Vyanzo vya uchafuzi wa udongo na metali nzito vinaweza kuwa: Vyanzo vya uchafuzi wa metali nzito

S. Donahue - Uchafuzi wa udongo na metali nzitoUdongo ni mojawapo ya vipengele muhimu vya mazingira ya kilimo na mijini, na katika hali zote mbili, usimamizi mzuri ni ufunguo wa ubora wa udongo. Msururu huu wa madokezo ya kiufundi huchunguza shughuli za binadamu zinazosababisha uharibifu wa udongo na mbinu za usimamizi zinazolinda udongo wa mijini. Dokezo hili la kiufundi linashughulikia uchafuzi wa udongo na metali nzito

Vyuma katika udongo

Uchimbaji, uzalishaji na matumizi ya vitu vya syntetisk (kwa mfano, dawa, rangi, taka za viwandani, maji ya ndani na ya viwandani) inaweza kusababisha uchafuzi wa ardhi ya mijini na kilimo kwa metali nzito. Metali nzito pia hutokea kwa kawaida, lakini mara chache kwa kiasi cha sumu. Uchafuzi unaowezekana wa udongo unaweza kutokea katika dampo za zamani (hasa zile zinazotumika kwa taka za viwandani), katika bustani za zamani ambapo viuatilifu vyenye arseniki kama kiungo hai vilitumika, katika mashamba ambayo hapo awali yalitumika kwa maji taka au matope ya manispaa, katika maeneo au karibu na madampo ya madini na mabwawa, maeneo ya viwanda ambapo kemikali zinaweza kuwa zimemwagwa chini katika maeneo ya chini ya maeneo ya viwanda.

Mkusanyiko mkubwa wa metali nzito kwenye udongo ni sumu kwa wanadamu na wanyama. Mkusanyiko wa metali nzito kwa kawaida ni sugu (yatokanayo kwa muda mrefu), kupitia chakula. Papo hapo (papo hapo) sumu ya metali nzito hutokea kwa kumeza au kuwasiliana na ngozi. Matatizo sugu yanayohusiana na mfiduo wa muda mrefu wa metali nzito ni pamoja na:

1. Kiongozi - matatizo ya akili.
2. Cadmium - huathiri figo, ini na njia ya utumbo.
3. Arsenic - magonjwa ya ngozi, huathiri figo na mfumo mkuu wa neva.

Vipengele vya kawaida vya cationic ni zebaki, cadmium, risasi, nikeli, shaba, zinki, chromium na manganese. Vipengele vya kawaida vya anionic ni arseniki, molybdenum, selenium, na boroni.

Mbinu za jadi za kurekebisha udongo uliochafuliwa

Mazoea ya kurekebisha udongo na mazao yanaweza kusaidia kuzuia uchafu kuingia kwenye mimea, na kuiacha kwenye udongo. Njia hizi za kurekebisha hazitaondoa uchafuzi wa metali nzito, lakini zitasaidia kuziweka kwenye udongo na kupunguza uwezekano wa madhara mabaya ya metali. Tafadhali kumbuka kuwa aina ya chuma (cation au anion) lazima izingatiwe:

1. Kuongeza pH ya udongo hadi 6.5 au zaidi. Metali za cationic huyeyuka zaidi katika viwango vya chini vya pH, kwa hivyo kuinua pH huzifanya zipatikane kwa mimea na kwa hivyo kuna uwezekano mdogo wa kuingizwa kwenye tishu za mmea na kuingia kwenye mwili wa mwanadamu. Kuongezeka kwa pH kuna athari kinyume na vipengele vya anionic.
2. Kumwaga maji kwenye mchanga wenye unyevu. Mifereji ya maji huboresha uingizaji hewa wa udongo na kuruhusu metali kufanya oksidi, na kuifanya iwe chini ya mumunyifu na kupatikana. Sifa iliyo kinyume itazingatiwa kwa chromium, ambayo inapatikana zaidi katika fomu iliyooksidishwa. Shughuli ya vitu-hai ni nzuri katika kupunguza upatikanaji wa chromium.
3. . Utumiaji wa phosphates. Utumiaji wa fosfeti unaweza kupunguza upatikanaji wa metali kaniki, lakini kuwa na athari tofauti kwa misombo ya anionic kama vile arseniki. Phosphates lazima itumike kwa busara kwani viwango vya juu vya fosforasi kwenye udongo vinaweza kusababisha uchafuzi wa maji.
4. Uchaguzi makini wa mimea kwa ajili ya matumizi katika udongo uliochafuliwa na metali Mimea husogeza kiasi kikubwa cha metali kwenye majani yake kuliko matunda au mbegu zao. Hatari kubwa ya uchafuzi wa chakula kwenye mnyororo ni mboga za majani (lettuce au spinachi). Hatari nyingine ni matumizi ya mimea hii kwa mifugo.

Mitambo ya matibabu ya mazingira

Utafiti umeonyesha kuwa mimea ni nzuri katika kusafisha udongo uliochafuliwa (Wentzel et al., 1999). Phytoremediation ni neno la jumla la matumizi ya mimea kuondoa metali nzito au kuweka udongo safi, bila uchafuzi kama vile metali nzito, dawa za kuulia wadudu, vimumunyisho, mafuta ghafi, hidrokaboni zenye kunukia za polycyclic. Kwa mfano, nyasi za steppe zinaweza kuchochea kuvunjika kwa bidhaa za petroli. Maua ya porini yalitumiwa hivi majuzi kuharibu hidrokaboni kutoka kwa kumwagika kwa mafuta ya Kuwait. Spishi mseto za poplar zinaweza kuondoa misombo ya kemikali kama vile TNT pamoja na nitrati nyingi na dawa za kuua wadudu (Brady na Weil, 1999).

Mimea kwa ajili ya kutibu udongo uliochafuliwa na chuma

Mimea imetumika kuleta utulivu na kuondoa metali kutoka kwa udongo na maji. Taratibu tatu hutumiwa: phytoextraction, rhizofiltration na phytostabilization.

Makala hii inazungumzia kuhusu rhizofiltration na phytostabilization, lakini itazingatia phytoextraction.

Rhizofiltration ni ufyonzaji kwenye mizizi ya mimea au ufyonzwaji na mizizi ya mimea ya vichafuzi vilivyo katika miyeyusho inayozunguka eneo la mizizi (rhizosphere).

Rhizofiltration hutumiwa kusafisha maji ya chini ya ardhi. Mimea hupandwa katika greenhouses. Maji yaliyochafuliwa hutumiwa kuzoea mimea katika mazingira. Kisha mimea hii hupandwa mahali pa maji ya chini ya ardhi yaliyochafuliwa, ambapo mizizi huchuja maji na uchafuzi wa mazingira. Mara tu mizizi imejaa vitu vilivyochafuliwa, mimea huvunwa. Huko Chernobyl, alizeti ilitumiwa kwa njia hii kuondoa vitu vyenye mionzi kutoka kwa maji ya chini ya ardhi (EPA, 1998)

Phytostabilization ni matumizi ya mimea ya kudumu ili kuleta utulivu au immobilize vitu vyenye madhara katika udongo na chini ya ardhi. Vyuma hufyonzwa na kusanyiko kwenye mizizi, huwekwa kwenye mizizi, au kuwekwa kwenye rhizosphere. Mimea hii pia inaweza kutumika kurejesha maeneo ambayo mimea ya asili inakosekana, na hivyo kupunguza hatari ya mmomonyoko wa maji na upepo na uvujaji. Phytostabilization inapunguza uhamaji wa uchafu na kuzuia harakati zaidi ya vitu vilivyochafuliwa kwenye maji ya chini ya ardhi au hewa, na hupunguza kuingia kwao kwenye minyororo ya chakula.

Uchimbaji wa Phyto

Phytoextraction ni mchakato wa kukua mimea katika udongo uliochafuliwa na chuma. Mizizi huhamisha metali kwenye sehemu za juu za ardhi za mimea, baada ya hapo mimea hii hukusanywa na kuchomwa moto au kutengenezwa mboji ili kuchakata metali. Mizunguko kadhaa ya ukuaji wa mazao inaweza kuwa muhimu ili kupunguza viwango vya uchafuzi wa mazingira ndani ya mipaka inayokubalika. Ikiwa mimea imechomwa, majivu lazima yatupwe kwenye dampo za taka.

Mimea iliyopandwa kwa phytoextraction inaitwa hyperaccumulators. Wanachukua kiasi kikubwa cha chuma kisicho kawaida ikilinganishwa na mimea mingine. Hyperaccumulators inaweza kuwa na takriban miligramu 1000 kwa kilo ya cobalt, shaba, chromium, risasi, nikeli, na hata miligramu 10,000 kwa kilo (1%) ya manganese na zinki kwa msingi wa suala kavu (Baker na Brooks, 1989).

Uchimbaji wa fito ni rahisi zaidi kwa metali kama vile nikeli, zinki, na shaba kwa sababu metali hizi hupendelewa na mimea mingi kati ya 400 ya hyperaccumulator. Baadhi ya mimea ya jenasi Thlaspi (pennycress) inajulikana kuwa na takriban 3% ya zinki katika tishu zao. Mimea hii inaweza kutumika kama madini kwa sababu ya mkusanyiko wao wa juu wa chuma (Brady na Veilya, 1999).

Kati ya metali zote, risasi ni uchafuzi wa kawaida wa udongo (EPA, 1993). Kwa bahati mbaya, mimea haina kukusanya risasi chini ya hali ya asili. Chelators kama vile EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) lazima iongezwe kwenye udongo. EDTA inaruhusu mimea kuchimba risasi. Mmea unaotumika sana kwa uchimbaji wa risasi ni haradali ya India (Brassisa juncea). Phytotech (kampuni ya kibinafsi ya utafiti) iliripoti kwamba walisafisha mashamba huko New Jersey katika Viwango vya Viwanda vya 1 hadi 2 na haradali ya India (Wantanabe, 1997).

Mimea inaweza kuondoa zinki, cadmium, risasi, selenium na nikeli kutoka kwa udongo katika miradi ambayo ina matarajio ya muda wa kati na mrefu.

Usafishaji wa kawaida wa tovuti unaweza kugharimu kati ya $10.00 na $100.00 kwa kila mita ya ujazo (m3), wakati uondoaji wa nyenzo zilizochafuliwa unaweza kugharimu kati ya $30.00 na $300/m3 kwa kulinganisha, uchimbaji wa phyto unaweza kugharimu $0.05/m3 (Watanabe, 1997).

Matarajio ya baadaye

Phytoremediation imesomwa kupitia utafiti katika matumizi madogo na ya kiwango kamili. Phytoremediation inaweza kuingia katika nyanja ya biashara (Watanabe, 1997). Soko la phytoremediation linakadiriwa kufikia $214 hadi $370 milioni ifikapo 2005 (Sayansi ya Mazingira na Teknolojia, 1998). Kwa kuzingatia ufanisi wake wa sasa, phytoremediation inafaa zaidi kwa urekebishaji wa maeneo mapana ambayo uchafu huwepo katika viwango vya chini hadi wastani. Kabla ya phytoremediation kuuzwa kikamilifu, utafiti zaidi unahitajika ili kuhakikisha kwamba tishu za mimea zinazotumiwa kwa phytoremediation hazina athari mbaya kwa mazingira, wanyamapori, au binadamu (EPA, 1998). Utafiti unahitajika pia ili kupata vilimbikizo bora zaidi vya kibayolojia ambavyo vinazalisha biomasi zaidi. Kuna haja ya kuchimba metali kibiashara kutoka kwa majani ya mimea ili ziweze kutumika tena. Phytoremediation ni polepole kuliko mbinu za jadi za kuondoa metali nzito kutoka kwenye udongo, lakini ni nafuu zaidi. Kuzuia uchafuzi wa udongo ni nafuu zaidi kuliko kurekebisha matokeo ya janga.

Orodha ya fasihi iliyotumika

1.Baker, A.J.M., na R.R. Brooks. 1989. Mimea ya Dunia ambayo hujilimbikiza vipengele vya metali - mapitio ya usambazaji wao, ikolojia, na phytochemistry. Urejeshaji wa viumbe 1:81:126.
2. Brady, N.C., na R.R. Weil. 1999. Asili na sifa za udongo. Toleo la 12. Ukumbi wa Prentice. Upper Saddle River, NJ.
3. Sayansi ya Mazingira na Teknolojia. 1998. Phytoremediation; utabiri. Sayansi ya Mazingira na Teknolojia. Vol. 32, toleo la 17, uk.399A.
4. McGrath, S.P. 1998. Phytoextraction kwa ajili ya kurekebisha udongo. uk. 261-287. Katika R. Brooks (ed.) Mimea ambayo hujilimbikiza metali nzito jukumu lao katika phytoremediation, microbiology, archaeology, uchunguzi wa madini na phytomining. CAB International, New York, NY.
5. Phytotech. 2000. Teknolojia ya Phytoremediation.

Metali nzito sasa ziko mbele sana kuliko uchafuzi unaojulikana kama kaboni dioksidi na sulfuri, na katika utabiri zinapaswa kuwa hatari zaidi, hatari zaidi kuliko taka za mitambo ya nyuklia na taka ngumu. Uchafuzi wa metali nzito unahusishwa na matumizi yao makubwa katika uzalishaji wa viwandani pamoja na mifumo dhaifu ya matibabu, na kusababisha kutolewa kwa metali nzito kwenye mazingira. Udongo ndio njia kuu ambayo metali nzito huingia, ikijumuisha kutoka angahewa na mazingira ya majini. Pia hutumika kama chanzo cha uchafuzi wa pili wa hewa ya uso na maji ambayo hutiririka kutoka kwake hadi Bahari ya Dunia. Kutoka kwenye udongo, metali nzito huingizwa na mimea, ambayo huwa chakula cha wanyama waliopangwa zaidi.

Neno metali nzito, ambalo lina sifa ya kundi kubwa la uchafuzi wa mazingira, limepata umaarufu mkubwa hivi karibuni. Katika kazi mbalimbali za kisayansi na kutumika, waandishi hutafsiri maana ya dhana hii kwa njia tofauti. Katika suala hili, kiasi cha vipengele vilivyoainishwa kama metali nzito hutofautiana sana. Sifa nyingi hutumika kama vigezo vya uanachama: wingi wa atomiki, msongamano, sumu, kuenea katika mazingira asilia, kiwango cha kuhusika katika mizunguko ya asili na ya mwanadamu.

Katika kazi zinazojitolea kwa shida za uchafuzi wa mazingira na ufuatiliaji wa mazingira, leo zaidi ya metali 40 za jedwali la upimaji zimeainishwa kama metali nzito na D.I. Mendeleev yenye molekuli ya atomiki ya zaidi ya vitengo 50 vya atomiki: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi, n.k. Katika kesi hii, masharti yafuatayo jukumu muhimu katika uainishaji wa metali nzito : sumu yao ya juu kwa viumbe hai katika viwango vya chini, pamoja na uwezo wa kujilimbikiza na biomagnify.

Kwa mujibu wa uainishaji wa N. Reimers, metali yenye wiani wa zaidi ya 8 g / cm3 inapaswa kuchukuliwa kuwa nzito. Kwa hivyo, metali nzito ni pamoja na Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Rasmi, ufafanuzi wa metali nzito unafanana na idadi kubwa ya vipengele. Walakini, kulingana na watafiti wanaojishughulisha na shughuli za vitendo zinazohusiana na kuandaa uchunguzi wa hali na uchafuzi wa mazingira, misombo ya vitu hivi ni mbali na kuwa sawa na uchafuzi wa mazingira. Kwa hiyo, katika kazi nyingi, upeo wa kundi la metali nzito hupunguzwa, kwa mujibu wa vigezo vya kipaumbele vinavyowekwa na mwelekeo na maalum ya kazi. Kwa hivyo, katika kazi za kisasa za Yu.A. Israeli katika orodha ya dutu za kemikali zitakazoamuliwa katika mazingira asilia katika vituo vya usuli katika hifadhi za biosphere, Pb, Hg, Cd, Kama zinavyotajwa katika sehemu ya metali nzito. Kwa upande mwingine, kulingana na uamuzi wa Kikosi Kazi cha Uzalishaji wa Metali Nzito, kinachofanya kazi chini ya mwamvuli wa Tume ya Uchumi ya Umoja wa Mataifa ya Ulaya na kukusanya na kuchambua habari juu ya uzalishaji wa uchafuzi katika nchi za Ulaya, Zn, As, Se na Sb pekee. ziliainishwa kama metali nzito.

Kusawazisha yaliyomo kwenye metali nzito kwenye udongo na mimea ni ngumu sana kwa sababu ya kutowezekana kwa kuzingatia kikamilifu mambo yote ya mazingira. Kwa hivyo, kubadilisha tu mali ya agrochemical ya udongo (mmenyuko wa kati, maudhui ya humus, kiwango cha kueneza kwa besi, usambazaji wa ukubwa wa chembe) inaweza kupunguza au kuongeza maudhui ya metali nzito katika mimea mara kadhaa. Kuna data inayokinzana hata kuhusu maudhui ya usuli wa baadhi ya metali. Matokeo yaliyopatikana na yaliyotajwa na watafiti wakati mwingine hutofautiana kwa mara 5-10.

Usambazaji wa metali za uchafuzi katika nafasi ni ngumu sana na inategemea mambo mengi, lakini kwa hali yoyote, ni udongo ambao ni mpokeaji mkuu na mkusanyiko wa raia wa technogenic wa metali nzito.

Kuingia kwa metali nzito katika lithosphere kutokana na utawanyiko wa teknolojia hutokea kwa njia mbalimbali. Muhimu zaidi kati yao ni uzalishaji wakati wa michakato ya joto la juu (madini ya feri na yasiyo ya feri, kuchoma malighafi ya saruji, mwako wa mafuta ya madini). Kwa kuongezea, chanzo cha uchafuzi wa biocenoses inaweza kuwa umwagiliaji na maji yenye maudhui ya juu ya metali nzito, matumizi ya matope ya maji machafu ya ndani kwenye udongo kama mbolea, uchafuzi wa sekondari kutokana na kuondolewa kwa metali nzito kutoka kwa makampuni ya metallurgiska na maji au mtiririko wa hewa. , kuingia kwa kiasi kikubwa cha metali nzito na matumizi ya mara kwa mara ya viwango vya juu vya mbolea za kikaboni, madini na dawa za wadudu. Kiambatisho Na. 1 kinaonyesha mawasiliano kati ya vyanzo vya uchafuzi wa teknolojia na uchafuzi wa chuma.

Ili kuonyesha uchafuzi wa kiteknolojia na metali nzito, mgawo wa mkusanyiko hutumiwa, sawa na uwiano wa mkusanyiko wa kipengele katika udongo uliochafuliwa na mkusanyiko wake wa nyuma. Inapochafuliwa na metali nzito kadhaa, kiwango cha uchafuzi wa mazingira hupimwa na thamani ya fahirisi ya mkusanyiko wa jumla (Zc).

Katika Kiambatisho Nambari 1, viwanda ambavyo sasa vinafanya kazi katika eneo la Komsomolsk-on-Amur vinaonyeshwa kwa rangi. Jedwali linaonyesha kuwa vitu kama vile zinki, risasi, cadmium vinahitaji udhibiti wa lazima juu ya kiwango cha MPC, haswa kwa kuzingatia ukweli kwamba wamejumuishwa katika orodha ya uchafuzi mkubwa wa metali nzito (Hg, Pb, Cd, As - kulingana na Yu.A. Israel ), hasa kwa sababu mkusanyiko wao wa kiteknolojia katika mazingira unaendelea kwa kasi ya juu.

Kulingana na data hizi, hebu tuchunguze kwa undani vipengele vya vipengele hivi.

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

Mkusanyiko wa juu unaokubalika katika Zn 2+ ni 1 mg/dm 3 (kiashiria kinachozuia madhara ni organoleptic), kiwango cha juu kinachokubalika kwa Zn 2+ ni 0.01 mg/dm 3 (kiashiria kinachozuia madhara ni kitoksini) (sifa za biogeochemical. Tazama Kiambatisho 2).

Hivi sasa, risasi inashika nafasi ya kwanza kati ya sababu za sumu ya viwandani. Hii ni kutokana na matumizi yake makubwa katika tasnia mbalimbali (Kiambatisho 1).

Risasi hupatikana katika uzalishaji wa gesi chafu kutoka kwa makampuni ya biashara ya madini, ambayo sasa ndiyo chanzo kikuu cha uchafuzi wa mazingira, usindikaji wa chuma, uhandisi wa umeme, na kemikali za petroli. Chanzo kikubwa cha risasi ni moshi wa moshi kutoka kwa magari yanayotumia petroli yenye risasi.

Hivi sasa, idadi ya magari na ukubwa wa trafiki yao inaendelea kuongezeka, ambayo pia huongeza kiasi cha uzalishaji wa risasi katika mazingira.

Wakati wa operesheni yake, Kiwanda cha Betri cha Komsomolsk-on-Amur kilikuwa chanzo chenye nguvu cha uchafuzi wa risasi katika maeneo ya mijini. Kipengele kilichowekwa kwenye uso wa udongo kupitia anga, kusanyiko na sasa hakijaondolewa kutoka humo. Leo, moja ya vyanzo vya uchafuzi wa mazingira pia ni mmea wa metallurgiska. Kuna mkusanyo zaidi wa risasi, pamoja na "hifadhi" ambazo hazijakamilika hapo awali. Kwa maudhui ya risasi ya 2-3g kwa kila kilo 1 ya udongo, udongo unakufa.

Karatasi nyeupe iliyochapishwa na wataalamu wa Urusi inaripoti kwamba uchafuzi wa risasi unafunika nchi nzima na ni moja ya majanga mengi ya mazingira katika uliokuwa Muungano wa Sovieti ambayo yamefichuliwa katika miaka ya hivi karibuni. Sehemu nyingi za Urusi hupata mzigo kutoka kwa uwekaji wa risasi ambao unazidi mzigo muhimu kwa utendaji wa kawaida wa mfumo ikolojia. Katika miji mingi, tayari katika miaka ya 90, viwango vya risasi katika hewa na udongo vilizidi maadili yanayolingana na viwango vya juu vinavyoruhusiwa. Leo, licha ya uboreshaji wa vifaa vya kiufundi, hali haijabadilika sana (Kiambatisho 3).

Uchafuzi wa risasi wa mazingira huathiri afya ya binadamu. Kemikali hiyo huingia mwilini kwa kuvuta hewa iliyo na risasi na kumeza madini hayo kupitia chakula, maji na chembe za vumbi. Kemikali hujilimbikiza katika mwili, katika mifupa na tishu za juu. Inathiri figo, ini, mfumo wa neva na viungo vya kutengeneza damu. Mfiduo wa risasi hudhoofisha mfumo wa uzazi wa mwanamke na mwanaume. Kwa wanawake wa umri wa ujauzito na kuzaa, viwango vya juu vya risasi katika damu husababisha hatari fulani, kwa kuwa chini ya ushawishi wake kazi ya hedhi inasumbuliwa, kuzaliwa mapema, kupoteza mimba na kifo cha fetusi ni kawaida zaidi kutokana na kupenya kwa risasi kupitia kizuizi cha placenta. Watoto wachanga wana kiwango cha juu cha vifo. Uzito mdogo wa kuzaliwa, kudumaa na kupoteza kusikia pia hutokana na sumu ya risasi.

Kwa watoto wadogo, sumu ya risasi ni hatari sana kwa sababu inathiri vibaya ukuaji wa ubongo na mfumo wa neva. Hata kwa kipimo cha chini, sumu ya risasi katika watoto wa shule ya mapema husababisha kupungua kwa ukuaji wa kiakili, umakini na uwezo wa kuzingatia, kuchelewesha kusoma, na kusababisha ukuzaji wa uchokozi, shughuli nyingi na shida zingine katika tabia ya mtoto. Ukiukaji huu wa maendeleo unaweza kudumu kwa muda mrefu na usioweza kutenduliwa. Kiwango kikubwa cha ulevi husababisha udumavu wa kiakili, kukosa fahamu, degedege na kifo.

Kiashiria kikwazo cha madhara ni usafi-tokolojia. Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa risasi ni 0.03 mg/dm 3, kiwango cha juu kinachokubalika cha risasi ni 0.1 mg/dm 3.

Vyanzo vya anthropogenic vya cadmium vinavyoingia kwenye mazingira vinaweza kugawanywa katika vikundi viwili:

• § uzalishaji wa ndani ambao unahusishwa na aina za viwanda zinazozalisha (hii inajumuisha idadi ya makampuni ya kemikali, hasa uzalishaji wa asidi ya sulfuriki) au kutumia cadmium.
• § vyanzo vilivyotawanyika vya nguvu tofauti duniani kote, kuanzia mitambo ya nishati ya joto na injini hadi mbolea za madini na moshi wa tumbaku.

Sifa mbili za cadmium huamua umuhimu wake kwa mazingira:

• 1. Shinikizo la juu la mvuke, kuhakikisha urahisi wa uvukizi, kwa mfano, wakati wa kuyeyuka au mwako wa makaa ya mawe;
• 2. Umumunyifu mwingi katika maji, haswa katika viwango vya chini vya asidi ya pH (haswa katika pH5).

Cadmium inayoingia kwenye udongo iko hasa katika fomu ya simu, ambayo ina umuhimu mbaya wa mazingira. Fomu ya simu huamua uwezo wa juu wa uhamiaji wa kipengele katika mazingira na husababisha kuongezeka kwa uchafuzi wa mtiririko wa vitu kutoka kwenye udongo hadi kwa mimea.

Uchafuzi wa udongo na Cd huendelea kwa muda mrefu hata baada ya chuma hiki kuacha kutolewa tena. Hadi 70% ya cadmium inayoingia kwenye udongo inahusishwa na complexes za kemikali za udongo zinazopatikana kwa kunyonya kwa mimea. Microflora ya udongo pia inashiriki katika malezi ya misombo ya cadmium-kikaboni. Kulingana na utungaji wa kemikali, mali ya kimwili ya udongo na fomu ya cadmium inayoingia, mabadiliko yake katika udongo yanakamilika ndani ya siku kadhaa. Matokeo yake, cadmium hujilimbikiza katika fomu ya ionic katika maji ya tindikali au kwa namna ya hidroksidi isiyo na kaboni na carbonate. Inaweza pia kuwepo kwenye udongo kwa namna ya misombo tata. Katika maeneo ya maudhui ya juu ya cadmium katika udongo, ongezeko la mara 20-30 katika mkusanyiko wake katika sehemu za juu za ardhi za mimea huanzishwa ikilinganishwa na mimea katika maeneo yasiyo na uchafu. Dalili zinazoonekana zinazosababishwa na kuongezeka kwa cadmium katika mimea ni chlorosis ya majani, rangi nyekundu-kahawia ya kingo zao na mishipa, pamoja na kuchelewa kwa ukuaji na uharibifu wa mfumo wa mizizi.

Cadmium ni sumu sana. Phytotoxicity ya juu ya cadmium inaelezewa na mali yake ya kemikali sawa na zinki. Kwa hiyo, cadmium inaweza kuchukua nafasi ya zinki katika michakato mingi ya biochemical, kuharibu utendaji wa idadi kubwa ya enzymes. Phytotoxicity ya cadmium inadhihirishwa katika athari yake ya kuzuia photosynthesis, usumbufu wa kupumua na kurekebisha dioksidi kaboni, pamoja na mabadiliko katika upenyezaji wa membrane za seli.

Umuhimu mahususi wa kibayolojia wa cadmium kama kipengele cha ufuatiliaji haujabainishwa. Cadmium huingia ndani ya mwili wa mwanadamu kwa njia mbili: kazini na kupitia chakula. Minyororo ya chakula ya ulaji wa cadmium huundwa katika maeneo ya kuongezeka kwa uchafuzi wa cadmium ya miili ya udongo na maji. Cadmium inapunguza shughuli ya enzymes ya utumbo (trypsin na, kwa kiasi kidogo, pepsin), inabadilisha shughuli zao, na kuamsha enzymes. Cadmium huathiri kimetaboliki ya wanga, na kusababisha hyperglycemia, kuzuia awali ya glycogen kwenye ini.

Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa katika ni 0.001 mg/dm 3, ukolezi wa juu unaoruhusiwa v ni 0.0005 mg/dm 3 (ishara ya kuzuia madhara ni ya kitoksini).

Kwa sababu ya shughuli za anthropogenic, idadi kubwa ya vitu anuwai vya kemikali na misombo yao huingia kwenye mazingira - hadi tani 5 za taka za kikaboni na madini kwa kila mtu kila mwaka. Kutoka nusu hadi theluthi mbili ya pembejeo hizi hubakia katika slag na majivu, na kutengeneza upungufu wa ndani katika utungaji wa kemikali ya udongo na maji.

Biashara, majengo, huduma za mijini, taka za viwandani, kaya na kinyesi kutoka kwa maeneo yenye watu wengi na maeneo ya viwanda sio tu kwamba hutenganisha udongo, lakini pia huvuruga biogeokemia na biolojia ya mifumo ya udongo-ikolojia kwa makumi ya kilomita karibu. Kwa kiasi fulani, kila jiji au kituo cha viwanda ni sababu ya kuibuka kwa upungufu mkubwa wa biogeochemical ambao ni hatari kwa wanadamu.

Chanzo cha metali nzito ni uzalishaji wa viwandani. Wakati huo huo, mazingira ya misitu huteseka zaidi kuliko udongo wa kilimo na mazao. Hasa sumu ni risasi, cadmium, zebaki, arseniki na chromium.

Metali nzito, kama sheria, hujilimbikiza kwenye safu ya mchanga, haswa katika upeo wa juu wa humus. Nusu ya maisha ya kuondolewa kwa metali nzito kutoka kwa udongo (kuvuja, mmomonyoko, matumizi ya mimea, deflation) inategemea aina ya udongo kwa:

• zinki - miaka 70-510;
• kadiamu - 13-POLET;
• shaba - miaka 310-1500;
• kuongoza - miaka 740-5900.

Matokeo magumu na wakati mwingine yasiyoweza kutenduliwa ya ushawishi wa metali nzito yanaweza kueleweka na kutabiriwa tu kwa msingi wa mbinu ya mazingira-biogeochemical kwa shida ya sumu kwenye biolojia. Viashiria vifuatavyo vinaathiri viwango vya uchafuzi wa mazingira na hali ya sumu-ikolojia:

• bioproductivity ya udongo na maudhui ya humus ndani yao;
• tabia ya asidi-msingi ya udongo na maji;
• hali ya redox;
• mkusanyiko wa ufumbuzi wa udongo;
• uwezo wa kunyonya udongo;
• utungaji wa granulometric ya udongo;
• aina ya utawala wa maji.

Jukumu la mambo haya bado halijasomwa vya kutosha, ingawa ni kifuniko cha udongo ambacho ndicho mpokeaji wa mwisho wa kemikali nyingi za teknolojia zinazohusika katika biosphere. Udongo ni mkusanyiko kuu, sorbent na uharibifu wa sumu.

Sehemu kubwa ya metali huingia kwenye udongo kutoka kwa shughuli za anthropogenic. Mtawanyiko huanza kutoka wakati wa uchimbaji wa madini, gesi, mafuta, makaa ya mawe na madini mengine. Mlolongo wa utawanyiko wa vipengele unaweza kupatikana kutoka kwa mgodi unaozalisha, machimbo, kisha hasara hutokea wakati wa usafirishaji wa malighafi kwenye kiwanda cha usindikaji yenyewe, utawanyiko unaendelea kwenye mstari wa usindikaji wa usindikaji, kisha katika mchakato wa metallurgiska usindikaji, uzalishaji wa chuma na hadi dampo, dampo za viwandani na majumbani.

Vipengele vingi huja na uzalishaji kutoka kwa makampuni ya viwanda kwa kiasi kikubwa, na uchafuzi wa mazingira hauhusiani kila mara na bidhaa kuu za makampuni ya biashara, lakini inaweza kuwa sehemu ya uchafu. Kwa hivyo, karibu na kiyeyusha madini ya risasi, vichafuzi vya kipaumbele, pamoja na risasi na zinki, vinaweza kujumuisha cadmium, shaba, zebaki, arseniki, na selenium, na karibu na biashara za kuyeyusha alumini, florini, arseniki na berili. Sehemu kubwa ya uzalishaji kutoka kwa makampuni ya biashara huingia katika mzunguko wa kimataifa - hadi 50% ya risasi, zinki, shaba na hadi 90% ya zebaki.

Uzalishaji wa kila mwaka wa baadhi ya metali unazidi uhamiaji wao wa asili, hasa kwa kiasi kikubwa kwa risasi na chuma. Ni dhahiri kwamba shinikizo la metali ya technogenic inapita kwenye mazingira, ikiwa ni pamoja na udongo, inaongezeka.

Ukaribu wa chanzo cha uchafuzi wa mazingira huathiri uchafuzi wa anga wa udongo. Kwa hivyo, biashara mbili kubwa katika mkoa wa Sverdlovsk - Ural Aluminium Smelter na Kiwanda cha Nguvu cha Mafuta cha Krasnoyarsk - ziligeuka kuwa vyanzo vya uchafuzi wa hewa wa kiteknolojia na mipaka iliyotamkwa ya kuanguka kwa metali za technogenic na mvua.

Hatari ya uchafuzi wa udongo na metali za kiteknolojia kutoka kwa erosoli ya hewa ipo kwa aina yoyote ya udongo na mahali popote katika jiji, tofauti pekee ni kwamba udongo ulio karibu na chanzo cha technogenesis (kiwanda cha metallurgiska, mtambo wa nguvu ya joto, kituo cha gesi au usafiri wa rununu) utakuwa unajisi zaidi.

Mara nyingi hatua kubwa ya makampuni ya biashara huenea juu ya eneo ndogo, ambayo husababisha kuongezeka kwa maudhui ya metali nzito, misombo ya arseniki, fluorine, oksidi za sulfuri, asidi ya sulfuriki, wakati mwingine asidi hidrokloric, sianidi katika viwango mara nyingi huzidi kiwango cha juu kinachoruhusiwa (Jedwali). 4.1). Mafuniko ya nyasi na mashamba ya misitu yanakufa, kifuniko cha udongo kinaharibiwa, na michakato ya mmomonyoko inaendelea. Hadi 30-40% ya metali nzito kutoka kwa udongo inaweza kuingia chini ya ardhi.

Walakini, udongo pia hutumika kama kizuizi chenye nguvu cha kijiografia kwa mtiririko wa uchafuzi wa mazingira, lakini kwa kikomo fulani. Mahesabu yanaonyesha kuwa chernozem ina uwezo wa kurekebisha kwa nguvu hadi 40-60 t/ha ya risasi tu kwenye safu ya kilimo yenye unene wa cm 0-20, udongo wa podzolic - 2-6 t/ha, na upeo wa udongo kwa ujumla - hadi 100. t / ha, lakini wakati huo huo hali ya sumu ya papo hapo hutokea kwenye udongo yenyewe.

Bado peke yake Kipengele cha udongo ni uwezo wa kubadilisha kikamilifu misombo inayoingia ndani yake. Vipengele vya madini na kikaboni vinashiriki katika athari hizi, na mabadiliko ya kibiolojia yanawezekana. Wakati huo huo, michakato ya kawaida ni mpito wa misombo ya mumunyifu wa maji ya metali nzito kuwa yenye mumunyifu (oksidi, hidroksidi, chumvi na uzalishaji mdogo. Jedwali 4.1. Orodha ya vyanzo vya uchafuzi wa mazingira na vipengele vya kemikali, mkusanyiko wa ambayo inawezekana katika udongo katika eneo la ushawishi wa vyanzo hivi (Miongozo MU 2.1.7.730-99 "Tathmini ya usafi wa ubora wa udongo katika maeneo yenye watu").

Vyanzo Uchafuzi	Aina ya uzalishaji	Sababu ya kuzingatia K s
Metali zisizo na feri	Uzalishaji wa metali zisizo na feri kutoka kwa ores na huzingatia	Pb, Zn, Cu, Ag	Sn, As, Cd, Sb, Hg, Se, Bi
	Usafishaji wa metali zisizo na feri	Pb, Zn, Sn, Cu
	Uzalishaji wa metali ngumu na kinzani zisizo na feri
	Uzalishaji wa titanium	Ag, Zn, Pb, V, Cu	Ti, Mn, Mo, Sn, V
Madini yenye feri	Uzalishaji wa chuma cha alloy	Co, Mo, Bi, W, Zn
	Uzalishaji wa madini ya chuma
Sekta ya uhandisi wa mitambo na ufundi chuma	Biashara na matibabu ya joto ya metali (bila msingi)		Ni, Cr, Hg, Sn, Cu
	Uzalishaji wa betri za risasi
	Uzalishaji wa vifaa kwa tasnia ya elektroniki na umeme
Sekta ya kemikali	Uzalishaji wa superphosphate		Ardhi adimu, Cu, Cr, As, It
	Uzalishaji wa plastiki
Viwanda vifaa vya ujenzi	Uzalishaji wa saruji
Uchapishaji viwanda	Aina za msingi, nyumba za uchapishaji
Taka ngumu za Manispaa		Pb, Cd, Sn, Cu, Ag, Sb, Zn
Maji taka ya maji taka		Pb, Cd, V, Ni, Sn, Cr, Cu, Zn

kwa kupunguza umumunyifu wa PR) kama sehemu ya changamano ya kunyonya udongo (SAC): mabaki ya viumbe hai huunda misombo changamano yenye ayoni za metali nzito. Mwingiliano wa ions za chuma na vipengele vya udongo hutokea kulingana na aina ya athari za sorption, mvua-kuyeyuka, malezi magumu, na uundaji wa chumvi rahisi. Kasi na mwelekeo wa michakato ya mabadiliko hutegemea pH ya mazingira, maudhui ya chembe ndogo, na kiasi cha humus.

Kwa matokeo ya mazingira ya uchafuzi wa udongo na metali nzito, viwango na aina za tukio la metali nzito katika ufumbuzi wa udongo ni muhimu sana. Uhamaji wa metali nzito unahusiana kwa karibu na muundo wa awamu ya kioevu: umumunyifu mdogo wa oksidi za metali nzito na hidroksidi kawaida huzingatiwa kwenye udongo na mmenyuko wa neutral au alkali. Kinyume chake, uhamaji wa metali nzito ni wa juu zaidi wakati ufumbuzi wa udongo humenyuka kwa nguvu, hivyo athari ya sumu ya metali nzito katika mandhari ya misitu ya taiga yenye asidi inaweza kuwa muhimu sana ikilinganishwa na udongo wa neutral au alkali. Sumu ya vipengele kwa mimea na viumbe hai ni moja kwa moja kuhusiana na uhamaji wao katika udongo. Mbali na asidi, sumu huathiriwa na mali ya udongo ambayo huamua nguvu ya fixation ya uchafuzi unaoingia; uwepo wa pamoja wa ions mbalimbali una athari kubwa.

Hatari kubwa zaidi kwa viumbe vya juu, ikiwa ni pamoja na wanadamu, ni matokeo ya mabadiliko ya microbial ya misombo ya isokaboni ya metali nzito katika misombo ngumu. Matokeo ya uchafuzi wa metali yanaweza pia kuwa usumbufu wa minyororo ya udongo katika biogeocenoses. Inawezekana pia kubadili complexes nzima, jumuiya za microorganisms na wanyama wa udongo. Metali nzito huzuia michakato muhimu ya kibaolojia kwenye udongo - mabadiliko ya misombo ya kaboni - kinachojulikana kama "kupumua" kwa udongo, pamoja na fixation ya nitrojeni.

Uchafuzi wa udongo na metali nzito una vyanzo tofauti:

• 1. taka kutoka kwa sekta ya ufundi chuma;
• 2. uzalishaji wa viwandani;
• 3. bidhaa za mwako wa mafuta;
• 4. gesi za kutolea nje za magari;
• 5. njia za kemikali za kilimo

Uchafuzi wa udongo kama matokeo ya mambo ya asili na vyanzo vya anthropogenic sio tu hubadilisha mwendo wa michakato ya kutengeneza udongo, ambayo husababisha kupungua kwa mavuno, hudhoofisha utakaso wa udongo kutoka kwa viumbe hatari, lakini pia ina moja kwa moja au isiyo ya moja kwa moja. athari (kupitia mimea, mimea au bidhaa za chakula cha wanyama) ushawishi. Metali nzito, zinazotoka kwenye udongo ndani ya mimea na kupitishwa kupitia minyororo ya chakula, zina athari ya sumu kwa mimea, wanyama na afya ya binadamu.

Kulingana na kiwango cha athari ya sumu kwenye mazingira, metali nzito imegawanywa katika vikundi vitatu vya hatari: 1. As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, Ti;

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

Athari za uchafuzi wa mazingira kwenye mazao na ubora wa bidhaa.

Usumbufu unaotokea katika viumbe vya mmea chini ya ushawishi wa metali nzito kupita kiasi husababisha mabadiliko katika mavuno na ubora wa bidhaa za mazao (haswa kwa sababu ya kuongezeka kwa yaliyomo kwenye metali zenyewe. Kufanya hatua za kurekebisha udongo uliochafuliwa na metali nzito yenyewe. haiwezi kuhakikisha mavuno ya juu ya bidhaa za kilimo salama kwa mazingira Uhamaji wa metali nzito na upatikanaji wake kwa mimea unadhibitiwa kwa kiasi kikubwa na sifa za udongo kama vile hali ya asidi-msingi, hali ya humus, usambazaji wa ukubwa wa chembe na uwezo wa kunyonya unaohusishwa kuendelea na maendeleo ya hatua maalum Ili kurejesha rutuba ya udongo uliochafuliwa, ni muhimu kuamua vigezo vya uainishaji wao kulingana na hatari ya uchafuzi wa metali nzito, kwa kuzingatia seti ya mali ya kimwili na ya kemikali uchafuzi wa metali nzito, mazao ya kilimo hupungua kwa kasi.

Viwango vya sumu vya uchafuzi wa mazingira hujilimbikiza polepole kwenye mchanga, lakini hukaa hapo kwa muda mrefu, na kuathiri vibaya hali ya kiikolojia ya mikoa yote. Udongo uliochafuliwa na metali nzito na radionuclides karibu haiwezekani kusafisha. Hadi sasa, njia pekee inajulikana: kupanda udongo huo na mazao ya kukua kwa haraka ambayo hutoa molekuli kubwa ya kijani; mazao hayo huondoa vitu vyenye sumu kutoka kwa udongo, na kisha mazao yaliyovunwa lazima yaharibiwe. Lakini hii ni utaratibu mrefu na wa gharama kubwa. Unaweza kupunguza uhamaji wa misombo ya sumu na kuingia kwao kwenye mimea kwa kuongeza pH ya udongo kwa kuweka chokaa au kuongeza dozi kubwa za dutu za kikaboni, kama vile peat. Kulima kwa kina kunaweza kuwa na athari nzuri, wakati safu ya juu ya udongo iliyochafuliwa inapungua kwa kina cha cm 50-70 wakati wa kulima, na tabaka za kina za udongo huinuliwa juu ya uso. Ili kufanya hivyo, unaweza kutumia jembe maalum za tabaka nyingi, lakini tabaka za kina bado zimechafuliwa. Hatimaye, kwenye udongo uliochafuliwa na metali nzito (lakini si radionuclides), mazao ambayo hayatumiwi kama chakula au malisho, kama vile maua, yanaweza kupandwa. Tangu 1993, ufuatiliaji wa agroecological wa sumu kuu ya mazingira - metali nzito, dawa na radionuclides - imefanywa katika eneo la Jamhuri ya Belarusi. Katika eneo ambalo shamba iko, hakuna ziada ya MPCs kwa metali nzito iligunduliwa.

Metali nzito (HMs) zinajumuisha takriban metali 40 zilizo na wingi wa atomiki zaidi ya 50 na msongamano mkubwa kuliko 5 g/cm 3, ingawa berili nyepesi pia imejumuishwa katika kitengo cha HM. Tabia zote mbili ni za kiholela na orodha za TM kwao hazilingani.

Kulingana na sumu na usambazaji katika mazingira, kikundi cha kipaumbele cha HM kinaweza kutofautishwa: Pb, Hg, Cd, As, Bi, Sn, V, Sb. Ya umuhimu mdogo ni: Cr, Cu, Zn, Mn, Ni, Co, Mo.

HM zote zina sumu kwa kiwango kimoja au nyingine, ingawa baadhi yao (Fe, Cu, Co, Zn, Mn) ni sehemu ya biomolecules na vitamini.

Metali nzito za asili ya anthropogenic huingia kwenye udongo kutoka kwa hewa kwa namna ya mvua ngumu au kioevu. Misitu iliyo na uso wa mguso ulioendelezwa huhifadhi metali nzito hasa kwa nguvu.

Kwa ujumla, hatari ya uchafuzi wa metali nzito kutoka kwa hewa ipo sawa kwa udongo wowote. Metali nzito huathiri vibaya michakato ya udongo, rutuba ya udongo na ubora wa bidhaa za kilimo. Kurejesha uzalishaji wa kibaolojia wa udongo uliochafuliwa na metali nzito ni mojawapo ya matatizo magumu zaidi ya kulinda biocenoses.

Kipengele muhimu cha metali ni upinzani wao kwa uchafuzi. Kipengele yenyewe hakiwezi kuharibiwa kwa kusonga kutoka kwa kiwanja kimoja hadi kingine au kusonga kati ya awamu ya kioevu na imara. Mabadiliko ya redox ya metali yenye valency ya kutofautiana yanawezekana.

Mkusanyiko wa HM hatari kwa mimea hutegemea aina ya maumbile ya udongo. Viashiria kuu vinavyoathiri mkusanyiko wa metali nzito katika udongo ni mali ya asidi-msingi Na maudhui ya humus.

Karibu haiwezekani kuzingatia utofauti wote wa udongo na hali ya kijiografia wakati wa kuanzisha MPC za metali nzito. Hivi sasa, kwa idadi ya metali nzito, MAC za yaliyomo kwenye mchanga zimeanzishwa, ambazo hutumiwa kama MACs (Kiambatisho 3).

Wakati maadili yanayoruhusiwa ya yaliyomo kwenye HM kwenye udongo yanapitwa, vitu hivi hujilimbikiza kwenye mimea kwa idadi inayozidi viwango vyao vya juu vinavyoruhusiwa katika malisho na bidhaa za chakula.

Katika udongo uliochafuliwa, kina cha kupenya cha HM kawaida haizidi cm 20, hata hivyo, kwa uchafuzi mkali, HM inaweza kupenya kwa kina cha hadi 1.5 m. Miongoni mwa metali zote nzito, zinki na zebaki zina uwezo mkubwa wa uhamiaji na husambazwa sawasawa kwenye safu ya udongo kwa kina cha 0 ... 20 cm, wakati risasi hujilimbikiza tu kwenye safu ya uso (0 ... 2.5 cm). Cadmium inachukua nafasi ya kati kati ya metali hizi.

U kuongoza kuna tabia iliyoonyeshwa wazi ya kujilimbikiza kwenye udongo, kwa sababu ioni zake hazifanyi kazi hata kwa viwango vya chini vya pH. Kwa aina tofauti za udongo, kiwango cha uvujaji wa risasi huanzia 4 g hadi 30 g/ha kwa mwaka. Wakati huo huo, kiasi cha risasi kilichoanzishwa kinaweza kuwa 40 ... 530 g / ha kwa mwaka katika maeneo tofauti. Risasi ikiingia kwenye udongo kwa sababu ya uchafuzi wa kemikali hutengeneza hidroksidi kwa urahisi katika mazingira yasiyo na upande au ya alkali. Ikiwa udongo una phosphates mumunyifu, basi hidroksidi ya risasi inageuka kuwa phosphates yenye mumunyifu.

Uchafuzi mkubwa wa udongo kwa risasi unaweza kupatikana kando ya barabara kuu, karibu na biashara za madini zisizo na feri, na karibu na mitambo ya uchomaji taka ambapo hakuna matibabu ya gesi taka. Ubadilishaji wa taratibu unaoendelea wa mafuta ya magari yenye risasi ya tetraethyl na mafuta bila risasi hutoa matokeo mazuri: kuingia kwa risasi kwenye udongo kumepungua kwa kasi na katika siku zijazo chanzo hiki cha uchafuzi wa mazingira kitaondolewa kwa kiasi kikubwa.

Hatari ya risasi kuingia kwenye mwili wa mtoto na chembe za udongo ni mojawapo ya mambo ya kuamua wakati wa kutathmini hatari ya uchafuzi wa udongo katika maeneo yenye wakazi. Viwango vya asili vya risasi katika aina tofauti za udongo huanzia 10...70 mg/kg. Kulingana na watafiti wa Amerika, yaliyomo kwenye mchanga wa mijini haipaswi kuzidi 100 mg / kg - hii italinda mwili wa mtoto kutokana na ulaji mwingi wa risasi kupitia mikono na vinyago vilivyochafuliwa. Katika hali halisi, maudhui ya risasi kwenye udongo yanazidi kiwango hiki. Katika miji mingi, maudhui ya risasi kwenye udongo hutofautiana kati ya 30...150 mg/kg, na thamani ya wastani ya takriban 100 mg/kg. Maudhui ya risasi ya juu zaidi - kutoka 100 hadi 1000 mg / kg - hupatikana katika udongo wa miji ambapo biashara za metallurgiska na betri ziko (Alchevsk, Zaporozhye, Dneprodzerzhinsk, Dnepropetrovsk, Donetsk, Mariupol, Krivoy Rog).

Mimea inastahimili risasi zaidi kuliko wanadamu na wanyama, kwa hivyo viwango vya risasi katika vyakula vinavyotokana na mimea na malisho vinapaswa kufuatiliwa kwa uangalifu.

Katika wanyama kwenye malisho, dalili za kwanza za sumu ya risasi huzingatiwa kwa kipimo cha kila siku cha takriban 50 mg / kg ya nyasi kavu (kwenye udongo ulio na risasi nyingi, nyasi inayosababishwa inaweza kuwa na 6.5 g ya risasi / kg ya nyasi kavu!) . Kwa wanadamu, wakati wa kuteketeza lettuki, MPC ni 7.5 mg ya risasi kwa kilo 1 ya majani.

Tofauti na risasi kadimiamu huingia kwenye udongo kwa kiasi kidogo zaidi: kuhusu 3...35 g/ha kwa mwaka. Cadmium huletwa kwenye udongo kutoka hewa (takriban 3 g/ha kwa mwaka) au kwa mbolea iliyo na fosforasi (35...260 g/t). Katika baadhi ya matukio, vifaa vya usindikaji wa cadmium vinaweza kuwa chanzo cha uchafuzi. Katika udongo wenye asidi na thamani ya pH<6 ионы кадмия весьма подвижны и накопления металла не наблюдается. При значениях рН>Cadmium 6 huwekwa pamoja na hidroksidi za chuma, manganese na alumini, na upotevu wa protoni na vikundi vya OH hutokea. Mchakato kama huo unaweza kutenduliwa wakati pH inapungua, na cadmium, pamoja na metali nyingine nzito, inaweza kuenea polepole kwenye kimiani ya fuwele ya oksidi na udongo.

Michanganyiko ya Cadmium yenye asidi humic haina uthabiti sana kuliko misombo ya risasi inayofanana. Ipasavyo, mkusanyiko wa cadmium katika humus hutokea kwa kiasi kidogo zaidi kuliko mkusanyiko wa risasi.

Mchanganyiko maalum wa cadmium katika udongo ni sulfidi ya cadmium, ambayo hutengenezwa kutoka kwa sulfates chini ya hali nzuri ya kupunguza. Cadmium carbonate huundwa tu kwa maadili ya pH> 8, kwa hivyo, mahitaji ya utekelezaji wake ni duni sana.

Hivi karibuni, tahadhari nyingi zimelipwa kwa ukweli kwamba mkusanyiko ulioongezeka wa cadmium hupatikana katika sludge ya kibiolojia, ambayo huletwa kwenye udongo ili kuboresha. Takriban 90% ya cadmium iliyopo kwenye maji machafu hupita kwenye matope ya kibiolojia: 30% wakati wa mchanga wa awali na 60 ... 70% wakati wa usindikaji wake zaidi.

Karibu haiwezekani kuondoa cadmium kutoka kwa sludge. Hata hivyo, udhibiti makini zaidi wa maudhui ya cadmium katika maji machafu unaweza kupunguza maudhui yake katika tope hadi chini ya 10 mg/kg jambo kavu. Kwa hivyo, mazoezi ya kutumia tope la maji taka kama mbolea hutofautiana sana kati ya nchi.

Vigezo kuu vinavyoamua maudhui ya cadmium katika ufumbuzi wa udongo au uingizwaji wake na madini ya udongo na vipengele vya kikaboni ni pH na aina ya udongo, pamoja na kuwepo kwa vipengele vingine, kama vile kalsiamu.

Katika ufumbuzi wa udongo, mkusanyiko wa cadmium unaweza kuwa 0.1...1 µg/l. Katika tabaka za juu za udongo, hadi kina cha cm 25, kulingana na mkusanyiko na aina ya udongo, kipengele kinaweza kuhifadhiwa kwa 25 ... miaka 50, na katika baadhi ya matukio hata 200 ... miaka 800.

Mimea huchukua kutoka kwa madini ya udongo sio tu vitu ambavyo ni muhimu kwao, lakini pia wale ambao athari zao za kisaikolojia hazijulikani au hazijali mmea. Maudhui ya cadmium katika mmea imedhamiriwa kabisa na mali yake ya kimwili na ya kimaadili - genotype yake.

Mgawo wa uhamishaji wa metali nzito kutoka kwa mchanga kwenda kwa mimea umepewa hapa chini:

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

Cadmium inakabiliwa na ukolezi hai wa kibayolojia, ambayo husababisha kwa muda mfupi sana mkusanyiko wake katika viwango vya ziada vya bioavailable. Kwa hiyo, cadmium, ikilinganishwa na HM nyingine, ni sumu ya udongo yenye nguvu zaidi (Cd > Ni > Cu > Zn).

Kuna tofauti kubwa kati ya aina za mmea mmoja mmoja. Ikiwa mchicha (300 ppm), lettuce ya kichwa (42 ppm), parsley (31 ppm), pamoja na celery, watercress, beets na chives zinaweza kuainishwa kama mimea "iliyotajiriwa" na cadmium, kisha Kunde, nyanya, mawe na matunda ya pome. vyenye cadmium kidogo (10...20 ppb). Viwango vyote vinahusiana na uzito wa mmea safi (au matunda). Miongoni mwa mazao ya nafaka, nafaka ya ngano huchafuliwa zaidi na cadmium kuliko nafaka ya rye (50 na 25 ppb), hata hivyo, 80 ... 90% ya cadmium iliyopokelewa kutoka mizizi inabakia kwenye mizizi na majani.

Kuchukuliwa kwa kadiamu na mimea kutoka kwenye udongo (uhamisho wa udongo / kupanda) inategemea sio tu aina ya mimea, lakini pia juu ya maudhui ya cadmium katika udongo. Katika mkusanyiko wa juu wa cadmium katika udongo (zaidi ya 40 mg / kg), ngozi yake na mizizi huja kwanza; kwa yaliyomo ya chini, kunyonya zaidi hufanyika kutoka kwa hewa kupitia shina mchanga. Muda wa ukuaji pia huathiri uboreshaji wa cadmium: msimu wa ukuaji ni mfupi, uhamishaji mdogo kutoka kwa mchanga hadi mmea. Hii ndiyo sababu mkusanyiko wa cadmium katika mimea kutoka kwa mbolea ni chini ya dilution yake kutokana na kuongeza kasi ya ukuaji wa mimea unaosababishwa na hatua ya mbolea sawa.

Ikiwa mkusanyiko wa juu wa cadmium hufikiwa katika mimea, hii inaweza kusababisha usumbufu katika ukuaji wa kawaida wa mimea. Mavuno ya maharagwe na karoti, kwa mfano, hupunguzwa kwa 50% ikiwa maudhui ya cadmium katika substrate ni 250 ppm. Majani ya karoti hunyauka katika mkusanyiko wa cadmium wa 50 mg/kg ya substrate. Katika maharagwe katika mkusanyiko huu, matangazo ya kutu (yaliyofafanuliwa kwa ukali) yanaonekana kwenye majani. Katika oats, chlorosis (maudhui ya chini ya klorofili) yanaweza kuzingatiwa mwisho wa majani.

Ikilinganishwa na mimea, aina nyingi za fungi hujilimbikiza kiasi kikubwa cha cadmium. Uyoga wenye maudhui ya juu ya cadmium ni pamoja na aina fulani za champignons, hasa champignon ya kondoo, wakati nyasi na champignons zilizopandwa zina cadmium kidogo. Wakati wa kusoma sehemu mbalimbali za uyoga, iligundua kuwa sahani ndani yao zina cadmium zaidi kuliko kofia yenyewe, na kiasi kidogo cha cadmium iko kwenye shina la uyoga. Kama majaribio ya kukua champignon yanavyoonyesha, ongezeko la mara mbili hadi tatu la maudhui ya cadmium katika uyoga hugunduliwa ikiwa ukolezi wake katika substrate huongezeka mara 10.

Minyoo ya ardhini ina uwezo wa kujilimbikiza haraka cadmium kutoka kwa mchanga, kama matokeo ambayo iligeuka kuwa yanafaa kwa bioindication ya mabaki ya cadmium kwenye udongo.

Uhamaji wa ion shaba hata juu kuliko uhamaji wa ioni za cadmium. Hii inaunda hali nzuri zaidi za kunyonya shaba na mimea. Kutokana na uhamaji wake wa juu, shaba huoshwa kwa urahisi kutoka kwenye udongo kuliko risasi. Umumunyifu wa misombo ya shaba katika udongo huongezeka sana kwa maadili ya pH< 5. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества.

Athari ya algicidal ya shaba inajulikana. Copper pia ina athari ya sumu kwa vijidudu; Uhamaji wa ions za shaba katika safu ya humus ni chini kuliko safu ya msingi ya madini.

Vipengele vya rununu kwenye udongo vinajumuisha zinki. Zinki ni moja ya metali ya kawaida katika teknolojia na maisha ya kila siku, hivyo matumizi yake ya kila mwaka kwa udongo ni kubwa kabisa: ni 100 ... 2700 g kwa hekta. Udongo karibu na biashara zinazosindika ore zenye zinki huchafuliwa haswa.

Umumunyifu wa zinki kwenye udongo huanza kuongezeka kwa viwango vya 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.

Kwa mimea, athari ya sumu huundwa kwa maudhui ya karibu 200 mg ya zinki kwa kilo ya nyenzo kavu. Mwili wa binadamu ni sugu kabisa kwa zinki na hatari ya sumu wakati wa kutumia bidhaa za kilimo zilizo na zinki ni ndogo. Hata hivyo, uchafuzi wa zinki kwenye udongo ni tatizo kubwa la mazingira, kwani aina nyingi za mimea huathiriwa. Kwa thamani ya pH> 6, zinki hujilimbikiza kwenye udongo kwa kiasi kikubwa kutokana na kuingiliana na udongo.

Viunganishi mbalimbali tezi jukumu kubwa katika michakato ya udongo kutokana na uwezo wa kipengele kubadilisha kiwango cha oxidation na malezi ya misombo ya umumunyifu tofauti, oxidation, na uhamaji. Iron inahusika kwa kiwango cha juu sana katika shughuli za anthropogenic; Zaidi ya tani bilioni 10 za chuma kwa sasa zinahusika katika technosphere, 60% ambayo hutawanywa angani.

Uingizaji hewa wa upeo wa udongo uliorejeshwa, dampo mbalimbali, chungu za taka husababisha athari za oxidation; katika kesi hii, sulfidi za chuma zilizopo kwenye nyenzo kama hizo hubadilishwa kuwa sulfate za chuma na malezi ya wakati huo huo ya asidi ya sulfuri:

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

Katika mazingira kama haya, viwango vya pH vinaweza kushuka hadi 2.5...3.0. Asidi ya sulfuriki huharibu carbonates kuunda jasi, magnesiamu na sulfates ya sodiamu. Mabadiliko ya mara kwa mara katika hali ya mazingira ya redox husababisha uharibifu wa udongo, maendeleo zaidi ya mazingira ya tindikali yenye pH 4...2.5, na misombo ya chuma na manganese kujilimbikiza katika upeo wa uso.

Hidroksidi na oksidi za chuma na manganese, wakati wa kutengeneza mashapo, hukamata na kufunga nikeli, kobalti, shaba, chromium, vanadium na arseniki kwa urahisi.

Vyanzo vikuu vya uchafuzi wa udongo nikeli - makampuni ya biashara ya madini, uhandisi wa mitambo, sekta ya kemikali, mwako wa makaa ya mawe na mafuta ya mafuta kwenye mitambo ya nguvu ya joto na nyumba za boiler. Uchafuzi wa nickel ya anthropogenic huzingatiwa kwa umbali wa hadi 80 ... km 100 au zaidi kutoka kwa chanzo cha kutolewa.

Uhamaji wa nikeli kwenye udongo hutegemea mkusanyiko wa vitu vya kikaboni (asidi humic), pH na uwezo wa mazingira. Uhamiaji wa nickel ni ngumu. Kwa upande mmoja, nickel hutoka kwenye udongo kwa namna ya ufumbuzi wa udongo ndani ya mimea na maji ya uso, kwa upande mwingine, kiasi chake katika udongo hujazwa tena kutokana na uharibifu wa madini ya udongo, kifo cha mimea na microorganisms. na vile vile kwa sababu ya kuanzishwa kwake kwenye udongo na mvua na vumbi, na mbolea za madini.

Chanzo kikuu cha uchafuzi wa udongo chrome - mwako wa mafuta na taka kutoka kwa uzalishaji wa galvanic, pamoja na utupaji wa slag kutoka kwa uzalishaji wa chuma cha ferrochrome na chrome; baadhi ya mbolea za fosforasi zina chromium hadi 10 2 ... 10 4 mg/kg.

Kwa kuwa Cr +3 haifanyiki katika mazingira ya tindikali (inayonyesha karibu kabisa katika pH 5.5), misombo yake katika udongo ni imara sana. Kinyume chake, Cr+6 haina uthabiti sana na inakusanywa kwa urahisi katika udongo wenye asidi na alkali. Kupungua kwa uhamaji wa chromium kwenye udongo kunaweza kusababisha upungufu wake katika mimea. Chromium ni sehemu ya klorofili, ambayo hupa majani ya mmea rangi ya kijani kibichi, na kuhakikisha kwamba mimea hufyonza kaboni dioksidi kutoka angani.

Imeanzishwa kuwa chokaa, pamoja na matumizi ya vitu vya kikaboni na misombo ya fosforasi, hupunguza kwa kiasi kikubwa sumu ya chromates katika udongo uliochafuliwa. Wakati udongo umechafuliwa na chromium hexavalent, acidification na kisha matumizi ya mawakala wa kupunguza (kwa mfano, sulfuri) hutumiwa kuipunguza hadi Cr +3, ikifuatiwa na kuweka chokaa ili kuchochea misombo ya Cr +3.

Mkusanyiko mkubwa wa chromium katika udongo wa mijini (9 ... 85 mg / kg) unahusishwa na maudhui yake ya juu katika maji ya mvua na uso.

Mkusanyiko au uvujaji wa vitu vyenye sumu ambavyo vimeingia kwenye udongo kwa kiasi kikubwa hutegemea yaliyomo kwenye humus, ambayo hufunga na kuhifadhi madini kadhaa yenye sumu, lakini kimsingi shaba, zinki, manganese, strontium, selenium, cobalt, nikeli (kiasi cha hizi). vipengele katika humus mamia hadi maelfu ya mara zaidi kuliko katika sehemu ya madini ya udongo).

Michakato ya asili (mionzi ya jua, hali ya hewa, hali ya hewa, uhamiaji, mtengano, leaching) huchangia katika utakaso wa udongo, tabia kuu ambayo ni muda wake. Muda wa kujisafisha- huu ni wakati ambapo sehemu ya molekuli ya uchafuzi hupungua kwa 96% kutoka kwa thamani ya awali au thamani yake ya asili. Kujitakasa kwa udongo, pamoja na urejesho wao, inahitaji muda mwingi, ambayo inategemea hali ya uchafuzi wa mazingira na hali ya asili. Mchakato wa utakaso wa udongo hudumu kutoka siku kadhaa hadi miaka kadhaa, na mchakato wa kurejesha ardhi iliyofadhaika huchukua mamia ya miaka.

Uwezo wa udongo kujisafisha kutoka kwa metali nzito ni mdogo. Kutoka kwenye udongo wa misitu yenye halijoto na yenye utajiri mwingi wa viumbe hai, ni karibu 5% tu ya risasi ya angahewa na karibu 30% ya zinki na shaba huondolewa na mtiririko wa uso. Nyingine za HM zilizoanguka karibu zimehifadhiwa kabisa kwenye safu ya uso wa udongo, kwani uhamiaji chini ya wasifu wa udongo hutokea polepole sana: kwa kasi ya 0.1...0.4 cm / mwaka. Kwa hiyo, nusu ya maisha ya risasi, kulingana na aina ya udongo, inaweza kuanzia miaka 150 hadi 400, na kwa zinki na cadmium - 100 ... miaka 200.

Udongo wa kilimo husafishwa haraka kwa kiasi cha ziada cha baadhi ya HM kwa sababu ya uhamiaji mkali zaidi kwa sababu ya uso na uso wa udongo, na vile vile kwa sababu ya ukweli kwamba sehemu kubwa ya vitu vidogo hupita kupitia mfumo wa mizizi hadi kwenye majani ya kijani kibichi na huchukuliwa. mazao.

Ikumbukwe kwamba uchafuzi wa udongo na vitu fulani vya sumu huzuia kwa kiasi kikubwa mchakato wa utakaso wa udongo kutoka kwa bakteria ya E. coli. Kwa hivyo, kwa maudhui ya 3,4-benzpyrene ya 100 μg/kg ya udongo, idadi ya bakteria hizi kwenye udongo ni mara 2.5 zaidi kuliko udhibiti, na katika mkusanyiko wa zaidi ya 100 μg / kg na hadi 100. mg/kg, kuna kwa kiasi kikubwa zaidi yao.

Uchunguzi wa udongo katika eneo la vituo vya metallurgiska uliofanywa na Taasisi ya Sayansi ya Udongo na Agrochemistry unaonyesha kuwa ndani ya eneo la kilomita 10 maudhui ya risasi ni mara 10 zaidi ya thamani ya nyuma. ziada kubwa ilikuwa alibainisha katika miji ya Dnepropetrovsk, Zaporozhye na Mariupol. Maudhui ya Cadmium 10...mara 100 zaidi ya kiwango cha mandharinyuma yalibainishwa karibu na Donetsk, Zaporozhye, Kharkov, Lisichansk; chromium - karibu na Donetsk, Zaporozhye, Krivoy Rog, Nikopol; chuma, nickel - karibu na Krivoy Rog; manganese - katika eneo la Nikopol. Kwa ujumla, kulingana na taasisi hiyo hiyo, karibu 20% ya eneo la Ukraine limechafuliwa na metali nzito.

Wakati wa kutathmini kiwango cha uchafuzi wa mazingira na metali nzito, data juu ya viwango vya juu vinavyoruhusiwa na maudhui yao ya asili katika udongo wa maeneo kuu ya hali ya hewa ya Ukraine hutumiwa. Ikiwa viwango vya juu vya metali kadhaa hugunduliwa kwenye udongo, uchafuzi hupimwa kulingana na chuma ambacho maudhui yake yanazidi kiwango kwa kiwango kikubwa zaidi.