З'єднання важких металів у ґрунті. Як визначаються метали у ґрунті

Спочатку всі організми були водними. Завоювавши суходіл, не втратили залежності від води. Складовою всіх живих організмів є вода. Вологість - це кількість водяної пари у повітрі. Без вологості чи води немає життя.

Вологість - це параметр, що характеризує вміст водяної пари в повітрі. Абсолютна вологість - це кількість водяної пари в повітрі і залежить від температури та тиску. Ця кількість називається відносною вологістю (тобто співвідношення кількості водяної пари в повітрі до насиченої кількості пари за певних умов температури та тиску.)

У природі існує добовий ритм вологості. Вологість коливається по вертикалі та горизонталі. Цей чинник поряд зі світлом та температурою відіграє велику роль у регулюванні активності організмів та їх поширенні. Вологість змінює ефект температури.

Важливим екологічним чинником є ​​всущення повітря. Особливо для наземних організмів, має велике значення, що висушує дію повітря. Тварини пристосовуються, пересуваючись у захищені місця та активний образжиття ведуть уночі.

Рослини поглинають воду з ґрунту і майже повністю (97-99%) випаровуються через листя. Цей процес називається транспірацією. Випаровування охолоджує листя. Завдяки випаровуванню йде транспорт іонів, через ґрунт до коренів, транспорт іонів між клітинами тощо.

Певна кількість вологості необхідна для наземних організмів. Багато з них для нормальної життєдіяльності потребують відносної вологості 100%, і навпаки організм, що знаходиться в нормальному стані, не може жити довгий час у абсолютно сухому повітрі, бо він постійно втрачає воду. Вода є необхідною частиною живої речовини. Тому втрата води у відомій кількості призводить до загибелі.

Рослини сухого клімату пристосовуються морфологічними змінами, редукцією вегетативних органів, особливо листя.

Наземні тварини також пристосовуються. Багато хто з них п'є воду, інші всмоктують її через покриви тіла в рідкому або пароподібному стані. Наприклад, більшість амфібій, деякі комахи та кліщі. Більша частинатварин пустель ніколи не п'є, вони задовольняють свої потреби за рахунок води, що надійшла з їжею. Інші тварини одержують воду в процесі окислення жирів.

Вода для живих організмів необхідна. Тому організми поширюються за місцем проживання залежно від своїх потреб: водні організми у воді живуть постійно; гідрофіти можуть жити лише у дуже вологих середовищах.

З точки зору екологічної валентності гідрофіти та гігрофіти відносяться до групи стеногрів. Вологість сильно впливає на життєві функціїорганізмів, наприклад, 70% відносна вологість була дуже сприятливою для польового дозрівання і плодючості самок перелітної сарани. При сприятливому розмноженні вони завдають величезної економічної шкоди посівам багатьох країн.

Для екологічної оцінки поширення організмів мають показник сухості клімату. Сухість служить селективним фактором для екологічної класифікаціїорганізмів.

Таким чином, залежно від особливостей вологості місцевого клімату, види організмів розподіляються за екологічними групами:

• 1. Гідатофіти – це водні рослини.
• 2. Гідрофіти – це рослини наземно-водні.
• 3. Гігрофіти - наземні рослинищо живуть в умовах підвищеної вологості.
• 4. Мезофіти - це рослини, які ростуть при середньому зволоженні
• 5. Ксерофіти - це рослини, що ростуть з недостатнім зволоженням. Вони у свою чергу поділяються на: сукуленти – соковиті рослини (кактуси); склерофіти - це рослини з вузьким і дрібним листям, і згорнутими в трубочки. Вони також поділяються на еуксерофіти та стіпаксерофіти. Еуксерофіти – це степові рослини. Стипаксерофіти - це група вузьколистих дерновинних злаків (ковила, типчак, тонконіг та ін.). У свою чергу мезофіти також поділяються на мезогігрофіти, мезоксерофіти і т.д.

Поступаючись за своїм значенням температурі, вологість відноситься до основних екологічним факторам. Упродовж більшої частини історії живої природи органічний світбуло представлено виключно водними нормами організмів. Складовою величезної більшості живих істот є вода, і для здійснення розмноження або злиття гамет майже всі вони потребують водного середовища. Сухопутні тварини змушені створювати у своєму тілі штучне водне середовище для запліднення, а це призводять до того, що останнє стає внутрішнім.

Вологість - це кількість водяної пари у повітрі. Його можна виразити у грамах на кубічний метр.

ЗМІСТ

Вступ

1. Ґрунтовий покрив та його використання

2. Ерозія грунтів (водна та вітряна) та методи боротьби з нею

3. Промислове забруднення ґрунту

3.1 Кислотні дощі

3.2 Важкі метали

3.3 Свинцева інтоксикація

4. Гігієна ґрунту. Знешкодження відходів

4.1 Роль ґрунту в обміні речовин

4.2 Екологічний взаємозв'язок між ґрунтом і водою та рідкими відходами (стічними водами)

4.3 Межі навантаження ґрунту твердими відходами (побутове та вуличне сміття, пром. відходи, сухий мул після осадження стічних вод, радіоакт. речовини)

4.4 Роль ґрунту у поширенні різних захворювань

4.5 Шкідлива дія основних типів забруднювачів (твердих та рідких відходів), що призводять до деградації ґрунту

4.5.1 Знешкодження рідких відходів у ґрунті

4.5.2.1 Знешкодження у ґрунті твердих відходів

4.5.2.2 Збір та вивіз сміття

4.5.3 Остаточне видалення та знешкодження

4.6 Видалення радіоактивних відходів

Висновок

Список використаних джерел

Вступ.

Певна частина грунтів, як у Росії, і у всьому світі з кожним роком виходить із сільськогосподарського обігу в силу різних причин, докладно розглянутих у УІР Тисячі і більше гектарів землі страждають від ерозії, кислотних дощів, неправильної обробки та токсичних відходів. Щоб уникнути цього, потрібно ознайомитися з найбільш продуктивними та недорогими меліоративними заходами (Визначення меліорації див. в основній частині роботи), що підвищують родючість ґрунтового покриву, а насамперед із самим негативним впливомна ґрунт, і як його уникнути.

Ці дослідження дають уявлення про шкідливій діїна ґрунт і проводилися за низкою книг, статей та наукових журналів, присвячених проблемам ґрунту та захисту навколишнього середовища.

Сама проблема забруднення та деградації ґрунтів була актуальна завжди. Зараз до сказаного можна ще додати, що в наш час антропогенний вплив сильно позначається на природі і тільки зростає, а ґрунт є для нас одним з головних джерелом їжі та одягу, не кажучи вже про те, що ми по ньому ходимо і завжди перебуватимемо в тісний контакт з нею.

1. Ґрунтовий покрив та його використання.

Ґрунтовий покрив є найважливішою природною освітою. Його значення життя суспільства визначається тим, що грунт є основним джерелом продовольства, що забезпечує 97-98% продовольчих ресурсів населення планети. Разом з тим, ґрунтовий покрив є місцем діяльності людини, на якій розміщується промислове та сільськогосподарське виробництво.

Виділяючи особливу роль продовольства у суспільстві, ще У. І. Ленін вказував: “Справжні основи господарства - це продовольчий фонд”.

Найважливіша властивість ґрунтового покриву - його родючість, під яким розуміється сукупність властивостей ґрунту, що забезпечують урожай сільськогосподарських культур. Природна родючість ґрунту регулюється запасом поживних речовин у ґрунті та його водним, повітряним та тепловим режимами. Велика роль грунтового покриву у продуктивності наземних екологічних систем, оскільки грунт живить сухопутні рослини водою та багатьма сполуками і є. найважливішим компонентомфотосинтетична діяльність рослин. Родючість ґрунту залежить і від акумульованої в ньому величини сонячної енергії. Живі організми, рослини та тварини, що населяють Землю, фіксують сонячну енергіюу формі фіто-або зоомаси. Продуктивність наземних екологічних систем залежить від теплового та водного балансуземної поверхні, яким визначається різноманіття форм обміну матерією та речовиною в межах географічної оболонкипланети.

Аналізуючи значення землі для громадського виробництва, К. Маркс виділяв два поняття: земля-матерія та земля-капітал. Під першим із них слід розуміти землю, що виникла в процесі її еволюційного розвиткукрім волі і свідомості людей і є місцем поселення людини та джерелом її пиши. З того моменту, коли земля у процесі розвитку людського суспільствастає засобом виробництва, вона виступає в новій якості-капіталу, без якого немислимий процес праці, “...бо вона дає робітникові... місце, на якому він стоїть..., а його процесу-сферу дії...” . Саме тому земля є універсальним чинником будь-якої людської діяльності.

Роль і місце землі неоднакові в різних сферахматеріального виробництва, насамперед у промисловості та сільському господарстві. У обробній промисловості, у будівництві, на транспорті земля є місцем, де відбуваються процеси праці незалежно від природної родючості ґрунту. В іншій якості виступає земля у сільському господарстві. Під впливом людської праці природна родючість із потенційного перетворюється на економічну. Специфіка використання земельних ресурсів у сільському господарстві призводить до того, що вони виступають у двох різних якостях, як предмет праці та як засіб виробництва. К. Маркс зазначав: “Одним лише новим вкладенням капіталів у ділянки землі... люди збільшували землю-капітал без жодного збільшення матерії землі, т. е. простору землі”.

Земля в сільському господарстві виступає як продуктивна сила завдяки своїй природній родючості, яка не залишається постійною. При раціональному використанні землі така родючість може бути підвищена за рахунок поліпшення її водного, повітряного та теплового режимуза допомогою проведення меліоративних заходів та збільшення вмісту у ґрунті поживних речовин. Навпаки, за нераціонального використання земельних ресурсів їх родючість падає, унаслідок чого відбувається зниження врожайності сільськогосподарських культур. У деяких місцях обробіток культур стає зовсім неможливим, особливо на засолених та еродованих ґрунтах.

За низького рівня розвитку продуктивних сил суспільства розширення виробництва продуктів харчування відбувається за рахунок залучення до сільського господарства нових земель, що відповідає екстенсивному розвитку сільського господарства. Цьому сприяють дві умови: наявність вільних земель та можливість господарювання на доступному середньому рівні витрат капіталу на одиницю площі. Таке використання земельних ресурсів та ведення сільського господарства типові для багатьох країн сучасного світу.

В епоху НТР відбулося різке розмежування системи ведення землеробства у промислово розвинених та країнах, що розвиваються. Для перших характерна інтенсифікація землеробства з використанням досягнень НТР, за якої сільське господарство розвивається не за рахунок збільшення площі оброблюваної землі, а завдяки збільшенню розмірів капіталу, що вкладається в землю. Відома обмеженість земельних ресурсів для більшості промислово розвинених капіталістичних країн, збільшення попиту на продукти землеробства в усьому світі у зв'язку з високими темпами зростання населення. висока культураЗемлеробства сприяли переведенню сільського господарства цих країн ще в 50-ті роки на шлях інтенсивного розвитку. Прискорення процесу інтенсифікації сільського господарства у промислово розвинених капіталістичних країнах пов'язано не лише з досягненнями НТР, але головним чином із вигідністю вкладення капіталу в сільське господарство, що сконцентрувало сільськогосподарське виробництво в руках великих землевласників та розорило дрібних фермерів.

Іншими шляхами розвивалося сільське господарство в країнах, що розвиваються. Серед гострих природно-ресурсних проблем цих країн можна виділити такі: низьку культуру землеробства, що викликало деградацію ґрунтів (підвищену ерозію, засолення, зниження родючості) та природної рослинності (наприклад, тропічних лісів), виснаження водних ресурсів, опустелювання земель, що особливо виразно проявилося на африканському континенті. Всі ці фактори, пов'язані з соціально-економічними проблемами країн, що розвиваються, призвели до хронічної нестачі в цих країнах продовольства. Так, на початок 80-х років за забезпеченістю на одну особу зерном (222 кг) і м'ясом (14 кг) країни, що розвиваються, поступалися промислово розвиненим капіталістичним країнам відповідно в кілька разів. Вирішення продовольчої проблеми у країнах немислимо без великих соціально-економічних перетворень.

У нашій країні основу земельних відносин становить загальнодержавна (загальнонародна) власність на землю, що виникла внаслідок націоналізації всієї землі. Аграрні відносини будуються на основі планів, за якими має розвиватися сільське господарство в майбутньому, за фінансово-кредитної допомоги держави та поставок необхідної кількостімашин та добрив. Оплата працівників сільського господарства за кількістю та якістю праці стимулює постійне підвищення їх життєвого рівня.

Використання земельного фондуяк єдиного цілого складає основах довгострокових державних планів. Прикладом таких планів стало освоєння цілинних і залежних земель Сході країни (середина 50-х), завдяки якому стало можливим за короткий термін запровадити до складу орних земель понад 41 млн. га нових площ. Ще приклад – комплекс заходів, пов'язаних із виконанням Продовольчої програми, що передбачає прискорення розвитку сільськогосподарського виробництва на основі підвищення культури землеробства, широкого проведення меліоративних заходів, а також здійснення широкої програми соціально-економічного перебудови сільськогосподарських районів.

Земельні ресурси світу загалом дозволяють забезпечити продуктами харчування Велика кількістьлюдей, чим є в даний час і чим воно буде у найближчому майбутньому. Разом з тим, у зв'язку зі зростанням населення, особливо в країнах, що розвиваються, кількість ріллі на душу населення скорочується.

Нормування вмісту важких металів

у ґрунті та рослинах є надзвичайно складним через неможливість повного обліку всіх факторів природного середовища. Так, зміна лише агрохімічних властивостей ґрунту (реакції середовища, вмісту гумусу, ступеня насиченості основами, гранулометричного складу) може у кілька разів зменшити або збільшити вміст важких металів у рослинах. Є суперечливі дані про фоновому змісті деяких металів. Результати, що наводяться дослідниками, розрізняються іноді в 5-10 разів.

Запропоновано безліч шкал

екологічного нормування важких металів У деяких випадках за гранично допустиму концентрацію прийнято найвищий вміст металів, що спостерігається у звичайних антропогенних ґрунтах, інших- зміст, що є граничним фітотоксичністю. Найчастіше для важких металів запропоновані ГДК, перевищують верхню норму у кілька разів.

Для характеристики техногенного забруднення

важкими металами використовується коефіцієнт концентрації, що дорівнює відношенню концентрації елемента в забрудненому грунті для його фонової концентрації. При забрудненні кількома важкими металами рівень забруднення оцінюється за величиною сумарного показника концентрації (Zc). Запропонована ІМГРЕ шкала забруднення ґрунту важкими металами переведена у таблиці 1.

Таблиця 1. Схема оцінки ґрунтів сільськогосподарського використання за ступенем забруднення хімічними речовинами (Держкомгідромет СРСР, № 02-10 51-233 від 10.12.90)

Категорія ґрунтів за ступенем забруднення	Zc	Забрудненість щодо ГДК	Можливе використання ґрунтів	Необхідні заходи
Допустиме	<16,0	Перевищує фонове, але не вище ГДК	Використання під будь-які культури	Зниження рівня впливу джерел забруднення ґрунтів. Зниження доступності токсикантів для рослин.
Помірно небезпечне	16,1- 32,0	Перевищує ГДК за лімітуючого загальносанітарного та міграційного водного показника шкідливості, але нижче ГДК за транслокаційним показником	Використання під будь-які культури за умови контролю якості продукції рослинництва	Заходи, аналогічні категорії 1. За наявності в-в з лімітуючим міграційним водним показником проводиться контроль за вмістом цих в-в поверхневих та підземних водах.
Високо-небезпечне	32,1- 128	Перевищує ГДК за лімітуючого транслокаційного показника шкідливості	Використання під технічні культури без отримання продуктів харчування та кормів. Виключити рослини-концентратори	хімічних речовин
Заходи аналогічні категорії 1. Обов'язковий контроль за вмістом токсикантів у рослинах, що використовуються як харчування та корми. Обмеження використання зеленої маси на корм худобі, особливо рослин-концентраторів.	> 128	Надзвичайно небезпечне	Перевищує ГДК за всіма показниками	Виключити із С/Х використання

Зниження рівня забруднення та зв'язування токсикантів в атмосфері, ґрунті та водах.

Офіційно затверджені ГДК

У таблиці 2 наведено офіційно затверджені ГДК та допустимі рівні їх змісту за показниками шкідливості. У відповідність до прийнятої медиками-гігієністами схемою нормування важких металів у ґрунтах поділяється на транслокаційне (перехід елемента в рослини), міграційне водне (перехід у воду), та загальносанітарне (вплив на самоочищувальну здатність ґрунтів та ґрунтовий мікробіоценоз).Таблиця 2.

Гранично-допустимі концентрації (ГДК) хімічних речовин у ґрунтах та допустимі рівні їх вмісту за показниками шкідливості (станом на 01.01.1991. Держкомприрода СРСР, № 02-2333 від 10.12.90).	Найменування речовин	ГДК, мг/кг ґрунту з урахуванням фону
		Показники шкідливості	Транслокаційний	Водний
Загальносанітарний
Водорозчинні форми	10,0	10,0	10,0	10,0
Фтор
Рухливі форми	3,0	3,5	72,0	3,0
Мідь	4,0	6,7	14,0	4,0
Нікель	23,0	23,0	200,0	37,0
Цинк	5,0	25,0	>1000	5,0
Кобальт	2,8	2,8	-	-
Фтор	6,0	-	-	6,0
Хром
Валовий зміст	4,5	4,5	4,5	50,0
Сурма	1500,0	3500,0	1500,0	1500,0
Марганець	150,0	170,0	350,0	150,0
Ванадій	30,0	35,0	260,0	30,0
Свинець**	2,0	2,0	15,0	10,0
Миш'як **	2,1	2,1	33,3	5,0
Ртуть	20+1	20+1	30+2	30+2
Свинець+ртуть	55	-	-	-
Мідь*	85	-	-	-
Нікель*	100	-	-	-

Цинк*
* - валовий зміст-орієнтовний.

**- протиріччя; для миш'яку середній фоновий вміст 6 мг/кг, фоновий вміст свинцю зазвичай теж перевищує норми ГДК.

Розроблені в 1995 р. ОДК для валового утримання 6 важких металів та миш'яку дозволяють отримати більше повну характеристикупро забруднення ґрунту важкими металами, оскільки враховують рівень реакції середовища та гранулометричний склад ґрунту.

Таблиця 3.Орієнтовно допустимі концентрації (ОДК) важких металів та миш'яку у ґрунтах з різними фізико-хімічними властивостями (валовий вміст, мг/кг) (додаток №1 до переліку ГДК та ГДК №6229-91).

Елемент	Група ґрунтів	ОДК з урахуванням фону	Агрегатне стан в-ва у ґрунтах	Класи небезпеч-ти	Особливості дії на організм
Нікель	Піщані та супіщані	20	Тверде: у вигляді солей, у сорбованому вигляді, у складі мінералів	2	Для теплокровних та людини малотоксичний. Має мутогенну дію
	<5,5	40
	Близькі до нейтральних, (суглинисті та глинисті), рНKCl >5,5	80
Мідь	Піщані та супіщані	33		2	Підвищує клітинну проникність, інгібує глутатіон-редуктазу, порушує метаболізм, взаємодіючи з -SH, -NH2 та COOH-групами
	Кислі (суглинисті та глинисті), рН KCl<5,5	66
	Близькі до нейтральних, (суглинисті та глинисті), рН KCl>5,5	132
Цинк	Піщані та супіщані	55	Тверде: у вигляді солей, органо-мінеральних сполук, у сорбованому вигляді, у складі мінералів	1	Недолік чи надлишок викликають відхилення у розвитку. Отруєння при порушенні технології внесення цинквмісних пестицидів
	Кислі (суглинисті та глинисті), рН KCl<5,5	110
	Близькі до нейтральних, (суглинисті та глинисті), рН KCl>5,5	220
Миш'як	Піщані та супіщані	2	Тверде: у вигляді солей, органо-мінеральних сполук, у сорбованому вигляді, у складі мінералів	1	Отруйна речовина, що інгібує різні ферменти, негативна дія на метаболізм. Можлива канцерогенна дія
	Кислі (суглинисті та глинисті), рН KCl<5,5	5
	Близькі до нейтральних, (суглинисті та глинисті), рН KCl>5,5	10
Кадмій	Піщані та супіщані	0,5	Тверде: у вигляді солей, органо-мінеральних сполук, у сорбованому вигляді, у складі мінералів	1	Сильно отруйне в-во, блокує сульфгідрильні групи ферментів, порушує обмін заліза та кальцію, порушує синтез ДНК.
	Кислі (суглинисті та глинисті), рН KCl<5,5	1,0
	Близькі до нейтральних, (суглинисті та глинисті), рН KCl>5,5	2,0
Свинець	Піщані та супіщані	32	Тверде: у вигляді солей, органо-мінеральних сполук, у сорбованому вигляді, у складі мінералів	1	Різностороння негативна дія. Блокує -SH групи білків, інгібує ферменти, викликає отруєння, ураження нервової системи.
	Кислі (суглинисті та глинисті), рН KCl<5,5	65
	Близькі до нейтральних, (суглинисті та глинисті), рН KCl>5,5	130

З матеріалів випливає, що здебільшого пред'явлені вимоги до валових форм важких металів. Серед рухомих лише мідь, нікель, цинк, хром та кобальт. Тому нині розроблені нормативи не задовольняють усім вимогам.

є фактором ємності, що відображає в першу чергу потенційну небезпеку забруднення рослинної продукції, інфільтраційних та поверхневих вод. Характеризує загальну забрудненість ґрунту, але не відображає ступеня доступності елементів для рослини. Для характеристики стану ґрунтового живлення рослин використовуються лише їх рухомі форми.

Визначення рухомих форм

Їх визначають, використовуючи різні екстрагенти. Загальна кількістьрухомої форми металу-застосовуючи кислотну витяжку (наприклад 1н HCL). В ацетатно-амонійний буфер переходить найбільш мобільна частина рухомих запасів важких металів у ґрунті. Концентрація металів у водній витяжці показує ступінь рухливості елементів у ґрунті, будучи найнебезпечнішою та "агресивнішою" фракцією.

Нормативи для рухомих форм

Запропоновано декілька орієнтовних нормативних шкал. Нижче наведено приклад однієї зі шкал гранично допустимих рухомих форм важких металів.

Таблиця 4. Гранично допустимий вміст рухомої форми важких металів у ґрунті, мг/кг екстрагент 1н. HCl (Х. Чулджіян та ін, 1988).

Елемент	Зміст	Елемент	Зміст	Елемент	Зміст
Hg	0,1	Sb	15	Pb	60
Cd	1,0	As	15	Zn	60
Co	12	Ni	36	V	80
Cr	15	Cu	50	Mn	600

НАВІГАЦІЯ ЗА САЙТОМ:
чаво?	у ґрунт	у гель	результат	тих даних	ціни

Загальну забрудненість ґрунту характеризує валову кількість важкого металу. Доступність елементів для рослин визначається їх рухомими формами. Тому вміст у ґрунті рухомих форм важких металів - найважливіший показник, Що характеризує санітарно-гігієнічну обстановку та визначає необхідність проведення меліоративних детоксикаційних заходів.
Залежно від екстрагента, що застосовується, витягується різна кількість рухомої форми важкого металу, яку з певною умовністю можна вважати доступним для рослин. Для екстракції рухомих форм важких металів використовуються різні хімічні сполуки, що володіють неоднаковою силою екстрагуючої: кислоти, солі, буферні розчини і вода. Найбільш поширеними екстрагентами є 1н HCl та ацетатно-амонійний буфер з pH 4.8. В даний час ще накопичено недостатньо експериментального матеріалу, що характеризує залежність вмісту в рослинах важких металів, що екстрагуються різними хімічними розчинами, від їх концентрації у ґрунті. Складність цього положення обумовлюється ще й тим, що доступність для рослин рухомої форми важкого металу залежить багато в чому від властивостей ґрунту та специфічних особливостейрослин. При цьому поведінка у ґрунті кожного елемента має свої конкретні, властиві йому закономірності.
Для вивчення впливу властивостей грунтів на трансформацію сполук важких металів провели модельні досліди з різко різними властивостями грунтами (табл. 8). Як екстрагенти використовували сильну кислоту - 1н HNO3, нейтральну сіль Ca(NO3)2, ацетатно-амонійний буферний розчин і воду.

Аналітичні дані, наведені в таблицях 9-12, свідчать про те. що вміст кислотно-розчинних сполук цинку, свинцю і кадмію, що переходять у витяжку 1н HNO3, близький до їх кількості, внесеної в ґрунт. . Кількість міцно фіксованих сполук цих елементів залежала від рівня родючості ґрунту. Їх вміст у слабоокультуреному дерново-підзолистому грунті був нижчим, ніж у дерново-підзолистому середньоокультурному та типовому чорноземі.
Кількість обмінних сполук Cd, Pb і Zn, видобуваних 1-н розчином нейтральної солі Ca(NO3)2, було в кілька разів менше, внесеної до ґрунту їх маси і також залежало від рівня родючості ґрунту. Найменший змістекстрагованих розчином Ca(NO3)2 елементів отримано на чорноземі. Зі зростанням окультуреності дерново-підзолистого ґрунту рухливість важких металів також знижувалася. Судячи з сольової витяжки, найбільш рухливі сполуки кадмію, дещо менше – цинку. Екстраговані нейтральною сіллю сполуки свинцю відрізнялися найменшою рухливістю.
Зміст рухомих форм металів, що витягуються ацетатно-амонійним буферним розчином з pH 4,8, також визначалося в першу чергу типом ґрунту, його складом та фізико-хімічними властивостями.
Як і для обмінних (витягуваних 1 н Ca(NO3)2) форм цих елементів зберігається закономірність, що виражається у збільшенні кількості рухомих сполук Cd, Pb і Zn у кислому ґрунті, причому рухливість Cd і Zn вище, ніж Pb. Кількість кадмію, що видобувається даною витяжкою, становила для слабоокультуреного ґрунту 90-96% від внесеної дози, для дерново-підзолистої середньоокультурної 70-76%, чорнозему - 44-48%. Кількість цинку та свинцю, що переходить у буферний розчин CH3COONH4, рівні відповідно: 57-71 і 42-67% для дерново-підзолистого слабоокультуреного ґрунту, 49-70 та 37-48% для середньоокультуреного; 46-65 та 20-42% для чорнозему. Зниження екстракційної здатності CH3COONH4 для свинцю на чорноземі можна пояснити утворенням стійкіших його комплексів та сполук зі стабільними гумусовими сполуками.
Використовувані в модельному експерименті ґрунти відрізнялися за багатьма параметрами ґрунтової родючості, але найбільшою мірою за кислотною характеристикою та кількістю обмінних основ. Наявні в літературі та отримані нами експериментальні дані свідчать про те, що реакція середовища у ґрунті сильно впливає на рухливість елементів.
Збільшення концентрації іонів водню в ґрунтовому розчині призводило до переходу слаборозчинних солей свинцю в більш розчинні солі (особливо характерний перехід PbCO3 в Pb(HCO3)2 (Б.В. Некрасов, 1974). Крім того, при підкисленні зменшується стійкість свинцево-гумусних комплексів. Значення pH ґрунтового розчину - один з найбільш важливих параметрів, що визначають величину сорбції іонів важких металів ґрунтом. ), досліджуючи рухливість кадмію в аеробних ґрунтових умовах, встановили, що в інтервалі pH 4-6 рухливість кадмію визначається іонною силою розчину, при pH більше 6 провідне значення набуває сорбція окислами марганцю. органічні сполуки, На думку авторів, формують лише слабкі комплекси з кадмієм і впливають на його сорбцію тільки при pH 8.
Найбільш рухлива і доступна для рослин частина сполук важких металів у ґрунті - це їх вміст у ґрунтовому розчині. Кількість іонів металів, що надійшли в грунтовий розчин, визначає токсичність конкретного елемента в грунті. Стан рівноваги в системі тверда фаза-розчин визначає сорбційні процеси, характер і спрямованість яких залежить від властивостей та складу ґрунту. Вплив властивостей ґрунту на рухливість важких металів та їх перехід у водну витяжку підтверджують дані про різній кількостіводнорозчинних сполук Zn, Pb та Cd, що переходять із ґрунтів з різного рівня родючості при однакових дозах внесених металів (табл. 13). Порівняно з чорноземом більше воднорозчинних сполук металів містилося в дерново-підзолистому середньоокультурному ґрунті. Найвищий вміст воднорозчинних сполук Zn, Pb та Cd був у слабоокультуреному грунті. Окультуреність ґрунтів зменшувала рухливість важких металів. У дерново-підзолистому слабоокультуреному грунті вміст воднорозчинних форм Zn. Pb і Cd було на 20-35% вище, ніж на середньоокультурній та в 1.5-2,0 рази вище, ніж у типовому чорноземі. Зростання родючості ґрунту, що супроводжується збільшенням вмісту гумусу, фосфатів, нейтралізацією надлишкової кислотності та підвищенням буферних властивостей призводить до зниження вмісту найбільш агресивної воднорозчинної форми важких металів.

Вирішальну роль у розподілі важких металів у системі грунт-розчин відіграють процеси сорбції-десорбції на твердій фазі ґрунту, що визначаються властивостями ґрунту та не залежать від форми внесеної сполуки. З'єднання важких металів, що утворюються, з твердою фазою грунту термодинамічно більш стійкі, ніж внесені сполуки, і вони визначають концентрацію елементів у ґрунтовому розчині (Р.І. Первуніна. 1983).
Ґрунт потужний та активний поглинач важких металів, він здатний міцно зв'язувати і тим самим знижувати надходження токсикантів у рослини. Активно інактивують сполуки металів мінеральні та органічні компоненти ґрунту, але кількісні вирази їх дії залежать від типу ґрунтів (BA. Большаков та ін., 1978, В.Б. Ільїн, 1987).
Накопичений експериментальний матеріал свідчить у тому. що найбільша кількістьважких металів із ґрунту витягується 1 н кислотною витяжкою. При цьому дані близькі до валового вмісту елементів у ґрунті. Цю форму елементів можна вважати загальною запасною кількістю, здатною переходити в мобільну рухому форму. Вміст важкого металу при витягуванні з ґрунту ацетатно-амонійним буфером характеризує вже більш мобільну рухому частину. Ще мобільнішою є обмінна форма важкого металу. екстрагується нейтральним сольовим розчином. В.С. Горбатов та Н.Г. Зирін (1987) вважають, що найбільш доступною для рослин є обмінна форма важких металів, що селективно витягується розчинами солей, аніон яких не утворює комплексів з важкими металами, а катіон має високу витісняючу силу. Саме такими властивостями володіє Ca(NO3)2, який використовується у нашому експерименті. Найбільш агресивні розчинники - кислоти, найчастіше використовувані 1н HCl і 1н HNO3, витягують із ґрунту як засвоювані рослинами форми, а й частина валового елемента, які є найближчим резервом, для переходу в рухомі сполуки.
Концентрація у ґрунтовому розчині важких металів, що витягуються водною витяжкою, характеризує найбільш активну частину їх сполук. Це найагресивніша і найдинамічніша фракція важких металів, що характеризує ступінь рухливості елементів у ґрунті. Високий вміст воднорозчинних форм може призводити не тільки до забруднення рослинної продукції, але і до різкого зниження врожаю аж до його загибелі. При дуже високому вмісті у ґрунті водно-розчинної форми важкого металу вона стає самостійним фактором, що визначає величину врожаю та ступінь його забрудненості.
У нашій країні накопичено інформацію про вміст у незабруднених грунтах рухомої форми TM, головним чином тих, які відомі як мікроелементи - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (табл. 14). Для визначення рухомої форми найчастіше використовувалися індивідуальні екстрагенти (по Пейві Я.В. та Рінькісу Г.Я.). Як видно з таблиці 14, ґрунти окремих регіонівістотно відрізнялися за кількістю рухомої форми однієї й тієї ж металу.

Причиною були, як вважає В.Б. Ільїн (1991 р.), генетичні особливості ґрунтів, насамперед специфіка гранулометричного та мінералогічних складів, рівень гумусованості, реакція середовища З цієї причини можуть сильно відрізнятися ґрунти одного природного регіонуі більше, навіть одного генетичного типу не більше цього регіону.
Відмінність між зустрінутим мінімальним та максимальною кількістюрухомої форми може бути в межах математичного порядку. Цілком недостатньо відомостей про вміст у ґрунтах рухомої форми Pb, Cd, Cr, Hg та інших найбільш токсичних елементів. Правильно оцінити рухливість TM у ґрунтах ускладнює використання як екстрагент хімічних речовин, що сильно розрізняються за своєю розчинною здатністю. Так, наприклад, 1 н HCl витягувала з орного горизонту рухомих форм мг/кг: Mn - 414, Zn - 7,8 Ni - 8,3, Cu - 3,5, Pb - 6,8, Co - 5,3 (Ґрунти Західного Сибіру), тоді як 2,5% CH3COOH витягувала відповідно 76; 0,8; 1,2; 1,3; 0,3; 0,7 (ґрунти Томського Приобья, дані Ільїна. 1991). Ці матеріали свідчать, що 1 н HCl витягувала з ґрунту крім цинку близько 30% металів від валового кількості, а 2,5% CH3COOH - менше 10%. Тому екстрагент 1н HCl, що широко використовується в агрохімічних дослідженнях і при характеристиці грунтів, має високу мобілізуючу здатність щодо запасів важких металів.
Основна частина рухомих з'єднань важких металів приурочена до гумусового або коренежитого горизонтів ґрунту, в яких активно відбуваються. біохімічні процесиі міститься багато органічних речовин. Важкі метали. що входять до складу органічних комплексів, мають високу мобільність. В.Б. Ільїн (1991) вказує на можливість накопичення важких металів в ілювіальному і карбонатному горизонтах, в які потрапляють тонкодисперсні частинки, насичені важкими металами, і воднорозчинні форми елементів, що мігрують з вищележачого шару. В ілювіальному та карбонатному горизонтах металовмісні сполуки випадають в осад. Цьому найбільше сприяє різке підвищення pH середовища в ґрунті зазначених горизонтів, обумовлене наявністю карбонатів.
Здатність важких металів накопичуватись у нижніх горизонтах ґрунтів, добре ілюструють дані щодо профілів ґрунтів Сибіру (табл. 15). У гумусовому горизонті відзначається підвищений вміст багатьох елементів (Sr, Mn, Zn, Ni та ін) незалежно від їхнього генези. У багатьох випадках чітко простежується збільшення вмісту рухомого Sr у карбонатному горизонті. Загальний зміст рухомих форм у меншій кількості характерний для піщаних ґрунтів, значно більшому - для суглинистих. Тобто є тісний зв'язок між вмістом рухомих форм елементів і гранулометричним складом грунтів. Аналогічна позитивна залежність простежується між вмістом рухомих форм важких металів та вмістом гумусу.

Зміст рухливих форм важких металів схильний до сильних коливань, що пов'язано зі змінною біологічною активністю грунтів і впливом рослин. Так, за даними досліджень, проведених В.Б. Ілліним, вміст рухомого молібдену в дерново-підзолистому ґрунті та південному чорноземі протягом вегетаційного періоду змінювалося у 5 разів.
У деяких науково-дослідних установах у Останніми рокамививчаюсь вплив тривалого застосування мінеральних, органічних та вапняних добрив на вміст у ґрунті рухомих форм важких металів.
На Довгопрудній агрохімічній дослідній станції (ДАОС, Московська область) проведено вивчення накопичення у ґрунті важких металів, токсичних елементів та їх рухливості в умовах тривалого застосування фосфорних добрив на вапнованому дерново-підзолистому тяжкосуглинистому ґрунті (Ю.А. Потатуєва9 та ін.). ). Систематичне застосування баластових та концентрованих добрив протягом 60 років, різних формфосфатів протягом 20 років і фосфоритного борошна різних родовищ протягом 8 років не мало істотного впливу на валовий вміст у ґрунті важких металів і токсичних елементів (ТЕ), але призвело до збільшення рухливості в ньому деяких TM та ТЕ. Зміст рухомих і водорозчинних форм у ґрунті зростало приблизно в 2 рази при систематичному застосуванні всіх вивчених форм фосфорних добрив, становлячи, однак, лише 1/3 ГДК. Кількість рухомого стронцію зростала в 4,5 рази у ґрунті, що отримала простий суперфосфат. Внесення сирих фосфоритів Кінгісепського родовища призвело до збільшення вмісту у ґрунті рухомих форм (ААБ pH 4,8): свинцю в 2 рази, нікелю - на 20% та хрому на 17%, що склало відповідно 1/4 та 1/10 ГДК. Збільшення вмісту рухомого хрому на 17% відзначено в ґрунті, який отримував сирі фосфорити Чилісайського родовища (табл. 16).



Зіставлення експериментальних даних тривалих польових дослідів ДАОС із санітарно-гігієнічними нормативами щодо змісту рухомих форм важких металів у ґрунті, а за їх відсутності з пропонованими в літературі рекомендаціями, свідчить про те, що зміст рухомих форм цих елементів у ґрунті був нижчим за допустимі рівні. Ці експерементальні дані свідчать про те, що навіть дуже тривале – протягом 60 років застосування фосфорних добрив не призвело до перевищення рівня ГДК у ґрунті ні щодо валових, ні за рухомими формами важких металів. У той же час ці дані свідчать про те, що нормування важких металів у ґрунті лише за валовими формами недостатньо обґрунтоване та має бути доповнене змістом рухомої форми, яка відображає як Хімічні властивостісамих металів, і властивості грунту, де вирощуються рослини.
За підсумками тривалого польового досвіду, закладеного під керівництвом академіка Н.С. Авдоніна на експериментальній базі МДУ "Чашникове", проведено дослідження впливу тривалого протягом 41 року застосування мінеральних, органічних, вапняних добрив та їх поєднання на утримання рухомих форм важких металів у ґрунті (В.Г. Мінєєв та ін., 1994). Результати досліджень, проведені в таблиці 17, показали, що створення оптимальних умов для росту та розвитку рослин суттєво знижувало вміст рухомих форм свинцю та кадмію у ґрунті. Систематичне внесення азотно-калійних добрив, підкислюючи грунтовий розчин і знижуючи вміст рухомого фосфору, подвоювало коцентрацію рухомих сполук свинцю і нікелю і в 1,5 рази збільшувало вміст кадмію в грунті.

Вміст валових та рухомих форм ТМ у дерново-підзолистому легкосуглинистому грунті Білорусі вивчався при тривалому застосуванні опадів міських стічних вод: термофільно-зброджених з мулових полів (ТІП) та термофільно-зброджених з подальшим механічним зневодненням (ТМО).
За 8 років досліджень насиченість сівозміни OCB склала 6,25 т/га (одинарна доза) та 12,5 т/га (подвійна доза), що приблизно в 2-3 рази вище рекомендованих доз.
Як видно з таблиці 18, чітко простежується закономірність підвищення вмісту валових та рухомих форм ТМ в результаті триразового внесення ОСВ. Причому найбільшою рухливістю відрізняється цинк, кількість якого рухомої формі зросла в 3-4 разу проти контрольної грунтом (Н.П. Решецький, 1994 р.). При цьому вміст рухливих сполук кадмію, міді, свинцю та хрому змінювалося не суттєво.

Дослідження вчених Білоруської с.-г. академії показали, що при внесенні опадів стічних вод (СІП-осад сирої з мулових полів, ТИП, ТМО) відбувалося помітне підвищення вмісту у ґрунті рухомих форм елементів, але найбільше сильно кадмію, цинку, міді (табл. 19). Вапнування практично не вплинуло на рухливість металів. На думку авторів. використання витяжки в 1 н HNO3 для характеристики ступеня рухливості металів не є вдалим, тому що в неї переходить понад 80% від загального вмісту елемента (А.І. Горбильова та ін, 1994).

Встановлення певних залежностей зміни рухливості ТМ у грунті від рівня кислотності проводилися в мікропольових дослідах на вилужених чорноземах ЦЧЗ РФ. При цьому проводилося визначення кадмію, цинку, свинцю в наступних витяжках: соляної, азотної, сірчаної кислот, амонійно-ацетатному буфері при pH 4,8 та pH 3,5, азотнокислому амонії, дистильованій воді. Встановлена ​​тісна залежність між валовим вмістом цинку та його рухомими формами, що витягуються кислотами R=0,924-0,948. При використанні ААБ pH 4.8 R=0,784, pH ААБ 3,5=0,721. Вилучений свинець соляний і азотною кислотоюменш тісно корелював з валовим вмістом: R=0,64-0,66. Інші витяжки мали значення коефіцієнтів кореляції набагато нижчі. Кореляції між видобутими кислотами сполуками кадмію та валовими запасами була дуже висока (R=0,98-0.99). при вилучення ААБ pH 4,8-R=0,92. Використання інших витяжок давало результати, що свідчать про слабкого зв'язкуміж валовою та рухомою формами важких металів у ґрунті (Н.П. Богомазов, П.Г. Акулов, 1994).
У багаторічному польовому досвіді(ВНДІ льону, Тверська область), при тривалому застосуванні добрив на дерново-підзолистому ґрунті частка рухомих сполук металів від вмісту їх потенційно доступних форм зменшувалася особливо це помітно на 3-й рік післядії вапно в дозі 2 г к. (табл. 20). На 13-й рік післядії вапна в тій же дозі знижувала у ґрунті лише вміст рухомого заліза та алюмінію. на 15-й рік - заліза, алюмінію та марганцю (Л.І. Петрова. 1994).

Отже, для зниження вмісту у ґрунті рухомих форм свинцю та міді необхідно проводити повторне вапнування ґрунтів.
Вивчення рухливості важких металів у чорноземах Ростовської областіпоказало, що в метровому шарі звичайних чорноземів кількість цинку, що витягується ацетатноамонійною буферною витяжкою з pH 4,8, коливалася в межах 0.26-0,54 мг/кг. марганцю 23,1-35,7 мг/кг, міді 0,24-0,42 (Г.В Агафонов, 1994), Зіставлення цих цифр з валовими запасами мікроелементів у ґрунті тих самих ділянок показало, що рухливість різних елементів істотно відрізняється. Цинк на карбонатному чорноземі в 2,5-4,0 рази менш доступний рослинам, ніж мідь і 5-8 разів, ніж марганець (табл. 21).

Отже, результати проведених досліджень показують. що проблема рухливості важких металів у ґрунті є складною та багатофакторною. Зміст рухомих форм важких металів у ґрунті залежить від багатьох умов. Головний прийом, що призводить до зменшення вмісту цієї форми важких металів - це підвищення родючості ґрунтів (вапнування, збільшення вмісту гумусу та фосфору та ін.). У той же час загальноприйнятого формулювання рухомих металів поки немає. Ми в цьому розділі запропонували наше уявлення про різні фракції рухомих металів у ґрунті:
1) загальний запасрухомих форм (витягуються кислотами);
2) мобільна рухома форма (витягується буферними розчинами):
3) обмінна (видобувана нейтральними солями);
4) воднорозривна.