Sunkiųjų metalų dirvožemyje nustatymo metodai. Sunkieji metalai yra pavojingiausi elementai, galintys užteršti dirvožemį.

Šiuo metu beveik skirtingoms cheminių elementų grupei žymėti naudojami du skirtingi terminai: mikroelementai ir sunkieji metalai.

Mikroelementai - sąvoka, kilusi iš geochemijos ir dabar aktyviai naudojama žemės ūkio, medicinos, toksikologijos ir sanitarijos moksluose. Tai reiškia cheminių elementų grupę, esančią gamtiniuose objektuose labai mažais kiekiais - mažiau nei 0,01%, paprastai 10–10–12%. Formaliai paskirstymas grindžiamas jų paplitimu gamtoje, kuris skirtingose \u200b\u200bgamtinėse aplinkose ir objektuose (litosfera, pedosfera, nuosėdos, hidrosfera, augalai, gyvūnai ir kt.) Labai skiriasi.

Sąvoka „sunkieji metalai“ labiau atspindi aplinkos taršos poveikį ir toksišką elementų poveikį jiems patekus į biotą. Jis pasiskolintas iš techninės literatūros, kur jis naudojamas žymėti cheminius elementus, kurių tankis didesnis kaip 5 g / cm 3. Remiantis šiuo rodikliu, 43 iš 84 metalų, kurie yra elementų periodinės lentelės dalis, turėtų būti laikomi sunkiaisiais. Tačiau aiškinant šį apibrėžimą nepatenka Be - 1,85 g / cm 3, Al - 2,7, Sc - 3,0, Ti - 4,6, Rb - 1,5, Sr - 2,6, Y. - 4,5, Cs - 1,9, Ba - 3,8 g / cm 3, kurie esant didelėms koncentracijoms taip pat yra pavojingi. Poreikis įtraukti į šią grupę lengvuosius toksiškus metalus buvo pasiektas pakeitus atrankos kriterijų, kai šiai grupei buvo pradėti priskirti elementai, kurių atominė masė didesnė kaip 40. Taikant šį metodą, tik Be ir Al nebuvo įtraukti į toksines medžiagas.

Todėl gana pagrįsta į šiuolaikinį sąvokos „sunkieji metalai“ aiškinimą įtraukti didelę nuodingų cheminių elementų, įskaitant nemetalus, grupę.

Iš viso yra daugiau nei 40 sunkiųjų metalų. Laikoma, kad prioritetiniai teršalai yra Pb, Cd, Zn, Hg, As ir Cu, nes jų technogeninis kaupimasis aplinkoje yra labai didelis. Šie elementai turi didelį giminingumą fiziologiškai svarbiems organiniams junginiams. Jų per didelis kiekis gyvų būtybių kūne pažeidžia visus medžiagų apykaitos procesus ir sukelia rimtas žmonių ir gyvūnų ligas. Tuo pat metu daugelis jų elementų (Co, Cu, Zn, Se, Mn) yra gana plačiai naudojami šalies ūkyje (ypač žemės ūkyje, medicinoje ir kt.) Mikroelementų pavadinimu, kaip minėta aukščiau.

„Chrome“ (Cr). Elemento kiekis dirvožemyje priklauso nuo jo kiekio pradinėse uolienose.

Chromas pasižymi daugybe įvairių oksidacijos būsenų ir gebėjimu sudaryti sudėtingus anijoninius ir katijoninius jonus (Cr (OH) 2+, CrO 4 2-, CrO 3 -). Natūraliuose junginiuose jo valentingumas yra +3 (chromo junginiai) ir +6 (chromatai). Daugiausia Cr 3+ yra FeCr 2 O 4 chromatuose ar kituose spinelio mineraluose, kuriuose jis pakeičia geležį ir aliuminį.

Dirvožemyje dauguma chromo, esančio Cr 3+ pavidalu, yra mineralų dalis arba sudaro įvairius Cr 3+ ir Fe 3+ oksidus. Chromo junginiai dirvožemyje yra labai stabilūs, nes rūgščioje aplinkoje jis yra inertiškas (esant pH 5,5 jis beveik visiškai nusėda). Chromo elgsena priklauso nuo pH ir grunto potencialo.

Chromo elgsenai dirvožemyje didelę įtaką daro organiniai kompleksai. Svarbus elemento, susijusio su chromo prieinamumu augalams, elgesys yra tai, kaip lengvai tirpus Cr 6+ normaliomis dirvožemio sąlygomis tampa netirpus Cr 3+. Dėl mangano junginių oksidacijos dirvožemyje galima pastebėti Cr 3+ oksidaciją.

Chromas yra svarbus augalų mitybos elementas. Dėl chromo judrumo dirvožemyje sumažėjimo gali atsirasti augalų trūkumas. Lengvai tirpus dirvožemyje, Cr 6+ yra toksiškas augalams ir gyvūnams.

Ribotas fosforo ir organinių medžiagų naudojimas žymiai sumažina chromo toksiškumą užterštuose dirvožemiuose.

Švinas (Pb). Švino kiekis žemės plutoje yra 1,6 × 10 -3 svorio procentai. Natūralus švino kiekis dirvožemyje svyruoja nuo 3 iki 189 mg / kg. In vivo pagrindinė jo forma yra PbS galena. Švinas yra kaip Pb 2+. Atšalus orams, švino sulfidai lėtai oksiduojasi.

Pagal geochemines savybes švinas yra artimas dvivalenčių šarminių žemių elementų grupei, todėl jis gali pakeisti K, Ba, Sr, Ca tiek mineraluose, tiek sorbcijos proceso metu. Dėl paplitusios švino taršos dauguma dirvožemių, ypač viršutiniai horizontai, yra praturtinti šiuo elementu.

Tarp sunkiųjų metalų jis yra mažiausiai mobilus. Švinas daugiausia susijęs su molio mineralais, mangano oksidais, geležies ir aliuminio hidroksidais bei organinėmis medžiagomis. Esant aukštam pH, švinas nusėda dirvoje hidroksido, fosfato, karbonato pavidalu. Tos pačios sąlygos prisideda prie Pb-organinių kompleksų susidarymo.

Elemento toksinis lygis yra 100–500 mg / kg. Spalvotosios metalurgijos įmonių švino tarša yra mineralinių formų, transporto priemonių išmetamųjų dujų - halogenų druskos. Išmetamosios dalelės, kuriose yra Pb, yra nestabilios ir lengvai virsta oksidais, karbonatais, sulfatais. Dirvožemio tarša švinu yra negrįžtama, todėl mikroelementų kaupimasis viršutiniame dirvožemio horizonte tęsis net esant mažam jo indėliui.

Dirvožemio užterštumas švinu šiuo metu nekelia daug rūpesčių dėl adsorbuotų ir nusodintų Pb jonų netirpumo dirvožemiuose. Tačiau švino kiekis augalų šaknyse koreliuoja su jo kiekiu dirvožemyje, o tai rodo elemento absorbciją augaluose. Švino kaupimasis viršutiniame dirvožemio horizonte taip pat turi didelę reikšmę aplinkai, nes tai daro didelę įtaką biologiniam dirvožemio ir dirvožemio biotos aktyvumui. Didelės jo koncentracijos gali slopinti mikrobiologinius procesus, ypač dirvožemiuose, kuriuose mažai katijonų mainų.

Kadmis (Cd). Kadmis yra išsklaidytas elementas. Kadmio paplitimas žemės plutoje yra 5 × 10–5 svorio procentai. Cd geochemija yra glaudžiai susijusi su cinko geochemija, pasižymi dideliu mobilumu rūgštinėse terpėse.

Atšalus orams, kadmis lengvai patenka į tirpalą, kuriame yra Cd 2+. Jis gali sudaryti sudėtingus jonus CdCl +, CdOH +, CdHCO 3 +, Cd (OH) 3 -, Cd (OH) 4 2-, taip pat organinius chelatus. Pagrindinė kadmio valentinė būsena natūralioje aplinkoje yra +2. Svarbiausi veiksniai, kontroliuojantys kadmio jonų judrumą, yra terpės pH ir redox potencialas. Labai oksiduojantis, Cd gali tinkamai sudaryti mineralus ir kauptis fosfatuose bei biogeninėse nuosėdose.

Pagrindinis veiksnys, lemiantis elemento kiekį dirvožemyje, yra pirminių uolienų sudėtis. Vidutinis kadmio kiekis dirvožemyje yra nuo 0,07 iki 1,1 mg / kg. Tuo pačiu metu foninis lygis neviršija 0,5 mg / kg, didesnės vertės yra antropogeninio aktyvumo rezultatas.

Kaimis jungiasi su įvairiais dirvožemio komponentais, pagrindinis procesas yra konkuruojanti adsorbcija moliuose. Bet kuriame dirvožemyje kadmio aktyvumas labai priklauso nuo pH. Elementas yra mobiliausias rūgščiuose dirvožemiuose, kurių pH yra 4,5–5,5, šarminiuose dirvožemiuose jis yra gana nejudrus. Padidėjus pH iki šarminių verčių, atsiranda monovalentinis hidroksokompleksas CdOH +, kuris negali lengvai pakeisti vietų jonų mainų komplekse.

Kadmio migracija profiliu yra būdingesnė nei kaupimasis viršutiniuose dirvožemio horizontuose, todėl sodrinimas viršutinių sluoksnių elementu rodo dirvožemio užterštumą. CD dirvožemio tarša yra pavojinga biotai. Antropogeninės apkrovos sąlygomis maksimalūs kadmio kiekiai dirvožemyje būdingi švino-cinko kasyklų vietose, prie spalvotųjų metalų metalurgijos įmonių ir žemės ūkio paskirties žemėse, kuriose naudojamos nuotekos ir fosfato trąšos.

Cd toksiškumui dirvožemiuose sumažinti yra naudojami metodai, skirti padidinti dirvožemio pH ir katijonų mainų pajėgumą.

Gyvsidabris (Hg). Gyvsidabris ir jo sulfidas (cinobra) žmogui buvo žinomi nuo senų senovės. Tai yra vienintelis skystos formos metalas įprastoje temperatūroje. Alchemikai gyvsidabrį laikė metalinių savybių nešikliu ir laikė jį bendru metalų komponentu.

Svarbios gyvsidabrio geocheminės savybės yra: stiprių ryšių su siera formavimasis, santykinai stabilių vandens aplinkoje organinių metalų junginių susidarymas ir elementinio gyvsidabrio lakumas. Gyvsidabris yra neaktyvus, esant oro sąlygoms, jį sulaiko dirvožemis daugiausia silpnai judančių organinių kompleksų pavidalu.

Hg 2+ sorbcija dirvožemyje kinta priklausomai nuo pH, maksimali esant 4-5 pH. Vidutinės gyvsidabrio koncentracijos paviršiniame dirvožemio sluoksnyje neviršija 400 μg / kg. Elemento foninį lygį galima įvertinti kaip 0, n mg / kg, tačiau tikslius kiekius sunku nustatyti dėl plačiai paplitusio dirvožemio užterštumo šiuo metalu. Dirvožemio tarša gyvsidabriu yra siejama su įmonėmis, gaminančiomis sunkiuosius metalus, su chemijos produkcija ir su fungicidų naudojimu.

Dirvožemio užteršimas gyvsidabriu savaime nėra rimta problema, tačiau net ir paprastos Hg druskos arba metalinis gyvsidabris kelia pavojų augalams ir dirvožemio biotai dėl toksiškų gyvsidabrio garų savybių. Augalų šaknų elementų sunaudojimą galima sumažinti pridedant kalkių, sieros turinčių junginių ir kietų fosfatų.

Arsenas (As). Arsenas buvo žinomas nuo antikos laikų. Aristotelis ir Teofrastas taip pat mini natūralius sieros arseno junginius, naudojamus kaip terapiniai agentai ir dažai. Vidutinis elementų kiekis žemės plutoje yra 5 × 10–4 svorio procentų. Jam būdingas vienodas pasiskirstymas pagrindinių rūšių uolienose. Jis sudaro savo mineralus ir yra kitų dalis. Elementas yra susijęs su kitų mineralų telkiniais ir veikia kaip geocheminių tyrinėjimų indikatorius. Arseno mineralai gerai tirpsta. Tačiau jo migracijos intensyvumas yra mažas dėl aktyvios sorbcijos iš molio dalelių, hidroksidų ir organinių medžiagų.

Bendros As oksidacijos būsenos; -3, 0, +3, +5. Kompleksiniai anijonai AsО 2 -, AsО 4 3, НСОО 2 2, As 2 О 3 - yra dažniausios mobiliosios arseno formos. Pagal elgesį AsО 4 3 yra artimas fosfatams. Labiausiai paplitusi arseno forma aplinkoje yra As 5+.

Dirvožemyje adsorbuotą arseną sunku desorbinti, o metams bėgant elementas stipriau jungiasi. Žemiausias arseno lygis būdingas smėlingam dirvožemiui. Didžiausia jo koncentracija siejama su aliuviniais ir organinėmis medžiagomis praturtintais dirvožemiais.

Arseno toksiškumą dirvožemyje galima sumažinti skirtingais būdais, atsižvelgiant į taršos šaltinį ir dirvožemio savybes. Padidėjęs dirvožemio oksidacinis būvis, medžiagų, kurios prisideda prie elemento nusėdimo ir surišimo (geležies sulfato, kalcio karbonato) vartojimas, riboja arseno biologinį prieinamumą. Tręšimas fosfato trąšomis taip pat sumažina elemento patekimą į biotą.

Nikelis (Ni) Nikelio kiekis žemės plutoje yra 8 × 10 –3% svorio. Nikelio pasiskirstymas žemės plutoje yra panašus į kobalto ir geležies. Žemyno nuosėdose jis yra sulfidų ir arsenidų pavidalu ir dažnai pakeičia geležį geležies ir magnio junginiuose. Junginiuose nikelis daugiausia yra dvivalentis ir trivalentis.

Atšilus uolienoms, elementas lengvai išsiskiria, o po to nusodinamas geležies ir mangano oksidais. Jis yra gana stabilus vandeniniuose tirpaluose ir gali migruoti dideliais atstumais.

Dirvožemyje nikelis yra glaudžiai susijęs su manganu ir geležies oksidais, o tokia forma jis yra labiausiai prieinamas augalams. Viršutiniame dirvožemio horizonte nikelio yra organiškai surištos formos, kai kurios iš jų yra lengvai tirpūs chelatai. Didžiausias Ni kiekis pastebimas molinguose ir priemolio dirvožemiuose, bazinių ir vulkaninių uolienų dirvožemiuose bei organinių medžiagų turinčiuose dirvožemiuose.

Šiuo metu nikelis laikomas rimtu teršalu. Dėl antropogeninių nikelio šaltinių labai padidėja jo dirvožemiai. Nuotekų dumble Ni yra lengvai prieinamų organinių chelatų pavidalu ir gali būti fitotoksiškas. Sumažėjęs jo prieinamumas augalams prisideda prie fosfatų ar organinių medžiagų patekimo.

Baltarusijoje atlikti skaičiavimai rodo, kad 72% arseno, 57% gyvsidabrio, apie 99% nikelio, 27% kadmio, 33% chromo, 27% vario, 15% švino patenka į respublikos atmosferą tik iš stacionarių kuro deginimo šaltinių. 11% cinko. Gaminant cementą, gaunama daug kadmio, švino ir chromo. Mobilūs šaltiniai daugiausia teršia atmosferą cinku ir variu.

Naudojant trąšas, be atmosferos kritulių, į dirvožemį patenka nemažai metalo, įskaitant nuotekų dumblą ir buitines atliekas. Trąšose esančios priemaišos yra kadmis, chromas, varis, švinas, uranas, vanadis ir cinkas, su intensyvaus gyvulininkystės ir paukštininkystės atliekomis - varis ir arsenas, su kompostu ir mėšlu - kadmis, varis, nikelis, cinkas ir arsenas, pesticidais - kadmis, arsenas, gyvsidabris, švinas, manganas ir cinkas.

Dirvožemio sudėties sudėtingumas, didelis cheminių junginių rinkinys suteikia galimybę vienu metu vykti įvairioms cheminėms reakcijoms ir dirvožemio kietųjų fazių gebėjimui išlaikyti santykinai pastovią dirvožemio tirpalo sudėtį, iš kurios augalai tiesiogiai gauna cheminius elementus. Šis gebėjimas išlaikyti pastovią dirvožemio sudėtį vadinamas dirvožemio buferizavimu. Natūralioje aplinkoje dirvožemio buferis išreiškiamas tuo, kad kai iš dirvožemio tirpalo sunaudojama tam tikrų elementų, kietosios fazės iš dalies ištirpsta ir tirpalo koncentracija atstatoma. Jei į dirvos tirpalą iš išorės patenka per didelis kiekis junginių, kietos dirvožemio fazės suriša tokias medžiagas, vėl išlaikydamos pastovią dirvožemio tirpalo sudėtį. Taigi galioja bendra taisyklė: dirvožemio buferizavimas vyksta dėl daugybės tuo pačiu metu vykstančių cheminių reakcijų tarp dirvožemio tirpalo ir kietųjų dirvožemio dalių. Dėl cheminės įvairovės dirvožemis tampa stabilus keičiantis aplinkos sąlygoms arba atliekant antropogeninę veiklą.

Sunkieji metalai - tai, ko gero, viena rimčiausių dirvožemio taršių, kelianti grėsmę daugybei nepageidaujamų ir, be to, kenksmingų padarinių.

Pagal savo pobūdį dirvožemis yra įvairių organinės ir neorganinės kilmės molio mineralų derinys. Atsižvelgiant į dirvožemio sudėtį, geografinius duomenis ir atstumą nuo pramoninių teritorijų, dirvožemyje gali būti įvairių rūšių sunkiųjų metalų, iš kurių kiekvienas kelia tam tikrą pavojų aplinkai. Dėl to, kad dirvožemio struktūra skirtingose \u200b\u200bvietose taip pat gali būti skirtinga, skiriasi ir redokso sąlygos, reaktyvumas, taip pat sunkiųjų metalų surišimo mechanizmai dirvožemyje.

Didžiausią pavojų dirvožemiui sukelia technogeniniai veiksniai. Įvairios pramonės šakos, kurių atliekos, deja, yra sunkiųjų metalų dalelės, deja, yra įrengtos taip, kad net geriausi filtrai leidžia praeiti sunkiųjų metalų elementams, kurie pirmiausia patenka į atmosferą, o paskui kartu su pramoninėmis atliekomis prasiskverbia į dirvožemį. Ši tarša vadinama technogenine. Šiuo atveju didelę reikšmę turi mechaninė dirvožemio sudėtis, karbonatų kiekis ir gebėjimas absorbuoti. Sunkieji metalai skiriasi ne tik poveikio dirvožemiui laipsniu, bet ir būkle, kurioje jie yra.

Dabar žinoma, kad beveik visos sunkiųjų metalų dalelės gali būti dirvožemyje šiomis būsenomis: izomorfinių dalelių mišinio pavidalu, oksiduotų, druskos nuosėdų pavidalu, kristalinės gardelės, tirpios formos, tiesiogiai dirvožemio tirpale ir netgi sudaro organinių medžiagų dalį. Reikėtų nepamiršti, kad priklausomai nuo redokso sąlygų, dirvožemio sudėties ir anglies dioksido lygio, metalų dalelių elgsena gali keistis.

Sunkieji metalai yra baisūs ne tik dėl jų buvimo dirvožemio sudėtyje, bet ir dėl to, kad jie gali judėti, keisti ir prasiskverbti į augalus, o tai gali padaryti didelę žalą aplinkai. Sunkiųjų metalų dalelių judrumas gali skirtis priklausomai nuo to, ar skiriasi kietosios ir skystosios fazės elementai. Teršalai, šiuo atveju sunkiųjų metalų elementai, dažnai prasiskverbia į dirvožemio sluoksnius. Šioje formoje augalams nėra metalų. Visais kitais atvejais metalai lengvai prasiskverbia pro augalus.

Vandenyje tirpūs metalo elementai labai greitai įsiskverbia į dirvožemį. Be to, jie ne tik patenka į dirvožemio sluoksnį, bet ir gali migruoti palei jį. Nuo mokyklos laikų visi žino, kad laikui bėgant dirvožemyje susidaro mažos molekulinės masės vandenyje tirpūs mineraliniai junginiai, kurie migruoja į apatinę rezervuaro dalį. O kartu su jais migruoja ir sunkiųjų metalų junginiai, sudarydami mažos molekulinės masės kompleksus, tai yra, virsdami kita būsena.

Sunkieji metalai dirvožemyje

Pastaruoju metu, atsižvelgiant į spartų pramonės vystymąsi, pastebimai padidėjo sunkiųjų metalų lygis aplinkoje. Sąvoka „sunkieji metalai“ taikoma metalams, kurių tankis viršija 5 g / cm 3, o atomų skaičius didesnis kaip 20. Nors yra ir kitas požiūris, pagal kurį sunkieji metalai apima daugiau kaip 40 cheminių elementų, kurių atominė masė didesnė kaip 50 prie. vienetų Tarp cheminių elementų sunkiausi metalai yra toksiškiausi ir pagal pavojingumo lygį yra antri pagal pesticidus. Toksiški yra šie cheminiai elementai: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Sunkiųjų metalų fitotoksiškumas priklauso nuo jų cheminių savybių: valentingumo, jonų spindulio ir kompleksiškumo. Daugeliu atvejų elementai pagal toksiškumo laipsnį yra išdėstomi seka: Cu\u003e Ni\u003e Cd\u003e Zn\u003e Pb\u003e Hg\u003e Fe\u003e Mo\u003e Mn. Tačiau šios serijos gali šiek tiek pasikeisti dėl nevienodo elementų nusodinimo iš dirvožemio ir pereiti į būklę, neprieinamą augalams, augimo sąlygas, pačių augalų fiziologines ir genetines savybes. Sunkiųjų metalų transformacija ir migracija įvyksta tiesiogiai ir netiesiogiai veikiant komplekso reakcijai. Vertinant aplinkos taršą, būtina atsižvelgti į dirvožemio savybes ir pirmiausia į dalelių dydį, humuso kiekį ir buferį. Buferis reiškia dirvožemio sugebėjimą palaikyti pastovią metalų koncentraciją dirvožemio tirpale.

Dirvožemyje sunkieji metalai būna dviejose fazėse - kietuose ir dirvožemio tirpaluose. Metalų egzistavimo formą lemia terpės reakcija, dirvožemio tirpalo cheminė ir medžiaginė sudėtis, pirmiausia organinių medžiagų kiekis. Elementai - dirvožemį teršiantys kompleksantai daugiausia susikaupia viršutiniame jo 10 cm sluoksnyje. Tačiau parūgštinus mažai buferinį dirvožemį, nemaža dalis metalų, kuriuos absorbuoja mainai, patenka į dirvos tirpalą. Kadmis, varis, nikelis, kobaltas pasižymi dideliu migracijos gebėjimu rūgščioje aplinkoje. Dėl pH sumažėjimo 1,8–2 vienetais cinko mobilumas padidėja 3,8–5,4, kadmio - 4–8, o vario - 2–3 kartus.

1 lentelė. MPC (UEC) standartai, cheminių elementų foninis kiekis dirvožemyje (mg / kg)

Punktas	Pavojaus klasė	MPC		UEC pagal dirvožemio grupes			Fono turinys
		Bendrasis turinys	Regeneruojamas amonio acetato buferiu (pH \u003d 4,8)	Smėlingas, smėlingas priemolis	Priemolis, molingas
		Bendrasis turinys	Regeneruojamas amonio acetato buferiu (pH \u003d 4,8)	Smėlingas, smėlingas priemolis	pH ks l< 5,5	pH ks l\u003e 5,5
Pb	1	32	6	32	65	130	26
Zn	1	-	23	55	110	220	50
CD	1	-	-	0,5	1	2	0,3
Cu	2	-	3	33	66	132	27
Ni	2	-	4	20	40	80	20
Su	2	-	5	-	-	-	7,2

Taigi, patekę į dirvožemį, sunkieji metalai greitai sąveikauja su organiniais ligadais, sudarydami sudėtinius junginius. Taigi esant mažai koncentracijai dirvožemyje (20–30 mg / kg), maždaug 30% švino yra kompleksų su organinėmis medžiagomis pavidalu. Sudėtingų švino junginių dalis padidėja padidėjus jo koncentracijai iki 400 mg / g, o po to sumažėja. Metalai taip pat sorbuojami (keičiami arba nekeičiami) nusodinant geležies ir mangano hidroksidus, molio mineralus ir dirvožemio organines medžiagas. Augalams prieinami ir išplaunami metalai yra dirvožemio tirpale laisvųjų jonų, kompleksų ir chelatų pavidalu.

HM pasisavinimas dirvožemyje labiau priklauso nuo terpės reakcijos ir nuo to, kokie dirvožemio tirpale vyrauja anijonai. Rūgščioje aplinkoje varis, švinas ir cinkas yra labiau sorbuojami, o šarminėje aplinkoje intensyviai absorbuojamas kadmis ir kobaltas. Varis daugiausia jungiasi su organiniais ligandais ir geležies hidroksidais.

2 lentelė. Mikroelementų mobilumas įvairiuose dirvožemiuose, atsižvelgiant į dirvožemio tirpalo pH

Dirvožemis ir klimato veiksniai dažnai lemia HM migracijos ir transformacijos kryptį ir greitį dirvožemyje. Taigi miško-stepių zonos dirvožemio ir vandens režimai sąlygoja intensyvią vertikalią HM migraciją išilgai dirvožemio profilio, įskaitant metalų pernešimą vandens srautu per plyšius, šaknų tėkmes ir kt.

Nikelis (Ni) yra periodinės sistemos VIII grupės elementas, kurio atominė masė yra 58,71. Nikelis kartu su Mn, Fe, Co ir Cu priklauso vadinamiesiems pereinamiesiems metalams, kurių junginiai pasižymi dideliu biologiniu aktyvumu. Dėl konstrukcinių elektroninių orbitų ypatybių aukščiau išvardyti metalai, įskaitant nikelį, turi aiškiai apibrėžtą gebėjimą susiformuoti. Nikelis sugeba sudaryti stabilius kompleksus, pavyzdžiui, su cisteinu ir citratu, taip pat su daugeliu organinių ir neorganinių ligandų. Pradinių uolienų geocheminė sudėtis daugiausia lemia nikelio kiekį dirvožemyje. Daugiausia nikelio sudaro dirvožemis, suformuotas iš pagrindinių ir ypač žemų uolienų. Kai kurių autorių teigimu, daugumos rūšių nikelio pertekliaus ir toksiškumo ribos svyruoja nuo 10 iki 100 mg / kg. Didžioji nikelio dalis yra nejudama dirvožemyje, o labai silpna migracija koloidinėje būsenoje ir mechaninių suspensijų sudėtyje neturi įtakos jų pasiskirstymui išilgai vertikalaus profilio ir yra gana vienoda.

Švinas (Pb). Švino chemiją dirvožemyje lemia subtilus priešingų procesų pusiausvyra: sorbcija-desorbcija, tirpimas-perėjimas į kietą būseną. Švinas, kuris pateko į dirvožemį išmetamais teršalais, įtraukiamas į fizikinių, cheminių ir fizikinių-cheminių virsmų ciklą. Iš pradžių vyrauja mechaninio judėjimo procesai (švino dalelės juda paviršiumi ir dirvožemio storyje išilgai įtrūkimų) ir vyrauja konvekcinė difuzija. Kai kietosios fazės švino junginiai ištirpsta, pradedami sudėtingesni fizikiniai ir cheminiai procesai (ypač jonų difuzijos procesai), lydimi švino junginių, gautų kartu su dulkėmis.

Buvo nustatyta, kad švinas migruoja tiek vertikaliai, tiek horizontaliai, o antrasis procesas vyrauja virš pirmojo. Per 3 metus stebint pievoje pievoje esančios švino dulkės horizontaliai judėjo 25–35 cm, jų įsiskverbimo į dirvožemį storis siekė 10–15 cm. Biologiniai veiksniai vaidina svarbų vaidmenį migruojant švinui: augalų šaknys sugeria jonus metalai; auginimo sezono metu jie juda dirvožemio storiu; augalų žūties ir skilimo metu švinas patenka į aplinkinę dirvožemio masę.

Yra žinoma, kad dirvožemis turi galimybę surišti (sorbuoti) jame gautą švino. Manoma, kad sorbcija apima kelis procesus: visišką apsikeitimą dirvožemį sugeriančiu kompleksu su katijonais (nespecifinę adsorbciją) ir švino kompleksavimo su dirvožemio komponentų donorais reakcijas (specifinę adsorbciją). Dirvožemyje švinas daugiausia susijęs su organinėmis medžiagomis, taip pat su molio mineralais, mangano oksidais, geležies ir aliuminio hidroksidais. Pririšdamas šviną, humusas neleidžia jam pereiti į gretimą aplinką ir riboja patekimą į augalus. Iš molio mineralų illitai yra linkę į švino sorbciją. Dėl dirvožemio pH padidėjimo kalkinimo metu dar labiau jungiasi švinas su dirvožemiu, nes susidaro sunkiai tirpūs junginiai (hidroksidai, karbonatai ir kt.).

Mobilus dirvožemyje esantis švinas laikui bėgant yra fiksuojamas dirvožemio komponentais ir tampa neprieinamas augalams. Vietinių tyrinėtojų teigimu, švinas labiausiai tvirtai fiksuojamas ant chernozemo ir durpių-dumblo dirvožemio.

Kadmis (Cd) Kadmio bruožas, išskiriantis jį iš kitų HM, yra tas, kad jo yra dirvožemio tirpale daugiausia katijonų (Cd 2+) pavidalu, nors dirvožemyje esant neutraliai terpės reakcijai, jis gali sudaryti mažai tirpius kompleksus su sulfatais ir fosfatais. arba hidroksidai.

Remiantis pranešimais, kadmio koncentracija fono dirvožemio tirpaluose svyruoja nuo 0,2 iki 6 μg / L. Dirvožemio taršos židiniuose jis padidėja iki 300–400 mcg / l.

Yra žinoma, kad kadmis dirvožemiuose yra labai judrus, t. geba dideliais kiekiais pernešti iš kietos į skystą ir atvirkščiai (todėl sunku numatyti jo patekimą į augalą). Kadmio koncentraciją dirvožemyje reguliuojančius mechanizmus lemia sorbcijos procesai (adsorbcija, krituliai ir kompleksiškumas iš tikrųjų suprantami kaip sorbcija). Kadmį absorbuoja dirvožemis mažesniais kiekiais nei kiti HM. Sunkiųjų metalų judrumui dirvožemyje apibūdinti naudojamas metalų koncentracijos kietoje fazėje ir pusiausvyros tirpale santykis. Aukštos šio santykio vertės rodo, kad HM pasilieka kietoje fazėje dėl sorbcijos reakcijos, žemi - dėl to, kad metalai yra tirpale, iš kur jie gali migruoti į kitas terpes arba įsitraukti į įvairias reakcijas (geochemines ar biologines). Yra žinoma, kad molio adsorbcija yra pagrindinis kadmio rišimo procesas. Naujausi tyrimai taip pat parodė didelį vaidmenį šiame hidroksilo grupių, geležies oksidų ir organinių medžiagų procese. Kai kadmis yra mažai užterštas ir neutrali terpės reakcija, kadmį adsorbuoja daugiausia geležies oksidai. O rūgščioje aplinkoje (pH \u003d 5) organinės medžiagos pradeda veikti kaip galingas adsorbentas. Esant žemesniam pH (pH \u003d 4), adsorbcijos funkcijos beveik visos patenka į organines medžiagas. Mineraliniai komponentai šiuose procesuose nustoja vaidinti.

Yra žinoma, kad kadmis yra ne tik sorbuojamas dirvožemio paviršiaus, bet ir fiksuojamas dėl kritulių, koaguliacijos, molio mineralų absorbcijos tarp pakuočių. Dirvožemio dalelėse jis pasklinda po mikroporomis ir kitais būdais.

Kadmis tvirtinamas skirtingai skirtingų tipų dirvožemiuose. Nelabai žinoma apie konkurenciją tarp kadmio ir kitų metalų sorbcijos procesuose dirvožemį sugeriančiame komplekse. Kopenhagos technikos universiteto (Danija) specialistų atliktais tyrimais nustatyta, kad dirvožemyje buvo nikelio, kobalto ir cinko, kadmio absorbcija buvo slopinama. Kiti tyrimai parodė, kad kadmio sorbcijos procesai dirvožemyje miršta dėl chloro jonų. Dirvožemio prisotinimas Ca 2+ jonais padidino kadmio adsorbciją. Daugelis kadmio jungčių su dirvožemio komponentais tampa trapios; tam tikromis sąlygomis (pavyzdžiui, esant rūgščiai terpės reakcijai) jis išsiskiria ir vėl pereina į tirpalą.

Atskleidžiamas mikroorganizmų vaidmuo kadmio tirpimo procese ir jo perėjimas į judrią būseną. Dėl jų gyvybinės veiklos susidaro arba vandenyje tirpūs metalų kompleksai, arba susidaro fizikinės ir cheminės sąlygos, palankios kadmio perėjimui iš kieto į skystą.

Su kadmiu dirvožemyje vykstantys procesai (sorbcija-desorbcija, perėjimas į tirpalą ir kt.) Yra tarpusavyje susiję ir vienas nuo kito priklausomi, šio metalo srautas į augalus priklauso nuo jų kryptingumo, intensyvumo ir gylio. Yra žinoma, kad kadmio sorbcijos dirvožemyje kiekis priklauso nuo pH vertės: kuo didesnis dirvožemio pH, tuo daugiau jis sorbuoja kadmį. Taigi, remiantis turimais duomenimis, esant pH diapazonui nuo 4 iki 7,7, kai pH padidėja vienetui, dirvožemio sorbcijos pajėgumas kadmio atžvilgiu padidėjo maždaug tris kartus.

Cinkas (Zn). Cinko trūkumas gali pasireikšti tiek rūgštiniuose, lengvai podzolizuotuose, lengvuose dirvožemiuose, tiek karbonatuose, kuriuose mažai cinko, ir labai humusinguose dirvožemiuose. Cinko trūkumas pasireiškia vartojant dideles fosforo trąšų dozes ir stipriai dirbant žemės gelmę.

Didžiausias bendras cinko kiekis tundros (53–76 mg / kg) ir černozemo (24–90 mg / kg) dirvožemiuose, mažiausias - sod-podzolic dirvožemiuose (20–67 mg / kg). Cinko trūkumas dažniausiai pasireiškia neutraliame ir šiek tiek šarminiame karbonato dirvožemyje. Rūgščiame dirvožemyje cinkas yra judresnis ir prieinamas augalams.

Cinkas dirvožemyje yra jonų pavidalu, kur jo rūgštis adsorbuojama katijonų mainų mechanizmu arba cheminės absorbcijos būdu šarminėje terpėje. Labiausiai mobilusis jonas yra Zn 2+. Cinko judrumui dirvožemyje daugiausia įtakos turi pH ir molio mineralų kiekis. Esant pH<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе.

Sunkieji metalai augaluose

Anot A. P. Vinogradovo (1952), visi cheminiai elementai vienokiu ar kitokiu laipsniu dalyvauja augalų gyvenime ir, jei daugelis jų laikomi fiziologiškai reikšmingais, tai tik todėl, kad tam nėra įrodymų. Patekę į augalą nedideliais kiekiais ir tapdami neatsiejama juose esančių fermentų dalimi ar aktyvatoriais, mikroelementai metabolizmo procesuose atlieka tarnybines funkcijas. Kai į aplinką patenka neįprastai didelė elementų koncentracija, jie tampa toksiški augalams. Sunkiųjų metalų įsiskverbimas į perteklinį augalų audinį lemia normalų jų organų funkcionavimo sutrikimą, ir kuo šis pažeidimas yra stipresnis, tuo didesnis toksinių medžiagų perteklius. Produktyvumas krenta. Toksiškas HM poveikis pasireiškia nuo ankstyvųjų augalų vystymosi stadijų, tačiau skirtingais laipsniais skirtinguose dirvožemiuose ir skirtingoms kultūroms.

Augalų cheminių elementų absorbcija yra aktyvus procesas. Pasyvi difuzija sudaro tik 2–3% visos asimiliuotų mineralinių komponentų masės. Kai metalų kiekis dirvožemyje yra foninis, vyksta aktyvioji jonų absorbcija ir atsižvelgiant į mažą šių elementų judrumą dirvožemyje, prieš pradedant juos absorbuoti, turėtų būti mobilizuojami stipriai surišti metalai. Kai šaknies sluoksnyje esantis HM kiekis žymiai viršija ribines koncentracijas, kuriose metalas gali būti fiksuotas dėl vidinių dirvožemio išteklių, toks metalų kiekis, kurio membranos nebegali išlaikyti, perkeliamas į šaknis. Dėl to jonų ar elementų junginių antplūdis nustoja valdomas ląsteliniais mechanizmais. Rūgščiuose dirvožemiuose HM kaupiasi intensyviau nei dirvožemiuose, kuriuose terpės reakcija yra neutrali ar artima neutraliai. Realus TM jonų dalyvavimas cheminėse reakcijose yra jų aktyvumas. Didelės HM koncentracijos augalams toksiškas poveikis gali pasireikšti pažeidžiant kitų cheminių elementų įsisavinimą ir pasiskirstymą. HM sąveikos su kitais elementais pobūdis skiriasi priklausomai nuo jų koncentracijos. Migracija ir patekimas į augalą vyksta sudėtingų junginių pavidalu.

Pradiniu aplinkos užteršimo sunkiaisiais metalais laikotarpiu dėl dirvožemio buferinių savybių, dėl kurių inaktyvuojamos toksinės medžiagos, augalai praktiškai nepatirs neigiamo poveikio. Tačiau dirvožemio apsauginės funkcijos nėra neribotos. Padidėjus taršai sunkiaisiais metalais, jų inaktyvacija tampa nepilna, o jonų srautas puola šaknis. Kai kuriuos jonus augalas gali paversti ne tokia aktyvia būsena, net kai jie prasiskverbs pro augalų šaknų sistemą. Tai, pavyzdžiui, chelavimas naudojant šaknų sekretus arba adsorbcija išoriniame šaknų paviršiuje, susidarant sudėtiniams junginiams. Be to, kaip matyti iš augančių eksperimentų su akivaizdžiai toksiškomis cinko, nikelio, kadmio, kobalto, vario, švino dozėmis, šaknys yra sluoksniuose, neužterštuose HM dirvožemiu, ir šiais atvejais nėra fototoksiškumo simptomų.

Nepaisant apsauginių šaknies sistemos funkcijų, HM taršos sąlygomis patenka į šaknį. Tokiu atveju įsigalioja apsaugos mechanizmai, dėl kurių augalų organuose įvyksta specifinis HM pasiskirstymas, kas leidžia kiek įmanoma geriau užtikrinti jų augimą ir vystymąsi. Tokiu atveju, pavyzdžiui, HM kiekis šaknų ir sėklų audiniuose labai užterštos aplinkos sąlygomis gali kisti 500–600 kartų, o tai rodo dideles šio požeminio augalų organo apsaugines galimybes.

Cheminių elementų perteklius sukelia toksikozę augaluose. Didėjant HM koncentracijai, augalų augimas iš pradžių vėluoja, tada atsiranda lapų chlorozė, kurią pakeičia nekrozė, ir galiausiai, pažeista šaknų sistema. Toksiškas TM poveikis gali pasireikšti tiesiogiai ir netiesiogiai. Tiesioginis TM pertekliaus poveikis augalų ląstelėms susidaro dėl komplekso reakcijų, kurios sukelia fermentų užsikimšimą ar baltymų nusodinimą. Fermentinių sistemų dezaktyvavimas įvyksta pakeitus fermento metalą metalo teršalais. Esant kritiniam toksiškų medžiagų kiekiui, fermento katalizinis gebėjimas yra žymiai sumažėjęs arba visiškai blokuojamas.

Augalai - sunkiųjų metalų hiperakumuliatoriai

A. P. Vinogradovas (1952) nustatė augalus, gebančius sukoncentruoti elementus. Jis atkreipė dėmesį į dviejų rūšių augalus - koncentratorius: 1) augalus, koncentruojančius elementus masinėje skalėje; 2) selektyviosios (rūšies) koncentracijos augalai. Pirmojo tipo augalai yra praturtinti cheminiais elementais, jei pastarųjų daugiau yra dirvožemyje. Koncentraciją tokiu atveju sukelia aplinkos veiksnys. Antros rūšies augalams būdingas nuolat didelis cheminio elemento kiekis, neatsižvelgiant į jo kiekį terpėje. Taip yra dėl genetiškai nustatytų poreikių.

Atsižvelgiant į sunkiųjų metalų absorbcijos iš dirvožemio į augalus mechanizmą, galime kalbėti apie barjerinius (nekoncentruojančius) ir be barjerų (koncentruoti) elementų kaupimosi tipus. Barjerinis kaupimasis būdingas daugumai aukštesnių augalų ir nėra būdingas bryofitams ir kerpėms. Taigi M. A. Toikka ir L. N. Potekhina (1980) darbe sfagnumas (2,66 mg / kg) buvo įvardytas kaip kobalto koncentratoriaus augalas; varis (10,0 mg / kg) - beržas, kaulas, lelija; Manganas (1100 mg / kg) - mėlynės. Lepp ir kt. (1987) atskleidė didelę kadmio koncentraciją grybo Amanita muscaria sporoforuose, augančiuose beržų miškuose. Kadmio kiekis grybo sporoforuose buvo 29,9 mg / kg sauso svorio, o dirvožemyje, kuriame jie augo, 0,4 mg / kg. Manoma, kad augalai, kurie yra kobalto koncentratoriai, taip pat pasižymi didele nikelio tolerancija ir sugeba jo sukaupti dideliais kiekiais. Visų pirma tai Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae šeimos augalai. Tarp vaistinių augalų taip pat randama nikelio ir superkoncentratorių. Superkoncentratoriuose yra meliono medis, belladonna belladonna, geltonasis maišas, motininė misa, aistringas mėsos raudonasis ir termometras iš lanceto. Didelių cheminių elementų kaupimosi maistinėje terpėje rūšis priklauso nuo augalų vegetacijos fazių. Kaupimasis be barjerų yra būdingas sodinukų fazei, kai augalai neišskiria oro dalių į įvairius organus ir paskutinėse vegetacijos fazėse po brendimo, taip pat žiemos ramybės periodu, kai kaupiantis be kliūčių, kietoje fazėje gali atsirasti perteklinis cheminių elementų kiekis (Kovalevsky, 1991).

Hiperakumuliaciniai augalai rasti Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae ir Scrophulariaceae šeimose (Baker 1995). Garsiausias ir tyrinėtas iš jų yra „Brassica juncea“ (indiškos garstyčios) - augalas, kuris išskiria didelę biomasę ir yra pajėgus kaupti Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, 90Sr, B ir Se (Nanda Kumar ir kt., 1995). ; Salt ir kt., 1995; Raskin ir kt., 1994). Iš įvairių tirtų augalų rūšių B. juncea turėjo didžiausią sugebėjimą pernešti šviną į antžeminę dalį, o antžeminiuose organuose sukaupė daugiau kaip 1,8% šio elemento (sauso svorio). Išskyrus saulėgrąžų (Helianthus annuus) ir tabako (Nicotiana tabacum), kitų augalų rūšių, nepriklausančių Brassicaceae šeimai, biologinio absorbcijos koeficientas buvo mažesnis kaip 1.

Pagal augalų klasifikaciją pagal daugelio užsienio autorių naudojamą atsaką į sunkiųjų metalų buvimą augimo terpėje, augalai turi tris pagrindines augimo strategijas, užterštas metalais:

Metaliniai jungikliai. Tokie augalai palaiko nuolat žemą metalo koncentraciją, nepaisant to, kad jo koncentracija dirvožemyje labai skiriasi, daugiausia sulaiko metalą šaknyse. Išskirtiniai augalai gali pakeisti membranų pralaidumą ir ląstelių sienelių metalų surišimo gebėjimą arba išskirti didelį kiekį kompleksonų.

Metaliniai indikatoriai. Tai apima augalų rūšis, kurios aktyviai kaupia metalą oro dalyse ir paprastai atspindi metalo lygį dirvožemyje. Jie toleruoja esamą metalo koncentracijos lygį, nes susidaro tarpląsteliniai metalus rišantys junginiai (chelatoriai), arba keičia metalo suskaidymo pobūdį laikant jį nejautrioje metalui vietose. Kaupiamosios metalų augalų rūšys. Šiai grupei priklausantys augalai gali kaupti metalą antžeminėje biomasėje daug didesnėmis nei dirvožemyje koncentracijomis. Bakeris ir Brooksas metalo hiperakumuliatorius apibrėžė kaip augalus, kuriuose yra daugiau kaip 0,1%, t. daugiau kaip 1000 mg / g vario, kadmio, chromo, švino, nikelio, kobalto arba 1% (daugiau kaip 10 000 mg / g) sauso svorio cinko ir mangano. Retiems metalams ši vertė sudaro daugiau kaip 0,01% sauso svorio. Tyrėjai išsiaiškino, ar hiperaktose kaupiasi rūšys, renkant augalus tose vietose, kur dirvožemyje metalų koncentracija viršija foninį lygį, kaip tai daroma užterštose vietose ar rūdos išėjimo vietose. Hiperakumuliacijos reiškinys kelia daug klausimų tyrinėtojams. Pavyzdžiui, kokia metalų kaupimosi reikšmė augalams yra labai toksiška. Galutinis atsakymas į šį klausimą dar negautas, tačiau yra kelios pagrindinės hipotezės. Manoma, kad tokie augalai turi patobulintą jonų absorbcijos sistemą („netyčinės“ absorbcijos hipotezę) tam tikroms dar neištirtoms fiziologinėms funkcijoms įgyvendinti. Taip pat manoma, kad hiperakumuliacija yra viena iš augalų tolerancijos formų dideliam metalų kiekiui augančioje aplinkoje.

Sunkieji metalai dirvožemyje

Sunkiųjų metalų fitotoksiškumas priklauso nuo jų cheminių savybių: valentingumo, jonų spindulio ir kompleksiškumo. Daugeliu atvejų elementai pagal toksiškumo laipsnį yra išdėstyti seka: Cu\u003e Ni\u003e Cd\u003e Zn\u003e Pb\u003e Hg\u003e Fe\u003e Mo\u003e Mn. Tačiau šios serijos gali šiek tiek pasikeisti dėl nevienodo elementų nusodinimo iš dirvožemio ir pereiti į būklę, neprieinamą augalams, augimo sąlygas, pačių augalų fiziologines ir genetines savybes. Sunkiųjų metalų transformacija ir migracija įvyksta tiesiogiai ir netiesiogiai veikiant komplekso reakcijai. Vertinant aplinkos taršą, būtina atsižvelgti į dirvožemio savybes ir pirmiausia į dalelių dydį, humuso kiekį ir buferį. Buferis reiškia dirvožemio sugebėjimą palaikyti pastovią metalų koncentraciją dirvožemio tirpale.

Dirvožemyje sunkieji metalai būna dviejose fazėse - kietuose ir dirvožemio tirpaluose. Metalų egzistavimo formą lemia terpės reakcija, dirvožemio tirpalo cheminė ir medžiaginė sudėtis, pirmiausia organinių medžiagų kiekis. Elementai - kompleksai, užteršiantys dirvožemį, yra sukoncentruoti daugiausia jo viršutiniame 10 cm sluoksnyje. Tačiau parūgštinus mažai buferinį dirvožemį, nemaža dalis metalų, kuriuos absorbuoja mainai, patenka į dirvos tirpalą. Kadmis, varis, nikelis, kobaltas pasižymi dideliu migracijos gebėjimu rūgščioje aplinkoje. Dėl pH sumažėjimo 1,8–2 vienetais cinko mobilumas padidėja 3,8–5,4, kadmio - 4–8, o vario - 2–3 kartus. .

1 lentelė. MPC (UEC) standartai, cheminių elementų foninis kiekis dirvožemyje (mg / kg)

	Pavojaus klasė		UEC pagal dirvožemio grupes
	Regeneruojamas amonio acetato buferiu (pH \u003d 4,8)	Smėlingas, smėlingas priemolis	Priemolis, molingas
pH kcl< 5,5	pH kcl\u003e 5,5

2 lentelė. Mikroelementų mobilumas įvairiuose dirvožemiuose, atsižvelgiant į dirvožemio tirpalo pH

Dirvožemis ir klimato veiksniai dažnai lemia HM migracijos ir transformacijos kryptį ir greitį dirvožemyje. Taigi miško-stepių zonos dirvožemio ir vandens režimai sąlygoja intensyvią vertikalią HM migraciją išilgai dirvožemio profilio, įskaitant metalų perdavimą vandens srautu per įtrūkimus, šaknų kanalus ir kt. .

Remiantis pranešimais, kadmio koncentracija fono dirvožemio tirpaluose svyruoja nuo 0,2 iki 6 μg / L. Dirvožemio taršos židiniuose jis padidėja iki 300–400 μg / L. .

TURINYS

Įvadas

1. Dirvožemio danga ir jos naudojimas

2. Dirvožemio erozija (vanduo ir vėjas) ir jo pašalinimo būdai

3. Pramoninė dirvožemio tarša

3.1 Rūgštus lietus

3.2 Sunkieji metalai

3.3 Apsvaigimas nuo švino

4. Dirvožemio higiena. Atliekų šalinimas

4.1 Dirvožemio vaidmuo metabolizme

4.2 Dirvožemio ir vandens bei skystųjų atliekų (nuotekų) santykis aplinkoje

4.3 Kietųjų atliekų (buitinių ir gatvių atliekų, pramoninių atliekų, sauso dumblo nusodinus nuotekas, radioaktyviųjų medžiagų) dirvožemio apkrovos ribos

4.4 Dirvožemio vaidmuo plintant įvairioms ligoms

4.5 Kenksmingas pagrindinių teršalų rūšių (kietųjų ir skystųjų atliekų) poveikis dirvožemio degradacijai

4.5.1 Skystų atliekų šalinimas dirvožemyje

4.5.2.1 Kietųjų atliekų šalinimas dirvožemyje

4.5.2.2 Šiukšlių rinkimas ir šalinimas

4.5.3 Galutinis šalinimas ir šalinimas

4.6 Radioaktyviųjų atliekų šalinimas

Išvada

Naudotų šaltinių sąrašas

Įvadas

Tam tikra dirvožemio dalis tiek Rusijoje, tiek visame pasaulyje dėl įvairių priežasčių kasmet paliekama žemės ūkio apyvartoje, išsamiai aptariama URI. Tūkstančiai ar daugiau hektarų žemės kenčia nuo erozijos, rūgštaus lietaus, netinkamo tvarkymo ir nuodingų atliekų. Norėdami to išvengti, turite susipažinti su produktyviausiomis ir nebrangiausiomis melioracijos priemonėmis (melioracijos apibrėžimą žr. Pagrindinėje darbo dalyje), kurios padidina dirvožemio dangos derlingumą, o svarbiausia - su neigiamu poveikiu pačiam dirvožemiui ir kaip to išvengti.

Šie tyrimai suteikia informacijos apie žalingą poveikį dirvožemiui ir buvo atlikti daugelyje knygų, straipsnių ir mokslinių žurnalų apie dirvožemio problemas ir aplinkos apsaugą.

Pati dirvožemio taršos ir degradacijos problema visada buvo aktuali. Dabar galime pridėti prie to, kas buvo pasakyta, kad mūsų laikais antropogeninė įtaka daro didelę įtaką gamtai ir tik auga, o dirvožemis yra vienas iš pagrindinių maisto ir drabužių šaltinių, jau neminint to, kad mes vaikštome ja ir visada būsime artimas kontaktas su ja.

1. Dirvožemio danga ir jos naudojimas.

Svarbiausias natūralus formavimas yra dirvožemio danga. Jos svarbą visuomenei lemia tai, kad dirvožemis yra pagrindinis maisto šaltinis, aprūpinantis 97–98% visų pasaulio gyventojų maisto išteklių. Tuo pat metu dirvožemis yra žmogaus veiklos vieta, kurioje yra pramoninė ir žemės ūkio produkcija.

Pabrėždamas ypatingą maisto vaidmenį visuomenės gyvenime, net V. I. Leninas atkreipė dėmesį: „Tikri ekonomikos pagrindai yra maisto fondas“.

Svarbiausia dirvožemio dangos savybė yra jos derlingumas, suprantamas kaip dirvožemio savybių, užtikrinančių žemės ūkio augalų derlių, visuma. Natūralų dirvožemio derlingumą reguliuoja maistinių medžiagų tiekimas dirvožemyje ir jo vandens, oro ir šilumos sąlygos. Dirvožemio dangos vaidmuo sausumos ekologinių sistemų produktyvumui yra didelis, nes dirva maitina sausumos augalus vandeniu ir daugybe junginių ir yra svarbi augalų fotosintetinio aktyvumo dalis. Dirvožemio derlingumas taip pat priklauso nuo jame sukaupto saulės energijos kiekio. Žemėje gyvenantys gyvieji organizmai, augalai ir gyvūnai registruoja saulės energiją fito- arba zoomaso pavidalu. Antžeminių ekologinių sistemų produktyvumas priklauso nuo žemės paviršiaus šiluminio ir vandens balanso, kuris lemia medžiagų ir medžiagų mainų formų įvairovę geografiniame planetos apvalkale.

Analizuodamas žemės reikšmę socialinei gamybai, K. Marxas išskyrė dvi sąvokas: žemės materija ir žemės kapitalas. Pirmasis iš jų turėtų būti suprastas žemė, kuri atsirado evoliucionavimo metu, be žmonių valios ir sąmonės, yra žmonių apgyvendinimo vieta ir jos šaltinis . Nuo to laiko, kai žemė žmonių visuomenės vystymosi procese tampa gamybos priemone, ji pasirodo naujame kokybės kapitale, be kurio neįsivaizduojamas darbo procesas, „... nes jis suteikia darbuotojui ... vietą, kurioje jis stovi ... , ir jo procesas, apimtis ... “. Dėl šios priežasties žemė yra universalus bet kokios žmogaus veiklos veiksnys.

Žemės vaidmuo ir vieta nėra vienodi skirtingose \u200b\u200bmedžiagų gamybos srityse, visų pirma pramonėje ir žemės ūkyje. Apdirbamojoje pramonėje, statyboje, transporte žemė yra vieta, kurioje vyksta darbo procesai, neatsižvelgiant į natūralų dirvožemio derlingumą. Kita prasme žemė veikia žemės ūkyje. Dėl žmogaus darbo natūralus vaisingumas iš potencialo virsta ekonominiu. Žemės naudojimo žemės ūkyje ypatumai lemia tai, kad jie pasižymi dviem skirtingomis savybėmis - darbo jėga ir gamybos priemone. K. Marxas pažymėjo: „Su nauja kapitalo investicija į žemę ... žmonės padidino žemės kapitalą, nedidindami žemės, tai yra žemės ploto.“

Žemė žemės ūkyje veikia kaip produktyvi jėga dėl savo natūralaus derlingumo, kuris neišlieka pastovus. Racionaliai naudojant žemę, toks derlingumas gali būti padidintas pagerinus jo vandens, oro ir šilumines sąlygas melioracijos priemonėmis ir padidinant maistinių medžiagų kiekį dirvožemyje. Priešingai, neracionaliai naudojant žemės išteklius, jų derlingumas mažėja, todėl sumažėja pasėlių derlius. Kai kuriose vietose pasėlių auginimas tampa visiškai neįmanomas, ypač druskinguose ir ardytuose dirvožemiuose.

Esant žemam visuomenės produktyviųjų jėgų išsivystymo lygiui, maisto gamyba plečiasi dėl naujų žemių įsitraukimo į žemės ūkį, kuris atitinka platų žemės ūkio vystymąsi. Prie to prisideda dvi sąlygos: laisvos žemės prieinamumas ir galimybė ūkininkauti prieinamu vidutiniu kapitalo išlaidų vienam ploto vienetui lygiu. Toks žemės naudojimas ir žemės ūkis yra būdingi daugeliui besivystančių šalių šiuolaikiniame pasaulyje.

Mokslinės ir technologinės revoliucijos laikais išsivysčiusiose ir besivystančiose šalyse buvo aiškiai apibrėžta žemės ūkio sistema. Pirmiesiems būdingas žemės ūkio intensyvinimas naudojant mokslo ir technologinės pažangos pasiekimus, kuriuose žemės ūkis vystomas ne didinant dirbamos žemės plotą, bet didinant į žemę investuojamo kapitalo kiekį. Labiausiai žinomi riboti žemės ištekliai daugumoje pramoniškai išsivysčiusių kapitalistinių šalių, padidėjusi žemės ūkio produktų paklausa dėl didelio gyventojų skaičiaus augimo tempų ir aukštesnė žemdirbystės kultūra prisidėjo prie šių šalių žemės ūkio perkėlimo į šeštojo dešimtmečio metus intensyvios plėtros keliu. Pagreitėjęs žemės ūkio intensyvinimas pramoninėse kapitalistinėse šalyse siejamas ne tik su mokslo ir technologinės pažangos laimėjimais, bet daugiausia su investicijų į žemės ūkį pelningumu, kuris žemės ūkio produkciją sukoncentravo didelių žemės savininkų rankose ir sužlugdė smulkiuosius ūkininkus.

Kiti žemės ūkio plėtros būdai besivystančiose šalyse. Tarp aštrių šių šalių gamtos išteklių problemų galima išskirti: žemą žemdirbystės kultūrą, sukėlusią dirvožemio degradaciją (padidėjusią eroziją, druskingumą, sumažėjusį derlingumą) ir natūralią augmeniją (pavyzdžiui, atogrąžų miškus), vandens išteklių išeikvojimą ir žemių dykumėjimą, kuris ypač pasireiškė Afrikoje. žemynas. Visi šie veiksniai, susiję su socialinėmis ir ekonominėmis besivystančių šalių problemomis, lėmė nuolatinį maisto trūkumą šiose šalyse. Taigi devintojo dešimtmečio pradžioje, atsižvelgiant į grūdų (222 kg) ir mėsos (14 kg) pasiūlą vienam asmeniui, besivystančios šalys buvo kelis kartus mažesnės nei pramoniškai išsivysčiusios kapitalistinės šalys. Maisto problemos sprendimas besivystančiose šalyse neįsivaizduojamas be didelių socialinių ir ekonominių pokyčių.

Mūsų šalyje žemės santykių pagrindas yra valstybinė (visos šalies) nuosavybės teisė į žemę, atsirandanti dėl visos žemės nacionalizacijos. Žemės ūkio santykiai kuriami remiantis planais, pagal kuriuos žemės ūkis turėtų vystytis ateityje, teikiant finansinę ir kreditinę valstybės paramą bei tiekiant reikiamą skaičių mašinų ir trąšų. Apmokėjimas žemės ūkio darbuotojams pagal darbo kiekį ir kokybę skatina nuolatinį jų gyvenimo lygio kilimą.

Žemės fondo panaudojimas kaip visuma vykdomas remiantis ilgalaikiais valstybės planais. Tokių planų pavyzdys buvo grynų ir pūdytų žemių plėtra šalies rytuose (50-ųjų vidurys), kurios dėka per trumpą laiką tapo įmanoma įveisti daugiau nei 41 milijoną hektarų naujos žemės dirbamoje žemėje. Kitas pavyzdys yra priemonių, susijusių su Maisto programos įgyvendinimu, rinkinys, numatantis paspartinti žemės ūkio produkcijos plėtrą remiantis žemės ūkio kultūros gerinimu, plačiu melioracijos priemonių įgyvendinimu, taip pat plačios žemės ūkio teritorijų socialinio ir ekonominio pertvarkymo programos įgyvendinimu.

Viso pasaulio žemės ištekliai suteikia galimybę aprūpinti maistu daugiau žmonių nei yra šiuo metu ir koks jis bus artimiausiu metu. Tačiau dėl gyventojų skaičiaus augimo, ypač besivystančiose šalyse, ariamos žemės skaičius vienam gyventojui mažėja.