тяжелые металлы загрязнение

Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объемам водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорируются на минеральных и органических осадках. В результате содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет, и когда абсорбционная способность осадков исчерпывается и тяжелые металлы поступают в воду, возникает особенно напряженная ситуация. Этому способствует повышение кислотности воды, сильное зарастание водоемов, интенсификация выделение СО2 в результате деятельности микроорганизмов. Значительное загрязнение тяжелыми металлами, особенно свинцом, а также цинком и кадмием обнаружены вблизи автострад. Ширина придорожных аномалий свинца в почве достигает 100 м и более.

Особый интерес представляет изучение животных, является чувствительным индикатором начальных стадий загрязнения тяжелыми металлами. Они аккумулируют элементы в доступных биологически активных формах и отражают фактический уровень загрязнения экосистем. Почвенные животные, особенно сапрофитные группы, благодаря тесной связи с почвенными условиями и ограниченной территорией проживания могут быть хорошими индикаторами химического загрязнения биосферы. Среди животных такими индикаторами могут быть крот европейский, бурый медведь, лось, рыжая полевка. Имея сведений о содержании тяжелых металлов в млекопитающих, можно прогнозировать их влияние на организм человека.

Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическими веществами почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для полощения. Избыток влаги в почве способствует переходу тяжелых металлов в низшие степени окисления и в растворимые формы. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям. Поэтому дренажные системы, регулируют водный режим, способствуют преобладанию окисленных форм тяжелых металлов и тем самым снижение их миграционных характеристик. Растения могут поглотать из почвы микроэлементы, в том числе тяжелые металлы, аккумулируя их в тканях или на поверхности листьев, являясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи "почва - растение - животное - человек ".

Различные растения концентрируют в себе разное число микроэлементов: в большинстве случаев - выборочно. Так, медь усваивают растения семейства гвоздичных, кобальт - перцы. Высокий коэффициент биологического поглощения цинка характерен для березы карликовой и лишайников, никеля и меди - для Вероники и лишайников. Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при токсических уровнях концентраций ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые из них образуют хелатоподобние комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость.

Фитотоксичное действие тяжелых металлов проявляется , как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойсво и особенностей поведения конкретного металла. Однако в природе ионы металлов редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому различные комбинативного сочетание и концентрации различных металлов в среде приводят к изменениям свойств отдельных элементов в результате их антогонического воздействия на живые организмы [4].

Другой путь поступления тяжелых металлов в растения - некорневое поглощения из воздушных потоков. Поступление элементов в растения через листья (или фолиярное поглощения ) происходит, главным образом , путем неметаболического проникновения через кутикулу. Тяжелые металлы , поглощенные листьями могут переносится в другие органы и ткани и включаться в обмен веществ.

Свинец и кадмий относятся высокотоксичным металлам. В придорожных растениях количество свинца резко повышен, оно в 10-100 раз выше по сравнению с растениями, растущими вдали от дорог. Между содержанием свинца в растениях и расстоянием дерева от дороги существует доказательная обратная зависимость. Свинец в достаточно высокой концентрации тормозит прорастание семян растений, замедляет рост корней в длину, а также образование корневых волосков. Листья отравленных свинцом растений становятся хлоротичными в межжилковый зонах. Особенно сильно поражаются молодые листья. Высокое содержание свинца в растениях негативно влияет на рост и развитие:

Миграция тяжелых металлов в почвах зависит прежде всего от щелочно - кислотных и окислительно-восстановительных условий, определяющих разнообразие почвенно- геохимических обстановок. Важную роль в миграции тяжелых металлов в профиле почв играют геохимические барьеры , в одних случаях усиливают , в других ослабляют (в силу способности к консервации ) устойчивость почв к загрязнению тяжелыми металлами. На каждом из геохимических барьеров задерживается определенная группа химических элементов , обладающий подобными геохимическими свойствами.

Локальное загрязнение почв тяжелыми металлами связано , прежде всего, с крупными городами и промышленными центрами. Оценка опасности загрязнения почв комплексом тяжелых металлов проводилась по суммарному показателю Zc.

Своеобразная геохимическая обстановка миграции тяжелых металлов в почвах речных пойм, где при повышенной обводненности значительно возрастает подвижность химических элементов и соединений. Специфика геохимических процессов здесь обусловлена, прежде всего, резко выраженной сезонностью изменения окислительно-восстановительных условий. Это связано с особенностями гидрологического режима рек: длительностью весенних, наличием или отсутствием осенних паводков, характером определенный период. Продолжительность затопления паводковыми водами пойменных террас определяет преобладание или окислительных (кратковременное затопление поймы), или окислительно-восстановительных (долгопоёмний режим) условий.

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами является наиболее актуальной проблемой , поскольку в последние годы темпы загрязнения окружающей среды принимают все более угрожающий характер. В сложившейся ситуации необходимо не только усилить исследования по всем аспектам проблемы тяжелых металлов в биосфере , но и периодически подводить итоги для осмысливания результатов , полученных в разных , часто слабо связанных между собой областях науки.

Охрана окружающей среды от загрязнения является насущной задачей общества. Среди многочисленных загрязнителей особое место занимают тяжелые металлы. К ним условно относят химические элементы с атомной массой свыше 50, обладающие свойствами металлов. Среди химических элементов тяжелые металлы являются наиболее токсичными.

К трудностям очистки газов от загрязнителей касается в первую очередь то , что объемы промышленных газов , выбрасываемых в атмосферу , огромны. Например , большая теплоэлектроцентраль способна в 1:00 выбросить в атмосферу до 1 млрд. Куб. метров газов. Поэтому даже при достаточно высокой степени очистки отходящих газов количество загрязняющего вещества , поступающего в воздушный бассейн , оцениваться значительной величиной.

Увеличение масштабов загрязнения атмосферы требуют быстрых и эффективных способов защиты ее от загрязнения, а также способов предупреждения вредного воздействия загрязнителей воздуха. Атмосфера может содержать определенное количество загрязнителя без проявления вредного воздействия , поэтому происходит естественный процесс ее очистки.

Накопление в почве тяжелых металлов, негативно сказывается на росте и развитии растений. Возможны случаи вынужденного поступления вредных для жизнедеятельности растений элементов или необходимых им элементов, но в количествах, токсичных их развития, в результате чего возникают своеобразные патологические формы, нарушается цикл развития растения, а в ряде случаев наблюдается и его гибель [5].Поступление избыточных ионов в растения на загрязненной территории усиливается, они могут накапливаться в количествах, значительно превосходят их нормальное содержание (рис.3) [11].

Почвенный покров служит мощным аккумулятором тяжелых металлов и практически не теряет их со временем. Первый период полуудаления (т.е. удаление половины от начальной концентрации) тяжелых металлов значительно варьирует для разных элементов, но составляет весьма длительные периоды времени, например: для Zn - от 70 до 510 лет; для Cd - от 13 до 110 лет; для Cu - от 310 до 1500 лет, для Pb - от 740 до 5900 годам [7].Верхние гумуссодержащие горизонты прочно фиксируют тяжелые металлы и многие неметаллы. Как показали исследования, слой толщиной ~ 0 - 20 см прочно удерживает все количество газопылевых выбросов выпали из атмосферы или в почву другими путями, например с пойменными и оросительными водами [12].

  • химическое , заключающийся в изменении химического состава среды ;
  • физическое , связанное с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды:
  • биологическое , включающий микробиологическое ( бактериями и вирусами - возбудителями болезней , носящих характер эпидемий ) и макробиологической (животными и растениями , случайно или по ошибке интродуцированных в новые экосистемы ).

    Загрязнение рек , озер , морей и даже океанов происходит с нарастающей скоростью [3]. При прохождении через гидрологический цикл вода загрязняется взвешенными и растворенными веществами - как природными компонентами , так и отходами человеческой деятельности. Источники загрязнения вод делятся на 4 большие группы:

  • Естественный процесс самоочищения атмосферы происходит за счет гравитационной седиментации и вымывания атмосферными осадками соединений , содержащих тяжелые металлы из воздуха на поверхность почвы , а затем в ее более глубокие слои. Такая миграция приводит к загрязнению всех слоев почвы и поступлению в подземные , грунтовые воды , а затем в растения. Далее с почвенной пылью данные соединения снова могут поступать в атмосферный воздух.

    Проведенные нами исследования показали , что наиболее неблагоприятная ситуация среди исследованных городов по загрязнению экологической среды тяжелыми металлами наблюдается в Мариуполе. Это обусловлено высокой техногенной нагрузкой на окружающую среду города , источником которой является два крупнейших на Украине металлургических завода и несколько предприятий машиностроительного комплекса. Далее в порядке снижения загрязнения тяжелыми металлами следуют города Краматорск , Донецк , Горловка и Макеевка.

    По данным мониторинга дана оценка загрязнения тяжелыми металлами атмосферного воздуха и почвы пяти крупных городов Донецкой области. Наиболее неблагоприятная ситуация по загрязнению экологической среды тяжелыми металлами наблюдается в Мариуполе.

    Мониторинг и анализ содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды проводилось в период с 2005 по 2010 гг. В пяти крупных промышленных городах Донецкой области: Донецк, Горловка, Мариуполь, Макеевка и Краматорск. Спектр тяжелых металлов (медь, никель, свинец, ртуть, цинк, кадмий, хром) и их концентрация определялись в атмосферном воздухе и почве исследуемых городов. За период исследования было проанализировано 46775 проб, в т.ч. 33226 проб атмосферного воздуха и 2598 проб почв. Оценка результатов проводилась на соответствие значению регламентированных предельно допустимых концентраций (ПДК) в данных средах.

    1435.2026ms

    Похожие статьи

    Вход для пользователей