загрязнение почв тяжелыми металлами

Таким образом, полученные корреляционные зависимости указывают на необходимость проведения приемов по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия с целью снижения загрязнения почв ТМ. Особое значение имеют мероприятия, способствующие накоплению гумуса и улучшению его качественного состава, а также увеличению ППК, поскольку при низкой поглощающей способности почв ППК не способен поглотить поступают ТМ. Обогащение кальцием почв также снижает фитотоксичность ряда металлов, так как этот элемент является их антогонистом. В последние годы для мелиорации солонцовых почв и профилактики процессов осолонцевания и ощелачивания предпочтение отдается органо-минеральным компоста, которые не только снижают содержание обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе при одновременном увеличении кальция, разрыхляют почву, но и создают условия для развития микробиологической деятельности, гумификации, оптимизации питательного режима. Их использование целесообразно и для осуществления приемов по инактивации загрязнителей, в том числе тяжелых металлов. С этой целью нами были поставлены лабораторные эксперименты по созданию компостов, в состав которых входили компоненты, способствующие снижению содержания тяжелых металлов в почве или перевода их в состояние, менее доступное растениям.

Поэтому этот прием должен осуществляться с учетом химических свойств металлов-загрязнителей, особенностей растений, которые будут выращиваться на загрязненных почвах и физико-химических свойств материала, используемого для нейтрализации почвенной кислотности (Овчаренко М.М. и др., 1996). Известкование почвы способствует уменьшению растворимости свинца и кадмия и снижение их поглощения растениями (Лебедева Л.А. и др., 1998). Подобное действие прием оказал и на почвах с высоким содержанием мышьяка и цинка. Большое влияние на доступность тяжелых металлов для растений оказывает содержание в почве органического вещества, которое обладает способностью связывать ионы кадмия в комплексы хелатного типа. Поэтому увеличение содержания в почве органического вещества сопровождается снижением концентрации кадмия в растениях (Байдин Н.Л., 1994). Аналогичное явление наблюдалось и по никеля, кадмия, фтора и др. (Попов А.А., 1991). Особенно эффективным оказалось использование этого приема на заливных рисовых полях, загрязненных медью (Минеев В.Г., 1990).

Наиболее остро проблемы, связанные с поступлением тяжелых металлов (ТМ) в почвы , стоят в регионах с большой степенью концентрации производства и населения, в том числе в Южном Федеральном округе ( ЮФО ). Загрязнение почв от газопылевых выбросов промышленных предприятий и ГЭС , особенно работающих на угле, от выбросов автомобилей , от внесения высоких доз различных видов удобрений , гербицидов , пестицидов при интенсивной системе земледелия более опасно по сравнению с другими видами деградации почв.

Таким образом , наибольшее поглощение тяжелых металлов наблюдалось через 180 дней. Снижение их содержания обнаружены на всех вариантах , но наиболее результативное при внесении ПП + ф + Гл , ПП + Ф и ПП + Гл. в соотношении их 1: 1: 1 и 1: 1. Моделирование техногенного загрязнения почвы показало высокую эффективность применения выбранных компостов , способствующих очищению и детоксикации почв от тяжелых металлов.

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.

Повышение нагрузки ведет к снижению поглощения. Внесен металл поглощается почвой не полностью, но между концентрацией металла в растворе, взаимодействует с грунтом, и количеством поглощенного металла имеет место прямолинейная зависимость. Дальнейшее повышение нагрузки ведет к дальнейшему уменьшению количества поглощенного почвой металла вследствие ограниченного количества позиций в обменно-сорбционном комплексе, способных к обменному и безобменному поглощению ионов металлов. Ранее наблюдалась прямолинейная зависимость между концентрацией металлов в растворе и их количеством, поглощенным твердыми фазами, нарушается. На следующем этапе возможности твердых фаз почвы поглощать новые дозы ионов металлов почти полностью исчерпываются, увеличение концентрации металла во взаимодействии с почвой растворе практически перестает влиять на поглощение металла. Способность почв поглощать ионы тяжелых металлов в широком интервале концентраций во взаимодействии с почвой растворе свидетельствует о полифункциональности настолько гетерогенного природного тела, которым является почва, о разнообразии механизмов, обеспечивающих ее способность удерживая металлы, защищать от загрязнения смежные с почвой среды. Но очевидно, что эта способность почвы не безгранична.

Экспериментально можно определить не только количество поглощенных почвами металлов, но и прочность их содержание грунтовыми компонентами. Прочность фиксации тяжелых металлов почвами устанавливается на основе их способности экстрагироваться из загрязненных почв различными реагентами. Начиная с середины 1960-х гг. Предложено множество схем экстракционного фракционирования соединений металлов из почвы, донных отложений. Объединяет их общая идеология. Все схемы фракционирования предполагают прежде всего разделить соединения металлов, содержащиеся почвой, на непрочно и прочно связанные с почвенной матрицей. Они предполагают также среди прочно связанных соединений тяжелых металлов выделить их соединения, вероятно связанные с главными носителями тяжелых металлов: силикатными минералами, оксидами и гидроксидами Fe и Mn, органическими веществами. Среди непрочно связанных соединений металлов предусматривается выделение групп соединений металлов, содержащихся грунтовыми компонентами за счет различных механизмов (обменные, специфически сорбированных, связанные в комплексы) (Кузнецов, Шимко, 1990; Минкина и др. 2008).

Накопленный опыт исследования поглощения ионов различных металлов почвами с различными свойствами свидетельствует о наличии ряда общих закономерностей. Количество поглощенных почвой металлов и прочность их содержание является функцией концентрации металлов в растворах, взаимодействующих с грунтом, а также свойств почвы и свойств металла, влияют также и условия постановки эксперимента. При малых нагрузках почва способна поглотить загрязняющие вещества полностью вследствие процессов ионного обмена, специфической сорбции. Эта способность проявляется тем сильнее, чем больше дисперсностью характеризуется почву, чем выше в ней содержание органических веществ. Не меньшее значение имеет реакция почв: повышение pH способствует увеличению поглощения почвами тяжелых металлов.

Поступили в почву металлы распределяются между твердыми и жидкой фазами почвы. Органические и минеральные компоненты твердых фаз почвы удерживают металлы за счет различных механизмов с разной прочностью. Эти обстоятельства имеют важное экологическое значение. От того, как много будет поглощена почвами металлов и как крепко они будут удержаны, зависит способность загрязненных почв влиять на состав и свойства вод, растений, воздуха, способность тяжелых металлов в миграции. От этих же факторов зависит буферная способность почв по отношению к загрязняющим веществам, способность их выполнять в ландшафте барьерные функции.

Кадмий опасен для организма в любой форме, принятая доза в 30-40 мг может привести к летальному исходу. Так как кадмий выводится из организма очень медленно, он легко может вызвать хроническое отравление. В организме кадмий в первую очередь накапливается в почках, и по достижении пороговой концентрации - около 0,2 мг на 1 грамм веса почек появляются симптомы тяжелого отравления (одышка, наличие белка в моче, малокровие и почечная недостаточность), кроме того, кадмий оказывает ярко выраженное токсическое действие на половые железы, особенно на семенники.

Тяжелые металлы проникают в организм человека с водой и сельскохозяйственных продукцией, постепенно накапливаются и приводят к серьезным заболеваниям. В местах с сильным загрязнением наблюдается увеличение числа часто болеющих детей , детей с хроническими заболеваниями и нарушениями сердечно-сосудистой системы , а также нарушение репродуктивных функций женщин.

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.

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.

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.

Основными источниками техногенного загрязнения тяжелыми металлами данных городах являются предприятия черной и цветной металлургии , коксохимической промышленности, среднего и тяжелого машиностроения.

1123.202ms

Похожие статьи

Вход для пользователей