Kusudi lao kuu ni kuzuia kuingia kwa idadi kubwa ya HMs zilizokusanywa kianthropogenically kwenye mwili wa binadamu na kwa hivyo kuzuia athari zao mbaya. Udongo, tofauti na mazingira ya maji na hewa ya homogeneous, ni mfumo mgumu wa tofauti ambao hubadilisha tabia ya sumu kulingana na mali yake. Ugumu wa tathmini inayofaa ya hali ya udongo-ikolojia ni moja ya sababu za viwango tofauti vya phytotoxicity ya udongo vilivyoanzishwa na watafiti mbalimbali.

Vyanzo vya kiteknolojia vya chuma vinavyoingia kwenye mazingira. Katika maeneo ya mimea ya metallurgiska, uzalishaji wa imara una kutoka 22,000 hadi 31,000 mg / kg ya chuma.

Matokeo yake, chuma hujilimbikiza katika mazao ya bustani.

Chuma nyingi huingia kwenye maji machafu na sludge kutoka kwa metallurgiska, kemikali, uhandisi wa mitambo, ufundi wa chuma, petrochemical, kemikali-dawa, rangi na varnish, tasnia ya nguo. Yaliyomo ya chuma kwenye mchanga mbichi inayoanguka kwenye matangi ya msingi ya jiji kubwa la viwanda yanaweza kufikia 1428 mg/kg. Moshi na vumbi kutoka kwa uzalishaji wa viwanda vinaweza kuwa na kiasi kikubwa cha chuma kwa namna ya erosoli ya chuma, oksidi zake, na ores. Vumbi la chuma au oksidi zake huundwa wakati wa kunoa zana za chuma, kusafisha sehemu kutoka kwa kutu, karatasi za chuma zinazozunguka, kulehemu kwa umeme na michakato mingine ya uzalishaji ambayo chuma au misombo yake hufanyika.

Chuma kinaweza kujilimbikiza kwenye udongo, miili ya maji, hewa, na viumbe hai. Madini kuu ya chuma kwa asili hupitia uharibifu wa picha, malezi tata, na uchujaji wa kibaolojia, kama matokeo ya ambayo chuma hupita kutoka kwa madini ambayo ni mumunyifu hadi kwenye miili ya maji.

Madini yenye chuma hutiwa oksidi na bakteria wa aina ya Th. Ferrooxidans. Oxidation ya sulfidi inaweza kuelezewa kwa maneno ya jumla kwa kutumia mfano wa pyrite na taratibu zifuatazo za microbiological na kemikali. Kama unaweza kuona, hii hutoa sehemu nyingine, asidi ya sulfuriki, ambayo huchafua maji ya juu. Kiwango cha elimu yake ya kibiolojia kinaweza kuamuliwa kutoka kwa mfano huu. Pyrite ni sehemu ya kawaida ya uchafu wa amana za makaa ya mawe, na uvujaji wake husababisha acidification ya maji ya mgodi. Kulingana na kadirio moja, mnamo 1932. Takriban tani milioni 3 za pSO4 ziliingia kwenye Mto Ohio nchini Marekani na maji ya mgodi. Leaching ya microbiological ya chuma hufanyika si tu kutokana na oxidation, lakini pia wakati wa kupunguzwa kwa ores iliyooksidishwa. Microorganisms za vikundi tofauti hushiriki ndani yake.

Hasa, upunguzaji wa Fe3 hadi Fe2 unafanywa na wawakilishi wa genera Bacillus na Pseudomonas, pamoja na baadhi ya fungi.

Michakato iliyotajwa hapa, iliyoenea kwa asili, pia hutokea katika utupaji wa makampuni ya madini na mimea ya metallurgiska ambayo hutoa kiasi kikubwa cha taka, slag, cinders, nk. Kwa mvua, mafuriko na maji ya chini ya ardhi, metali iliyotolewa kutoka kwa matrices imara huhamishiwa kwenye mito na hifadhi. Iron hupatikana ndani maji ya asili V majimbo tofauti na fomu zilizo katika hali iliyoyeyushwa kweli ni sehemu ya mashapo ya chini na mifumo isiyo ya kawaida ya vitu vilivyoahirishwa na koloidi. Mashapo ya chini ya mito na hifadhi hufanya kama hifadhi ya chuma. Maudhui ya juu ya chuma ni kutokana na vipengele vya kijiografia vya malezi ya upeo wa udongo. Kuongezeka kwa maudhui yake katika kifuniko cha udongo kunaweza kuwa kutokana na matumizi ya maji yenye maudhui ya juu ya chuma kwa umwagiliaji.

Darasa la hatari - hakuna mgawanyiko katika madarasa ya hatari hutolewa.

Kiashiria kikomo cha udhuru ni udhuru haujaamuliwa.

Nickel, pamoja na Mn, Fe, Co na Cu, ni mali ya kinachojulikana kama metali za mpito, misombo ambayo ina shughuli nyingi za kibaolojia. Kwa sababu ya sifa za kimuundo za obiti za elektroniki, metali zilizo hapo juu, pamoja na nickel, zina uwezo wa kutamka wa kuunda tata.

Nickel ina uwezo wa kutengeneza muundo thabiti, kwa mfano, na cysteine na citrate, na vile vile na ligand nyingi za kikaboni na isokaboni. Muundo wa kijiografia wa miamba ya chanzo kwa kiasi kikubwa huamua maudhui ya nikeli katika udongo. Kiasi kikubwa cha nikeli kinapatikana katika udongo unaoundwa kutoka kwa miamba ya msingi na ya ultrabasic. Kwa mujibu wa waandishi wengine, mipaka ya viwango vya ziada na sumu ya nickel kwa aina nyingi hutofautiana kutoka 10 hadi 100 mg / kg. Wingi wa nikeli huwekwa kwenye udongo bila kusonga, na uhamiaji dhaifu sana katika hali ya colloidal na katika muundo wa kusimamishwa kwa mitambo hauathiri usambazaji wao juu. wasifu wima na sare kabisa.

Uwepo wa nickel katika maji ya asili ni kutokana na utungaji wa miamba ambayo maji hupita: hupatikana katika maeneo ambapo ores ya sulfidi ya shaba-nickel na ores ya chuma-nickel huwekwa. Inaingia kwenye maji kutoka kwenye udongo na kutoka kwa viumbe vya mimea na wanyama wakati wa kuoza kwao. Ongezeko la maudhui ya nikeli ikilinganishwa na aina nyingine za mwani lilipatikana katika mwani wa bluu-kijani. Michanganyiko ya nikeli pia huingia kwenye vyanzo vya maji na maji machafu kutoka kwa maduka ya kuweka nikeli, mitambo ya kutengeneza mpira ya sintetiki, na viwanda vya ukolezi vya nikeli. Uzalishaji mkubwa wa nikeli huambatana na uchomaji wa nishati ya kisukuku.

Mkusanyiko wake unaweza kupungua kwa sababu ya kunyesha kwa misombo kama vile sulfidi, sianidi, kabonati au hidroksidi (pamoja na kuongezeka kwa viwango vya pH), kwa sababu ya matumizi yake na viumbe vya majini na michakato ya utangazaji.

KATIKA maji ya uso Misombo ya nickel iko katika hali ya kufutwa, kusimamishwa na colloidal, uwiano wa kiasi kati ya ambayo inategemea muundo wa maji, joto na maadili ya pH. Sorbents kwa misombo ya nikeli inaweza kuwa hidroksidi ya chuma, vitu vya kikaboni, carbonate ya kalsiamu iliyotawanywa sana, na udongo. Miundo iliyoyeyushwa kimsingi ni ayoni changamano, mara nyingi huwa na asidi ya amino, asidi humic na fulvic, na pia kama sianidi changamano kali. Misombo ya nikeli ya kawaida katika maji ya asili ni yale ambayo hupatikana katika hali ya oxidation +2. Mchanganyiko wa Ni3+ kawaida huundwa katika mazingira ya alkali.

Misombo ya nickel ina jukumu muhimu katika michakato ya hematopoietic, kuwa vichocheo. Maudhui yake yaliyoongezeka yana athari maalum kwenye mfumo wa moyo. Nickel ni moja ya vipengele vya kansa. Inaweza kusababisha magonjwa ya kupumua. Inaaminika kuwa ioni za nickel za bure (Ni2+) ni takriban mara 2 zaidi ya sumu kuliko misombo yake tata.

Biashara za metallurgiska kila mwaka hutoa juu ya uso wa dunia zaidi ya tani elfu 150 za shaba, tani elfu 120 za zinki, tani elfu 90 za risasi, tani elfu 12 za nikeli, tani elfu 1.5 za molybdenum, tani 800 za cobalt na karibu tani 800 za cobalt. tani 30 za zebaki. Kwa gramu 1 ya shaba ya malengelenge, taka kutoka kwa tasnia ya kuyeyusha shaba ina tani 2.09 za vumbi, ambayo ina hadi 15% ya shaba, 60% ya oksidi ya chuma na 4% kila moja ya arseniki, zebaki, zinki na risasi. Takataka kutoka kwa viwanda vya uhandisi wa mitambo na kemikali zina hadi mg elfu 1 kwa kilo ya risasi, hadi 300 mg/kg ya shaba, hadi 10 elfu mg/kg ya chromium na chuma, hadi 100 g/kg ya fosforasi na juu. hadi 10 g/kg ya manganese na nikeli. Huko Silesia, karibu na viwanda vya zinki, dampo zenye zinki kutoka 2 hadi 12% na risasi kutoka 0.5 hadi 3% zimerundikana.

Zaidi ya tani elfu 250 za risasi kwa mwaka hufikia uso wa udongo na gesi za kutolea nje; ni uchafuzi mkubwa wa udongo wa risasi.

1.4 Njia za kuamua metali nzito

Leo, kuna vikundi viwili vya njia kuu za uchambuzi ambazo huamua uwepo wa metali nzito kwenye udongo:

1. Electrochemical

Njia za electrochemical zimeainishwa kulingana na asili ya ishara ya uchambuzi. Kwa hiyo, wakati wa uchambuzi, inawezekana kupima uwezo wa moja ya electrodes (potentiometry), upinzani wa seli, au conductivity ya umeme ya suluhisho (conductometry). Mara nyingi, voltage ya nje hutumiwa kwa electrodes, baada ya hapo sasa kupita kwa suluhisho hupimwa (njia za voltammetric, hasa polarography). Katika kesi hiyo, athari za redox hutokea kwenye uso wa electrodes, yaani, electrolysis ya suluhisho hutokea. Ikiwa unafanya electrolysis hadi mwisho na kupima kiasi cha umeme kinachotumiwa oxidize (au kupunguza) dutu inayojulikana, unaweza kuhesabu wingi wa dutu hii. Njia hii inaitwa coulometry. Wakati mwingine maudhui ya analyte huhesabiwa na uzito wa electrode, yaani, kwa wingi wa bidhaa ya electrolysis iliyotolewa juu yake (electrogravimetry).

Njia za elektrochemical ni za kuchagua kabisa (isipokuwa conductometry), kwa hivyo, kwa msaada wao, vitu vingine vimedhamiriwa mbele ya wengine, na vimedhamiriwa tofauti. maumbo tofauti kipengele kimoja, tofauti mchanganyiko tata na kutambua vipengele vyake, na pia kuzingatia uchafu fulani wa ufuatiliaji. Njia za electrochemical hutumiwa sana kudhibiti utungaji wa maji ya asili na taka, udongo na bidhaa za chakula, ufumbuzi wa teknolojia na maji ya kibaiolojia. Mbinu zinazofanana hazihitaji vifaa ngumu na hazitumii joto la juu na shinikizo. Njia tofauti za elektrochemical hutofautiana katika unyeti, usahihi, kasi na viashiria vingine, na kwa hivyo hukamilishana vizuri.

Hebu fikiria njia za kikundi cha electrochemical:

Voltammetry:

Njia za uchambuzi wa Voltammetric huitwa mbinu kulingana na kurekodi na kujifunza utegemezi wa sasa unaopita kupitia kiini cha electrolytic kwenye voltage inayotumiwa nje. Uwakilishi wa kielelezo wa utegemezi huu unaitwa voltammogram. Uchambuzi wa voltammogram hutoa habari kuhusu utungaji wa ubora na kiasi wa dutu iliyochambuliwa.

Ili kurekodi voltammograms, kiini cha electrolytic kinahitajika, kilicho na electrode ya kiashiria na electrode ya kumbukumbu. Electrode ya kumbukumbu ni kawaida electrode ya calomel iliyojaa au safu ya zebaki chini ya electrolyzer. Electrodi ya zebaki, platinamu ya microdisk au elektroni za grafiti hutumiwa kama kiashiria.

Kulingana na aina ya electrode ya kiashiria, mbinu za voltammetric kawaida hugawanywa katika polarography na voltammetry yenyewe. Ikiwa electrode ya zebaki inayoshuka hutumiwa kama elektrodi ya kiashiria, basi utegemezi unaosababishwa wa sasa kwenye voltage huitwa polarograms na, ipasavyo, njia ya uchambuzi inaitwa polarography. Njia hiyo iliundwa na mwanakemia bora wa umeme wa Czech na mshindi wa Tuzo ya Nobel Jar. Heyrovsky (1922). Wakati wa kufanya kazi na electrode nyingine yoyote ya kiashiria, ikiwa ni pamoja na electrode ya zebaki iliyosimama, mtu anahusika na voltammetry.

Potentiometry:

Uchunguzi wa Potentiometric ni kipimo cha viashiria vya vitu hivyo vilivyo katika hali ya ionic. Kwa maneno mengine, vitu vya utafiti ni suluhisho, karibu kila wakati huwa na maji, ingawa uchambuzi wa vitu vikali pia hufanywa ikiwa kuna uwepo wa vitu vyenye mumunyifu. Baadhi ya chembe zinaweza kuhitaji elektrodi iliyo na utando nyeti kuchunguzwa umbo fulani, ambayo itasaidia kuchambua vitu vya viscous au gel.

Uchunguzi wa Potentiometric unaweza kufanywa kwa njia kadhaa. Ya kwanza ni potentiometry ya moja kwa moja. Mara nyingi, njia hii inafanywa kupima viwango vya pH na inategemea aina ya kupima electrode yenyewe. Njia hii ndiyo rahisi zaidi. Njia ya pili ni titration ya potentiometric, ambayo inafanywa kwa tofauti nyingi. Kiini chake ni kwamba kuhesabu viashiria, mfululizo wa athari za kemikali hufanyika chini ya udhibiti wa electrode ya kuchagua ion. Njia hii inatofautiana na ya awali katika gharama kubwa za kazi, lakini pia katika matokeo sahihi zaidi. Na njia ya tatu - njia ya viongeza - inahusiana na ile iliyoelezwa hapo juu. Inafanywa kwa anuwai nyingi, ambayo inaruhusu uchambuzi wa viwango vya chini.

Coulometry:

Coulometry ni mbinu ya kielektroniki ya uchanganuzi kulingana na kupima kiasi cha umeme kinachohitajika kwa mabadiliko ya kieletrokemikali ya dutu inayoamuliwa. Katika coulometry, kuna aina mbili za uchambuzi:

colometry ya moja kwa moja;

titration ya coulometric.

Conductometry:

Njia za uchambuzi wa conductometric zinategemea kupima conductivity ya umeme ya ufumbuzi chini ya utafiti. Kuna njia kadhaa za uchambuzi wa conductometriki:

· conductometry ya moja kwa moja - njia ambayo inakuwezesha kuamua moja kwa moja mkusanyiko wa electrolyte kwa kupima conductivity ya umeme ya suluhisho na inayojulikana. utungaji wa ubora wa juu;

· uwekaji alama wa kisomeometriki ni mbinu ya uchanganuzi inayozingatia kubainisha maudhui ya dutu kwa kukatika kwa curve ya titration. Curve hujengwa kutoka kwa vipimo vya conductivity maalum ya umeme ya suluhisho iliyochambuliwa, ambayo hubadilika kama matokeo ya athari za kemikali wakati wa mchakato wa titration;

· chronoconductometric titration - kulingana na kubainisha maudhui ya dutu kulingana na muda uliotumika kuteremsha, ambayo inarekodiwa kiotomatiki kwenye kinasa sauti cha chati cha curve ya titration.

Kwa njia hii, inawezekana kupata na kuhesabu maudhui ya metali nzito na kikomo cha chini cha kugundua katika sampuli ya udongo.

2. Mbinu za uchimbaji-photoometric

Njia hizi hutumiwa sana katika kemia ya uchambuzi, na uamuzi wa sehemu iliyochambuliwa katika dondoo inaweza kufanyika kwa picha na kwa njia nyingine: polarographic, spectral.

Wakati huo huo, kuna baadhi ya makundi ya mbinu za uchimbaji ambazo mwisho wa photometric ni bora zaidi, kutoa kasi muhimu na usahihi wa uamuzi. Njia hizi zinaitwa uchimbaji-photoometric. Njia ya kawaida sana ambayo microelement fulani inabadilishwa kuwa kiwanja cha rangi ya mumunyifu wa maji, hutolewa, na dondoo ni photomodeled. Mbinu hii huondoa ushawishi wa kuingilia kati wa vipengele vya kigeni na huongeza unyeti wa uamuzi, kwani microimpurity hujilimbikizia wakati wa uchimbaji. Kwa mfano, uamuzi wa uchafu wa chuma katika chumvi ya cobalt au nickel unafanywa kwa uchimbaji wa complexes yake ya thiocainate na pombe ya amyl.

Spectrophotometry

Mbinu ya uchanganuzi wa spectrophotometric inategemea ufyonzaji wa spectral-selective wa flux monochromatic ya nishati ya mwanga inapopitia kwenye suluhisho la mtihani. Njia hiyo inafanya uwezekano wa kuamua viwango vya vipengele vya mtu binafsi vya mchanganyiko wa vitu vya rangi ambavyo vina kunyonya kwa urefu tofauti wa wavelengths; ni nyeti zaidi na sahihi kuliko njia ya photoelectrocolorimetric. Inajulikana kuwa mbinu ya uchanganuzi wa picha za rangi inatumika tu kwa uchanganuzi wa suluhu za rangi; suluhu zisizo na rangi katika eneo linaloonekana la wigo huwa na mgawo wa kunyonya usio na maana. Hata hivyo, misombo mingi isiyo na rangi na yenye rangi dhaifu (hasa kikaboni) ina bendi za ngozi za tabia katika mikoa ya ultraviolet na infrared ya wigo, ambayo hutumiwa kwa uamuzi wao wa kiasi. Mbinu ya uchanganuzi wa spectrophotometri inatumika kwa kupima ufyonzaji wa mwanga katika maeneo mbalimbali ya wigo unaoonekana, katika maeneo ya ultraviolet na infrared ya wigo, ambayo huongeza kwa kiasi kikubwa uwezo wa uchambuzi wa njia.

Njia ya spectrophotometric katika eneo la ultraviolet la wigo hufanya iwezekanavyo kuamua kibinafsi mchanganyiko wa sehemu mbili na tatu za vitu. Uamuzi wa kiasi cha vipengele vya mchanganyiko ni msingi wa ukweli kwamba wiani wa macho wa mchanganyiko wowote ni sawa na jumla ya msongamano wa macho wa vipengele vya mtu binafsi.

Mtazamo wa kunyonya atomiki.

Njia ya spectroscopy ya ngozi ya atomiki kwa sasa ni rahisi zaidi kwa kuamua maudhui ya metali katika vitu vya mazingira, bidhaa za chakula, udongo, na aloi mbalimbali. Njia hiyo pia hutumiwa katika jiolojia kuchambua muundo wa miamba, na madini kuamua muundo wa vyuma.

Njia ya spectroscopy ya ngozi ya atomiki inapendekezwa kwa sehemu kubwa viwango vya serikali kwa ajili ya uamuzi wa zinki za simu katika udongo, asili na maji, na pia katika aina mbalimbali za aloi zisizo na feri.

Njia hiyo inategemea kunyonya kwa mionzi ya umeme na atomi za bure katika hali ya stationary (isiyo na msisimko). Kwa urefu wa wimbi linalolingana na mpito wa atomi kutoka ardhini hadi hali ya elektroniki ya msisimko, idadi ya watu wa kiwango cha chini hupungua. Ishara ya uchanganuzi inategemea idadi ya chembe ambazo hazijasisimka katika sampuli iliyochanganuliwa (yaani, juu ya mkusanyiko wa kipengele kinachoamuliwa), kwa hiyo, kwa kupima kiasi cha mionzi ya umeme iliyoingizwa, mkusanyiko wa kipengele kinachoamuliwa katika sampuli ya awali inaweza. kuamuliwa.

Njia hiyo inategemea ngozi ya ultraviolet au mionzi inayoonekana na atomi za gesi. Ili kuleta sampuli katika hali ya atomi ya gesi, hudungwa ndani ya moto. Taa iliyo na cathode ya mashimo iliyotengenezwa kwa chuma iliyoamuliwa hutumiwa kama chanzo cha mionzi. Muda wa urefu wa wimbi kati ya mstari wa spectral unaotolewa na chanzo cha mwanga na mstari wa kunyonya wa kipengele sawa katika mwali ni nyembamba sana, kwa hivyo kuingilia kati kwa vipengele vingine hakuna athari yoyote kwenye matokeo ya uchambuzi. Njia ya uchambuzi wa spectral ya ngozi ya atomiki ina sifa ya juu kabisa na unyeti wa jamaa. Njia hiyo inafanya uwezekano wa kuamua kwa usahihi kuhusu vipengele themanini katika ufumbuzi katika viwango vya chini, kwa hiyo hutumiwa sana katika biolojia, dawa (kwa ajili ya uchambuzi wa maji ya kikaboni), jiolojia, sayansi ya udongo (kwa ajili ya kuamua microelements katika udongo) na maeneo mengine ya udongo. sayansi, pamoja na madini kwa ajili ya utafiti na udhibiti wa michakato ya kiteknolojia.

Mionzi katika safu ya 190-850 nm hupitishwa kupitia safu ya mvuke ya atomiki ya sampuli zilizopatikana kwa kutumia atomizer. Kama matokeo ya kunyonya kwa quanta nyepesi, atomi hubadilika kuwa hali ya nishati ya msisimko. Mabadiliko haya katika spectra ya atomiki yanahusiana na kinachojulikana. mistari resonant tabia ya kipengele fulani. Kwa mujibu wa sheria ya Bouguer-Lambert-Beer, kipimo cha mkusanyiko wa kipengele ni wiani wa macho A = logi(I0/I), ambapo I0 na mimi ni nguvu za mionzi kutoka kwa chanzo kabla na baada ya kupitia safu ya kunyonya, kwa mtiririko huo.

Mchoro 1.1 Mchoro wa mpangilio wa spectrometer ya kunyonya atomiki: taa ya cathode yenye mashimo 1 au taa isiyo na electrode; 2-grafu cuvette; 3-monochromator; 4-kigunduzi

Njia hii ni bora kuliko nyingine nyingi kwa usahihi na unyeti; kwa hiyo, hutumiwa katika uthibitishaji wa aloi za kawaida na miamba ya kijiolojia (kwa kuhamisha kwenye suluhisho).

Tofauti kubwa kati ya ufyonzaji wa atomiki na spectrometry ya utoaji wa mwali wa moto ni kwamba njia ya mwisho hupima mionzi inayotolewa na atomi katika hali ya msisimko katika mwali wa moto, wakati ufyonzaji wa atomiki unategemea kupima mionzi inayofyonzwa na atomi zisizo na msisimko kwenye mwali. kuna nyingi kwenye mwali wa moto mara nyingi zaidi ya zile zilizosisimka. Hii inaelezea unyeti mkubwa wa njia katika kuamua vipengele ambavyo vina nishati ya juu ya kusisimua, yaani, wale ambao ni vigumu kusisimua.

Chanzo cha mwanga katika AAS ni taa ya cathode tupu ambayo hutoa mwanga wenye safu nyembamba sana ya urefu wa mawimbi, kwa mpangilio wa 0.001 nm. Mstari wa kunyonya wa kipengele kinachoamuliwa ni pana kidogo kuliko bendi iliyotolewa, ambayo inafanya uwezekano wa kupima mstari wa kunyonya kwa upeo wake. Kifaa kina seti muhimu ya taa, kila taa inalenga kuamua kipengele kimoja tu.

"Cuvette" katika AAS ni moto yenyewe. Kwa kuwa sheria ya Bia inazingatiwa katika AAS, unyeti wa njia inategemea urefu wa safu ya moto ya kunyonya, ambayo lazima iwe mara kwa mara na kubwa ya kutosha.

Mwali wa moto hutumiwa, kwa ajili ya utengenezaji wa ambayo asetilini, propani au hidrojeni hutumiwa kama mafuta, na hewa, oksijeni au oksidi ya nitrojeni hutumiwa kama kioksidishaji (1). Mchanganyiko wa gesi uliochaguliwa huamua joto la moto. Mwali wa hewa-asetilini na mwali wa hewa-propane vina joto la chini(2200-2400 °C). Moto kama huo hutumiwa kuamua vitu ambavyo misombo yake hutengana kwa urahisi kwa joto hili. Moto wa hewa-propane hutumiwa wakati kuna shida katika kupata asetilini; uingizwaji kama huo unafanya kazi kuwa ngumu, kwani propane ya kiufundi ina uchafu unaochafua mwali. Wakati wa kuamua vipengele vinavyounda misombo ngumu-kutenganisha, moto wa juu wa joto (3000-3200 ° C, unaoundwa na mchanganyiko wa oksidi ya nitrojeni (1) - asetilini hutumiwa. Moto kama huo ni muhimu wakati wa kuamua aluminium, beryllium; silicon, vanadium na molybdenum. Kuamua arseniki na seleniamu kubadilishwa kuwa hidridi zao, moto wa kupunguza unahitajika, unaotengenezwa kwa kuchoma hidrojeni katika mchanganyiko wa argon-hewa. hali na joto la kawaida.

Nyaraka zinazofanana

Tabia za kimwili na kemikali za metali nzito na misombo yao inayotumiwa katika uzalishaji wa viwanda na kuwa chanzo cha uchafuzi wa mazingira: chromium, manganese, nickel, cadmium, zinki, tungsten, zebaki, bati, risasi, antimoni, molybdenum.

muhtasari, imeongezwa 03/13/2010

Uamuzi wa maudhui ya metali nzito katika taka ya viwanda. Kanuni za spectrometry ya kunyonya atomiki. Mahitaji ya maandalizi ya sampuli. Muundo wa spectrometer, utaratibu wa ufungaji wake. Maandalizi ya ufumbuzi kwa ajili ya calibration, kufanya utafiti.

kazi ya kozi, imeongezwa 03/09/2016

Dhana ya metali nzito na mandhari ya kilimo. Sababu kuu za kuonekana kwa metali katika viwango vya juu katika udongo, kama matokeo ambayo huwa hatari kwa mazingira. Mzunguko wa biogeochemical ya metali nzito: risasi, cadmium, zinki, nikeli.

muhtasari, imeongezwa 03/15/2015

Njia za kuamua chuma. Uamuzi wa kemikali-spectral wa metali nzito katika maji ya asili. Uamuzi wa yaliyomo kwenye chuma maji machafu, usindikaji wa awali wa sampuli wakati wa kuamua metali. Njia za kuamua aina zilizopo za metali.

kazi ya kozi, imeongezwa 01/19/2014

Uchambuzi wa fluorescence ya atomiki. X-ray fluorescence. Njia za electrochemical za uchambuzi. Kuvua voltammetry. Mbinu ya polarografia. Uamuzi wa maudhui ya risasi na zinki katika sampuli moja. Uamuzi wa maudhui ya zinki kwa njia ya dithizone.

kazi ya kozi, imeongezwa 11/05/2016

sifa za jumla metali Ufafanuzi, muundo. Tabia za jumla za kimwili. Njia za kupata chuma. Tabia za kemikali za metali. Aloi za chuma. Tabia za vipengele vya vikundi vidogo. Tabia za metali za mpito.

muhtasari, imeongezwa 05/18/2006

Tabia, uainishaji na msingi wa kemikali wa mifumo ya mtihani. Zana na mbinu za kuchambua vitu mbalimbali vya mazingira kwa kutumia mifumo ya majaribio. Uamuzi wa ions za cobalt kwa njia ya colorimetric kutoka kwa ufumbuzi, mkusanyiko wa ions za shaba.

tasnifu, imeongezwa 05/30/2007

Ushawishi wa kemikali wa chuma na metali nyingine nzito kwa wanadamu. Mbinu za gravimetric na titrimetric, potentiometry, voltammetry, coulometry, electrogravimetry, spectroscopy ya utoaji wa atomiki, uchambuzi wa photometric na luminescent.

kazi ya kozi, imeongezwa 12/08/2010

Uamuzi wa mkusanyiko wa metali nzito, fosforasi na maudhui ya jumla ya mawakala wa kupunguza katika maji na mimea ya pwani. Kiwango cha uchafuzi wa hewa mijini. Kuchukua sampuli kwenye sorbent ikifuatiwa na utengano wa joto moja kwa moja kwenye kivukizo cha kromatografu.

tasnifu, imeongezwa 07/18/2011

Muundo wa atomi za chuma. Nafasi ya metali katika jedwali la upimaji. Vikundi vya metali. Mali ya kimwili ya metali. Tabia za kemikali za metali. Kutu ya metali. Dhana ya aloi. Njia za kupata chuma.

Metali nzito kwenye udongo

KATIKA Hivi majuzi Kwa sababu ya maendeleo ya haraka ya tasnia, kuna ongezeko kubwa la kiwango cha metali nzito katika mazingira. Neno "metali nzito" linatumika kwa metali ama kwa msongamano unaozidi 5 g/cm 3 au kwa nambari ya atomiki kubwa kuliko 20. Ingawa, kuna maoni mengine, kulingana na ambayo zaidi ya vipengele 40 vya kemikali na molekuli ya atomiki inayozidi 50. zimeainishwa kama metali nzito. vitengo Miongoni mwa vipengele vya kemikali, metali nzito ni sumu zaidi na ni ya pili kwa dawa za wadudu katika kiwango chao cha hatari. Wakati huo huo, vipengele vya kemikali vifuatavyo vinachukuliwa kuwa sumu: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Phytotoxicity ya metali nzito inategemea mali zao za kemikali: valence, radius ionic na uwezo wa kuunda complexes. Mara nyingi, vipengele hupangwa kwa utaratibu wa sumu: Cu > Ni > Cd > Zn > Pb > Hg > Fe > Mo > Mn. Hata hivyo, mfululizo huu unaweza kutofautiana kwa kiasi fulani kutokana na mvua isiyo sawa ya vipengele na udongo na kuhamishiwa kwenye hali isiyoweza kufikiwa na mimea, hali ya kukua, na sifa za kisaikolojia na maumbile ya mimea yenyewe. Mabadiliko na uhamiaji wa metali nzito hutokea chini ya ushawishi wa moja kwa moja na wa moja kwa moja wa mmenyuko wa utata. Wakati wa kutathmini uchafuzi wa mazingira, ni muhimu kuzingatia mali ya udongo na, kwanza kabisa, muundo wa granulometric, maudhui ya humus na uwezo wa buffering. Uwezo wa buffer unamaanisha uwezo wa udongo kudumisha mkusanyiko wa metali katika suluhisho la udongo kwa kiwango cha mara kwa mara.

Katika udongo, metali nzito hupo katika awamu mbili - imara na katika ufumbuzi wa udongo. Aina ya kuwepo kwa metali imedhamiriwa na mmenyuko wa mazingira, kemikali na muundo wa nyenzo za ufumbuzi wa udongo na, kwanza kabisa, maudhui ya vitu vya kikaboni. Mambo magumu ambayo huchafua udongo hujilimbikizia hasa kwenye safu yake ya juu ya 10 cm. Hata hivyo, wakati udongo wa chini-buffer ni acidified, sehemu kubwa ya metali kutoka hali ya kubadilishana-kufyonzwa hupita katika ufumbuzi udongo. Cadmium, shaba, nikeli, na cobalt zina uwezo mkubwa wa kuhama katika mazingira ya tindikali. Kupungua kwa pH kwa vitengo 1.8-2 husababisha kuongezeka kwa uhamaji wa zinki kwa 3.8-5.4, cadmium kwa 4-8, shaba kwa mara 2-3. .

Jedwali 1 Viwango vya juu vinavyoruhusiwa vya ukolezi (MAC), maudhui ya usuli ya vipengele vya kemikali kwenye udongo (mg/kg)

	Hatari ya Hatari		UEC na vikundi vya udongo
	Inaweza kutolewa kwa bafa ya acetate ya amonia (pH=4.8)	Mchanga, mchanga mwepesi	Loamy, udongo
pH xl< 5,5	pH xl > 5.5

Kwa hivyo, wakati metali nzito huingia kwenye udongo, huingiliana haraka na ligandi za kikaboni ili kuunda misombo tata. Kwa hivyo, katika viwango vya chini vya udongo (20-30 mg / kg), takriban 30% ya risasi iko katika mfumo wa complexes na suala la kikaboni. Uwiano wa misombo tata ya risasi huongezeka kwa kuongezeka kwa mkusanyiko hadi 400 mg / g, na kisha hupungua. Vyuma pia huchujwa (kwa kubadilishana au bila kubadilishana) na mchanga wa chuma na hidroksidi za manganese, madini ya udongo, na viumbe hai vya udongo. Vyuma vinavyopatikana kwa mimea na uwezo wa leaching hupatikana katika ufumbuzi wa udongo kwa namna ya ions za bure, complexes na chelates.

Kufyonzwa kwa HMs na udongo kwa kiasi kikubwa inategemea athari ya mazingira na ambayo anions hutawala katika ufumbuzi wa udongo. Katika mazingira ya tindikali, shaba, risasi na zinki ni sorbed zaidi, na katika mazingira ya alkali, cadmium na cobalt huingizwa sana. Shaba kwa upendeleo hufunga kwa ligandi za kikaboni na hidroksidi za chuma.

Jedwali 2 Uhamaji wa microelements katika udongo mbalimbali kulingana na pH ya ufumbuzi wa udongo

Sababu za udongo na hali ya hewa mara nyingi huamua mwelekeo na kasi ya uhamiaji na mabadiliko ya HM kwenye udongo. Kwa hivyo, hali ya serikali ya udongo na maji ya eneo la msitu-steppe huchangia uhamiaji mkubwa wa wima wa HM kando ya wasifu wa udongo, ikiwa ni pamoja na uhamisho unaowezekana wa metali na mtiririko wa maji pamoja na nyufa, vifungu vya mizizi, nk. .

Nickel (Ni) ni kipengele cha kikundi VIII cha jedwali la upimaji na wingi wa atomiki 58.71. Nickel, pamoja na Mn, Fe, Co na Cu, ni mali ya kinachojulikana kama metali za mpito, misombo ambayo ina shughuli nyingi za kibaolojia. Kwa sababu ya sifa za kimuundo za obiti za elektroniki, metali zilizo hapo juu, pamoja na nickel, zina uwezo wa kutamka wa kuunda tata. Nickel ina uwezo wa kutengeneza muundo thabiti, kwa mfano, na cysteine na citrate, na vile vile na ligand nyingi za kikaboni na isokaboni. Muundo wa kijiografia wa miamba ya chanzo kwa kiasi kikubwa huamua maudhui ya nikeli katika udongo. Kiasi kikubwa cha nikeli kinapatikana katika udongo unaoundwa kutoka kwa miamba ya msingi na ya ultrabasic. Kwa mujibu wa waandishi wengine, mipaka ya viwango vya ziada na sumu ya nickel kwa aina nyingi hutofautiana kutoka 10 hadi 100 mg / kg. Wingi wa nikeli ni fasta imara katika udongo, na uhamiaji dhaifu sana katika hali ya colloidal na katika muundo wa kusimamishwa kwa mitambo haiathiri usambazaji wao pamoja na wasifu wa wima na ni sare kabisa.

Kuongoza (Pb). Kemia ya risasi katika udongo imedhamiriwa na usawa wa maridadi wa michakato iliyoelekezwa kinyume: sorption-desorption, dissolution-mpito kwa hali imara. risasi iliyotolewa katika udongo ni pamoja na katika mzunguko wa mabadiliko ya kimwili, kemikali na physicochemical. Mara ya kwanza, taratibu za harakati za mitambo (chembe za risasi hutembea kwenye uso na kupitia nyufa kwenye udongo) na uenezi wa convective hutawala. Kisha, michanganyiko ya risasi ya awamu dhabiti inapoyeyuka, michakato changamano zaidi ya kimwili na kemikali hutokea (haswa, michakato ya uenezaji wa ioni), ikifuatana na mabadiliko ya misombo ya risasi inayowasili na vumbi.

Imethibitishwa kuwa risasi huhama kwa wima na kwa usawa, na mchakato wa pili ukishinda wa kwanza. Zaidi ya miaka 3 ya uchunguzi katika meadow ya nyasi mchanganyiko, vumbi la risasi lililowekwa ndani ya uso wa udongo lilisogezwa kwa usawa kwa cm 25-35, na kina cha kupenya kwake kwenye unene wa udongo ulikuwa 10-15. Sababu za kibiolojia zina jukumu muhimu. katika uhamiaji wa risasi: mizizi ya mimea inachukua metali ya ions; wakati wa msimu wa kupanda hutembea kwenye udongo; Wakati mimea inapokufa na kuoza, risasi hutolewa kwenye udongo unaozunguka.

Inajulikana kuwa udongo una uwezo wa kumfunga (sorb) risasi ya teknolojia inayoingia ndani yake. Sorption inaaminika kujumuisha michakato kadhaa: kubadilishana kamili na cations ya changamano ya kunyonya udongo (adsorption isiyo maalum) na mfululizo wa athari za mchanganyiko wa risasi na wafadhili wa vipengele vya udongo (adsorption maalum). Katika udongo, risasi inahusishwa hasa na viumbe hai, pamoja na madini ya udongo, oksidi za manganese, na hidroksidi za chuma na alumini. Kwa kumfunga risasi, humus huzuia uhamiaji wake katika mazingira ya karibu na kuzuia kuingia kwake kwenye mimea. Ya madini ya udongo, illites ni sifa ya tabia ya sorption ya risasi. Kuongezeka kwa pH ya udongo wakati wa kuweka chokaa husababisha kufungwa zaidi kwa risasi kwenye udongo kutokana na kuundwa kwa misombo yenye mumunyifu (hidroksidi, carbonates, nk).

Risasi, iliyopo kwenye udongo katika fomu za rununu, inakuwa fasta baada ya muda vipengele vya udongo na inakuwa isiyoweza kufikiwa na mimea. Kulingana na watafiti wa ndani, risasi ni thabiti zaidi katika udongo wa chernozem na peat-silt.

Cadmium (Cd) Upekee wa cadmium, ambayo huitofautisha na HM zingine, ni kwamba katika suluhisho la udongo iko hasa katika mfumo wa cations (Cd 2+), ingawa kwenye udongo na mazingira ya mmenyuko wa neutral inaweza kuunda kidogo mumunyifu. complexes na sulfates na phosphates au hidroksidi.

Kwa mujibu wa data zilizopo, mkusanyiko wa cadmium katika ufumbuzi wa udongo wa udongo wa nyuma huanzia 0.2 hadi 6 μg / l. Katika maeneo yenye uchafuzi wa udongo huongezeka hadi 300-400 µg/l. .

Inajulikana kuwa cadmium katika udongo ni simu sana, i.e. ina uwezo wa kusonga kwa kiasi kikubwa kutoka kwa awamu imara hadi awamu ya kioevu na nyuma (ambayo inafanya kuwa vigumu kutabiri kuingia kwake kwenye mmea). Taratibu zinazodhibiti mkusanyiko wa kadiamu kwenye suluhisho la mchanga huamuliwa na michakato ya unyonyaji (kwa sorption tunamaanisha adsorption yenyewe, mvua na ugumu). Cadmium hufyonzwa na udongo kwa kiasi kidogo kuliko HM nyingine. Ili kuashiria uhamaji wa metali nzito katika udongo, uwiano wa viwango vya chuma katika awamu imara na ile katika suluhisho la usawa hutumiwa. Maadili ya juu Uwiano huu unaonyesha kuwa metali nzito huhifadhiwa katika awamu dhabiti kwa sababu ya mmenyuko wa kunyonya; maadili ya chini kwa sababu ya ukweli kwamba metali ziko kwenye suluhisho, kutoka ambapo zinaweza kuhamia mazingira mengine au kuingia katika athari tofauti (jiokemia au kibaolojia). ) Inajulikana kuwa mchakato unaoongoza katika kumfunga cadmium ni adsorption na udongo. Utafiti miaka ya hivi karibuni pia ilionyesha jukumu muhimu la vikundi vya hidroksili, oksidi za chuma na vitu vya kikaboni katika mchakato huu. Wakati kiwango cha uchafuzi wa mazingira ni cha chini na mmenyuko wa mazingira ni upande wowote, cadmium inatangazwa hasa na oksidi za chuma. Na katika mazingira ya tindikali (pH=5), vitu vya kikaboni huanza kufanya kazi kama adsorbent yenye nguvu. Katika viwango vya chini vya pH (pH=4), chaguo za kukokotoa za utangazaji hubadilika hadi kwa mabaki ya viumbe hai. Vipengele vya madini huacha kuchukua jukumu lolote katika michakato hii.

Inajulikana kuwa cadmium hainywekiwi tu na uso wa udongo, lakini pia haibadiliki kwa sababu ya kunyesha, kuganda, na ufyonzaji wa pakiti za madini ya udongo. Inaenea ndani ya chembe za udongo kupitia micropores na njia nyingine.

Cadmium ni fasta kwa njia tofauti katika udongo aina tofauti. Kufikia sasa, ni kidogo kinachojulikana kuhusu uhusiano wa ushindani wa cadmium na metali nyingine katika michakato ya kunyonya katika mchanganyiko wa kunyonya udongo. Kulingana na utafiti wa wataalamu kutoka Chuo Kikuu cha Ufundi cha Copenhagen (Denmark), mbele ya nickel, cobalt na zinki, ngozi ya cadmium na udongo ilizimwa. Uchunguzi mwingine umeonyesha kuwa michakato ya kunyunyiza kwa cadmium na udongo hutiwa unyevu mbele ya ioni za klorini. Kueneza kwa udongo na ioni za Ca 2+ kulisababisha kuongezeka kwa utegaji wa cadmium. Vifungo vingi vya cadmium na vipengele vya udongo vinageuka kuwa tete; chini ya hali fulani (kwa mfano, mmenyuko wa asidi ya mazingira), hutolewa na kurudi kwenye suluhisho.

Jukumu la microorganisms katika mchakato wa kufutwa kwa cadmium na mpito wake kwa hali ya simu imefunuliwa. Kama matokeo ya shughuli zao muhimu, muundo wa chuma mumunyifu wa maji huundwa, au hali ya kifizikia huundwa ambayo ni nzuri kwa mpito wa cadmium kutoka kwa awamu ngumu hadi awamu ya kioevu.

Michakato inayotokea na cadmium kwenye udongo (sorption-desorption, mpito ndani ya suluhisho, n.k.) imeunganishwa na inategemeana; ugavi wa chuma hiki kwa mimea hutegemea mwelekeo, nguvu na kina. Inajulikana kuwa kiasi cha sorption ya kadiamu na udongo inategemea thamani ya pH: juu ya pH ya udongo, cadmium inazidi zaidi. Kwa hiyo, kwa mujibu wa data zilizopo, katika pH mbalimbali kutoka 4 hadi 7.7, pamoja na ongezeko la pH kwa kitengo kimoja, uwezo wa kunyunyiza wa udongo kwa heshima na cadmium uliongezeka takriban mara tatu.

Zinki (Zn). Upungufu wa zinki unaweza kujidhihirisha wote kwenye udongo wa tindikali, wenye mwanga sana wa podzolized, na kwenye udongo wa carbonate, maskini katika zinki, na kwenye udongo wenye humus nyingi. Udhihirisho wa upungufu wa zinki huimarishwa na matumizi ya viwango vya juu vya mbolea za fosforasi na kulima kwa nguvu ya udongo wa chini hadi upeo wa kilimo.

Kiwango cha juu cha zinki kiko kwenye udongo wa tundra (53-76 mg/kg) na chernozem (24-90 mg/kg), ambao ni wa chini kabisa katika udongo wa soddy-podzolic (20-67 mg/kg). Upungufu wa zinki mara nyingi hutokea kwenye udongo usio na upande na kidogo wa alkali ya carbonate. Katika udongo wenye asidi, zinki ni simu zaidi na inapatikana kwa mimea.

Zinki katika udongo iko katika umbo la ioniki, ambapo hutangazwa na utaratibu wa kubadilishana cation katika mazingira yenye asidi au kama matokeo ya chemisorption katika mazingira ya alkali. Ioni ya rununu zaidi ni Zn 2+. Uhamaji wa zinki kwenye udongo huathiriwa zaidi na pH na maudhui ya madini ya udongo. Katika pH<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе .

Sio siri kwamba kila mtu anataka kuwa na dacha katika eneo safi la kiikolojia, ambapo hakuna uchafuzi wa gesi ya mijini. Mazingira yana metali nzito (arseniki, risasi, shaba, zebaki, cadmium, manganese na zingine), ambazo hutoka hata kutoka kwa gesi za kutolea nje za gari. Inapaswa kueleweka kuwa dunia ni kisafishaji asilia cha anga na maji ya ardhini; hujilimbikiza sio metali nzito tu, bali pia dawa zenye madhara na hidrokaboni. Mimea, kwa upande wake, huchukua kila kitu ambacho udongo huwapa. Metal, kukaa kwenye udongo, hudhuru sio udongo yenyewe, bali pia mimea, na kwa sababu hiyo, wanadamu.

Karibu na barabara kuu kuna masizi mengi, ambayo huingia kwenye tabaka za uso wa udongo na kukaa kwenye majani ya mimea. Mazao ya mizizi, matunda, matunda na mazao mengine yenye rutuba hayawezi kupandwa katika shamba kama hilo. Umbali wa chini kutoka kwa barabara ni 50 m.

Udongo uliojaa metali nzito ni udongo mbaya; metali nzito ni sumu. Hutawahi kuona mchwa, mende wa ardhi au minyoo juu yake, lakini kutakuwa na mkusanyiko mkubwa wa wadudu wa kunyonya. Mara nyingi mimea inakabiliwa na magonjwa ya vimelea, kavu na haipatikani na wadudu.

Hatari zaidi ni misombo ya simu ya metali nzito, ambayo hutengenezwa kwa urahisi katika udongo tindikali. Imethibitishwa kuwa mimea iliyopandwa kwenye udongo wenye tindikali au mchanga mwepesi huwa na metali nyingi zaidi kuliko ile iliyopandwa kwenye udongo usio na upande wowote au wa calcareous. Kwa kuongezea, mchanga wenye mmenyuko wa tindikali ni hatari sana; hujilimbikiza kwa urahisi na huoshwa kwa urahisi, na kuishia kwenye maji ya chini ya ardhi. Kiwanja cha bustani, ambapo sehemu ya simba ni udongo, pia huathirika kwa urahisi na mkusanyiko wa metali nzito, wakati kusafisha binafsi hutokea kwa muda mrefu na polepole. Udongo salama zaidi na wenye utulivu ni chernozem, iliyojaa chokaa na humus.

Nini cha kufanya ikiwa kuna metali nzito kwenye udongo? Kuna njia kadhaa za kutatua tatizo.

1. Kiwanja ambacho hakijafanikiwa kinaweza kuuzwa.

2. Kuweka chokaa ni njia nzuri ya kupunguza mkusanyiko wa metali nzito kwenye udongo. Kuna tofauti. Rahisi zaidi: kutupa wachache wa udongo kwenye chombo na siki; ikiwa povu inaonekana, basi udongo ni wa alkali. Au kuchimba kidogo kwenye udongo, ikiwa unapata safu nyeupe ndani yake, basi asidi iko. Swali ni kiasi gani. Baada ya kuweka chokaa, angalia mara kwa mara asidi, unaweza kuhitaji kurudia utaratibu. Chokaa na unga wa dolomite, slag ya tanuru ya mlipuko, majivu ya peat, chokaa.

Ikiwa madini mengi nzito tayari yamekusanyika ardhini, basi itakuwa muhimu kuondoa safu ya juu ya mchanga (20-30 cm) na kuibadilisha na mchanga mweusi.

3. Kulisha mara kwa mara na mbolea za kikaboni (mbolea, mboji). Kadiri humus inavyozidi kwenye udongo, ndivyo metali nzito inavyopungua, na sumu hupungua. Udongo duni, usio na rutuba hauwezi kulinda mimea. Usizidishe na mbolea ya madini, haswa nitrojeni. Mbolea za madini hutengana haraka vitu vya kikaboni.

4. Kulegea kwa uso. Baada ya kufungia, hakikisha kutumia peat au mbolea. Wakati wa kufungia, ni muhimu kuongeza vermiculite, ambayo itakuwa kizuizi kati ya mimea na vitu vyenye sumu kwenye udongo.

5. Kuosha udongo pekee na mifereji ya maji nzuri. Vinginevyo, metali nzito itaenea katika eneo lote na maji. Jaza maji safi ili safu ya udongo ioshwe 30-50 cm kwa mazao ya mboga na hadi 120 cm kwa misitu ya matunda na miti. Flushing hufanyika katika chemchemi, wakati kuna unyevu wa kutosha katika udongo baada ya majira ya baridi.

6. Ondoa safu ya juu ya udongo, tengeneza mifereji ya maji kutoka kwa udongo uliopanuliwa au kokoto, na ujaze juu na udongo mweusi.

7. Panda mimea katika vyombo au chafu ambapo udongo unaweza kubadilishwa kwa urahisi. Angalia, usiimarishe mmea katika sehemu moja kwa muda mrefu.

8. Ikiwa njama ya bustani iko karibu na barabara, basi kuna uwezekano mkubwa kwamba kuna risasi katika udongo, ambayo hutoka na gesi za kutolea nje gari. Chambua risasi kwa kupanda mbaazi kati ya mimea; usivune. Katika vuli, chimba mbaazi na uwachome pamoja na matunda. Udongo utaboreshwa na mimea yenye mfumo wa mizizi yenye nguvu, yenye kina, ambayo itahamisha fosforasi, potasiamu na kalsiamu kutoka safu ya kina hadi safu ya juu.

9. Mboga na matunda yaliyopandwa kwenye udongo nzito lazima iwe chini ya matibabu ya joto au angalau kuosha chini ya maji ya bomba, na hivyo kuondoa vumbi vya anga.

10. Katika maeneo yaliyochafuliwa au maeneo ya karibu na barabara, uzio unaoendelea umewekwa, mesh ya mnyororo-link haitakuwa kizuizi dhidi ya vumbi vya barabara. Hakikisha kupanda miti iliyopungua nyuma ya uzio (). Kama chaguo, upandaji wa tabaka nyingi, ambao utachukua jukumu la walinzi kutoka kwa vumbi la anga na soti, itakuwa ulinzi bora.

Uwepo wa metali nzito kwenye udongo sio hukumu ya kifo, jambo kuu ni kutambua na kuzibadilisha kwa wakati unaofaa.

PAGE_BREAK-- metali nzito, ambayo ni sifa ya kundi kubwa la uchafuzi wa mazingira, imeenea hivi karibuni. Katika kazi mbalimbali za kisayansi na kutumika, waandishi hufasiri maana ya dhana hii kwa njia tofauti. Katika suala hili, kiasi cha vipengele vilivyoainishwa kama metali nzito hutofautiana sana. Sifa nyingi hutumika kama vigezo vya uanachama: wingi wa atomiki, msongamano, sumu, kuenea katika mazingira asilia, kiwango cha kuhusika katika mizunguko ya asili na ya mwanadamu. Katika baadhi ya matukio, ufafanuzi wa metali nzito hujumuisha vipengele vilivyoainishwa kama brittle (kwa mfano, bismuth) au metalloids (kwa mfano, arseniki).

Katika kazi zinazojitolea kwa shida za uchafuzi wa mazingira na ufuatiliaji wa mazingira, leo metali nzito ni pamoja na zaidi ya metali 40 za jedwali la upimaji la D.I. Mendeleev na misa ya atomiki ya zaidi ya vitengo 50 vya atomiki: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi nk Wakati huo huo, hali zifuatazo zina jukumu muhimu katika uainishaji wa metali nzito: sumu yao ya juu kwa viumbe hai katika viwango vya chini, pamoja na uwezo wa kujilimbikiza na biomagnify. Takriban metali zote zinazoanguka chini ya ufafanuzi huu (isipokuwa risasi, zebaki, cadmium na bismuth, jukumu la kibaolojia ambalo kwa sasa haijulikani) zinahusika kikamilifu katika michakato ya kibiolojia na ni sehemu ya enzymes nyingi. Kwa mujibu wa uainishaji wa N. Reimers, metali yenye wiani wa zaidi ya 8 g / cm3 inapaswa kuchukuliwa kuwa nzito. Hivyo, metali nzito ni pamoja na Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Imefafanuliwa rasmi metali nzito inalingana na idadi kubwa ya vipengele. Walakini, kulingana na watafiti wanaojishughulisha na shughuli za vitendo zinazohusiana na kuandaa uchunguzi wa hali na uchafuzi wa mazingira, misombo ya vitu hivi ni mbali na kuwa sawa na uchafuzi wa mazingira. Kwa hiyo, katika kazi nyingi, upeo wa kundi la metali nzito hupunguzwa, kwa mujibu wa vigezo vya kipaumbele vinavyowekwa na mwelekeo na maalum ya kazi. Kwa hivyo, katika kazi za kisasa za Yu.A. Israeli katika orodha ya dutu za kemikali zitakazoamuliwa katika mazingira asilia kwenye vituo vya nyuma katika hifadhi za biosphere, katika sehemu metali nzito jina Pb, Hg, Cd, Kama. Kwa upande mwingine, kwa mujibu wa uamuzi wa Kikosi Kazi cha Uzalishaji wa Heavy Metal, kinachofanya kazi chini ya mwamvuli wa Tume ya Umoja wa Mataifa ya Uchumi ya Ulaya na kukusanya na kuchambua taarifa juu ya uzalishaji wa uchafuzi katika nchi za Ulaya, pekee. Zn, As, Se na Sb yalihusishwa na metali nzito. Kulingana na ufafanuzi wa N. Reimers, metali nzuri na adimu hutofautiana na metali nzito, mtawaliwa, hubakia. pekee Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Katika kazi iliyotumiwa, metali nzito huongezwa mara nyingi Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Ions za chuma ni sehemu muhimu ya miili ya asili ya maji. Kulingana na hali ya mazingira (pH, uwezo wa redox, uwepo wa ligand), zipo katika hali tofauti za oxidation na ni sehemu ya aina mbalimbali za misombo ya isokaboni na organometallic, ambayo inaweza kufutwa kweli, kutawanywa kwa colloidal, au sehemu ya kusimamishwa kwa madini na kikaboni.

Aina za metali zilizoyeyushwa kweli, kwa upande wake, ni tofauti sana, ambazo zinahusishwa na michakato ya hidrolisisi, upolimishaji wa hidrolitiki (malezi ya tata za hydroxo ya polynuclear) na ugumu na ligands anuwai. Ipasavyo, sifa za kichocheo za metali na upatikanaji wao kwa vijidudu vya majini hutegemea aina za uwepo wao katika mfumo wa ikolojia wa majini.

Metali nyingi huunda tata zenye nguvu na vitu vya kikaboni; Complexes hizi ni mojawapo ya aina muhimu zaidi za uhamiaji wa vipengele katika maji ya asili. Complexes nyingi za kikaboni huundwa kupitia mzunguko wa chelate na ni imara. Changamano zinazoundwa na asidi ya udongo na chumvi ya chuma, alumini, titani, urani, vanadium, shaba, molybdenum na metali nyingine nzito ni mumunyifu wa kutosha katika mazingira ya neutral, asidi kidogo na alkali kidogo. Kwa hiyo, complexes organometallic ni uwezo wa kuhamia katika maji ya asili kwa umbali mrefu sana. Hii ni muhimu sana kwa maji ya chini ya madini na kimsingi ya uso, ambayo uundaji wa tata zingine hauwezekani.

Ili kuelewa mambo ambayo hudhibiti mkusanyiko wa chuma katika maji ya asili, reactivity yao ya kemikali, bioavailability na sumu, ni muhimu kujua sio tu maudhui ya jumla, lakini pia uwiano wa aina za bure na zilizofungwa za chuma.

Mpito wa metali katika mazingira yenye maji kuwa fomu tata ya chuma ina matokeo matatu:

1. Kuongezeka kwa mkusanyiko wa jumla wa ions za chuma kunaweza kutokea kutokana na mpito wake katika suluhisho kutoka kwa sediments chini;

2. Upenyezaji wa membrane ya ions ngumu inaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa kutokana na upenyezaji wa ioni za hidrati;

3. Sumu ya chuma inaweza kubadilika sana kutokana na utata.

Kwa hivyo, fomu za chelate Cu, Cd, Hg sumu kidogo kuliko ioni za bure. Ili kuelewa mambo ambayo hudhibiti mkusanyiko wa chuma katika maji ya asili, reactivity yao ya kemikali, bioavailability na sumu, ni muhimu kujua si tu maudhui ya jumla, lakini pia uwiano wa fomu zilizofungwa na za bure.

Vyanzo vya uchafuzi wa maji kwa metali nzito ni maji machafu kutoka kwa maduka ya kuwekewa umeme, biashara za uchimbaji madini, madini ya feri na zisizo na feri, na mitambo ya kutengeneza mashine. Metali nzito hupatikana katika mbolea na dawa za kuulia wadudu na zinaweza kuingia kwenye vyanzo vya maji kupitia mkondo wa kilimo.

Kuongezeka kwa viwango vya metali nzito katika maji asilia mara nyingi huhusishwa na aina zingine za uchafuzi wa mazingira, kama vile asidi. Kunyesha kwa asidi huchangia kupungua kwa pH na mpito wa metali kutoka hali iliyochujwa kwenye madini na vitu vya kikaboni hadi hali ya bure.

Kwanza kabisa, metali hizo za kupendeza ni zile zinazochafua anga zaidi kwa sababu ya matumizi yao kwa idadi kubwa katika shughuli za viwandani na, kama matokeo ya mkusanyiko katika mazingira ya nje, husababisha hatari kubwa kwa suala la shughuli zao za kibaolojia na mali ya sumu. . Hizi ni pamoja na risasi, zebaki, cadmium, zinki, bismuth, cobalt, nikeli, shaba, bati, antimoni, vanadium, manganese, chromium, molybdenum na arseniki.
Tabia ya biogeochemical ya metali nzito

V - juu, U - wastani, N - chini

Vanadium.

Vanadium hupatikana kwa kiasi kikubwa katika hali ya kutawanywa na hupatikana katika madini ya chuma, mafuta, lami, lami, shale ya mafuta, makaa ya mawe, nk. Moja ya vyanzo vikuu vya uchafuzi wa maji ya asili na vanadium ni mafuta na bidhaa zake zilizosafishwa.

Katika maji ya asili hutokea katika viwango vya chini sana: katika maji ya mto 0.2 - 4.5 μg/dm3, katika maji ya bahari - kwa wastani 2 μg/dm3.

Katika maji huunda complexes ya anionic imara (V4O12)4- na (V10O26)6-. Katika uhamiaji wa vanadium, jukumu la misombo tata iliyoyeyushwa na vitu vya kikaboni, haswa na asidi ya humic, ni muhimu.

Viwango vya juu vya vanadium ni hatari kwa afya ya binadamu. MPC ya vanadium ni 0.1 mg/dm3 (kiashiria cha kupunguza hatari ni usafi-kitoksini), MPCv ni 0.001 mg/dm3.

Vyanzo vya asili vya bismuth kuingia kwenye maji asilia ni michakato ya uchujaji wa madini yenye bismuth. Chanzo cha kuingia ndani ya maji asilia pia kinaweza kuwa maji machafu kutoka kwa utengenezaji wa dawa na manukato, na biashara zingine za tasnia ya glasi.

Inapatikana katika viwango vya submicrogram katika maji ya uso yasiyochafuliwa. Mkusanyiko wa juu zaidi ulipatikana katika maji ya chini ya ardhi na ni 20 μg/dm3, katika maji ya bahari - 0.02 μg/dm3. MAC ni 0.1 mg/dm3

Vyanzo vikuu vya misombo ya chuma katika maji ya uso ni michakato ya hali ya hewa ya kemikali ya miamba, ikifuatana na uharibifu wao wa mitambo na kufutwa. Katika mchakato wa kuingiliana na vitu vya madini na kikaboni vilivyomo katika maji ya asili, tata tata ya misombo ya chuma huundwa, ambayo ni ndani ya maji katika hali ya kufutwa, colloidal na kusimamishwa. Kiasi kikubwa cha chuma hutoka kwa maji yanayotiririka chini ya ardhi na maji machafu kutoka kwa metallurgiska, ufundi wa chuma, viwanda vya nguo, rangi na varnish na mtiririko wa kilimo.

Usawa wa awamu hutegemea muundo wa kemikali wa maji, pH, Eh na, kwa kiasi fulani, joto. Katika uchambuzi wa kawaida fomu yenye uzito hutoa chembe kubwa kuliko mikroni 0.45. Inajumuisha madini yenye chuma, hidrati ya oksidi ya chuma na misombo ya chuma iliyoingizwa katika kusimamishwa. Fomu za kweli zilizoyeyushwa na colloidal kawaida huzingatiwa pamoja. Iron iliyoyeyushwa inawakilishwa na misombo katika fomu ya ionic, kwa namna ya tata ya hydroxo na complexes na vitu vilivyoyeyushwa vya isokaboni na kikaboni vya maji ya asili. Ni hasa Fe(II) ambayo huhama kwa fomu ya ionic, na Fe(III) bila kukosekana kwa dutu changamano haiwezi kuwa katika hali iliyoyeyushwa kwa kiasi kikubwa.

Chuma hupatikana hasa katika maji yenye viwango vya chini vya Eh.

Kama matokeo ya uoksidishaji wa kemikali na biokemikali (pamoja na ushiriki wa bakteria ya chuma), Fe (II) hubadilika kuwa Fe (III), ambayo, wakati wa hidrolisisi, hupita kwa njia ya Fe(OH)3. Fe (II) na Fe(III) zote mbili zina sifa ya tabia ya kuunda aina za hydroxo za aina. +, 4+, +, 3+, - na wengine, wakiwa katika suluhisho katika viwango tofauti kulingana na pH na kwa ujumla kuamua hali ya mfumo wa hidroksili ya chuma. Aina kuu ya Fe(III) katika maji ya uso ni misombo yake ngumu na misombo ya isokaboni na ya kikaboni iliyoyeyushwa, hasa vitu vya humic. Katika pH = 8.0, fomu kuu ni Fe(OH) 3. Aina ya chuma ya colloidal ndiyo iliyosomwa kidogo zaidi, ina hidrati ya oksidi ya chuma Fe(OH)3 na mchanganyiko na vitu vya kikaboni.

Maudhui ya chuma katika maji ya juu ya ardhi ni sehemu ya kumi ya milligram; karibu na madimbwi ni miligramu chache. Yaliyomo ya chuma iliyoongezeka huzingatiwa katika maji ya kinamasi, ambayo hupatikana katika mfumo wa tata na chumvi za asidi ya humic - humates. Viwango vya juu zaidi vya chuma (hadi makumi kadhaa na mamia ya milligrams kwa 1 dm3) huzingatiwa katika maji ya chini ya ardhi na maadili ya chini ya pH.

Kuwa kipengele kinachofanya kazi kwa biolojia, chuma kwa kiasi fulani huathiri ukubwa wa maendeleo ya phytoplankton na muundo wa ubora wa microflora katika hifadhi.

Viwango vya chuma huathiriwa na mabadiliko makubwa ya msimu. Kawaida, katika hifadhi zilizo na tija kubwa ya kibaolojia wakati wa vilio vya msimu wa joto na msimu wa baridi, kuna ongezeko kubwa la mkusanyiko wa chuma kwenye tabaka za chini za maji. Mchanganyiko wa vuli-spring ya wingi wa maji (homothermy) hufuatana na oxidation ya Fe (II) hadi Fe (III) na mvua ya mwisho kwa namna ya Fe (OH)3.

Inaingia ndani ya maji ya asili kwa njia ya leaching ya udongo, polymetallic na ores ya shaba, kama matokeo ya mtengano wa viumbe vya majini vinavyoweza kuikusanya. Misombo ya Cadmium huchukuliwa ndani ya maji ya uso na maji machafu kutoka kwa mimea ya risasi-zinki, mimea ya usindikaji wa ore, idadi ya makampuni ya kemikali (uzalishaji wa asidi ya sulfuriki), uzalishaji wa galvanic, na pia na maji ya mgodi. Kupungua kwa mkusanyiko wa misombo ya cadmium iliyoyeyushwa hutokea kwa sababu ya michakato ya sorption, mvua ya hidroksidi ya cadmium na carbonate na matumizi yao na viumbe vya majini.

Aina zilizoyeyushwa za cadmium katika maji ya asili ni madini na organomineral complexes. Aina kuu ya kusimamishwa ya cadmium ni misombo yake ya sorbed. Sehemu kubwa ya cadmium inaweza kuhamia ndani ya seli za viumbe vya majini.

Katika maji ya mto ambayo hayajachafuliwa na kuchafuliwa kidogo, cadmium iko katika viwango vya submicrogram; katika maji machafu na taka, mkusanyiko wa cadmium unaweza kufikia makumi ya mikrogram kwa 1 dm3.

Misombo ya Cadmium ina jukumu muhimu katika michakato ya maisha ya wanyama na wanadamu. Katika viwango vya juu ni sumu, hasa pamoja na vitu vingine vya sumu.

Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa ni 0.001 mg/dm3, ukolezi wa juu unaoruhusiwa ni 0.0005 mg/dm3 (ishara ya kuzuia madhara ni ya kitoksini).

Misombo ya cobalt huingia ndani ya maji asilia kama matokeo ya michakato ya leaching kutoka kwa pyrite ya shaba na ores zingine, kutoka kwa mchanga wakati wa mtengano wa viumbe na mimea, na vile vile na maji machafu kutoka kwa mitambo ya metallurgiska, chuma na kemikali. Kiasi fulani cha kobalti hutoka kwenye udongo kama matokeo ya kuoza kwa viumbe vya mimea na wanyama.

Misombo ya cobalt katika maji ya asili iko katika hali ya kufutwa na kusimamishwa, uhusiano wa kiasi kati ya ambayo imedhamiriwa na muundo wa kemikali wa maji, joto na maadili ya pH. Fomu za kufutwa zinawakilishwa hasa na misombo tata, incl. na vitu vya kikaboni vya maji asilia. Michanganyiko ya cobalt divalent ni kawaida zaidi kwa maji ya uso. Katika uwepo wa mawakala wa vioksidishaji, cobalt trivalent inaweza kuwepo katika viwango vinavyoonekana.

Cobalt ni moja wapo ya vitu vyenye biolojia na hupatikana kila wakati kwenye mwili wa wanyama na mimea. Maudhui ya cobalt ya kutosha katika udongo yanahusishwa na maudhui ya kutosha ya cobalt katika mimea, ambayo inachangia maendeleo ya upungufu wa damu katika wanyama (eneo la taiga-msitu usio wa chernozem). Kama sehemu ya vitamini B12, cobalt huathiri kikamilifu usambazaji wa vitu vya nitrojeni, huongeza maudhui ya klorofili na asidi ascorbic, huamsha biosynthesis na huongeza maudhui ya nitrojeni ya protini katika mimea. Walakini, viwango vya kuongezeka kwa misombo ya cobalt ni sumu.

Katika maji ya mto yasiyo na uchafu na yenye uchafu kidogo, maudhui yake yanaanzia sehemu ya kumi hadi elfu ya milligram kwa 1 dm3, maudhui ya wastani katika maji ya bahari ni 0.5 μg/dm3. Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa ni 0.1 mg/dm3, kiwango cha juu kinachokubalika ni 0.01 mg/dm3.

Manganese

Manganese huingia kwenye maji ya uso kama matokeo ya uvujaji wa madini ya ferromanganese na madini mengine yaliyo na manganese (pyrolusite, psilomelane, braunite, manganite, ocher nyeusi). Kiasi kikubwa cha manganese kinatokana na kuoza kwa wanyama wa majini na viumbe vya mimea, hasa bluu-kijani, diatomu na mimea ya juu ya maji. Misombo ya manganese hubebwa ndani ya hifadhi na maji machafu kutoka kwa viwanda vya urutubishaji manganese, mimea ya metallurgiska, makampuni ya biashara ya sekta ya kemikali na maji ya migodi.

Kupungua kwa mkusanyiko wa ioni za manganese katika maji asilia hutokea kama matokeo ya uoksidishaji wa Mn(II) hadi MnO2 na oksidi zingine zenye valent nyingi ambazo hupita. Vigezo kuu vinavyoamua mmenyuko wa oxidation ni mkusanyiko wa oksijeni iliyofutwa, thamani ya pH na joto. Mkusanyiko wa misombo ya manganese iliyoyeyushwa hupungua kwa sababu ya matumizi yake na mwani.

Njia kuu ya uhamiaji wa misombo ya manganese katika maji ya uso ni kusimamishwa, muundo ambao umedhamiriwa kwa upande wake na muundo wa miamba iliyotolewa na maji, pamoja na hidroksidi za colloidal za metali nzito na misombo ya sorbed ya manganese. Dutu za kikaboni na michakato ya malezi changamano ya manganese na ligand isokaboni na kikaboni ni muhimu sana katika uhamiaji wa manganese katika fomu zilizoyeyushwa na colloidal. Mn(II) huunda complexes mumunyifu na bicarbonates na sulfates. Complexes ya manganese na ioni klorini ni nadra. Michanganyiko changamano ya Mn(II) yenye viambato vya kikaboni kwa kawaida huwa si thabiti kuliko metali nyingine za mpito. Hizi ni pamoja na misombo na amini, asidi za kikaboni, amino asidi na vitu vya humic. Mn(III) katika viwango vya juu inaweza kuwa katika hali ya kuyeyushwa tu ikiwa kuna mawakala wa kuchanganya nguvu; Mn(YII) haipatikani katika maji asilia.

Katika maji ya mto, maudhui ya manganese kawaida huanzia 1 hadi 160 μg/dm3, maudhui ya wastani katika maji ya bahari ni 2 μg/dm3, katika maji ya chini ya ardhi - n.102 - n.103 μg/dm3.

Mkusanyiko wa manganese katika maji ya uso hutegemea mabadiliko ya msimu.

Sababu zinazoamua mabadiliko katika viwango vya manganese ni uwiano kati ya maji ya uso na chini ya ardhi, ukubwa wa matumizi yake wakati wa photosynthesis, mtengano wa phytoplankton, microorganisms na mimea ya juu ya maji, pamoja na michakato ya utuaji wake chini ya miili ya maji. .

Jukumu la manganese katika maisha ya mimea ya juu na mwani katika miili ya maji ni kubwa sana. Manganese inakuza matumizi ya CO2 na mimea, ambayo huongeza nguvu ya usanisinuru na kushiriki katika michakato ya kupunguza nitrati na unyambulishaji wa nitrojeni na mimea. Manganese inakuza mpito wa Fe (II) hadi Fe (III), ambayo inalinda seli kutokana na sumu, huharakisha ukuaji wa viumbe, nk. Jukumu muhimu la kiikolojia na kifiziolojia la manganese linahitaji uchunguzi na usambazaji wa manganese katika maji asilia.

Kwa hifadhi za matumizi ya usafi, ukolezi wa juu unaoruhusiwa (MPC) (kwa ioni ya manganese) umewekwa kuwa 0.1 mg/dm3.

Chini ni ramani za usambazaji wa viwango vya wastani vya metali: manganese, shaba, nikeli na risasi, iliyoundwa kulingana na data ya uchunguzi ya 1989 - 1993. katika miji 123. Matumizi ya data ya hivi karibuni inadhaniwa kuwa haifai, kwani kutokana na kupunguzwa kwa uzalishaji, viwango vya vitu vilivyosimamishwa na, ipasavyo, metali zimepungua kwa kiasi kikubwa.

Athari kwa afya. Metali nyingi ni sehemu ya vumbi na zina athari kubwa kwa afya.

Manganese huingia kwenye angahewa kutokana na uzalishaji kutoka kwa madini ya feri (60% ya uzalishaji wote wa manganese), uhandisi wa mitambo na ufundi chuma (23%), madini yasiyo ya feri (9%), na vyanzo vingi vidogo, kwa mfano, kutoka kwa uchomaji.

Mkusanyiko mkubwa wa manganese husababisha athari za neurotoxic, uharibifu unaoendelea wa mfumo mkuu wa neva, na nimonia.
Viwango vya juu vya manganese (0.57 - 0.66 μg/m3) huzingatiwa katika vituo vikubwa vya madini: Lipetsk na Cherepovets, na Magadan. Miji mingi yenye viwango vya juu vya Mn (0.23 - 0.69 μg/m3) imejikita kwenye Peninsula ya Kola: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (angalia ramani).

Mnamo 1991-1994 uzalishaji wa manganese kutoka vyanzo vya viwandani ulipungua kwa 62%, viwango vya wastani kwa 48%.

Copper ni moja ya vipengele muhimu zaidi vya kufuatilia. Shughuli ya kisaikolojia ya shaba inahusishwa hasa na kuingizwa kwake katika vituo vya kazi vya enzymes ya redox. Maudhui ya shaba ya kutosha katika udongo huathiri vibaya awali ya protini, mafuta na vitamini na huchangia katika utasa wa viumbe vya mimea. Copper inahusika katika mchakato wa photosynthesis na huathiri ngozi ya nitrojeni na mimea. Wakati huo huo, mkusanyiko mkubwa wa shaba una athari mbaya kwa viumbe vya mimea na wanyama.

Michanganyiko ya Cu(II) ni ya kawaida sana katika maji asilia. Kati ya misombo ya Cu(I), inayojulikana zaidi ni Cu2O, Cu2S, na CuCl, ambayo huyeyuka kwa kiasi katika maji. Katika uwepo wa ligands katika kati ya maji, pamoja na usawa wa kutengana kwa hidroksidi, ni muhimu kuzingatia uundaji wa aina mbalimbali ngumu ambazo ziko katika usawa na ioni za aqua za chuma.

Chanzo kikuu cha shaba inayoingia kwenye maji asilia ni maji machafu kutoka kwa viwanda vya kemikali na metallurgiska, maji ya migodini, na vitendanishi vya aldehyde vinavyotumika kuharibu mwani. Shaba inaweza kutokana na kutu ya mabomba ya shaba na miundo mingine inayotumiwa katika mifumo ya usambazaji wa maji. Katika maji ya chini ya ardhi, maudhui ya shaba yanatambuliwa na mwingiliano wa maji na miamba iliyo nayo (chalcopyrite, chalcocite, covellite, bornite, malachite, azurite, chrysacolla, brotantine).

Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa shaba katika maji ya hifadhi kwa matumizi ya maji ya usafi ni 0.1 mg/dm3 (ishara ya kuzuia hatari ni usafi wa jumla), katika maji ya hifadhi za uvuvi - 0.001 mg/dm3.

Jiji

Norilsk

Monchegorsk

Krasnouralsk

Kolchugino

Zapolyarny

Uzalishaji wa M (tani elfu kwa mwaka) za oksidi ya shaba na viwango vya wastani vya kila mwaka q (μg/m3) vya shaba.

Copper huingia hewani na uzalishaji wa metallurgiska. Katika uzalishaji wa imara ni zilizomo hasa katika mfumo wa misombo, hasa oksidi ya shaba.

Biashara zisizo na feri za madini huchangia 98.7% ya uzalishaji wote wa anthropogenic wa chuma hiki, ambayo 71% hufanywa na biashara ya wasiwasi wa Norilsk Nickel iliyoko Zapolyarny na Nikel, Monchegorsk na Norilsk, na takriban 25% ya uzalishaji wa shaba hufanywa. nje katika Revda na Krasnouralsk , Kolchugino na wengine.

Mkusanyiko mkubwa wa shaba husababisha ulevi, anemia na hepatitis.

Kama inavyoonekana kwenye ramani, viwango vya juu zaidi vya shaba vilibainishwa katika miji ya Lipetsk na Rudnaya Pristan. Viwango vya shaba pia vimeongezeka katika miji ya Peninsula ya Kola, huko Zapolyarny, Monchegorsk, Nikel, Olenegorsk, pamoja na Norilsk.

Uzalishaji wa shaba kutoka kwa vyanzo vya viwandani ulipungua kwa 34%, viwango vya wastani kwa 42%.

Molybdenum

Michanganyiko ya molybdenum huingia kwenye maji ya uso kama matokeo ya kuvuja kutoka kwa madini ya nje ya molybdenum. Molybdenum pia huingia kwenye miili ya maji na maji machafu kutoka kwa viwanda vya usindikaji na makampuni ya metallurgy yasiyo ya feri. Kupungua kwa viwango vya misombo ya molybdenum hutokea kama matokeo ya mvua ya misombo ya mumunyifu kidogo, michakato ya adsorption na kusimamishwa kwa madini na matumizi ya viumbe vya maji vya mimea.

Molybdenum katika maji ya uso ni hasa katika fomu MoO42-. Kuna uwezekano mkubwa kwamba ipo katika mfumo wa complexes organomineral. Uwezekano wa mkusanyiko fulani katika hali ya colloidal hufuata kutokana na ukweli kwamba bidhaa za oxidation za molybdenite ni huru, vitu vilivyotawanywa vyema.

Katika maji ya mto, molybdenum ilipatikana katika viwango kutoka 2.1 hadi 10.6 μg/dm3. Maji ya bahari yana wastani wa 10 µg/dm3 ya molybdenum.

Kwa kiasi kidogo, molybdenum ni muhimu kwa maendeleo ya kawaida ya viumbe vya mimea na wanyama. Molybdenum ni sehemu ya kimeng'enya cha xanthine oxidase. Kwa upungufu wa molybdenum, enzyme huundwa kwa kiasi cha kutosha, ambayo husababisha athari mbaya katika mwili. Katika viwango vya juu, molybdenum inadhuru. Kwa ziada ya molybdenum, kimetaboliki inasumbuliwa.

Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa molybdenum katika miili ya maji kwa matumizi ya usafi ni 0.25 mg/dm3.

Arseniki huingia kwenye maji ya asili kutoka kwa chemchemi za madini, maeneo ya madini ya arseniki (arsenic pyrite, realgar, orpiment), na pia kutoka kwa maeneo ya oxidation ya miamba ya polymetallic, shaba-cobalt na tungsten. Baadhi ya arseniki hutoka kwenye udongo na pia kutokana na kuoza kwa viumbe vya mimea na wanyama. Matumizi ya arseniki na viumbe vya majini ni moja ya sababu za kupungua kwa mkusanyiko wake katika maji, ambayo inaonyeshwa wazi zaidi wakati wa maendeleo makubwa ya plankton.

Kiasi kikubwa cha arseniki huingia kwenye miili ya maji kutoka kwa maji machafu kutoka kwa viwanda vya usindikaji, taka za uzalishaji wa rangi, tanneries na mimea ya dawa, na pia kutoka kwa ardhi ya kilimo ambapo dawa za wadudu hutumiwa.

Katika maji ya asili, misombo ya arseniki iko katika hali ya kufutwa na kusimamishwa, uhusiano kati ya ambayo imedhamiriwa na muundo wa kemikali wa maji na maadili ya pH. Katika fomu iliyoyeyushwa, arseniki hutokea katika aina tatu na pentavalent, hasa kama anions.

Katika maji ya mto ambayo hayajachafuliwa, arseniki kawaida hupatikana katika viwango vya microgram. Katika maji ya madini ukolezi wake unaweza kufikia miligramu kadhaa kwa 1 dm3, katika maji ya bahari ina wastani wa 3 µg/dm3, katika maji ya chini ya ardhi hupatikana katika viwango vya n.105 µg/dm3. Misombo ya arseniki katika viwango vya juu ni sumu kwa mwili wa wanyama na wanadamu: huzuia michakato ya oxidative na kuzuia ugavi wa oksijeni kwa viungo na tishu.

Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa arseniki ni 0.05 mg/dm3 (kiashiria cha hatari ya kizuizi ni usafi-kitoksini) na ukolezi wa juu unaoruhusiwa kwa arseniki ni 0.05 mg/dm3.

Mkusanyiko wake unaweza kupungua kwa sababu ya kunyesha kwa misombo kama vile sianidi, sulfidi, kaboni au hidroksidi (pamoja na kuongezeka kwa maadili ya pH), kwa sababu ya matumizi yake na viumbe vya majini na michakato ya utangazaji.

Katika maji ya uso, misombo ya nickel iko katika hali ya kufutwa, kusimamishwa na colloidal, uwiano wa kiasi kati ya ambayo inategemea muundo wa maji, joto na maadili ya pH. Sorbents kwa misombo ya nikeli inaweza kuwa hidroksidi ya chuma, vitu vya kikaboni, carbonate ya kalsiamu iliyotawanywa sana, na udongo. Miundo iliyoyeyushwa kimsingi ni ayoni changamano, mara nyingi huwa na asidi ya amino, asidi humic na fulvic, na pia kama sianidi changamano kali. Misombo ya nikeli ya kawaida katika maji ya asili ni yale ambayo hupatikana katika hali ya oxidation +2. Mchanganyiko wa Ni3+ kawaida huundwa katika mazingira ya alkali.

Katika maji ya mto yasiyo na uchafu na kidogo, mkusanyiko wa nikeli kawaida huanzia 0.8 hadi 10 μg/dm3; katika zilizochafuliwa ni sawa na makumi kadhaa ya micrograms kwa 1 dm3. Mkusanyiko wa wastani wa nikeli katika maji ya bahari ni 2 μg/dm3, katika maji ya chini ya ardhi - n.103 μg/dm3. Katika maji ya chini ya ardhi ya kuosha miamba yenye nikeli, mkusanyiko wa nikeli wakati mwingine huongezeka hadi 20 mg/dm3.

Nickel huingia kwenye angahewa kutoka kwa makampuni ya biashara ya madini yasiyo na feri, ambayo yanachukua 97% ya uzalishaji wote wa nikeli, ambayo 89% hutoka kwa makampuni ya wasiwasi ya Norilsk Nickel iliyoko Zapolyarny na Nikel, Monchegorsk na Norilsk.

Kuongezeka kwa maudhui ya nickel katika mazingira husababisha kuibuka kwa magonjwa ya kawaida, saratani ya bronchi. Misombo ya nickel ni ya kundi la 1 la kusababisha kansa.
Ramani inaonyesha pointi kadhaa zilizo na viwango vya juu vya wastani vya nikeli katika maeneo ya wasiwasi wa Nikeli ya Norilsk: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.

Uzalishaji wa nikeli kutoka kwa makampuni ya viwanda ulipungua kwa 28%, viwango vya wastani kwa 35%.

Uzalishaji wa M (tani elfu kwa mwaka) na viwango vya wastani vya kila mwaka q (µg/m3) vya nikeli.

Inaingia ndani ya maji asilia kama matokeo ya michakato ya leaching ya madini yaliyo na bati (cassiterite, stannin), na vile vile maji machafu kutoka kwa tasnia anuwai (kufa kwa vitambaa, muundo wa rangi za kikaboni, utengenezaji wa aloi na kuongeza ya bati, nk. )

Athari ya sumu ya bati ni ndogo.

Katika maji ya uso ambayo hayajachafuliwa, bati hupatikana katika viwango vya submicrogram. Katika maji ya chini ya ardhi ukolezi wake hufikia micrograms chache kwa 1 dm3. Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa ni 2 mg/dm3.

Misombo ya zebaki inaweza kuingia kwenye maji ya uso kama matokeo ya leaching ya miamba katika eneo la amana za zebaki (cinnabar, metacinnabarite, livingstonite), wakati wa mtengano wa viumbe vya majini ambavyo hujilimbikiza zebaki. Kiasi kikubwa huingia kwenye vyanzo vya maji na maji machafu kutoka kwa biashara zinazozalisha rangi, dawa za kuulia wadudu, dawa na baadhi ya vilipuzi. Mitambo ya kuzalisha umeme kwa kutumia makaa ya mawe hutoa kiasi kikubwa cha misombo ya zebaki kwenye angahewa, ambayo huishia kwenye miili ya maji kutokana na utuaji mvua na ukame.

Kupungua kwa mkusanyiko wa misombo ya zebaki iliyoyeyushwa hutokea kama matokeo ya uchimbaji wao na viumbe vingi vya baharini na vya maji safi, ambavyo vina uwezo wa kuikusanya katika viwango mara nyingi zaidi kuliko yaliyomo ndani ya maji, pamoja na michakato ya adsorption na vitu vilivyosimamishwa na. mchanga wa chini.

Katika maji ya uso, misombo ya zebaki iko katika hali ya kufutwa na kusimamishwa. Uwiano kati yao inategemea muundo wa kemikali wa maji na maadili ya pH. Kusimamishwa zebaki ni sorbed misombo ya zebaki. Fomu za kufutwa ni molekuli zisizounganishwa, misombo tata ya kikaboni na madini. Mercury inaweza kuwepo katika maji ya miili ya maji kwa namna ya misombo ya methylmercury.

Misombo ya zebaki ni sumu kali, huathiri mfumo wa neva wa binadamu, husababisha mabadiliko katika membrane ya mucous, kazi ya motor iliyoharibika na usiri wa njia ya utumbo, mabadiliko katika damu, nk Michakato ya methylation ya bakteria inalenga kuundwa kwa misombo ya methylmercury, ambayo ni sumu mara nyingi zaidi kuliko chumvi ya madini ya zebaki Misombo ya Methylmercury hujilimbikiza katika samaki na inaweza kuingia kwenye mwili wa binadamu.

Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa zebaki ni 0.0005 mg/dm3 (ishara ya kizuizi cha hatari ni ya kitoksini ya usafi), kiwango cha juu kinachokubalika ni 0.0001 mg/dm3.

Vyanzo vya asili vya risasi vinavyoingia kwenye maji ya uso ni michakato ya kufutwa kwa madini ya asili (galena) na ya nje (anglesite, cerussite, nk). Ongezeko kubwa la kiwango cha madini ya risasi katika mazingira (pamoja na maji ya uso) linahusishwa na mwako wa makaa ya mawe, matumizi ya risasi ya tetraethyl kama wakala wa kuzuia kugonga katika mafuta ya gari, na kutiririka kwenye miili ya maji na maji machafu kutoka kwa madini. viwanda vya usindikaji, baadhi ya mitambo ya metallurgiska, mitambo ya kemikali, migodi, nk. Sababu muhimu katika kupunguza msongamano wa risasi katika maji ni adsorption yake na dutu kusimamishwa na mvua pamoja nao katika sediments chini. Risasi, kati ya metali nyingine, hutolewa na kukusanywa na viumbe vya majini.

Risasi hupatikana katika maji ya asili katika hali ya kufutwa na kusimamishwa (sorbed). Katika fomu ya kufutwa hupatikana kwa namna ya complexes ya madini na organomineral, pamoja na ions rahisi, katika fomu isiyoweza kuingizwa - hasa kwa namna ya sulfidi, sulfates na carbonates.

Katika maji ya mto, mkusanyiko wa risasi huanzia sehemu ya kumi hadi vitengo vya microgram kwa 1 dm3. Hata katika maji ya miili ya maji karibu na maeneo ya ores polymetallic, mkusanyiko wake mara chache hufikia makumi ya milligrams kwa 1 dm3. Ni katika maji ya joto ya kloridi pekee ambapo mkusanyiko wa risasi wakati mwingine hufikia miligramu kadhaa kwa 1 dm3.

Kiashiria kikwazo cha udhuru wa risasi ni usafi-tokolojia. Kiwango cha juu kinachokubalika cha risasi ni 0.03 mg/dm3, kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha risasi ni 0.1 mg/dm3.

Risasi hupatikana katika uzalishaji wa madini, ufundi vyuma, uhandisi wa umeme, petrokemikali na biashara za usafiri wa magari.

Madhara ya risasi kwa afya hutokea kwa kuvuta hewa iliyo na risasi na kumeza madini hayo kupitia chakula, maji na chembe za vumbi. Risasi hujilimbikiza katika mwili, katika mifupa na tishu za uso. Risasi huathiri figo, ini, mfumo wa neva na viungo vya kutengeneza damu. Wazee na watoto ni nyeti haswa kwa dozi ndogo za risasi.

Uzalishaji wa M (tani elfu kwa mwaka) na viwango vya wastani vya kila mwaka q (µg/m3) vya risasi.

Zaidi ya miaka saba, uzalishaji wa gesi chafu kutoka kwa vyanzo vya viwanda ulipungua kwa 60% kutokana na kupunguzwa kwa uzalishaji na kufungwa kwa mitambo mingi. Kupungua kwa kasi kwa uzalishaji wa viwandani hauambatani na kupungua kwa uzalishaji wa magari. Viwango vya wastani vya risasi vilipungua kwa 41% tu. Tofauti za upunguzaji na viwango vya uzalishaji wa risasi zinaweza kuelezewa kwa kuripoti chini ya utoaji wa gari katika miaka iliyopita; Hivi sasa, idadi ya magari na ukubwa wa trafiki yao imeongezeka.

Tetraethyl risasi

Inaingia kwenye maji asilia kwa sababu ya matumizi yake kama wakala wa kuzuia kugonga katika mafuta ya magari ya maji, na vile vile na mtiririko wa uso kutoka maeneo ya mijini.

Dutu hii ina sifa ya sumu ya juu na ina mali ya mkusanyiko.

Vyanzo vya fedha vinavyoingia kwenye maji ya uso ni maji ya chini ya ardhi na maji machafu kutoka kwa migodi, viwanda vya usindikaji, na biashara za picha. Kuongezeka kwa maudhui ya fedha kunahusishwa na matumizi ya maandalizi ya baktericidal na algicidal.

Katika maji machafu, fedha inaweza kuwepo katika fomu ya kufutwa na kusimamishwa, hasa katika mfumo wa chumvi za halide.

Katika maji ya uso usio na uchafu, fedha hupatikana katika viwango vya submicrogram. Katika maji ya chini ya ardhi, mkusanyiko wa fedha huanzia chache hadi makumi ya micrograms kwa 1 dm3, katika maji ya bahari - kwa wastani 0.3 μg/dm3.

Ioni za fedha zina uwezo wa kuharibu bakteria na hata katika viwango vidogo husafisha maji (kikomo cha chini cha athari ya baktericidal ya ioni za fedha ni 2.10-11 mol/dm3). Jukumu la fedha katika mwili wa wanyama na wanadamu halijasomwa vya kutosha.

MPC ya fedha ni 0.05 mg/dm3.

Antimoni huingia kwenye maji ya uso kwa sababu ya uvujaji wa madini ya antimoni (stibnite, senarmontite, valentinite, mtumishiite, stibiocanite) na maji machafu kutoka kwa viwanda vya mpira, glasi, dyeing na mechi.

Katika maji ya asili, misombo ya antimoni iko katika hali ya kufutwa na kusimamishwa. Chini ya hali ya redox tabia ya maji ya uso, kuwepo kwa antimoni ya trivalent na pentavalent inawezekana.

Katika maji ya uso usio na uchafu, antimoni hupatikana katika viwango vya submicrogram, katika maji ya bahari mkusanyiko wake hufikia 0.5 μg / dm3, katika maji ya chini - 10 μg / dm3. MPC ya antimoni ni 0.05 mg/dm3 (kiashiria cha kupunguza hatari ni usafi-kitoksini), MPCv ni 0.01 mg/dm3.

Misombo ya chromium tatu na hexavalent huingia kwenye maji ya uso kama matokeo ya leaching kutoka kwa miamba (chromite, crocoite, uvarovite, nk). Kiasi fulani hutokana na kuoza kwa viumbe na mimea kutoka kwenye udongo. Kiasi kikubwa kinaweza kuingia kwenye vyanzo vya maji na maji machafu kutoka kwa maduka ya kuwekea umeme, maduka ya kupaka rangi ya viwanda vya nguo, viwanda vya kutengeneza ngozi na makampuni ya biashara ya tasnia ya kemikali. Kupungua kwa mkusanyiko wa ioni za chromium kunaweza kuzingatiwa kama matokeo ya matumizi yao na viumbe vya majini na michakato ya adsorption.

Katika maji ya uso, misombo ya chromium iko katika majimbo ya kufutwa na kusimamishwa, uwiano kati ya ambayo inategemea muundo wa maji, joto, na pH ya suluhisho. Misombo ya chromiamu iliyosimamishwa ni misombo ya chromiamu iliyochujwa. Sorbents inaweza kuwa udongo, hidroksidi chuma, sana kutawanywa kutulia kalsiamu carbonate, mabaki ya mimea na wanyama viumbe. Katika fomu iliyoyeyushwa, chromium inaweza kupatikana kwa namna ya chromates na dichromates. Chini ya hali ya aerobiki, Cr(VI) hubadilika na kuwa Cr(III), chumvi ambayo hutiwa hidrolisisi katika midia ya neutral na ya alkali ili kutoa hidroksidi.

Katika maji ya mto ambayo hayajachafuliwa na kuchafuliwa kidogo, maudhui ya chromium huanzia sehemu ya kumi chache za mikrogramu kwa lita hadi mikrogramu kadhaa kwa lita; katika miili ya maji iliyochafuliwa hufikia makumi kadhaa na mamia ya mikrogramu kwa lita. Mkusanyiko wa wastani katika maji ya bahari ni 0.05 µg/dm3, katika maji ya chini ya ardhi - kwa kawaida ndani ya safu ya n.10 - n.102 µg/dm3.

Viwango vya Cr(VI) na Cr(III) kwa wingi vina sifa ya kusababisha kansa. Misombo ya Cr(VI) ni hatari zaidi.

Inaingia ndani ya maji ya asili kama matokeo ya uharibifu na uharibifu wa miamba na madini yanayotokea kwa asili (sphalerite, zincite, goslarite, smithsonite, calamine), pamoja na maji machafu kutoka kwa viwanda vya usindikaji wa ore na maduka ya electroplating, uzalishaji wa karatasi ya ngozi. , rangi za madini, nyuzi za viscose na nk.

Katika maji iko hasa katika fomu ya ionic au kwa namna ya complexes yake ya madini na kikaboni. Wakati mwingine hupatikana katika fomu zisizo na maji: kama hidroksidi, carbonate, sulfidi, nk.

Katika maji ya mto, mkusanyiko wa zinki kawaida huanzia 3 hadi 120 μg/dm3, katika maji ya bahari - kutoka 1.5 hadi 10 μg/dm3. Yaliyomo katika maji ya madini na haswa katika maji ya mgodi yenye viwango vya chini vya pH yanaweza kuwa muhimu.

Zinki ni mojawapo ya vipengele vidogo vinavyofanya kazi vinavyoathiri ukuaji na maendeleo ya kawaida ya viumbe. Wakati huo huo, misombo mingi ya zinki ni sumu, hasa sulfate yake na kloridi.

MPC ya Zn2+ ni 1 mg/dm3 (kiashirio cha kuzuia madhara ni organoleptic), MPC ya Zn2+ ni 0.01 mg/dm3 (kiashirio cha kuzuia madhara ni sumu).

Metali nzito tayari zinachukua nafasi ya pili kwa suala la hatari, duni kwa dawa na mbele ya uchafuzi unaojulikana kama kaboni dioksidi na sulfuri, na katika utabiri zinapaswa kuwa hatari zaidi, hatari zaidi kuliko taka za mitambo ya nyuklia na ngumu. upotevu. Uchafuzi wa metali nzito unahusishwa na matumizi yao makubwa katika uzalishaji wa viwandani, pamoja na mifumo dhaifu ya utakaso, kama matokeo ya ambayo metali nzito huingia kwenye mazingira, ikiwa ni pamoja na udongo, kuichafua na kuitia sumu.

Metali nzito ni uchafuzi wa kipaumbele, ufuatiliaji ambao ni wa lazima katika mazingira yote. Katika kazi mbalimbali za kisayansi na kutumika, waandishi hutafsiri maana ya dhana "metali nzito" tofauti. Katika baadhi ya matukio, ufafanuzi wa metali nzito hujumuisha vipengele vilivyoainishwa kama brittle (kwa mfano, bismuth) au metalloids (kwa mfano, arseniki).

Udongo ndio njia kuu ambayo metali nzito huingia, ikijumuisha kutoka angahewa na mazingira ya majini. Pia hutumika kama chanzo cha uchafuzi wa pili wa hewa ya uso na maji ambayo hutiririka kutoka kwake hadi Bahari ya Dunia. Kutoka kwenye udongo, metali nzito huingizwa na mimea, ambayo kisha huwa chakula cha wanyama waliopangwa zaidi.
muendelezo
--PAGE_BREAK-- 3.3. Sumu ya risasi
Hivi sasa, risasi inashika nafasi ya kwanza kati ya sababu za sumu ya viwandani. Hii ni kutokana na matumizi yake makubwa katika tasnia mbalimbali. Wafanyikazi wanaochimba madini ya risasi, katika kuyeyusha madini ya risasi, katika utengenezaji wa betri, wakati wa kutengenezea, katika nyumba za uchapishaji, katika utengenezaji wa glasi ya kioo au bidhaa za kauri, petroli yenye risasi, rangi za risasi, n.k. wanakabiliwa na risasi. , udongo na maji katika maeneo ya jirani ya viwanda hivyo, pamoja na karibu na barabara kuu, husababisha tishio la kufichua risasi kwa wakazi wanaoishi katika maeneo haya, na, juu ya yote, watoto, ambao ni nyeti zaidi kwa madhara ya metali nzito.
Ikumbukwe kwa majuto kwamba nchini Urusi hakuna sera ya serikali juu ya udhibiti wa kisheria, udhibiti na kiuchumi wa athari za risasi kwenye mazingira na afya ya umma, juu ya kupunguza uzalishaji (utoaji, taka) wa risasi na misombo yake kwenye mazingira, na kusimamisha kabisa uzalishaji wa petroli yenye risasi.

Kwa sababu ya kazi ya kielimu isiyoridhisha sana ya kuelezea idadi ya watu kiwango cha hatari ya athari za metali nzito kwenye mwili wa binadamu, nchini Urusi idadi ya safu zilizo na mawasiliano ya kitaalam na risasi haipunguki, lakini inaongezeka polepole. Kesi za ulevi sugu wa risasi zimerekodiwa katika tasnia 14 nchini Urusi. Sekta zinazoongoza ni tasnia ya uhandisi wa umeme (uzalishaji wa betri), utengenezaji wa vyombo, uchapishaji na madini yasiyo na feri, ambayo ulevi husababishwa na kuzidi kiwango cha juu kinachoruhusiwa (MPC) cha risasi kwenye hewa ya eneo la kazi kwa 20 au zaidi. nyakati.

Chanzo kikubwa cha risasi ni moshi wa moshi wa magari, kwani nusu ya Urusi bado inatumia petroli yenye risasi. Hata hivyo, mimea ya metallurgiska, hasa miyeyusho ya shaba, inabakia kuwa chanzo kikuu cha uchafuzi wa mazingira. Na hapa kuna viongozi. Katika eneo la mkoa wa Sverdlovsk kuna 3 ya vyanzo vikubwa vya uzalishaji wa risasi nchini: katika miji ya Krasnouralsk, Kirovograd na Revda.

Mashimo ya moshi ya kuyeyusha shaba ya Krasnouralsk, iliyojengwa wakati wa miaka ya maendeleo ya viwanda ya Stalinist na kutumia vifaa kutoka 1932, kila mwaka hutapika tani 150-170 za risasi ndani ya jiji la 34,000, kufunika kila kitu na vumbi la risasi.

Mkusanyiko wa risasi katika udongo wa Krasnouralsk hutofautiana kutoka 42.9 hadi 790.8 mg / kg na mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa MPC = 130 μ/kg. Sampuli za maji katika usambazaji wa maji wa kijiji jirani. Oktyabrsky, kulishwa na chanzo cha maji chini ya ardhi, ilizidi kiwango cha juu kinachoruhusiwa kwa hadi mara mbili.

Uchafuzi wa risasi wa mazingira huathiri afya ya binadamu. Mfiduo wa risasi huvuruga mfumo wa uzazi wa mwanamke na mwanaume. Kwa wanawake wa umri wa ujauzito na kuzaa, viwango vya juu vya risasi katika damu husababisha hatari fulani, kwa kuwa chini ya ushawishi wa kazi ya hedhi ya risasi huvurugika, kuzaliwa mapema, kuharibika kwa mimba na kifo cha fetasi ni kawaida zaidi kwa sababu ya kupenya kwa risasi kupitia placenta. kizuizi. Watoto wachanga wana kiwango cha juu cha vifo.

Sumu ya risasi ni hatari sana kwa watoto wadogo - inathiri ukuaji wa ubongo na mfumo wa neva. Uchunguzi wa watoto 165 wa Krasnouralsk wenye umri wa miaka 4 na zaidi ulifunua ucheleweshaji mkubwa wa maendeleo ya akili katika 75.7%, na ulemavu wa akili, ikiwa ni pamoja na ulemavu wa akili, ulipatikana katika 6.8% ya watoto waliochunguzwa.

Watoto wa umri wa shule ya mapema huathirika zaidi na madhara ya risasi kwa sababu mifumo yao ya neva iko katika hatua za kukua. Hata katika kipimo cha chini, sumu ya risasi husababisha kupungua kwa ukuaji wa kiakili, umakini na uwezo wa kuzingatia, kuchelewesha kusoma, na kusababisha ukuaji wa uchokozi, shughuli nyingi na shida zingine katika tabia ya mtoto. Ukiukaji huu wa maendeleo unaweza kudumu kwa muda mrefu na usioweza kutenduliwa. Uzito mdogo wa kuzaliwa, kudumaa na kupoteza kusikia pia hutokana na sumu ya risasi. Kiwango kikubwa cha ulevi husababisha udumavu wa kiakili, kukosa fahamu, degedege na kifo.

Karatasi nyeupe iliyochapishwa na wataalamu wa Urusi inaripoti kwamba uchafuzi wa risasi unafunika nchi nzima na ni mojawapo ya majanga mengi ya mazingira katika uliokuwa Muungano wa Sovieti ambayo yamefichuliwa katika miaka ya hivi karibuni. Sehemu nyingi za Urusi hupata mzigo kutoka kwa uwekaji wa risasi ambao unazidi mzigo muhimu kwa utendaji wa kawaida wa mfumo ikolojia. Katika miji mingi, viwango vya risasi katika hewa na udongo huzidi maadili yanayolingana na viwango vya juu vinavyoruhusiwa.

Kiwango cha juu cha uchafuzi wa hewa na risasi, kinachozidi kiwango cha juu kinachoruhusiwa, kilizingatiwa katika miji ya Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok.

Mizigo ya juu ya uwekaji wa risasi, na kusababisha uharibifu wa mazingira ya dunia, huzingatiwa katika mikoa ya Moscow, Vladimir, Nizhny Novgorod, Ryazan, Tula, Rostov na Leningrad.

Vyanzo vya stationary vinawajibika kwa kutokwa kwa zaidi ya tani 50 za risasi katika mfumo wa misombo anuwai kwenye miili ya maji. Wakati huo huo, viwanda 7 vya betri humwaga tani 35 za risasi kila mwaka kupitia mfumo wa maji taka. Mchanganuo wa usambazaji wa kutokwa kwa risasi kwenye miili ya maji nchini Urusi unaonyesha kuwa mikoa ya Leningrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza na Oryol ni viongozi katika aina hii ya mzigo.

Nchi hiyo inahitaji hatua za haraka ili kupunguza uchafuzi wa madini ya risasi, lakini kwa sasa mzozo wa kiuchumi wa Urusi unafunika matatizo ya mazingira. Katika unyogovu wa muda mrefu wa viwanda, Urusi inakosa njia za kusafisha uchafuzi wa zamani, lakini ikiwa uchumi utaanza kuimarika na viwanda kurudi kazini, uchafuzi wa mazingira unaweza kuwa mbaya zaidi.
Miji 10 iliyochafuliwa zaidi ya USSR ya zamani

(Vyuma vimeorodheshwa kwa mpangilio wa kushuka wa kiwango cha kipaumbele kwa jiji fulani)

4. Usafi wa udongo. Utupaji taka.
Udongo katika miji na maeneo mengine yenye wakazi na mazingira yao kwa muda mrefu umekuwa tofauti na udongo wa asili, wa thamani ya kibiolojia, ambayo ina jukumu muhimu katika kudumisha usawa wa kiikolojia. Udongo katika miji unakabiliwa na madhara sawa na hewa ya mijini na hydrosphere, hivyo uharibifu mkubwa hutokea kila mahali. Usafi wa udongo haupewi umakini wa kutosha, ingawa umuhimu wake kama moja ya sehemu kuu za biosphere (hewa, maji, udongo) na sababu ya mazingira ya kibaolojia ni muhimu zaidi kuliko maji, kwa kuwa wingi wa mwisho (hasa ubora wa chini ya ardhi) imedhamiriwa na hali ya udongo, na haiwezekani kutenganisha mambo haya kutoka kwa kila mmoja. Udongo una uwezo wa utakaso wa kibiolojia: katika udongo, uharibifu wa taka unaoingia ndani yake na madini yake hutokea; Hatimaye, udongo hulipa fidia kwa madini yaliyopotea kwa gharama zao.

Ikiwa, kama matokeo ya kuzidisha udongo, sehemu yoyote ya uwezo wake wa madini hupotea, hii itasababisha usumbufu wa utaratibu wa utakaso wa kibinafsi na uharibifu kamili wa udongo. Na, kinyume chake, kuunda hali bora za utakaso wa udongo husaidia kudumisha usawa wa kiikolojia na hali ya kuwepo kwa viumbe vyote vilivyo hai, ikiwa ni pamoja na wanadamu.

Kwa hiyo, tatizo la kugeuza taka ambazo zina madhara ya kibiolojia sio tu katika suala la kuondolewa kwao; ni tatizo ngumu zaidi la usafi, kwani udongo ni kiungo kati ya maji, hewa na binadamu.
4.1.
Jukumu la udongo katika kimetaboliki

Uhusiano wa kibayolojia kati ya udongo na binadamu unafanywa hasa kwa njia ya kimetaboliki. Udongo ni kana kwamba ni mtoaji wa madini muhimu kwa mzunguko wa kimetaboliki, kwa ukuaji wa mimea inayotumiwa na wanadamu na wanyama wa mimea, ambayo kwa upande wake huliwa na wanadamu na wanyama wanaokula nyama. Hivyo, udongo hutoa chakula kwa wawakilishi wengi wa ulimwengu wa mimea na wanyama.

Kwa hiyo, kuzorota kwa ubora wa udongo, kupungua kwa thamani yake ya kibiolojia, na uwezo wake wa kujitakasa husababisha mmenyuko wa mnyororo wa kibaolojia, ambayo, katika kesi ya madhara ya muda mrefu, inaweza kusababisha matatizo mbalimbali ya afya kati ya idadi ya watu. Zaidi ya hayo, ikiwa michakato ya madini imepungua, nitrati, nitrojeni, fosforasi, potasiamu, nk. inayoundwa wakati wa kuvunjika kwa vitu inaweza kuingia kwenye maji ya chini ya ardhi kutumika kwa madhumuni ya kunywa na kusababisha magonjwa makubwa (kwa mfano, nitrati inaweza kusababisha methemoglobinemia, hasa kwa watoto wachanga).

Unywaji wa maji kutoka kwa udongo usio na iodini unaweza kusababisha ugonjwa wa goiter, nk.
4.2.
Uhusiano wa kiikolojia kati ya udongo na maji na taka za kioevu (maji taka)

Mwanadamu huchota kutoka kwa udongo maji muhimu ili kudumisha michakato ya kimetaboliki na maisha yenyewe. Ubora wa maji hutegemea hali ya udongo; daima huonyesha hali ya kibiolojia ya udongo fulani.

Hii inatumika hasa kwa maji ya chini ya ardhi, thamani ya kibaolojia ambayo imedhamiriwa kwa kiasi kikubwa na mali ya udongo na udongo, uwezo wa mwisho wa kujitakasa, uwezo wake wa kuchuja, muundo wa macroflora yake, microfauna, nk.

Ushawishi wa moja kwa moja wa udongo kwenye maji ya uso sio muhimu sana; unahusishwa haswa na mvua. Kwa mfano, baada ya mvua kubwa, uchafuzi wa mazingira mbalimbali huoshwa kutoka kwenye udongo ndani ya maji ya wazi (mito, maziwa), ikiwa ni pamoja na mbolea za bandia (nitrogen, phosphate), dawa za kuua wadudu, dawa za kuua magugu; katika maeneo ya karst na amana zilizovunjika, uchafuzi unaweza kupenya kupitia. nyufa ndani ya kina-uongo Maji ya chini ya ardhi.

Utunzaji duni wa maji machafu pia unaweza kusababisha athari mbaya za kibaolojia kwenye udongo na hatimaye kusababisha uharibifu wa udongo. Kwa hiyo, ulinzi wa udongo katika maeneo yenye wakazi ni mojawapo ya mahitaji makuu ya kulinda mazingira kwa ujumla.
4.3.
Vikomo vya mzigo wa udongo na taka ngumu (takataka za kaya na mitaani, taka za viwandani, tope kavu iliyobaki baada ya mchanga wa maji machafu, vitu vyenye mionzi, n.k.)

Tatizo linachangiwa na ukweli kwamba, kama matokeo ya kuongezeka kwa kiasi cha taka ngumu katika miji, udongo katika mazingira yao unakabiliwa na matatizo makubwa zaidi. Mali na muundo wa udongo huharibika kwa kasi inayoongezeka.

Kati ya tani milioni 64.3 za karatasi zinazozalishwa nchini Marekani, tani milioni 49.1 zinaishia kwenye upotevu (kati ya kiasi hiki, tani milioni 26 "hutolewa" na kaya, na tani milioni 23.1 hutolewa na minyororo ya rejareja).

Kuhusiana na hapo juu, uondoaji na uboreshaji wa mwisho wa taka ngumu inawakilisha shida kubwa sana, ngumu zaidi kutekeleza shida ya usafi katika hali ya kuongezeka kwa ukuaji wa miji.

Ubadilishaji wa mwisho wa taka ngumu katika udongo uliochafuliwa inaonekana iwezekanavyo. Hata hivyo, kutokana na uwezo unaozidi kuzorota wa udongo wa mijini wa kujisafisha, kutoweka kabisa kwa taka iliyozikwa ardhini haiwezekani.

Mtu anaweza kutumia kwa mafanikio michakato ya kibayolojia inayotokea kwenye udongo, uwezo wake wa kutokeza na kuua vijidudu vya kutengenezea taka ngumu, lakini udongo wa mijini, kama matokeo ya karne nyingi za makazi ya wanadamu na shughuli katika miji, kwa muda mrefu imekuwa haifai kwa kusudi hili.

Njia za utakaso wa kibinafsi na madini yanayotokea kwenye udongo, jukumu la bakteria na enzymes zinazohusika ndani yao, pamoja na bidhaa za kati na za mwisho za mtengano wa vitu zinajulikana. Hivi sasa, utafiti unalenga kutambua mambo ambayo yanahakikisha uwiano wa kibiolojia wa udongo wa asili, na pia kufafanua swali la kiasi gani cha taka ngumu (na nini muundo wake) inaweza kusababisha usumbufu wa usawa wa kibiolojia wa udongo.
Kiasi cha taka za nyumbani (takataka) kwa kila mkaaji wa baadhi ya miji mikuu ya dunia

Ikumbukwe kwamba hali ya usafi wa udongo katika miji huharibika haraka kama matokeo ya kuzidiwa kwake, ingawa uwezo wa udongo wa kujitakasa ni hitaji kuu la usafi kwa kudumisha usawa wa kibaolojia. Udongo katika miji hauwezi tena kukabiliana na kazi yake bila msaada wa kibinadamu. Njia pekee ya nje ya hali hii ni neutralization kamili na uharibifu wa taka kwa mujibu wa mahitaji ya usafi.

Kwa hiyo, ujenzi wa huduma za umma unapaswa kuwa na lengo la kuhifadhi uwezo wa asili wa udongo kujitakasa, na ikiwa uwezo huu tayari umekuwa usiofaa, basi lazima urejeshwe kwa bandia.

Mbaya zaidi ni athari ya sumu ya taka ya viwandani, kioevu na ngumu. Kiasi kinachoongezeka cha taka kama hiyo huingia kwenye udongo, ambayo haiwezi kukabiliana nayo. Kwa mfano, uchafuzi wa udongo na arseniki umeanzishwa karibu na mimea ya uzalishaji wa superphosphate (ndani ya eneo la kilomita 3). Kama inavyojulikana, baadhi ya dawa za kuua wadudu, kama vile misombo ya organochlorine inayoingia kwenye udongo, haiozi kwa muda mrefu.

Hali ni sawa na vifaa vya ufungaji vya syntetisk (kloridi ya polyvinyl, polyethilini, nk).

Baadhi ya misombo ya sumu huingia kwenye maji ya chini ya ardhi mapema au baadaye, kwa sababu ambayo sio tu usawa wa kibaolojia wa udongo huvurugika, lakini ubora wa maji ya chini ya ardhi pia huharibika kwa kiasi kwamba haiwezi kutumika tena kama maji ya kunywa.
Asilimia ya kiasi cha vifaa vya synthetic vya msingi vilivyomo kwenye taka ya kaya (takataka)

*
Pamoja na upotezaji wa plastiki zingine za ugumu wa joto.
Tatizo la taka limeongezeka siku hizi pia kwa sababu sehemu ya taka, hasa kinyesi cha binadamu na wanyama, hutumiwa kurutubisha ardhi ya kilimo [kinyesi kina kiasi kikubwa cha nitrojeni - 0.4-0.5%, fosforasi (P203) - 0.2-0 . 6%, potasiamu (K?0) -0.5-1.5%, kaboni -5-15%]. Tatizo hili la jiji limeenea katika maeneo jirani ya jiji.
4.4.
Jukumu la udongo katika kuenea kwa magonjwa mbalimbali

Udongo una jukumu fulani katika kuenea kwa magonjwa ya kuambukiza. Hii iliripotiwa nyuma katika karne iliyopita na Petterkoffer (1882) na Fodor (1875), ambao hasa yalionyesha jukumu la udongo katika kuenea kwa magonjwa ya matumbo: kipindupindu, typhoid, kuhara damu, na kadhalika. Pia alielezea ukweli kwamba baadhi ya watu bakteria na virusi kubaki hai na virusi katika udongo kwa miezi. Baadaye, idadi ya waandishi walithibitisha uchunguzi wao, hasa kuhusiana na udongo wa mijini. Kwa mfano, wakala wa causative wa kipindupindu hubakia kuwa hai na pathogenic katika maji ya chini ya ardhi kutoka siku 20 hadi 200, wakala wa causative wa homa ya matumbo katika kinyesi - kutoka siku 30 hadi 100, na wakala wa causative wa paratyphoid - kutoka siku 30 hadi 60. (Kwa mtazamo wa kuenea kwa magonjwa ya kuambukiza, udongo wa mijini unaleta hatari kubwa zaidi kuliko udongo wa shamba uliorutubishwa na samadi.)

Kuamua kiwango cha uchafuzi wa udongo, waandishi kadhaa hutumia uamuzi wa hesabu ya bakteria (Escherichia coli), kama katika kuamua ubora wa maji. Waandishi wengine wanaona kuwa ni vyema kuamua, kwa kuongeza, idadi ya bakteria ya thermophilic inayoshiriki katika mchakato wa madini.

Kuenea kwa magonjwa ya kuambukiza kupitia udongo kunawezeshwa sana na umwagiliaji wa ardhi na maji machafu. Wakati huo huo, mali ya madini ya udongo huharibika. Kwa hiyo, umwagiliaji na maji machafu unapaswa kufanyika chini ya usimamizi mkali wa mara kwa mara wa usafi na tu nje ya eneo la miji.

4.5.
Madhara ya aina kuu za uchafuzi wa mazingira (taka ngumu na kioevu) na kusababisha uharibifu wa udongo.

4.5.1.
Neutralization ya taka kioevu katika udongo

Katika idadi ya makazi ambayo hayana maji taka, taka zingine, pamoja na samadi, hupunguzwa kwenye udongo.

Kama unavyojua, hii ndio njia rahisi zaidi ya kutokujali. Hata hivyo, inaruhusiwa tu ikiwa tunashughulika na udongo kamili wa kibayolojia ambao umehifadhi uwezo wa kujisafisha, ambayo si ya kawaida kwa udongo wa mijini. Ikiwa udongo hauna sifa hizi tena, basi ili kuilinda kutokana na uharibifu zaidi, kuna haja ya miundo tata ya kiufundi kwa neutralization ya taka ya kioevu.

Katika baadhi ya maeneo, taka ni neutralized katika mashimo ya mbolea. Kwa mtazamo wa kiufundi, suluhisho hili ni changamoto. Kwa kuongezea, vinywaji vinaweza kupenya udongo kwa umbali mrefu. Kazi hiyo inatatizwa zaidi na ukweli kwamba maji machafu ya mijini yana ongezeko la taka za viwandani zenye sumu, ambayo inazidisha sifa za madini ya udongo kwa kiwango kikubwa zaidi kuliko kinyesi cha binadamu na wanyama. Kwa hiyo, inaruhusiwa kumwaga maji machafu tu ambayo yametolewa awali kwenye mashimo ya mbolea. Vinginevyo, uwezo wa filtration wa udongo umeharibika, basi udongo hupoteza mali zake nyingine za kinga, pores hatua kwa hatua huwa imefungwa, nk.

Matumizi ya kinyesi cha binadamu kumwagilia mashamba ya kilimo inawakilisha njia ya pili ya neutralize taka kioevu. Njia hii inaleta hatari mbili za usafi: kwanza, inaweza kusababisha upakiaji wa udongo; pili, taka hii inaweza kuwa chanzo kikubwa cha maambukizi. Kwa hivyo, kinyesi lazima kwanza kisafishwe na kutibiwa vizuri na kisha tu kutumika kama mbolea. Hapa maoni mawili yanayopingana yanagongana. Kwa mujibu wa mahitaji ya usafi, kinyesi kinakabiliwa na uharibifu karibu kabisa, na kutoka kwa mtazamo wa uchumi wa kitaifa wanawakilisha mbolea yenye thamani. Kinyesi kibichi hakiwezi kutumika kumwagilia bustani na mashamba bila kwanza kuyaua. Ikiwa bado itabidi utumie kinyesi kipya, basi zinahitaji kiwango kama hicho cha kutokujali kwamba haziwakilishi tena thamani yoyote kama mbolea.

Kinyesi kinaweza kutumika kama mbolea tu katika maeneo maalum - na udhibiti wa mara kwa mara wa usafi na usafi, haswa juu ya hali ya maji ya chini ya ardhi, idadi, nzi, nk.

Mahitaji ya kuondolewa na kutoweka kwa udongo wa kinyesi cha wanyama, kimsingi, sio tofauti na mahitaji ya kutoweka kwa kinyesi cha binadamu.

Hadi hivi majuzi, mbolea iliwakilishwa katika kilimo chanzo kikubwa cha virutubisho muhimu ili kuongeza rutuba ya udongo. Walakini, katika miaka ya hivi karibuni, samadi imepoteza umuhimu wake, kwa sehemu kutokana na utumiaji wa mashine za kilimo, kwa sehemu kutokana na kuongezeka kwa matumizi ya mbolea bandia.

Kwa kukosekana kwa matibabu yanayofaa na kutoweka, samadi pia ni hatari, kama vile kinyesi kisicho na usawa cha binadamu. Kwa hiyo, kabla ya kuchukuliwa kwenye mashamba, mbolea inaruhusiwa kuiva ili wakati huu michakato muhimu ya biothermal inaweza kutokea ndani yake (kwa joto la 60-70 ° C). Baada ya hayo, mbolea inachukuliwa kuwa "kukomaa" na huru kutoka kwa vimelea vingi vilivyomo (bakteria, mayai ya minyoo, nk).

Ni lazima ikumbukwe kwamba vituo vya kuhifadhi mbolea vinaweza kutoa misingi bora ya kuzaliana kwa nzizi zinazochangia kuenea kwa maambukizi mbalimbali ya matumbo. Ikumbukwe kwamba nzi huchagua kwa urahisi samadi ya nguruwe kwa ajili ya kuzaliana, kisha samadi ya farasi, samadi ya kondoo, na mwishowe samadi ya ng'ombe. Kabla ya kusafirisha samadi kwenda shambani, ni lazima itibiwe kwa dawa za kuua wadudu.
muendelezo
--PAGE_BREAK--

Kulinda mazingira dhidi ya uchafuzi imekuwa kazi ya dharura kwa jamii. Miongoni mwa uchafuzi mwingi, metali nzito huchukua nafasi maalum. Hizi kawaida hujumuisha vipengele vya kemikali na molekuli ya atomiki ya zaidi ya 50, ambayo ina mali ya metali. Miongoni mwa vipengele vya kemikali, metali nzito huchukuliwa kuwa sumu zaidi.

Metali nzito ni hatari kwa sababu zina uwezo wa kujilimbikiza katika viumbe hai, kuingia katika mzunguko wa kimetaboliki, kuunda misombo yenye sumu ya organometallic, na kubadilisha fomu zao wakati wa kuhama kutoka kwa mazingira moja ya asili hadi nyingine, bila kupitia uharibifu wa kibiolojia. Metali nzito husababisha matatizo makubwa ya kisaikolojia kwa wanadamu, toxicosis, allergy, kansa, na kuathiri vibaya kiinitete na urithi wa maumbile.

Miongoni mwa metali nzito, risasi, cadmium, na zinki huchukuliwa kuwa uchafuzi wa kipaumbele, hasa kwa sababu mkusanyiko wao wa teknolojia katika mazingira hutokea kwa kiwango cha juu. Kundi hili la dutu lina mshikamano mkubwa kwa misombo ya kikaboni muhimu ya kisaikolojia.

Uchafuzi wa udongo na aina za simu za metali nzito ni wa haraka zaidi, kwani katika miaka ya hivi karibuni tatizo la uchafuzi wa mazingira limekuwa la kutisha. Katika hali ya sasa, inahitajika sio tu kuimarisha utafiti juu ya nyanja zote za shida ya metali nzito katika ulimwengu, lakini pia kuchukua mara kwa mara matokeo yaliyopatikana katika matawi tofauti ya sayansi, ambayo mara nyingi yanaunganishwa dhaifu.

Kitu cha utafiti huu ni udongo wa anthropogenic wa wilaya ya Zheleznodorozhny ya Ulyanovsk (kwa kutumia mfano wa barabara ya Transportnaya).

Lengo kuu la utafiti ni kuamua kiwango cha uchafuzi wa udongo wa mijini na metali nzito.

Malengo ya utafiti ni: uamuzi wa thamani ya pH katika sampuli za udongo zilizochaguliwa; uamuzi wa mkusanyiko wa aina za simu za shaba, zinki, cadmium, risasi; kuchambua data zilizopatikana na kupendekeza mapendekezo ya kupunguza maudhui ya metali nzito katika udongo wa mijini.

Mnamo 2005, sampuli zilichukuliwa kando ya barabara kuu ya Mtaa wa Transportnaya, na mnamo 2006 kwenye eneo la viwanja vya kibinafsi (kando ya barabara hiyo hiyo), iliyoko karibu na njia za reli. Sampuli zilichukuliwa kwa kina cha cm 0-5 na cm 5-10. Jumla ya sampuli 20 za uzito wa 500 g zilichukuliwa.

Sampuli zilizosomwa kutoka 2005 na 2006 ni za udongo usio na upande. Udongo usio na upande unachukua metali nzito kutoka kwa ufumbuzi kwa kiwango kikubwa zaidi kuliko udongo wa asidi. Lakini kuna hatari ya kuongeza uhamaji wa metali nzito na kupenya kwao ndani ya maji ya ardhini na hifadhi ya karibu wakati wa mvua ya asidi (eneo lililochunguzwa liko kwenye eneo la mafuriko la Mto Sviyaga), ambayo itaathiri mara moja minyororo ya chakula. Sampuli hizi zina maudhui ya chini ya humus (2-4%). Ipasavyo, hakuna uwezo wa udongo kuunda tata za metali za organo.

Kulingana na tafiti za maabara za udongo kwa maudhui ya Cu, Cd, Zn, Pb, hitimisho lilitolewa kuhusu viwango vyao katika udongo wa eneo la utafiti. Katika sampuli za 2005, ilifunuliwa kuwa kikomo cha juu cha mkusanyiko kwa Cu kilikuwa mara 1-1.2, Cd ilikuwa mara 6-9 zaidi, na maudhui ya Zn na Pb hayakuzidi kikomo cha juu cha mkusanyiko. Katika sampuli za 2006 zilizochukuliwa kutoka kwa viwanja vya kaya, mkusanyiko wa Cu haukuzidi MPC, maudhui ya Cd ni chini ya sampuli zilizochukuliwa kando ya barabara, lakini bado huzidi MPC kwa pointi tofauti kutoka mara 0.3 hadi 4.6. Maudhui ya Zn yanaongezeka tu katika hatua ya 5 na ni 23.3 mg/kg ya udongo kwa kina cha cm 0-5 (MPC 23 mg/kg), na 24.8 mg/kg kwa kina cha cm 5-10.

Kulingana na matokeo ya utafiti, hitimisho zifuatazo zilitolewa: udongo una sifa ya mmenyuko wa neutral wa ufumbuzi wa udongo; sampuli za udongo zina maudhui ya chini ya humus; kwenye eneo la wilaya ya Zheleznodorozhny ya Ulyanovsk, uchafuzi wa udongo na metali nzito ya kiwango tofauti huzingatiwa; Imeanzishwa kuwa katika baadhi ya sampuli kuna ziada kubwa ya MPC, hii inaonekana hasa katika vipimo vya udongo kwa mkusanyiko wa cadmium; ili kuboresha hali ya kiikolojia na kijiografia ya udongo katika eneo fulani, inashauriwa kukua mimea ya accumulator ya metali nzito na kusimamia mali ya mazingira ya udongo yenyewe kupitia muundo wake wa bandia; Ni muhimu kufanya ufuatiliaji wa kimfumo na kutambua maeneo yaliyochafuliwa zaidi na hatari kwa afya ya umma.

Kiungo cha bibliografia

Antonova Yu.A., Safonova M.A. CHUMA NZITO KATIKA UDONGO WA MIJINI // Utafiti wa Msingi. - 2007. - Nambari 11. - P. 43-44;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3676 (tarehe ya ufikiaji: 03/31/2019). Tunakuletea magazeti yaliyochapishwa na shirika la uchapishaji "Chuo cha Sayansi ya Asili"