Μπορούν να χρησιμεύσουν πηγές ρύπανσης του εδάφους με βαρέα μέταλλα. Πηγές ρύπανσης από βαρέα μέταλλα

S. Donahue - Ρύπανση του εδάφους με βαρέα μέταλλαΤα εδάφη είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά του αγροτικού και αστικού περιβάλλοντος και και στις δύο περιπτώσεις, η χρηστή διαχείριση είναι το κλειδί για την ποιότητα του εδάφους. Αυτή η σειρά τεχνικών σημειώσεων εξετάζει τις ανθρώπινες δραστηριότητες που προκαλούν υποβάθμιση του εδάφους, καθώς και τις πρακτικές διαχείρισης που προστατεύουν τα αστικά εδάφη. Αυτή η τεχνική σημείωση επικεντρώνεται στη μόλυνση του εδάφους με βαρέα μέταλλα

Μέταλλα στο έδαφος

Η εξόρυξη, η παραγωγή και η χρήση συνθετικών ουσιών (π.χ. φυτοφάρμακα, βαφές, βιομηχανικά απόβλητα, οικιακά και βιομηχανικά νερά) μπορεί να οδηγήσει σε μόλυνση αστικών και γεωργικών εκτάσεων από βαρέα μέταλλα. Τα βαρέα μέταλλα υπάρχουν επίσης φυσικά, αλλά σπάνια σε τοξικές ποσότητες. Πιθανή μόλυνση του εδάφους μπορεί να συμβεί σε παλιούς χώρους υγειονομικής ταφής (ιδίως σε αυτούς που χρησιμοποιούνται για βιομηχανικά απόβλητα), σε παλιούς οπωρώνες που έχουν χρησιμοποιήσει φυτοφάρμακα που περιέχουν αρσενικό ως δραστικό συστατικό, σε χωράφια που έχουν χρησιμοποιηθεί για λύματα ή δημοτική λάσπη στο παρελθόν, μέσα ή γύρω από χωματερές και τα απορρίμματα, βιομηχανικές περιοχές όπου μπορεί να έχουν απορριφθεί χημικά στο έδαφος σε περιοχές που βρίσκονται αντίθετα από βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Η υπερβολική συσσώρευση βαρέων μετάλλων στα εδάφη είναι τοξική για τον άνθρωπο και τα ζώα. Η συσσώρευση βαρέων μετάλλων είναι συνήθως χρόνια (έκθεση για μεγάλο χρονικό διάστημα), μαζί με την τροφή. Η οξεία (άμεση) δηλητηρίαση από βαρέα μέταλλα εμφανίζεται με κατάποση ή επαφή με το δέρμα. Τα χρόνια προβλήματα που σχετίζονται με τη μακροχρόνια έκθεση σε βαρέα μέταλλα περιλαμβάνουν:

Μόλυβδος - ψυχικές διαταραχές.
Κάδμιο - επηρεάζει τα νεφρά, το ήπαρ και το γαστρεντερικό σωλήνα.
Αρσενικό - δερματικές παθήσεις, επηρεάζει τα νεφρά και το κεντρικό νευρικό σύστημα.

Τα πιο κοινά κατιονικά στοιχεία είναι ο υδράργυρος, το κάδμιο, ο μόλυβδος, το νικέλιο, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το χρώμιο και το μαγγάνιο. Τα πιο κοινά ανιονικά στοιχεία είναι το αρσενικό, το μολυβδαίνιο, το σελήνιο και το βόριο.

Παραδοσιακές μέθοδοι αποκατάστασης μολυσμένων εδαφών

Οι πρακτικές αποκατάστασης του εδάφους και των καλλιεργειών μπορούν να βοηθήσουν στην πρόληψη της εισόδου ρύπων στα φυτά αφήνοντάς τους στο έδαφος. Αυτές οι μέθοδοι αποκατάστασης δεν θα οδηγήσουν στην απομάκρυνση των ρύπων από βαρέα μέταλλα, αλλά θα βοηθήσουν στην ακινητοποίησή τους στο έδαφος και στη μείωση της πιθανότητας αρνητικών επιπτώσεων από μέταλλα. Λάβετε υπόψη ότι ο τύπος μετάλλου (κατιόν ή ανιόν) πρέπει να ληφθεί υπόψη:

Αύξηση του pH του εδάφους σε 6,5 ή υψηλότερο. Τα κατιονικά μέταλλα είναι πιο διαλυτά σε χαμηλότερα επίπεδα pH, επομένως η αύξηση του pH τα καθιστά λιγότερο διαθέσιμα στα φυτά και επομένως λιγότερο πιθανό να ενσωματωθούν στους φυτικούς ιστούς και να καταποθούν από τον άνθρωπο. Η αύξηση του pH έχει το αντίθετο αποτέλεσμα στα ανιονικά στοιχεία.
Αποστράγγιση σε υγρά εδάφη. Η αποστράγγιση βελτιώνει τον αερισμό του εδάφους και θα επιτρέψει στα μέταλλα να οξειδωθούν, καθιστώντας τα λιγότερο διαλυτά και διαθέσιμα. Το αντίθετο θα παρατηρηθεί για το χρώμιο, το οποίο είναι πιο εύκολα διαθέσιμο στην οξειδωμένη του μορφή. Η δραστηριότητα της οργανικής ύλης είναι αποτελεσματική στη μείωση της διαθεσιμότητας του χρωμίου.
. Η χρήση φωσφορικών αλάτων. Οι εφαρμογές φωσφορικών αλάτων μπορούν να μειώσουν τη διαθεσιμότητα κατιονικών μετάλλων αλλά έχουν το αντίθετο αποτέλεσμα σε ανιονικές ενώσεις όπως το αρσενικό. Τα φωσφορικά πρέπει να εφαρμόζονται με σύνεση καθώς τα υψηλά επίπεδα φωσφόρου στο έδαφος μπορούν να οδηγήσουν σε ρύπανση των υδάτων.
Προσεκτική επιλογή φυτών για χρήση σε εδάφη μολυσμένα με μέταλλα Τα φυτά μετακινούν περισσότερα μέταλλα στα φύλλα τους από τους καρπούς ή τους σπόρους τους. Ο μεγαλύτερος κίνδυνος μόλυνσης των τροφίμων στην αλυσίδα είναι τα φυλλώδη λαχανικά (μαρούλι ή σπανάκι). Ένας άλλος κίνδυνος είναι η κατανάλωση αυτών των φυτών από τα ζώα.

Μονάδες επεξεργασίας περιβάλλοντος

Μελέτες έχουν δείξει ότι τα φυτά είναι αποτελεσματικά στον καθαρισμό του μολυσμένου εδάφους (Wentzel et al., 1999). Η φυτοαποκατάσταση είναι ένας γενικός όρος για τη χρήση των φυτών για την αφαίρεση βαρέων μετάλλων ή για τη διατήρηση του εδάφους καθαρό, απαλλαγμένο από ρύπους όπως βαρέα μέταλλα, φυτοφάρμακα, διαλύτες, αργό πετρέλαιο, πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Για παράδειγμα, το χόρτο της στέπας μπορεί να διεγείρει τη διάσπαση των προϊόντων πετρελαίου. Τα αγριολούλουδα έχουν χρησιμοποιηθεί πρόσφατα για την υποβάθμιση των υδρογονανθράκων από την πετρελαιοκηλίδα του Κουβέιτ. Τα υβριδικά είδη λεύκας μπορούν να αφαιρέσουν χημικές ουσίες όπως το TNT καθώς και υψηλά επίπεδα νιτρικών αλάτων και φυτοφαρμάκων (Brady and Weil, 1999).

Εγκαταστάσεις επεξεργασίας εδαφών μολυσμένων με μέταλλα

Τα φυτά έχουν χρησιμοποιηθεί για τη σταθεροποίηση και την αφαίρεση μετάλλων από το έδαφος και το νερό. Χρησιμοποιούνται τρεις μηχανισμοί: φυτοεκχύλιση, ριζοδιήθηση και φυτοσταθεροποίηση.

Αυτό το άρθρο μιλά για τη ριζοδιήθηση και τη φυτοσταθεροποίηση, αλλά η κύρια εστίαση θα είναι στη φυτοεκχύλιση.

Η ριζοδιήθηση είναι η προσρόφηση στις ρίζες των φυτών ή η απορρόφηση από τις ρίζες των φυτών των ρύπων που βρίσκονται στα διαλύματα που περιβάλλουν τη ριζική ζώνη (ριζόσφαιρα).

Η ριζοδιήθηση χρησιμοποιείται για την απολύμανση των υπόγειων υδάτων. Φυτά που καλλιεργούνται σε θερμοκήπια. Το μολυσμένο νερό χρησιμοποιείται για τον εγκλιματισμό των φυτών στο περιβάλλον. Στη συνέχεια, αυτά τα φυτά φυτεύονται στη θέση των μολυσμένων υπόγειων υδάτων, όπου οι ρίζες φιλτράρουν το νερό και τους ρύπους. Μόλις οι ρίζες κορεστούν με ρύπους, τα φυτά συλλέγονται. Στο Τσερνόμπιλ, οι ηλίανθοι χρησιμοποιήθηκαν με αυτόν τον τρόπο για την αφαίρεση ραδιενεργών ουσιών στα υπόγεια ύδατα (EPA, 1998).

Φυτοσταθεροποίηση είναι η χρήση πολυετών φυτών για τη σταθεροποίηση ή την ακινητοποίηση επιβλαβών ουσιών στο έδαφος και τα υπόγεια ύδατα. Τα μέταλλα απορροφώνται και συσσωρεύονται στις ρίζες, απορροφώνται στις ρίζες ή εναποτίθενται στη ριζόσφαιρα. Επίσης, αυτά τα φυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αναβλάστηση όπου λείπει η φυσική βλάστηση, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο διάβρωσης και έκπλυσης του νερού και του ανέμου. Η φυτοσταθεροποίηση μειώνει την κινητικότητα των ρύπων και αποτρέπει την περαιτέρω μετακίνηση των ρύπων στα υπόγεια ύδατα ή τον αέρα και μειώνει την είσοδό τους στην τροφική αλυσίδα.

Φυτοεκχύλιση

Η φυτοεξαγωγή είναι η διαδικασία καλλιέργειας φυτών σε έδαφος μολυσμένο με μέταλλα. Οι ρίζες μεταφέρουν τα μέταλλα στα υπέργεια μέρη των φυτών, μετά από τα οποία αυτά τα φυτά συλλέγονται και καίγονται ή κομποστοποιούνται για την ανακύκλωση των μετάλλων. Μπορεί να χρειαστούν αρκετοί κύκλοι ανάπτυξης των καλλιεργειών για τη μείωση των επιπέδων ρύπανσης εντός αποδεκτών ορίων. Εάν τα φυτά καούν, η στάχτη πρέπει να απορριφθεί σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Τα φυτά που καλλιεργούνται για φυτοεξαγωγή ονομάζονται υπερσυσσωρευτές. Απορροφούν ασυνήθιστα μεγάλη ποσότητα μετάλλου σε σύγκριση με άλλα φυτά. Οι υπερσυσσωρευτές μπορεί να περιέχουν περίπου 1.000 χιλιοστόγραμμα ανά κιλό κοβαλτίου, χαλκού, χρωμίου, μολύβδου, νικελίου, ακόμη και 10.000 χιλιοστόγραμμα ανά κιλό (1%) μαγγανίου και ψευδαργύρου σε ξηρή ύλη (Baker and Brooks, 1989).

Η φυτοεξαγωγή είναι ευκολότερη για μέταλλα όπως το νικέλιο, ο ψευδάργυρος, ο χαλκός, επειδή αυτά τα μέταλλα προτιμώνται από τα περισσότερα από τα 400 φυτά υπερσυσσωρευτών. Ορισμένα φυτά από το γένος Thlaspi είναι γνωστό ότι περιέχουν περίπου 3% ψευδάργυρο στους ιστούς. Αυτά τα φυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μετάλλευμα λόγω της υψηλής συγκέντρωσης του μετάλλου (Brady and Weil, 1999).

Από όλα τα μέταλλα, ο μόλυβδος είναι ο πιο κοινός ρύπος του εδάφους (EPA, 1993). Δυστυχώς, τα φυτά δεν συσσωρεύουν μόλυβδο σε φυσικές συνθήκες. Χηλικοί παράγοντες όπως το EDTA (αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ) πρέπει να προστεθούν στο έδαφος. Το EDTA επιτρέπει στα φυτά να εξάγουν μόλυβδο. Το πιο κοινό φυτό που χρησιμοποιείται για την εξαγωγή μολύβδου είναι η ινδική μουστάρδα (Brassisa juncea). Η Phytotech (μια ιδιωτική εταιρεία ερευνών) ανέφερε ότι είχαν εκκαθαρίσει φυτείες στο Νιου Τζέρσεϋ, σύμφωνα με τα βιομηχανικά πρότυπα 1 έως 2, με ινδική μουστάρδα (Wantanabe, 1997).

Τα φυτά μπορούν να αφαιρέσουν ψευδάργυρο, κάδμιο, μόλυβδο, σελήνιο και νικέλιο από το έδαφος σε έργα που είναι μεσοπρόθεσμα έως μακροπρόθεσμα.

Ο παραδοσιακός καθαρισμός του χώρου μπορεί να κοστίσει μεταξύ $10,00 και $100,00 ανά κυβικό μέτρο (m3), ενώ η απομάκρυνση των μολυσμένων υλικών μπορεί να κοστίσει $30,00 έως $300/m3. Σε σύγκριση, η φυτοεξαγωγή μπορεί να κοστίσει 0,05 $/m3 (Watanabe, 1997).

Προοπτικές για το μέλλον

Η φυτοαποκατάσταση έχει μελετηθεί στη διαδικασία έρευνας εφαρμογών μικρής και μεγάλης κλίμακας. Η φυτοαποκατάσταση μπορεί να περάσει στη σφαίρα της εμπορευματοποίησης (Watanabe, 1997). Η αγορά φυτοεξυγίανσης προβλέπεται να φτάσει τα $214 έως τα $370 εκατομμύρια μέχρι το 2005 (Environmental Science & Technology, 1998). Δεδομένης της τρέχουσας αποτελεσματικότητας της φυτοαποκατάστασης, είναι η καταλληλότερη για τον καθαρισμό μεγαλύτερων περιοχών στις οποίες υπάρχουν ρύποι σε χαμηλές έως μεσαίες συγκεντρώσεις. Πριν από την πλήρη εμπορευματοποίηση της φυτοαποκατάστασης, απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να διασφαλιστεί ότι οι φυτικοί ιστοί που χρησιμοποιούνται για φυτοαποκατάσταση δεν έχουν δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, την άγρια ζωή ή τον άνθρωπο (EPA, 1998). Απαιτείται επίσης έρευνα για να βρεθούν πιο αποτελεσματικοί βιοσυσσωρευτές που παράγουν περισσότερη βιομάζα. Υπάρχει ανάγκη για εμπορική εξαγωγή μετάλλων από φυτική βιομάζα ώστε να μπορούν να ανακυκλωθούν. Η φυτοαποκατάσταση είναι πιο αργή από τις παραδοσιακές μεθόδους αφαίρεσης βαρέων μετάλλων από το έδαφος, αλλά πολύ λιγότερο δαπανηρή. Η πρόληψη της ρύπανσης του εδάφους είναι πολύ φθηνότερη από την αποκατάσταση των καταστροφικών συνεπειών.

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

1 Baker, A.J.M., and R.R. Μπρουκς. 1989. Χερσαία φυτά που υπερσυσσωρεύουν μεταλλικά στοιχεία - ανασκόπηση της κατανομής, της οικολογίας και της φυτοχημείας τους. Biorecovery 1:81:126.
2. Brady, N.C. και R.R. Weil. 1999. Η φύση και οι ιδιότητες των εδαφών. 12η έκδ. Prentice Hall. Upper Saddle River, NJ.
3. Περιβαλλοντική Επιστήμη & Τεχνολογία. 1998 Φυτοαποκατάσταση; πρόβλεψη. Περιβαλλοντική Επιστήμη & Τεχνολογία. Τομ. 32, τεύχος 17, σελ.399Α.
4. McGrath, S.P. 1998. Φυτοεκχύλιση για αποκατάσταση εδάφους. Π. 261-287. Στο R. Brooks (επιμ.) Τα φυτά που υπερσυσσωρεύουν βαρέα μέταλλα ο ρόλος τους στη φυτοαποκατάσταση, τη μικροβιολογία, την αρχαιολογία, την εξερεύνηση ορυκτών και τη φυτοεξόρυξη. CAB International, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη.
5. Phytotech. 2000. Τεχνολογία φυτοαποκατάστασης.

Τα βαρέα μέταλλα είναι πλέον πολύ πιο μπροστά από γνωστούς ρύπους όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το θείο, και σύμφωνα με τις προβλέψεις θα γίνουν τα πιο επικίνδυνα, πιο επικίνδυνα από τα πυρηνικά απόβλητα και τα στερεά απόβλητα. Η μόλυνση με βαρέα μέταλλα συνδέεται με την ευρεία χρήση τους στη βιομηχανική παραγωγή, σε συνδυασμό με κακά συστήματα καθαρισμού, με αποτέλεσμα τα βαρέα μέταλλα να εισέρχονται στο περιβάλλον. Το έδαφος είναι το κύριο μέσο στο οποίο εισέρχονται τα βαρέα μέταλλα, μεταξύ άλλων από την ατμόσφαιρα και το υδάτινο περιβάλλον. Χρησιμεύει επίσης ως πηγή δευτερογενούς ρύπανσης του επιφανειακού αέρα και των υδάτων που εισέρχονται από αυτόν στον Παγκόσμιο Ωκεανό. Τα βαρέα μέταλλα αφομοιώνονται από το έδαφος από τα φυτά, τα οποία στη συνέχεια εισέρχονται στην τροφή πιο οργανωμένων ζώων.

Ο όρος βαρέα μέταλλα, που χαρακτηρίζει μια ευρεία ομάδα ρύπων, έχει διαδοθεί πρόσφατα. Σε διάφορες επιστημονικές και εφαρμοσμένες εργασίες, οι συγγραφείς ερμηνεύουν την έννοια αυτής της έννοιας με διαφορετικούς τρόπους. Από αυτή την άποψη, ο αριθμός των στοιχείων που αποδίδονται στην ομάδα των βαρέων μετάλλων ποικίλλει σε ένα ευρύ φάσμα. Ως κριτήρια συμμετοχής χρησιμοποιούνται πολυάριθμα χαρακτηριστικά: ατομική μάζα, πυκνότητα, τοξικότητα, επικράτηση στο φυσικό περιβάλλον, βαθμός συμμετοχής σε φυσικούς και τεχνολογικούς κύκλους.

Σε εργασίες αφιερωμένες στα προβλήματα της περιβαλλοντικής ρύπανσης και της παρακολούθησης του περιβάλλοντος, σήμερα περισσότερα από 40 μέταλλα του περιοδικού συστήματος Δ.Ι. Mendeleev με ατομική μάζα μεγαλύτερη από 50 ατομικές μονάδες: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi, κ.λπ. Ταυτόχρονα, οι ακόλουθες συνθήκες παίζουν σημαντικό ρόλο στην κατηγοριοποίηση των βαρέων μετάλλων: η υψηλή τοξικότητά τους στους ζωντανούς οργανισμούς σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις, καθώς και η ικανότητα βιοσυσσώρευσης και βιομεγέθυνσης.

Σύμφωνα με την ταξινόμηση του N. Reimers, μέταλλα με πυκνότητα μεγαλύτερη από 8 g/cm3 θα πρέπει να θεωρούνται βαριά. Έτσι, τα βαρέα μέταλλα περιλαμβάνουν Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Τυπικά, ο ορισμός των βαρέων μετάλλων αντιστοιχεί σε μεγάλο αριθμό στοιχείων. Ωστόσο, σύμφωνα με ερευνητές που ασχολούνται με πρακτικές δραστηριότητες που σχετίζονται με την οργάνωση παρατηρήσεων της κατάστασης και της ρύπανσης του περιβάλλοντος, οι ενώσεις αυτών των στοιχείων απέχουν πολύ από το να είναι ισοδύναμες με ρύπους. Επομένως, σε πολλές εργασίες υπάρχει στένωση της εμβέλειας της ομάδας των βαρέων μετάλλων, σύμφωνα με τα κριτήρια προτεραιότητας, λόγω της κατεύθυνσης και των ιδιαιτεροτήτων της εργασίας. Έτσι, στα ήδη κλασικά έργα του Yu.A. Το Ισραήλ στον κατάλογο των χημικών ουσιών που πρέπει να προσδιοριστούν σε φυσικά περιβάλλοντα σε σταθμούς υποβάθρου σε αποθέματα βιόσφαιρας, στην ενότητα τα βαρέα μέταλλα ονομάζονται Pb, Hg, Cd, As. Από την άλλη πλευρά, σύμφωνα με την απόφαση της Task Force για τις Εκπομπές Βαρέων Μετάλλων, που εργάζεται υπό την αιγίδα της Οικονομικής Επιτροπής του ΟΗΕ για την Ευρώπη και συλλέγει και αναλύει πληροφορίες για τις εκπομπές ρύπων στις ευρωπαϊκές χώρες, μόνο Zn, As, Se και Sb ταξινομήθηκαν ως βαρέα μέταλλα.

Η ταξινόμηση της περιεκτικότητας σε βαρέα μέταλλα στο έδαφος και τα φυτά είναι εξαιρετικά δύσκολη λόγω της αδυναμίας να ληφθούν πλήρως υπόψη όλοι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες. Έτσι, η αλλαγή μόνο των αγροχημικών ιδιοτήτων του εδάφους (αντίδραση του περιβάλλοντος, περιεκτικότητα σε χούμο, βαθμός κορεσμού με βάσεις, κοκκομετρική σύνθεση) μπορεί να μειώσει ή να αυξήσει την περιεκτικότητα των φυτών σε βαρέα μέταλλα αρκετές φορές. Υπάρχουν αντικρουόμενα δεδομένα ακόμη και για το περιεχόμενο υποβάθρου ορισμένων μετάλλων. Τα αποτελέσματα που βρέθηκαν και αναφέρονται από τους ερευνητές μερικές φορές διαφέρουν κατά 5-10 φορές.

Η κατανομή των ρυπογόνων μετάλλων στο διάστημα είναι πολύ περίπλοκη και εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, αλλά σε κάθε περίπτωση είναι το έδαφος που είναι ο κύριος δέκτης και συσσωρευτής τεχνογενών μαζών βαρέων μετάλλων.

Η είσοδος βαρέων μετάλλων στη λιθόσφαιρα ως αποτέλεσμα της τεχνολογικής διασποράς συμβαίνει με διάφορους τρόπους. Η σημαντικότερη από αυτές είναι η εκπομπή κατά τη διάρκεια διεργασιών υψηλής θερμοκρασίας (σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μεταλλουργία, ψήσιμο πρώτων υλών τσιμέντου, καύση ορυκτών καυσίμων). Επιπρόσθετα, πηγή μόλυνσης των βιοκενόζων μπορεί να είναι η άρδευση με νερά με υψηλή περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα, η εισαγωγή ιλύος οικιακών λυμάτων στα εδάφη ως λίπασμα, δευτερογενής ρύπανση λόγω απομάκρυνσης βαρέων μετάλλων από μεταλλουργικές επιχειρήσεις με νερό ή αέρα. ροές, η εισροή μεγάλων ποσοτήτων βαρέων μετάλλων με τη συνεχή εισαγωγή υψηλών δόσεων οργανικών, ορυκτών λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων. Το Παράρτημα Νο. 1 αντικατοπτρίζει την αντιστοιχία μεταξύ των πηγών τεχνολογικής ρύπανσης και των ρυπογόνων μετάλλων.

Για τον χαρακτηρισμό της τεχνογενούς ρύπανσης με βαρέα μέταλλα, χρησιμοποιείται ένας συντελεστής συγκέντρωσης που είναι ίσος με την αναλογία της συγκέντρωσης ενός στοιχείου σε μολυσμένο έδαφος προς τη συγκέντρωση του υποβάθρου. Όταν είναι μολυσμένο με πολλά βαρέα μέταλλα, ο βαθμός μόλυνσης υπολογίζεται από την τιμή του δείκτη συνολικής συγκέντρωσης (Zc) .

Στο Παράρτημα Νο. 1, οι βιομηχανίες που λειτουργούν επί του παρόντος στην επικράτεια του Komsomolsk-on-Amur επισημαίνονται με χρώμα. Ο πίνακας δείχνει ότι στοιχεία όπως ο ψευδάργυρος, ο μόλυβδος, το κάδμιο απαιτούν υποχρεωτικό έλεγχο του επιπέδου MPC, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι περιλαμβάνονται στον κατάλογο των κύριων ρύπων από βαρέα μέταλλα (Hg, Pb, Cd, As - σύμφωνα με τον Yu. Α. Ισραήλ), κυρίως γιατί η τεχνογενής συσσώρευσή τους στο περιβάλλον προχωρά με υψηλούς ρυθμούς.

Με βάση αυτά τα δεδομένα, θα εξοικειωθούμε λεπτομερέστερα με τα χαρακτηριστικά αυτών των στοιχείων.

Ο ψευδάργυρος είναι ένα από τα ενεργά ιχνοστοιχεία που επηρεάζουν την ανάπτυξη και τη φυσιολογική ανάπτυξη των οργανισμών. Ταυτόχρονα, πολλές ενώσεις ψευδαργύρου είναι τοξικές, κυρίως το θειικό και το χλωριούχο του.

Το MPC σε Zn 2+ είναι 1 mg / dm 3 (οριακός δείκτης βλαβερότητας - οργανοληπτικό), MPC vr Zn 2+ - 0,01 mg / dm 3 (οριακό σημάδι επιβλαβούς - τοξικολογικό) (Βιογεωχημικές ιδιότητες Βλ. Παράρτημα 2) .

Επί του παρόντος, ο μόλυβδος κατέχει την πρώτη θέση μεταξύ των αιτιών της βιομηχανικής δηλητηρίασης. Αυτό οφείλεται στην ευρεία χρήση του σε διάφορες βιομηχανίες (Παράρτημα 1).

Ο μόλυβδος περιέχεται στις εκπομπές από τις μεταλλουργικές επιχειρήσεις, οι οποίες αποτελούν πλέον την κύρια πηγή ρύπανσης, τη μεταλλουργία, την ηλεκτρολογία και την πετροχημεία. Μια σημαντική πηγή μολύβδου είναι τα καυσαέρια από οχήματα που χρησιμοποιούν βενζίνη με μόλυβδο.

Επί του παρόντος, ο αριθμός των αυτοκινήτων και η ένταση της κίνησής τους συνεχίζει να αυξάνεται, γεγονός που αυξάνει επίσης την ποσότητα των εκπομπών μολύβδου στο περιβάλλον.

Το εργοστάσιο μπαταριών Komsomolsk-on-Amur κατά τη λειτουργία του ήταν μια ισχυρή πηγή ρύπανσης από μόλυβδο στις αστικές περιοχές. Το στοιχείο, μέσω της ατμόσφαιρας, εγκαταστάθηκε στην επιφάνεια του εδάφους, συσσωρεύτηκε και πλέον πρακτικά δεν απομακρύνεται από αυτό. Σήμερα, μια από τις πηγές ρύπανσης είναι επίσης ένα μεταλλουργικό εργοστάσιο. Υπάρχει περαιτέρω συσσώρευση μολύβδου, μαζί με προηγουμένως μη ρευστοποιήσιμα «αποθέματα». Με περιεκτικότητα σε μόλυβδο 2-3g ανά 1kg εδάφους, το έδαφος γίνεται νεκρό.

Μια λευκή βίβλος που δημοσιεύτηκε από Ρώσους ειδικούς αναφέρει ότι η ρύπανση από μόλυβδο καλύπτει ολόκληρη τη χώρα και είναι μια από τις πολλές περιβαλλοντικές καταστροφές στην πρώην Σοβιετική Ένωση που έχουν έρθει στο φως τα τελευταία χρόνια. Το μεγαλύτερο μέρος της επικράτειας της Ρωσίας αντιμετωπίζει φορτίο από πτώση μολύβδου που υπερβαίνει την κρίσιμη τιμή για την κανονική λειτουργία του οικοσυστήματος. Ήδη στη δεκαετία του 1990, σε δεκάδες πόλεις, η περίσσεια συγκεντρώσεων μολύβδου στον αέρα και το έδαφος ήταν υψηλότερη από τις τιμές που αντιστοιχούσαν στο MPC. Μέχρι σήμερα, παρά τη βελτίωση του τεχνικού εξοπλισμού, η κατάσταση δεν έχει αλλάξει πολύ (Παράρτημα 3).

Η ρύπανση από μόλυβδο έχει αντίκτυπο στην ανθρώπινη υγεία. Η πρόσληψη της χημικής ουσίας στο σώμα γίνεται με την εισπνοή αέρα που περιέχει μόλυβδο και την πρόσληψη μολύβδου με τροφή, νερό και σωματίδια σκόνης. Η χημική ουσία συσσωρεύεται στο σώμα, στα οστά και στους επιφανειακούς ιστούς. Επηρεάζει τα νεφρά, το ήπαρ, το νευρικό σύστημα και τα όργανα του σχηματισμού αίματος. Η έκθεση σε μόλυβδο διαταράσσει το αναπαραγωγικό σύστημα των γυναικών και των ανδρών. Για τις γυναίκες εγκύου και αναπαραγωγικής ηλικίας, τα αυξημένα επίπεδα μολύβδου στο αίμα αποτελούν ιδιαίτερο κίνδυνο, καθώς υπό τη δράση του διαταράσσεται η εμμηνορροϊκή λειτουργία, οι πρόωροι τοκετοί, οι αποβολές και ο θάνατος του εμβρύου είναι συχνότερες λόγω της διείσδυσης του μολύβδου από τον φραγμό του πλακούντα. Τα νεογνά έχουν υψηλό ποσοστό θνησιμότητας. Το χαμηλό βάρος γέννησης, η καθυστέρηση και η απώλεια ακοής είναι επίσης αποτέλεσμα δηλητηρίασης από μόλυβδο.

Για τα μικρά παιδιά, η δηλητηρίαση από μόλυβδο είναι εξαιρετικά επικίνδυνη, καθώς επηρεάζει αρνητικά την ανάπτυξη του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος. Ακόμη και σε χαμηλές δόσεις, η δηλητηρίαση από μόλυβδο σε παιδιά προσχολικής ηλικίας προκαλεί μείωση της πνευματικής ανάπτυξης, της προσοχής και της ικανότητας συγκέντρωσης, καθυστέρηση στην ανάγνωση, οδηγεί σε ανάπτυξη επιθετικότητας, υπερκινητικότητας και άλλα προβλήματα στη συμπεριφορά του παιδιού. Αυτές οι αναπτυξιακές ανωμαλίες μπορεί να είναι μακροπρόθεσμες και μη αναστρέψιμες. Υψηλές δόσεις μέθης οδηγούν σε νοητική υστέρηση, κώμα, σπασμούς και θάνατο.

Ο περιοριστικός δείκτης βλαβερότητας είναι υγειονομικοτοξικολογικός. Το MPC για τον μόλυβδο είναι 0,03 mg/dm 3 , το MPC για την BP είναι 0,1 mg/dm 3 .

Οι ανθρωπογενείς πηγές καδμίου στο περιβάλλον μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:

§ τοπικές εκπομπές που σχετίζονται με βιομηχανικά συγκροτήματα που παράγουν (αυτές περιλαμβάνουν μια σειρά από χημικές επιχειρήσεις, ειδικά για την παραγωγή θειικού οξέος) ή χρησιμοποιούν κάδμιο.
§ Πηγές διαφορετικής ισχύος διάσπαρτες στη Γη, που κυμαίνονται από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και κινητήρες μέχρι ορυκτά λιπάσματα και καπνό τσιγάρου.

Δύο ιδιότητες του καδμίου καθορίζουν τη σημασία του για το περιβάλλον:

1. Σχετικά υψηλή τάση ατμών, η οποία καθιστά εύκολη την εξάτμιση, για παράδειγμα, κατά την τήξη ή την καύση κάρβουνων.
2. Υψηλή διαλυτότητα στο νερό, ιδιαίτερα σε χαμηλές τιμές όξινου pH (ειδικά σε pH5).

Το κάδμιο που εισήλθε στο έδαφος υπάρχει κυρίως σε αυτό σε κινητή μορφή, η οποία έχει αρνητική περιβαλλοντική σημασία. Η κινητή μορφή προκαλεί σχετικά υψηλή μεταναστευτική ικανότητα του στοιχείου στο τοπίο και οδηγεί σε αυξημένη ρύπανση της ροής ουσιών από το έδαφος προς τα φυτά.

Η μόλυνση του εδάφους με Cd παραμένει για μεγάλο χρονικό διάστημα ακόμη και μετά την παύση της παροχής αυτού του μετάλλου ξανά. Έως και το 70% του καδμίου που εισέρχεται στο έδαφος συνδέεται με χημικά σύμπλοκα του εδάφους που είναι διαθέσιμα για απορρόφηση από τα φυτά. Η μικροχλωρίδα του εδάφους συμμετέχει επίσης στις διαδικασίες σχηματισμού οργανικών ενώσεων καδμίου. Ανάλογα με τη χημική σύσταση, τις φυσικές ιδιότητες του εδάφους και τη μορφή του εισερχόμενου καδμίου, οι μετασχηματισμοί του στο έδαφος ολοκληρώνονται μέσα σε λίγες ημέρες. Ως αποτέλεσμα, το κάδμιο συσσωρεύεται σε ιοντική μορφή σε όξινα νερά ή ως αδιάλυτο υδροξείδιο και ανθρακικό. Μπορεί να είναι στο έδαφος και με τη μορφή σύνθετων ενώσεων. Σε περιοχές με υψηλή περιεκτικότητα σε κάδμιο στο έδαφος, παρατηρείται 20-30 φορές αύξηση της συγκέντρωσής του στα εδαφικά μέρη των φυτών σε σύγκριση με φυτά μη μολυσμένων περιοχών. Τα ορατά συμπτώματα που προκαλούνται από την αυξημένη περιεκτικότητα σε κάδμιο στα φυτά είναι η χλώρωση των φύλλων, ο κόκκινος-καφέ χρωματισμός των άκρων και των φλεβών τους, καθώς και η ανεπάρκεια και η βλάβη στο ριζικό σύστημα.

Το κάδμιο είναι πολύ τοξικό. Η υψηλή φυτοτοξικότητα του καδμίου εξηγείται από την ομοιότητα του σε χημικές ιδιότητες με τον ψευδάργυρο. Επομένως, το κάδμιο μπορεί να αντικαταστήσει τον ψευδάργυρο σε πολλές βιοχημικές διεργασίες, διαταράσσοντας το έργο μεγάλου αριθμού ενζύμων. Η φυτοτοξικότητα του καδμίου εκδηλώνεται με την ανασταλτική δράση στη φωτοσύνθεση, τη διαταραχή της διαπνοής και τη στερέωση του διοξειδίου του άνθρακα, καθώς και σε αλλαγές στη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών.

Η ειδική βιολογική σημασία του καδμίου ως ιχνοστοιχείου δεν έχει τεκμηριωθεί. Το κάδμιο εισέρχεται στο ανθρώπινο σώμα με δύο τρόπους: στην εργασία και με το φαγητό. Οι τροφικές αλυσίδες πρόσληψης καδμίου σχηματίζονται σε περιοχές αυξημένης ρύπανσης του εδάφους και των υδάτων με κάδμιο. Το κάδμιο μειώνει τη δραστηριότητα των πεπτικών ενζύμων (θρυψίνη και, σε μικρότερο βαθμό, πεψίνη), αλλάζει τη δραστηριότητά τους και ενεργοποιεί τα ένζυμα. Το κάδμιο επηρεάζει το μεταβολισμό των υδατανθράκων, προκαλώντας υπεργλυκαιμία, αναστέλλοντας τη σύνθεση του γλυκογόνου στο ήπαρ.

Το MPC in είναι 0,001 mg/dm 3 , το MPC σε vr είναι 0,0005 mg/dm 3 (το περιοριστικό σημάδι επιβλαβούς δράσης είναι τοξικολογικό).

Λόγω της ανθρωπογενούς δραστηριότητας, μια τεράστια ποσότητα διαφόρων χημικών στοιχείων και των ενώσεων τους εισέρχεται στο περιβάλλον - έως και 5 τόνοι οργανικών και ορυκτών αποβλήτων ανά άτομο ετησίως. Από τα μισά έως τα δύο τρίτα αυτών των εισροών παραμένουν σε σκωρία, τέφρα, σχηματίζοντας τοπικές ανωμαλίες στη χημική σύνθεση των εδαφών και των υδάτων.

Επιχειρήσεις, κτίρια, αστική οικονομία, βιομηχανικά, οικιακά και περιττώματα από οικισμούς και βιομηχανικές περιοχές όχι μόνο αλλοτριώνουν το έδαφος, αλλά για δεκάδες χιλιόμετρα τριγύρω διαταράσσουν την κανονική βιογεωχημεία και βιολογία των εδαφοοικολογικών συστημάτων. Σε κάποιο βαθμό, κάθε πόλη ή βιομηχανικό κέντρο είναι η αιτία μεγάλων βιογεωχημικών ανωμαλιών που είναι επικίνδυνες για τον άνθρωπο.

Η πηγή των βαρέων μετάλλων είναι κυρίως οι βιομηχανικές εκπομπές. Ταυτόχρονα, τα δασικά οικοσυστήματα υποφέρουν πολύ περισσότερο από τα γεωργικά εδάφη και τις καλλιέργειες. Ιδιαίτερα τοξικά είναι ο μόλυβδος, το κάδμιο, ο υδράργυρος, το αρσενικό και το χρώμιο.

Τα βαρέα μέταλλα, κατά κανόνα, συσσωρεύονται στο στρώμα του εδάφους, ειδικά στους ανώτερους ορίζοντες του χούμου. Ο χρόνος ημιζωής της απομάκρυνσης των βαρέων μετάλλων από το έδαφος (έκπλυση, διάβρωση, κατανάλωση από τα φυτά, ξεφούσκωμα) είναι, ανάλογα με τον τύπο του εδάφους, για:

ψευδάργυρος - 70-510 χρόνια;
κάδμιο - 13-πτήση;
χαλκός - 310-1500 χρόνια.
μόλυβδος - 740-5900 χρόνια.

Οι περίπλοκες και μερικές φορές μη αναστρέψιμες συνέπειες της επίδρασης των βαρέων μετάλλων μπορούν να γίνουν κατανοητές και να προβλεφθούν μόνο με βάση μια τοπιο-βιογεωχημική προσέγγιση του προβλήματος των τοξικών ουσιών στη βιόσφαιρα. Οι ακόλουθοι δείκτες επηρεάζουν ιδιαίτερα τα επίπεδα ρύπανσης και την τοξικοοικολογική κατάσταση:

βιοπαραγωγικότητα του εδάφους και περιεκτικότητα σε χούμο·
οξεοβασικός χαρακτήρας εδαφών και υδάτων.
συνθήκες οξειδοαναγωγής·
συγκέντρωση διαλυμάτων εδάφους.
ικανότητα απορρόφησης του εδάφους.
κοκκομετρική σύνθεση εδαφών.
είδος υδατικού καθεστώτος.

Ο ρόλος αυτών των παραγόντων δεν έχει ακόμη μελετηθεί επαρκώς, αν και είναι η κάλυψη του εδάφους που είναι ο τελικός αποδέκτης των περισσότερων τεχνολογικών χημικών ουσιών που εμπλέκονται στη βιόσφαιρα. Τα εδάφη είναι ο κύριος συσσωρευτής, ροφητής και καταστροφέας τοξικών ουσιών.

Σημαντικό μέρος των μετάλλων εισέρχεται στο έδαφος από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Η διασπορά ξεκινά από τη στιγμή της εξόρυξης μεταλλεύματος, αερίου, πετρελαίου, άνθρακα και άλλων ορυκτών. Η αλυσίδα διασποράς των στοιχείων μπορεί να ανιχνευθεί από ένα ορυχείο, ένα λατομείο, στη συνέχεια συμβαίνουν απώλειες κατά τη μεταφορά των πρώτων υλών σε μια μονάδα εμπλουτισμού, στο ίδιο το εργοστάσιο, η διασπορά συνεχίζεται κατά μήκος της γραμμής επεξεργασίας του εμπλουτισμού και στη συνέχεια στη διαδικασία μεταλλουργική επεξεργασία, παραγωγή μετάλλων και μέχρι χωματερές, βιομηχανικές και οικιακές χωματερές.

Οι εκπομπές από βιομηχανικές επιχειρήσεις σε σημαντικές ποσότητες συνοδεύονται από ένα ευρύ φάσμα στοιχείων και οι ρύποι δεν συνδέονται πάντα με τα κύρια προϊόντα των επιχειρήσεων, αλλά μπορεί να αποτελούν μέρος των προσμείξεων. Έτσι, κοντά σε ένα μεταλλουργείο μολύβδου, το κάδμιο, ο χαλκός, ο υδράργυρος, το αρσενικό και το σελήνιο μπορεί να είναι ρύποι προτεραιότητας και κοντά σε εργοστάσια τήξης αλουμινίου, το φθόριο, το αρσενικό και το βηρύλλιο μπορεί να είναι ρύποι προτεραιότητας. Ένα σημαντικό μέρος των εκπομπών από τις επιχειρήσεις εισέρχεται στον παγκόσμιο κύκλο - έως και 50% μολύβδου, ψευδάργυρου, χαλκού και έως 90% υδραργύρου.

Η ετήσια παραγωγή ορισμένων μετάλλων υπερβαίνει τη φυσική τους μετανάστευση, ιδιαίτερα σημαντικά για τον μόλυβδο και τον σίδηρο. Προφανώς, η συνεχώς αυξανόμενη πίεση του τεχνογενούς μετάλλου ρέει στο περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένων των εδαφών.

Η εγγύτητα της πηγής της ρύπανσης επηρεάζει την ατμοσφαιρική ρύπανση των εδαφών. Έτσι, δύο μεγάλες επιχειρήσεις στην περιοχή του Sverdlovsk - το εργοστάσιο αλουμινίου Ural και το θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο Krasnoyarsk - αποδείχθηκαν πηγές τεχνογενούς ατμοσφαιρικής ρύπανσης με έντονα όρια τεχνολογικής κατακρήμνισης μετάλλων με ατμοσφαιρική βροχόπτωση.

Ο κίνδυνος μόλυνσης του εδάφους με τεχνολογικά μέταλλα από αερολύματα αέρα υπάρχει για κάθε τύπο εδάφους και σε οποιοδήποτε σημείο της πόλης, με τη μόνη διαφορά ότι τα εδάφη που βρίσκονται πιο κοντά στην πηγή της τεχνογένεσης (μεταλλουργικό εργοστάσιο, θερμοηλεκτρικό σταθμό, βενζινάδικο ή κινητές μεταφορές) θα είναι πιο μολυσμένες.

Συχνά, η εντατική δράση των επιχειρήσεων εκτείνεται σε μια μικρή περιοχή, η οποία οδηγεί σε αύξηση της περιεκτικότητας σε βαρέα μέταλλα, ενώσεις αρσενικού, φθόριο, οξείδια του θείου, θειικό οξύ, μερικές φορές υδροχλωρικό οξύ, κυανιούχα σε συγκεντρώσεις που συχνά υπερβαίνουν το MPC (Πίνακας 4.1 ). Το γρασίδι, οι δασικές φυτείες πεθαίνουν, η κάλυψη του εδάφους καταστρέφεται, οι διαδικασίες διάβρωσης αναπτύσσονται. Έως και 30-40% των βαρέων μετάλλων από το έδαφος μπορούν να εισέλθουν στα υπόγεια ύδατα.

Ωστόσο, το έδαφος χρησιμεύει επίσης ως ισχυρό γεωχημικό φράγμα στη ροή των ρύπων, αλλά μόνο μέχρι ένα ορισμένο όριο. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι τα chernozem μπορούν να στερεώσουν σταθερά έως και 40-60 t/ha μολύβδου μόνο στο αρόσιμο στρώμα με πάχος 0-20 cm, το podzolic - 2-6 t/ha, και τους ορίζοντες του εδάφους συνολικά - επάνω έως 100 t/ha, αλλά ταυτόχρονα δημιουργείται οξεία τοξικολογική κατάσταση στο ίδιο το έδαφος.

Ενα ακόμα ένα χαρακτηριστικό του εδάφους είναι η ικανότητα να μετασχηματίζει ενεργά τις ενώσεις που εισέρχονται σε αυτό.Σε αυτές τις αντιδράσεις συμμετέχουν ορυκτά και οργανικά συστατικά· ο βιολογικός μετασχηματισμός είναι δυνατός. Ταυτόχρονα, οι πιο συνηθισμένες διεργασίες είναι η μετάβαση των υδατοδιαλυτών ενώσεων βαρέων μετάλλων σε ελάχιστα διαλυτές (οξείδια, υδροξείδια, άλατα με χαμηλή Πίνακας 4.1.Κατάλογος πηγών ρύπανσης και χημικών στοιχείων, η συσσώρευση των οποίων είναι δυνατή στο έδαφος στη ζώνη επιρροής αυτών των πηγών (Οδηγίες MU 2.1.7.730-99 "Υγιεινή αξιολόγηση της ποιότητας του εδάφους σε κατοικημένες περιοχές")

Πηγές ρύπανση	Είδος παραγωγής	παράγοντας συγκέντρωσης K s
Πηγές ρύπανση	Είδος παραγωγής
Μη σιδηρούχα μεταλλουργία	Παραγωγή μη σιδηρούχων μετάλλων από μεταλλεύματα και συμπυκνώματα	Pb, Zn, Cu, Ag	Sn, As, Cd, Sb, Hg, Se, Bi
	Δευτερογενής επεξεργασία μη σιδηρούχων μετάλλων	Pb, Zn, Sn, Si
	Παραγωγή σκληρών και πυρίμαχων μη σιδηρούχων μετάλλων
	Παραγωγή τιτανίου	Ag, Zn, Pb, B, Cu	Ti, Mn, Mo, Sn, V
Σιδηρουργία	Παραγωγή κραματοποιημένου χάλυβα	Co, Mo, Bi, W, Zn
Σιδηρουργία	παραγωγή σιδηρομεταλλεύματος
Μηχανουργική και μεταλλουργική βιομηχανία	Επιχειρήσεις με θερμική επεξεργασία μετάλλων (εκτός από χυτήρια)		Ni, Cr, Hg, Sn, Si
	Παραγωγή μπαταριών μολύβδου
	Κατασκευή συσκευών για την ηλεκτρονική και ηλεκτρική βιομηχανία
Χημική βιομηχανία	Παραγωγή υπερφωσφορικών		Σπάνιες γαίες, Cu, Cr, As, It
Χημική βιομηχανία	Παραγωγή πλαστικών
Βιομηχανία οικοδομικά υλικά	Παραγωγή τσιμέντου
Εκτύπωση βιομηχανία	Τύπου χυτήρια, τυπογραφεία
Αστικά στερεά απόβλητα		Pb, Cd, Sn, Cu, Ag, Sb, Zn
Λυματολάσπη		Pb, Cd, V, Ni, Sn, Cr, Cu, Zn

διαλυτότητα του SR) στη σύνθεση του εδαφοαπορροφητικού συμπλέγματος (SPC): η οργανική ύλη σχηματίζει σύνθετες ενώσεις με ιόντα βαρέων μετάλλων. Η αλληλεπίδραση μεταλλικών ιόντων με συστατικά του εδάφους συμβαίνει ως αντιδράσεις ρόφησης, καθίζησης-διάλυσης, συμπλοκοποίησης, σχηματισμού απλών αλάτων. Ο ρυθμός και η κατεύθυνση των διεργασιών μετασχηματισμού εξαρτώνται από το pH του μέσου, την περιεκτικότητα σε λεπτά σωματίδια και την ποσότητα του χούμου.

Για τις οικολογικές συνέπειες της ρύπανσης του εδάφους με βαρέα μέταλλα, οι συγκεντρώσεις και οι μορφές βαρέων μετάλλων στο εδαφικό διάλυμα καθίστανται απαραίτητες. Η κινητικότητα των βαρέων μετάλλων σχετίζεται στενά με τη σύνθεση της υγρής φάσης: χαμηλή διαλυτότητα των οξειδίων και των υδροξειδίων των βαρέων μετάλλων παρατηρείται συνήθως σε εδάφη με ουδέτερη ή αλκαλική αντίδραση. Αντίθετα, η κινητικότητα των βαρέων μετάλλων είναι η υψηλότερη με μια έντονα όξινη αντίδραση του εδαφικού διαλύματος· επομένως, η τοξική επίδραση των βαρέων μετάλλων σε έντονα όξινα τοπία δασών τάιγκα μπορεί να είναι αρκετά σημαντική σε σύγκριση με ουδέτερα ή αλκαλικά εδάφη. Η τοξικότητα των στοιχείων για τα φυτά και τους ζωντανούς οργανισμούς σχετίζεται άμεσα με την κινητικότητά τους στο έδαφος. Εκτός από την οξύτητα, η τοξικότητα επηρεάζεται από τις ιδιότητες του εδάφους που καθορίζουν τη δύναμη στερέωσης των εισερχόμενων ρύπων. η συνπαρουσία διαφόρων ιόντων έχει σημαντική επίδραση.

Ο μεγαλύτερος κίνδυνος για τους ανώτερους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, είναι οι συνέπειες της μικροβιακής μετατροπής των ανόργανων ενώσεων των βαρέων μετάλλων σε σύνθετες ενώσεις. Οι συνέπειες της ρύπανσης από μέταλλα μπορεί επίσης να είναι παραβίαση των τροφικών αλυσίδων του εδάφους στις βιογεωκαινώσεις. Είναι επίσης δυνατή η αλλαγή ολόκληρων συμπλεγμάτων, κοινοτήτων μικροοργανισμών και ζώων του εδάφους. Τα βαρέα μέταλλα αναστέλλουν σημαντικές μικροβιολογικές διεργασίες στο έδαφος - τον μετασχηματισμό των ενώσεων του άνθρακα - τη λεγόμενη «αναπνοή» του εδάφους, καθώς και τη δέσμευση του αζώτου.

Η ρύπανση του εδάφους με βαρέα μέταλλα έχει διαφορετικές πηγές:

1. Απόβλητα από τη βιομηχανία μεταλλουργίας.
2. Βιομηχανικές εκπομπές.
3. Προϊόντα καύσης καυσίμων.
4. καυσαέρια αυτοκινήτων.
5. μέσα χημικοποίησης της γεωργίας

Η ρύπανση του εδάφους ως αποτέλεσμα τόσο φυσικών παραγόντων όσο και κυρίως ανθρωπογενών πηγών όχι μόνο αλλάζει την πορεία των διαδικασιών σχηματισμού του εδάφους, που οδηγεί σε μείωση της απόδοσης, αποδυναμώνει τον αυτοκαθαρισμό των εδαφών από επιβλαβείς οργανισμούς, αλλά έχει επίσης άμεση ή έμμεση επίδραση (μέσω φυτών, φυτικών ή ζωικών τροφίμων) ) επιρροή. Τα βαρέα μέταλλα, που προέρχονται από το έδαφος στα φυτά, μεταδίδονται μέσω των τροφικών αλυσίδων, έχουν τοξική επίδραση στα φυτά, στα ζώα και στην υγεία του ανθρώπου.

Τα βαρέα μέταλλα ανάλογα με το βαθμό τοξικής επίδρασης στο περιβάλλον χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες κινδύνου: 1. As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, Ti;

2. Co, Ni, Mo, Cu, So, Cr;
3. Bar, V, W, Mn, Sr.

Επίδραση της ρύπανσης στις αποδόσεις των καλλιεργειών και στην ποιότητα των προϊόντων.

Παραβιάσεις που συμβαίνουν σε φυτικούς οργανισμούς υπό την επίδραση περίσσειας βαρέων μετάλλων οδηγούν σε αλλαγή της απόδοσης και της ποιότητας των φυτικών προϊόντων (κυρίως λόγω της αύξησης της περιεκτικότητας των ίδιων των μετάλλων. Η λήψη μέτρων για την αποκατάσταση εδαφών που έχουν μολυνθεί με βαρέα μέταλλα από μόνη της δεν μπορεί να εγγυηθεί υψηλές αποδόσεις περιβαλλοντικά ασφαλών Η κινητικότητα των βαρέων μετάλλων και η διαθεσιμότητά τους στα φυτά ελέγχονται σε μεγάλο βαθμό από ιδιότητες του εδάφους όπως οι συνθήκες οξέος-βάσης, τα καθεστώτα οξειδοαναγωγής, η περιεκτικότητα σε χούμο, η κατανομή μεγέθους σωματιδίων και η σχετική ικανότητα πρόσληψης. Ως εκ τούτου, πριν προχωρήσετε στην ανάπτυξη ειδικών μέτρων για την αποκατάσταση της γονιμότητας των μολυσμένων εδαφών, είναι απαραίτητο να καθοριστούν τα κριτήρια για την ταξινόμηση τους σύμφωνα με τον κίνδυνο ρύπανσης από βαρέα μέταλλα, με βάση ένα συνδυασμό φυσικών και χημικών ιδιοτήτων. Οι αποδόσεις των καλλιεργειών llami πέφτουν κατακόρυφα.

Στα εδάφη, τα τοξικά επίπεδα ρύπων συσσωρεύονται αργά, αλλά παραμένουν σε αυτό για μεγάλο χρονικό διάστημα, επηρεάζοντας αρνητικά την οικολογική κατάσταση ολόκληρων περιοχών. Τα εδάφη που έχουν μολυνθεί με βαρέα μέταλλα και ραδιονουκλεΐδια είναι σχεδόν αδύνατο να καθαριστούν. Μέχρι στιγμής, ο μόνος τρόπος είναι γνωστός: να σπείρουμε τέτοια εδάφη με ταχεία ανάπτυξη που δίνουν μεγάλη πράσινη μάζα. τέτοιες καλλιέργειες εξάγουν τοξικά στοιχεία από το έδαφος και στη συνέχεια η συγκομιδή πρέπει να καταστραφεί. Αλλά αυτή είναι μια αρκετά χρονοβόρα και δαπανηρή διαδικασία. Είναι δυνατό να μειωθεί η κινητικότητα των τοξικών ενώσεων και η είσοδός τους στα φυτά αυξάνοντας το pH του εδάφους με ασβέστη ή προσθήκη μεγάλων δόσεων οργανικών ουσιών, όπως η τύρφη. Το βαθύ όργωμα μπορεί να δώσει ένα καλό αποτέλεσμα, όταν το επάνω μολυσμένο στρώμα εδάφους χαμηλώσει σε βάθος 50-70 cm κατά το όργωμα και τα βαθιά στρώματα του εδάφους ανυψωθούν στην επιφάνεια. Για να γίνει αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ειδικά πολυεπίπεδα άροτρα, αλλά τα βαθιά στρώματα παραμένουν μολυσμένα. Τέλος, εδάφη μολυσμένα με βαρέα μέταλλα (αλλά όχι ραδιονουκλεΐδια) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καλλιέργεια καλλιεργειών που δεν χρησιμοποιούνται ως τροφή ή ζωοτροφή, όπως λουλούδια. Από το 1993, η αγροοικολογική παρακολούθηση των κύριων περιβαλλοντικών τοξικών ουσιών - βαρέων μετάλλων, φυτοφαρμάκων και ραδιονουκλεϊδίων - πραγματοποιείται στο έδαφος της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας. Στο έδαφος της περιοχής στην οποία βρίσκεται το αγρόκτημα, δεν εντοπίστηκε περίσσεια MPC από βαρέα μέταλλα.

Τα βαρέα μέταλλα (HMs) περιλαμβάνουν περίπου 40 μέταλλα με ατομική μάζα πάνω από 50 και πυκνότητα πάνω από 5 g/cm3, αν και το ελαφρύ βηρύλλιο περιλαμβάνεται επίσης μεταξύ των HM. Και τα δύο χαρακτηριστικά είναι μάλλον υπό όρους και οι λίστες των HM δεν ταιριάζουν με αυτά.

Σύμφωνα με την τοξικότητα και την κατανομή στο περιβάλλον, μπορεί να διακριθεί μια ομάδα προτεραιότητας HM: Pb, Hg, Cd, As, Bi, Sn, V, Sb. Κάπως λιγότερο σημαντικά είναι: Cr, Cu, Zn, Mn, Ni, Co, Mo.

Όλα τα HM είναι δηλητηριώδη σε κάποιο βαθμό, αν και μερικά από αυτά (Fe, Cu, Co, Zn, Mn) αποτελούν μέρος βιομορίων και βιταμινών.

Τα βαρέα μέταλλα ανθρωπογενούς προέλευσης εισέρχονται στο έδαφος από τον αέρα με τη μορφή στερεών ή υγρών κατακρημνίσεων. Οι δασικές εκτάσεις με την ανεπτυγμένη επιφάνεια επαφής τους συγκρατούν ιδιαίτερα έντονα τα βαρέα μέταλλα.

Γενικά, ο κίνδυνος ρύπανσης από βαρέα μέταλλα από τον αέρα υπάρχει εξίσου για όλα τα εδάφη. Τα βαρέα μέταλλα επηρεάζουν δυσμενώς τις διεργασίες του εδάφους, τη γονιμότητα του εδάφους και την ποιότητα των γεωργικών προϊόντων. Η αποκατάσταση της βιολογικής παραγωγικότητας των εδαφών που έχουν μολυνθεί με βαρέα μέταλλα είναι ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα στην προστασία των βιοκαινώσεων.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των μετάλλων είναι η σταθερότητα της μόλυνσης. Το ίδιο το στοιχείο δεν μπορεί να καταρρεύσει, περνώντας από τη μια ένωση στην άλλη ή μετακινούμενος μεταξύ της υγρής και της στερεάς φάσης. Είναι δυνατές μεταπτώσεις οξειδοαναγωγής μετάλλων με μεταβλητό σθένος.

Οι επικίνδυνες συγκεντρώσεις HM για τα φυτά εξαρτώνται από τον γενετικό τύπο του εδάφους. Οι κύριοι δείκτες που επηρεάζουν τη συσσώρευση HMs στα εδάφη είναι οξεοβασικές ιδιότητεςκαι περιεκτικότητα σε χούμο.

Είναι σχεδόν αδύνατο να ληφθεί υπόψη όλη η ποικιλομορφία των εδαφογεωχημικών συνθηκών κατά τον καθορισμό του MPC των βαρέων μετάλλων. Επί του παρόντος, για έναν αριθμό βαρέων μετάλλων, έχουν καθιερωθεί AEC για την περιεκτικότητά τους στα εδάφη, τα οποία χρησιμοποιούνται ως MPC (Παράρτημα 3).

Όταν ξεπεραστούν οι επιτρεπόμενες τιμές περιεκτικότητας σε HM στα εδάφη, αυτά τα στοιχεία συσσωρεύονται στα φυτά σε ποσότητες που υπερβαίνουν το MPC τους σε ζωοτροφές και προϊόντα διατροφής.

Σε μολυσμένα εδάφη, το βάθος διείσδυσης των HM συνήθως δεν υπερβαίνει τα 20 cm, ωστόσο, σε περίπτωση σοβαρής μόλυνσης, τα HM μπορούν να διεισδύσουν σε βάθος έως και 1,5 m. Μεταξύ όλων των βαρέων μετάλλων, ο ψευδάργυρος και ο υδράργυρος έχουν την υψηλότερη μεταναστευτική ικανότητα και κατανέμονται ομοιόμορφα στο στρώμα του εδάφους σε βάθος 0...20 cm, ενώ ο μόλυβδος συσσωρεύεται μόνο στο επιφανειακό στρώμα (0...2,5 cm). Μια ενδιάμεση θέση μεταξύ αυτών των μετάλλων καταλαμβάνεται από το κάδμιο.

Στο οδηγω η τάση συσσώρευσης στο έδαφος εκφράζεται ξεκάθαρα. Τα ιόντα του είναι ανενεργά ακόμη και σε χαμηλές τιμές pH. Για διαφορετικούς τύπους εδαφών, ο ρυθμός έκπλυσης μολύβδου κυμαίνεται από 4 g έως 30 g/ha ετησίως. Ταυτόχρονα, η ποσότητα μολύβδου που εισάγεται σε διάφορες περιοχές μπορεί να είναι 40...530 g/ha ετησίως. Ο μόλυβδος που εισέρχεται στο έδαφος κατά τη διάρκεια της χημικής μόλυνσης σχηματίζει υδροξείδιο σχετικά εύκολα σε ουδέτερο ή αλκαλικό περιβάλλον. Εάν το έδαφος περιέχει διαλυτά φωσφορικά άλατα, τότε το υδροξείδιο του μολύβδου μετατρέπεται σε ελάχιστα διαλυτά φωσφορικά άλατα.

Σημαντική ρύπανση του εδάφους με μόλυβδο μπορεί να εντοπιστεί κατά μήκος των μεγάλων αυτοκινητοδρόμων, κοντά σε επιχειρήσεις μη σιδηρούχου μεταλλουργίας, κοντά σε αποτεφρωτήρες απορριμμάτων, όπου δεν υπάρχει επεξεργασία καυσαερίων. Η συνεχιζόμενη σταδιακή αντικατάσταση των καυσίμων κινητήρων που περιέχουν τετρααιθυλ μόλυβδο με καύσιμα χωρίς μόλυβδο έδειξε θετικά αποτελέσματα: η εισροή μολύβδου στο έδαφος μειώθηκε απότομα και στο μέλλον αυτή η πηγή ρύπανσης θα εξαλειφθεί σε μεγάλο βαθμό.

Ο κίνδυνος του μολύβδου με τα σωματίδια του εδάφους να εισέρχονται στο σώμα του παιδιού είναι ένας από τους καθοριστικούς παράγοντες για την εκτίμηση του κινδύνου ρύπανσης του εδάφους στους οικισμούς. Οι βασικές συγκεντρώσεις μολύβδου σε εδάφη διαφορετικών τύπων κυμαίνονται από 10 έως 70 mg/kg. Σύμφωνα με Αμερικανούς ερευνητές, η περιεκτικότητα σε μόλυβδο στα αστικά εδάφη δεν πρέπει να ξεπερνά τα 100 mg/kg - προστατεύοντας παράλληλα τον οργανισμό του παιδιού από την υπερβολική πρόσληψη μολύβδου μέσω των χεριών και των μολυσμένων παιχνιδιών. Σε πραγματικές συνθήκες, η περιεκτικότητα σε μόλυβδο στο έδαφος υπερβαίνει σημαντικά αυτό το επίπεδο. Στις περισσότερες πόλεις, η περιεκτικότητα σε μόλυβδο στο έδαφος κυμαίνεται μεταξύ 30…150 mg/kg, με μέση τιμή περίπου 100 mg/kg. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε μόλυβδο - από 100 έως 1000 mg/kg - βρίσκεται στο έδαφος πόλεων όπου βρίσκονται επιχειρήσεις μεταλλουργίας και μπαταριών (Alchevsk, Zaporozhye, Dneprodzerzhinsk, Dnepropetrovsk, Donetsk, Mariupol, Krivoy Rog).

Τα φυτά είναι πιο ανεκτικά στον μόλυβδο από τους ανθρώπους και τα ζώα, επομένως τα επίπεδα μολύβδου σε φυτικές τροφές και ζωοτροφές πρέπει να παρακολουθούνται προσεκτικά.

Σε ζώα σε βοσκότοπους, τα πρώτα σημάδια δηλητηρίασης από μόλυβδο παρατηρούνται σε ημερήσια δόση περίπου 50 mg/kg ξηρού σανού (σε πολύ μολυσμένα με μόλυβδο εδάφη, ο προκύπτων σανός μπορεί να περιέχει μόλυβδο 6,5 g/kg ξηρού σανού!). Για τους ανθρώπους, όταν τρώνε μαρούλι, το MPC είναι 7,5 mg μολύβδου ανά 1 κιλό φύλλων.

Σε αντίθεση με το μόλυβδο κάδμιο εισέρχεται στο έδαφος σε πολύ μικρότερες ποσότητες: περίπου 3…35 g/ha ετησίως. Το κάδμιο εισάγεται στο έδαφος από τον αέρα (περίπου 3 g/ha ετησίως) ή με λιπάσματα που περιέχουν φώσφορο (35...260 g/t). Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι μονάδες επεξεργασίας καδμίου μπορεί να είναι η πηγή μόλυνσης. Σε όξινα εδάφη με τιμή pH<6 ионы кадмия весьма подвижны и накопления металла не наблюдается. При значениях рН>6 κάδμιο εναποτίθεται μαζί με τα υδροξείδια του σιδήρου, του μαγγανίου και του αλουμινίου, με την απώλεια πρωτονίων από ομάδες ΟΗ. Αυτή η διαδικασία γίνεται αναστρέψιμη με τη μείωση του pH και το κάδμιο, καθώς και άλλα HMs, μπορούν να διαχέονται μη αναστρέψιμα αργά στο κρυσταλλικό πλέγμα των οξειδίων και των αργίλων.

Οι ενώσεις καδμίου με χουμικά οξέα είναι πολύ λιγότερο σταθερές από παρόμοιες ενώσεις μολύβδου. Κατά συνέπεια, η συσσώρευση καδμίου στο χούμο προχωρά σε πολύ μικρότερο βαθμό από τη συσσώρευση μολύβδου.

Το θειούχο κάδμιο, το οποίο σχηματίζεται από θειικά άλατα υπό ευνοϊκές συνθήκες αναγωγής, μπορεί να αναφερθεί ως ειδική ένωση καδμίου στο έδαφος. Το ανθρακικό κάδμιο σχηματίζεται μόνο σε τιμές pH >8, επομένως οι προϋποθέσεις για την εφαρμογή του είναι εξαιρετικά χαμηλές.

Πρόσφατα, έχει δοθεί μεγάλη προσοχή στο γεγονός ότι μια αυξημένη συγκέντρωση καδμίου βρίσκεται στη βιολογική λάσπη, η οποία εισάγεται στο έδαφος για τη βελτίωσή της. Περίπου το 90% του καδμίου που υπάρχει στα λύματα περνά στη βιολογική λάσπη: 30% κατά την αρχική καθίζηση και 60 ... 70% κατά την περαιτέρω επεξεργασία της.

Είναι σχεδόν αδύνατο να αφαιρεθεί το κάδμιο από τη λάσπη. Ωστόσο, ο πιο προσεκτικός έλεγχος της περιεκτικότητας σε κάδμιο στα λύματα μπορεί να μειώσει την περιεκτικότητά του στη λάσπη σε τιμές κάτω από 10 mg/kg ξηρής ουσίας. Ως εκ τούτου, η πρακτική χρήσης της λυματολάσπης ως λίπασμα ποικίλλει πολύ από χώρα σε χώρα.

Οι κύριες παράμετροι που καθορίζουν την περιεκτικότητα σε κάδμιο στα εδαφικά διαλύματα ή την ρόφησή του από μέταλλα και οργανικά συστατικά του εδάφους είναι το pH και ο τύπος του εδάφους, καθώς και η παρουσία άλλων στοιχείων, όπως το ασβέστιο.

Σε εδαφικά διαλύματα, η συγκέντρωση του καδμίου μπορεί να είναι 0,1 ... 1 μg / l. Στα ανώτερα εδαφικά στρώματα, βάθους έως 25 cm, ανάλογα με τη συγκέντρωση και τον τύπο του εδάφους, το στοιχείο μπορεί να διατηρηθεί για 25...50 χρόνια, και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη και 200...800 χρόνια.

Τα φυτά αφομοιώνουν από τις ορυκτές ουσίες του εδάφους όχι μόνο στοιχεία ζωτικής σημασίας για αυτά, αλλά και εκείνα των οποίων η φυσιολογική επίδραση είναι είτε άγνωστη είτε αδιάφορη για το φυτό. Η περιεκτικότητα σε κάδμιο σε ένα φυτό καθορίζεται πλήρως από τις φυσικές και μορφολογικές του ιδιότητες - τον γονότυπο του.

Ο συντελεστής μεταφοράς βαρέων μετάλλων από το έδαφος στα φυτά δίνεται παρακάτω:

Pb 0,01…0,1 Ni 0,1…1,0 Zn 1…10

Cr 0,01…0,1 Cu 0,1…1,0 Cd 1…10

Το κάδμιο είναι επιρρεπές σε ενεργή βιοσυγκέντρωση, η οποία οδηγεί σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα στη συσσώρευσή του σε υπερβολικές βιοδιαθέσιμες συγκεντρώσεις. Επομένως, το κάδμιο, σε σύγκριση με άλλα HMs, είναι το πιο ισχυρό τοξικό του εδάφους (Cd > Ni > Cu > Zn).

Σημαντικές διαφορές παρατηρούνται μεταξύ των μεμονωμένων φυτικών ειδών. Αν το σπανάκι (300 ppb), το μαρούλι (42 ppb), ο μαϊντανός (31 ppb), καθώς και το σέλινο, το νεροκάρδαμο, τα παντζάρια και το σχοινόπρασο μπορούν να αποδοθούν σε φυτά «εμπλουτισμένα» με κάδμιο, τότε τα όσπρια, οι ντομάτες, τα πυρηνόκαρπα και το ρόφημα Τα φρούτα περιέχουν σχετικά λίγο κάδμιο (10...20 ppb). Όλες οι συγκεντρώσεις είναι σχετικές με το βάρος του φρέσκου φυτού (ή φρούτου). Από τις καλλιέργειες σιτηρών, οι κόκκοι σιταριού είναι περισσότερο μολυσμένοι με κάδμιο από τους κόκκους σίκαλης (50 και 25 ppb), αλλά το 80...90% του καδμίου που λαμβάνεται από τις ρίζες παραμένει στις ρίζες και στο άχυρο.

Η πρόσληψη καδμίου από τα φυτά από το έδαφος (μεταφορά εδάφους/φυτών) εξαρτάται όχι μόνο από τον τύπο του φυτού, αλλά και από την περιεκτικότητα του εδάφους σε κάδμιο. Με υψηλή συγκέντρωση καδμίου στο έδαφος (πάνω από 40 mg/kg), η πρόσληψή του από τις ρίζες κατέχει την πρώτη θέση. Σε χαμηλότερη περιεκτικότητα, η μεγαλύτερη απορρόφηση γίνεται από τον αέρα μέσω των νεαρών βλαστών. Η διάρκεια ανάπτυξης επηρεάζει επίσης τον εμπλουτισμό με κάδμιο: όσο μικρότερη είναι η καλλιεργητική περίοδος, τόσο μικρότερη είναι η μεταφορά από έδαφος σε φυτό. Αυτός είναι ο λόγος που η συσσώρευση του καδμίου στα φυτά από τα λιπάσματα είναι μικρότερη από την αραίωση του λόγω της επιτάχυνσης της ανάπτυξης των φυτών που προκαλείται από τη δράση των ίδιων λιπασμάτων.

Εάν επιτευχθεί υψηλή συγκέντρωση καδμίου στα φυτά, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε διαταραχές στην κανονική ανάπτυξη των φυτών. Η απόδοση των φασολιών και των καρότων, για παράδειγμα, μειώνεται κατά 50% εάν η περιεκτικότητα του υποστρώματος σε κάδμιο είναι 250 ppm. Στα καρότα, τα φύλλα μαραίνονται σε συγκέντρωση καδμίου 50 mg/kg υποστρώματος. Στα φασόλια, σε αυτή τη συγκέντρωση, εμφανίζονται σκουριασμένες (ευκρινώς καθορισμένες) κηλίδες στα φύλλα. Στη βρώμη, μπορεί να παρατηρηθεί χλώρωση (μειωμένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη) στα άκρα των φύλλων.

Σε σύγκριση με τα φυτά, πολλοί τύποι μυκήτων συσσωρεύουν μεγάλες ποσότητες καδμίου. Τα μανιτάρια με υψηλή περιεκτικότητα σε κάδμιο περιλαμβάνουν ορισμένες ποικιλίες μανιτάρια, ιδίως πρόβειο μανιτάρια, ενώ τα λιβάδια και τα καλλιεργούμενα μανιτάρια περιέχουν σχετικά λίγο κάδμιο. Κατά την εξέταση διαφόρων μερών των μανιταριών, διαπιστώθηκε ότι οι πλάκες σε αυτά περιέχουν περισσότερο κάδμιο από το ίδιο το καπάκι και το λιγότερο κάδμιο στο στέλεχος του μανιταριού. Όπως δείχνουν τα πειράματα για την καλλιέργεια μανιτάρια, μια διπλάσια αύξηση της περιεκτικότητας σε κάδμιο στα μανιτάρια διαπιστώνεται εάν η συγκέντρωσή του στο υπόστρωμα αυξηθεί κατά 10 φορές.

Οι γαιοσκώληκες έχουν την ικανότητα να συσσωρεύουν γρήγορα κάδμιο από το έδαφος, με αποτέλεσμα να είναι κατάλληλοι για βιοένδειξη των υπολειμμάτων καδμίου στο έδαφος.

Κινητικότητα ιόντων χαλκός ακόμη υψηλότερη από την κινητικότητα των ιόντων καδμίου. Αυτό δημιουργεί ευνοϊκότερες συνθήκες για την απορρόφηση του χαλκού από τα φυτά. Λόγω της υψηλής κινητικότητάς του, ο χαλκός ξεπλένεται πιο εύκολα από το έδαφος από τον μόλυβδο. Η διαλυτότητα των ενώσεων του χαλκού στο έδαφος αυξάνεται σημαντικά σε τιμές pH< 5. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества.

Η αλγοκτόνος δράση του χαλκού είναι γνωστή. Ο χαλκός έχει τοξική δράση στους μικροοργανισμούς, ενώ αρκεί συγκέντρωση περίπου 0,1 mg/l. Η κινητικότητα των ιόντων χαλκού στο στρώμα του χούμου είναι χαμηλότερη από ό,τι στο υποκείμενο ορυκτό στρώμα.

Τα σχετικά κινητά στοιχεία στο έδαφος περιλαμβάνουν ψευδάργυρος. Ο ψευδάργυρος είναι ένα από τα πιο κοινά μέταλλα στην τεχνολογία και την καθημερινή ζωή, επομένως η ετήσια εφαρμογή του στο έδαφος είναι αρκετά μεγάλη: είναι 100 ... 2700 g ανά εκτάριο. Το έδαφος κοντά στις επιχειρήσεις επεξεργασίας μεταλλευμάτων που περιέχουν ψευδάργυρο είναι ιδιαίτερα μολυσμένο.

Η διαλυτότητα του ψευδαργύρου στο έδαφος αρχίζει να αυξάνεται σε τιμές pH<6. При более высоких значениях рН и в присутствии фосфатов усвояемость цинка растениями значительно понижается. Для сохранения цинка в почве важнейшую роль играют процессы адсорбции и десорбции, определяемые значением рН, в глинах и различных оксидах. В лесных гумусовых почвах цинк не накапливается; например, он быстро вымывается благодаря постоянному естественному поддержанию кислой среды.

Για τα φυτά, δημιουργείται τοξική επίδραση σε περιεκτικότητα περίπου 200 mg ψευδαργύρου ανά kg ξηρού υλικού. Το ανθρώπινο σώμα είναι επαρκώς ανθεκτικό στον ψευδάργυρο και ο κίνδυνος δηλητηρίασης κατά τη χρήση γεωργικών προϊόντων που περιέχουν ψευδάργυρο είναι χαμηλός. Ωστόσο, η μόλυνση του εδάφους με ψευδάργυρο είναι ένα σοβαρό περιβαλλοντικό πρόβλημα, καθώς επηρεάζει πολλά είδη φυτών. Σε τιμές pH>6, ο ψευδάργυρος συσσωρεύεται στο έδαφος σε μεγάλες ποσότητες λόγω αλληλεπίδρασης με άργιλους.

Διάφορες συνδέσεις αδένας παίζουν σημαντικό ρόλο στις διεργασίες του εδάφους λόγω της ικανότητας του στοιχείου να αλλάζει τον βαθμό οξείδωσης με το σχηματισμό ενώσεων διαφορετικής διαλυτότητας, οξείδωσης, κινητικότητας. Ο σίδηρος εμπλέκεται στην ανθρωπογενή δραστηριότητα σε πολύ υψηλό βαθμό· χαρακτηρίζεται από τόσο υψηλή τεχνοφιλικότητα που συχνά λέγεται ότι η σύγχρονη «σιδήρωση» της βιόσφαιρας. Περισσότεροι από 10 δισεκατομμύρια τόνοι σιδήρου εμπλέκονται επί του παρόντος στην τεχνόσφαιρα, το 60% του οποίου είναι διασκορπισμένο στο διάστημα.

Ο αερισμός των αποκατασταμένων εδαφικών οριζόντων, των διαφόρων χωματερών, των σωρών απορριμμάτων οδηγεί σε αντιδράσεις οξείδωσης. ενώ τα σουλφίδια του σιδήρου που υπάρχουν σε τέτοια υλικά μετατρέπονται σε θειικό σίδηρο με τον ταυτόχρονο σχηματισμό θειικού οξέος:

4FeS 2 + 6H 2 O + 15O 2 \u003d 4FeSO 4 (OH) + 4H 2 SO 4

Σε τέτοια μέσα, οι τιμές του pH μπορούν να μειωθούν σε 2,5...3,0. Το θειικό οξύ καταστρέφει τα ανθρακικά άλατα με το σχηματισμό θειικών γύψου, μαγνησίου και νατρίου. Η περιοδική αλλαγή στις οξειδοαναγωγικές συνθήκες του περιβάλλοντος οδηγεί σε απανθρακοποίηση του εδάφους, περαιτέρω ανάπτυξη σταθερού όξινου περιβάλλοντος με pH 4 ... 2,5 και σίδηρο και μαγγάνιο συσσωρεύονται στους επιφανειακούς ορίζοντες.

Τα υδροξείδια και τα οξείδια του σιδήρου και του μαγγανίου κατά τον σχηματισμό ιζημάτων δεσμεύουν εύκολα και δεσμεύουν νικέλιο, κοβάλτιο, χαλκό, χρώμιο, βανάδιο, αρσενικό.

Κύριες πηγές ρύπανσης του εδάφους νικέλιο - επιχειρήσεις μεταλλουργίας, μηχανολογίας, χημικής βιομηχανίας, καύσης άνθρακα και μαζούτ σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και λεβητοστάσια. Ανθρωπογενής ρύπανση από νικέλιο παρατηρείται σε απόσταση έως και 80...100 km ή περισσότερο από την πηγή εκπομπής.

Η κινητικότητα του νικελίου στο έδαφος εξαρτάται από τη συγκέντρωση της οργανικής ύλης (χουμικά οξέα), το pH και το δυναμικό του περιβάλλοντος. Η μετανάστευση νικελίου είναι πολύπλοκη. Αφενός, το νικέλιο προέρχεται από το έδαφος με τη μορφή εδαφικού διαλύματος σε φυτά και επιφανειακά ύδατα, αφετέρου, η ποσότητα του στο έδαφος αναπληρώνεται λόγω της καταστροφής των ορυκτών του εδάφους, του θανάτου φυτών και μικροοργανισμών, και επίσης λόγω της εισαγωγής του στο έδαφος με κατακρημνίσεις και σκόνη, με ορυκτά λιπάσματα.

Η κύρια πηγή ρύπανσης του εδάφους χρώμιο - καύση καυσίμων και απορριμμάτων από γαλβανική παραγωγή, καθώς και χωματερές σκωρίας για την παραγωγή σιδηροχρωμίου, χρωμίου χάλυβα. ορισμένα φωσφορικά λιπάσματα περιέχουν χρώμιο έως και 10 2 ... 10 4 mg/kg.

Δεδομένου ότι το Cr +3 είναι αδρανές σε όξινο περιβάλλον (καταβυθίζεται σχεδόν πλήρως σε pH 5,5), οι ενώσεις του στο έδαφος είναι πολύ σταθερές. Αντίθετα, το Cr +6 είναι ιδιαίτερα ασταθές και κινητοποιείται εύκολα σε όξινα και αλκαλικά εδάφη. Η μείωση της κινητικότητας του χρωμίου στα εδάφη μπορεί να οδηγήσει σε ανεπάρκειά του στα φυτά. Το χρώμιο είναι μέρος της χλωροφύλλης, η οποία δίνει στα φύλλα των φυτών πράσινο χρώμα και εξασφαλίζει την απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα από τα φυτά.

Έχει διαπιστωθεί ότι η ασβέστη, καθώς και η χρήση οργανικών ουσιών και ενώσεων φωσφόρου, μειώνει σημαντικά την τοξικότητα των χρωμικών σε μολυσμένα εδάφη. Όταν τα εδάφη είναι μολυσμένα με εξασθενές χρώμιο, η οξίνιση και στη συνέχεια η χρήση αναγωγικών παραγόντων (π.χ. θείο) χρησιμοποιείται για την αναγωγή του σε Cr +3, μετά την οποία πραγματοποιείται ασβέστωση για την καθίζηση των ενώσεων Cr +3.

Η υψηλή συγκέντρωση χρωμίου στο έδαφος των πόλεων (9...85 mg/kg) συνδέεται με την υψηλή περιεκτικότητά του σε βροχή και επιφανειακά νερά.

Η συσσώρευση ή η έκπλυση τοξικών στοιχείων που έχουν εισέλθει στο έδαφος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την περιεκτικότητα σε χούμο, το οποίο δεσμεύει και συγκρατεί μια σειρά από τοξικά μέταλλα, αλλά κυρίως χαλκό, ψευδάργυρο, μαγγάνιο, στρόντιο, σελήνιο, κοβάλτιο, νικέλιο (η ποσότητα αυτών στοιχεία στο χούμο εκατοντάδες έως χιλιάδες φορές περισσότερα από ό,τι στο ορυκτό συστατικό των εδαφών).

Οι φυσικές διεργασίες (ηλιακή ακτινοβολία, κλίμα, καιρικές συνθήκες, μετανάστευση, αποσύνθεση, έκπλυση) συμβάλλουν στον αυτοκαθαρισμό του εδάφους, κύριο χαρακτηριστικό του οποίου είναι η διάρκειά του. Διάρκεια αυτοκαθαρισμού- αυτός είναι ο χρόνος κατά τον οποίο υπάρχει μείωση κατά 96% του κλάσματος μάζας ενός ρύπου από την αρχική τιμή ή στην τιμή του υποβάθρου. Για τον αυτοκαθαρισμό των εδαφών, καθώς και την αποκατάστασή τους, απαιτείται πολύς χρόνος, ο οποίος εξαρτάται από τη φύση της ρύπανσης και τις φυσικές συνθήκες. Η διαδικασία αυτοκαθαρισμού των εδαφών διαρκεί από αρκετές ημέρες έως αρκετά χρόνια και η διαδικασία αποκατάστασης των διαταραγμένων εδαφών διαρκεί εκατοντάδες χρόνια.

Η ικανότητα των εδαφών να αυτοκαθαρίζονται από βαρέα μέταλλα είναι χαμηλή. Από αρκετά πλούσια σε οργανική ουσία δασικά εδάφη της εύκρατης ζώνης με επιφανειακή απορροή, αφαιρείται μόνο το 5% περίπου του μολύβδου που προέρχεται από την ατμόσφαιρα και περίπου το 30% ο ψευδάργυρος και ο χαλκός. Τα υπόλοιπα HM που κατακρημνίζονται διατηρούνται σχεδόν πλήρως στο επιφανειακό στρώμα εδάφους, καθώς η μετανάστευση προς τα κάτω στο προφίλ του εδάφους είναι εξαιρετικά αργή: με ρυθμό 0,1–0,4 cm/έτος. Επομένως, ο χρόνος ημιζωής του μολύβδου, ανάλογα με τον τύπο του εδάφους, μπορεί να είναι από 150 έως 400 χρόνια και για τον ψευδάργυρο και το κάδμιο - 100-200 χρόνια.

Τα γεωργικά εδάφη καθαρίζονται πιο γρήγορα από τις υπερβολικές ποσότητες ορισμένων HMs λόγω της πιο εντατικής μετανάστευσης λόγω της επιφανειακής και υπεδάφους απορροής, καθώς και λόγω του γεγονότος ότι ένα σημαντικό μέρος των μικροστοιχείων διέρχεται μέσω του ριζικού συστήματος σε πράσινη βιομάζα και παρασύρεται με την συγκομιδή.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μόλυνση του εδάφους με ορισμένες τοξικές ουσίες αναστέλλει σημαντικά τη διαδικασία αυτοκαθαρισμού των εδαφών από βακτήρια της ομάδας Escherichia coli. Έτσι, στην περιεκτικότητα σε 3,4-βενζοπυρένιο 100 μg/kg εδάφους, ο αριθμός αυτών των βακτηρίων στο έδαφος είναι 2,5 φορές υψηλότερος από ό,τι στον έλεγχο και σε συγκέντρωση μεγαλύτερη από 100 μg/kg και έως 100 mg/kg, είναι πολύ πιο πολλά.

Μελέτες εδάφους στην περιοχή των μεταλλουργικών κέντρων, που πραγματοποιήθηκαν από το Ινστιτούτο Εδαφολογικής Επιστήμης και Αγροχημείας, δείχνουν ότι σε ακτίνα 10 km, η περιεκτικότητα σε μόλυβδο είναι 10 φορές μεγαλύτερη από την τιμή υποβάθρου. Η μεγαλύτερη υπέρβαση σημειώθηκε στις πόλεις Dnepropetrovsk, Zaporozhye και Mariupol. Η περιεκτικότητα σε κάδμιο 10…100 φορές υψηλότερη από το επίπεδο υποβάθρου σημειώθηκε γύρω από το Ντόνετσκ, το Ζαπορόζιε, το Χάρκοβο, το Λυσιτσάνσκ. χρώμιο - γύρω από το Ντόνετσκ, το Zaporozhye, το Krivoy Rog, τη Nikopol. σίδηρος, νικέλιο - γύρω από το Krivoy Rog. μαγγάνιο - στην περιοχή της Νικόπολης. Γενικά, σύμφωνα με το ίδιο ινστιτούτο, περίπου το 20% της επικράτειας της Ουκρανίας είναι μολυσμένο με βαρέα μέταλλα.

Κατά την αξιολόγηση του βαθμού ρύπανσης με βαρέα μέταλλα, χρησιμοποιούνται δεδομένα για το MPC και την περιεκτικότητά τους στο υπόβαθρο στα εδάφη των κύριων φυσικών και κλιματικών ζωνών της Ουκρανίας. Εάν διαπιστωθεί αυξημένη περιεκτικότητα σε πολλά μέταλλα στο έδαφος, η ρύπανση εκτιμάται από το μέταλλο, η περιεκτικότητα του οποίου υπερβαίνει το πρότυπο στο μέγιστο βαθμό.