Замърсяване на почвата с тежки метали. Тежки метали в почвите Където почвата е най-замърсена с тежки метали
Добивът и обработката не са най-мощният източник на замърсяване с метали. Емисиите от тези предприятия са значително по-ниски от тези от топлоелектрическите централи. Всички метали присъстват във въглищата и нефта. В пепелта от електроцентрали, промишлени и битови пещи има значително повече токсични химични елементи, включително тежки метали, отколкото в почвата. Емисиите във въздуха от изгаряне на гориво са от особено значение. Например количеството на живак, кадмий, кобалт, арсен в тях е 3-8 пъти по-високо от количеството на добитите метали. Има доказателства, че само един котел на съвременна топлоелектрическа централа, работеща с въглища, отделя средно 1-1,5 тона живачни пари в атмосферата годишно. Тежки метали се съдържат и в минералните торове.
Наред с изгарянето на минерални горива, най-важният начин за техногенно разпръскване на метали е изпускането им в атмосферата по време на пирогенни технологични процеси (металургия, изгаряне на циментови суровини и др.), както и транспортиране, обогатяване и сортиране на руда .
Техногенното навлизане на тежки метали в околната среда става под формата на газове и аерозоли и като част от отпадъчните води. Металите се натрупват сравнително бързо в почвата и се отстраняват от нея изключително бавно: периодът на полуразпад на цинка е до 450 години, на кадмия - до 1000 години, на медта - до 1400 години. Значителен източник на замърсяване на почвата с метали е използването на торове от утайки, получени от промишлени и пречиствателни станции. Тежките метали в емисиите от металургичното производство са предимно в неразтворима форма. Когато се отдалечите от източника на замърсяване, най-големите частици се утаяват, делът на разтворимите метални съединения се увеличава и се установява съотношението между разтворими и неразтворими форми. Аерозолното замърсяване, навлизащо в атмосферата, се отстранява от нея чрез естествени процеси на самопречистване. Основна роля играят атмосферните валежи. Впоследствие емисиите от промишлени предприятия в атмосферата и изхвърлянето на отпадъчни води създават предпоставки за навлизане на тежки метали в почвата, подземните води и откритите водоеми, в растенията, дънните седименти и животните. Диапазонът на разпространение и нивата на замърсяване на въздуха зависят от мощността на източника, емисионните условия и метеорологичните условия. Но в условията на индустриални градски агломерации и градско развитие параметрите на разпределението на металите във въздуха все още са слабо предвидими. С отдалечаване от източниците на замърсяване намаляването на концентрациите на метални аерозоли в атмосферния въздух често се случва експоненциално, в резултат на което зоната на тяхното интензивно въздействие, в която се превишава ПДК, е сравнително малка. В урбанизираните територии крайният ефект от регистрираното замърсяване на въздуха е резултат от добавянето на множество полета на разсейване и се определя от разстоянието от източниците на емисии, градската структура и наличието на необходимите санитарно-охранителни зони около предприятията. Естественото съдържание на тежки метали в екологично чиста атмосфера е хилядни и десет хилядни от микрограма на кубичен метър и по-малко. Тези нива на практика не се наблюдават в съвременните условия в нито едно населено място. Основните индустрии, свързани със замърсяването с живак, включват минно дело, металургия, химикали, апаратура, вакуум и фармацевтични продукти. Най-интензивните източници на замърсяване на околната среда с кадмий са металургията и галванопластиката, както и изгарянето на твърди и течни горива. Водещ е въздушният път на навлизане на химичните елементи в градската среда. Но вече на кратко разстояние, по-специално в районите на крайградското селско стопанство, относителната роля на източниците на замърсяване на околната среда с тежки метали може да се промени и най-голямата опасност ще представляват отпадъчните води и отпадъците, натрупани в сметищата и използвани като торове. Суспендираните вещества и земните утайки имат най-голяма способност да концентрират тежки метали, следвани от планктон, бентос и риба. Тежките метали са сред най-честите замърсители във водата, почвата и въздуха. Тяхната токсичност може да се съди по класа на опасност, към който принадлежат и как влияят на метаболизма и човешкото здраве. Съществуват разтворими и диспергирани форми на металите във водата и почвата. Тежките метали принадлежат към групата на неконсервативните метали, т.е. съдържанието им във вода, почва, активна и усвоена утайка зависи от температурата, съдържанието на соли, наличието на неорганични и органични комплексообразователи, биологичната активност, времето на годината, pH стойност (в съответствие с фигура 3)
Фигура 3. Замърсяване на водата с тежки метали
Тежките метали навлизат в почвата и водните басейни от атмосферата или когато се изхвърлят непречистени отпадъчни води, концентрацията на метали в утайките е с много порядъци по-висока, отколкото във водата. В почвата и торфа концентрацията на тежки метали става чрез механизма на йонообмен. преносът на тежки метали може да възникне в резултат на образуването на водоразтворими органични и неорганични комплекси. Характерна е проявата на токсичните свойства на тежките метали при едновременното им присъствие. Така при наличието на мед и цинк токсичността на сместа нараства 5 пъти спрямо общия резултат. В системи, където има липса на разтворен кислород, токсичността на цинка, оловото и медта се увеличава. Сорбцията на тежки метали от почвата зависи от нейния механичен, физико-химичен (метаболитен), химичен и биологичен капацитет.
Йоните, абсорбирани от почвата, могат да заменят присъстващите в кристалната решетка катиони и да образуват комплексни съединения с органични компоненти на почвата, например с хуминови съединения. Хумусните съединения в алкална и неутрална среда образуват комплексни съединения с тежки метали. В практиката на пречистване на промишлени отпадъчни води днес набират място мембранните технологии и електрохимичното пречистване. Йони на цинк, хром, мед, никел се извличат перфектно от водата чрез йонообменен метод. Обменният капацитет за никелов йон е 63 mg. за 1 g йонит. Тъй като цената на полимерните йонообменници е значителна, се разработват методи за пречистване на водата от тежки метали, които използват странични продукти, промишлени отпадъци (шлака, пепел) и естествени материали (торф, глина). Основните принципи на обработка на токсични утайки от отпадъчни води с цел извличане на тежки метали от тях, описани в работата.
От пепелта, получена при изгарянето на тези утайки, се извличат тежки метали. Днес повече от 500 хиляди разновидности на химикали - продукти на стопанската дейност - навлизат в биосферата, повечето от които се натрупват в почвата. Тежките метали заемат значително място сред замърсителите.
В зависимост от концентрацията им в естествената среда те се определят или като микроелементи, или като тежки метали. Но има група метали, за които е дадено само едно определение - „тежки“ в смисъла на „токсични“. Те включват живак, кадмий, олово, талий и някои други елементи. Те се считат за най-опасните замърсители на околната среда, заедно с металоидите като арсена.
Основните източници на антропогенно навлизане на тежки метали в околната среда са топлоелектрически централи, металургични предприятия, кариери и мини за добив на полиметални руди, моторни превозни средства и химически средства за защита на културите от болести и вредители. Особено мощни потоци от тежки метали възникват около предприятията на черната и особено на цветната металургия в резултат на атмосферните емисии. Замърсяването на околната среда с токсини възниква в резултат на работата на промишлени комплекси, а не на отделни предприятия. Като се има предвид, че плътността на потока от отложени метали върху подлежащата повърхност е пропорционална на концентрацията им във въздуха, се използват специални техники за оценка на конкретния източник на метали, навлизащи в околната среда.
Основните източници на антропогенни емисии на вредни вещества в атмосферата са съсредоточени в районите на Северен и Южен Казахстан, т.е. в Северното полукълбо. Съдържанието на метали в атмосферата варира в широк диапазон и зависи от разстоянието от източника на замърсяване, естеството на подстилащата повърхност и метеорологичните условия в момента на измерване. Летливостта на металите се дължи на факта, че те са свързани в атмосферата със субмикронни частици, които във въздуха се държат почти като газ. Замърсителите в атмосферата се улавят от дъждовни капки или снежинки и падат чрез валежите или върху повърхността на Земята като сухо отлагане. Промишлените източници на аерогенно замърсяване на почвата с метали са локализирани в пространството, така че причиняват високи нива на замърсяване на почвата в ограничени райони (съгласно фигура 4).
Фигура 4. Замърсяване на почвата от битови отпадъци
В зависимост от височината и дисперсния състав на емисиите, 15-20% от количеството изпуснати в атмосферата метали попадат в зоната на локално замърсяване. Конфигурацията на изолиниите на съдържанието на метал в почвата около източника на емисии съответства главно на климатичната роза на ветровете. Освобождаването на метали в почвата в близост до източници на емисии обикновено става под формата на неразтворими съединения.
Подвижност на тежки метали в почвите
Модификацията на съединенията на тежките метали, влизащи в почвата, включва следните процеси: разтваряне, адсорбция на катиони на тежки метали от твърдата фаза на почвата, образуване на последната твърда фаза. Основният процес, който контролира съдържанието на водоразтворими форми на тежки метали в почвите, подложени на техногенно замърсяване, се счита за адсорбционно-десорбционно равновесие.
Известно е, че след добавянето на оксиди на тежки метали съдържанието на техните подвижни форми практически не се различава от съдържанието в почвата, в която са добавени водоразтворими соли на същите тежки метали. С течение на времето във всички почви съдържанието на водоразтворими, обменни и слабосвързани форми на тежките метали намалява, а съдържанието на плътно свързани форми се увеличава. Концентрацията на тежки метали в почвения разтвор е основната екологична характеристика на почвата, тя определя миграцията на тежките метали по профила и тяхното усвояване от растенията. Промените в почвената влага и енергията на микробиотата влияят върху киселинно-алкалния и редокс баланс, съдържанието на хелатни съединения, състава на почвената атмосфера, а всичко това от своя страна влияе върху мобилността на тежките метали. Съществуват 2 механизма на усвояване на тежки метали от почвите: първият включва адсорбция с образуване на външни и вътрешни сферични комплексни съединения с минерални и органични компоненти на почвите; вторият се състои в утаяване на силно разтворими съединения от почвения разтвор, т.е. при образуването на повтаряща се твърда фаза. В последващата съдба на металите, които образуват силни връзки с кислорода и сярата, важна роля играе комплексна формация с органична материя. При много висока концентрация на метала в разтвора започва утаяване на вторичната твърда фаза: желязо, алуминиеви хидроксиди, калциеви карбонати, магнезий, цинк, кадмий и живачни сулфиди. В този случай концентрацията на метала в разтвора зависи от аниона, което осигурява минималната разтворимост на катиона.
Сега тежките метали са значително по-напред от такива добре познати замърсители като въглероден диоксид и сяра и в прогнозата те трябва да станат най-опасните, по-опасни от отпадъците от атомни електроцентрали и твърдите отпадъци. Замърсяването с тежки метали е свързано с широкото им използване в промишленото производство, съчетано със слаби системи за пречистване, което води до изпускане на тежки метали в околната среда. Почвата е основната среда, в която навлизат тежки метали, включително от атмосферата и водната среда. Той също така служи като източник на вторично замърсяване на повърхностния въздух и водите, които се вливат от него в Световния океан. От почвата тежките метали се абсорбират от растенията, които след това стават храна за по-високо организирани животни.
Терминът тежки метали, който характеризира широка група замърсители, напоследък придоби значителна популярност. В различни научни и приложни трудове авторите тълкуват различно значението на това понятие. В това отношение количеството елементи, класифицирани като тежки метали, варира в широки граници. Като критерии за членство се използват множество характеристики: атомна маса, плътност, токсичност, разпространение в естествената среда, степен на участие в природни и създадени от човека цикли.
В трудове, посветени на проблемите на замърсяването на околната среда и мониторинга на околната среда, днес повече от 40 метала от периодичната таблица са класифицирани като тежки метали от D.I. Менделеев с атомна маса над 50 атомни единици: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. В този случай следните условия играят роля важна роля в категоризирането на тежките метали: тяхната висока токсичност за живите организми в относително ниски концентрации, както и способността за биоакумулиране и биоусилване.
Според класификацията на N. Reimers металите с плътност над 8 g/cm3 трябва да се считат за тежки. Така тежките метали включват Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Формално определението за тежки метали съответства на голям брой елементи. Въпреки това, според изследователи, занимаващи се с практическа дейност, свързана с организиране на наблюдения на състоянието и замърсяването на околната среда, съединенията на тези елементи далеч не са еквивалентни като замърсители. Поради това в много произведения обхватът на групата тежки метали е стеснен, в съответствие с приоритетни критерии, определени от посоката и спецификата на работата. Така в вече класическите произведения на Ю.А. Израел в списъка на химичните вещества, които трябва да бъдат определени в естествена среда на фонови станции в биосферни резервати, Pb, Hg, Cd, As са посочени в раздела за тежки метали. От друга страна, съгласно решението на Работната група за емисиите на тежки метали, работеща под егидата на Икономическата комисия за Европа на ООН и събираща и анализираща информация за емисиите на замърсители в европейските страни, само Zn, As, Se и Sb бяха класифицирани като тежки метали.
Стандартизирането на съдържанието на тежки метали в почвата и растенията е изключително трудно поради невъзможността за пълно отчитане на всички фактори на околната среда. По този начин, промяната само на агрохимичните свойства на почвата (средна реакция, съдържание на хумус, степен на насищане с основи, разпределение на размера на частиците) може да намали или увеличи съдържанието на тежки метали в растенията няколко пъти. Има противоречиви данни дори за фоновото съдържание на някои метали. Резултатите, установени и цитирани от изследователите, понякога се различават 5-10 пъти.
Разпределението на замърсяващите метали в космоса е много сложно и зависи от много фактори, но във всеки случай именно почвата е основният приемник и акумулатор на техногенни маси от тежки метали.
Навлизането на тежки метали в литосферата поради техногенно разпръскване става по различни начини. Най-важните от тях са емисиите при високотемпературни процеси (черна и цветна металургия, печене на циментови суровини, изгаряне на минерални горива). В допълнение, източникът на замърсяване на биоценозите може да бъде напояване с вода с високо съдържание на тежки метали, прилагане на утайки от битови отпадъчни води в почвата като тор, вторично замърсяване поради отстраняването на тежки метали от металургичните предприятия чрез водни или въздушни потоци , навлизането на големи количества тежки метали при постоянно прилагане на високи дози органични, минерални торове и пестициди. Приложение № 1 отразява съответствието между източници на техногенно замърсяване и метални замърсители.
За характеризиране на техногенното замърсяване с тежки метали се използва коефициент на концентрация, равен на отношението на концентрацията на елемента в замърсената почва към фоновата му концентрация. При замърсяване с няколко тежки метала степента на замърсяване се оценява по стойността на общия индекс на концентрация (Zc).
В Приложение № 1 индустриите, които в момента работят на територията на Комсомолск на Амур, са подчертани с цвят. Таблицата показва, че елементи като цинк, олово, кадмий изискват задължителен контрол върху нивото на ПДК, особено предвид факта, че те са включени в списъка на основните замърсители с тежки метали (Hg, Pb, Cd, As - според Ю.А. , Израел), главно защото тяхното техногенно натрупване в околната среда протича с висока скорост.
Въз основа на тези данни, нека разгледаме по-отблизо характеристиките на тези елементи.
Цинкът е един от активните микроелементи, които влияят върху растежа и нормалното развитие на организмите. В същото време много съединения на цинка са токсични, предимно неговият сулфат и хлорид.
Максимално допустимата концентрация в Zn 2+ е 1 mg/dm 3 (ограничаващият индикатор за вредност е органолептичен), максимално допустимата концентрация за Zn 2+ е 0,01 mg/dm 3 (ограничаващият показател за вредност е токсикологичен) (Биогеохимични свойства Вижте Приложение 2).
В момента оловото е на първо място сред причините за индустриални отравяния. Това се дължи на широкото му използване в различни индустрии (Приложение 1).
Оловото се съдържа в емисиите от металургичните предприятия, които сега са основният източник на замърсяване, металообработката, електротехниката и нефтохимията. Значителен източник на олово са изгорелите газове от превозни средства, използващи оловен бензин.
В момента броят на автомобилите и интензивността на движението им продължава да нараства, което увеличава и количеството емисии на олово в околната среда.
По време на работата си акумулаторният завод в Комсомолск на Амур беше мощен източник на замърсяване с олово в градските райони. Елементът се утаи на повърхността на почвата през атмосферата, натрупа се и сега практически не се отстранява от нея. Днес един от източниците на замърсяване е и металургичният комбинат. Има допълнително натрупване на олово, заедно с неликвидирани преди това „резерви“. Когато съдържанието на олово е 2-3 g на 1 kg почва, почвата става мъртва.
Бяла книга, публикувана от руски експерти, съобщава, че замърсяването с олово обхваща цялата страна и е една от многобройните екологични катастрофи в бившия Съветски съюз, които излязоха наяве през последните години. По-голямата част от територията на Русия изпитва натоварване от отлагане на олово, което надвишава критичното натоварване за нормалното функциониране на екосистемата. В десетки градове още през 90-те години концентрациите на олово във въздуха и почвата надвишават стойностите, съответстващи на пределно допустимите концентрации. Днес, въпреки подобряването на техническото оборудване, ситуацията не се е променила много (Приложение 3).
Замърсяването на околната среда с олово се отразява на човешкото здраве. Химикалът навлиза в тялото чрез вдишване на въздух, съдържащ олово, и поглъщане на олово чрез храна, вода и прахови частици. Химикалът се натрупва в тялото, в костите и повърхностните тъкани. Повлиява бъбреците, черния дроб, нервната система и кръвотворните органи. Излагането на олово нарушава женската и мъжката репродуктивна система. За жените в бременна и детеродна възраст повишените нива на олово в кръвта представляват особена опасност, тъй като под негово влияние се нарушава менструалната функция, по-често се срещат преждевременни раждания, спонтанни аборти и смърт на плода поради проникването на олово през плацентарната бариера. Новородените имат висока смъртност. Ниското тегло при раждане, забавянето на растежа и загубата на слуха също са резултат от отравяне с олово.
За малките деца отравянето с олово е изключително опасно, защото влияе негативно върху развитието на мозъка и нервната система. Дори при ниски дози отравянето с олово при деца в предучилищна възраст води до намаляване на интелектуалното развитие, внимание и способност за концентрация, изоставане в четенето и води до развитие на агресивност, хиперактивност и други проблеми в поведението на детето. Тези аномалии в развитието могат да бъдат дълготрайни и необратими. Високите дози интоксикация водят до умствена изостаналост, кома, конвулсии и смърт.
Лимитиращият показател за вредност е санитарно-токсикологичен. ПДК за олово е 0,03 mg/dm 3, за олово 0,1 mg/dm 3.
Антропогенните източници на кадмий, попадащи в околната среда, могат да бъдат разделени на две групи:
- § локални емисии, които са свързани с промишлени комплекси, произвеждащи (това включва редица химически предприятия, особено производството на сярна киселина) или използване на кадмий.
- § дифузно разпръснати източници с различна мощност по цялата Земя, вариращи от топлоелектрически централи и двигатели до минерални торове и тютюнев дим.
Две свойства на кадмия определят значението му за околната среда:
- 1. Относително високо налягане на парите, осигуряващо лекота на изпаряване, например по време на топене или изгаряне на въглища;
- 2. Висока разтворимост във вода, особено при ниски киселинни стойности на pH (особено при pH5).
Попадащият в почвата кадмий се намира предимно в подвижна форма, което има отрицателно екологично значение. Подвижната форма определя относително високата миграционна способност на елемента в ландшафта и води до повишено замърсяване на потока вещества от почвата към растенията.
Замърсяването на почвата с Cd продължава дълго време дори след като този метал спре да се доставя отново. До 70% от кадмия, постъпващ в почвата, се свързва с почвени химически комплекси, достъпни за усвояване от растенията. Почвената микрофлора също участва в образуването на кадмиево-органични съединения. В зависимост от химичния състав, физичните свойства на почвата и формата на входящия кадмий, неговата трансформация в почвата завършва в рамките на няколко дни. В резултат на това кадмият се натрупва в йонна форма в кисели води или под формата на неразтворим хидроксид и карбонат. Може да присъства и в почвата под формата на комплексни съединения. В райони с високо съдържание на кадмий в почвата се установява 20-30-кратно увеличение на концентрацията му в надземните части на растенията в сравнение с растенията в незамърсени зони. Видимите симптоми, причинени от повишено съдържание на кадмий в растенията, са хлороза на листата, червено-кафяво оцветяване на техните краища и жилки, както и забавяне на растежа и увреждане на кореновата система.
Кадмият е много токсичен. Високата фитотоксичност на кадмия се обяснява със сходните му химични свойства с цинка. Следователно кадмият може да замести цинка в много биохимични процеси, нарушавайки функционирането на голям брой ензими. Фитотоксичността на кадмия се проявява в неговия инхибиторен ефект върху фотосинтезата, нарушаване на транспирацията и фиксирането на въглероден диоксид, както и промени в пропускливостта на клетъчните мембрани.
Специфичното биологично значение на кадмия като микроелемент не е установено. Кадмият навлиза в човешкото тяло по два начина: по време на работа и с храна. Хранителните вериги на прием на кадмий се формират в райони с повишено замърсяване на почвата и водоемите с кадмий. Кадмият намалява активността на храносмилателните ензими (трипсин и в по-малка степен пепсин), променя тяхната активност и активира ензимите. Кадмият влияе върху метаболизма на въглехидратите, причинявайки хипергликемия, инхибирайки синтеза на гликоген в черния дроб.
Максимално допустимата концентрация в е 0,001 mg/dm 3, максимално допустимата концентрация v е 0,0005 mg/dm 3 (ограничаващият признак на вредност е токсикологичен).
ЗАМЪРСЯВАНЕ НА ПОЧВАТА С ТЕЖКИ МЕТАЛИ
Замърсяването на почвата с тежки метали има различни източници:
1. отпадъци от металообработващата промишленост;
2. промишлени емисии;
3. продукти от изгаряне на гориво;
4. автомобилни изгорели газове;
5. средства за химизация на селското стопанство.
Годишно металургичните предприятия отделят на повърхността на земята над 150 хиляди тона мед, 120 хиляди тона цинк, около 90 хиляди тона олово, 12 хиляди тона никел, 1,5 хиляди тона молибден, около 800 тона кобалт и около 30 тона живак. За 1 грам черна мед, отпадъците от медната индустрия съдържат 2,09 тона прах, който съдържа до 15% мед, 60% железен оксид и по 4% арсен, живак, цинк и олово. Отпадъците от машиностроенето и химическата промишленост съдържат до 1 хил. мг/кг олово, до 3 хил. мг/кг мед, до 10 хил. мг/кг хром и желязо, до 100 г/кг фосфор и до до 10 g/kg манган и никел. В Силезия около цинковите заводи се натрупват сметища, съдържащи цинк от 2 до 12% и олово от 0,5 до 3%, а в САЩ се експлоатират руди със съдържание на цинк 1,8%.
Повече от 250 хиляди тона олово годишно достигат повърхността на почвата с изгорелите газове; той е основен замърсител на почвата с олово.
Тежките метали попадат в почвата заедно с торовете, които ги съдържат като примес, както и с биоцидите.
Л. Г. Бондарев (1976) изчислява възможното доставяне на тежки метали на повърхността на почвата в резултат на човешката производствена дейност с пълното изчерпване на запасите от руда, при изгарянето на съществуващите запаси от въглища и торф и ги сравнява с възможните запаси на метали, натрупани в хумосферата до момента. Получената картина ни позволява да добием представа за промените, които човек може да причини в рамките на 500-1000 години, за които изследваните минерали ще бъдат достатъчни.
Възможно навлизане на метали в биосферата при изчерпване на надеждни запаси от руди, въглища, торф, милиони тона
Общо техногенно отделяне на метали |
Съдържа се в хумосферата |
Съотношението на емисиите, причинени от човека, към съдържанието в хумосферата |
||
Съотношението на тези количества ни позволява да предвидим мащаба на въздействието на човешката дейност върху околната среда, предимно върху почвената покривка.
Техногенното навлизане на металите в почвата и тяхното фиксиране в хумусни хоризонти в почвения профил като цяло не може да бъде равномерно. Нейната неравномерност и контраст е свързана преди всичко с гъстотата на населението. Ако приемем тази връзка за пропорционална, тогава 37,3% от всички метали ще бъдат разпръснати само в 2% от обитаемата земна маса.
Разпределението на тежките метали върху почвената повърхност се определя от много фактори. Зависи от характеристиките на източниците на замърсяване, метеорологичните характеристики на района, геохимичните фактори и ландшафтната ситуация като цяло.
Източникът на замърсяване като цяло определя качеството и количеството на изхвърления продукт. Освен това степента на дисперсията му зависи от височината на излъчването. Зоната на максимално замърсяване се простира на разстояние, равно на 10-40 пъти височината на тръбата за високи и горещи емисии, 5-20 пъти височината на тръбата за ниски промишлени емисии. Продължителността на присъствието на емисионните частици в атмосферата зависи от тяхната маса и физикохимични свойства. Колкото по-тежки са частиците, толкова по-бързо се утаяват.
Неравномерността на техногенното разпределение на металите се утежнява от разнородността на геохимичната ситуация в природните ландшафти. В тази връзка, за да се предвиди възможно замърсяване с продукти на техногенезата и да се предотвратят нежеланите последици от човешката дейност, е необходимо да се разберат законите на геохимията, законите на миграцията на химични елементи в различни природни ландшафти или геохимични условия.
Химичните елементи и техните съединения, влизащи в почвата, претърпяват редица трансформации, разсейват се или се натрупват в зависимост от характера на геохимичните бариери, присъщи на дадена територия. Концепцията за геохимичните бариери е формулирана от А. И. Перелман (1961) като области на зоната на хипергенеза, в които промените в условията на миграция водят до натрупване на химични елементи. Класификацията на бариерите се основава на видовете миграция на елементи. На тази основа А. И. Перелман идентифицира четири вида и няколко класа геохимични бариери:
1. бариери - за всички елементи, които са биогеохимично преразпределени и сортирани от живите организми (кислород, въглерод, водород, калций, калий, азот, силиций, манган и др.);
2. физични и химични бариери:
1) окислителни - желязо или фероманган (желязо, манган), манган (манган), сяра (сяра);
2) редуциращи - сулфидни (желязо, цинк, никел, мед, кобалт, олово, арсен и др.), глей (ванадий, мед, сребро, селен);
3) сулфат (барий, калций, стронций);
4) алкални (желязо, калций, магнезий, мед, стронций, никел и др.);
5) кисели (силициев оксид);
6) изпарителни (калций, натрий, магнезий, сяра, флуор и др.);
7) адсорбция (калций, калий, магнезий, фосфор, сяра, олово и др.);
8) термодинамични (калций, сяра).
3. механични бариери (желязо, титан, хром, никел и др.);
4. създадени от човека бариери.
Геохимичните бариери не съществуват изолирано, а в комбинация помежду си, образувайки сложни комплекси. Те регулират елементния състав на потоците от вещества, от тях до голяма степен зависи функционирането на екосистемите.
Продуктите на техногенезата, в зависимост от тяхната природа и ландшафтната ситуация, в която се намират, могат или да бъдат преработени от естествени процеси и да не причиняват значителни промени в природата, или да бъдат запазени и натрупани, оказвайки вредно въздействие върху всички живи същества.
И двата процеса се определят от редица фактори, анализът на които позволява да се прецени нивото на биохимична стабилност на ландшафта и да се предвиди естеството на техните промени в природата под влияние на техногенезата. В автономните ландшафти се развиват процеси на самопречистване от техногенно замърсяване, тъй като продуктите на техногенезата се разпръскват от повърхностни и подпочвени води. В акумулативните ландшафти се натрупват и запазват продуктите на техногенезата.
* На магистрали, в зависимост от интензивността на трафика и разстоянието до магистралата
Нарастващото внимание към опазването на околната среда породи особен интерес към въздействието на тежките метали върху почвата.
От историческа гледна точка интересът към този проблем възниква с изучаването на плодородието на почвата, тъй като елементи като желязо, манган, мед, цинк, молибден и вероятно кобалт са много важни за живота на растенията и следователно за животните и хората.
Известни са още като микроелементи, защото са необходими на растенията в малки количества. Групата на микроелементите също включва метали, чието съдържание в почвата е доста високо, например желязото, което е част от повечето почви и се нарежда на четвърто място в състава на земната кора (5%) след кислорода (46,6%) , силиций (27,7 %) и алуминий (8,1 %).
Всички микроелементи могат да имат отрицателен ефект върху растенията, ако концентрацията на наличните им форми надвишава определени граници. Някои тежки метали, като живак, олово и кадмий, които изглеждат малко важни за растенията и животните, са опасни за човешкото здраве дори при ниски концентрации.
Изгорели газове от превозни средства, извозване до терени или пречиствателни станции, напояване с отпадъчни води, отпадъци, остатъци и емисии от работата на мини и промишлени обекти, прилагане на фосфорни и органични торове, използване на пестициди и др. води до повишаване на концентрацията на тежки метали в почвата.
Докато тежките метали са здраво свързани със съставките на почвата и са трудно достъпни, тяхното отрицателно въздействие върху почвата и околната среда ще бъде незначително. Но ако почвените условия позволяват тежки метали да преминат в почвения разтвор, съществува пряка опасност от замърсяване на почвата, както и възможност за проникването им в растенията, както и в тялото на хората и животните, които консумират тези растения. В допълнение, тежките метали могат да бъдат замърсители на растенията и водните тела в резултат на използването на утайки от отпадъчни води. Опасността от замърсяване на почвата и растенията зависи от: вида на растението; форми на химични съединения в почвата; наличието на елементи, които противодействат на влиянието на тежки метали и вещества, които образуват комплексни съединения с тях; от процеси на адсорбция и десорбция; количеството налични форми на тези метали в почвата и почвено-климатичните условия. Следователно отрицателното въздействие на тежките метали зависи основно от тяхната мобилност, т.е. разтворимост.
Тежките метали се характеризират главно с променлива валентност, ниска разтворимост на техните хидроксиди, висока способност за образуване на комплексни съединения и, естествено, катионна способност.
Факторите, които допринасят за задържането на тежки метали от почвата, включват: обменна адсорбция на повърхността на глини и хумус, образуване на комплексни съединения с хумус, повърхностна адсорбция и оклузия (способности за разтваряне или абсорбиране на газове от разтопени или твърди метали) от хидратирани оксиди на алуминий, желязо, манган и др., както и образуването на неразтворими съединения, особено по време на редукция.
Тежките метали в почвения разтвор се намират както в йонна, така и в свързана форма, които са в определено равновесие (фиг. 1).
На фигурата L p са разтворими лиганди, които са органични киселини с ниско молекулно тегло, а L n са неразтворими. Реакцията на метали (М) с хуминови вещества частично включва йонен обмен.
Разбира се, в почвата може да има други форми на метали, които не участват пряко в това равновесие, например метали от кристалната решетка на първични и вторични минерали, както и метали от живи организми и техните мъртви останки.
Наблюдаването на промените в тежките метали в почвата е невъзможно без познаване на факторите, които определят тяхната мобилност. Процесите на задържане на движение, които определят поведението на тежките метали в почвата, не се различават много от процесите, които определят поведението на други катиони. Въпреки че тежките метали понякога се срещат в почвите в ниски концентрации, те образуват стабилни комплекси с органични съединения и влизат в специфични адсорбционни реакции по-лесно от алкалните и алкалоземните метали.
Миграцията на тежки метали в почвите може да се осъществи в течност и суспензия с помощта на корените на растенията или почвените микроорганизми. Миграцията на разтворимите съединения става заедно с почвения разтвор (дифузия) или чрез движение на самата течност. Излужването на глини и органични вещества води до миграция на всички свързани метали. Миграцията на летливи вещества в газообразна форма, като диметил живак, е произволна и този начин на движение не е особено важен. Миграцията в твърдата фаза и проникването в кристалната решетка е по-скоро свързващ механизъм, отколкото движение.
Тежките метали могат да бъдат въведени или адсорбирани от микроорганизми, които от своя страна могат да участват в миграцията на съответните метали.
Земните червеи и други организми могат да улеснят миграцията на тежки метали чрез механични или биологични средства чрез разбъркване на почвата или включване на метали в техните тъкани.
От всички видове миграция най-важна е миграцията в течната фаза, тъй като повечето метали влизат в почвата в разтворима форма или под формата на водна суспензия и практически всички взаимодействия между тежките метали и течните съставки на почвата се случват на границата на течната и твърдата фаза.
Тежките метали в почвата навлизат в растенията през трофичната верига и след това се консумират от животни и хора. Различни биологични бариери участват в цикъла на тежките метали, което води до селективно биоакумулиране, което предпазва живите организми от излишък на тези елементи. Действието на биологичните бариери обаче е ограничено и най-често тежките метали се концентрират в почвата. Устойчивостта на почвите на замърсяване от тях варира в зависимост от буферния капацитет.
Почвите с висок адсорбционен капацитет, съответно и високо съдържание на глини, както и органични вещества, могат да задържат тези елементи, особено в горните хоризонти. Това е характерно за карбонатни почви и почви с неутрална реакция. В тези почви количеството токсични съединения, които могат да бъдат измити в подземните води и абсорбирани от растенията, е много по-малко, отколкото в песъчливите кисели почви. Съществува обаче голям риск от повишаване на концентрацията на елементите до токсични нива, което причинява дисбаланс на физичните, химичните и биологичните процеси в почвата. Тежките метали, задържани от органичните и колоидните части на почвата, значително ограничават биологичната активност и инхибират процесите на итрификация, които са важни за почвеното плодородие.
Пясъчните почви, които се характеризират с ниска абсорбционна способност, подобно на киселите почви, много слабо задържат тежки метали, с изключение на молибден и селен. Поради това те лесно се адсорбират от растенията, а някои от тях дори в много малки концентрации имат токсично действие.
Съдържанието на цинк в почвата варира от 10 до 800 mg/kg, но най-често е 30-50 mg/kg. Натрупването на излишни количества цинк се отразява негативно на повечето процеси в почвата: причинява промени във физичните и физикохимичните свойства на почвата и намалява биологичната активност. Цинкът потиска жизнената активност на микроорганизмите, в резултат на което се нарушават процесите на образуване на органични вещества в почвите. Излишъкът от цинк в почвата затруднява ферментацията, разграждането на целулозата, дишането и действието на уреазата.
Тежките метали, постъпващи от почвата в растенията и предавани по хранителните вериги, имат токсичен ефект върху растенията, животните и хората.
Сред най-токсичните елементи, на първо място, трябва да се спомене живакът, който представлява най-голямата опасност под формата на силно токсично съединение - метилживак. Живакът навлиза в атмосферата, когато се изгарят въглища и когато водата се изпарява от замърсени водни тела. Може да се пренася с въздушни маси и да се отлага върху почви в определени райони. Проучванията показват, че живакът се сорбира добре в горните сантиметри на хумусно-акумулативния хоризонт на различни видове почви с глинест механичен състав. Неговата миграция по профила и измиването извън почвения профил в такива почви е незначително. Но в почви с лек механичен състав, кисели и бедни на хумус, процесите на миграция на живак се засилват. В такива почви протича и процесът на изпаряване на органични живачни съединения, които имат летливи свойства.
При добавяне на живак към песъчливи, глинести и торфени почви в размер на 200 и 100 kg/ha реколтата върху песъчлива почва беше напълно унищожена, независимо от нивото на варуване. На торфена почва добивът е намалял. На глинеста почва намаление на добива се наблюдава само при ниска доза вар.
Оловото също има способността да се предава по хранителните вериги, натрупвайки се в тъканите на растения, животни и хора. Доза олово, равна на 100 mg/kg сухо тегло на фуража, се счита за смъртоносна за животните.
Оловният прах се утаява върху повърхността на почвата, адсорбира се от органични вещества, движи се по профила с почвени разтвори, но се изнася извън почвения профил в малки количества.
Поради миграционни процеси при киселинни условия се образуват техногенни оловни аномалии в почви на дължина над 100 м. Оловото от почвите навлиза в растенията и се натрупва в тях. В зърното на пшеницата и ечемика количеството му е 5-8 пъти по-високо от фоновото съдържание, в върховете и картофите - над 20 пъти, в клубените - над 26 пъти.
Кадмият, подобно на ванадия и цинка, се натрупва в хумусния слой на почвата. Характерът на неговото разпространение в почвения профил и ландшафт очевидно има много общо с други метали, по-специално с характера на разпространение на оловото.
Кадмият обаче е по-слабо фиксиран в почвения профил от оловото. Максималната адсорбция на кадмий е характерна за неутрални и алкални почви с високо съдържание на хумус и висока абсорбционна способност. Съдържанието му в оподзолените почви може да варира от стотни до 1 mg/kg, в черноземите - до 15-30, а в червените почви - до 60 mg/kg.
Много почвени безгръбначни концентрират кадмий в телата си. Кадмият се усвоява от земните червеи, мокриците и охлювите 10-15 пъти по-активно от оловото и цинка. Кадмият е токсичен за селскостопанските растения и дори ако високите концентрации на кадмий нямат забележим ефект върху добива на селскостопански култури, неговата токсичност влияе върху качеството на продуктите, тъй като съдържанието на кадмий в растенията се увеличава.
Арсенът навлиза в почвата с продуктите от изгарянето на въглища, с отпадъци от металургичната промишленост и от предприятията за производство на торове. Арсенът се задържа най-здраво в почви, съдържащи активни форми на желязо, алуминий и калций. Токсичността на арсена в почвите е известна на всички. Замърсяването на почвата с арсен причинява например смъртта на земните червеи. Фоновото съдържание на арсен в почвите е стотни от милиграм на килограм почва.
Флуорът и неговите съединения се използват широко в ядрената, нефтената, химическата и други индустрии. Той навлиза в почвата с емисии от металургични предприятия, по-специално от заводи за топене на алуминий, както и като добавка при прилагане на суперфосфат и някои други инсектициди.
Замърсявайки почвата, флуорът причинява намаляване на добива не само поради директния си токсичен ефект, но и чрез промяна на съотношението на хранителните вещества в почвата. Най-голяма адсорбция на флуор има в почви с добре развит почвен абсорбционен комплекс. Разтворимите флуорни съединения се движат по протежение на почвения профил с низходящия поток на почвените разтвори и могат да навлязат в подпочвените води. Замърсяването на почвата с флуорни съединения разрушава структурата на почвата и намалява нейната пропускливост.
Цинкът и медта са по-малко токсични от горепосочените тежки метали, но техните прекомерни количества в отпадъците от металургичната промишленост замърсяват почвата и потискат растежа на микроорганизмите, намаляват ензимната активност на почвите и намаляват добивите от растения.
Трябва да се отбележи, че токсичността на тежките метали се увеличава, когато те действат заедно върху живите организми в почвата. Комбинираният ефект на цинк и кадмий има няколко пъти по-силен инхибиторен ефект върху микроорганизмите, отколкото при същата концентрация на всеки елемент поотделно.
Тъй като тежките метали обикновено се срещат в различни комбинации както в продуктите от изгаряне на гориво, така и в емисиите от металургичната промишленост, тяхното въздействие върху природата около източниците на замърсяване е по-силно от очакваното въз основа на концентрацията на отделните елементи.
В близост до предприятията естествените фитоценози на предприятията стават по-еднородни по видов състав, тъй като много видове не могат да издържат на повишени концентрации на тежки метали в почвата. Броят на видовете може да бъде намален до 2-3, а понякога и до образуване на моноценози.
В горските фитоценози на замърсяване първи реагират лишеите и мъховете. Дървовидният слой е най-стабилен. Въпреки това, продължително излагане или излагане с висок интензитет причинява сухоустойчиви явления в него.
Замърсяване на почвата с пестициди
Пестицидите са предимно органични съединения с ниско молекулно тегло и различна разтворимост във вода. Химическият състав, тяхната киселинност или алкалност, разтворимост във вода, структура, полярност, размер и поляризация на молекулите - всички тези характеристики заедно или всяка поотделно влияят върху процесите на адсорбция-десорбция от почвените колоиди. Като се имат предвид споменатите особености на пестицидите и сложната природа на връзките в процеса на адсорбция-десорбция от колоиди, те могат да бъдат разделени на два големи класа: полярни и неполярни и такива, които не са включени в тази класификация, напр. , хлорорганични инсектициди - на йонни и нейонни.
Пестицидите, които съдържат киселинни или основни групи или се държат като катиони, когато се дисоциират, съставляват групата на йонните съединения. Пестицидите, които не са нито киселинни, нито алкални, представляват група нейонни съединения.
Естеството на химичните съединения и способността на почвените колоиди за адсорбция и десорбция се влияят от: природата на функционалните групи и заместващите групи по отношение на функционалните групи и степента на насищане на молекулата. Адсорбцията на пестицидни молекули от колоиди в почвата се влияе значително от естеството на молекулните заряди и полярността на молекулите играе определена роля. Неравномерното разпределение на зарядите увеличава дисиметрията на молекулата и нейната реактивност.
Почвата действа предимно като наследник на пестицидите, където те се разграждат и непрекъснато се пренасят в растенията или околната среда, или като резервоар, където някои могат да продължат да съществуват много години след прилагане.
Пестицидите - фино диспергирани вещества - в почвата са обект на многобройни влияния от биотичен и абиотичен характер, някои от които определят тяхното поведение, трансформация и накрая минерализация. Видът и скоростта на трансформация зависи от: химичната структура на активното вещество и неговата стабилност, механичния състав и структура на почвите, химичните свойства на почвите, състава на почвената флора и фауна, интензивността на влиянието на външните въздействия. и селскостопанската система.
Адсорбцията на пестициди в почвата е сложен процес, който зависи от множество фактори. Той играе важна роля в движението на пестицидите и служи за временно поддържането им в парообразно или разтворено състояние или като суспензия върху повърхността на почвените частици. Особено важна роля в адсорбцията на пестицидите играят тинята и почвената органична материя, които изграждат „колоидния комплекс” на почвата. Адсорбцията се редуцира до йонно-катионен обмен на отрицателно заредени частици от тиня и киселинни групи от хуминови вещества, или анионни, поради наличието на метални хидроксиди (Al(OH) 3 и Fe(OH) 3), или се случва под формата на молекулярни обмен. Ако адсорбираните молекули са неутрални, тогава те се задържат на повърхността на частици тиня и хумусни колоиди от биполярни сили, водородни връзки и дисперсионни сили. Адсорбцията играе основна роля в натрупването на пестициди в почвата, които се адсорбират чрез йонообмен или под формата на неутрални молекули в зависимост от тяхната природа.
Движението на пестицидите в почвата става с почвения разтвор или едновременно с движението на колоидните частици, върху които те се адсорбират. Това зависи както от процесите на дифузия, така и от масовия поток (втечняване), които са обичайният начин на излугване.
По време на повърхностния отток, причинен от валежи или напояване, пестицидите се движат в разтвор или суспензия, натрупвайки се в почвените депресии. Тази форма на движение на пестицидите зависи от терена, ерозируемостта на почвата, интензивността на валежите, степента на почвено покритие с растителност и периода от време, изминал от приложението на пестицида. Количеството пестициди, които се движат с повърхностния отток, е повече от 5% от приложените върху почвата. Според Румънския изследователски институт по почвознание и агрохимия, триазинът се губи едновременно с почвата на местата за оттичане в експерименталния център на Алдена в резултат на промивни дъждове. На отточните площадки с наклон 2,5% в Билчещ Арджече са открити остатъчни количества HCH от 1,7 до 3,9 mg/kg в повърхностните води, а в суспензията - от 0,041 до 0,085 mg/kg HCH и от 0,009 до 0,026 mg/kg. кг ДДТ.
Излугването на пестициди по почвения профил се състои в тяхното движение заедно с циркулиращата в почвата вода, което се дължи главно на физикохимичните свойства на почвата, посоката на движение на водата, както и процесите на адсорбция и десорбция на пестицидите. от колоидни почвени частици. Така в почвата, третирана ежегодно с ДДТ в доза от 189 mg/ha за дълго време, след 20 години, се установи, че 80% от този пестицид е проникнал на дълбочина 76 cm.
Според проучвания, проведени в Румъния, в три различни почви (алувиално изчистени, типична солена, дълбока черна почва), третирани с органохлорни инсектициди (HCCH и DDT) в продължение на 25 години (с напояване през последното десетилетие), остатъците от пестициди са достигнали дълбочина от 85 cm в типично солено блато, 200 cm в алувиално изчистена почва и 275 cm в изкопан чернозем при концентрация 0,067 mg/kg HCCH и съответно 0,035 mg/kg DDT на дълбочина 220 cm.
Пестицидите, влизащи в почвата, се влияят от различни фактори както през периода на тяхната ефективност, така и по-късно, когато лекарството вече е остатъчно. Пестицидите в почвата са обект на разграждане поради абиотични и биотични фактори и процеси.
Физическите и химичните свойства на почвата влияят върху трансформацията на съдържащите се в нея пестициди. Така глините, оксидите, хидроксидите и металните йони, както и почвената органична материя, действат като катализатори в много реакции на разлагане на пестициди. Хидролизата на пестицидите протича с участието на подпочвените води. В резултат на реакцията със свободните радикали на хумусните вещества настъпва промяна в съставните частици на почвата и молекулярната структура на пестицидите.
Много изследвания подчертават значението на почвените микроорганизми за разграждането на пестицидите. Има много малко активни съставки, които не са биоразградими. Продължителността на разграждане на пестицидите от микроорганизми може да варира от няколко дни до няколко месеца, а понякога и десетки години, в зависимост от спецификата на активното вещество, видовете микроорганизми и свойствата на почвата. Разграждането на активните съставки на пестицидите се извършва от бактерии, гъби и висши растения.
Обикновено разлагането на пестициди, особено разтворими, по-рядко адсорбирани от почвени колоиди, се извършва с участието на микроорганизми.
Гъбите участват главно в разграждането на хербициди, които са слабо разтворими и слабо адсорбирани от почвените колоиди.
Възстановяване и контрол на замърсяването на почвата с тежки метали и пестициди
Откриването на почвено замърсяване с тежки метали се извършва чрез директни методи на вземане на почвени проби в изследваните райони и техния химичен анализ за съдържание на тежки метали. Също така е ефективно да се използват редица косвени методи за тези цели: визуална оценка на състоянието на фитогенезата, анализ на разпространението и поведението на индикаторните видове сред растенията, безгръбначните и микроорганизмите.
За идентифициране на пространствени модели на замърсяване на почвата се използват сравнително географски метод и методи за картографиране на структурните компоненти на биогеоценозите, включително почвите. Такива карти не само записват нивото на замърсяване на почвата с тежки метали и съответните промени в почвената покривка, но също така позволяват да се предвидят промени в състоянието на природната среда.
Разстоянието от източника на замърсяване за идентифициране на ореол от замърсяване може да варира в широки граници и в зависимост от интензивността на замърсяването и силата на преобладаващите ветрове може да варира от стотици метри до десетки километри.
В САЩ бяха инсталирани сензори на борда на спътника за ресурси ERTS-1, за да се определи степента на увреждане на бор Weymouth от серен диоксид и почвата от цинк. Източникът на замърсяване е цинков завод, работещ с ежедневни изпускания на цинк в атмосферата от 6,3-9 тона. Концентрация на цинк от 80 хиляди µg/g е регистрирана в повърхностния слой на почвата в радиус от 800 m от растението. Растителността около завода е загинала в радиус от 468 хектара. Трудността при използването на дистанционния метод се състои в интегрирането на материалите и необходимостта от поредица от контролни тестове в зони със специфично замърсяване при дешифриране на получената информация.
Откриването на токсични нива на тежки метали не е лесно. За почви с различен механичен състав и съдържание на органични вещества това ниво ще бъде различно. В момента служители на хигиенни институти са направили опити да определят максимално допустимите концентрации на метали в почвата. Като опитни растения се препоръчват ечемик, овес и картофи. За токсично ниво се счита, когато има 5-10% намаление на добива. Предложени са ПДК за живак - 25 mg/kg, арсен - 12-15, кадмий - 20 mg/kg. Установени са вредни концентрации на редица тежки метали в растенията (г/млн): олово - 10, живак - 0,04, хром - 2, кадмий - 3, цинк и манган - 300, мед - 150, кобалт - 5, молибден и никел - 3, ванадий - 2.
Защитата на почвите от замърсяване с тежки метали се основава на подобряване на производството. Например, за производството на 1 тон хлор една технология изисква 45 кг живак, а друга - 14-18 кг. В бъдеще се счита за възможно тази стойност да се намали до 0,1 кг.
Новата стратегия за опазване на почвите от замърсяване с тежки метали включва и създаване на затворени технологични системи и организиране на безотпадно производство.
Ценни вторични суровини са и отпадъците от химическата и машиностроителната промишленост. По този начин отпадъците от инженерните предприятия са ценна суровина за селското стопанство поради фосфора.
В момента задачата е задължителна проверка на всички възможности за рециклиране на всеки вид отпадък преди тяхното заравяне или унищожаване.
При атмосферно замърсяване на почвата с тежки метали, когато те са концентрирани в големи количества, но в най-горните сантиметри на почвата, е възможно този почвен слой да бъде отстранен и затрупан.
Наскоро бяха препоръчани редица химикали, които могат да инактивират тежките метали в почвата или да намалят тяхната токсичност. В Германия е предложено използването на йонообменни смоли, които образуват хелатни съединения с тежки метали. Използват се под формата на киселина и сол или в смес от двете форми.
В Япония, Франция, Германия и Великобритания една от японските компании патентова метод за фиксиране на тежки метали с меркапто-8-триазин. При използване на това лекарство кадмият, оловото, медта, живакът и никелът са здраво фиксирани в почвата под формата на неразтворими и недостъпни за растенията форми.
Варуването на почвата намалява киселинността на торовете и разтворимостта на олово, кадмий, арсен и цинк. Усвояването им от растенията рязко намалява. Кобалтът, никелът, медта и манганът в неутрална или слабо алкална среда също нямат токсичен ефект върху растенията.
Органичните торове, подобно на почвената органична материя, адсорбират и задържат повечето тежки метали в абсорбирано състояние. Прилагането на органични торове във високи дози, използването на зелени торове, птичи тор и брашно от оризова слама намаляват съдържанието на кадмий и флуор в растенията, както и токсичността на хрома и други тежки метали.
Оптимизирането на минералното хранене на растенията чрез регулиране на състава и дозите на торовете също намалява токсичния ефект на отделните елементи. В Англия, в почви, замърсени с олово, арсен и мед, забавянето на появата на разсад беше елиминирано чрез прилагане на минерални азотни торове. Добавянето на повишени дози фосфор намалява токсичните ефекти на оловото, медта, цинка и кадмия. При алкална реакция на околната среда в наводнени оризища, прилагането на фосфорни торове доведе до образуването на кадмиев фосфат, неразтворим и труднодостъпен за растенията.
Известно е обаче, че нивото на токсичност на тежките метали е различно за различните видове растения. Следователно премахването на токсичността на тежките метали чрез оптимизиране на минералното хранене трябва да се диференцира не само като се вземат предвид почвените условия, но и вида и разнообразието на растенията.
Сред естествените растения и селскостопански култури са идентифицирани редица видове и сортове, устойчиви на замърсяване с тежки метали. Те включват памук, цвекло и някои бобови растения. Комплексът от превантивни мерки и мерки за премахване на замърсяването на почвата с тежки метали позволява да се предпазят почвите и растенията от техните токсични ефекти.
Едно от основните условия за опазване на почвите от замърсяване с биоциди е създаването и използването на по-малко токсични и по-малко устойчиви съединения и тяхното внасяне в почвата и намаляване на дозите на прилагането им в почвата. Има няколко начина за намаляване на дозата на биоцидите, без да се намалява ефективността на тяхното отглеждане:
· комбинация от използване на пестициди с други методи. Интегриран метод за борба с вредителите - агротехнически, биологични, химични и др. В този случай задачата не е да се унищожи целият вид, а надеждно да се защити културата. Украински учени използват микробиологичен препарат в комбинация с малки дози пестициди, които отслабват организма на вредителя и го правят по-податлив на болести;
· използване на перспективни форми на пестициди. Използването на нови форми на пестициди може значително да намали разхода на активното вещество и да сведе до минимум нежеланите последствия, включително замърсяването на почвата;
· редуване на употребата на токсиканти с различен механизъм на действие. Този метод на внасяне на химически средства за борба предотвратява появата на резистентни форми на вредители. За повечето култури се препоръчват 2-3 препарата с различен спектър на действие.
При третиране на почвата с пестициди само малка част от тях достигат до местата на токсично действие на растенията и животните. Останалото се натрупва на повърхността на почвата. Степента на замърсяване на почвата зависи от много причини и преди всичко от устойчивостта на самия биоцид. Устойчивостта на биоцид се отнася до способността на токсиканта да устои на разлагащите се ефекти на физични, химични и биологични процеси.
Основният критерий за детоксикатор е пълното разграждане на токсиканта на нетоксични компоненти.
Почвената покривка на Земята играе решаваща роля в осигуряването на човечеството с храна и суровини за жизненоважни индустрии. Използването на океански продукти, хидропоника или изкуствено синтезирани вещества за тази цел не може, поне в обозримо бъдеще, да замени продуктите на сухоземните екосистеми (производителността на почвата). Ето защо непрекъснатият мониторинг на състоянието на почвите и почвената покривка е предпоставка за получаване на планираната продукция от селското и горското стопанство.
В същото време почвената покривка е естествена основа за заселване на хората и служи като основа за създаване на зони за отдих. Тя ви позволява да създадете оптимална екологична среда за живота, работата и свободното време на хората. Чистотата и съставът на атмосферата, подземните и подпочвените води зависят от естеството на почвената покривка, свойствата на почвата и протичащите в нея химични и биохимични процеси. Почвената покривка е един от най-мощните регулатори на химичния състав на атмосферата и хидросферата. Почвата е била и остава основното условие за поддържане на живота на народите и човечеството като цяло. Запазването и подобряването на почвената покривка и следователно на основните жизнени ресурси в условията на интензификация на селскостопанското производство, промишлено развитие, бърз растеж на градовете и транспорта е възможно само при добре установен контрол върху използването на всички видове почвени и земни ресурси. .
Почвата е най-чувствителна към антропогенно въздействие. От всички черупки на Земята почвената покривка е най-тънката обвивка, дебелината на най-плодородния хумифициран слой дори в черноземите обикновено не надвишава 80-100 см, а в много почви на повечето природни зони е само 15-20 см. см. Рохкаво почвено тяло с Когато многогодишната растителност се унищожава и разорава, тя е лесно податлива на ерозия и дефлация.
При недостатъчно обмислено антропогенно въздействие и нарушаване на балансираните естествени екологични връзки в почвите бързо се развиват нежелани процеси на минерализация на хумуса, повишава се киселинността или алкалността, увеличава се натрупването на сол и се развиват възстановителни процеси - всичко това рязко влошава свойствата на почвата и в екстремни случаи води до локално разрушаване на почвената покривка. Високата чувствителност и уязвимост на почвената покривка се дължат на ограничения буферен капацитет и устойчивост на почвата към въздействието на неприсъщи за нея в екологично отношение сили.
Дори черноземът е претърпял много значителни промени през последните 100 години, предизвиквайки тревога и основателни страхове за бъдещата му съдба. Замърсяването на почвата с тежки метали, петролни продукти и детергенти става все по-очевидно, нараства влиянието на азотната и сярната киселини от техногенен произход, което води до образуването на изкуствени пустини в близост до някои промишлени предприятия.
Възстановяването на нарушената почвена покривка изисква дълго време и големи инвестиции.
ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ПО ОБРАЗОВАНИЕТО ДЪРЖАВНА ОБРАЗОВАТЕЛНА ИНСТИТУЦИЯ
ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ "ВОРОНЕЖКИ ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ"
ЗАМЪРСЯВАНЕ НА ПОЧВАТА С ТЕЖКИ МЕТАЛИ. МЕТОДИ ЗА КОНТРОЛ И РЕГУЛИРАНЕ НА ЗАМЪРСЕНИТЕ ПОЧВИ
Учебно-методическо ръководство за ВУЗ
Съставител: H.A. Ювеликян, Д.И. Щеглов, Н.С. Горбунова
Издателски и печатарски център на Воронежския държавен университет
Приет от научно-методическия съвет на Биолого-почвения факултет на 4 юли 2009 г., протокол № 10
Рецензент д-р биол. науки, проф. Ел Ей Яблонских
Учебно-методическото ръководство е изготвено в катедрата по почвознание и управление на земните ресурси на Факултета по биология и почвознание на Воронежския държавен университет.
За специалност 020701 – Почвознание
Обща информация за замърсяването ............................................. ................................................... |
|
Концепцията за причинени от човека аномалии..................................... ............................................................ |
|
Замърсяване на почвата с тежки метали ............................................. ............................................. |
|
Миграция на тежки метали в почвения профил..................................... .......... |
|
Концепцията за екологичен мониторинг на почвата..................................... ................ |
|
Показатели за състоянието на почвата, определени при мониторинга им.................................. |
|
Екологично стандартизиране на качеството на замърсените почви.................................. |
|
Общи изисквания за класификация на почви, податливи на замърсяване...... |
|
Литература................................................. ................................................. ......... |
ОБЩА ИНФОРМАЦИЯ ЗА ЗАМЪРСЯВАНЕТО
Замърсители– това са вещества с антропогенен произход, които попадат в околната среда в количества, надвишаващи естественото ниво на техния прием. Замърсяване на почвата– вид антропогенна деградация, при която съдържанието на химикали в почвите, подложени на антропогенно въздействие, надвишава естественото регионално фоново ниво. Превишаването на съдържанието на определени химикали в човешката среда (в сравнение с естествените нива) поради пристигането им от антропогенни източници представлява опасност за околната среда.
Използването на химикали от човека в икономическите дейности и участието им в цикъла на антропогенни трансформации в околната среда непрекъснато нараства. Характеристика на интензивността на извличане и използване на химични елементи е технофилността - съотношението на годишното извличане или производство на елемент в тонове към неговия кларк в литосферата (A.I. Perelman, 1999). Високата технофилност е характерна за най-активно използваните от хората елементи, особено тези, чието естествено ниво в литосферата е ниско. Високите нива на технофилност са характерни за такива метали като Bi, Hg, Sb, Pb, Cu, Se, Ag, As, Mo, Sn, Cr, Zn, търсенето на които е голямо в различни видове производство. Когато съдържанието на тези елементи в скалите е ниско (10–2–10–6%), извличането им е значително. Това води до извличане от дълбините на земята на колосални количества руди, съдържащи тези елементи, и последващото им глобално разпръскване в околната среда.
В допълнение към технофилните са предложени и други количествени характеристики на техногенезата. Така съотношението на технофилността на даден елемент към неговата биофилност (биофилността е кларковата концентрация на химични елементи в живата материя) M.A. Глазовская на име разрушителна дейност на елементите на техногенезата. Разрушителната активност на елементите на техногенезата характеризира степента на опасност на елементите за живите организми. Друга количествена характеристика на антропогенното участие на химичните елементи в техните глобални цикли на планетата е мобилизационен факторили фактор на техногенно обогатяване, което се изчислява като съотношение на техногенния поток на химичния елемент към неговия естествен поток. Нивото на коефициента на техногенно обогатяване, както и технофилността на елементите, е не само показател за тяхната мобилизация от литосферата в земната природна среда, но и отражение на нивото на емисиите на химични елементи с промишлени отпадъци в околната среда .
КОНЦЕПЦИЯТА ЗА ТЕХНОГЕННИ АНОМАЛИИ
Геохимична аномалия- участък от земната кора (или повърхността на земята), характеризиращ се със значително повишени концентрации на всякакви химични елементи или техните съединения в сравнение с фоновите стойности и естествено разположен спрямо натрупвания на минерали. Идентифицирането на причинени от човека аномалии е една от най-важните екологични и геохимични задачи при оценката на състоянието на околната среда. Аномалиите се образуват в компонентите на ландшафта в резултат на доставката на различни вещества от техногенни източници и представляват определен обем, в рамките на който стойностите на аномалните концентрации на елементи са по-големи от фоновите стойности. Според разпространението на A.I. Перелман и Н.С. Касимов (1999) разграничава следните причинени от човека аномалии:
1) глобален – обхващащ цялото земно кълбо (например увеличен
2) регионални - образувани в определени части на континенти, природни зони и региони в резултат на използването на пестициди, минерални торове, подкисляване на атмосферните валежи с емисии на серни съединения и др.;
3) локални - образуват се в атмосферата, почвите, водите, растенията около местни техногенни източници: заводи, мини и др.
Според средата на образуване, причинените от човека аномалии се разделят:
1) към литохимични (в почви, скали);
2) хидрогеохимичен (във води);
3) атмосферни геохимични (в атмосферата, сняг);
4) биохимичен (в организмите).
Според продължителността на източника на замърсяване те се разделят:
– за краткосрочни (аварийни емисии и др.);
– средносрочен (с прекратяване на въздействието, например прекратяване на разработването на минерални находища);
– дългосрочно стационарни (аномалии на фабрики, градове, селскостопански пейзажи, например KMA, Norilsk Nickel).
Когато се оценяват причинените от човека аномалии, фоновите зони се избират далеч от изкуствени източници на замърсители, обикновено на повече от 30–50 km. Един от критериите за аномалия е коефициентът на техногенна концентрация или аномалия Kc, който е отношението на съдържанието на даден елемент в разглеждания аномален обект към неговото фоново съдържание в компонентите на ландшафта.
За оценка на въздействието на количеството на замърсителите, постъпващи в тялото, се използват и хигиенни стандарти за замърсяване - пред-
отделно допустими концентрации. Това е максималното съдържание на вредно вещество в природен обект или продукт (вода, въздух, почва, храна), което не засяга здравето на хората или други организми.
Замърсителите са разделени на класове според тяхната опасност (GOST
17.4.1.0283): Клас I (силно опасен) – As, Cd, Hg, Se, Pb, F, бензо(а)пирен, Zn; Клас II (умерено опасен) – B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr; Клас III (ниска опасност) – Ba, V, W, Mn, Sr, ацетофенон.
ЗАМЪРСЯВАНЕ НА ПОЧВАТА С ТЕЖКИ МЕТАЛИ
Тежките метали (ТМ) вече заемат второ място по отношение на опасността, след пестицидите и значително пред такива добре познати замърсители като въглероден диоксид и сяра. В бъдеще те могат да станат по-опасни от отпадъците от атомни електроцентрали и твърдите отпадъци. Замърсяването с тежки метали е свързано с широкото им използване в индустриалното производство. Поради несъвършените системи за пречистване, тежките метали навлизат в околната среда, включително в почвата, замърсявайки я и я отравяйки. ТМ са специфични замърсители, чийто мониторинг е задължителен във всички среди.
Почвата е основната среда, в която навлизат тежки метали, включително от атмосферата и водната среда. Той също така служи като източник на вторично замърсяване на повърхностния въздух и водите, които се вливат от него в Световния океан. От почвата ТМ се абсорбират от растенията, които след това попадат в храната.
Терминът „тежки метали“, който характеризира широка група замърсители, напоследък придоби значителна популярност. В различни научни и приложни трудове авторите тълкуват различно значението на това понятие. В това отношение количеството елементи, класифицирани като тежки метали, варира в широки граници. Като критерии за членство се използват множество характеристики: атомна маса, плътност, токсичност, разпространение в естествената среда, степен на участие в природни и създадени от човека цикли.
В трудове, посветени на проблемите на замърсяването на околната среда и мониторинга на околната среда, днес повече от 40 елемента от периодичната таблица на D.I. са класифицирани като тежки метали. Менделеев с атомна маса над 40 атомни единици: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. Според класификацията на Н. Раймерс ( 1990),
Металите с плътност над 8 g/cm3 трябва да се считат за тежки. В този случай следните условия играят важна роля при категоризирането на тежките метали: високата им токсичност за живите организми в относително ниски концентрации, както и способността за биоакумулиране и биоусилване. Почти всички метали, попадащи в това определение
nie (с изключение на олово, живак, кадмий и бисмут, чиято биологична роля в момента е неясна), участват активно в биологични процеси и са част от много ензими.
Най-мощните доставчици на отпадъци, обогатени с метали, са предприятията за топене на цветни метали (алуминий, алуминий, мед-цинк, оловно топене, никел, титан-магнезий, живак и др.), както и за преработка от цветни метали (радиотехника, електротехника, приборостроене, галванични и др.).
В праха на металургичната промишленост и заводите за преработка на руда концентрацията на Pb, Zn, Bi, Sn може да се увеличи с няколко порядъка (до 10–12) в сравнение с литосферата, концентрацията на Cd, V, Sb - десетки хиляди пъти, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag - стотици пъти. Отпадъците от предприятията на цветната металургия, бояджийската и лаковата промишленост и стоманобетонните конструкции са обогатени с живак. Концентрациите на W, Cd и Pb са повишени в праха на машиностроителните предприятия (табл. 1).
Под въздействието на емисиите, обогатени с метали, се формират зони на замърсяване на ландшафта предимно на регионално и локално ниво. Влиянието на енергийните предприятия върху замърсяването на околната среда не се дължи на концентрацията на метали в отпадъците, а на огромното им количество. Масата на отпадъците, например в индустриалните центрове, надвишава общото количество, идващо от всички други източници на замърсяване. Значително количество Pb се отделя в околната среда с отработените газове на превозните средства, което надвишава приема му с отпадъци от металургични предприятия.
Обработваемите почви са замърсени от елементи като Hg, As, Pb, Cu, Sn, Bi, които влизат в почвата като част от пестициди, биоциди, стимуланти на растежа на растенията и структурообразуватели. Нетрадиционните торове, произведени от различни отпадъци, често съдържат широк спектър от замърсители във високи концентрации. Сред традиционните минерални торове фосфорните съдържат примеси Mn, Zn, Ni, Cr, Pb, Cu, Cd (Гапонюк, 1985).
Разпределението на металите, изпуснати в атмосферата от техногенни източници в ландшафта, се определя от разстоянието от източника на замърсяване, климатичните условия (сила и посока на ветровете), релефа, технологичните фактори (състояние на отпадъците, начин на постъпване на отпадъците в околната среда , височина на тръбите на предприятието).
Разсейването на тежките метали зависи от височината на източника на емисии в атмосферата. Според изчисленията на M.E. Berland (1975), при високи комини се създава значителна концентрация на емисии в повърхностния слой на атмосферата на разстояние 10–40 височини на комините. Около такива източници на замърсяване има 6 зони (Таблица 2). Зоната на влияние на отделни промишлени предприятия на прилежащата територия може да достигне 1000 km2.
таблица 2
Зони на замърсяване на почвата около точкови източници на замърсяване
Разстояние от |
Излишно съдържание |
|||
източник за |
ТМ съотношения по отношение на |
|||
мръсотия в км |
на заден план |
|||
Зона за сигурност на предприятието |
||||
Зоните на замърсяване на почвата и техният размер са тясно свързани с векторите на преобладаващите ветрове. Релефът, растителността и градските сгради могат да променят посоката и скоростта на движение на повърхностния слой въздух. Подобно на зоните на замърсяване на почвата, могат да се идентифицират и зони на замърсяване на растителността.
МИГРАЦИЯ НА ТЕЖКИ МЕТАЛИ В ПОЧВЕНИЯ ПРОФИЛ
Натрупването на основната част от замърсителите се наблюдава главно в хумусно-акумулативния почвен хоризонт, където те се свързват от алумосиликати, несиликатни минерали и органични вещества поради различни реакции на взаимодействие. Съставът и количеството на елементите, задържани в почвата, зависят от съдържанието и състава на хумуса, киселинно-основните и окислително-възстановителните условия, сорбционния капацитет и интензивността на биологичното усвояване. Някои тежки метали се задържат здраво от тези компоненти и не само не участват в миграцията по почвения профил, но и не представляват опасност
за живите организми. Отрицателните екологични последици от замърсяването на почвата са свързани с подвижните метални съединения.
IN в рамките на почвения профил техногенният поток от вещества среща редицапочвено-геохимични бариери. Те включват карбонатни, гипсови и илувиални хоризонти (илувиално-желязо-хумусни). Някои силно токсични елементи могат да се трансформират в съединения, които са трудни за достъп за растенията; други елементи, подвижни в дадена почвено-геохимична среда, могат да мигрират в почвения стълб, представлявайки потенциална опасност за биотата. Подвижността на елементите до голяма степен зависи от киселинно-базовите и окислително-възстановителните условия в почвите. В неутралните почви съединенията на Zn, V, As и Se са подвижни и могат да бъдат излужени по време на сезонно овлажняване на почвата.
Натрупването на подвижни съединения на елементи, които са особено опасни за организмите, зависи от водния и въздушния режим на почвите: най-ниското натрупване се наблюдава в пропускливите почви на режима на измиване, увеличава се в почвите с режим на измиване и е максимално в почви с ексудатен режим. При концентрация на изпарение и алкална реакция Se, As, V могат да се натрупват в почвата в лесно достъпна форма, а при редуциращи условия на околната среда Hg може да се натрупва под формата на метилирани съединения.
Трябва обаче да се има предвид, че в условията на излугване се реализира потенциалната мобилност на металите и те могат да бъдат пренесени извън почвения профил, превръщайки се в източници на вторично замърсяване на подземните води.
IN В кисели почви с преобладаващи окислителни условия (подзолисти почви, добре дренирани) тежките метали като Cd и Hg образуват лесно подвижни форми. Напротив, Pb, As и Se образуват нископодвижни съединения, които могат да се натрупват в хумусни и илувиални хоризонти и да повлияят отрицателно на състоянието на почвената биота. Ако S присъства в замърсителите, при редуциращи условия се създава среда на вторичен сероводород и много метали образуват неразтворими или слабо разтворими сулфиди.
IN В блатистите почви Mo, V, As и Se присъстват в заседнали форми. Значителна част от елементите в киселите блатисти почви присъстват във форми, които са относително подвижни и опасни за живата материя; това са съединенията Pb, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, Cd и Hg. В слабо кисели и неутрални почви с добра аерация се образуват слабо разтворими Pb съединения, особено при варуване. В неутралните почви съединенията Zn, V, As, Se са подвижни, а Cd и Hg могат да се задържат в хумусните и илувиалните хоризонти. С увеличаване на алкалността нараства рискът от замърсяване на почвата с изброените елементи.
КОНЦЕПЦИЯ ЗА ЕКОЛОГИЧЕН МОНИТОРИНГ НА ПОЧВИТЕ
Екологичен мониторинг на почвата – система за редовни неограничени
ограничен по пространство и време контрол на почвите, който дава информация за тяхното състояние с цел оценка на миналото, настоящето и прогнозиране на промените в бъдещето. Мониторингът на почвите има за цел да идентифицира антропогенни промени в почвите, които в крайна сметка могат да навредят на човешкото здраве. Специалната роля на мониторинга на почвата се дължи на факта, че всички промени в състава и свойствата на почвата се отразяват върху изпълнението на екологичните функции на почвата и следователно върху състоянието на биосферата.
От голямо значение е, че в почвата, за разлика от атмосферния въздух и повърхностните води, екологичните последици от антропогенното въздействие обикновено се проявяват по-късно, но са по-стабилни и продължават по-дълго. Необходимо е да се оценят дългосрочните последици от това въздействие, например възможността за мобилизиране на замърсители в почвите, в резултат на което почвата може да се превърне от „депо“ на замърсители в техен вторичен източник.
Видове екологичен мониторинг на почвата
Идентифицирането на видовете екологичен мониторинг на почвата се основава на разликите в комбинацията от информативни почвени показатели, съответстващи на задачите на всеки от тях. Въз основа на различията в механизмите и мащабите на деградация на почвата се разграничават две групи видове мониторинг:
пръстен: първа група –глобален мониторинг, вторият – локален и регионален.
Глобалният мониторинг на почвата е неразделна част от глобалния мониторинг на биосферата. Провежда се за оценка на въздействието върху състоянието на почвите на екологичните последици от атмосферния пренос на замърсители на дълги разстояния във връзка с опасността от планетарно замърсяване на биосферата и съпътстващите процеси на глобално ниво. Резултатите от глобален или биосферен мониторинг характеризират глобалните промени в състоянието на живите организми на планетата под влияние на човешката дейност.
Целта на местния и регионален мониторинг е да се идентифицира въздействието на деградацията на почвата върху екосистемите на местно и регионално ниво и директно върху условията на живот на хората в сферата на управлението на околната среда.
Локален мониторингнаричани още санитарно-хигиенни или ударни. Тя е насочена към контролиране нивото на замърсители в околната среда, които се отделят от дадено предприятие.
Един от източниците на замърсяване на околната среда са тежките метали (ТМ), повече от 40 елемента от периодичната система. Те участват в много биологични процеси. Сред най-често срещаните тежки метали, които замърсяват биосферата, са следните елементи:
- никел;
- титан;
- цинк;
- водя;
- ванадий;
- живак;
- кадмий;
- калай;
- хром;
- мед;
- манган;
- молибден;
- кобалт.
Източници на замърсяване на околната среда
В широк смисъл източниците на замърсяване на околната среда с тежки метали могат да бъдат разделени на естествени и създадени от човека. В първия случай химичните елементи навлизат в биосферата поради водна и вятърна ерозия, вулканични изригвания и изветряне на минерали. Във втория случай тежките метали навлизат в атмосферата, литосферата и хидросферата поради активна антропогенна дейност: по време на изгарянето на гориво за производство на енергия, по време на работата на металургичната и химическата промишленост, в селското стопанство, по време на минното дело и др.
По време на експлоатацията на промишлени съоръжения замърсяването на околната среда с тежки метали възниква по различни начини:
- във въздуха под формата на аерозоли, разпространяващи се на големи площи;
- Заедно с промишлените отпадъци металите навлизат във водни тела, променяйки химичния състав на реки, морета, океани, а също така навлизат в подпочвените води;
- утаявайки се в почвения слой, металите променят състава му, което води до неговото изчерпване.
Опасностите от замърсяване с тежки метали
Основната опасност от тежките метали е, че те замърсяват всички слоеве на биосферата. В резултат на това емисиите на дим и прах навлизат в атмосферата и след това изпадат във формата. Тогава хората и животните дишат мръсен въздух, тези елементи навлизат в тялото на живите същества, причинявайки всякакви патологии и заболявания.
Металите замърсяват всички водни площи и водоизточници. Това поражда проблема с недостига на питейна вода на планетата. В някои региони на света хората умират не само от пиене на мръсна вода, което ги кара да се разболеят, но и от дехидратация.
Натрупвайки се в земята, ТМ отравят растящите в нея растения. Веднъж попаднали в почвата, металите се абсорбират в кореновата система, след което навлизат в стъблата и листата, корените и семената. Излишъкът им води до влошаване на растежа на флората, токсичност, пожълтяване, увяхване и смърт на растенията.
По този начин тежките метали влияят негативно на околната среда. Те навлизат в биосферата по различни начини и, разбира се, до голяма степен поради човешката дейност. За да се забави процесът на замърсяване с тежки метали, е необходимо да се контролират всички сфери на промишлеността, да се използват пречиствателни филтри и да се намали количеството отпадъци, които могат да съдържат метали.