แหล่งที่มาของการปนเปื้อนในดินด้วยโลหะหนักอาจเป็น: แหล่งที่มาของมลพิษจากโลหะหนัก

S. Donahue - ดินปนเปื้อนด้วยโลหะหนักดินเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของสภาพแวดล้อมทางการเกษตรและในเมือง และในทั้งสองกรณี การจัดการที่ดีคือกุญแจสำคัญในคุณภาพของดิน บันทึกทางเทคนิคชุดนี้ตรวจสอบกิจกรรมของมนุษย์ที่ทำให้เกิดการเสื่อมโทรมของดินและแนวทางการจัดการที่ปกป้องดินในเมือง หมายเหตุทางเทคนิคนี้กล่าวถึงการปนเปื้อนในดินด้วยโลหะหนัก

โลหะในดิน

การสกัด การผลิต และการใช้สารสังเคราะห์ (เช่น ยาฆ่าแมลง สี ของเสียจากอุตสาหกรรม น้ำในครัวเรือนและในโรงงานอุตสาหกรรม) สามารถนำไปสู่การปนเปื้อนของโลหะหนักในเขตเมืองและเกษตรกรรมในพื้นที่เมืองและเกษตรกรรม โลหะหนักก็เกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นกัน แต่ไม่ค่อยมีปริมาณที่เป็นพิษ การปนเปื้อนในดินที่อาจเกิดขึ้นอาจเกิดขึ้นในหลุมฝังกลบเก่า (โดยเฉพาะที่ใช้สำหรับขยะอุตสาหกรรม) ในสวนผลไม้เก่าที่มีการใช้ยาฆ่าแมลงที่มีสารหนูเป็นส่วนประกอบออกฤทธิ์ ในทุ่งนาที่เคยใช้สำหรับสิ่งปฏิกูลหรือตะกอนชุมชน ในพื้นที่หรือรอบ ๆ ที่ทิ้งขยะและ บ่อกากแร่ พื้นที่อุตสาหกรรมที่อาจทิ้งสารเคมีลงบนพื้นในบริเวณท้ายลมของพื้นที่อุตสาหกรรม

การสะสมของโลหะหนักในดินมากเกินไปเป็นพิษต่อมนุษย์และสัตว์ การสะสมของโลหะหนักมักเกิดขึ้นเรื้อรัง (สัมผัสเป็นเวลานาน) ผ่านทางอาหาร พิษจากโลหะหนักเฉียบพลัน (ทันที) เกิดขึ้นจากการกลืนกินหรือการสัมผัสทางผิวหนัง ปัญหาเรื้อรังที่เกี่ยวข้องกับการสัมผัสโลหะหนักในระยะยาว ได้แก่:

1. ตะกั่ว - ความผิดปกติทางจิต
2. แคดเมียม - ส่งผลต่อไต ตับ และระบบทางเดินอาหาร
3. สารหนู - โรคผิวหนังส่งผลต่อไตและระบบประสาทส่วนกลาง

ธาตุประจุบวกที่พบมากที่สุด ได้แก่ ปรอท แคดเมียม ตะกั่ว นิกเกิล ทองแดง สังกะสี โครเมียม และแมงกานีส ธาตุประจุลบที่พบบ่อยที่สุดคือสารหนู โมลิบดีนัม ซีลีเนียม และโบรอน

วิธีการดั้งเดิมในการฟื้นฟูดินที่ปนเปื้อน

แนวทางปฏิบัติในการฟื้นฟูดินและพืชผลสามารถช่วยป้องกันสารปนเปื้อนไม่ให้เข้าไปในพืชและปล่อยทิ้งไว้ในดิน วิธีการฟื้นฟูเหล่านี้จะไม่กำจัดสิ่งปนเปื้อนที่เป็นโลหะหนัก แต่จะช่วยตรึงพวกมันไว้ในดินและลดโอกาสที่จะเกิดผลกระทบด้านลบของโลหะ โปรดทราบว่าต้องคำนึงถึงประเภทของโลหะ (แคตไอออนหรือแอนไอออน):

1. เพิ่ม pH ของดินเป็น 6.5 หรือสูงกว่า โลหะประจุบวกละลายได้ดีกว่าที่ระดับ pH ต่ำ ดังนั้น การเพิ่มค่า pH จะทำให้พืชเข้าถึงได้น้อยลง ดังนั้นจึงมีโอกาสน้อยที่โลหะจะรวมเข้ากับเนื้อเยื่อพืชและเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ การเพิ่ม pH มีผลตรงกันข้ามกับองค์ประกอบประจุลบ
2. การระบายน้ำในดินเปียก การระบายน้ำช่วยเพิ่มการเติมอากาศในดินและช่วยให้โลหะออกซิไดซ์ ทำให้ละลายน้ำได้น้อยลงและพร้อมใช้งาน คุณสมบัติตรงกันข้ามจะสังเกตได้จากโครเมียมซึ่งมีอยู่ในรูปแบบออกซิไดซ์มากกว่า กิจกรรมของสารอินทรีย์มีประสิทธิภาพในการลดความพร้อมของโครเมียม
3. - การใช้ฟอสเฟต การใช้ฟอสเฟตอาจลดความพร้อมของโลหะประจุบวก แต่มีผลตรงกันข้ามกับสารประกอบประจุลบ เช่น สารหนู ต้องใช้ฟอสเฟตอย่างชาญฉลาดเนื่องจากฟอสฟอรัสในดินในระดับสูงอาจทำให้เกิดมลพิษทางน้ำได้
4. การเลือกพืชอย่างระมัดระวังเพื่อใช้ในดินที่ปนเปื้อนโลหะ พืชเคลื่อนย้ายโลหะในใบได้มากกว่าในผลไม้หรือเมล็ดพืช ความเสี่ยงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการปนเปื้อนในอาหารในห่วงโซ่อาหารคือผักใบ (ผักกาดหอมหรือผักโขม) อันตรายอีกประการหนึ่งคือการบริโภคพืชเหล่านี้โดยการปศุสัตว์

โรงงานบำบัดสิ่งแวดล้อม

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าพืชมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดดินที่ปนเปื้อน (Wentzel et al., 1999) การบำบัดด้วยพืชเป็นคำทั่วไปสำหรับการใช้พืชเพื่อกำจัดโลหะหนักหรือเพื่อให้ดินสะอาด ปราศจากสิ่งปนเปื้อน เช่น โลหะหนัก ยาฆ่าแมลง ตัวทำละลาย น้ำมันดิบ โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ตัวอย่างเช่น หญ้าบริภาษสามารถกระตุ้นการสลายผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ ดอกไม้ป่าถูกนำมาใช้ในการย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนจากการรั่วไหลของน้ำมันในคูเวต พันธุ์ป็อปลาร์ลูกผสมสามารถกำจัดสารประกอบทางเคมี เช่น TNT รวมถึงไนเตรตและยาฆ่าแมลงในปริมาณสูง (Brady and Weil, 1999)

พืชสำหรับบำบัดดินที่ปนเปื้อนโลหะ

พืชถูกนำมาใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพและกำจัดโลหะออกจากดินและน้ำ มีการใช้กลไกสามประการ: การสกัดจากพืช, ไรโซฟิลเตรชัน และการทำให้เสถียรจากพืช

บทความนี้พูดถึงไรโซฟิลเตรชันและไฟโตสเตบิไลเซชัน แต่จะเน้นไปที่การสกัดจากพืช

ไรโซฟิลเตรชันคือการดูดซับบนรากพืชหรือการดูดซับโดยรากพืชของสารมลพิษที่อยู่ในสารละลายรอบบริเวณราก (ไรโซสเฟียร์)

Rhizofilteration ใช้ในการฆ่าเชื้อน้ำบาดาล พืชที่ปลูกในโรงเรือน น้ำที่ปนเปื้อนถูกนำมาใช้เพื่อปรับสภาพพืชให้ชินกับสภาพแวดล้อม จากนั้นจึงปลูกพืชเหล่านี้แทนน้ำใต้ดินที่ปนเปื้อน ซึ่งรากจะกรองน้ำและมลพิษ ทันทีที่รากอิ่มตัวด้วยสารปนเปื้อนพืชก็จะถูกเก็บเกี่ยว ที่เชอร์โนบิล มีการใช้ดอกทานตะวันเพื่อกำจัดสารกัมมันตภาพรังสีออกจากน้ำใต้ดิน (EPA, 1998)

Phytostabilization คือการใช้ไม้ยืนต้นเพื่อรักษาเสถียรภาพหรือตรึงสารที่เป็นอันตรายในดินและน้ำใต้ดิน โลหะถูกดูดซับและสะสมในราก ถูกดูดซับที่ราก หรือสะสมอยู่ในไรโซสเฟียร์ พืชเหล่านี้ยังสามารถใช้เพื่อปลูกพืชในพื้นที่ที่พืชพรรณตามธรรมชาติยังไม่เพียงพอ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการกัดเซาะและการชะล้างของน้ำและลม ไฟโตสเตบิไลเซชันช่วยลดการเคลื่อนที่ของสารปนเปื้อนและป้องกันการเคลื่อนตัวของสารที่ปนเปื้อนลงไปในน้ำใต้ดินหรืออากาศ และลดการเข้าสู่ห่วงโซ่อาหาร

ไฟโตสกัด

Phytoextraction เป็นกระบวนการปลูกพืชในดินที่ปนเปื้อนโลหะ รากจะเคลื่อนย้ายโลหะไปยังส่วนเหนือพื้นดินของพืช หลังจากนั้นพืชเหล่านี้จะถูกรวบรวมและเผาหรือหมักเพื่อรีไซเคิลโลหะ อาจจำเป็นต้องใช้วงจรการเจริญเติบโตของพืชหลายรอบเพื่อลดระดับมลพิษให้อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้ หากพืชถูกเผา จะต้องกำจัดขี้เถ้าในกองขยะ

พืชที่ปลูกเพื่อการสกัดพืชเรียกว่าไฮเปอร์แอคคิวมูเลเตอร์ พวกมันดูดซับโลหะจำนวนมากผิดปกติเมื่อเปรียบเทียบกับพืชชนิดอื่น สารสะสมไฮเปอร์แอคคิวมูเลเตอร์สามารถประกอบด้วยโคบอลต์ ทองแดง โครเมียม ตะกั่ว นิกเกิล ประมาณ 1,000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม และแม้แต่แมงกานีสและสังกะสี 10,000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม (1%) ในรูปแบบวัตถุแห้ง (Baker and Brooks, 1989)

การสกัดไฟโตเอซิสทำได้ง่ายกว่าสำหรับโลหะ เช่น นิกเกิล สังกะสี และทองแดง เนื่องจากโลหะเหล่านี้เป็นที่ต้องการของพืชไฮเปอร์แอคคิวมูเลเตอร์เกือบ 400 ชนิด พืชบางชนิดจากสกุล Thlaspi (เพนนีเครส) เป็นที่รู้กันว่ามีสังกะสีประมาณ 3% ในเนื้อเยื่อ พืชเหล่านี้สามารถใช้เป็นแร่ได้เนื่องจากมีโลหะมีความเข้มข้นสูง (Brady และ Veilya, 1999).

ในบรรดาโลหะทั้งหมด ตะกั่วถือเป็นสารปนเปื้อนในดินที่พบมากที่สุด (EPA, 1993) น่าเสียดายที่พืชไม่สะสมสารตะกั่วภายใต้สภาพธรรมชาติ ต้องเติมสารคีเลเตอร์ เช่น EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) ลงในดิน EDTA ช่วยให้พืชสามารถสกัดสารตะกั่วได้ พืชที่นิยมใช้ในการสกัดตะกั่วคือมัสตาร์ดอินเดีย (Brassisa juncea) ไฟโตเทค (บริษัทวิจัยเอกชน) รายงานว่าพวกเขาเคลียร์พื้นที่เพาะปลูกในรัฐนิวเจอร์ซีย์ มาตรฐานอุตสาหกรรม 1 ถึง 2 ด้วยมัสตาร์ดอินเดีย (Wantanabe, 1997)

พืชสามารถกำจัดสังกะสี แคดเมียม ตะกั่ว ซีลีเนียม และนิกเกิลออกจากดินในโครงการที่มีแนวโน้มปานกลางถึงระยะยาว

การทำความสะอาดสถานที่แบบดั้งเดิมอาจมีค่าใช้จ่ายระหว่าง 10.00 ถึง 100.00 เหรียญสหรัฐฯ ต่อลูกบาศก์เมตร (m3) ในขณะที่การกำจัดวัสดุที่ปนเปื้อนอาจมีราคาระหว่าง 30.00 ถึง 300 เหรียญสหรัฐฯ/ลูกบาศก์เมตร เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว สารสกัดพฤกษศาสตร์อาจมีราคา 0.05 เหรียญสหรัฐฯ/ลูกบาศก์เมตร (Watanabe, 1997)

แนวโน้มในอนาคต

การบำบัดด้วยแสงได้รับการศึกษาผ่านการวิจัยในการใช้งานขนาดเล็กและเต็มรูปแบบ การบำบัดด้วยแสงอาจเข้าสู่ขอบเขตของการค้า (Watanabe, 1997) ตลาดการบำบัดด้วยแสงคาดว่าจะมีมูลค่าถึง 214 ถึง 370 ล้านดอลลาร์ภายในปี 2548 (วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม, 1998) ด้วยประสิทธิผลในปัจจุบัน การบำบัดด้วยแสงจึงเหมาะสมที่สุดสำหรับการฟื้นฟูในพื้นที่กว้างซึ่งมีสารปนเปื้อนอยู่ในระดับความเข้มข้นต่ำถึงปานกลาง ก่อนที่การบำบัดด้วยกระบวนการบำบัดด้วยแสงจะดำเนินการในเชิงพาณิชย์อย่างสมบูรณ์ จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าเนื้อเยื่อพืชที่ใช้สำหรับการบำบัดด้วยกระบวนการบำบัดด้วยแสงจะไม่ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม สัตว์ป่า หรือมนุษย์ (EPA, 1998) จำเป็นต้องมีการวิจัยเพื่อค้นหาเครื่องสะสมทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งผลิตชีวมวลได้มากขึ้น มีความจำเป็นต้องแยกโลหะออกจากชีวมวลพืชในเชิงพาณิชย์เพื่อให้สามารถรีไซเคิลได้ การบำบัดด้วยแสงช้ากว่าวิธีการกำจัดโลหะหนักออกจากดินแบบเดิม แต่มีราคาถูกกว่ามาก การป้องกันมลพิษทางดินมีราคาถูกกว่าการแก้ไขผลที่ตามมาจากภัยพิบัติมาก

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1.Baker, A.J.M. และ R.R. บรูคส์. 2532. พืชบกที่มีการสะสมธาตุโลหะมากเกินไป - การทบทวนการกระจายตัว นิเวศวิทยา และพฤกษเคมี การกู้คืนทางชีวภาพ 1:81:126.
2. Brady, N.C. และ R.R. ไวล์. 2542. ลักษณะและคุณสมบัติของดิน. ฉบับที่ 12 ห้องฝึกหัด. อัปเปอร์แซดเดิลริเวอร์, นิวเจอร์ซีย์
3. วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม 2541. การบำบัดด้วยแสง; การพยากรณ์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม ฉบับที่ 32, ฉบับที่ 17, หน้า 399A.
4. แมคกราธ เอส.พี. 2541. การสกัดไฟโตเพื่อการฟื้นฟูดิน. พี 261-287. ใน R. Brooks (ed.) พืชที่มีการสะสมโลหะหนักมากเกินไป มีบทบาทในการบำบัดด้วยแสง จุลชีววิทยา โบราณคดี การสำรวจแร่ และการทำไฟโตไมน์ ซีเอบี อินเตอร์เนชั่นแนล, นิวยอร์ก, นิวยอร์ก
5. ไฟโตเทค. 2543. เทคโนโลยีการบำบัดด้วยแสง.

ขณะนี้โลหะหนักนำหน้ามลพิษที่รู้จักกันดี เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์อย่างมีนัยสำคัญ และในการคาดการณ์ โลหะหนักเหล่านี้ควรจะกลายเป็นสิ่งที่อันตรายที่สุดและอันตรายมากกว่าขยะจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และขยะมูลฝอย มลพิษจากโลหะหนักเกี่ยวข้องกับการใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตทางอุตสาหกรรมควบคู่ไปกับระบบบำบัดที่อ่อนแอ ส่งผลให้โลหะหนักถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ดินเป็นตัวกลางหลักที่โลหะหนักเข้ามา รวมทั้งจากชั้นบรรยากาศและสิ่งแวดล้อมทางน้ำ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นแหล่งมลพิษทุติยภูมิของอากาศผิวดินและน้ำที่ไหลจากนั้นลงสู่มหาสมุทรโลก พืชดูดซับโลหะหนักจากดิน ซึ่งต่อมากลายเป็นอาหารของสัตว์ที่มีการจัดระเบียบสูง

คำว่าโลหะหนักซึ่งเป็นลักษณะของสารมลพิษกลุ่มใหญ่ ได้รับความนิยมอย่างมากเมื่อเร็วๆ นี้ ในงานทางวิทยาศาสตร์และงานประยุกต์ต่างๆ ผู้เขียนตีความความหมายของแนวคิดนี้แตกต่างออกไป ทั้งนี้ปริมาณของธาตุที่จัดว่าเป็นโลหะหนักนั้นแตกต่างกันอย่างมาก คุณลักษณะหลายประการถูกใช้เป็นเกณฑ์การเป็นสมาชิก: มวลอะตอม ความหนาแน่น ความเป็นพิษ ความชุกในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ระดับการมีส่วนร่วมในวัฏจักรทางธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น

ในงานที่เกี่ยวข้องกับปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและการติดตามสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันโลหะมากกว่า 40 ชนิดในตารางธาตุถูกจัดประเภทเป็นโลหะหนักโดย D.I. Mendeleev ที่มีมวลอะตอมมากกว่า 50 หน่วยอะตอม: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi เป็นต้น ในกรณีนี้ เงื่อนไขต่อไปนี้จะส่งผลต่อ บทบาทสำคัญในการจำแนกประเภทของโลหะหนัก ได้แก่ มีความเป็นพิษสูงต่อสิ่งมีชีวิตที่มีความเข้มข้นค่อนข้างต่ำ ตลอดจนสามารถสะสมและขยายขนาดทางชีวภาพได้

ตามการจำแนกประเภทของ N. Reimers โลหะที่มีความหนาแน่นมากกว่า 8 g/cm3 ควรถือว่ามีน้ำหนักมาก ดังนั้นโลหะหนัก ได้แก่ Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg

อย่างเป็นทางการ คำจำกัดความของโลหะหนักสอดคล้องกับองค์ประกอบจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ตามที่นักวิจัยมีส่วนร่วมในกิจกรรมภาคปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบการสังเกตสถานะและมลพิษของสิ่งแวดล้อม สารประกอบขององค์ประกอบเหล่านี้ยังห่างไกลจากสิ่งที่เทียบเท่ากับมลพิษ ดังนั้นในงานหลายชิ้นขอบเขตของกลุ่มโลหะหนักจึงแคบลงตามเกณฑ์ลำดับความสำคัญที่กำหนดโดยทิศทางและลักษณะเฉพาะของงาน ดังนั้นในผลงานคลาสสิกของ Yu.A. อิสราเอลในรายการสารเคมีที่ต้องพิจารณาในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่สถานีพื้นหลังในเขตสงวนชีวมณฑล Pb, Hg, Cd ตามที่มีชื่ออยู่ในหัวข้อโลหะหนัก ในทางกลับกัน ตามการตัดสินใจของ Task Force on Heavy Metal Emission ที่ทำงานภายใต้การอุปถัมภ์ของคณะกรรมาธิการเศรษฐกิจแห่งสหประชาชาติประจำยุโรป และรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับการปล่อยมลพิษในประเทศแถบยุโรป มีเพียง Zn, As, Se และ Sb ถูกจัดเป็นโลหะหนัก

การกำหนดมาตรฐานของปริมาณโลหะหนักในดินและพืชเป็นเรื่องยากมากเนื่องจากไม่สามารถคำนึงถึงปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมทั้งหมดได้อย่างเต็มที่ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเฉพาะคุณสมบัติทางเคมีเกษตรของดิน (ปฏิกิริยาปานกลาง ปริมาณฮิวมัส ระดับความอิ่มตัวของฐาน การกระจายขนาดอนุภาค) สามารถลดหรือเพิ่มปริมาณโลหะหนักในพืชได้หลายครั้ง มีข้อมูลที่ขัดแย้งกันแม้กระทั่งเกี่ยวกับเนื้อหาพื้นหลังของโลหะบางชนิด ผลลัพธ์ที่พบและอ้างอิงโดยนักวิจัยบางครั้งอาจแตกต่างกัน 5-10 เท่า

การกระจายตัวของโลหะที่ก่อให้เกิดมลพิษในอวกาศนั้นซับซ้อนมากและขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย แต่ไม่ว่าในกรณีใดดินก็เป็นตัวรับและสะสมหลักของมวลเทคโนโลยีของโลหะหนัก

การเข้ามาของโลหะหนักในชั้นเปลือกโลกเนื่องจากการกระจายตัวของเทคโนโลยีเกิดขึ้นได้หลายวิธี สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในระหว่างกระบวนการที่อุณหภูมิสูง (โลหะวิทยาที่มีเหล็กและอโลหะ การคั่ววัตถุดิบปูนซีเมนต์ การเผาไหม้เชื้อเพลิงแร่) นอกจากนี้แหล่งที่มาของมลพิษของ biocenoses สามารถชลประทานด้วยน้ำที่มีโลหะหนักในปริมาณสูง, การนำตะกอนจากน้ำเสียในครัวเรือนมาสู่ดินเป็นปุ๋ย, มลพิษทุติยภูมิเนื่องจากการกำจัดโลหะหนักจากสถานประกอบการทางโลหะวิทยาทางน้ำหรือทางอากาศ การไหลเข้าของโลหะหนักปริมาณมากโดยการใช้ปุ๋ยอินทรีย์ ปุ๋ยแร่ และยาฆ่าแมลงในปริมาณสูงอย่างต่อเนื่อง ภาคผนวกที่ 1 สะท้อนถึงความสอดคล้องระหว่างแหล่งที่มาของมลพิษทางเทคโนโลยีและมลพิษจากโลหะ

เพื่อระบุลักษณะมลพิษทางเทคโนโลยีด้วยโลหะหนัก จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้น ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของความเข้มข้นขององค์ประกอบในดินที่ปนเปื้อนต่อความเข้มข้นของพื้นหลัง เมื่อปนเปื้อนด้วยโลหะหนักหลายชนิด ระดับของมลภาวะจะถูกประเมินโดยค่าของดัชนีความเข้มข้นรวม (Zc)

ในภาคผนวกที่ 1 อุตสาหกรรมที่ดำเนินการอยู่ในอาณาเขตของ Komsomolsk-on-Amur ในปัจจุบันจะถูกเน้นด้วยสี ตารางแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบต่างๆ เช่น สังกะสี ตะกั่ว แคดเมียม จำเป็นต้องมีการควบคุมระดับ MPC โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขารวมอยู่ในรายการมลพิษจากโลหะหนักที่สำคัญ (Hg, Pb, Cd, As - ตาม Yu.A . อิสราเอล) สาเหตุหลักมาจากการสะสมทางเทคโนโลยีในสิ่งแวดล้อมดำเนินไปในอัตราที่สูง

จากข้อมูลเหล่านี้ เรามาดูคุณสมบัติขององค์ประกอบเหล่านี้กันดีกว่า

สังกะสีเป็นหนึ่งในองค์ประกอบขนาดเล็กที่มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาตามปกติของสิ่งมีชีวิต ในเวลาเดียวกัน สารประกอบสังกะสีหลายชนิดเป็นพิษ โดยหลักๆ คือซัลเฟตและคลอไรด์

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตใน Zn 2+ คือ 1 mg/dm 3 (ขีดจำกัดของอันตรายคือทางประสาทสัมผัส) ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับ Zn 2+ คือ 0.01 mg/dm 3 (ขีดจำกัดของอันตรายคือทางพิษวิทยา) (คุณสมบัติทางชีวชีวเคมี ดูภาคผนวก 2)

ปัจจุบันสารตะกั่วเป็นสาเหตุหนึ่งของพิษทางอุตสาหกรรมเป็นอันดับแรก เนื่องจากมีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ (ภาคผนวก 1)

ตะกั่วมีอยู่ในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากบริษัทโลหะวิทยา ซึ่งปัจจุบันเป็นสาเหตุหลักของมลพิษ การแปรรูปโลหะ วิศวกรรมไฟฟ้า และปิโตรเคมี แหล่งตะกั่วที่สำคัญคือควันไอเสียจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่ว

ปัจจุบัน จำนวนรถยนต์และความหนาแน่นของการจราจรยังคงเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้ปริมาณการปล่อยสารตะกั่วออกสู่สิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้นด้วย

ในระหว่างการดำเนินงาน โรงงานผลิตแบตเตอรี่ Komsomolsk-on-Amur เป็นแหล่งมลพิษตะกั่วที่ทรงพลังในเขตเมือง องค์ประกอบที่เกาะอยู่บนพื้นผิวดินผ่านชั้นบรรยากาศสะสมและตอนนี้ไม่ได้ถูกกำจัดออกไปในทางปฏิบัติ ปัจจุบันหนึ่งในแหล่งที่มาของมลพิษก็คือโรงงานโลหะวิทยาเช่นกัน มีการสะสมของสารตะกั่วเพิ่มเติม พร้อมกับ “เงินสำรอง” ที่ยังไม่ได้ชำระบัญชีก่อนหน้านี้ เมื่อปริมาณตะกั่วอยู่ที่ 2-3 กรัมต่อดิน 1 กิโลกรัม ดินก็จะตาย

เอกสารไวท์เปเปอร์ที่ตีพิมพ์โดยผู้เชี่ยวชาญชาวรัสเซียรายงานว่ามลพิษจากสารตะกั่วครอบคลุมทั่วทั้งประเทศ และเป็นหนึ่งในภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมจำนวนมากในอดีตสหภาพโซเวียตที่เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ดินแดนส่วนใหญ่ของรัสเซียประสบกับภาระจากการสะสมของตะกั่วที่เกินภาระวิกฤตสำหรับการทำงานปกติของระบบนิเวศ ในหลายสิบเมืองในยุค 90 ความเข้มข้นของสารตะกั่วในอากาศและดินเกินค่าที่สอดคล้องกับความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต วันนี้แม้จะมีการปรับปรุงอุปกรณ์ทางเทคนิค แต่สถานการณ์ก็ไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนัก (ภาคผนวก 3)

มลพิษจากสารตะกั่วในสิ่งแวดล้อมส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ สารเคมีเข้าสู่ร่างกายโดยการสูดดมอากาศที่มีสารตะกั่ว และการกลืนสารตะกั่วผ่านทางอาหาร น้ำ และฝุ่นละออง สารเคมีสะสมในร่างกาย ในกระดูก และเนื้อเยื่อผิวเผิน ส่งผลต่อไต ตับ ระบบประสาท และอวัยวะสร้างเลือด การได้รับสารตะกั่วจะรบกวนระบบสืบพันธุ์ของเพศหญิงและเพศชาย สำหรับสตรีตั้งครรภ์และวัยเจริญพันธุ์ ระดับสารตะกั่วในเลือดที่เพิ่มขึ้นก่อให้เกิดอันตรายเป็นพิเศษ เนื่องจากภายใต้อิทธิพลของสารตะกั่ว การทำงานของประจำเดือนจะหยุดชะงัก การคลอดก่อนกำหนด การแท้งบุตร และการเสียชีวิตของทารกในครรภ์ เป็นเรื่องปกติมากขึ้นเนื่องจากการแทรกซึมของสารตะกั่วผ่านอุปสรรคในรก ทารกแรกเกิดมีอัตราการเสียชีวิตสูง น้ำหนักแรกเกิดน้อย อาการแคระแกร็น และการสูญเสียการได้ยินเป็นผลมาจากพิษจากสารตะกั่ว

สำหรับเด็กเล็ก พิษจากสารตะกั่วเป็นอันตรายอย่างยิ่งเนื่องจากส่งผลเสียต่อพัฒนาการของสมองและระบบประสาท แม้ในปริมาณที่น้อย พิษจากสารตะกั่วในเด็กก่อนวัยเรียนจะทำให้พัฒนาการทางสติปัญญา ความสนใจและความสามารถในการมีสมาธิลดลง ความล่าช้าในการอ่าน และนำไปสู่การพัฒนาความก้าวร้าว การสมาธิสั้น และปัญหาอื่น ๆ ในพฤติกรรมของเด็ก ความผิดปกติของพัฒนาการเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ยาวนานและไม่สามารถรักษาให้หายได้ การมึนเมาในปริมาณมากทำให้เกิดภาวะปัญญาอ่อน โคม่า อาการชัก และการเสียชีวิต

ตัวบ่งชี้ที่ จำกัด ของความเป็นอันตรายคือด้านสุขอนามัยและพิษวิทยา ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับตะกั่วคือ 0.03 มก./เดม 3 ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับตะกั่วคือ 0.1 มก./เดม 3

แหล่งที่มาของแคดเมียมที่มาจากมนุษย์ที่เข้าสู่สิ่งแวดล้อมสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

• § การปล่อยก๊าซเรือนกระจกในท้องถิ่นที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มอุตสาหกรรมที่ผลิต (ซึ่งรวมถึงบริษัทเคมีหลายแห่ง โดยเฉพาะการผลิตกรดซัลฟิวริก) หรือใช้แคดเมียม
• § แหล่งพลังงานที่แตกต่างกันกระจัดกระจายไปทั่วโลก ตั้งแต่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและมอเตอร์ ไปจนถึงปุ๋ยแร่และควันบุหรี่

คุณสมบัติสองประการของแคดเมียมเป็นตัวกำหนดความสำคัญต่อสิ่งแวดล้อม:

• 1. ความดันไอค่อนข้างสูง ทำให้ระเหยได้ง่าย เช่น ในระหว่างการหลอมหรือการเผาไหม้ของถ่านหิน
• 2. มีความสามารถในการละลายน้ำสูง โดยเฉพาะที่มีค่า pH ที่เป็นกรดต่ำ (โดยเฉพาะที่ pH5)

แคดเมียมที่เข้าสู่ดินส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปแบบเคลื่อนที่ซึ่งมีผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อม รูปแบบเคลื่อนที่จะกำหนดความสามารถในการย้ายถิ่นขององค์ประกอบในแนวนอนที่ค่อนข้างสูง และนำไปสู่การปนเปื้อนที่เพิ่มขึ้นของการไหลของสารจากดินสู่พืช

การปนเปื้อนในดินด้วยซีดียังคงมีอยู่เป็นเวลานานแม้ว่าโลหะนี้จะหยุดจ่ายอีกครั้งก็ตาม แคดเมียมมากถึง 70% ที่เข้าสู่ดินนั้นสัมพันธ์กับสารประกอบเชิงซ้อนของสารเคมีในดินที่พืชสามารถดูดซึมได้ จุลินทรีย์ในดินยังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์แคดเมียม คุณสมบัติทางกายภาพของดินและรูปแบบของแคดเมียมที่เข้ามาขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี การเปลี่ยนแปลงในดินจะเสร็จสิ้นภายในไม่กี่วัน เป็นผลให้แคดเมียมสะสมอยู่ในรูปไอออนิกในน้ำที่เป็นกรดหรือในรูปของไฮดรอกไซด์และคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำ นอกจากนี้ยังสามารถปรากฏอยู่ในดินในรูปของสารประกอบเชิงซ้อนได้ ในพื้นที่ที่มีปริมาณแคดเมียมสูงในดิน ความเข้มข้นของแคดเมียมในส่วนเหนือพื้นดินจะเพิ่มขึ้น 20-30 เท่าเมื่อเทียบกับพืชในพื้นที่ที่ไม่มีการปนเปื้อน อาการที่มองเห็นได้ซึ่งเกิดจากปริมาณแคดเมียมที่เพิ่มขึ้นในพืช ได้แก่ อาการคลอโรซีสของใบ ขอบและเส้นใบมีสีน้ำตาลแดง รวมถึงการชะลอการเจริญเติบโตและความเสียหายต่อระบบราก

แคดเมียมเป็นพิษมาก ความเป็นพิษต่อพืชสูงของแคดเมียมอธิบายได้จากคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกับสังกะสี ดังนั้นแคดเมียมจึงสามารถทดแทนสังกะสีในกระบวนการทางชีวเคมีหลายชนิด ซึ่งขัดขวางการทำงานของเอนไซม์จำนวนมาก ความเป็นพิษต่อพืชของแคดเมียมแสดงออกมาในการยับยั้งการสังเคราะห์ด้วยแสง การหยุดชะงักของการคายน้ำ และการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์

ยังไม่มีการระบุความสำคัญทางชีวภาพจำเพาะของแคดเมียมในฐานะธาตุรอง แคดเมียมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้สองทาง: ที่ทำงานและทางอาหาร ห่วงโซ่อาหารของการบริโภคแคดเมียมเกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนแคดเมียมเพิ่มขึ้นในดินและแหล่งน้ำ แคดเมียมลดการทำงานของเอนไซม์ย่อยอาหาร (ทริปซินและเปปซินในปริมาณที่น้อยกว่า) เปลี่ยนแปลงกิจกรรมและกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ แคดเมียมส่งผลต่อการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต ทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดสูง ยับยั้งการสังเคราะห์ไกลโคเจนในตับ

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตในคือ 0.001 mg/dm 3 ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต v คือ 0.0005 mg/dm 3 (สัญญาณจำกัดของอันตรายคือทางพิษวิทยา)

เนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์องค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบจำนวนมากจึงเข้าสู่สิ่งแวดล้อม - ขยะอินทรีย์และแร่ธาตุมากถึง 5 ตันต่อคนต่อปี ครึ่งหนึ่งถึงสองในสามของปัจจัยการผลิตเหล่านี้ยังคงอยู่ในตะกรันและขี้เถ้า ก่อให้เกิดความผิดปกติในท้องถิ่นในองค์ประกอบทางเคมีของดินและน้ำ

องค์กร อาคาร บริการในเมือง อุตสาหกรรม ครัวเรือน และอุจจาระจากการตั้งถิ่นฐานและพื้นที่อุตสาหกรรมไม่เพียงแต่ทำให้ดินแปลกแยกเท่านั้น แต่ยังรบกวนชีวธรณีเคมีและชีววิทยาตามปกติของระบบนิเวศวิทยาของดินเป็นระยะทางหลายสิบกิโลเมตร ในระดับหนึ่ง ทุกเมืองหรือศูนย์กลางอุตสาหกรรมเป็นสาเหตุของการปรากฏตัวของความผิดปกติทางชีวธรณีเคมีขนาดใหญ่ที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์

แหล่งที่มาของโลหะหนักส่วนใหญ่มาจากการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม ในเวลาเดียวกัน ระบบนิเวศป่าไม้ได้รับผลกระทบมากกว่าดินและพืชผลทางการเกษตรอย่างมีนัยสำคัญ สารพิษโดยเฉพาะ ได้แก่ ตะกั่ว แคดเมียม ปรอท สารหนู และโครเมียม

ตามกฎแล้วโลหะหนักจะสะสมอยู่ในชั้นดินโดยเฉพาะในขอบเขตฮิวมัสตอนบน ครึ่งชีวิตของการกำจัดโลหะหนักออกจากดิน (การชะล้าง การพังทลาย การใช้โดยพืช ภาวะเงินฝืด) ขึ้นอยู่กับประเภทของดินสำหรับ:

• สังกะสี - 70-510 ปี;
• แคดเมียม - 13-POLET;
• ทองแดง - 310-1500 ปี;
• ตะกั่ว - 740-5900 ปี

ผลที่ตามมาที่ซับซ้อนและบางครั้งไม่สามารถย้อนกลับได้ของอิทธิพลของโลหะหนักสามารถเข้าใจและคาดการณ์ได้เฉพาะบนพื้นฐานของแนวทางชีวชีวเคมีภูมิทัศน์เพื่อแก้ไขปัญหาสารพิษในชีวมณฑลเท่านั้น ตัวชี้วัดต่อไปนี้ส่งผลกระทบอย่างยิ่งต่อระดับมลพิษและสถานการณ์ทางนิเวศวิทยาที่เป็นพิษ:

• ผลผลิตทางชีวภาพของดินและปริมาณฮิวมัสในนั้น
• ลักษณะกรด-เบสของดินและน้ำ
• เงื่อนไขรีดอกซ์
• ความเข้มข้นของสารละลายดิน
• ความสามารถในการดูดซับดิน
• องค์ประกอบแกรนูโลเมตริกของดิน
• ประเภทของระบอบการปกครองของน้ำ

บทบาทของปัจจัยเหล่านี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ แม้ว่าดินจะเป็นผู้รับสารเคมีทางเทคโนโลยีส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับชีวมณฑลก็ตาม ดินเป็นตัวสะสม ตัวดูดซับ และการทำลายสารพิษหลัก

โลหะส่วนใหญ่เข้าสู่ดินจากกิจกรรมของมนุษย์ การกระจายตัวเริ่มต้นจากช่วงเวลาของการสกัดแร่ ก๊าซ น้ำมัน ถ่านหิน และแร่ธาตุอื่นๆ ห่วงโซ่การกระจายตัวขององค์ประกอบสามารถตรวจสอบได้จากเหมืองที่ผลิต เหมืองหิน จากนั้นความสูญเสียเกิดขึ้นระหว่างการขนส่งวัตถุดิบไปยังโรงงานแปรรูป ที่โรงงานเอง การกระจายตัวยังคงดำเนินต่อไปในสายการผลิตของการประมวลผล จากนั้นอยู่ในกระบวนการทางโลหะวิทยา การแปรรูป การผลิตโลหะ จนถึงการทิ้งขยะ การฝังกลบในโรงงานอุตสาหกรรมและในครัวเรือน

องค์ประกอบที่หลากหลายมาพร้อมกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากสถานประกอบการอุตสาหกรรมในปริมาณมาก และสารมลพิษไม่ได้เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์หลักขององค์กรเสมอไป แต่อาจเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งสกปรกได้ ดังนั้น ใกล้กับโรงถลุงตะกั่ว สารมลพิษที่มีลำดับความสำคัญ นอกเหนือจากตะกั่วและสังกะสีแล้ว อาจรวมถึงแคดเมียม ทองแดง ปรอท สารหนู และซีลีเนียม และใกล้กับสถานประกอบการถลุงอะลูมิเนียม ฟลูออรีน สารหนู และเบริลเลียม ส่วนสำคัญของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากองค์กรต่างๆ จะเข้าสู่วงจรโลก - มากถึง 50% ของตะกั่ว, สังกะสี, ทองแดง และมากถึง 90% ของปรอท

การผลิตโลหะบางชนิดต่อปีมีมากกว่าการอพยพตามธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตะกั่วและเหล็ก เห็นได้ชัดว่าแรงกดดันของโลหะเทคโนโลยีที่ไหลเข้าสู่สิ่งแวดล้อม รวมถึงดิน กำลังเพิ่มขึ้น

ความใกล้ชิดของแหล่งกำเนิดมลพิษส่งผลต่อมลภาวะในชั้นบรรยากาศของดิน ดังนั้นองค์กรขนาดใหญ่สองแห่งในภูมิภาค Sverdlovsk - โรงถลุงอลูมิเนียมอูราลและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนครัสโนยาสค์ - กลายเป็นแหล่งที่มาของมลพิษทางอากาศที่ก่อให้เกิดเทคโนโลยีโดยมีข้อ จำกัด ที่เด่นชัดของผลกระทบของโลหะเทคโนโลยีที่มีการตกตะกอน

อันตรายของการปนเปื้อนในดินด้วยโลหะเทคโนโลยีจากละอองลอยในอากาศนั้นมีอยู่ในดินทุกประเภทและในสถานที่ใด ๆ ในเมือง โดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือดินที่ตั้งอยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดของเทคโนโลยี (โรงงานโลหะวิทยา โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ปั๊มน้ำมัน หรือ การคมนาคมเคลื่อนที่) จะเกิดมลพิษมากขึ้น

บ่อยครั้งที่การดำเนินการอย่างเข้มข้นขององค์กรขยายออกไปในพื้นที่เล็ก ๆ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของโลหะหนัก, สารประกอบสารหนู, ฟลูออรีน, ซัลเฟอร์ออกไซด์, กรดซัลฟิวริก, บางครั้งกรดไฮโดรคลอริก, ไซยาไนด์ในความเข้มข้นมักจะเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (ตาราง 4.1) หญ้าปกคลุมและสวนป่ากำลังจะตาย ดินถูกทำลาย และกระบวนการพังทลายกำลังเกิดขึ้น โลหะหนักจากดินมากถึง 30-40% สามารถเข้าสู่น้ำใต้ดินได้

อย่างไรก็ตาม ดินยังทำหน้าที่เป็นอุปสรรคทางธรณีวิทยาเคมีอันทรงพลังต่อการไหลของสารมลพิษ แต่เพียงในระดับหนึ่งเท่านั้น การคำนวณแสดงให้เห็นว่าเชอร์โนเซมสามารถยึดตะกั่วได้อย่างแน่นหนาถึง 40-60 ตันต่อเฮกตาร์เฉพาะในชั้นที่เหมาะแก่การเพาะปลูกที่มีความหนา 0-20 ซม. ดินพอซโซลิก - 2-6 ตันต่อเฮกตาร์และขอบเขตดินโดยรวม - มากถึง 100 t/ha แต่ในขณะเดียวกันก็เกิดสถานการณ์ทางพิษวิทยาเฉียบพลันในดินด้วย

ยังอยู่คนเดียว คุณสมบัติของดินคือความสามารถในการเปลี่ยนสารประกอบที่เข้ามาอย่างแข็งขันส่วนประกอบของแร่ธาตุและอินทรีย์มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเหล่านี้ และการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพก็เป็นไปได้ ในเวลาเดียวกัน กระบวนการที่พบบ่อยที่สุดคือการเปลี่ยนสารประกอบที่ละลายน้ำได้ของโลหะหนักไปเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้น้อย (ออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ เกลือที่มีการผลิตต่ำ ตารางที่ 4.1.รายชื่อแหล่งที่มาของมลพิษและองค์ประกอบทางเคมี ซึ่งอาจเกิดการสะสมในดินในเขตอิทธิพลของแหล่งที่มาเหล่านี้ (แนวทาง MU 2.1.7.730-99 “การประเมินคุณภาพดินอย่างถูกสุขลักษณะในพื้นที่ที่มีประชากร”)

แหล่งที่มา มลพิษ	ประเภทของการผลิต	ปัจจัยความเข้มข้น เคเอส
โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก	การผลิตโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจากแร่และสารเข้มข้น	Pb, Zn, Cu, Ag	Sn, As, Cd, Sb, Hg, Se, Bi
	การรีไซเคิลโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก	Pb, Zn, Sn, Cu
	การผลิตโลหะที่ไม่ใช่เหล็กแข็งและทนไฟ
	การผลิตไทเทเนียม	Ag, Zn, Pb, V, Cu	Ti, Mn, Mo, Sn, V
โลหะวิทยาเหล็ก	การผลิตเหล็กโลหะผสม	Co, Mo, Bi, W, Zn
	การผลิตแร่เหล็ก
วิศวกรรมเครื่องกลและอุตสาหกรรมโลหะการ	สถานประกอบการที่มีการอบชุบโลหะด้วยความร้อน (ไม่มีโรงหล่อ)		Ni, Cr, Hg, Sn, Cu
	การผลิตแบตเตอรี่ตะกั่ว
	การผลิตอุปกรณ์สำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า
อุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์	การผลิตซูเปอร์ฟอสเฟต		ธาตุหายาก, Cu, Cr, As, It
	การผลิตพลาสติก
อุตสาหกรรม วัสดุก่อสร้าง	การผลิตปูนซีเมนต์
การพิมพ์ อุตสาหกรรม	ประเภทโรงหล่อ,โรงพิมพ์
ขยะมูลฝอยชุมชน		Pb, Cd, Sn, Cu, Ag, Sb, Zn
กากตะกอนน้ำเสีย		Pb, Cd, V, Ni, Sn, Cr, Cu, Zn

โดยการลดความสามารถในการละลายของ PR) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสารเชิงซ้อนการดูดซับของดิน (SAC): สารอินทรีย์จะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนด้วยไอออนของโลหะหนัก ปฏิกิริยาระหว่างไอออนของโลหะกับส่วนประกอบของดินเกิดขึ้นตามประเภทของปฏิกิริยาการดูดซับ การตกตะกอน-การละลาย การก่อตัวที่ซับซ้อน และการเกิดเกลือเชิงเดี่ยว ความเร็วและทิศทางของกระบวนการเปลี่ยนรูปขึ้นอยู่กับ pH ของสิ่งแวดล้อม ปริมาณอนุภาคละเอียด และปริมาณฮิวมัส

สำหรับผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมจากการปนเปื้อนของโลหะหนักในดิน ความเข้มข้นและรูปแบบของการเกิดโลหะหนักในสารละลายดินมีความสำคัญอย่างยิ่ง การเคลื่อนที่ของโลหะหนักมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับองค์ประกอบของเฟสของเหลว: ความสามารถในการละลายต่ำของโลหะหนักออกไซด์และไฮดรอกไซด์มักพบในดินที่มีปฏิกิริยาเป็นกลางหรือเป็นด่าง ในทางตรงกันข้าม การเคลื่อนย้ายของโลหะหนักจะสูงที่สุดเมื่อสารละลายในดินทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรง ดังนั้น พิษของโลหะหนักในภูมิประเทศที่เป็นกรดสูงของป่าไทกาอาจมีนัยสำคัญมากเมื่อเทียบกับดินที่เป็นกลางหรือเป็นด่าง ความเป็นพิษของธาตุต่อพืชและสิ่งมีชีวิตมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเคลื่อนที่ของธาตุในดิน นอกจากความเป็นกรดแล้ว ความเป็นพิษยังได้รับอิทธิพลจากคุณสมบัติของดินที่กำหนดความแรงของการตรึงมลพิษที่เข้ามา การมีอยู่ร่วมกันของไอออนต่าง ๆ มีผลอย่างมาก

อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อสิ่งมีชีวิตระดับสูง รวมถึงมนุษย์ คือผลที่ตามมาจากการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์ของโลหะหนักให้เป็นสารประกอบเชิงซ้อน ผลที่ตามมาของมลภาวะทางโลหะอาจทำให้โซ่โภชนาการของดินใน biogeocenoses หยุดชะงัก นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนคอมเพล็กซ์ทั้งหมด ชุมชนของจุลินทรีย์และสัตว์ในดิน โลหะหนักยับยั้งกระบวนการทางจุลชีววิทยาที่สำคัญในดิน - การเปลี่ยนแปลงของสารประกอบคาร์บอน - ที่เรียกว่า "การหายใจ" ของดินรวมถึงการตรึงไนโตรเจน

การปนเปื้อนในดินด้วยโลหะหนักมีแหล่งที่มาหลายประการ:

• 1. ของเสียจากอุตสาหกรรมโลหะการ
• 2. การปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม
• 3. ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เชื้อเพลิง
• 4. ก๊าซไอเสียรถยนต์
• 5. วิธีการทางเคมีของการเกษตร

มลพิษในดินอันเป็นผลมาจากทั้งปัจจัยทางธรรมชาติและแหล่งที่มาของมนุษย์ไม่เพียงแต่เปลี่ยนกระบวนการสร้างดินซึ่งนำไปสู่การลดลงของผลผลิตทำให้การทำให้ดินบริสุทธิ์ในตัวเองอ่อนแอลงจากสิ่งมีชีวิตที่เป็นอันตราย แต่ยังส่งผลทางตรงหรือทางอ้อมด้วย ผลกระทบ (ผ่านพืช พืช หรือผลิตภัณฑ์จากสัตว์) โลหะหนักที่มาจากดินเข้าสู่พืชและส่งผ่านห่วงโซ่อาหาร มีผลกระทบที่เป็นพิษต่อพืช สัตว์ และสุขภาพของมนุษย์

ตามระดับความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม โลหะหนักแบ่งออกเป็น 3 ประเภทความเป็นอันตราย: 1. เช่น Cd, Hg, Pb, Se, Zn, Ti;

• 2. Co, Ni, Mo, Cu, So, Cr;
• 3. บาร์, วี, ว, มิน, ซีเนียร์

ผลกระทบของมลพิษต่อผลผลิตพืชผลและคุณภาพผลิตภัณฑ์

การรบกวนที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตของพืชภายใต้อิทธิพลของโลหะหนักส่วนเกินทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในด้านผลผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์พืชผล (สาเหตุหลักมาจากการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของโลหะเอง การดำเนินมาตรการเพื่อฟื้นฟูดินที่ปนเปื้อนด้วยโลหะหนักในตัวเอง ไม่สามารถรับประกันผลผลิตทางการเกษตรที่ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมได้สูง การเคลื่อนย้ายของโลหะหนักและความพร้อมของโลหะหนักจะถูกควบคุมโดยคุณสมบัติของดิน เช่น สภาวะกรด-เบส สภาวะรีดอกซ์ ปริมาณฮิวมัส การกระจายขนาดอนุภาค และความสามารถในการดูดซับที่เกี่ยวข้อง มุ่งสู่การพัฒนามาตรการเฉพาะเพื่อฟื้นฟูความอุดมสมบูรณ์ของดินที่ปนเปื้อนจำเป็นต้องกำหนดเกณฑ์ในการจำแนกประเภทตามอันตรายจากการปนเปื้อนของโลหะหนักโดยพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีในระดับสูง การปนเปื้อนของโลหะหนักทำให้ผลผลิตทางการเกษตรลดลงอย่างรวดเร็ว

ระดับสารพิษจะสะสมในดินอย่างช้าๆ แต่คงอยู่ที่นั่นเป็นเวลานาน ส่งผลเสียต่อสถานการณ์ทางนิเวศน์ของทั้งภูมิภาค ดินที่ปนเปื้อนด้วยโลหะหนักและนิวไคลด์กัมมันตรังสีแทบจะทำความสะอาดไม่ได้เลย จนถึงขณะนี้มีวิธีเดียวเท่านั้นที่ทราบ: หว่านดินด้วยพืชที่เติบโตเร็วซึ่งผลิตมวลสีเขียวจำนวนมาก พืชดังกล่าวจะดึงธาตุที่เป็นพิษออกจากดิน จากนั้นพืชผลที่เก็บเกี่ยวจะต้องถูกทำลาย แต่นี่เป็นขั้นตอนที่ค่อนข้างยาวและมีราคาแพง คุณสามารถลดการเคลื่อนตัวของสารประกอบพิษและการเข้าสู่พืชได้โดยการเพิ่ม pH ของดินด้วยการปูนขาวหรือเติมสารอินทรีย์ในปริมาณมาก เช่น พีท การไถแบบลึกอาจมีผลดีเมื่อชั้นดินที่ปนเปื้อนชั้นบนสุดลดลงเหลือความลึก 50-70 ซม. ในระหว่างการไถ และชั้นดินลึกถูกยกขึ้นสู่ผิวน้ำ ในการทำเช่นนี้คุณสามารถใช้คันไถหลายชั้นแบบพิเศษได้ แต่ชั้นลึกยังคงปนเปื้อนอยู่ ในที่สุด บนดินที่ปนเปื้อนด้วยโลหะหนัก (แต่ไม่ใช่นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี) ก็สามารถปลูกพืชที่ไม่ได้ใช้เป็นอาหารหรืออาหารสัตว์ เช่น ดอกไม้ได้ ตั้งแต่ปี 1993 ได้มีการดำเนินการติดตามตรวจสอบสารพิษต่อสิ่งแวดล้อมที่สำคัญทางการเกษตร ได้แก่ โลหะหนัก ยาฆ่าแมลง และนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีในอาณาเขตของสาธารณรัฐเบลารุส ในพื้นที่ที่ฟาร์มตั้งอยู่ ตรวจไม่พบ MPC สำหรับโลหะหนักส่วนเกิน

โลหะหนัก (HMs) ประกอบด้วยโลหะประมาณ 40 ชนิดที่มีมวลอะตอมมากกว่า 50 และความหนาแน่นมากกว่า 5 g/cm3 แม้ว่าเบริลเลียมเบาจะรวมอยู่ในหมวด HM ก็ตาม ลักษณะทั้งสองนั้นค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจและรายการ TM นั้นไม่ตรงกัน

ขึ้นอยู่กับความเป็นพิษและการแพร่กระจายในสิ่งแวดล้อม กลุ่มลำดับความสำคัญของ HM สามารถแยกแยะได้: Pb, Hg, Cd, As, Bi, Sn, V, Sb สิ่งที่มีความสำคัญน้อยกว่าคือ: Cr, Cu, Zn, Mn, Ni, Co, Mo

HM ทั้งหมดมีความเป็นพิษในระดับหนึ่ง แม้ว่าบางส่วน (Fe, Cu, Co, Zn, Mn) จะเป็นส่วนหนึ่งของชีวโมเลกุลและวิตามินก็ตาม

โลหะหนักที่มาจากมนุษย์เข้าสู่ดินจากอากาศในรูปของการตกตะกอนของของแข็งหรือของเหลว ป่าไม้ที่มีพื้นผิวสัมผัสที่พัฒนาแล้วจะกักเก็บโลหะหนักไว้อย่างเข้มข้นเป็นพิเศษ

โดยทั่วไปแล้ว อันตรายจากมลพิษโลหะหนักจากอากาศก็มีอยู่ในดินทุกชนิดเท่าเทียมกัน โลหะหนักส่งผลเสียต่อกระบวนการของดิน ความอุดมสมบูรณ์ของดิน และคุณภาพของผลผลิตทางการเกษตร การฟื้นฟูผลผลิตทางชีวภาพของดินที่ปนเปื้อนด้วยโลหะหนักเป็นปัญหาที่ยากที่สุดในการปกป้องไบโอซีโนส

คุณสมบัติที่สำคัญของโลหะคือความต้านทานต่อการปนเปื้อน ธาตุนั้นไม่สามารถถูกทำลายได้ด้วยการเคลื่อนที่จากสารประกอบหนึ่งไปอีกสารประกอบหนึ่งหรือการเคลื่อนที่ระหว่างสถานะของเหลวและของแข็ง การเปลี่ยนรีดอกซ์ของโลหะที่มีวาเลนซีแปรผันเป็นไปได้

ความเข้มข้นของ HMs ที่เป็นอันตรายต่อพืชขึ้นอยู่กับชนิดพันธุกรรมของดิน ตัวชี้วัดหลักที่มีอิทธิพลต่อการสะสมของโลหะหนักในดินคือ คุณสมบัติกรดเบสและ ปริมาณฮิวมัส.

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะคำนึงถึงความหลากหลายของสภาพดินและธรณีเคมีเมื่อสร้าง MPC สำหรับโลหะหนัก ในปัจจุบัน สำหรับโลหะหนักจำนวนหนึ่ง MAC สำหรับเนื้อหาในดินได้ถูกสร้างขึ้น ซึ่งใช้เป็น MAC (ภาคผนวก 3)

เมื่อเกินค่าที่อนุญาตของเนื้อหา HM ในดิน องค์ประกอบเหล่านี้จะสะสมในพืชในปริมาณที่เกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตในอาหารสัตว์และผลิตภัณฑ์อาหาร

ในดินที่ปนเปื้อน ความลึกของการเจาะทะลุของ HMs มักจะไม่เกิน 20 ซม. อย่างไรก็ตาม ด้วยการปนเปื้อนที่รุนแรง HMs จึงสามารถเจาะลึกได้ถึง 1.5 ม. ในบรรดาโลหะหนักทั้งหมด สังกะสีและปรอทมีความสามารถในการเคลื่อนย้ายมากที่สุดและมีการกระจายเท่าๆ กันในชั้นดินที่ความลึก 0...20 ซม. ในขณะที่ตะกั่วสะสมเฉพาะในชั้นผิว (0...2.5 ซม.) แคดเมียมครองตำแหน่งตรงกลางระหว่างโลหะเหล่านี้

คุณ ตะกั่ว มีแนวโน้มที่จะสะสมอยู่ในดินอย่างชัดเจนเพราะว่า ไอออนจะไม่ทำงานแม้ค่า pH ต่ำก็ตาม สำหรับดินประเภทต่างๆ อัตราการชะล้างตะกั่วจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 4 กรัมถึง 30 กรัม/เฮกตาร์ต่อปี ในเวลาเดียวกัน ปริมาณตะกั่วที่นำมาใช้สามารถอยู่ที่ 40...530 กรัม/เฮกตาร์ต่อปีในพื้นที่ต่างๆ ตะกั่วที่เข้าสู่ดินเนื่องจากการปนเปื้อนสารเคมีจะเกิดไฮดรอกไซด์ได้ง่ายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางหรือเป็นด่าง หากดินมีฟอสเฟตที่ละลายน้ำได้ ตะกั่วไฮดรอกไซด์จะกลายเป็นฟอสเฟตที่ละลายได้น้อย

การปนเปื้อนในดินที่มีสารตะกั่วอย่างมีนัยสำคัญสามารถพบได้ตามทางหลวงสายหลัก ใกล้กับสถานประกอบการโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก และใกล้กับโรงเผาขยะซึ่งไม่มีการบำบัดก๊าซเสีย การทดแทนเชื้อเพลิงมอเตอร์ที่มีตะกั่วเตตระเอทิลอย่างค่อยเป็นค่อยไปอย่างต่อเนื่องด้วยเชื้อเพลิงที่ไม่มีตะกั่วกำลังให้ผลลัพธ์ที่เป็นบวก: การที่สารตะกั่วเข้าสู่ดินลดลงอย่างรวดเร็วและในอนาคตแหล่งที่มาของมลพิษนี้จะถูกกำจัดไปเป็นส่วนใหญ่

อันตรายจากสารตะกั่วเข้าสู่ร่างกายของเด็กที่มีอนุภาคในดินเป็นปัจจัยหนึ่งที่กำหนดในการประเมินอันตรายของการปนเปื้อนในดินในพื้นที่ที่มีประชากร ความเข้มข้นของสารตะกั่วในดินประเภทต่างๆ มีตั้งแต่ 10...70 มก./กก. ตามที่นักวิจัยชาวอเมริกัน ปริมาณสารตะกั่วในดินในเมืองไม่ควรเกิน 100 มก./กก. ซึ่งจะช่วยปกป้องร่างกายของเด็กจากการบริโภคสารตะกั่วที่มากเกินไปผ่านมือและของเล่นที่ปนเปื้อน ในสภาวะจริง ปริมาณสารตะกั่วในดินเกินระดับนี้อย่างมีนัยสำคัญ ในเมืองส่วนใหญ่ ปริมาณตะกั่วในดินจะแตกต่างกันไประหว่าง 30...150 มก./กก. โดยมีค่าเฉลี่ยประมาณ 100 มก./กก. ปริมาณตะกั่วสูงสุด - จาก 100 ถึง 1,000 มก. / กก. - พบได้ในเมืองที่ประกอบกิจการโลหะและแบตเตอรี่ (Alchevsk, Zaporozhye, Dneprodzerzhinsk, Dnepropetrovsk, Donetsk, Mariupol, Krivoy Rog)

พืชทนทานต่อสารตะกั่วได้ดีกว่ามนุษย์และสัตว์ ดังนั้นจึงต้องติดตามระดับสารตะกั่วในอาหารที่ทำจากพืชและอาหารสัตว์อย่างระมัดระวัง

ในสัตว์ในทุ่งหญ้า สัญญาณแรกของพิษตะกั่วจะสังเกตได้จากปริมาณหญ้าแห้งแห้งประมาณ 50 มก./กก. ต่อวัน (บนดินที่มีสารตะกั่วปนเปื้อนอย่างมาก หญ้าแห้งที่ได้อาจมีตะกั่ว 6.5 ก./กก. หญ้าแห้ง!) . สำหรับมนุษย์เมื่อบริโภคผักกาดหอม MPC จะมีสารตะกั่ว 7.5 มก. ต่อใบ 1 กก.

ไม่เหมือนตะกั่ว แคดเมียม เข้าสู่ดินในปริมาณที่น้อยกว่ามาก: ประมาณ 3...35 กรัม/เฮกตาร์ต่อปี แคดเมียมถูกนำเข้าสู่ดินจากอากาศ (ประมาณ 3 กรัม/เฮกตาร์ต่อปี) หรือด้วยปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัส (35...260 กรัม/ตัน) ในบางกรณีแหล่งที่มาของการปนเปื้อนอาจเป็นองค์กรที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลแคดเมียม ในดินที่เป็นกรดที่มีค่า pH<6 ионы кадмия весьма подвижны и накопления металла не наблюдается. При значениях рН>แคดเมียม 6 ตัวสะสมรวมกับไฮดรอกไซด์ของเหล็ก แมงกานีส และอะลูมิเนียม และเกิดการสูญเสียโปรตอนโดยหมู่ OH กระบวนการดังกล่าวสามารถย้อนกลับได้เมื่อ pH ลดลง และแคดเมียมรวมถึงโลหะหนักอื่นๆ สามารถแพร่กระจายอย่างช้าๆ อย่างถาวรไปยังโครงผลึกของออกไซด์และดินเหนียว

สารประกอบแคดเมียมที่มีกรดฮิวมิกมีความคงตัวน้อยกว่าสารประกอบตะกั่วที่คล้ายกันมาก ดังนั้นการสะสมของแคดเมียมในฮิวมัสจึงเกิดขึ้นน้อยกว่าการสะสมของตะกั่วมาก

สารประกอบแคดเมียมจำเพาะในดินคือแคดเมียมซัลไฟด์ ซึ่งเกิดจากซัลเฟตภายใต้สภาวะการรีดักชันที่ดี แคดเมียมคาร์บอเนตเกิดขึ้นที่ค่า pH >8 เท่านั้น ดังนั้นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการใช้งานจึงไม่มีนัยสำคัญอย่างยิ่ง

เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับความสนใจอย่างมากจากข้อเท็จจริงที่ว่าพบแคดเมียมที่มีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นในตะกอนชีวภาพซึ่งถูกนำเข้าไปในดินเพื่อปรับปรุง แคดเมียมประมาณ 90% ที่มีอยู่ในน้ำเสียจะผ่านเข้าสู่ตะกอนชีวภาพ: 30% ในระหว่างการตกตะกอนเบื้องต้น และ 60...70% ในระหว่างกระบวนการต่อไป

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะกำจัดแคดเมียมออกจากตะกอน อย่างไรก็ตาม การควบคุมปริมาณแคดเมียมในน้ำเสียอย่างระมัดระวังมากขึ้นสามารถลดปริมาณแคดเมียมในตะกอนให้เหลือต่ำกว่า 10 มก./กก. ของแห้งได้ ดังนั้นแนวทางปฏิบัติในการใช้กากตะกอนน้ำเสียเป็นปุ๋ยจึงแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ

พารามิเตอร์หลักที่กำหนดปริมาณแคดเมียมในสารละลายดินหรือการดูดซับโดยแร่ธาตุในดินและส่วนประกอบอินทรีย์คือค่า pH และชนิดของดิน รวมถึงการมีอยู่ขององค์ประกอบอื่น ๆ เช่น แคลเซียม

ในสารละลายดิน ความเข้มข้นของแคดเมียมสามารถเป็น 0.1...1 µg/l ในดินชั้นบนลึกถึง 25 ซม. ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและชนิดของดิน ธาตุสามารถคงอยู่ได้นาน 25...50 ปี และในบางกรณีอาจถึง 200...800 ปี

พืชดูดซับจากแร่ธาตุในดินไม่เพียงแต่องค์ประกอบที่มีความสำคัญสำหรับพวกมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงองค์ประกอบที่ไม่ทราบผลทางสรีรวิทยาหรือไม่แยแสต่อพืชด้วย ปริมาณแคดเมียมในพืชถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางกายภาพและทางสัณฐานวิทยา - จีโนไทป์ของมัน

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทโลหะหนักจากดินสู่พืชแสดงได้ดังนี้

Pb 0.01…0.1 นิ 0.1…1.0 สังกะสี 1…10

Cr 0.01…0.1 ลูกบาศ์ก 0.1…1.0 ซีดี 1…10

แคดเมียมมีแนวโน้มที่จะเกิดความเข้มข้นทางชีวภาพซึ่งจะนำไปสู่การสะสมความเข้มข้นทางชีวภาพส่วนเกินในเวลาอันสั้น ดังนั้น แคดเมียมเมื่อเทียบกับ HM อื่นๆ จึงเป็นสารพิษในดินที่ทรงพลังที่สุด (Cd > Ni > Cu > Zn)

มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างพืชแต่ละชนิด หากผักโขม (300 ppm) ผักกาดหอม (42 ppm) ผักชีฝรั่ง (31 ppm) รวมทั้งขึ้นฉ่าย วอเตอร์เครส หัวบีท และกุ้ยช่ายฝรั่ง สามารถจัดเป็นพืชที่ “เสริมสมรรถนะ” ด้วยแคดเมียม ตามด้วยพืชตระกูลถั่ว มะเขือเทศ หิน และผลทับทิม มีแคดเมียมค่อนข้างน้อย (10...20 ppb) ความเข้มข้นทั้งหมดสัมพันธ์กับน้ำหนักของพืชสด (หรือผลไม้) ในบรรดาพืชธัญพืช เมล็ดข้าวสาลีมีการปนเปื้อนแคดเมียมมากกว่าเมล็ดไรย์ (50 และ 25 ppb) อย่างไรก็ตาม 80...90% ของแคดเมียมที่ได้รับจากรากจะยังคงอยู่ในรากและฟาง

การดูดซึมแคดเมียมโดยพืชจากดิน (ดิน/การถ่ายโอนพืช) ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับพันธุ์พืชเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับปริมาณแคดเมียมในดินด้วย ที่ความเข้มข้นของแคดเมียมในดินสูง (มากกว่า 40 มก./กก.) การดูดซึมโดยรากจะเกิดขึ้นก่อน ในปริมาณที่ต่ำกว่าการดูดซึมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะเกิดขึ้นจากอากาศผ่านยอดอ่อน ระยะเวลาการเจริญเติบโตยังส่งผลต่อการเพิ่มปริมาณแคดเมียมด้วย ยิ่งฤดูปลูกสั้นลง การถ่ายโอนจากดินสู่พืชก็จะน้อยลงเท่านั้น นี่คือเหตุผลที่การสะสมแคดเมียมในพืชจากปุ๋ยน้อยกว่าการเจือจางเนื่องจากการเร่งการเจริญเติบโตของพืชที่เกิดจากการกระทำของปุ๋ยชนิดเดียวกัน

หากแคดเมียมมีความเข้มข้นสูงในพืช สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การรบกวนการเจริญเติบโตตามปกติของพืชได้ ตัวอย่างเช่น ผลผลิตของถั่วและแครอทจะลดลง 50% หากปริมาณแคดเมียมในสารตั้งต้นคือ 250 ppm ใบแครอทเหี่ยวเฉาที่ความเข้มข้นของแคดเมียม 50 มก./กก. ของสารตั้งต้น ในถั่วที่มีความเข้มข้นนี้ จุดที่เป็นสนิม (กำหนดชัดเจน) จะปรากฏบนใบ ในข้าวโอ๊ต สามารถสังเกตคลอโรซิส (ปริมาณคลอโรฟิลล์ต่ำ) ได้ที่ปลายใบ

เมื่อเปรียบเทียบกับพืชแล้ว เชื้อราหลายชนิดสะสมแคดเมียมจำนวนมาก เห็ดที่มีแคดเมียมสูง ได้แก่ เห็ดแชมปิญองบางชนิด โดยเฉพาะเห็ดแชมปิญองแกะ ในขณะที่ทุ่งหญ้าและเห็ดแชมปิญองที่ปลูกมีแคดเมียมค่อนข้างน้อย เมื่อศึกษาส่วนต่างๆ ของเห็ด พบว่าแผ่นในเห็ดมีแคดเมียมมากกว่าหมวกและมีแคดเมียมอยู่ในก้านเห็ดน้อยที่สุด จากการทดลองปลูกเห็ดแชมปิญองพบว่า ปริมาณแคดเมียมในเห็ดเพิ่มขึ้นสองถึงสามเท่าหากความเข้มข้นในสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น 10 เท่า

ไส้เดือนมีความสามารถในการสะสมแคดเมียมจากดินได้อย่างรวดเร็วซึ่งส่งผลให้พวกมันเหมาะสมสำหรับการบ่งชี้ทางชีวภาพของแคดเมียมที่ตกค้างในดิน

การเคลื่อนที่ของไอออน ทองแดง สูงกว่าการเคลื่อนที่ของไอออนแคดเมียมด้วยซ้ำ สิ่งนี้จะสร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการดูดซึมทองแดงจากพืช เนื่องจากมีความคล่องตัวสูง ทองแดงจึงถูกชะล้างออกจากดินได้ง่ายกว่าตะกั่ว ความสามารถในการละลายของสารประกอบทองแดงในดินเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่ค่า pH< 5. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества.

เป็นที่รู้กันว่ามีฤทธิ์ในการฆ่าสาหร่ายของทองแดง ทองแดงยังเป็นพิษต่อจุลินทรีย์ด้วย ความเข้มข้นประมาณ 0.1 มก./ลิตรก็เพียงพอแล้ว การเคลื่อนที่ของไอออนทองแดงในชั้นฮิวมัสต่ำกว่าชั้นแร่ธาตุที่อยู่ด้านล่าง

องค์ประกอบที่ค่อนข้างเคลื่อนที่ในดิน ได้แก่ สังกะสี. สังกะสีเป็นโลหะชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในเทคโนโลยีและชีวิตประจำวัน ดังนั้นการใช้สังกะสีกับดินต่อปีจึงค่อนข้างมาก: อยู่ที่ 100...2,700 กรัมต่อเฮกตาร์ ดินใกล้กับสถานประกอบการที่แปรรูปแร่ที่มีสังกะสีมีการปนเปื้อนเป็นพิเศษ

ความสามารถในการละลายของสังกะสีในดินเริ่มเพิ่มขึ้นที่ค่า 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.

สำหรับพืชจะเกิดพิษเมื่อมีปริมาณสังกะสีประมาณ 200 มก. ต่อวัสดุแห้งหนึ่งกิโลกรัม ร่างกายมนุษย์ค่อนข้างต้านทานต่อสังกะสี และความเสี่ยงของการเป็นพิษเมื่อใช้ผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรที่มีสังกะสียังต่ำ อย่างไรก็ตาม การปนเปื้อนของสังกะสีในดินเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรง เนื่องจากพืชหลายชนิดได้รับผลกระทบ ที่ค่า pH >6 สังกะสีจะสะสมอยู่ในดินในปริมาณมากเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์กับดินเหนียว

การเชื่อมต่อต่างๆ ต่อม มีบทบาทสำคัญในกระบวนการของดินเนื่องจากความสามารถขององค์ประกอบในการเปลี่ยนระดับของการเกิดออกซิเดชันด้วยการก่อตัวของสารประกอบที่มีความสามารถในการละลายการออกซิเดชั่นและการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกัน เหล็กเกี่ยวข้องกับกิจกรรมทางมานุษยวิทยาในระดับสูงมาก โดยมีความโดดเด่นด้วยความสามารถทางเทคโนโลยีสูงจนพวกเขามักพูดถึง "การแข็งตัวของเหล็ก" สมัยใหม่ของชีวมณฑล ปัจจุบันมีธาตุเหล็กมากกว่า 10 พันล้านตันที่เกี่ยวข้องกับเทคโนสเฟียร์ โดย 60% ของธาตุเหล็กนั้นกระจัดกระจายอยู่ในอวกาศ

การเติมอากาศให้กับขอบฟ้าของดินที่ได้รับการฟื้นฟู การทิ้งขยะต่างๆ กองขยะนำไปสู่ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ในกรณีนี้เหล็กซัลไฟด์ที่มีอยู่ในวัสดุดังกล่าวจะถูกแปลงเป็นเหล็กซัลเฟตพร้อมกับการก่อตัวของกรดซัลฟิวริกพร้อมกัน:

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

ในสภาพแวดล้อมดังกล่าว ค่า pH อาจลดลงเหลือ 2.5...3.0 กรดซัลฟิวริกทำลายคาร์บอเนตเพื่อสร้างยิปซั่ม แมกนีเซียม และโซเดียมซัลเฟต การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมรีดอกซ์เป็นระยะ ๆ นำไปสู่การลดคาร์บอนของดิน การพัฒนาสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดที่เสถียรต่อไปด้วยค่า pH 4...2.5 และสารประกอบของเหล็กและ แมงกานีส สะสมอยู่ในขอบฟ้าพื้นผิว

ไฮดรอกไซด์และออกไซด์ของเหล็กและแมงกานีสเมื่อสร้างตะกอน สามารถจับและผูกนิกเกิล โคบอลต์ ทองแดง โครเมียม วานาเดียม และสารหนูได้อย่างง่ายดาย

แหล่งที่มาหลักของมลพิษในดิน นิกเกิล – วิสาหกิจด้านโลหะวิทยา วิศวกรรมเครื่องกล อุตสาหกรรมเคมี การเผาไหม้ถ่านหินและน้ำมันเชื้อเพลิงที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงต้มน้ำ มลพิษจากนิกเกิลที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์พบได้ในระยะทางสูงสุด 80...100 กม. หรือมากกว่าจากแหล่งกำเนิดของการปล่อย

การเคลื่อนตัวของนิกเกิลในดินขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอินทรียวัตถุ (กรดฮิวมิก) pH และศักยภาพของสิ่งแวดล้อม การโยกย้ายนิกเกิลมีความซับซ้อน ในอีกด้านหนึ่งนิกเกิลมาจากดินในรูปแบบของสารละลายดินในพืชและน้ำผิวดินในทางกลับกันปริมาณของมันในดินจะถูกเติมเต็มเนื่องจากการทำลายแร่ธาตุในดินการตายของพืชและจุลินทรีย์ รวมทั้งเกิดจากการนำเข้าสู่ดินด้วยการตกตะกอนและฝุ่นละอองพร้อมปุ๋ยแร่

แหล่งที่มาหลักของมลพิษในดิน โครเมี่ยม – การเผาไหม้เชื้อเพลิงและของเสียจากการผลิตกัลวานิก ตลอดจนการทิ้งตะกรันจากการผลิตเหล็กเฟอโรโครมและโครเมียม ปุ๋ยฟอสฟอรัสบางชนิดมีโครเมียมสูงถึง 10 2 ... 10 4 มก./กก.

เนื่องจาก Cr +3 เฉื่อยในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (ตกตะกอนเกือบสมบูรณ์ที่ pH 5.5) สารประกอบในดินจึงมีความเสถียรมาก ในทางตรงกันข้าม Cr+6 นั้นไม่เสถียรอย่างยิ่งและสามารถเคลื่อนตัวได้ง่ายในดินที่เป็นกรดและด่าง การเคลื่อนที่ของโครเมียมในดินลดลงอาจทำให้พืชขาดได้ โครเมียมเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ ซึ่งทำให้ใบพืชมีสีเขียว และช่วยให้พืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศได้

เป็นที่ยอมรับกันว่าการปูนเช่นเดียวกับการใช้สารอินทรีย์และสารประกอบฟอสฟอรัสช่วยลดความเป็นพิษของโครเมตในดินที่ปนเปื้อนได้อย่างมาก เมื่อดินปนเปื้อนด้วยเฮกซะวาเลนต์โครเมียม การทำให้เป็นกรดแล้วใช้สารรีดิวซ์ (เช่น ซัลเฟอร์) จะถูกใช้เพื่อลดปริมาณให้เป็น Cr +3 ตามด้วยการปูนขาวเพื่อตกตะกอนสารประกอบ Cr +3

โครเมียมที่มีความเข้มข้นสูงในดินในเมือง (9...85 มก./กก.) มีความสัมพันธ์กับปริมาณโครเมียมที่สูงในฝนและน้ำผิวดิน

การสะสมหรือการชะล้างของธาตุพิษที่เข้าสู่ดินส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของฮิวมัสซึ่งจับและรักษาโลหะที่เป็นพิษจำนวนหนึ่ง แต่โดยหลักแล้วคือทองแดง สังกะสี แมงกานีส สตรอนเซียม ซีลีเนียม โคบอลต์ นิกเกิล (ปริมาณของสิ่งเหล่านี้ ธาตุในฮิวมัสมากกว่าธาตุในดินหลายร้อยถึงหลายพันเท่า)

กระบวนการทางธรรมชาติ (การแผ่รังสีแสงอาทิตย์, สภาพภูมิอากาศ, การผุกร่อน, การอพยพ, การสลายตัว, การชะล้าง) มีส่วนทำให้ดินบริสุทธิ์ในตัวเองซึ่งเป็นลักษณะสำคัญคือระยะเวลา ระยะเวลาในการทำความสะอาดตัวเอง– นี่คือช่วงเวลาที่เศษส่วนมวลของสารมลพิษลดลง 96% จากค่าเริ่มต้นหรือเป็นค่าพื้นหลัง การทำให้ดินบริสุทธิ์ด้วยตนเองตลอดจนการฟื้นฟูนั้นต้องใช้เวลามากซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของมลภาวะและสภาพธรรมชาติ กระบวนการทำให้ดินบริสุทธิ์ในตัวเองใช้เวลาหลายวันถึงหลายปี และกระบวนการฟื้นฟูดินแดนที่ถูกรบกวนใช้เวลาหลายร้อยปี

ความสามารถของดินในการชำระล้างโลหะหนักในตัวเองยังต่ำ จากดินป่าเขตอบอุ่นที่ค่อนข้างอุดมไปด้วยอินทรียวัตถุ สารตะกั่วในชั้นบรรยากาศเพียงประมาณ 5% และสังกะสีและทองแดงประมาณ 30% เท่านั้นที่ถูกกำจัดออกโดยการไหลบ่าของพื้นผิว HMs ที่เหลือที่ตกลงไปจะถูกเก็บไว้เกือบทั้งหมดในชั้นผิวดิน เนื่องจากการอพยพลงมาตามหน้าดินเกิดขึ้นช้ามาก: ด้วยความเร็ว 0.1...0.4 ซม./ปี ดังนั้นครึ่งชีวิตของตะกั่วขึ้นอยู่กับชนิดของดินอาจมีช่วงตั้งแต่ 150 ถึง 400 ปี และสำหรับสังกะสีและแคดเมียม - 100...200 ปี

ดินทางการเกษตรจะถูกกำจัดออกไปเร็วกว่าปริมาณ HM บางส่วนที่มากเกินไป เนื่องจากการอพยพที่รุนแรงมากขึ้นเนื่องจากพื้นผิวและการไหลบ่าในดิน เช่นเดียวกับเนื่องจากความจริงที่ว่าส่วนสำคัญขององค์ประกอบขนาดเล็กผ่านระบบรากไปสู่ชีวมวลสีเขียวและถูกพาไปพร้อมกับ พืชผล

ควรสังเกตว่าการปนเปื้อนในดินด้วยสารพิษบางชนิดยับยั้งกระบวนการทำให้ดินบริสุทธิ์ด้วยตนเองจากแบคทีเรียโคลิฟอร์มอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น ด้วยปริมาณ 3,4-เบนซไพรีนในดิน 100 ไมโครกรัม/กิโลกรัม จำนวนของแบคทีเรียเหล่านี้ในดินจึงสูงกว่ากลุ่มควบคุม 2.5 เท่า และที่ความเข้มข้นมากกว่า 100 ไมโครกรัม/กิโลกรัม และสูงถึง 100 มก./กก. มีมากกว่านั้นอย่างมีนัยสำคัญ

การศึกษาดินในพื้นที่ศูนย์โลหะวิทยาที่ดำเนินการโดยสถาบันวิทยาศาสตร์ดินและเคมีเกษตรระบุว่าภายในรัศมี 10 กม. ปริมาณตะกั่วจะสูงกว่าค่าพื้นหลัง 10 เท่า ส่วนเกินที่ยิ่งใหญ่ที่สุดถูกบันทึกไว้ในเมืองของ Dnepropetrovsk, Zaporozhye และ Mariupol ปริมาณแคดเมียม 10...สูงกว่าระดับพื้นหลัง 100 เท่าพบได้ในโดเนตสค์, ซาโปโรเชีย, คาร์คอฟ, ลิซิคานสค์; โครเมียม - รอบโดเนตสค์, Zaporozhye, Krivoy Rog, Nikopol; เหล็ก, นิกเกิล - รอบ ๆ Krivoy Rog; แมงกานีส - ในภูมิภาค Nikopol โดยทั่วไปตามข้อมูลของสถาบันเดียวกันประมาณ 20% ของดินแดนของประเทศยูเครนมีการปนเปื้อนด้วยโลหะหนัก

เมื่อประเมินระดับมลพิษด้วยโลหะหนัก จะใช้ข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตและเนื้อหาพื้นหลังในดินของเขตภูมิอากาศหลักของยูเครน หากตรวจพบโลหะหลายชนิดในดินในระดับสูง การปนเปื้อนจะถูกประเมินโดยพิจารณาจากโลหะที่มีปริมาณเกินมาตรฐานในระดับสูงสุด