Почему происходит загрязнение почвы тяжелыми металлами. С чем связано загрязнение почвы тяжелыми металлами

Медь относится к классу опасности II. Металл транспортируется на большие расстояния по воде и воздуху. Аномальное содержание меди в почве и растительности остается более чем в 8 км от литейного завода. Излишки откладываются в тканях мозга, коже, печени и поджелудочной железе. Он вызывает болезнь Вильсона.

Тяжелые металлы — наиболее опасные элементы, способные загрязнять почву

Почва — это поверхность земли, обладающая свойствами, характеризующими как живую, так и неживую природу.

Почва является индикатором общей антропогенной среды. Загрязняющие вещества попадают в почву вместе с атмосферными осадками и поверхностными отходами. Они также переносятся в почвенный слой горными породами и грунтовыми водами.

К группе тяжелых металлов относятся все цветные металлы, плотность которых превышает плотность железа. Парадокс этих элементов заключается в том, что в определенных количествах они необходимы для нормальной жизнедеятельности растений и организмов.

Однако их избыток может привести к серьезным заболеваниям и даже смерти. Пищевая цепочка позволяет вредным соединениям попадать в организм человека, зачастую нанося значительный ущерб здоровью.

Источниками загрязнения тяжелыми металлами являются промышленные предприятия. Существуют методики, используемые для расчета допустимого содержания металла. На этом этапе учитывается общая стоимость различных металлов Zc.

Существует четыре категории загрязнения почвы, рассматриваемые в сельском хозяйстве.

Защита почвы очень важна. Постоянное управление и мониторинг предотвращают выращивание сельскохозяйственной продукции и выпас животных на загрязненных землях.

Тяжелые металлы, загрязняющие почву

Существует три категории опасностей, связанных с тяжелыми металлами. Всемирная организация здравоохранения считает наиболее опасными загрязнения свинцом, ртутью и кадмием. Однако высокие концентрации других элементов менее вредны.

Ртуть

Загрязнение почвы ртутью происходит в пестицидах, различных бытовых отходах, таких как люминесцентные лампы и поврежденные измерительные элементы.

По официальным данным, ежегодный выброс ртути составляет более 5 000 тонн. Ртуть может попасть в организм человека через загрязненную почву.

Если это происходит регулярно, это может привести к серьезным повреждениям многих органов, включая нервную систему.

Нелеченное отравление ртутью может привести к летальному исходу.

Свинец

Свинец очень опасен для человека и всех живых организмов.

Он очень токсичен. При добыче одной тонны свинца в окружающую среду попадает 25 кг свинца. Большое количество свинца попадает в почву через выхлопные газы.

Площадь загрязнения почвы вдоль автомагистралей превышает 200 метров. Когда свинец попадает в почву, он поглощается растениями, которыми питаются люди и животные. Это касается как мяса, так и животных в меню. Избыток свинца может повредить центральную нервную систему, мозг, печень и почки. Он опасен из-за своего канцерогенного и мутагенного действия.

Кадмий

Почва, загрязненная кадмием, представляет большую опасность для здоровья человека. При проглатывании он вызывает деформацию скелета, развитие кэша у детей и сильные боли в спине.

Медь и цинк

Высокая концентрация этих элементов в почве вызывает снижение роста и плодородности растений, что в конечном итоге приводит к резкому снижению урожая. У человека изменения происходят в головном мозге, печени и поджелудочной железе.

Молибден

Избыток молибдена вызывает подагру и повреждение нервной системы.

Опасность тяжелых металлов заключается в том, что они неадекватно выводятся организмом и накапливаются в нем. Они могут образовывать множество токсичных соединений, легко переносятся из одной среды в другую и не распадаются. В то же время они вызывают самые серьезные заболевания, часто с необратимыми последствиями.

Во-вторых, эти загрязнители из почвенной влаги, грунтовых вод и водоемов попадают в организм животных и растений, которые потребляют эту воду, и возвращаются в организм человека по пищевой цепочке.

Почему происходит загрязнение почвы тяжелыми металлами?

Основными источниками загрязнения окружающей среды являются заводы и отходы. Люди ежедневно производят большое количество отходов. Из них 4% переработаны. Количество и размеры свалок увеличиваются, что оказывает негативное влияние на окружающую среду.

Одна из основных проблем, которую вызывает такая ситуация, — заражение почвы тяжелыми металлами. Ртуть, свинец, кадмий, цинк и медь — самые опасные металлы, оседающие в земле. Предельно допустимая концентрация этих веществ в плодородном слое составляет 16 ПДК. Превышение этого значения может привести к заражению почвы. При превышении предела в 10 ПДК происходит изменение физических свойств почвы.

Наиболее распространенными индикаторами загрязнения являются растения и микроорганизмы. У цветов сухие листья — цинк накапливается в земле. Они растут медленно — в земле много меди. Аномальный рост растений обычно указывает на избыточное количество кобальта. Наиболее распространенными биологическими индикаторами заражения почвы тяжелыми металлами являются слива и фасоль.

Микроорганизмы в отравленных плодородных слоях ведут себя по-разному в зависимости от их расположения. В лесных массивах микроорганизмы более активны. Это связано с тем, что почва там не загрязнена.

В районах, расположенных вблизи заводов и свалок, сокращается количество микроорганизмов и почвенных животных. Тяжелые металлы влияют на важные виды деятельности. Микроорганизмы начинают расти медленно и почти исключительно, наблюдаются генетические изменения.

Фауна погибает или выбирает другие места обитания.

Опасность тяжелых металлов заключается в том, что они плохо выводятся из организма и накапливаются в нем. Они образуют множество токсичных соединений, легко переходят из одной среды в другую и не распадаются. В то же время они вызывают серьезные заболевания, часто с необратимыми последствиями.

Общая информация о пестицидах

Пестициды — это в основном органические соединения с низкой молекулярной массой, которые отличаются водным раствором. Их химический состав, кислотность или щелочность, растворимость в воде, структура, полярность, размер и молекулярная поляризация — все эти свойства либо сочетаются, либо по отдельности влияют на процессы адсорбции и поглощения почвенными коллоидами. Учитывая вышеупомянутые свойства пестицидов и сложный характер их приверженности к адсорбции и сбору с коллоидов, их можно разделить на две основные категории — полярные и неполярные, которые не включены в текущую классификацию. Пестициды бывают ионные и неионные.

Пестициды, содержащие кислотные или основные группы, или выделенные в виде катионов, образуют группу ионных соединений. Пестициды, не вступающие в кислотную или щелочную реакцию, образуют группу неионных соединений.

На природу соединений и способность почвенных коллоидов к адсорбции и поглощению влияет природа функциональных групп и заместителей, а также степень насыщенности функциональных групп и молекул. Адсорбция молекул пестицидов почвенными коллоидами сильно зависит от природы молекулярного заряда, и полярность молекулы играет определенную роль. Неравномерная дисперсия нагрузки увеличивает асимметрию молекул и их реакционную способность.

Почва действует в первую очередь как предшественник для пестицидов, которые постоянно разлагаются и попадают в растения и окружающую среду. Ή действует как склад, где они могут жить в течение многих лет после распространения.

Применение пестицидов

Использование пестицидов значительно сокращает потери урожая и снижает затраты на ведение сельского хозяйства в два-три раза, спасая 10-12 миллиардов урожая в год. Высокая экономическая эффективность пестицидов приводит к постоянному росту их использования. Сегодня ежегодное производство пестицидов в мире превышает 2 миллиона тонн. Глобальный ассортимент пестицидов включает более 100 000 наименований, основанных на более чем 700 химических веществах, относящихся к самым разнообразным категориям органических и неорганических соединений.

Признавая неоспоримое положительное влияние химических методов борьбы с сорняками, потенциал воздействия гербицидов на другие компоненты природных экосистем: дикую природу, выращивание полезных дикорастущих растений, воздух, почву и водоемы. Следует учитывать побочные эффекты. Побочные эффекты часто возникают при систематической обработке больших площадей и связаны с возникновением токсичности и экологических проблем. Наиболее опасными являются остатки пестицидов и их метаболиты, которые могут накапливаться и сохраняться в окружающей среде в течение десятилетий. При определенных условиях метаболиты пестицидов могут образовывать вторичные метаболиты, роль, значение и влияние которых на окружающую среду часто остаются неизвестными.

Поведение пестицидов в почве

Будучи тонкодисперсными веществами, пестициды в почве подвержены влиянию целого ряда биологических и небиологических свойств. Некоторые определяют поведение, трансформацию и, в конечном счете, минерализующее действие. Тип и скорость трансформации зависит от химической структуры действующего вещества и его стабильности, механического состава и структуры почвы, химических свойств почвы, состава почвенной фауны и флоры, внешних воздействий и интенсивности влияния сельскохозяйственной системы.

Правильное понимание поведения пестицидов и других химических веществ в почве требует учета, по крайней мере, наиболее важных факторов, влияющих на миграцию, деградацию, активность и почвенные организмы.

Вещества с высоким давлением пара относительно легко испаряются с поверхности почвы и, в зависимости от их структуры, подвергаются более или менее быстрой фотохимической деградации или окислению под воздействием солнечного света. Чем выше температура, тем быстрее происходит испарение вещества и его фотохимическое разложение. Скорость движения воздуха над поверхностью почвы и состав почвы также оказывают значительное влияние на скорость испарения. Состав почвы оказывает значительное влияние на испарение веществ. Это связано с тем, что адсорбционная способность почвы различна, и чем выше адсорбционная способность почвы по отношению к определенному веществу, тем медленнее происходит испарение из данной почвы. Аналогичным образом, адсорбционная способность почвы влияет на способность материала выщелачиваться в нижележащий слой почвы, как обсуждалось выше.

Конечно, стабильность пестицидов в почве сильно зависит от химической стабильности вещества, особенно от легкости его гидролиза. Гидролиз под действием воды является одним из наиболее важных процессов, приводящих в большинстве случаев к деградации пестицидов и образованию менее токсичных соединений. Влажность почвы очень важна для веществ, которые легко гидролизуются. Во влажных почвах происходит более легкий гидролиз пестицидов. Кроме того, многие вещества легко окисляются кислородом воздуха. Это особенно справедливо для производных тио- и дитиофосфорной кислоты и фосфоновых кислот, а также сульфидов и других окисляемых групп, присутствующих в молекулах пестицидов. Простое окисление в случае тиофосфорной кислоты и производных тиофосфоновой кислоты первоначально приводит к соединениям, более токсичным, чем соединения позвоночника, но после их гидролиза образуются совершенно безопасные вещества.

Различные почвенные микроорганизмы, для которых пестициды часто являются источником углерода, могут оказывать значительное влияние на удержание химических веществ в почве. Даже химически устойчивые соединения могут быть разложены почвенными микроорганизмами. Во многих случаях эта деградация начинается не сразу, а через некоторое время микроорганизмы должны адаптироваться к деградации соединений. Алифатические и гидроксильные соединения легче разлагаются почвенными микроорганизмами.

Алкилированные ароматические соединения разрушаются немного медленнее, чем вещества, не содержащие кислород, серу или азот в качестве заместителей в ароматическом ядре, но все же быстрее. Как правило, ароматические соединения без таких заместителей гидроксилируются микроорганизмами, при этом ароматическое ядро разрушается. Деградация ароматических фенолов, аминов и сульфидов также обычно начинается с гидроксилирования ароматического ядра.

Большинство гетероциклических соединений относительно легко разлагаются почвенными микроорганизмами. Однако некоторые классы гетероциклических соединений, такие как пиримидины и бензимидазолы, разлагаются очень медленно.

Существует несколько способов, с помощью которых тяжелые металлы в целом представляют опасность для людей, животных, растений и экосистем. Эти методы включают.

Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами

Методы восстановления почвы включают ряд мер, направленных на восстановление естественного состава. Перед началом процедуры определяются вещества, ответственные за деградацию почвы.

Методы восстановления включают

• Взращивание растений, устойчивых к источникам загрязнения.
• Восстановление почвы методом фиторемедиации (высадка растений, накапливающих и удерживающих в себе вредные элементы).
• Контроль подвижности тяжелых металлов в грунтовых слоях.
• Соблюдение баланса микроэлементов в грунте.
• Замена или разбавление загрязненного слоя земли.

При восстановлении используется ряд методов лечения. Для вспомогательных целей в почву вносятся абсорбирующие материалы природного и искусственного происхождения.

Методы защиты почвы от загрязнения тяжелыми металлами

Для снижения концентрации токсичных элементов используются физические, химические и биологические методы.

• Увеличение кислотности почвы за счет органических и минеральных удобрений.
• Очистка грунтовых вод.
• Снижение выбросов металлической пыли в атмосферу.
• Альтернативные источники энергии.
• Уменьшение потерь во время производственных процессов.
• Переработка и безопасная утилизация промышленных отходов.

Одновременно с удалением почвенных масс должны быть приняты меры по снижению вредных выбросов в атмосферу и загрязнения почвы. Поэтому защита почвы от тяжелых металлов является лишь одной из трудностей, связанных с их техническим воздействием на окружающую среду.

Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами

Избыток таких веществ вызывает ряд негативных последствий. Опасные последствия загрязнения почвы включают патологические состояния, возникающие при попадании металлов в организм. Большинство описанных элементов обладают нейротоксическими свойствами в чрезмерных концентрациях. Отравление может включать как острые, так и хронические заболевания с потенциально опасными для жизни осложнениями.

Неблагоприятные последствия загрязнения почвы включают:.

• Ухудшение роста растений.
• Снижение общей плодородности грунта.
• Гибель полезных растительных культур.
• Ухудшение качества воды.
• Уменьшение количества питательных веществ в земле.
• Негативное влияние на фауну.
• Воздействие на микробиологические характеристики.

Загрязнение тяжелыми металлами приводит к нарушениям естественного цикла, затрагивающим все элементы биосферы.

Поступление тяжелых металлов в землю является побочным эффектом деятельности человека. Несмотря на многочисленные методы защиты и очистки, большое количество токсичных веществ попадает в землю.

В почву попадает при обработке гербицидами и инсектицидами, используемыми для борьбы с вредителями. Известно, что самцы обладают токсичными свойствами. Они могут накапливаться в земле. Однако он не ингибируется растениями и не может быть поглощен ими.

Природные и антропогенные источники тяжелых металлов

Термин «тяжелый металл» относится к химическим веществам, имеющим плотность более 5 граммов на квадратный сантиметр или атомный номер более 20. Некоторые тяжелые металлы, попадающие в экосистему, являются микроэлементами, биологически важными для растений и организмов. Поскольку они входят в состав ферментов. Однако значительное превышение допустимых концентраций тяжелых металлов оказывает токсическое и ингибирующее воздействие на биологический транспорт в экосистеме.

• Тяжелые металлы-загрязнители окружающей среды Ртуть
• Кадмий
• Свинец
• Медь
• Цинк
• Молибден

Промышленные сточные воды

Воздействие на гидросферу