Uchafuzi wa jumla wa udongo una sifa ya kiasi kikubwa cha chuma nzito. Upatikanaji wa vipengele vya mimea imedhamiriwa na fomu zao za simu. Kwa hiyo, maudhui ya aina za simu za metali nzito katika udongo ni kiashiria muhimu zaidi kinachoonyesha hali ya usafi na usafi na kuamua haja ya hatua za detoxification za uboreshaji.
Kulingana na dondoo inayotumiwa, kiasi tofauti cha fomu ya simu ya chuma nzito hutolewa, ambayo kwa mkataba fulani inaweza kuchukuliwa kuwa inapatikana kwa mimea. Ili kutoa aina za simu za metali nzito, misombo mbalimbali ya kemikali yenye nguvu tofauti za kuchimba hutumiwa: asidi, chumvi, ufumbuzi wa bafa na maji. Vichimbaji vya kawaida ni 1N HCl na bafa ya acetate ya ammoniamu yenye pH 4.8. Kwa sasa, nyenzo za kutosha za majaribio bado zimekusanywa ili kuashiria utegemezi wa maudhui ya metali nzito katika mimea, iliyotolewa na ufumbuzi mbalimbali wa kemikali, kwenye mkusanyiko wao kwenye udongo. Ugumu wa hali hii pia ni kutokana na ukweli kwamba upatikanaji wa fomu ya simu ya chuma nzito kwa mimea inategemea sana mali ya udongo na sifa maalum za mimea. Zaidi ya hayo, tabia ya kila kipengele kwenye udongo ina mifumo yake maalum, ya asili.
Ili kujifunza ushawishi wa mali ya udongo juu ya mabadiliko ya misombo ya chuma nzito, majaribio ya mfano yalifanywa na udongo ambao hutofautiana sana katika mali (Jedwali 8). Asidi kali 1N HNO3, chumvi isiyo na upande Ca(NO3)2, mmumunyo wa bafa ya acetate ya ammoniamu na maji yalitumika kama vidondoo.
Takwimu za uchanganuzi zilizowasilishwa katika jedwali 9-12 zinaonyesha hivyo. kwamba maudhui ya misombo ya asidi mumunyifu ya zinki, risasi na cadmium, kupita kwenye dondoo ya 1N HNO3, ni karibu na kiasi chake kilichoongezwa kwenye udongo. % Zn iliingia kwenye udongo. Idadi ya misombo imara ya vipengele hivi ilitegemea kiwango cha rutuba ya udongo. Yaliyomo katika udongo wa soddy-podzolic usiolimwa vizuri yalikuwa ya chini kuliko katika soddy-podzolic na chernozem ya kawaida inayolimwa.
Kiasi cha misombo ya kubadilishana Cd, Pb na Zn iliyotolewa na myeyusho wa 1-N wa chumvi isiyo na upande Ca(NO3)2 ilikuwa chini ya mara kadhaa kuliko wingi wao ulioongezwa kwenye udongo na pia ilitegemea kiwango cha rutuba ya udongo. Maudhui ya chini kabisa vipengele vilivyotolewa na ufumbuzi wa Ca(NO3)2 vilipatikana kwenye chernozem. Kwa kuongezeka kwa kilimo cha udongo wa soddy-podzolic, uhamaji wa metali nzito pia ulipungua. Kwa kuzingatia dondoo la chumvi, misombo ya cadmium ndiyo inayotembea zaidi, na misombo ya zinki haitumiki kwa kiasi fulani. Misombo ya risasi iliyotolewa na chumvi ya upande wowote ilikuwa na sifa ya uhamaji wa chini kabisa.
Yaliyomo katika aina za metali za rununu zinazotolewa na suluhisho la bafa ya acetate ya ammoniamu yenye pH 4.8 pia iliamuliwa kimsingi na aina ya udongo, muundo wake na sifa za kifizikia.
Kama ilivyo kwa aina zinazoweza kubadilishwa (zinazoweza kutolewa na 1 N Ca(NO3)2) za vitu hivi, muundo unabaki, ulioonyeshwa katika ongezeko la idadi ya misombo ya rununu ya Cd, Pb na Zn kwenye udongo wenye asidi, na uhamaji wa Cd na Zn ni kubwa kuliko ile ya Pb. Kiasi cha cadmium kilichotolewa na dondoo hii kilikuwa 90-96% ya kipimo kilichotumiwa kwa udongo usiolimwa vizuri, 70-76% kwa udongo wa soddy-podzolic wa kati, na 44-48% kwa chernozem. Kiasi cha zinki na risasi inayopita kwenye suluhisho la bafa la CH3COONH4 ni sawa, kwa mtiririko huo: 57-71 na 42-67% kwa udongo wa sod-podzolic usiopandwa vizuri, 49-70 na 37-48% kwa udongo uliopandwa kwa wastani; 46-65 na 20-42% kwa udongo mweusi. Kupungua kwa uwezo wa uchimbaji wa CH3COONH4 kwa risasi kwenye chernozem kunaweza kuelezewa na uundaji wa tata na misombo thabiti na misombo ya humus thabiti.
Udongo uliotumika katika jaribio la mfano ulitofautiana katika mambo mengi rutuba ya udongo, lakini kwa kiwango kikubwa zaidi katika suala la sifa za tindikali na idadi ya besi zinazoweza kubadilishana. Data ya majaribio inayopatikana katika fasihi na data ya majaribio tuliyopata zinaonyesha kwamba mmenyuko wa mazingira katika udongo huathiri sana uhamaji wa vipengele.
Kuongezeka kwa mkusanyiko wa ioni za hidrojeni kwenye myeyusho wa udongo kulisababisha mpito wa chumvi ya risasi yenye mumunyifu kidogo kuwa chumvi mumunyifu zaidi (mpito wa PbCO3 hadi Pb(HCO3)2 ni tabia hasa (B.V. Nekrasov, 1974). asidi, uthabiti wa chembechembe za risasi-humus hupungua. Thamani ya pH ya myeyusho wa udongo ni mojawapo ya vigezo muhimu zaidi vinavyoamua kiasi cha unyambulishaji wa ayoni za metali nzito na udongo. pH inapopungua, umumunyifu wa metali nyingi nzito. huongezeka na, kwa hiyo, uhamaji wao katika mfumo wa ufumbuzi wa awamu ya udongo imara. uhamaji wa kadiamu huamuliwa na nguvu ya ionic ya suluhisho, na kwa pH zaidi ya 6, unyonyaji na oksidi za manganese huchukua umuhimu mkubwa. Misombo ya kikaboni inayoyeyuka, kulingana na waandishi, huunda tata dhaifu tu na cadmium na huathiri unyonyaji wake tu. pH 8.
Sehemu ya simu na inayoweza kupatikana ya misombo ya chuma nzito katika udongo ni maudhui yao katika ufumbuzi wa udongo. Kiasi cha ions za chuma zinazoingia kwenye suluhisho la udongo huamua sumu ya kipengele fulani kwenye udongo. Hali ya usawa katika mfumo dhabiti wa suluhisho la awamu huamua michakato ya sorption, asili na mwelekeo ambao hutegemea mali na muundo wa mchanga. Ushawishi wa mali ya udongo juu ya uhamaji wa metali nzito na mpito wao katika dondoo la maji inathibitishwa na data juu kiasi tofauti misombo ya mumunyifu katika maji ya Zn, Pb na Cd, iliyohamishwa kutoka kwenye udongo wenye viwango tofauti vya rutuba kwa vipimo sawa vya metali zilizotumiwa (Jedwali 13). Ikilinganishwa na chernozem, misombo ya chuma zaidi ya mumunyifu wa maji yalikuwa katika udongo wa soddy-podzolic wa kilimo cha kati. Maudhui ya juu zaidi ya misombo ya mumunyifu katika maji Zn, Pb na Cd ilikuwa katika udongo usio na kilimo. Kilimo cha udongo kilipunguza uhamaji wa metali nzito. Katika udongo wa soddy-podzolic uliopandwa vibaya, maudhui ya aina za maji-mumunyifu za Zn. Pb na Cd zilikuwa juu kwa 20-35% kuliko udongo wa wastani uliolimwa na mara 1.5-2.0 juu kuliko katika chernozem ya kawaida. Kuongezeka kwa rutuba ya udongo, ikifuatana na ongezeko la maudhui ya humus na phosphates, neutralization ya asidi ya ziada na ongezeko la mali ya buffer, husababisha kupungua kwa maudhui ya aina ya fujo zaidi ya maji ya metali nzito.
Jukumu la kuamua katika usambazaji wa metali nzito katika mfumo wa ufumbuzi wa udongo unachezwa na michakato ya sorption-desorption kwenye awamu imara ya udongo, imedhamiriwa na mali ya udongo na kujitegemea kwa fomu ya kiwanja kilichoongezwa. Misombo inayotokana na metali nzito yenye awamu dhabiti ya udongo ni thabiti zaidi ya thermodynamically kuliko misombo iliyoletwa, na huamua mkusanyiko wa vipengele katika ufumbuzi wa udongo (R.I. Pervunina, 1983).
Udongo ni kinyonyaji chenye nguvu na chenye nguvu cha metali nzito; ina uwezo wa kufunga na kwa hivyo kupunguza mtiririko wa sumu kwenye mimea. Vipengele vya madini na kikaboni vya udongo huzima kikamilifu misombo ya chuma, lakini maneno ya kiasi cha hatua yao hutegemea aina ya udongo (B A. Bolshakov et al., 1978, V. B. Ilyin, 1987).
Nyenzo za majaribio zilizokusanywa zinaonyesha hivyo. kwamba kiasi kikubwa cha metali nzito hutolewa kutoka kwa udongo na dondoo la asidi 1 N. Katika kesi hii, data ni karibu na maudhui ya jumla ya vipengele kwenye udongo. Aina hii ya vipengele inaweza kuchukuliwa kuwa wingi wa hifadhi ya jumla inayoweza kubadilishwa kuwa fomu ya simu, inayohamishika. Maudhui ya metali nzito yanapotolewa kwenye udongo na bafa ya acetate ya ammoniamu hubainisha sehemu inayotembea zaidi. Njia ya kubadilishana ya metali nzito ni ya simu zaidi. kuondolewa kwa ufumbuzi wa saline neutral. V.S. Gorbatov na N.G. Zyrin (1987) anaamini kuwa aina inayopatikana zaidi kwa mimea ni aina ya metali nzito inayoweza kubadilishwa, ambayo hutolewa kwa hiari na suluhisho la chumvi, anion ambayo haifanyi muundo na metali nzito, na cation ina nguvu kubwa ya kuhamisha. Hizi ndizo sifa za Ca(NO3)2 zinazotumika katika jaribio letu. Vimumunyisho vikali zaidi - asidi, ambayo hutumiwa mara nyingi 1N HCl na 1N HNO3, hutoka kwenye udongo sio tu fomu zilizochukuliwa na mimea, lakini pia sehemu ya kipengele cha jumla, ambacho ni hifadhi ya karibu zaidi ya mabadiliko katika misombo ya simu.
Mkusanyiko wa metali nzito iliyotolewa na dondoo la maji katika suluhisho la udongo ni sifa ya sehemu ya kazi zaidi ya misombo yao. Hii ndio sehemu yenye fujo na yenye nguvu zaidi ya metali nzito, inayoonyesha kiwango cha uhamaji wa vitu kwenye udongo. Maudhui ya juu ya aina za TM za mumunyifu wa maji zinaweza kusababisha sio tu uchafuzi wa mazao ya mimea, lakini pia kwa kupunguza kwa kasi kwa mavuno, hata kifo chake. Kwa maudhui ya juu sana ya aina ya maji ya mumunyifu ya chuma nzito katika udongo, inakuwa sababu ya kujitegemea inayoamua ukubwa wa mazao na kiwango cha uchafuzi wake.
Nchi yetu imekusanya habari juu ya yaliyomo kwenye fomu za rununu za TM kwenye mchanga usio na uchafu, haswa zile zinazojulikana kama microelements - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (Jedwali 14). Kuamua fomu ya rununu, dondoo za kibinafsi zilitumiwa mara nyingi (kulingana na Peyve Ya.V. na Rinkis G.Ya.). Kama inavyoonekana kutoka kwa Jedwali 14, udongo wa maeneo ya mtu binafsi ulitofautiana kwa kiasi kikubwa katika kiasi cha fomu za simu za chuma sawa.
Sababu inaweza kuwa, kulingana na V.B. Ilyin (1991), sifa za maumbile ya udongo, hasa maalum ya muundo wa granulometric na mineralogical, kiwango cha maudhui ya humus, na majibu ya mazingira. Kwa sababu hii, udongo wa eneo moja la asili na, zaidi ya hayo, hata aina moja ya maumbile ndani ya eneo hili inaweza kutofautiana sana.
Tofauti kati ya idadi ya chini na ya juu zaidi ya fomu ya simu inayopatikana inaweza kuwa ndani ya mpangilio wa hisabati wa ukubwa. Hakuna taarifa ya kutosha juu ya maudhui ya aina za simu za Pb, Cd, Cr, Hg na vipengele vingine vya sumu zaidi kwenye udongo. Kutathmini kwa usahihi uhamaji wa TM katika udongo ni ngumu na matumizi ya dutu za kemikali kama dondoo ambazo hutofautiana sana katika uwezo wao wa kuyeyusha. Kwa mfano, 1 N HCl ilitoa fomu za rununu kutoka kwenye upeo wa macho unaoweza kupandwa katika mg/kg: Mn - 414, Zn - 7.8, Ni - 8.3, Cu - 3.5, Pb - 6.8, Co - 5.3 (udongo Siberia ya Magharibi), wakati 2.5% CH3COOH ilitoa 76; 0.8; 1.2; 1.3; 0.3; 0.7 (udongo wa mkoa wa Tomsk Ob, data kutoka Ilyin, 1991). Nyenzo hizi zinaonyesha kuwa 1 N HCl iliyotolewa kutoka kwa udongo, isipokuwa zinki, karibu 30% ya jumla ya kiasi cha metali, na 2.5% CH3COOH - chini ya 10%. Kwa hiyo, dondoo ya 1N HCl, inayotumiwa sana katika utafiti wa kilimo na sifa za udongo, ina uwezo wa juu wa kuhamasisha kuhusiana na hifadhi ya metali nzito.
Sehemu kuu ya misombo ya simu ya metali nzito imefungwa kwa humus au upeo wa udongo unaokaliwa na mizizi, ambayo michakato ya biochemical hutokea kikamilifu na ina vitu vingi vya kikaboni. Metali nzito. ni pamoja na katika complexes ya kikaboni, kuwa na uhamaji wa juu. V.B. Ilyin (1991) anadokeza uwezekano wa mlundikano wa metali nzito katika upeo usio na kipimo na wa kaboniti, ambamo chembe laini zilizojaa metali nzito na aina za vipengele vinavyoweza kuyeyushwa na maji huhama kutoka kwenye safu ya juu. Katika upeo wa iluvial na carbonate, misombo yenye chuma hupanda. Hii inawezeshwa zaidi na ongezeko kubwa la pH katika udongo wa upeo huu, kutokana na kuwepo kwa carbonates.
Uwezo wa metali nzito kujilimbikiza katika upeo wa chini wa udongo unaonyeshwa vizuri na data juu ya maelezo ya udongo huko Siberia (Jedwali 15). Katika upeo wa humus, kuna maudhui yaliyoongezeka ya vipengele vingi (Sr, Mn, Zn, Ni, nk) bila kujali genesis yao. Mara nyingi, ongezeko la maudhui ya Sr ya simu katika upeo wa carbonate inaonekana wazi. Maudhui ya jumla ya fomu za simu kwa kiasi kidogo ni kawaida kwa udongo wa mchanga, na kwa kiasi kikubwa zaidi kwa udongo wa udongo. Hiyo ni, kuna uhusiano wa karibu kati ya maudhui ya aina za simu za vipengele na muundo wa granulometric wa udongo. Uhusiano mzuri sawa unaweza kuonekana kati ya maudhui ya aina za simu za metali nzito na maudhui ya humus.
Yaliyomo katika aina za rununu za metali nzito inakabiliwa na kushuka kwa nguvu, ambayo inahusishwa na mabadiliko ya shughuli za kibaolojia za mchanga na ushawishi wa mimea. Kwa hivyo, kulingana na utafiti uliofanywa na V.B. Ilyin, maudhui ya molybdenum ya simu katika udongo wa soddy-podzolic na chernozem ya kusini yalibadilika mara 5 wakati wa msimu wa kupanda.
Katika miaka ya hivi karibuni, baadhi ya taasisi za utafiti zimekuwa zikisoma athari za matumizi ya muda mrefu ya madini, kikaboni na mbolea ya chokaa kwenye maudhui ya aina za simu za metali nzito kwenye udongo.
Katika kituo cha majaribio ya agrochemical ya Dolgoprudnaya (DAOS, mkoa wa Moscow), uchunguzi ulifanyika wa mkusanyiko wa metali nzito, vitu vya sumu na uhamaji wao kwenye udongo chini ya hali ya matumizi ya muda mrefu ya mbolea ya fosforasi kwenye loamy nzito ya sod-podzolic. udongo (Yu.A. Potatueva et al., 1994). Matumizi ya utaratibu wa ballast na mbolea iliyokolea kwa miaka 60, aina mbalimbali za phosphates kwa miaka 20 na mwamba wa phosphate kutoka kwa amana mbalimbali kwa miaka 8 hakuwa na athari kubwa kwa maudhui ya jumla ya metali nzito na vipengele vya sumu (TE) kwenye udongo. , lakini imesababisha kuongezeka kwa uhamaji ina baadhi ya TM na TE. Yaliyomo katika fomu za rununu na mumunyifu kwenye mchanga ziliongezeka takriban mara 2 na utumiaji wa kimfumo wa aina zote za mbolea za fosforasi zilizosomwa, hata hivyo, kiasi cha 1/3 tu ya MPC. Kiasi cha strontium ya rununu kiliongezeka mara 4.5 kwenye udongo uliopokea superphosphate rahisi. Ongezeko la fosforasi mbichi kutoka kwa amana ya Kingisepskoye ilisababisha kuongezeka kwa yaliyomo kwenye fomu za rununu kwenye udongo (AAB pH 4.8): kuongoza kwa mara 2, nikeli kwa 20% na chromium kwa 17%, ambayo ilifikia 1/4 na 1/10 ya MPC, mtawalia. Ongezeko la maudhui ya chromium inayohamishika kwa 17% lilibainishwa kwenye udongo uliopokea fosforasi mbichi kutoka kwa amana ya Chilisay (Jedwali 16).
Ulinganisho wa data ya majaribio kutoka kwa majaribio ya muda mrefu ya uwanja wa DAOS na viwango vya usafi na usafi kwa yaliyomo kwenye aina za rununu za metali nzito kwenye udongo, na kwa kukosekana kwao na mapendekezo yaliyopendekezwa katika fasihi, inaonyesha kuwa yaliyomo kwenye simu ya rununu. aina za vipengele hivi kwenye udongo zilikuwa chini ya viwango vinavyokubalika. Takwimu hizi za majaribio zinaonyesha kuwa hata kwa muda mrefu sana - kwa miaka 60 - matumizi ya mbolea ya fosforasi haikuongoza kwa kuzidi kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha mkusanyiko katika udongo, ama kuhusiana na aina za jumla au za simu za metali nzito. Wakati huo huo, data hizi zinaonyesha kuwa kusawazisha kwa metali nzito kwenye udongo tu kwa fomu nyingi sio haki ya kutosha na inapaswa kuongezwa na yaliyomo kwenye fomu ya rununu, ambayo inaonyesha mali ya kemikali ya metali yenyewe na mali ya udongo ambao mimea hupandwa.
Kulingana na uzoefu wa muda mrefu wa uwanja ulioanzishwa chini ya uongozi wa Mwanataaluma N.S. Avdonin katika msingi wa majaribio wa Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow "Chashnikovo", utafiti ulifanyika wa ushawishi wa matumizi ya muda mrefu ya madini, kikaboni, mbolea ya chokaa na mchanganyiko wao zaidi ya miaka 41 juu ya maudhui ya aina za simu za metali nzito kwenye udongo. (V.G. Mineev et al., 1994). Matokeo ya utafiti yaliyotolewa katika Jedwali la 17 yalionyesha kuwa uundaji wa hali bora kwa ukuaji na ukuzaji wa mimea ulipunguza kwa kiasi kikubwa maudhui ya aina za simu za risasi na cadmium kwenye udongo. Utumiaji wa kimfumo wa mbolea za nitrojeni-potasiamu, kutia asidi katika suluhisho la udongo na kupunguza maudhui ya fosforasi ya simu, uliongeza mara mbili mkusanyiko wa misombo ya simu ya risasi na nikeli na kuongeza maudhui ya cadmium kwenye udongo kwa mara 1.5.
Maudhui ya wingi na aina za simu za TM katika udongo wa udongo wa soddy-podzolic mwanga wa Belarusi ulijifunza wakati wa matumizi ya muda mrefu ya sludge ya maji machafu ya manispaa: thermophilically digested kutoka mashamba ya sludge (TIP) na thermophilically mwilini na dewatering baadae mitambo (TMD).
Zaidi ya miaka 8 ya utafiti, kueneza kwa mzunguko wa mazao ya OCB ilikuwa 6.25 t/ha (dozi moja) na 12.5 t/ha (dozi mbili), ambayo ni takriban mara 2-3 zaidi ya kipimo kilichopendekezwa.
Kama inavyoonekana kutoka kwa Jedwali 18, kuna muundo wazi wa kuongeza yaliyomo kwenye fomu nyingi na za rununu za TM kama matokeo ya matumizi ya mara tatu ya WWS. Zaidi ya hayo, zinki ina sifa ya uhamaji mkubwa zaidi, kiasi ambacho katika fomu ya simu iliongezeka mara 3-4 ikilinganishwa na udongo wa udhibiti (N.P. Reshetsky, 1994). Wakati huo huo, maudhui ya misombo ya simu ya cadmium, shaba, risasi na chromium haikubadilika sana.
Utafiti wa wanasayansi wa sekta ya kilimo ya Belarusi. Chuo kilionyesha kuwa wakati sludge ya maji taka iliongezwa (SIP-mbichi sludge kutoka mashamba ya sludge, TIP, TMO), kulikuwa na ongezeko kubwa katika maudhui ya aina ya simu ya vipengele katika udongo, lakini kwa nguvu zaidi cadmium, zinki, shaba (Jedwali 19). ) Kuweka chokaa hakukuwa na athari kwa uhamaji wa metali. Kulingana na waandishi. matumizi ya dondoo katika 1 N HNO3 kuashiria kiwango cha uhamaji wa metali haijafanikiwa, kwani zaidi ya 80% ya jumla ya maudhui ya kipengele hupita ndani yake (A.I. Gorbyleva et al., 1994).
Uanzishwaji wa uhusiano fulani kati ya mabadiliko katika uhamaji wa TM kwenye udongo na kiwango cha asidi ulifanyika katika majaribio ya microfield kwenye chernozems iliyopigwa ya Eneo la Kati la Chernozem la Shirikisho la Urusi. Wakati huo huo, uamuzi wa cadmium, zinki, risasi ulifanyika katika dondoo zifuatazo: hidrokloriki, nitriki, asidi ya sulfuriki, buffer ya acetate ya ammoniamu katika pH 4.8 na pH 3.5, nitrati ya ammoniamu, maji yaliyotengenezwa. Uhusiano wa karibu umeanzishwa kati ya maudhui ya jumla ya zinki na fomu zake za simu zinazotolewa na asidi R = 0.924-0.948. Unapotumia AAB pH 4.8 R=0.784, AAB pH 3.5=0.721. Risasi inayotolewa na hidrokloriki na asidi ya nitriki iliyounganishwa kwa ukaribu kidogo na jumla ya maudhui: R=0.64-0.66. Hoods zingine zilikuwa na coefficients ya chini ya uunganisho. Uwiano kati ya misombo ya cadmium iliyotolewa na asidi na akiba ya jumla ilikuwa ya juu sana (R=0.98-0.99). wakati wa kutoa AAB pH 4.8-R=0.92. Matumizi ya dondoo nyingine yalitoa matokeo yanayoonyesha uhusiano dhaifu kati ya wingi na aina za simu za metali nzito kwenye udongo (N.P. Bogomazov, P.G. Akulov, 1994).
Katika jaribio la muda mrefu la shamba (Taasisi ya Utafiti ya Kichina-Yote ya Flax, Mkoa wa Tver), na matumizi ya muda mrefu ya mbolea kwenye udongo wa sod-podzolic, uwiano wa misombo ya chuma ya simu kutoka kwa maudhui ya fomu zao zinazowezekana ilipungua, hii. inaonekana hasa katika mwaka wa 3 wa athari ya baada ya chokaa kwa kipimo cha g 2. (Jedwali 20). Katika mwaka wa 13 wa athari, chokaa kwa kipimo sawa ilipunguza tu maudhui ya chuma cha rununu na alumini kwenye udongo. katika mwaka wa 15 - chuma, alumini na manganese (L.I. Petrova, 1994).
Kwa hiyo, ili kupunguza maudhui ya aina za simu za risasi na shaba katika udongo, ni muhimu kurejesha udongo.
Utafiti wa uhamaji wa metali nzito katika chernozems ya mkoa wa Rostov ulionyesha kuwa katika safu ya mita ya chernozem ya kawaida, kiasi cha zinki kilichotolewa na dondoo la buffer ya acetate ya ammoniamu na pH 4.8 ilikuwa kati ya 0.26-0.54 mg / kg. manganese 23.1-35.7 mg/kg, shaba 0.24-0.42 (G.V. Agafonov, 1994) Ulinganisho wa takwimu hizi na akiba ya jumla ya chembechembe ndogo kwenye udongo wa maeneo yale yale ilionyesha kuwa uhamaji vipengele mbalimbali inatofautiana kwa kiasi kikubwa. Zinki katika carbonate chernozem haipatikani kwa mimea kwa mara 2.5-4.0 kuliko shaba na mara 5-8 chini ya manganese (Jedwali 21).
Kwa hivyo, matokeo ya tafiti zilizofanywa yanaonyesha. kwamba tatizo la uhamaji wa metali nzito katika udongo ni ngumu na multifactorial. Maudhui ya aina za simu za metali nzito katika udongo hutegemea hali nyingi. Mapokezi kuu, na kusababisha kupungua kwa maudhui ya aina hii ya metali nzito ni ongezeko la rutuba ya udongo (kikomo, ongezeko la maudhui ya humus na fosforasi, nk). Wakati huo huo, hakuna uundaji unaokubaliwa kwa ujumla kwa metali za rununu. Katika sehemu hii tulitoa uelewa wetu wa sehemu mbalimbali za metali zinazohamishika kwenye udongo:
1) usambazaji wa jumla wa fomu za rununu (zinazoweza kutolewa na asidi);
2) fomu ya rununu ya rununu (inaweza kutolewa na suluhisho za bafa):
3) kubadilishana (kutolewa na chumvi zisizo na upande);
4) mumunyifu wa maji.
YALIYOMO
Utangulizi
1. Kifuniko cha udongo na matumizi yake
2. Mmomonyoko wa udongo (maji na upepo) na mbinu za kukabiliana nayo
3. Uchafuzi wa viwanda udongo
3.1 Mvua ya asidi
3.2 Metali nzito
3.3 Sumu ya risasi
4. Usafi wa udongo. Utupaji taka
4.1 Jukumu la udongo katika kimetaboliki
4.2 Uhusiano wa kiikolojia kati ya udongo na maji na taka za kioevu (maji machafu)
4.3 Vikomo vya mzigo wa udongo na taka ngumu (takataka za nyumbani na mitaani, taka za viwandani, tope kavu baada ya mchanga wa maji taka, vitu vyenye mionzi)
4.4 Nafasi ya udongo katika kuenea kwa magonjwa mbalimbali
4.5 Madhara ya aina kuu za uchafuzi wa mazingira (taka ngumu na kioevu) na kusababisha uharibifu wa udongo.
4.5.1 Uwekaji wa taka za kioevu kwenye udongo
4.5.2.1 Uwekaji wa taka ngumu kwenye udongo
4.5.2.2 Ukusanyaji na uondoaji wa takataka
4.5.3 Kuondolewa kwa mwisho na kufanya kutokuwa na madhara
4.6 Utupaji wa taka zenye mionzi
Hitimisho
Orodha ya vyanzo vilivyotumika
Utangulizi.
Sehemu fulani ya udongo, nchini Urusi na duniani kote, huacha matumizi ya kilimo kila mwaka kwa sababu mbalimbali, zilizojadiliwa kwa undani katika UIR. Maelfu au zaidi hekta za ardhi zinakabiliwa na mmomonyoko wa udongo, mvua ya asidi, kilimo kisichofaa na taka zenye sumu. Ili kuepusha hili, unahitaji kufahamiana na hatua zinazozalisha zaidi na za gharama nafuu za kurejesha upya (Kwa ufafanuzi wa kurejesha, angalia sehemu kuu ya kazi) ambayo huongeza rutuba ya kifuniko cha udongo, na juu ya yote na athari mbaya kwenye udongo yenyewe, na jinsi ya kuepuka.
Tafiti hizi hutoa ufahamu juu ya madhara kwenye udongo na zimefanywa kupitia idadi ya vitabu, makala na majarida ya kisayansi yanayohusu masuala ya udongo na ulinzi wa mazingira.
Tatizo la uchafuzi wa udongo na uharibifu daima imekuwa muhimu. Sasa tunaweza kuongeza kwa kile kilichosemwa kwamba katika wakati wetu ushawishi wa anthropogenic una athari kubwa kwa asili na inakua tu, na udongo ni moja ya vyanzo kuu vya chakula na nguo kwa ajili yetu, bila kutaja ukweli kwamba sisi. tembea juu yake na utawasiliana naye kwa karibu kila wakati.
1. Kifuniko cha udongo na matumizi yake.
Kifuniko cha udongo ni malezi muhimu zaidi ya asili. Umuhimu wake kwa maisha ya jamii imedhamiriwa na ukweli kwamba udongo ndio chanzo kikuu cha chakula, kutoa 97-98% ya rasilimali za chakula za idadi ya watu wa sayari. Wakati huo huo, kifuniko cha udongo ni mahali pa shughuli za binadamu ambayo uzalishaji wa viwanda na kilimo iko.
Akikazia daraka la pekee la chakula katika maisha ya jamii, V.I. Lenin alisema hivi: “Misingi halisi ya uchumi ni hazina ya chakula.”
Sifa muhimu zaidi ya kifuniko cha udongo ni rutuba yake, ambayo inaeleweka kama jumla ya mali ya udongo ambayo inahakikisha mavuno ya mazao ya kilimo. Rutuba ya asili ya udongo inadhibitiwa na hifadhi virutubisho katika udongo na utawala wake wa maji, hewa na joto. Jukumu la kifuniko cha udongo katika uzalishaji wa mifumo ya kiikolojia ya dunia ni kubwa, kwani udongo unalisha mimea ya ardhi kwa maji na misombo mingi na ni sehemu muhimu ya shughuli za photosynthetic ya mimea. Rutuba ya udongo pia inategemea kiasi cha nishati ya jua iliyokusanywa ndani yake. Viumbe hai, mimea na wanyama wanaoishi Duniani hurekodi nishati ya jua kwa njia ya phyto- au zoomass. Uzalishaji wa mifumo ya ikolojia ya dunia inategemea usawa wa joto na maji wa uso wa dunia, ambayo huamua aina mbalimbali za kubadilishana jambo na suala ndani ya bahasha ya kijiografia ya sayari.
Akichanganua umuhimu wa ardhi kwa uzalishaji wa kijamii, K. Marx alibainisha dhana mbili: ardhi-jambo na ardhi-mtaji. Ya kwanza ya haya inapaswa kueleweka ardhi ambayo iliibuka katika mchakato wa maendeleo yake ya mageuzi bila utashi na ufahamu wa watu na ni mahali pa makazi ya mwanadamu na chanzo cha chakula chake.. Kuanzia wakati ardhi, katika mchakato wa maendeleo ya jamii ya wanadamu, inakuwa njia ya uzalishaji, inaonekana katika ubora mpya - mtaji, bila ambayo mchakato wa kazi haufikiriwi, "... kwa sababu humpa mfanyakazi ... mahali anaposimama... , na mchakato wake - upeo wa hatua...”. Ni kwa sababu hii kwamba dunia ni kipengele cha ulimwengu wote katika shughuli yoyote ya binadamu.
Jukumu na mahali pa ardhi si sawa katika nyanja mbalimbali uzalishaji wa nyenzo, haswa katika tasnia na kilimo. Katika tasnia ya utengenezaji, ujenzi, na usafirishaji, ardhi ni mahali ambapo michakato ya wafanyikazi hufanyika bila kujali rutuba ya asili ya mchanga. Ardhi ina jukumu tofauti katika kilimo. Chini ya ushawishi wa kazi ya binadamu, uzazi wa asili hugeuka kutoka kwa uwezo na kuwa wa kiuchumi. Umuhimu wa matumizi ya rasilimali za ardhi katika kilimo husababisha ukweli kwamba wanatenda katika sifa mbili tofauti, kama kitu cha kazi na kama njia ya uzalishaji. K. Marx alitaarifu hivi: “Kwa uwekezaji mpya tu wa mtaji katika viwanja vya ardhi... watu waliongeza mtaji wa ardhi bila ongezeko lolote katika suala la dunia, yaani, nafasi ya dunia.”
Ardhi katika kilimo hufanya kama nguvu ya uzalishaji kutokana na rutuba yake ya asili, ambayo haibaki mara kwa mara. Kwa matumizi ya busara ya ardhi, rutuba hiyo inaweza kuongezeka kwa kuboresha hali yake ya maji, hewa na joto kupitia hatua za kurejesha na kuongeza maudhui ya virutubisho kwenye udongo. Kinyume chake, kwa matumizi yasiyo ya busara ya rasilimali za ardhi, uzazi wao hupungua, na kusababisha kupungua kwa mazao ya kilimo. Katika baadhi ya maeneo, kilimo cha mazao huwa hakiwezekani kabisa, hasa kwenye udongo wa chumvi na mmomonyoko.
Katika kiwango cha chini cha maendeleo ya nguvu za uzalishaji wa jamii, upanuzi wa uzalishaji wa chakula hutokea kutokana na ushiriki wa ardhi mpya katika kilimo, ambayo inafanana na maendeleo makubwa ya kilimo. Hii inawezeshwa na hali mbili: upatikanaji wa ardhi ya bure na uwezekano wa kilimo kwa kiwango cha wastani cha gharama za mtaji kwa kila eneo la kitengo. Matumizi haya ya rasilimali ardhi na kilimo ni mfano wa nchi nyingi zinazoendelea katika ulimwengu wa kisasa.
Wakati wa mapinduzi ya kisayansi na kiteknolojia, kulikuwa na tofauti kubwa kati ya mfumo wa kilimo katika nchi zilizoendelea na zinazoendelea. Wa kwanza wana sifa ya kuongezeka kwa kilimo kwa kutumia mafanikio ya mapinduzi ya kisayansi na kiteknolojia, ambayo kilimo hukua sio kwa sababu ya kuongezeka kwa eneo la ardhi inayolimwa, lakini kwa sababu ya kuongezeka kwa kiasi cha mtaji uliowekezwa katika ardhi. . Kizuizi kinachojulikana cha rasilimali za ardhi kwa nchi nyingi za kibepari zilizoendelea kiviwanda, kuongezeka kwa mahitaji ya bidhaa za kilimo ulimwenguni kote kutokana na viwango vya juu vya ongezeko la watu, na utamaduni wa juu wa kilimo ulichangia kuhamisha kilimo katika nchi hizi hadi miaka ya 50. kwenye njia ya maendeleo makubwa. Kuharakisha mchakato wa uimarishaji wa kilimo katika nchi za kibepari zilizoendelea hauhusiani tu na mafanikio ya mapinduzi ya kisayansi na kiteknolojia, lakini haswa na faida ya kuwekeza mtaji katika kilimo, ambayo ilijilimbikizia uzalishaji wa kilimo mikononi mwa wamiliki wa ardhi wakubwa na kuharibu ndogo. wakulima.
Kilimo kiliendelezwa kwa njia nyinginezo katika nchi zinazoendelea. Miongoni mwa matatizo makubwa ya maliasili ya nchi hizi, yafuatayo yanaweza kutambuliwa: viwango vya chini vya kilimo, ambavyo vilisababisha uharibifu wa udongo (kuongezeka kwa mmomonyoko wa udongo, chumvi, kupungua kwa rutuba) na uoto wa asili (kwa mfano, misitu ya kitropiki), kupungua kwa rasilimali za maji; hali ya jangwa la ardhi, haswa inayodhihirika wazi katika nchi za Afrika. Mambo haya yote yanayohusiana na matatizo ya kijamii na kiuchumi ya nchi zinazoendelea yamesababisha uhaba wa chakula katika nchi hizi. Kwa hiyo, mwanzoni mwa miaka ya 80, kwa suala la utoaji kwa kila mtu na nafaka (kilo 222) na nyama (kilo 14), nchi zinazoendelea zilikuwa duni kwa nchi za kibepari zilizoendelea, kwa mtiririko huo, mara kadhaa. Kutatua tatizo la chakula katika nchi zinazoendelea ni jambo lisilofikirika bila mabadiliko makubwa ya kijamii na kiuchumi.
Katika nchi yetu, msingi wa mahusiano ya ardhi ni umiliki wa kitaifa (kitaifa) wa ardhi, ambao uliibuka kama matokeo ya kutaifishwa kwa ardhi yote. Mahusiano ya kilimo yanajengwa kwa msingi wa mipango kulingana na ambayo kilimo kinapaswa kukuza katika siku zijazo, kwa msaada wa kifedha na mkopo kutoka kwa serikali na usambazaji wa idadi inayohitajika ya mashine na mbolea. Kulipa wafanyakazi wa kilimo kulingana na wingi na ubora wa kazi huchochea ongezeko la mara kwa mara katika viwango vyao vya maisha.
Matumizi ya mfuko wa ardhi kwa ujumla hufanyika kwa misingi ya mipango ya muda mrefu ya serikali. Mfano wa mipango kama hii ilikuwa ukuzaji wa ardhi bikira na konde mashariki mwa nchi (katikati ya miaka ya 50), shukrani ambayo iliwezekana kuanzisha zaidi ya hekta milioni 41 za maeneo mapya katika ardhi inayofaa kwa kilimo kwa muda mfupi. . Mfano mwingine ni seti ya hatua zinazohusiana na utekelezaji wa Mpango wa Chakula, ambao hutoa kuongeza kasi ya maendeleo ya uzalishaji wa kilimo kwa kuzingatia kuboresha viwango vya kilimo, shughuli kubwa za uboreshaji wa ardhi, pamoja na utekelezaji wa mpango mpana wa ujenzi wa kijamii na kiuchumi. wa maeneo ya kilimo.
Rasilimali za ardhi za ulimwengu kwa ujumla hufanya iwezekane kutoa chakula kwa watu wengi zaidi kuliko ilivyo sasa na itakuwa hivyo katika siku za usoni. Wakati huo huo, kutokana na ukuaji wa idadi ya watu, hasa katika nchi zinazoendelea, kiasi cha ardhi ya kilimo kwa kila mtu kinapungua.
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 mazingira ya asili na ufuatiliaji wa mazingira, leo hadi 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 Uzalishaji wa Metali Nzito, kinachofanya kazi chini ya mwamvuli wa Tume ya Uchumi ya Umoja wa Mataifa ya Ulaya na kukusanya na kuchambua taarifa juu ya uzalishaji wa uchafuzi wa mazingira nchini. 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 asilia, reactivity yao ya kemikali, bioavailability na sumu, ni muhimu kujua sio tu maudhui ya jumla, lakini pia uwiano wa bure na. fomu zinazohusiana 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 na metali nzito ni maji machafu maduka ya mabati, makampuni ya uchimbaji madini, madini ya feri na yasiyo na feri, mitambo ya kujenga 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 za biogeochemical ya metali nzito
V - juu, U - wastani, N - chini
Vanadium.
Vanadium kwa kiasi kikubwa iko katika hali ya kutawanywa na hupatikana ndani 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, in maji ya bahari- 0.02 µg/dm3. MPC 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 unyonyaji, unyesha wa hidroksidi ya cadmium na kaboni 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 katikati mfumo wa neva, 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.
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 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.
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.
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) huhusishwa na mwako wa makaa ya mawe, matumizi ya risasi ya tetraethyl kama wakala wa kuzuia kugonga katika mafuta ya gari, na uondoaji ndani 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 ya "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 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, kuyeyusha madini ya risasi, utengenezaji wa betri, kutengenezea, uchapishaji, glasi ya fuwele au keramik, petroli yenye risasi, rangi ya risasi, n.k. wanakabiliwa na risasi. hewa ya anga, udongo na maji katika maeneo ya jirani ya viwanda vile, pamoja na karibu na barabara kuu, inajenga tishio la uharibifu wa 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 (kutokwa, taka) ya 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 umeme (uzalishaji wa betri), utengenezaji wa zana, uchapishaji na madini yasiyo na feri, ndani yao, ulevi husababishwa na kuzidi kiwango cha juu kinachoruhusiwa (MPC) cha risasi katika hewa ya eneo la kazi kwa mara 20 au zaidi.
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 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 ukuaji wa akili katika 75.7%, na ulemavu wa akili, ikiwa ni pamoja na ulemavu wa akili, ulipatikana katika 6.8% ya watoto waliochunguzwa.
Watoto umri wa shule ya mapema huathirika zaidi na madhara ya risasi kwa sababu mifumo yao ya neva bado inaendelea. Hata kwa 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 Orel 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 kutokana na 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 kutoka kwa hali hii nafasi - kamili neutralization 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 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 idadi ya kuu vifaa vya syntetisk zilizomo kwenye taka za nyumbani (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 nambari makazi ambapo hakuna mfumo wa maji taka, baadhi ya taka, ikiwa ni pamoja na mbolea, ni neutralized katika 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. Kitaalam, suluhisho hili ni kazi ngumu. 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 hivyo katika mashimo ya mbolea Inaruhusiwa kumwaga maji machafu tu ambayo yametiwa mchanga. 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--
Metali nzito kwenye udongo
Hivi karibuni, kutokana na maendeleo ya haraka ya sekta, kumekuwa na 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 metali nzito ni pamoja na zaidi ya 40. vipengele vya kemikali na misa ya atomiki inayozidi 50 saa. 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 yao kemikali mali: valence, radius ya ioni na uchangamano. 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)
| Kipengele | Hatari ya Hatari | MPC | UEC na vikundi vya udongo | Maudhui ya usuli | |||
| Jumla ya maudhui | Inaweza kutolewa kwa bafa ya acetate ya amonia (pH=4.8) | Mchanga, mchanga mwepesi | Loamy, udongo | ||||
| pH x l< 5,5 | pH x l > 5.5 | ||||||
| Pb | 1 | 32 | 6 | 32 | 65 | 130 | 26 |
| Zn | 1 | - | 23 | 55 | 110 | 220 | 50 |
| Cd | 1 | - | - | 0,5 | 1 | 2 | 0,3 |
| Cu | 2 | - | 3 | 33 | 66 | 132 | 27 |
| Ni | 2 | - | 4 | 20 | 40 | 80 | 20 |
| Co | 2 | - | 5 | - | - | - | 7,2 |
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 sehemu ya Kundi la VIII la jedwali la upimaji na misa ya atomiki ya 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 ya mumunyifu kidogo (hydroxides, carbonates, nk).
Risasi, iliyopo kwenye udongo katika fomu za rununu, huwekwa na vipengele vya udongo kwa muda na inakuwa haipatikani kwa 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 ya uwiano huu yanaonyesha kuwa metali nzito huhifadhiwa katika awamu imara kutokana na mmenyuko wa sorption, wakati maadili ya chini yanaonyesha kuwa metali iko kwenye suluhisho, kutoka ambapo inaweza kuhamia vyombo vingine vya habari au kuingia katika athari mbalimbali (geochemical). au kibaolojia). Inajulikana kuwa mchakato unaoongoza katika kumfunga cadmium ni adsorption na udongo. Utafiti katika miaka ya hivi karibuni pia umeonyesha jukumu muhimu la vikundi vya haidroksili, 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.
Metali nzito katika mimea
Kulingana na A.P. Vinogradov (1952), vitu vyote vya kemikali hushiriki kwa kiwango kimoja au kingine katika maisha ya mimea, na ikiwa nyingi zinazingatiwa kuwa muhimu kisaikolojia, ni kwa sababu hakuna ushahidi wa hii bado. Kuingia kwenye mmea kwa kiasi kidogo na kuwa sehemu muhimu au activator ya enzymes, microelements hufanya kazi za huduma katika michakato ya kimetaboliki. Wakati viwango vya juu visivyo vya kawaida vya vitu vinapoingia kwenye mazingira, huwa sumu kwa mimea. Kupenya kwa metali nzito ndani ya tishu za mmea kwa kiasi kikubwa husababisha usumbufu wa utendaji wa kawaida wa viungo vyao, na usumbufu huu una nguvu zaidi, zaidi ya vileo vya sumu. Uzalishaji hupungua kama matokeo. Athari ya sumu ya HMs inajidhihirisha kutoka hatua za mwanzo za maendeleo ya mimea, lakini kwa viwango tofauti kwenye udongo tofauti na kwa mazao tofauti.
Kunyonya kwa vipengele vya kemikali na mimea ni mchakato wa kazi. Usambazaji wa kupita kiasi huchangia 2-3% tu ya jumla ya vipengele vya madini vilivyofyonzwa. Wakati yaliyomo ya metali kwenye udongo iko kwenye kiwango cha nyuma, ngozi hai ya ions hufanyika, na ikiwa tutazingatia uhamaji mdogo wa vitu hivi kwenye mchanga, basi kunyonya kwao kunapaswa kutanguliwa na uhamasishaji wa metali zilizofungwa sana. Wakati maudhui ya metali nzito kwenye safu ya mizizi yanazidi kwa kiasi kikubwa viwango vya juu ambavyo chuma kinaweza kusasishwa kwa kutumia rasilimali za ndani za udongo, kiasi hicho cha metali huingia kwenye mizizi ambayo membrane haiwezi kuzihifadhi tena. Kama matokeo, usambazaji wa ioni au misombo ya vitu haudhibitiwi tena na mifumo ya seli. Kwenye udongo wenye tindikali kuna mkusanyiko mkubwa zaidi wa HM kuliko kwenye udongo usio na upande wowote au karibu na mazingira ya athari ya upande wowote. Kipimo cha ushiriki halisi wa ioni za HM katika athari za kemikali ni shughuli zao. Athari ya sumu ya viwango vya juu vya metali nzito kwenye mimea inaweza kujidhihirisha katika usumbufu wa usambazaji na usambazaji wa vipengele vingine vya kemikali. Asili ya mwingiliano wa metali nzito na vitu vingine hutofautiana kulingana na viwango vyao. Uhamiaji na kuingia kwenye mmea hutokea kwa namna ya misombo tata.
Katika kipindi cha awali cha uchafuzi wa mazingira na metali nzito, kwa sababu ya mali ya buffer ya udongo, na kusababisha kutofanya kazi kwa sumu, mimea haitapata madhara yoyote. Hata hivyo, kazi za ulinzi wa udongo sio ukomo. Kadiri kiwango cha uchafuzi wa metali nzito kinavyoongezeka, uanzishaji wao unakuwa haujakamilika na mtiririko wa ioni hushambulia mizizi. Mmea unaweza kubadilisha baadhi ya ayoni kuwa hali isiyofanya kazi hata kabla ya kupenya kwenye mfumo wa mizizi ya mmea. Hii ni, kwa mfano, chelation kutumia secretions mizizi au adsorption juu ya uso wa nje wa mizizi na malezi ya misombo tata. Kwa kuongezea, majaribio ya mimea yenye viwango vya sumu vya zinki, nikeli, cadmium, cobalt, shaba na risasi yameonyesha, mizizi iko katika tabaka ambazo hazijachafuliwa na mchanga wa HM na katika hali hizi hakuna dalili za sumu ya picha.
Licha ya kazi za kinga za mfumo wa mizizi, metali nzito huingia kwenye mizizi chini ya hali iliyochafuliwa. Katika kesi hiyo, taratibu za ulinzi zinakuja, shukrani ambayo usambazaji maalum wa HM hutokea kati ya viungo vya mimea, na hivyo inawezekana kulinda ukuaji na maendeleo yao kabisa iwezekanavyo. Aidha, maudhui ya, kwa mfano, metali nzito katika tishu za mizizi na mbegu katika mazingira yenye uchafuzi wa mazingira yanaweza kutofautiana kwa mara 500-600, ambayo inaonyesha uwezo mkubwa wa ulinzi wa chombo hiki cha mimea ya chini ya ardhi.
Ziada ya vipengele vya kemikali husababisha toxicosis katika mimea. Kadiri mkusanyiko wa metali nzito unavyoongezeka, ukuaji wa mmea hupunguzwa kwanza, kisha chlorosis ya majani hutokea, ambayo inabadilishwa na necrosis, na hatimaye, mfumo wa mizizi umeharibiwa. Athari ya sumu ya HM inaweza kujidhihirisha moja kwa moja na kwa njia isiyo ya moja kwa moja. Athari ya moja kwa moja ya ziada ya metali nzito katika seli za mimea ni kutokana na athari changamano, ambayo husababisha kuzuia enzyme au mvua ya protini. Kuzimwa kwa mifumo ya enzymatic hutokea kama matokeo ya uingizwaji wa chuma cha enzyme na chuma chafu. Wakati maudhui ya sumu ni muhimu, uwezo wa kichocheo wa kimeng'enya hupunguzwa sana au kuzuiwa kabisa.
Mimea ni hyperaccumulators ya metali nzito
A.P. Vinogradov (1952) alibainisha mimea ambayo ina uwezo wa kuzingatia vipengele. Alitaja aina mbili za mimea - concentrators: 1) mimea ambayo huzingatia vipengele kwa kiwango cha wingi; 2) mimea yenye mkusanyiko wa kuchagua (aina). Mimea ya aina ya kwanza hutajiriwa na vipengele vya kemikali ikiwa mwisho huwekwa kwenye udongo kwa kiasi kikubwa. Kuzingatia katika kesi hii husababishwa na sababu ya mazingira. Mimea ya aina ya pili ina sifa ya kiwango cha juu cha kipengele kimoja au kingine cha kemikali, bila kujali maudhui yake katika mazingira. Imedhamiriwa na hitaji lililowekwa kijeni.
Kuzingatia utaratibu wa kunyonya kwa metali nzito kutoka kwa udongo ndani ya mimea, tunaweza kuzungumza juu ya kizuizi (isiyo ya kuzingatia) na aina zisizo na kizuizi (kuzingatia) za mkusanyiko wa vipengele. Mkusanyiko wa kizuizi ni kawaida kwa mimea ya juu zaidi na sio kawaida kwa bryophytes na lichens. Kwa hivyo, katika kazi ya M.A. Toikka na L.N. Potekhina (1980), sphagnum (2.66 mg/kg) ilitajwa kama kikolezo cha mimea ya cobalt; shaba (10.0 mg / kg) - birch, drupe, lily ya bonde; manganese (1100 mg / kg) - blueberries. Lepp na wengine. (1987) alipata viwango vya juu vya cadmium katika sporophores ya Kuvu Amanita muscaria inayokua katika misitu ya birch. Katika sporophores ya Kuvu, maudhui ya cadmium yalikuwa 29.9 mg / kg ya uzito kavu, na katika udongo ambao walikua - 0.4 mg / kg. Kuna maoni kwamba mimea ambayo ni concentrators ya cobalt pia ina uvumilivu mkubwa kwa nickel na ina uwezo wa kujilimbikiza kwa kiasi kikubwa. Hizi ni pamoja na, hasa, mimea ya familia Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae. Vipimo vya nickel na superconcentrators pia vimepatikana kati ya mimea ya dawa. Vielelezo vya juu zaidi ni pamoja na mti wa tikitimaji, belladonna belladonna, poppy ya manjano, mtindi wa mama, passionflower na Thermopsis lanceolata. Aina ya mkusanyiko wa vipengele vya kemikali vinavyopatikana katika viwango vya juu katika kati ya virutubisho hutegemea awamu za ukuaji wa mimea. Mkusanyiko usio na kizuizi ni tabia ya awamu ya miche, wakati mimea haifafanui sehemu za juu za ardhi katika viungo mbalimbali, na katika awamu za mwisho za msimu wa ukuaji - baada ya kukomaa, na pia wakati wa usingizi wa majira ya baridi, wakati kizuizi. -mkusanyiko wa bure unaweza kuambatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha vipengele vya kemikali katika awamu imara (Kovalevsky, 1991).
Mimea inayojilimbikiza sana hupatikana katika familia Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae na Scrophulariaceae (Baker 1995). Maarufu zaidi na yaliyosomwa kati yao ni Brassica juncea (haradali ya India), mmea ambao hukua majani makubwa na yenye uwezo wa kukusanya Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, 90Sr, B na Se (Nanda Kumar et. al. 1995; Salt et al. 1995; Raskin et al. 1994). Kati ya spishi tofauti za mimea zilizojaribiwa, B. juncea ilikuwa na uwezo uliotamkwa zaidi wa kusafirisha risasi juu ya ardhi, ikikusanya zaidi ya 1.8% ya kipengele hiki kwenye viungo vya juu ya ardhi (kulingana na uzito kavu). Isipokuwa alizeti (Helianthus annuus) na tumbaku (Nicotiana tabacum), spishi zingine za mimea zisizo za Brassicaceae zilikuwa na mgawo wa kibayolojia wa kunyonya chini ya 1.
Kulingana na uainishaji wa mimea kulingana na majibu yao kwa uwepo wa metali nzito katika mazingira yao ya kukua, inayotumiwa na waandishi wengi wa kigeni, mimea ina mikakati mitatu kuu ya ukuaji kwenye udongo uliochafuliwa na metali:
Vizuizi vya chuma. Mimea kama hiyo hudumisha mkusanyiko wa chini wa chuma kila wakati licha ya tofauti kubwa katika viwango vyake kwenye udongo, ikibakiza zaidi chuma kwenye mizizi. Mimea ya kipekee ina uwezo wa kubadilisha upenyezaji wa utando na uwezo wa kufunga chuma wa kuta za seli au kutoa kiasi kikubwa cha vitu vya chelating.
Viashiria vya chuma. Hizi ni pamoja na aina za mimea ambazo hujilimbikiza chuma kikamilifu katika sehemu za juu ya ardhi na kwa ujumla huonyesha kiwango cha maudhui ya chuma katika udongo. Wanavumilia kiwango kilichopo cha mkusanyiko wa chuma kutokana na kuundwa kwa misombo ya ziada ya chuma-binding (chelators), au kubadilisha asili ya compartmentation ya chuma kwa kuihifadhi katika maeneo ya chuma-isiyojali. Aina za mimea zinazokusanya chuma. Mimea iliyo katika kundi hili inaweza kukusanya chuma kwenye majani ya ardhini katika viwango vya juu zaidi kuliko vilivyo kwenye udongo. Baker na Brooks walifafanua vilimbikizo vya chuma kuwa mimea iliyo na zaidi ya 0.1%, i.e. zaidi ya 1000 mg/g shaba, cadmium, chromium, risasi, nikeli, cobalt au 1% (zaidi ya 10,000 mg/g) zinki na manganese katika uzito kavu. Kwa metali adimu, thamani hii ni zaidi ya 0.01% kwa suala la uzito kavu. Watafiti hutambua spishi zinazojilimbikiza kwa kukusanya mimea katika maeneo ambayo udongo una metali katika viwango vya juu ya viwango vya chinichini, kama ilivyo katika maeneo yaliyochafuliwa au mahali ambapo madini yanaonekana. Hali ya kuongezeka kwa mkusanyiko huibua maswali mengi kwa watafiti. Kwa mfano, ni nini umuhimu wa mkusanyiko wa chuma katika viwango vya sumu kali kwa mimea? Jibu la uhakika kwa swali hili bado halijapokelewa, lakini kuna dhana kadhaa kuu. Inachukuliwa kuwa mimea kama hiyo ina mfumo ulioimarishwa wa kuchukua ioni (dhahania "isiyo ya kukusudia" ya kuchukua) kutekeleza kazi fulani za kisaikolojia ambazo bado hazijasomwa. Pia inaaminika kuwa hyperaccumulation ni mojawapo ya aina za uvumilivu wa mimea kwa maudhui ya juu ya chuma katika mazingira ya kukua.
Metali nzito (HM) ni pamoja na zaidi ya vipengele 40 vya kemikali vya jedwali la upimaji la D.I. Mendeleev, wingi wa atomi ambazo ni zaidi ya vitengo 50 vya molekuli ya atomiki (amu). Hizi ni Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co, nk.
Dhana iliyoanzishwa ya "metali nzito" sio kali, kwani HM mara nyingi hujumuisha vipengele visivyo vya metali, kwa mfano As, Se, na wakati mwingine hata F, Be na vipengele vingine ambavyo molekuli ya atomiki ni chini ya 50 amu.
Kuna vipengele vingi vya kufuatilia kati ya HM ambavyo ni muhimu kibiolojia kwa viumbe hai. Wao ni vipengele muhimu na vya lazima vya biocatalysts na bioregulators ya michakato muhimu zaidi ya kisaikolojia. Hata hivyo, maudhui ya ziada ya metali nzito katika vitu mbalimbali vya biosphere ina athari ya kufadhaisha na hata sumu kwa viumbe hai.
Vyanzo vya metali nzito vinavyoingia kwenye udongo vimegawanywa katika asili (hali ya hewa ya miamba na madini, michakato ya mmomonyoko wa ardhi, shughuli za volkano) na technogenic (uchimbaji na usindikaji wa madini, mwako wa mafuta, ushawishi wa magari, kilimo, nk) Ardhi ya kilimo, kwa kuongeza. kwa uchafuzi wa mazingira kupitia angahewa, HM pia huchafuliwa haswa, kupitia matumizi ya viuatilifu, madini na mbolea za kikaboni, kuweka chokaa, na matumizi ya maji machafu. Hivi karibuni, wanasayansi wamelipa kipaumbele maalum kwa udongo wa mijini. Hizi za mwisho zinakabiliwa na shinikizo kubwa la mwanadamu, ambalo sehemu yake ni uchafuzi wa HM.
Katika meza 3.14 na 3.15 zinawasilisha usambazaji wa HM katika vitu mbalimbali vya biosphere na vyanzo vya kuingia kwa HM kwenye mazingira.
Jedwali 3.14
| Kipengele | Udongo | Maji safi | Maji ya bahari | Mimea | Wanyama (katika tishu za misuli) |
| Mhe | 1000 | 0,008 | 0,0002 | 0,3-1000 | 0,2-2,3 |
| Zn | 90 (1-900) | 0,015 | 0,0049 | 1,4-600 | 240 |
| Cu | 30 (2-250) | 0,003 | 0,00025 | 4-25 | 10 |
| Co | 8 (0,05-65) | 0,0002 | 0,00002 | 0,01-4,6 | 0,005-1 |
| Pb | 35 (2-300) | 0,003 | 0,00003 | 0,2-20 | 0,23-3,3 |
| Cd | 0,35 (0,01-2) | 0,0001 | - | 0,05-0,9 | 0,14-3,2 |
| Hg | 0,06 | 0,0001 | 0,00003 | 0,005-0,02 | 0,02-0,7 |
| Kama | 6 | 0,0005 | 0,0037 | 0,02-7 | 0,007-0,09 |
| Se | 0,4 (0,01-12) | 0,0002 | 00,0002 | 0,001-0,5 | 0,42-1,9 |
| F | 200 | 0,1 | 1,3 | 0,02-24 | 0,05 |
| B | 20 (2-270) | 0,15 | 4,44 | 8-200 | 0,33-1 |
| Mo | 1,2 (0,1-40) | 0,0005 | 0,01 | 0,03-5 | 0,02-0,07 |
| Cr | 70 (5-1500) | 0,001 | 0,0003 | 0,016-14 | 0,002-0,84 |
| Ni | 50 (2-750) | 0,0005 | 0,00058 | 0,02-4 | 1-2 |
Jedwali 3.15
Vyanzo vya uchafuzi wa mazingira TM
Mwisho wa meza. 3.4
HM hufikia uso wa udongo kwa aina mbalimbali. Hizi ni oksidi na chumvi mbalimbali za metali, zote mbili mumunyifu na kivitendo hazipatikani katika maji (sulfidi, sulfates, arsenites, nk). Katika uzalishaji wa makampuni ya biashara ya usindikaji wa ore na makampuni ya biashara ya madini yasiyo ya feri - chanzo kikuu cha uchafuzi wa mazingira na metali nzito - wingi wa metali (70-90%) ni katika mfumo wa oksidi.
Zikiwa juu ya uso wa udongo, HM zinaweza kujilimbikiza au kutawanyika, kulingana na asili ya vizuizi vya kijiokemia vilivyo katika eneo fulani.
Nyingi za HM zinazofika kwenye uso wa udongo zimewekwa kwenye upeo wa juu wa humus. HM hutiwa juu ya uso wa chembe za mchanga, hufunga kwa vitu vya kikaboni vya udongo, haswa katika mfumo wa misombo ya kikaboni, hujilimbikiza katika hidroksidi za chuma, na kuunda sehemu ya glasi za madini ya udongo, hutoa madini yao wenyewe kama matokeo ya isomorphic. uingizwaji, na ziko katika hali ya mumunyifu katika unyevu wa udongo na hali ya gesi katika hewa ya udongo, ni sehemu muhimu ya biota ya udongo.
Kiwango cha uhamaji wa metali nzito inategemea hali ya kijiografia na kiwango cha athari za technogenic. Mgawanyiko mzito wa saizi ya chembe na maudhui ya juu ya vitu vya kikaboni husababisha kuunganishwa kwa HM kwenye udongo. Kuongezeka kwa maadili ya pH huongeza uingizwaji wa metali zinazounda cation (shaba, zinki, nickel, zebaki, risasi, n.k.) na huongeza uhamaji wa metali zinazounda anion (molybdenum, chromium, vanadium, nk). Kuongezeka kwa hali ya oksidi huongeza uwezo wa uhamiaji wa metali. Matokeo yake, kulingana na uwezo wao wa kumfunga HM nyingi, udongo huunda mfululizo wafuatayo: udongo wa kijivu > chernozem > udongo wa soddy-podzolic.
Muda wa kukaa kwa vipengele vya uchafuzi katika udongo ni mrefu zaidi kuliko sehemu nyingine za biosphere, na uchafuzi wa udongo, hasa kwa metali nzito, ni karibu milele. Vyuma hujilimbikiza kwenye udongo na huondolewa polepole kupitia uchujaji, matumizi ya mimea, mmomonyoko wa udongo na deflation (Kabata-Pendias na Pendias, 1989). Kipindi cha kuondolewa kwa nusu (au kuondolewa kwa nusu ya mkusanyiko wa awali) wa HM hutofautiana sana kwa vipengele tofauti, lakini ni muda mrefu kabisa: kwa Zn - kutoka miaka 70 hadi 510; kwa Cd - kutoka miaka 13 hadi 110; kwa Cu - kutoka miaka 310 hadi 1500 na kwa Pb - 2 - kutoka miaka 740 hadi 5900 (Sadovskaya, 1994).
Uchafuzi wa udongo na metali nzito una vipengele viwili hasi. Kwanza, kuingia kwa njia ya minyororo ya chakula kutoka kwa udongo ndani ya mimea, na kutoka huko ndani ya mwili wa wanyama na wanadamu, metali nzito husababisha magonjwa makubwa ndani yao - ongezeko la matukio ya idadi ya watu na kupungua kwa muda wa kuishi, pamoja na kupungua kwa wingi na ubora wa mavuno ya mimea ya kilimo na mazao ya mifugo.
Pili, kujilimbikiza kwa idadi kubwa kwenye udongo, HM zina uwezo wa kubadilisha mali zake nyingi. Kwanza kabisa, mabadiliko huathiri mali ya kibaolojia ya udongo: jumla ya idadi ya vijidudu hupungua, muundo wa spishi zao (anuwai) hupungua, muundo wa jamii za vijidudu hubadilika, na ukubwa wa kuu. michakato ya microbiological na shughuli za vimeng'enya vya udongo, nk. Uchafuzi mkubwa wa metali nzito husababisha mabadiliko katika sifa za kihafidhina za udongo, kama vile hali ya humus, muundo, pH ya mazingira, nk. Matokeo ya hii ni sehemu, na katika baadhi ya matukio, kupoteza kabisa rutuba ya udongo.
Kwa asili, kuna maeneo yenye maudhui ya kutosha au mengi ya HM kwenye udongo. Maudhui yasiyo ya kawaida ya metali nzito katika udongo ni kutokana na makundi mawili ya sababu: sifa za biogeochemical ya mazingira na ushawishi wa mtiririko wa technogenic wa suala. Katika kesi ya kwanza, maeneo ambayo mkusanyiko wa mambo ya kemikali ni ya juu au ya chini kuliko kiwango bora kwa viumbe hai huitwa anomalies ya asili ya kijiografia, au majimbo ya biogeochemical. Hapa, maudhui yasiyo ya kawaida ya vipengele ni kutokana na sababu za asili - sifa za miamba ya kutengeneza udongo, mchakato wa kutengeneza udongo, na kuwepo kwa upungufu wa madini. Katika kesi ya pili, maeneo yanaitwa anomalies ya kijiografia ya mwanadamu. Kulingana na kiwango, wamegawanywa katika kimataifa, kikanda na mitaa.
Udongo, tofauti na vifaa vingine vya mazingira asilia, sio tu kijiografia hujilimbikiza vifaa vya uchafuzi wa mazingira, lakini pia hufanya kama buffer asilia ambayo inadhibiti uhamishaji wa vitu vya kemikali na misombo kwenye angahewa, haidrosphere na vitu hai.
Mimea mbalimbali, wanyama na wanadamu huhitaji muundo fulani wa udongo na maji kwa maisha yao. Katika maeneo ya upungufu wa kijiografia, upitishaji uliokithiri wa kupotoka kutoka kwa kawaida katika muundo wa madini hufanyika katika mnyororo wa chakula.
Kama matokeo ya ukiukwaji wa lishe ya madini, mabadiliko katika muundo wa spishi za phyto-, zoo- na microbiocenoses, magonjwa ya aina za mimea ya porini, kupungua kwa idadi na ubora wa mazao ya mimea ya kilimo na bidhaa za mifugo, kuongezeka kwa ugonjwa kati ya idadi ya watu na kupungua kwa muda wa kuishi huzingatiwa (Jedwali 3.15). Utaratibu wa hatua ya sumu ya HM imewasilishwa kwenye Jedwali. 3.16.
Jedwali 3.15
Shida za kisaikolojia katika mimea iliyo na ziada na upungufu wa yaliyomo ndani ya HM (kulingana na Kovalevsky, Andrianova, 1970; Kabata-pendias,
Penda, 1989)
| Kipengele | Matatizo ya kisaikolojia | |
| katika kesi ya uhaba | katika kesi ya ziada | |
| Cu | Chlorosis, wilt, melanism, taji nyeupe zilizojipinda, uundaji dhaifu wa hofu, kuharibika kwa laini, sehemu kavu za miti. | Majani ya kijani kibichi, kama vile chlorosis ya Fe-ikiwa; mizizi minene, mifupi au yenye miiba inayofanana na waya, kizuizi cha malezi ya risasi |
| Zn | Klorosisi ya kati (hasa katika monokoti), kuzuia ukuaji, majani ya rosette ya miti, dots za zambarau-nyekundu kwenye majani. | Chlorosis na necrosis ya vidokezo vya majani, chlorosis ya kati ya majani machanga, ukuaji duni wa mmea kwa ujumla; mizizi iliyoharibiwa ambayo inaonekana kama waya wa miba |
| Cd | - | Kingo za majani ya hudhurungi, klorosisi, mishipa na petioles nyekundu, majani yaliyojipinda na mizizi ya kahawia isiyokua. |
| Hg | - | Uzuiaji fulani wa chipukizi na mizizi, chlorosis ya majani na matangazo ya hudhurungi juu yao |
| Pb | - | Kupungua kwa kasi ya usanisinuru, majani ya kijani kibichi, kujikunja kwa majani mazee, majani yaliyodumaa, mizizi mifupi ya kahawia. |
Jedwali 3.16
Utaratibu wa hatua ya sumu ya HM (kulingana na Torshin et al., 1990)
| Kipengele | Kitendo |
| Cu, Zn, Cd, Hg, Pb | Athari kwenye upenyezaji wa membrane, mmenyuko na SH - vikundi vya cysteine na methionine |
| Pb | Kubadilisha muundo wa pande tatu za protini |
| Cu, Zn, Hg, Ni | Uundaji wa complexes na phospholipids |
| Ni | Uundaji wa complexes na albumin |
| Kizuizi cha enzyme: | |
| Hg2+ | phosphatase ya alkali, gluco-6-phosphatase, dehydrogenase ya lactate |
| Cd2+ | adenosine triphosphatase, dehydrogenases ya pombe, amylases, anhydrases kaboniki, carboxypeptidase (pentidasi), transaminasi za glutamate oxaloacetate. |
| Pb2+ | Acetylcholinesterase, phosphatase ya alkali, ATPase |
| Ni2+ | anhydrase ya kaboni, oxidase ya cytochrome, benzopyrene hydroxylase |
Athari za sumu za HM zimewashwa mifumo ya kibiolojia kimsingi kutokana na ukweli kwamba wao hufunga kwa urahisi kwa vikundi vya sulfhydryl ya protini (pamoja na enzymes), kukandamiza usanisi wao na hivyo kuvuruga kimetaboliki mwilini.
Viumbe hai vimetengeneza mifumo mbalimbali ya upinzani dhidi ya HMs: kutoka kwa kupunguzwa kwa ioni za HM hadi misombo yenye sumu kidogo hadi uanzishaji wa mifumo ya usafiri wa ioni ambayo kwa ufanisi na hasa huondoa ioni za sumu kutoka kwa seli hadi kwenye mazingira ya nje.
Matokeo muhimu zaidi ya athari za metali nzito kwa viumbe hai, ambayo inajidhihirisha katika viwango vya biogeocenotic na biosphere ya shirika la viumbe hai, ni kuzuia michakato ya oxidation ya suala la kikaboni. Hii inasababisha kupungua kwa kiwango cha madini yake na mkusanyiko katika mifumo ya ikolojia. Wakati huo huo, ongezeko la mkusanyiko wa vitu vya kikaboni husababisha kumfunga HM, ambayo hupunguza kwa muda mzigo kwenye mfumo wa ikolojia. Kupungua kwa kiwango cha mtengano wa vitu vya kikaboni kwa sababu ya kupungua kwa idadi ya viumbe, majani yao na ukubwa wa shughuli muhimu inachukuliwa kuwa mwitikio wa mazingira wa mazingira kwa uchafuzi wa HM. Upinzani hai wa viumbe kwa mizigo ya anthropogenic hujidhihirisha tu wakati wa maisha ya mkusanyiko wa metali katika miili na mifupa. Aina sugu zaidi zinawajibika kwa mchakato huu.
Upinzani wa viumbe hai, kimsingi mimea, kwa viwango vya juu vya metali nzito na uwezo wao wa kukusanya viwango vya juu vya metali inaweza kusababisha hatari kubwa kwa afya ya binadamu, kwani huruhusu kupenya kwa uchafuzi kwenye minyororo ya chakula. Kulingana na hali ya kijiografia ya uzalishaji, chakula cha binadamu cha asili ya mimea na wanyama kinaweza kukidhi mahitaji ya binadamu kwa vipengele vya madini, kuwa na upungufu au kuwa na ziada yao, kuwa na sumu zaidi, kusababisha magonjwa na hata kifo (Jedwali 3.17).
Jedwali 3.17
Athari ya HM kwenye mwili wa binadamu (Kovalsky, 1974; Concise Medical Encyclopedia, 1989; Torshin et al., 1990; Athari kwa mwili.., 1997; Kitabu cha toxicology.., 1999)
| Kipengele | Upungufu wa kisaikolojia | |
| katika kesi ya uhaba | katika kesi ya ziada | |
| Mhe | Magonjwa ya mfumo wa mifupa | Homa, nimonia, uharibifu wa mfumo mkuu wa neva (manganese parkinsonism), gout ya kawaida, shida ya mzunguko wa damu, kazi ya utumbo, utasa. |
| Cu | Udhaifu, anemia, leukemia, magonjwa ya mfumo wa mifupa, uratibu mbaya wa harakati. | Magonjwa ya kazini, hepatitis, ugonjwa wa Wilson. Huathiri figo, ini, ubongo, macho |
| Zn | Kupungua kwa hamu ya kula, mabadiliko ya mfupa, udogo, uponyaji wa muda mrefu wa majeraha na kuchoma, uoni hafifu, myopia. | Kupungua kwa upinzani wa saratani, anemia, kuzuia michakato ya oksidi, ugonjwa wa ngozi |
| Pb | - | Encephaloneuropathy inayoongoza, shida za kimetaboliki, kizuizi cha athari za enzymatic, upungufu wa vitamini, anemia, sclerosis nyingi. Sehemu ya mfumo wa mifupa badala ya kalsiamu |
| Cd | - | Matatizo ya utumbo, matatizo ya kupumua, upungufu wa damu, kuongezeka kwa shinikizo la damu, uharibifu wa figo, ugonjwa wa itai-itai, proteinuria, osteoporosis, madhara ya mutagenic na kansa. |
| Hg | - | Vidonda vya mfumo mkuu wa neva na mishipa ya pembeni, watoto wachanga, dysfunction ya uzazi, stomatitis, ugonjwa. Minamata, kuzeeka mapema |
| Co | Goiter endemic | - |
| Ni | - | Ugonjwa wa ngozi, ugonjwa wa hematopoietic, kusababisha kansa, embryotoxicosis, subacute myelo-optic neuropathy. |
| Cr | - | Ugonjwa wa ngozi, kansa |
| V | - | Magonjwa ya mfumo wa moyo na mishipa |
HM tofauti hutoa tishio kwa afya ya binadamu kwa viwango tofauti. Hatari zaidi ni Hg, Cd, Pb (Jedwali 3.18).
Jedwali 3.18
Madarasa ya uchafuzi wa mazingira kulingana na kiwango chao cha hatari (GOST 17.4.1.02-83)
Suala la kudhibiti maudhui ya metali nzito katika udongo ni ngumu sana. Suluhisho lake linapaswa kutegemea utambuzi wa multifunctionality ya udongo. Katika mchakato wa kugawa, udongo unaweza kutazamwa kutoka kwa nafasi tofauti: kama mwili wa asili; kama makazi na substrate ya mimea, wanyama na vijidudu; kama nyenzo na njia ya kilimo na uzalishaji viwandani; kama hifadhi ya asili iliyo na vijidudu vya pathogenic. Usanifu wa yaliyomo kwenye udongo lazima ufanyike kwa misingi ya kanuni za ikolojia ya udongo, ambayo inakataa uwezekano wa kupata maadili sawa kwa udongo wote.
Kuna njia mbili kuu za suala la kurekebisha udongo uliochafuliwa na metali nzito. Ya kwanza inalenga kusafisha udongo wa HM. Utakaso unaweza kufanywa kwa leaching, kwa kuchimba HMs kutoka kwa udongo kwa msaada wa mimea, kwa kuondoa safu ya juu iliyochafuliwa ya udongo, nk Njia ya pili inategemea kurekebisha HMs kwenye udongo, kuwabadilisha kuwa fomu ambazo hazipatikani. katika maji na haipatikani na viumbe hai. Kwa kusudi hili, inapendekezwa kuanzisha vitu vya kikaboni, mbolea ya madini ya fosforasi, resini za kubadilishana ion, zeolite asili, makaa ya mawe ya kahawia, kuweka chokaa cha udongo, nk.Hata hivyo, njia yoyote ya kurekebisha HM kwenye udongo ina yake mwenyewe kipindi cha uhalali. Hivi karibuni au baadaye, sehemu ya HM itaanza tena kuingia kwenye suluhisho la udongo, na kutoka huko ndani ya viumbe hai.
Kwa hivyo, metali nzito ni pamoja na zaidi ya vipengele 40 vya kemikali, wingi wa atomi ambao ni zaidi ya 50 a. kula. Hizi ni Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co, nk Kuna vipengele vingi vya ufuatiliaji kati ya HMs, ambazo ni vipengele muhimu na visivyoweza kubadilishwa vya biocatalysts na bioregulators ya michakato muhimu zaidi ya kisaikolojia. Hata hivyo, maudhui ya ziada ya metali nzito katika vitu mbalimbali vya biosphere ina athari ya kufadhaisha na hata sumu kwa viumbe hai.
Vyanzo vya metali nzito vinavyoingia kwenye udongo vimegawanywa katika asili (hali ya hewa ya miamba na madini, michakato ya mmomonyoko wa ardhi, shughuli za volkeno) na technogenic (madini na usindikaji wa madini, mwako wa mafuta, ushawishi wa usafiri wa magari, kilimo, nk).
HM hufikia uso wa udongo kwa aina mbalimbali. Hizi ni oksidi na chumvi mbalimbali za metali, zote mbili mumunyifu na kivitendo hazipatikani katika maji.
Matokeo ya mazingira ya uchafuzi wa udongo na metali nzito hutegemea vigezo vya uchafuzi wa mazingira, hali ya kijiografia na utulivu wa udongo. Vigezo vya uchafuzi wa mazingira ni pamoja na asili ya chuma, i.e. mali yake ya kemikali na sumu, yaliyomo kwenye udongo, muundo wa kiwanja cha kemikali, kipindi cha kuanzia wakati wa uchafuzi wa mazingira, nk. Upinzani wa mchanga dhidi ya uchafuzi hutegemea. usambazaji wa saizi ya chembe, yaliyomo katika suala la kikaboni, hali ya asidi ya alkali na redox, shughuli za michakato ya kibaolojia na ya kibayolojia, nk.
Upinzani wa viumbe hai, kimsingi mimea, kwa viwango vya juu vya metali nzito na uwezo wao wa kukusanya viwango vya juu vya metali inaweza kusababisha hatari kubwa kwa afya ya binadamu, kwani huruhusu kupenya kwa uchafuzi kwenye minyororo ya chakula.
Wakati wa kudhibiti maudhui ya metali nzito katika udongo, multifunctionality ya udongo inapaswa kuzingatiwa. Udongo unaweza kuzingatiwa kama mwili wa asili, kama makazi na substrate ya mimea, wanyama na vijidudu, kama kitu na njia ya uzalishaji wa kilimo na viwandani, kama hifadhi ya asili iliyo na vijidudu vya pathogenic, kama sehemu ya biogeocenosis ya ulimwengu na biolojia. nzima.