Загрязнение тяжелыми металлами и металлоидами

Загрязнение природной среды тяжелыми металлами в настоящее время - одно из наиболее распространенных следствий техногенного воздействия человека на естественные и искусственные экосистемы (Гогмачадзе Г.Д., 2010).

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов, масса атомов которых превышает 50 атомных единиц (Pb, Zn, Cd, Hg, Co, Cu, Ni и др.). Среди металлоидов в составе загрязняющих веществ находят As, Sb, Se, B, Mo (Мотузова Г.В., 2007).

Тяжелые металлы в живых организмах играют двоякую роль. В малых количествах они входят в состав биологически активных веществ, регулирующих нормальный ход жизнедеятельности организмов. Тяжелые металлы в количестве менее 0,01% являются жизненно необходимыми для растений и используются в растениеводстве в качестве микроудобрений (Милащенко Н.З., 2000). Термин «тяжелые металлы» по отношению к микроэлементам может применятся в случаях, когда те встречаются в экзогенных, повышенных концентрациях и могут оказывать на растения и животных токсическое воздействие (Титова В.И. Агроэкосистемы…, 2002).

Пахотные почвы загрязняются такими элементами как ртуть, мышьяк, свинец, бор, медь, олово, висмут, которые попадают в почву в составе ядохимикатов, биоцидов, стимуляторов роста растений, структурообразова-телей. Нетрадиционные удобрения, изготовляемые из различных отходов часто содержат большой набор загрязняющих веществ с высокими концентрациями. Из традиционных минеральных удобрений фосфорные удобрения содержат чаще всего примеси Sr, F, так как они сопутствуют фосфоритам и особенно апатитам, которые служат сырьем для приготовления различных видов фосфорных удобрений (Мотузова Г.В., 2007).

Тяжелые металлы относятся к числу наиболее опасных для природной среды химических загрязняющих веществ. Значительная доля тяжелых металлов, загрязняющих природную среду, попадает в почву, которая служит мощным их аккумулятором и практически не теряет со временем. Для тяжелых металлов в принципе не существует механизмов самоочищения - они лишь перемещаются из одного природного резервуара в другой (Черных Н.А., 1999). Тяжелые металлы обладают способностью накапливаться в живых организмах, включаться в метаболический цикл, образовывать высокотоксичные металлорганические соединения (например, метилртуть, тетраалкилсвинец), изменять формы нахождения при переходе от одной природной среды в другую, не подвергаясь биологическому разложению (Титова В.И. Агроэкосистемы…, 2002).

Среди соединений металлов в почве можно выделить несколько групп, различающихся по миграционной способности и по степени доступности растениям. Сведений только об общем содержании металлов в почвах для оценки степени загрязнения почв недостаточно. Необходимы данные о подвижных соединениях тяжелых металлов, так как именно они характеризуют способность загрязняющих веществ переходить в сопредельные среды (Мотузова Г.В., 2007).

Тяжелые металлы необратимо фиксируются в поверхностном (0-20 см) слое почвы, который наиболее плодороден и определяет урожай и состав сельскохозяйственных культур, кормов и продуктов питания. Интенсивное загрязнение почв ведет к снижению урожая, гибели или невозможности использовать продукты или корма из-за токсических концентраций элементов в растениях, и не позволяет использовать территорию вблизи источника загрязнения в сельском хозяйстве (Садовникова Л.К., 1985).

Распределение тяжелых металлов в почвах - весьма сложный процесс, обусловленный рядом факторов, среди которых важнейшая роль принадлежит типам почв, их окислительно-восстановительным и кислотно-основным свойствам, содержанию в них органического вещества, гранулометрическому составу, а также водно-тепловому режиму и геохимическому фону региона (Гогмачадзе Г.Д., 2010).

Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхнем горизонте и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями и эрозии. Первый период полуудаления тяжелых металов значительно варьируется для разных элементов: Zn - 70 - 510 лет, Cd - 13 - 110 лет, Cu - 310 - 1500 лет, Pb - 740 - 5900 лет (Почвенно-экологический мониторинг…, 1994). Аккумуляция основной части загрязняющих веществ наблюдается преимущественно в гумусово-аккумулятивном почвенном горизонте. Тяжелые металлы связываются они алюмосиликатами, несиликатными минералами, органическими веществами за счет различных реакций взаимодействия. Часть их удерживается этими компонентами прочно и не только не участвует в миграции по почвенному профилю, но и не представляет опасности для живых организмов (Мотузова Г.В., 2007). Высокобуферные карбонатные горизонты фиксируют до 99% выпавших тяжелых металлов в слое 10-20 см. В слабокислых почвах миграция металлов иногда идет до глубины 40 см. В малобуферных почвах прослеживается проникновение экзогенных тяжелых металлов до 60-80 см, но основная доля сорбируется в слое 0-10 см (целина) и 0-20 см (пашня) (Садовникова Л.К., 1985).

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме

Потребности в природопользовании
Процесс удовлетворения личных и общественных потребностей в природных ресурсах, свойствах и качествах природных ресурсов и объектов природы, т.е. вещественной и невещественной составляющих ...

Экологический кризис в России и пути его преодоления
«Экология» - наука об отношениях организмов друг к другу и к окружающей среде. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика. Экология изучает ...

Контроль и анализ метеорологических условий, материальных и энергетических загрязнений окружающей среды
При подготовке бакалавров в ТГТУ действующими рабочими программами по всем специальностям и направлениям предусмотрено выполнение лабораторных работ по дисциплине "Экология". Ст ...

Разделы