المعادن الثقيلة هي أخطر العناصر التي يمكن أن تلوث التربة. المعادن الثقيلة في التربة
تربة نبات المعادن الثقيلة
يعتمد محتوى HMs في التربة ، كما حدده العديد من الباحثين ، على تكوين الصخور الأصلية ، والتي يرتبط تنوع كبير منها بالتاريخ الجيولوجي المعقد لتطور المناطق (Kovda ، 1973). يتم تحديد التركيب الكيميائي للصخور المكونة للتربة ، والذي يمثله نواتج التجوية للصخور ، مسبقًا بالتركيب الكيميائي للصخور الأصلية ويعتمد على ظروف التحول الجيني العالي.
في العقود الأخيرة ، شارك النشاط البشري المنشأ بشكل مكثف في عمليات هجرة HM في البيئة الطبيعية. كميات العناصر الكيميائية، دخول البيئة نتيجة للتكنولوجيا ، في بعض الحالات يتجاوز بشكل كبير مستوى مدخولهم الطبيعي. على سبيل المثال ، يبلغ الإصدار العالمي للرصاص من المصادر الطبيعية سنويًا 12 ألف طن. وانبعاثات بشرية المنشأ تبلغ 332 ألف طن. (نرياغو ، 1989). تؤدي التدفقات البشرية المنشأ ، التي تشارك في دورات الهجرة الطبيعية ، إلى الانتشار السريع للملوثات في المكونات الطبيعية للمناظر الطبيعية الحضرية ، حيث يكون تفاعلها مع البشر أمرًا لا مفر منه. تزداد أحجام الملوثات التي تحتوي على HM سنويًا وتتسبب في إلحاق الضرر بالبيئة الطبيعية وتقوض التوازن البيئي الحالي وتؤثر سلبًا على صحة الإنسان.
المصادر الرئيسية لإطلاق HM البشرية المنشأ في البيئة هي محطات الطاقة الحرارية ، والمؤسسات المعدنية ، والمحاجر ، والمناجم لاستخراج الخامات المتعددة الفلزات ، والنقل ، مواد كيميائيةحماية المحاصيل الزراعية من الأمراض والآفات ، وحرق الزيت والنفايات المختلفة ، وإنتاج الزجاج ، والأسمدة ، والأسمنت ، وما إلى ذلك ، تنشأ أقوى هالات HM حول شركات التعدين الحديدية وخاصة غير الحديدية نتيجة للانبعاثات الجوية (كوفالسكي ، 1974 ؛ Dobrovolsky ، 1983 ؛ إسرائيل ، 1984 ؛ الجيوكيمياء ... ، 1986 ؛ Saet ، 1987 ؛ Panin ، 2000 ؛ Kabala and Singh ، 2001). يمتد عمل الملوثات لعشرات الكيلومترات من مصدر العناصر التي تدخل الغلاف الجوي. وهكذا ، تنتشر المعادن بنسبة 10 إلى 30٪ من إجمالي الانبعاثات في الغلاف الجوي على مسافة 10 كيلومترات أو أكثر من مؤسسة صناعية. في الوقت نفسه ، لوحظ تلوث مشترك للنباتات ، والذي يتكون من الترسيب المباشر للهباء الجوي والغبار على سطح الأوراق واستيعاب جذور HMs المتراكمة في التربة على مدى فترة طويلة من التلوث من الغلاف الجوي (Ilyin ، Syso ، 2001).
يمكن الحكم على الأبعاد أدناه من. الأنشطة البشريةالبشرية: مساهمة الرصاص التكنولوجي 94-97٪ (الباقي مصادر طبيعية) ، الكادميوم - 84-89٪ ، النحاس - 56-87٪ ، النيكل - 66-75٪ ، الزئبق - 58٪ ، إلخ. في الوقت نفسه ، يقع 26-44 ٪ من التدفق البشري لهذه العناصر في أوروبا ، وتبلغ حصة الأراضي الأوروبية من الاتحاد السوفياتي السابق 28-42 ٪ من جميع الانبعاثات في أوروبا (Vronsky ، 1996). إن مستوى التداعيات التكنولوجية ل HMs من الغلاف الجوي في مناطق مختلفة من العالم ليس هو نفسه ويعتمد على وجود رواسب متطورة ، ودرجة تطور التعدين والمعالجة والصناعات الصناعية ، والنقل ، والتحضر في المناطق ، إلخ.
توضح دراسة مشاركة مشاركة الصناعات المختلفة في التدفق العالمي لانبعاثات HM: أن 73 ٪ من النحاس و 55 ٪ من الكادميوم مرتبطة بالانبعاثات من شركات إنتاج النحاس والنيكل ؛ 54٪ من انبعاثات الزئبق تأتي من احتراق الفحم ؛ 46٪ من النيكل - لاحتراق المنتجات البترولية ؛ يدخل 86٪ من الرصاص إلى الغلاف الجوي من المركبات (Vronsky ، 1996). توفر الزراعة أيضًا قدرًا معينًا من HM للبيئة ، حيث يتم استخدام المبيدات الحشرية والأسمدة المعدنية ، على وجه الخصوص ، تحتوي الفوسفات على كميات كبيرة من الكروم والكادميوم والكوبالت والنحاس والنيكل والفاناديوم والزنك ، إلخ.
العناصر المنبعثة في الغلاف الجوي من خلال أنابيب الصناعات الكيماوية والثقيلة والنووية لها تأثير ملحوظ على البيئة. حصة محطات الطاقة الحرارية وغيرها من تلوث الغلاف الجوي هي 27٪ ، شركات المعادن الحديدية - 24.3٪ ، شركات استخراج وتصنيع مواد البناء - 8.1٪ (Alekseev، 1987؛ Ilyin، 1991). يتم إدخال HMs (باستثناء الزئبق) بشكل أساسي في الغلاف الجوي على شكل هباء. يتم تحديد مجموعة المعادن ومحتواها في الهباء الجوي من خلال التخصص في الأنشطة الصناعية والطاقة. عندما يتم حرق الفحم والنفط والصخر الزيتي ، تدخل العناصر الموجودة في هذا الوقود إلى الغلاف الجوي جنبًا إلى جنب مع الدخان. لذلك ، يحتوي الفحم على السيريوم والكروم والرصاص والزئبق والفضة والقصدير والتيتانيوم وكذلك اليورانيوم والراديوم ومعادن أخرى.
يحدث التلوث البيئي الأكثر أهمية بسبب المحطات الحرارية القوية (Maistrenko et al. ، 1996). كل عام ، فقط عند حرق الفحم ، يتم إطلاق 8700 مرة من الزئبق في الغلاف الجوي أكثر مما يمكن تضمينه في الدورة الكيميائية الحيوية الطبيعية ، واليورانيوم 60 مرة ، والكادميوم 40 مرة ، والإيتريوم والزركونيوم 10 مرات ، و 3-4 مرات أكثر القصدير. 90٪ من الكادميوم والزئبق والقصدير والتيتانيوم والزنك التي تلوث الغلاف الجوي تدخلها عند حرق الفحم. يؤثر هذا بشكل كبير على جمهورية بورياتيا ، حيث تعد شركات الطاقة التي تستخدم الفحم من أكبر ملوثات الهواء. من بينها (وفقًا لمساهمتها في إجمالي الانبعاثات) ، تبرز Gusinoozerskaya GRES (30٪) و CHPP-1 من Ulan-Ude (10٪).
يحدث تلوث كبير للهواء الجوي والتربة بسبب النقل. معظم HMs الموجودة في انبعاثات الغبار والغاز من المؤسسات الصناعية ، كقاعدة عامة ، أكثر قابلية للذوبان من المركبات الطبيعية (Bol'shakov et al. ، 1993). تبرز المدن الصناعية الكبرى من بين أكثر مصادر HM نشاطًا. تتراكم المعادن بسرعة نسبيًا في تربة المدن ويتم إزالتها ببطء شديد: يصل عمر النصف للزنك إلى 500 عام ، والكادميوم يصل إلى 1100 عام ، والنحاس يصل إلى 1500 عام ، والرصاص يصل إلى عدة آلاف من السنين (مايسترينكو وآخرون ، 1996). في العديد من مدن العالم ، أدت المعدلات المرتفعة من تلوث HM إلى تعطيل الوظائف الزراعية البيئية الرئيسية للتربة (Orlov et al. ، 1991 ؛ Kasimov et al. ، 1995). من المحتمل أن تكون زراعة النباتات الزراعية المستخدمة كغذاء بالقرب من هذه المناطق خطرة ، لأن المحاصيل تتراكم بكميات زائدة من HMs التي يمكن أن تؤدي إلى أمراض مختلفة في البشر والحيوانات.
وفقًا لعدد من المؤلفين (Ilyin and Stepanova ، 1979 ؛ Zyrin ، 1985 ؛ Gorbatov and Zyrin ، 1987 ، إلخ) ، فمن الأصح تقييم درجة تلوث التربة بـ HMs من خلال محتوى أكثر أشكالها المتنقلة بيولوجيًا. ومع ذلك ، لم يتم بعد تطوير التركيزات القصوى المسموح بها (MPCs) للأشكال المتنقلة لمعظم HM. لذلك ، يمكن استخدام بيانات الأدبيات حول مستوى محتواها ، مما يؤدي إلى عواقب بيئية ضارة ، كمعيار للمقارنة.
فيما يلي وصف موجز لخصائص المعادن ، فيما يتعلق بسمات سلوكها في التربة.
الرصاص (الرصاص). الكتلة الذرية 207.2. العنصر الأساسي هو مادة سامة. جميع مركبات الرصاص القابلة للذوبان سامة. في ظل الظروف الطبيعية ، يوجد بشكل أساسي في شكل PbS. كلارك الرصاص قشرة الأرض 16.0 مجم / كجم (فينوغرادوف ، 1957). بالمقارنة مع HMs الأخرى ، فهي الأقل حركة ، وتنخفض درجة تنقل العناصر بشكل كبير عندما تكون التربة محدودة. يوجد Mobile Pb في شكل معقدات تحتوي على مادة عضوية (60-80٪ Pb متحرك). عند قيم الأس الهيدروجيني المرتفعة ، يتم تثبيت الرصاص كيميائياً في التربة على شكل معقدات هيدروكسيد ، وفوسفات ، وكربونات ، و Pb-عضوي (الزنك والكادميوم ... ، 1992 ؛ الثقيل ... ، 1997).
يُورث المحتوى الطبيعي للرصاص في التربة من الصخور الأم ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بتركيبها المعدني والكيميائي (Beus et al. ، 1976 ؛ Kabata-Pendias ، Pendias ، 1989). يصل متوسط تركيز هذا العنصر في تربة العالم ، وفقًا لتقديرات مختلفة ، من 10 (Saet et al. ، 1990) إلى 35 مجم / كجم (Bowen ، 1979). يتوافق MPC للرصاص في التربة في روسيا مع 30 مجم / كجم (تعليمات… ، 1990) ، في ألمانيا - 100 مجم / كجم (Kloke ، 1980).
يمكن أن يرتبط التركيز العالي للرصاص في التربة بكل من الشذوذ الجيوكيميائي الطبيعي والتأثير البشري. مع التلوث التكنولوجي ، يوجد أعلى تركيز للعنصر ، كقاعدة عامة ، في طبقة التربة العليا. في بعض المناطق الصناعية ، يصل إلى 1000 مجم / كجم (Dobrovolsky ، 1983) ، وفي الطبقة السطحية للتربة حول مؤسسات التعدين غير الحديدية في أوروبا الغربية - 545 مجم / كجم (Rautse ، Kyrstya ، 1986).
يختلف محتوى الرصاص في التربة في روسيا اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على نوع التربة وقرب المؤسسات الصناعية والشذوذ الجيوكيميائي الطبيعي. في تربة المناطق السكنية ، لا سيما تلك المرتبطة باستخدام وإنتاج المنتجات المحتوية على الرصاص ، غالبًا ما يكون محتوى هذا العنصر أعلى بعشرات أو أكثر من MPC (الجدول 1.4). بواسطة تقديرات أوليةما يصل إلى 28 ٪ من أراضي الدولة بها محتوى من الرصاص في التربة ، في المتوسط ، أقل من مستوى الخلفية ، ويمكن تصنيف 11 ٪ كمنطقة خطر. في نفس الوقت ، في الاتحاد الروسيمشكلة تلوث التربة بالرصاص هي في الأساس مشكلة المناطق السكنية (Snakin وآخرون ، 1998).
الكادميوم (سي دي). الكتلة الذرية 112.4. يتشابه الكادميوم في الخصائص الكيميائية مع الزنك ، ولكنه يختلف عنه في قدرته على الحركة في البيئات الحمضية وتوافره بشكل أفضل للنباتات. في محلول التربة ، يوجد المعدن في شكل Cd2 + ويشكل أيونات معقدة ومخلبات عضوية. العامل الرئيسي، الذي يحدد محتوى العنصر في التربة في حالة عدم وجود تأثير بشري ، - الصخور الأم (Vinogradov ، 1962 ؛ Mineev et al. ، 1981 ؛ Dobrovolsky ، 1983 ؛ Ilyin ، 1991 ؛ الزنك والكادميوم ... ، 1992 ؛ الكادميوم : بيئي ... ، 1994). كلارك الكادميوم في الغلاف الصخري 0.13 مجم / كجم (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989). في الصخور المكونة للتربة ، يكون متوسط المحتوى المعدني: في الطين والصخور الطينية - 0.15 مجم / كجم ، الطمي والطين الطمي - 0.08 ، الرمال والطميية الرملية - 0.03 مجم / كجم (الزنك والكادميوم ... ، 1992 ). في الرواسب الرباعية لغرب سيبيريا ، يختلف تركيز الكادميوم في حدود 0.01-0.08 مجم / كجم.
يعتمد تنقل الكادميوم في التربة على البيئة وإمكانية الأكسدة والاختزال (ثقيل ... ، 1997).
يبلغ متوسط محتوى الكادميوم في تربة العالم 0.5 مجم / كجم (Saet et al. ، 1990). تركيزه في غطاء التربة في الجزء الأوروبي من روسيا هو 0.14 مجم / كجم - في تربة soddy-podzolic ، 0.24 مجم / كجم - في chernozem (الزنك والكادميوم ... ، 1992) ، 0.07 مجم / كجم - بشكل رئيسي أنواع تربة غرب سيبيريا (إيلين ، 1991). المحتوى التقريبي المسموح به (AEC) للكادميوم للتربة الطينية الرملية والرملية في روسيا هو 0.5 مجم / كجم ، في ألمانيا يبلغ MPC للكادميوم 3 مجم / كجم (Kloke ، 1980).
يعتبر تلوث التربة بالكادميوم من أخطر الظواهر البيئية ، حيث إنه يتراكم في النباتات فوق المعدل الطبيعي حتى مع تلوث التربة الطفيف (Kadmii ... ، 1994 ؛ Ovcharenko ، 1998). لوحظت أعلى تركيزات من الكادميوم في الطبقة العليا من التربة في مناطق التعدين - تصل إلى 469 مجم / كجم (كاباتا-بندياس ، بيندياس ، 1989) ، حول مصاهر الزنك تصل إلى 1700 مجم / كجم (راوتسي ، كيرستيا ، 1986).
الزنك (زنك). الكتلة الذرية 65.4. يبلغ كلاركه في قشرة الأرض 83 مجم / كجم. يتركز الزنك في الرواسب الطينية والصخر الزيتي بكميات تتراوح من 80 إلى 120 مجم / كجم (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989) ، في الرواسب الطينية الطينية التي تشبه اللوس والكربونات في جبال الأورال ، في طمي في غرب سيبيريا - من 60 إلى 80 مجم / كجم
العوامل المهمة التي تؤثر على حركة الزنك في التربة هي محتوى المعادن الطينية وقيمة الرقم الهيدروجيني. مع زيادة الرقم الهيدروجيني ، ينتقل العنصر إلى مجمعات عضوية ويرتبط بالتربة. تفقد أيونات الزنك أيضًا قدرتها على الحركة ، حيث تدخل في المساحات البينية للشبكة البلورية المونتموريلونايت. مع المادة العضوية ، يشكل الزنك أشكالًا مستقرة ؛ لذلك ، في معظم الحالات ، يتراكم في آفاق التربة ذات المحتوى العالي من الدبال والجفت.
يمكن أن تكون أسباب زيادة محتوى الزنك في التربة هي الشذوذ الجيوكيميائي الطبيعي والتلوث التكنولوجي. المصادر البشرية الرئيسية لاستلامها هي في المقام الأول شركات التعدين غير الحديدية. أدى تلوث التربة بهذا المعدن في بعض المناطق إلى تراكم مرتفع للغاية في الطبقة العليا من التربة - يصل إلى 66400 مجم / كجم. في تربة الحدائق ، يتراكم ما يصل إلى 250 مجم / كجم من الزنك أو أكثر (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989). تبلغ نسبة AEC من الزنك للتربة الطينية الرملية والرملية 55 مجم / كجم ؛ ويوصي العلماء الألمان بـ MPC من 100 مجم / كجم (Kloke ، 1980).
النحاس (نحاس). الكتلة الذرية 63.5. كلارك في قشرة الأرض 47 مجم / كجم (فينوغرادوف ، 1962). كيميائيا ، النحاس معدن غير نشط. العامل الأساسي الذي يؤثر على قيمة محتوى النحاس هو تركيزه في الصخور المكونة للتربة (Goryunova et al. ، 2001). من الصخور النارية ، تتراكم أكبر كمية من العنصر بواسطة الصخور الرئيسية - البازلت (100-140 مجم / كجم) والأنديسايت (20-30 مجم / كجم). تكون الطميية المغطاة والشبيهة باللوس (20-40 مجم / كجم) أقل ثراءً بالنحاس. لوحظ أدنى محتوى في الأحجار الرملية ، الحجر الجيري والجرانيت (5-15 مجم / كجم) (كوفالسكي ، أندريانوفا ، 1970 ؛ كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989). يصل تركيز المعدن في طين الجزء الأوروبي من أراضي الاتحاد السوفياتي السابق إلى 25 مجم / كجم (Malgin ، 1978 ؛ Kovda ، 1989) ، في طين يشبه اللوس - 18 مجم / كجم (Kovda ، 1989). تتراكم الصخور الرملية والرملية المكونة للتربة في جبال ألتاي بمعدل 31 مجم / كجم من النحاس (Malgin ، 1978) ، في جنوب غرب سيبيريا - 19 مجم / كجم (Ilyin ، 1973).
في التربة ، يعتبر النحاس عنصرًا ضعيف الارتحال ، على الرغم من أن محتوى النموذج المتحرك مرتفع جدًا. تعتمد كمية النحاس المتحرك على عدة عوامل: التركيب الكيميائي والمعدني للصخور الأم ، ودرجة الحموضة في محلول التربة ، ومحتوى المادة العضوية ، وما إلى ذلك (فينوغرادوف ، 1957 ؛ بييف ، 1961 ؛ كوفالسكي وأندريانوفا ، 1970 ؛ أليكسيف ، 1987 ، إلخ). ترتبط أكبر كمية من النحاس في التربة بأكاسيد الحديد والمنغنيز والحديد وهيدروكسيدات الألومنيوم ، وبشكل خاص مع الفيرميكوليت مونتموريلونيت. أحماض الهيوميك والفولفيك قادرة على تكوين مجمعات مستقرة مع النحاس. عند درجة الحموضة 7-8 ، تكون قابلية ذوبان النحاس هي الأدنى.
يبلغ متوسط محتوى النحاس في تربة العالم 30 مجم / كجم (بوين ، 1979). بالقرب من مصادر التلوث الصناعية ، في بعض الحالات ، يمكن ملاحظة تلوث التربة بالنحاس يصل إلى 3500 ملغم / كغم (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989). متوسط محتوى المعدن في تربة المناطق الوسطى والجنوبية من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابق هو 4.5-10.0 مجم / كجم ، في جنوب غرب سيبيريا - 30.6 مجم / كجم (Ilyin ، 1973) ، في سيبيريا والشرق الأقصى - 27.8 مجم / كجم (Makeev ، 1973). MPC للنحاس في روسيا هو 55 مجم / كجم (إرشادات ... ، 1990) ، APC للتربة الطينية الرملية والرملية - 33 مجم / كجم (Control ... ، 1998) ، في ألمانيا - 100 مجم / كجم (Kloke ، 1980).
نيكل (ني). الكتلة الذرية 58.7. في الرواسب القارية ، توجد بشكل أساسي في شكل كبريتيد وأرسينيت ، وترتبط أيضًا بالكربونات والفوسفات والسيليكات. يبلغ كلارك عنصر في قشرة الأرض 58 مجم / كجم (فينوغرادوف ، 1957). تتراكم الصخور فوق القاعدة (1400-2000 مجم / كجم) والقاعدة (200-1000 مجم / كجم) أكبر كمية من المعدن ، بينما تحتوي الصخور الرسوبية والحمضية على تركيزات أقل بكثير - 5-90 و5-15 مجم / كجم ، على التوالي (Reuce، Kyrstya، 1986؛ Kabata-Pendias and Pendias، 1989). من الأهمية بمكان في تراكم النيكل عن طريق الصخور المكونة للتربة تكوينها المقياس الحبيبي. في مثال الصخور المكونة للتربة في غرب سيبيريا ، يمكن ملاحظة أن محتواها في الصخور الأخف هو الأدنى ، وفي الصخور الثقيلة يكون الأعلى: في الرمال - 17 ، الطميية الرملية والطميية الخفيفة - 22 ، الطمي المتوسط - 36 ، الطمي الثقيلة والطين - 46 (إيلين ، 2002).
يعتمد محتوى النيكل في التربة إلى حد كبير على توفر هذا العنصر في الصخور المكونة للتربة (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989). لوحظت أعلى تركيزات للنيكل ، كقاعدة عامة ، في التربة الطينية والطينية ، في التربة المتكونة من الصخور الأساسية والبركانية والغنية بالمواد العضوية. يتم تحديد توزيع النيكل في ملف التربة من خلال محتوى المادة العضوية والأكاسيد غير المتبلورة وكمية جزء الطين.
يعتمد مستوى تركيز النيكل في الطبقة العليا من التربة أيضًا على درجة تلوثها التكنولوجي. في المناطق ذات الصناعة المتطورة لتشغيل المعادن ، يحدث تراكم عالي جدًا للنيكل في التربة: في كندا ، يصل محتواه الإجمالي إلى 206-26000 مجم / كجم ، وفي بريطانيا العظمى ، يصل محتوى الأشكال المتحركة إلى 506-600 مجم / كجم. في تربة بريطانيا العظمى وهولندا وألمانيا ، المعالجة بحمأة الصرف الصحي ، يتراكم النيكل حتى 84-101 مجم / كجم (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989). في روسيا (وفقًا لبيانات المسح ، 40-60٪ من التربة الزراعية) ، 2.8٪ من غطاء التربة ملوث بهذا العنصر. نسبة التربة الملوثة بالنيكل من بين أنواع التربة الملوثة الأخرى (Pb ، Cd ، Zn ، Cr ، Co ، As ، إلخ) هي في الواقع الأكثر أهمية وتأتي في المرتبة الثانية بعد الأراضي الملوثة بالنحاس (3.8٪) (Aristarkhov and Kharitonova، 2002 ). وفقا لبيانات مراقبة الأرض للمحطة الحكومية لخدمة الكيماويات الزراعية "بورياتسكايا" للفترة 1993-1997. على أراضي جمهورية بورياتيا ، تم تسجيل فائض MAC من النيكل بنسبة 1.4 ٪ من مساحة الأراضي الزراعية التي تم مسحها ، ومن بينها تربة زاكامينسكي (20 ٪ من الأرض ملوثة - 46 ألف هكتار) ومناطق خورينسكي (11 ٪ من الأراضي ملوثة - 8 آلاف هكتار) مميزة.
كروم (كر). الكتلة الذرية 52. في المركبات الطبيعية ، للكروم تكافؤ +3 و +6. يوجد معظم Cr3 + في الكروميت FeCr2O4 أو معادن أخرى من سلسلة الإسبنيل ، حيث يحل محل Fe و Al ، وهو قريب جدًا من خصائصه الجيوكيميائية ونصف قطره الأيوني.
كلارك الكروم في قشرة الأرض - 83 مجم / كجم. أعلى تركيزاته بين الصخور النارية هي نموذجية للقاعدة الأساسية (1600-3400 و 170-200 ملغم / كغم ، على التوالي) ، والأقل - للصخور المتوسطة (15-50 مجم / كجم) والأقل - للحمضية (4-25) ملغم / كغم). كغم). بين الصخور الرسوبية ، تم العثور على أقصى محتوى للعنصر في الرواسب الطينية والصخور الطينية (60-120 مجم / كجم) ، وتم العثور على أقل محتوى في الحجر الرملي والحجر الجيري (5-40 مجم / كجم) (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989). إن محتوى المعدن في الصخور المكونة للتربة في مناطق مختلفة متنوع للغاية. في الجزء الأوروبي من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابق ، يبلغ متوسط محتواه في الصخور المكونة للتربة الأكثر شيوعًا مثل اللوس والكربونات التي تشبه اللوس والعباءة 75-95 مجم / كجم (Yakushevskaya ، 1973). تحتوي الصخور المكونة للتربة في غرب سيبيريا على متوسط 58 مجم / كجم من الكروم ، وترتبط قيمته ارتباطًا وثيقًا بالتركيب الحبيبي للصخور: الصخور الطينية الرملية والرملية - 16 مجم / كجم ، والصخور الطينية والطينية المتوسطة - حوالي 60 مجم / كجم (Ilyin، Syso، 2001).
في التربة ، يوجد معظم الكروم في شكل Cr3 +. في البيئة الحمضية ، يكون أيون Cr3 + خاملًا ؛ وعند درجة الحموضة 5.5 ، يترسب بشكل كامل تقريبًا. أيون Cr6 + غير مستقر للغاية ويمكن تحريكه بسهولة في كل من التربة الحمضية والقلوية. يعتمد امتصاص الكروم بواسطة الطين على الأس الهيدروجيني للوسط: مع زيادة الأس الهيدروجيني ، ينخفض امتصاص Cr6 + ، بينما يزيد امتصاص Cr3 +. تحفز المادة العضوية في التربة اختزال Cr6 + إلى Cr3 +.
يعتمد المحتوى الطبيعي للكروم في التربة بشكل أساسي على تركيزه في الصخور المكونة للتربة (Kabata-Pendias، Pendias، 1989؛ Krasnokutskaya et al.، 1990) ، ويعتمد التوزيع على طول قطاع التربة على خصائص تكوين التربة ، في على وجه الخصوص ، على التركيب الحبيبي للآفاق الجينية. يبلغ متوسط محتوى الكروم في التربة 70 مجم / كجم (بوين ، 1979). لوحظ أعلى محتوى للعنصر في التربة المتكونة من الصخور الأساسية والبركانية الغنية بهذا المعدن. يبلغ متوسط محتوى الكروم في تربة الولايات المتحدة 54 مجم / كجم ، الصين - 150 مجم / كجم (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989) ، أوكرانيا - 400 مجم / كجم (Bespamyatnov ، Krotov ، 1985). في روسيا ، ترجع تركيزاتها العالية في التربة في ظل الظروف الطبيعية إلى إثراء الصخور المكونة للتربة. تحتوي Kursk chernozems على 83 مجم / كجم من الكروم وتربة البودزوليك في منطقة موسكو - 100 مجم / كجم. تحتوي تربة جبال الأورال ، المتكونة على أفعوانيات ، على ما يصل إلى 10000 مجم / كجم من المعدن ، و 86-115 مجم / كجم في غرب سيبيريا (Yakushevskaya، 1973؛ Krasnokutskaya et al.، 1990؛ Ilyin and Syso، 2001).
تعتبر مساهمة المصادر البشرية في توريد الكروم مهمة للغاية. يستخدم معدن الكروم بشكل أساسي في طلاء الكروم كأحد مكونات سبائك الفولاذ. لوحظ تلوث التربة بالكروم بسبب الانبعاثات من مصانع الأسمنت ، ومقالب خبث الحديد والكروم ، ومصافي النفط ، ومؤسسات المعادن الحديدية وغير الحديدية ، واستخدام حمأة مياه الصرف الصناعي في الزراعة ، وخاصة المدابغ ، والأسمدة المعدنية. تصل أعلى تركيزات الكروم في التربة الملوثة تقنيًا إلى 400 أو أكثر ملجم / كجم (كاباتا بندياس ، بيندياس ، 1989) ، وهي سمة خاصة للمدن الكبيرة (الجدول 1.4). في بورياتيا ، وفقًا لبيانات مراقبة الأراضي التي أجرتها محطة بورياتسكايا الحكومية للكيماويات الزراعية للفترة 1993-1997 ، فإن 22 ألف هكتار ملوثة بالكروم. لوحظ وجود فائض من MPC بمقدار 1.6-1.8 مرة في مناطق Dzhida (6.2 ألف هكتار) ، زاكامينسكي (17.0 ألف هكتار) وتونكينسكي (14.0 ألف هكتار).
تقنين محتوى المعادن الثقيلة
في التربة والنباتات معقدة للغاية بسبب استحالة مراعاة جميع العوامل البيئية بشكل كامل. لذلك ، فإن تغيير الخصائص الكيميائية الزراعية للتربة فقط (تفاعل البيئة ، محتوى الدبال ، درجة التشبع بالقواعد ، التركيب الحبيبي) يمكن أن يقلل أو يزيد من محتوى المعادن الثقيلة في النباتات عدة مرات. هناك بيانات متضاربة حتى حول محتوى الخلفية لبعض المعادن. النتائج التي قدمها الباحثون تختلف في بعض الأحيان من 5-10 مرات.
تم اقتراح العديد من المقاييس
التنظيم البيئي للمعادن الثقيلة. في بعض الحالات ، يعتبر التركيز الأقصى المسموح به هو أعلى محتوى معدني لوحظ في التربة العادية البشرية المنشأ ، في الآخرين- المحتوى، وهو الحد من السمية النباتية. في معظم الحالات ، تم اقتراح MPCs للمعادن الثقيلة التي تتجاوز الحد الأعلى بعدة مرات.
لتوصيف التلوث التكنولوجي
تستخدم المعادن الثقيلة عامل تركيز يساوي نسبة تركيز العنصر في التربة الملوثة إلى تركيزه في الخلفية. عند التلوث بعدة معادن ثقيلة ، تقدر درجة التلوث بقيمة مؤشر التركيز الكلي (Zc). مقياس تلوث التربة بالمعادن الثقيلة الذي اقترحه IMGRE مبين في الجدول 1.
الجدول 1. مخطط لتقييم التربة للاستخدام الزراعي حسب درجة التلوث بالمواد الكيميائية (Goskomgidromet من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، رقم 02-10 51-233 بتاريخ 10.12.90)
| فئة التربة حسب درجة التلوث | Zc | التلوث نسبة إلى MPC | إمكانية استخدام التربة | الأنشطة الضرورية |
| مسموح | <16,0 | يتجاوز الخلفية ، ولكن ليس فوق MPC | استخدم لأي ثقافة | التقليل من مستوى التعرض لمصادر تلوث التربة. قلة توافر المواد السامة للنباتات. |
| معتدل الخطورة | 16,1- 32,0 | يتجاوز MPC عند الحد العام لمؤشر مخاطر المياه الصحية والمهاجرة ، ولكن أقل من MPC بواسطة مؤشر النقل | استخدم لأي محاصيل خاضعة لمراقبة جودة منتجات المحاصيل | أنشطة مشابهة للفئة 1. إذا كانت هناك مواد ذات مؤشر محدود للهجرة المائية ، فسيتم مراقبة محتوى هذه المواد في المياه السطحية والجوفية. |
| خطير للغاية | 32,1- 128 | يتجاوز MPC بمؤشر إزاحة محدود للضرر | تستخدم للمحاصيل الصناعية دون الحصول على الغذاء والأعلاف منها. التخلص من مصانع المكثف الكيميائي | أنشطة مماثلة للفئة 1. رقابة إلزامية على محتوى المواد السامة في النباتات المستخدمة كغذاء وعلف. الحد من استخدام الكتلة الخضراء لتغذية الماشية ، وخاصة النباتات المكثفة. |
| خطير للغاية | > 128 | يتجاوز MPC من جميع النواحي | استبعاد من الاستخدام الزراعي | خفض مستوى التلوث وربط المواد السامة في الجو والتربة والمياه. |
البلدان المتوسطية الشريكة المعتمدة رسميًا
يوضح الجدول 2 دول البحر المتوسط الشريكة المعتمدة رسميًا والمستويات المسموح بها من محتواها من حيث الضرر. وفقًا للمخطط المعتمد من قبل خبراء حفظ الصحة الطبية ، يتم تقسيم تنظيم المعادن الثقيلة في التربة إلى الانتقال (انتقال عنصر إلى نباتات) ، والمياه المهاجرة (الانتقال إلى الماء) ، والصرف الصحي العام (التأثير على قدرة التنظيف الذاتي لـ التربة والتكاثر الميكروبي في التربة).
الجدول 2.التركيزات القصوى المسموح بها (MACs) للمواد الكيميائية في التربة والمستويات المسموح بها من محتواها من حيث الضرر (اعتبارًا من 01.01.1991. Goskompriroda من الاتحاد السوفياتي ، رقم 02-2333 من 12.10.90).
| اسم المواد | MPC ، مجم / كجم من التربة ، مع مراعاة الخلفية | مؤشرات الضرر | ||
| النقل | ماء | الصحية العامة | ||
| أشكال قابلة للذوبان في الماء | ||||
| الفلور | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| أشكال متحركة | ||||
| نحاس | 3,0 | 3,5 | 72,0 | 3,0 |
| نيكل | 4,0 | 6,7 | 14,0 | 4,0 |
| الزنك | 23,0 | 23,0 | 200,0 | 37,0 |
| كوبالت | 5,0 | 25,0 | >1000 | 5,0 |
| الفلور | 2,8 | 2,8 | - | - |
| الكروم | 6,0 | - | - | 6,0 |
| المحتوى الإجمالي | ||||
| الأنتيمون | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 50,0 |
| المنغنيز | 1500,0 | 3500,0 | 1500,0 | 1500,0 |
| الفاناديوم | 150,0 | 170,0 | 350,0 | 150,0 |
| قيادة ** | 30,0 | 35,0 | 260,0 | 30,0 |
| الزرنيخ ** | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 10,0 |
| الزئبق | 2,1 | 2,1 | 33,3 | 5,0 |
| الرصاص + الزئبق | 20+1 | 20+1 | 30+2 | 30+2 |
| نحاس* | 55 | - | - | - |
| نيكل * | 85 | - | - | - |
| الزنك * | 100 | - | - | - |
* - المحتوى الإجمالي - تقريبي.
** - تناقض. بالنسبة للزرنيخ ، يبلغ متوسط محتوى الخلفية 6 مجم / كجم ؛ وعادة ما يتجاوز محتوى الخلفية من الرصاص معايير MPC.
UEC المعتمدة رسميًا
تم تطوير DECs في عام 1995 للمحتوى الإجمالي لستة معادن ثقيلة والزرنيخ مما يجعل من الممكن الحصول على المزيد وصف كاملحول تلوث التربة بالمعادن الثقيلة ، لأنها تأخذ في الاعتبار مستوى تفاعل البيئة والتركيب الحبيبي للتربة.
الجدول 3التركيزات المسموح بها تقريبًا (APC) للمعادن الثقيلة والزرنيخ في التربة ذات الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة (المحتوى الإجمالي ، مجم / كجم) (الملحق رقم 1 لقائمة MPC و APC رقم 6229-91).
| جزء | مجموعة التربة | JDC مع الخلفية | تجمع الحالة الراهنة في التربة | فئات المخاطر | الخصائص أجراءات على الجسم |
| نيكل | ساندي و رملي | 20 | صلب: على شكل أملاح ، في شكل ممتز ، في تكوين معادن | 2 | وهي منخفضة السمية للحيوانات ذوات الدم الحار والبشر. له تأثير مطفر |
| <5,5 | 40 | ||||
| قريبة من المحايدة (الطفيلية والطينية) ، pHKCl> 5.5 | 80 | ||||
| نحاس | ساندي و رملي | 33 | 2 | يزيد من نفاذية الخلايا ، ويمنع اختزال الجلوتاثيون ، ويعطل عملية التمثيل الغذائي من خلال التفاعل مع مجموعات -SH و -NH2 و COOH- | |
| حمض (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl<5,5 | 66 | ||||
| قريبة من المحايدة (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl> 5.5 | 132 | ||||
| الزنك | ساندي و رملي | 55 | صلب: على شكل أملاح ، مركبات عضوية معدنية ، في شكل ممتز ، في تكوين المعادن | 1 | نقص أو فائض يسبب انحرافات في التنمية. التسمم نتيجة مخالفة تقنية إدخال المبيدات المحتوية على الزنك |
| حمض (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl<5,5 | 110 | ||||
| قريبة من المحايدة (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl> 5.5 | 220 | ||||
| الزرنيخ | ساندي و رملي | 2 | صلب: على شكل أملاح ، مركبات عضوية معدنية ، في شكل ممتز ، في تكوين المعادن | 1 | سام في الداخل ، يثبط الإنزيمات المختلفة ، له تأثير سلبي على عملية التمثيل الغذائي. تأثير مسرطنة محتمل |
| حمض (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl<5,5 | 5 | ||||
| قريبة من المحايدة (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl> 5.5 | 10 | ||||
| الكادميوم | ساندي و رملي | 0,5 | صلب: على شكل أملاح ، مركبات عضوية معدنية ، في شكل ممتز ، في تكوين المعادن | 1 | عالية السمية في الداخل ، تمنع مجموعات سلفهيدريل من الإنزيمات ، وتعطل تبادل الحديد والكالسيوم ، وتعطل تخليق الحمض النووي. |
| حمض (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl<5,5 | 1,0 | ||||
| قريبة من المحايدة (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl> 5.5 | 2,0 | ||||
| قيادة | ساندي و رملي | 32 | صلب: على شكل أملاح ، مركبات عضوية معدنية ، في شكل ممتز ، في تكوين المعادن | 1 | تأثير سلبي متنوع. كتل - مجموعات SH من البروتينات ، تثبط الإنزيمات ، تسبب التسمم ، وتلف الجهاز العصبي. |
| حمض (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl<5,5 | 65 | ||||
| قريبة من المحايدة (الطفيلية والطينية) ، درجة الحموضة KCl> 5.5 | 130 |
ويترتب على المواد أن متطلبات الأشكال الإجمالية للمعادن الثقيلة معروضة بشكل أساسي. ومن بين المحمول فقط النحاس والنيكل والزنك والكروم والكوبالت. لذلك ، في الوقت الحاضر ، لم تعد المعايير المطورة تلبي جميع المتطلبات.
هو عامل سعة يعكس ، أولاً وقبل كل شيء ، الخطر المحتمل لتلوث المنتجات النباتية والتسلل والمياه السطحية. يميز التلوث العام للتربة ، لكنه لا يعكس درجة توافر العناصر للنبات. لوصف حالة تغذية التربة للنباتات ، يتم استخدام أشكالها المتنقلة فقط.
تعريف النماذج المنقولة
يتم تحديدها باستخدام مستخلصات مختلفة. الكمية الإجمالية للشكل المتحرك للمعدن - باستخدام مستخلص حامض (على سبيل المثال ، 1N HCL). يمر الجزء الأكثر حركة من الاحتياطيات المتنقلة للمعادن الثقيلة في التربة إلى المخزن المؤقت لخلات الأمونيوم. يظهر تركيز المعادن في المستخلص المائي درجة تنقل العناصر في التربة ، كونها الجزء الأكثر خطورة و "عدوانية".
اللوائح الخاصة بالقوالب المتحركة
تم اقتراح العديد من المقاييس المعيارية الإرشادية. يوجد أدناه مثال على أحد المقاييس الخاصة بأقصى أشكال متحركة للمعادن الثقيلة.
الجدول 4. المحتوى الأقصى المسموح به للشكل المتحرك للمعادن الثقيلة في التربة ، ملغم / كغم من المستخلص 1 ن. HCl (H. Chuldzhiyan et al. ، 1988).
| جزء | محتوى | جزء | محتوى | جزء | محتوى |
| زئبق | 0,1 | سب | 15 | الرصاص | 60 |
| قرص مضغوط | 1,0 | كما | 15 | Zn | 60 |
| شارك | 12 | ني | 36 | الخامس | 80 |
| سجل تجاري | 15 | النحاس | 50 | مينيسوتا | 600 |
| التنقل في الموقع: | |||||||
| التعليمات؟ | في التربة | في هلام | نتيجة | تلك البيانات | الأسعار | ||
مقدمة
تعتبر حالة البيئة الطبيعية من أهم العوامل التي تحدد حياة الإنسان والمجتمع. توجد حاليًا تركيزات عالية من العديد من العناصر والمركبات الكيميائية ، الناتجة عن العمليات التكنولوجية ، في جميع البيئات الطبيعية: الغلاف الجوي ، والمياه ، والتربة ، والنباتات.
التربة - خاص التكوين الطبيعي، التي لها عدد من الخصائص المتأصلة في الطبيعة الحية وغير الحية ؛ يتكون من آفاق مرتبطة وراثيًا (تشكل ملفًا جانبيًا للتربة) ناتجة عن تحول الطبقات السطحية للغلاف الصخري تحت التأثير المشترك للماء والهواء والكائنات الحية ؛ تتميز بالخصوبة. تلعب التربة دورًا مهمًا في دورة المعادن الثقيلة ، فهي عبارة عن مخاليط غير متجانسة من مختلف المكونات العضوية والعضوية المعدنية من معادن الطين وأكاسيد الحديد (Fe) والألمنيوم (Al) والمنغنيز (Mn) والجزيئات الصلبة الأخرى ، فضلا عن مختلف المركبات القابلة للذوبان. نظرًا لتنوع أنواع التربة وظروف الأكسدة والاختزال والتفاعل ، تتنوع آليات وطرق ربط المعادن الثقيلة في التربة. معادن ثقيلة، في التربة الموجودة في أشكال مختلفة: في الشبكة البلورية للمعادن على شكل خليط متماثل ، في شكل ملح وأكسيد ، كجزء من مواد عضوية مختلفة ، في حالة التبادل الأيوني وفي شكل قابل للذوبان في محلول التربة. وتجدر الإشارة إلى أن المعادن الثقيلة ، القادمة من التربة إلى النباتات ثم إلى الكائنات الحية للحيوانات والبشر ، لديها القدرة على التراكم تدريجياً. الزئبق الأكثر سمية ، والكادميوم ، والرصاص ، والزرنيخ ، وتسممهم يسبب عواقب وخيمة. أقل سمية: الزنك والنحاس ، ومع ذلك ، فإن تلوث التربة بهما يثبط النشاط الميكروبيولوجي ويقلل من الإنتاجية البيولوجية.
تحتل المعادن الثقيلة بالفعل المرتبة الثانية من حيث الخطر ، بعد المبيدات الحشرية ومتقدمة جدًا على الملوثات المعروفة مثل ثاني أكسيد الكربون والكبريت. في المستقبل ، قد تصبح أكثر خطورة من نفايات محطات الطاقة النووية والنفايات الصلبة. يرتبط التلوث بالمعادن الثقيلة بانتشار استخدامها في الإنتاج الصناعي. بسبب أنظمة التنظيف غير الكاملة ، تدخل المعادن الثقيلة إلى البيئة ، بما في ذلك التربة ، وتلوثها وتسممها. المعادن الثقيلة ملوثات خاصة ، ومراقبتها إلزامي في جميع البيئات.
حاليًا ، في روسيا ، يتم استخدام كل من المعايير المعتمدة رسميًا وغير الرسمية لتقييم تلوث التربة بالمعادن الثقيلة. والغرض الرئيسي منها هو منع دخول كميات مفرطة من المعادن الصلبة المتراكمة بشريًا في التربة إلى جسم الإنسان وبالتالي تجنب تأثيرها السلبي.
عند تحديد المعادن الثقيلة في التربة ومكونات التربة ، يتم استخدام تحليل الامتصاص الذري للتربة والمستخلصات المختلفة (على سبيل المثال ، استخراج الزنك ، النحاس ، الرصاص ، الحديد ، النيكل ، والذي يستخرج 70-90٪ من المحتوى الإجمالي للمعادن الثقيلة من عينات التربة الملوثة). تتميز الطريقة بعدد من المزايا: الحساسية الجيدة ، والانتقائية ، واستنساخ النتائج بشكل جيد إلى حد ما ، وسهولة التحليل. إنه يجعل من الممكن تحديد ما يصل إلى 70 عنصرًا ، ويوفر حدًا للكشف عن العديد من العناصر عند مستوى 0.1-0.01 ميكروغرام / مل ، مما يجعل من الممكن في كثير من الحالات تحليل التربة والنباتات دون تركيز أولي للعناصر.
الغرض من هذا العمل هو تحديد محتوى أشكال المعادن القابلة للذوبان في الأحماض (الرصاص والنحاس والزنك والنيكل والحديد) في عينات التربة في منطقة تولا عن طريق مطيافية الامتصاص الذري.
ولتحقيق هذا الهدف كان لابد من حل المهام التالية:
1. دراسة مبدأ تشغيل مطياف الامتصاص الذري مع الانحلال الكهروحراري "MGA-915M".
2. تحديد تركيز كل معدن ثقيل في عينات التربة.
3. تقييم درجة تلوث الكائنات المختارة.
1. مراجعة الأدبيات
مطيافية امتصاص النحاس
1.1 تلوث التربة
يمكن أن يكون الملوث أي عامل فيزيائي أو مادة كيميائية أو أنواع تدخل أو تحدث في البيئة بكميات خارج تركيزها المعتاد أو حدودها أو حدود التقلبات الطبيعية أو متوسط الخلفية الطبيعية في الوقت المعني.
المؤشر الرئيسي الذي يميز تأثير الملوثات على البيئة هو التركيز الأقصى المسموح به (MAC). من وجهة نظر علم البيئة ، فإن التركيزات القصوى المسموح بها لمادة معينة هي الحدود العليا للحد من العوامل البيئية (على وجه الخصوص ، المركبات الكيميائية) ، حيث لا يتجاوز محتواها الحدود المسموح بها للمكان الإيكولوجي البشري.
وفقًا لدرجة مقاومة الملوثات ، تتميز التربة:
1. مقاومة جدا.
2. مستدامة ؛
3. مقاومة متوسطة.
4. غير مستقر.
5. غير مستقر جدا.
يجب تحديد حساسية التربة أو مقاومتها للملوثات وفقًا لما يلي:
2) جودتها ؛
3) النشاط البيولوجي.
4) عمق أفق الدبال.
6) معادن الطين.
7) عمق قطاع التربة.
التربة ملوثة بمواد كيميائية مختلفة ومبيدات حشرية ونفايات زراعةوالإنتاج الصناعي والمؤسسات المنزلية. تتراكم المركبات الكيميائية التي تدخل التربة وتؤدي إلى تغير تدريجي في الخواص الكيميائية والفيزيائية للتربة ، وتقلل من عدد الكائنات الحية ، وتزيد من خصوبتها.
يحدث تلوث التربة وتعطيل الدورة الطبيعية للمواد نتيجة الاستخدام غير المحدود للأسمدة المعدنية ومبيدات الآفات. في عدد من فروع الزراعة ، تُستخدم المبيدات بكميات كبيرة لوقاية النبات ومكافحة الأعشاب الضارة. يؤدي تطبيقها السنوي ، غالبًا عدة مرات في الموسم ، إلى تراكمها في التربة وتسممها.
إلى جانب السماد والبراز ، غالبًا ما تدخل البكتيريا المسببة للأمراض وبيض الديدان الطفيلية والكائنات الحية الضارة الأخرى إلى التربة التي تدخل جسم الإنسان من خلال الطعام.
تتلوث التربة بالمنتجات النفطية عند إعادة تزويد السيارات بالوقود في الحقول والغابات وفي مواقع قطع الأشجار وما إلى ذلك. .
دخول المعادن الثقيلة إلى التربة أثناء تشغيل المركبات ، وكذلك تآكل أسطح الطرق ، يدخل: الحديد والنيكل والزنك والرصاص وعناصر أخرى.
المحيط المؤسسات الصناعيةأنواع مختلفة من التربة تحتوي على عناصر سامة بكميات تتجاوز المعايير المسموح بها بعشرات ومئات المرات
يخضع أعلى أفق سطحي للغلاف الصخري لأكبر تحول. تحتل الأرض 29.2٪ من مساحة السطح العالمويشمل أراضٍ من فئات مختلفة أهمها أرض خصبة. في حالة الاستغلال غير السليم ، يتم تدمير التربة بشكل لا يمكن إصلاحه نتيجة التعرية ، والتملح ، والتلوث بالنفايات الصناعية وغيرها.
تحت تأثير الأنشطة البشرية ، يحدث التآكل المتسارع ، عندما يتم تدمير التربة بمعدل 100-1000 مرة أسرع من الظروف الطبيعية. ونتيجة لهذا الانجراف ، فقد 2 مليار هكتار من الأراضي الخصبة ، أو 27٪ من الأراضي الزراعية ، خلال القرن الماضي.
تتراكم المركبات الكيميائية التي تدخل التربة وتؤدي إلى تغير تدريجي في الخواص الكيميائية والفيزيائية للتربة ، وتقلل من عدد الكائنات الحية ، وتزيد من خصوبتها.
يرتبط تلوث التربة بتلوث الهواء والماء. تدخل النفايات الصلبة والسائلة المختلفة من الإنتاج الصناعي والزراعة والمؤسسات البلدية إلى التربة. ملوثات التربة الرئيسية هي المعادن ومركباتها.
يساهم التطوير المكثف للصناعة والطاقة والنقل ، فضلاً عن تكثيف الإنتاج الزراعي في زيادة العبء البشري على النظم البيئية الزراعية ، وقبل كل شيء ، على غطاء التربة. نتيجة لذلك ، تتلوث التربة بالمعادن الثقيلة. المعادن الثقيلة ، التي تدخل المحيط الحيوي بشكل رئيسي نتيجة لانبعاثات الصناعة والنقل ، هي واحدة من أخطر ملوثاته. لذلك ، فإن دراسة سلوكهم في التربة والقدرات الوقائية للتربة هي مشكلة بيئية مهمة.
تتراكم المعادن الثقيلة في التربة وتساهم في تغيير تدريجي فيها التركيب الكيميائيتعطيل الكائنات الحية والنباتية. يمكن أن تدخل المعادن الثقيلة من التربة إلى أجسام الناس والحيوانات وتسبب عواقب غير مرغوب فيها. في جسم الإنسان ، تشارك المعادن الثقيلة في العمليات الكيميائية الحيوية الحيوية. يؤدي تجاوز التركيزات المسموح بها إلى الإصابة بأمراض خطيرة.
وبالتالي ، فإن تلوث التربة بالمعادن الثقيلة له المصادر التالية:
1. نفايات غاز عادم السيارات
2. منتجات احتراق الوقود
3. الانبعاثات الصناعية
4. صناعة المعادن
5. وسائل كيماويات الزراعة.
1.2 المعادن الثقيلة في التربة
حاليًا ، في روسيا ، يتم استخدام كل من المعايير المعتمدة رسميًا وغير الرسمية لتقييم تلوث التربة بالمعادن الثقيلة. والغرض الرئيسي منها هو منع امتصاص كميات مفرطة من المعادن الثقيلة المتراكمة في التربة في جسم الإنسان وبالتالي تجنب تأثيرها السلبي. على عكس بيئات الماء والهواء المتجانسة ، تعتبر التربة نظامًا غير متجانس معقدًا يغير سلوك المواد السامة اعتمادًا على خصائصها. الصعوبات في التقييم المعقول للحالة البيئية للتربة هي أحد الأسباب مراحل مختلفةسمية نباتية التربة.
تلعب التربة دورًا مهمًا في دورة المعادن الثقيلة والعناصر النزرة الأخرى. وهي عبارة عن مخاليط غير متجانسة من مختلف المكونات العضوية والعضوية المعدنية من معادن الطين وأكاسيد الحديد والألمنيوم والمنغنيز والجزيئات الصلبة الأخرى ، فضلاً عن المركبات القابلة للذوبان المختلفة. نظرًا لتنوع أنواع التربة وظروف الأكسدة والاختزال والتفاعل ، تتنوع آليات وطرق ربط المعادن الثقيلة في التربة. يتأثر امتصاص التربة للعناصر الدقيقة أثناء التلوث التكنولوجي بالتركيب الميكانيكي والتفاعل ومحتوى الدبال والكربونات وسعة الامتصاص وظروف نظام المياه. توجد العناصر النزرة ، بما في ذلك المعادن الثقيلة ، في التربة بأشكال مختلفة: في الشبكة البلورية للمعادن في شكل خليط متماثل ، في شكل ملح وأكسيد ، كجزء من مواد عضوية مختلفة ، في حالة التبادل الأيوني وفي شكل قابل للذوبان في محلول التربة. يتأثر سلوك العناصر الدقيقة في التربة بظروف الأكسدة والاختزال ، ورد فعل البيئة ، وتركيز ثاني أكسيد الكربون ووجود المواد العضوية. تؤثر التغييرات في حالة الأكسدة والاختزال في التربة بشكل كبير على سلوك العناصر الدقيقة ذات التكافؤ المتغير. وهكذا ، أثناء الأكسدة ، يمر المنغنيز إلى أشكال غير قابلة للذوبان ، بينما الكروم والفاناديوم ، على العكس من ذلك ، يكتسبان القدرة على الحركة ويهاجران. مع تفاعل التربة الحمضي ، تزداد حركة النحاس والمنغنيز والزنك والكوبالت وتقل حركة الموليبدينوم. البورون والفلور واليود متحركة في البيئات الحمضية والقلوية.
تتغير حركة العناصر الكيميائية في التربة نتيجة لتحول التوازن بين مركبات العنصر في المرحلتين الصلبة والسائلة. يمكن أن تنتقل الملوثات التي تدخل التربة إلى حالة ثابتة بقوة ، يصعب على النباتات الوصول إليها. يتم تحديد مقاومة التربة العالية للتلوث من خلال خصائص التربة التي تساهم في التثبيت القوي للملوثات. تؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في محلول التربة إلى زيادة حركة المنجنيز والنيكل والباريوم نتيجة تحول كربونات هذه العناصر إلى بيكربونات. يمكن للمواد الدبالية والعضوية ذات الطبيعة غير النوعية (الفورميك ، والليمون ، والأكساليك وغيرها من الأحماض) أن تربط العناصر الدقيقة ، وتشكل مركبات قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان في النباتات.
تنتقل المركبات المعدنية القابلة للذوبان في الماء بسرعة على طول قطاع التربة. تأثير المواد العضوية على هجرة المعادن في التربة ذو شقين. في عملية تمعدن المواد العضوية في التربة ، تتشكل مركبات معدنية منخفضة الجزيئات قابلة للذوبان في الماء ، وتهاجر إلى الجزء السفلي من المظهر الجانبي. تشكل المعادن الثقيلة معقدات منخفضة الجزيئات بهذه المواد. مع تحول أعمق للمواد العضوية ، يحدث تكوين الأحماض الدبالية عالية الجزيئية ، ويختلف تأثيرها على هجرة المعادن. تتحد أحماض الفولفيك مع المعادن لتكوين مركبات مخلبة قابلة للذوبان في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني وتنتقل إلى أسفل ملف التربة. تشكل المعادن مجمعات من الأحماض الدبالية ، والتي تتميز بالخمول ، وغير قابلة للذوبان في بيئة حمضية ، مما يساهم في تراكم المعادن الثقيلة في الأفق العضوي المنشأ. تكون المجمعات المعدنية التي تحتوي على أحماض الفولفيك والأحماض الدبالية أكثر استقرارًا عند درجة الحموضة من 3 إلى 7.
مثال على تحول الزنك والكادميوم في التربة هو انتقالهما إلى الطور السائل بسبب عمليات الذوبان (Alekseenko et al.، 1992) الكادميوم له سمية عالية وحركة عالية نسبيًا في التربة وتوافر للنباتات. نظرًا لأن المركبات التكنولوجية لهذه المعادن غير مستقرة ديناميكيًا في ظل ظروف التربة ، فإن انتقالها إلى المرحلة السائلة من التربة لا رجوع فيه. يرتبط المزيد من التحول للزنك والكادميوم في التربة بعمليات عكسية تحدث بين محلول التربة والترسيب المركب الممتص للتربة والأملاح الضعيفة الذوبان من الزنك والكادميوم والنباتات العليا والكائنات الحية الدقيقة.
1.3 مصادر دخول المعادن الثقيلة إلى الأشياء بيئة
تشمل المعادن الثقيلة أكثر من أربعين عنصرًا كيميائيًا من D.I. منديليف ، كتلة ذراتها أكثر من خمسين وحدة ذرية.
تشارك هذه المجموعة من العناصر بنشاط في العمليات البيولوجية ، كونها جزء من العديد من الإنزيمات. تتطابق مجموعة "المعادن الثقيلة" إلى حد كبير مع مفهوم "العناصر النزرة". ومن ثم فإن الرصاص والزنك والكادميوم والزئبق والموليبدينوم والكروم والمنغنيز والنيكل والقصدير والكوبالت والتيتانيوم والنحاس والفاناديوم هي معادن ثقيلة.
تنقسم مصادر المعادن الثقيلة إلى طبيعية (تجوية الصخور والمعادن ، عمليات التعرية ، النشاط البركاني) ومصادر من صنع الإنسان (التعدين ومعالجة المعادن ، احتراق الوقود ، حركة المرور ، الأنشطة الزراعية). يتم نقل جزء من الانبعاثات التكنولوجية التي تدخل البيئة في شكل أيروسولات دقيقة عبر مسافات كبيرة ويسبب تلوثًا عالميًا. الجزء الآخر يدخل المسطحات المائية الخالية من الصرف ، حيث تتراكم المعادن الثقيلة وتصبح مصدر تلوث ثانوي ، أي. تكوين ملوثات خطرة في سياق العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث مباشرة في البيئة (على سبيل المثال ، تكوين غاز الفوسجين السام من مواد غير سامة).
تتراكم المعادن الثقيلة في التربة ، خاصة في آفاق الدبال العليا ، وتتم إزالتها ببطء عن طريق الترشيح ، واستهلاك النباتات ، والتعرية والانكماش - تهب التربة. فترة الإزالة النصفية أو إزالة نصف التركيز الأولي هي فترة طويلة: للزنك - من 70 إلى 510 سنوات ، للكادميوم - من 13 إلى 110 سنوات ، للنحاس - من 310 إلى 1500 سنة وللرصاص - من من 740 إلى 5900 سنة.
في جزء الدبال من التربة ، يحدث التحول الأولي للمركبات التي دخلت فيه.
تتمتع المعادن الثقيلة بقدرة عالية على مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية والفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. العديد منهم لديهم تكافؤ متغير ويشاركون في عمليات الأكسدة والاختزال. المعادن الثقيلة ومركباتها ، مثل المركبات الكيميائية الأخرى ، قادرة على التحرك وإعادة التوزيع في البيئات المعيشية ، أي يهاجر . تحدث هجرة مركبات المعادن الثقيلة إلى حد كبير في شكل مكون عضوي معدني. يتم تمثيل بعض المركبات العضوية التي ترتبط بها المعادن من خلال منتجات النشاط الميكروبيولوجي. يتميز الزئبق بالقدرة على التراكم في روابط "السلسلة الغذائية" (نوقش هذا سابقًا). يمكن أن تنتج الكائنات الدقيقة في التربة تجمعات مقاومة للزئبق تقوم بتحويل الزئبق المعدني إلى مواد سامة للكائنات الحية الأعلى. بعض الطحالب والفطريات والبكتيريا قادرة على تراكم الزئبق في خلاياها. يتم تضمين الزئبق والرصاص والكادميوم في القائمة العامة لأهم الملوثات البيئية ، المتفق عليها من قبل الدول الأعضاء في الأمم المتحدة. دعونا نتحدث عن هذه المواد ونضيف إليها الحديد والنيكل.
يتم توزيع الزئبق بشكل سيئ للغاية في قشرة الأرض (-0.1 × 10-4٪) ، ولكنه مناسب للاستخراج ، حيث يتركز في بقايا الكبريتيد ، على سبيل المثال ، في شكل الزنجفر (HgS). في هذا الشكل ، الزئبق غير ضار نسبيًا ، لكن العمليات الجوية ، والأنشطة البركانية والبشرية أدت إلى حقيقة أن حوالي 50 مليون طن من هذا المعدن قد تراكمت في محيطات العالم. يبلغ الإزالة الطبيعية للزئبق في المحيط نتيجة التعرية 5000 طن / سنة ، ويتم إزالة 5000 طن / سنة أخرى من الزئبق نتيجة للأنشطة البشرية.
في البداية ، يدخل الزئبق المحيط على شكل Hg2 + ، ثم يتفاعل مع المواد العضوية ، وبمساعدة الكائنات اللاهوائية ، ينتقل إلى مواد سامة مثل ميثيل الزئبق (CH3 Hg) + وثنائي ميثيل الزئبق (CH3 -Hg-CH3) ،
الزئبق موجود ليس فقط في الغلاف المائي ، ولكن أيضًا في الغلاف الجوي ، حيث يحتوي على ضغط بخار مرتفع نسبيًا. المحتوى الطبيعي للزئبق ~ 0.003-0.009 ميكروغرام / م 3.
يتميز الزئبق بفترة مكوثه القصيرة في الماء ويمر بسرعة في الرواسب على شكل مركبات بها مواد عضوية. نظرًا لامتصاص الزئبق في الرواسب ، يمكن إطلاقه ببطء وتذويبه في الماء ، مما يؤدي إلى مصدر تلوث مزمن يعمل منذ وقت طويلبعد اختفاء المصدر الأصلي للتلوث.
يبلغ الإنتاج العالمي من الزئبق حاليًا أكثر من 10000 طن سنويًا ، ويستخدم معظم هذه الكمية في إنتاج الكلور. يدخل الزئبق إلى الهواء نتيجة احتراق الوقود الأحفوري. أظهر تحليل الجليد في قبة جرينلاند الجليدية ذلك ابتداءً من 800 ميلادي. حتى الخمسينيات من القرن الماضي ، ظل محتوى الزئبق ثابتًا ، ولكن منذ الخمسينيات. في قرننا ، تضاعفت كمية الزئبق.
الزئبق ومركباته مهددة للحياة. يعتبر ميثيل الزئبق خطيرًا بشكل خاص على الحيوانات والبشر ، حيث ينتقل بسرعة من الدم إلى أنسجة المخ ، ويدمر المخيخ والقشرة الدماغية. الأعراض السريرية لمثل هذه الآفة هي الخدر ، وفقدان الاتجاه في الفضاء ، وفقدان البصر. لا تظهر أعراض التسمم بالزئبق على الفور. من النتائج غير السارة الأخرى للتسمم بميثيل الزئبق تغلغل الزئبق في المشيمة وتراكمه في الجنين ، ولا تعاني الأم من الألم. ميثيل الزئبق مادة مسخية للإنسان. ينتمي الزئبق إلى فئة الخطر الأولى.
يعتبر الزئبق المعدني خطيرًا إذا ابتلع واستنشق. في الوقت نفسه ، يكون لدى الشخص طعم معدني في الفم ، وغثيان ، وقيء ، وتشنجات في البطن ، وتتحول الأسنان إلى اللون الأسود وتبدأ في الانهيار. يتكسر الزئبق المنسكب إلى قطرات ، وإذا حدث ذلك ، يجب جمع الزئبق بعناية. تعتبر مركبات الزئبق غير العضوية غير متطايرة عمليًا ، لذا يكمن الخطر في دخول الزئبق إلى الجسم عن طريق الفم والجلد. تتسبب أملاح الزئبق في تآكل الجلد والأغشية المخاطية للجسم. يؤدي دخول أملاح الزئبق إلى الجسم إلى التهاب البلعوم وصعوبة في البلع وتنميل وقيء وآلام في البطن. في الإنسان البالغ ، إذا تم تناول حوالي 350 ملغ من الزئبق ، يمكن أن تحدث الوفاة.
يمكن الحد من التلوث بالزئبق من خلال حظر تصنيع واستخدام عدد من المنتجات. ليس هناك شك في أن التلوث بالزئبق سيظل دائمًا مشكلة حادة. ولكن مع إدخال رقابة صارمة على النفايات الصناعية المحتوية على الزئبق ، وكذلك المنتجات الغذائية ، يمكن تقليل مخاطر التسمم بالزئبق.
يجعل محتوى الرصاص في الصخور النارية من الممكن نسبته إلى فئة المعادن النادرة. يتركز في صخور الكبريتيد الموجودة في العديد من الأماكن في العالم. يسهل عزل الرصاص عن طريق صهره من الخام. في حالته الطبيعية ، يوجد بشكل أساسي في شكل الجالينا (PbS) ، ويمكن أن يغسل الرصاص الموجود في قشرة الأرض تحت تأثير عمليات الغلاف الجوي ، ويمر تدريجيًا إلى المحيطات. أيونات Pb2 + غير مستقرة إلى حد ما ، ومحتوى الرصاص في شكل أيوني هو فقط 10-8٪. ومع ذلك ، فإنه يتراكم في رواسب المحيطات على شكل كبريتات أو كبريتات. في المياه العذبة ، يكون محتوى الرصاص أعلى بكثير ويمكن أن يصل إلى 2 × 10 -6٪ ، وفي التربة يكون تقريبًا نفس الكمية الموجودة في قشرة الأرض (1.5 × 10 -3٪) بسبب عدم استقرار هذا العنصر في الدورة الجيوكيميائية.
تحتوي خامات الرصاص على 2-20٪ رصاص. يحتوي التركيز الذي تم الحصول عليه بطريقة التعويم على 60-80٪ Pb. يسخن لإزالة الكبريت ويصهر الرصاص. هذه العمليات الأولية واسعة النطاق. إذا تم استخدام النفايات لإنتاج الرصاص ، فإن عمليات الصهر تسمى ثانوية. يبلغ الاستهلاك العالمي السنوي من الرصاص أكثر من 3 ملايين طن ، يستخدم 40٪ منها في إنتاج البطاريات ، و 20٪ لإنتاج الرصاص ألكيل - مضافات البنزين ، و 12٪ في البناء ، و 28٪ لأغراض أخرى.
حوالي 180 ألف طن من الرصاص تهاجر سنويًا في العالم نتيجة لتأثير عمليات الغلاف الجوي. أثناء استخراج ومعالجة خامات الرصاص ، يتم فقد أكثر من 20٪ من الرصاص. حتى في هذه المراحل ، يكون إطلاق الرصاص في البيئة مساويًا لكميته التي تدخل البيئة نتيجة التعرض لعمليات الغلاف الجوي على الصخور النارية.
أخطر مصدر للتلوث البيئي بالرصاص هو عادم محركات السيارات. تمت إضافة رباعي ميثيل المضاد - أو رباعي إيثيل سوينب - إلى معظم الجازولين منذ عام 1923 عند حوالي 80 مجم / لتر.
يمكن أن يحتوي البنزين على 380 مجم من الرصاص ، ويصل المحتوى الإجمالي لرابع إيثيل الرصاص إلى 1 جم / لتر. أثناء احتراق البنزين ، يتم إطلاق حوالي 75٪ من الرصاص الموجود فيه على شكل رذاذ وينتشر في الهواء ، مما يؤدي إلى إعادة توزيعه على مسافات مختلفة من الطريق. عند القيادة ، من 25 إلى 75٪ من هذا الرصاص ، اعتمادًا على ظروف القيادة ، يتم إطلاقه في الغلاف الجوي. تترسب كتلته الرئيسية على الأرض ، لكن جزءًا ملحوظًا منه يبقى في الهواء.
لا يغطي غبار الرصاص جوانب الطرق والتربة في المدن الصناعية وحولها فحسب ، بل يوجد أيضًا في جليد شمال جرينلاند ، وفي عام 1756 كان محتوى الرصاص في الجليد 20 ميكروغرام / طن ، وفي عام 1860 كان 50 ميكروغرام / طن بالفعل ، وفي عام 1965 - 210 ميكروغرام / طن. المصادر النشطة للتلوث بالرصاص هي محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والمواقد المنزلية. يمكن أن تكون مصادر التلوث بالرصاص في المنزل من الخزف المزجج ؛ الرصاص الموجود في أصباغ التلوين.
الرصاص ليس عنصرا حيويا. إنه سام وينتمي إلى فئة الخطر الأولى. مركباته غير العضوية تعطل عملية التمثيل الغذائي وهي مثبطات الإنزيم (مثل معظم المعادن الثقيلة). من أكثر العواقب غدرًا لعمل مركبات الرصاص غير العضوية قدرتها على استبدال الكالسيوم في العظام وكونها مصدرًا ثابتًا للتسمم لفترة طويلة. يبلغ عمر النصف البيولوجي للرصاص في العظام حوالي 10 سنوات. تزداد كمية الرصاص المتراكمة في العظام مع تقدم العمر ، وفي سن 30-40 في الأشخاص غير المرتبطين بالتلوث بالرصاص عن طريق المهنة ، تكون 80-200 مجم.
تعتبر مركبات الرصاص العضوية أكثر سمية من المركبات غير العضوية. المصدر الرئيسي الذي يدخل منه الرصاص إلى جسم الإنسان هو الغذاء ، إلى جانب ذلك ، يلعب الهواء المستنشق دورًا مهمًا ، وفي الأطفال يبتلعون الغبار المحتوي على الرصاص والدهانات. يتم الاحتفاظ بالغبار المستنشق بنسبة 30-35٪ تقريبًا في الرئتين ، ويتم امتصاص نسبة كبيرة منه عن طريق مجرى الدم. الامتصاص في الجهاز الهضمي بشكل عام 5-10٪ ، عند الأطفال - 50٪. نقص الكالسيوم وفيتامين د يعزز امتصاص الرصاص. التسمم الحاد بالرصاص أمر نادر الحدوث. وتتمثل أعراضها في سيلان اللعاب والقيء والمغص المعوي والفشل الكلوي الحاد وتلف الدماغ. في الحالات الشديدة ، تحدث الوفاة في غضون أيام قليلة. تشمل الأعراض المبكرة للتسمم بالرصاص التهيج والاكتئاب والتهيج. في حالة التسمم مركبات العضويةالرصاص ، محتواه المرتفع موجود في الدم.
بسبب التلوث البيئي العالمي بالرصاص ، فقد أصبح مكونًا في كل مكان في أي طعام وعلف. تحتوي الأطعمة النباتية عمومًا على رصاص أكثر من المنتجات الحيوانية.
الكادميوم والزنك.
يعتبر الكادميوم والزنك والنحاس من أهم المعادن في دراسة مشاكل التلوث ، حيث يتم توزيعها على نطاق واسع في العالم ولها خصائص سامة. تم العثور على الكادميوم والزنك (وكذلك: الرصاص والزئبق) بشكل رئيسي في رواسب الكبريتيد. نتيجة لعمليات الغلاف الجوي ، تدخل هذه العناصر بسهولة إلى المحيطات. تحتوي التربة على حوالي 4.5 × 10 -4٪. يحتوي الغطاء النباتي على كميات متفاوتة من كلا العنصرين ، ولكن محتوى الزنك في رماد النبات مرتفع نسبيًا - 0.14 ؛ لأن هذا العنصر يلعب دورًا أساسيًا في تغذية النبات. يدخل حوالي 1 مليون كجم من الكادميوم إلى الغلاف الجوي سنويًا نتيجة لأنشطة مصانع صهر الكادميوم ، وهو ما يمثل حوالي 45٪ من إجمالي التلوث الناتج عن هذا العنصر. 52٪ من التلوث يأتي من احتراق أو معالجة المنتجات المحتوية على الكادميوم. يتميز الكادميوم بتقلبات عالية نسبيًا ، لذلك ينتشر بسهولة في الغلاف الجوي. مصادر تلوث الهواء بالزنك هي نفسها مع الكادميوم.
يحدث دخول الكادميوم إلى المياه الطبيعية نتيجة لاستخدامه في العمليات والتقنيات الجلفانية. أخطر مصادر تلوث المياه بالزنك هي مصاهر الزنك ومصانع الطلاء الكهربائي.
الأسمدة هي مصدر محتمل لتلوث الكادميوم. في الوقت نفسه ، يتم إدخال الكادميوم إلى النباتات التي يستخدمها الإنسان في الغذاء ، وفي نهاية السلسلة ينتقل إلى جسم الإنسان. الزنك هو الأقل سمية من بين جميع المعادن الثقيلة المذكورة أعلاه. ومع ذلك ، تصبح جميع العناصر سامة إذا وجدت زائدة ؛ الزنك ليس استثناء. التأثير الفسيولوجي للزنك هو عمله كمنشط للإنزيم. بكميات كبيرة يسبب القيء ، وهذه الجرعة تقارب 150 مجم للشخص البالغ.
الكادميوم أكثر سمية من الزنك. ينتمي هو ومجمعاته إلى فئة الخطر I. تخترق جسم الإنسان لفترة طويلة. يمكن أن يؤدي استنشاق الهواء لمدة 8 ساعات بتركيز كادميوم 5 مجم / م 3 إلى الوفاة. في حالات التسمم المزمن بالكادميوم ، يظهر البروتين في البول ، ويرتفع ضغط الدم.
عند فحص وجود الكادميوم في الطعام ، وجد أن إفرازات الإنسان نادراً ما تحتوي على نفس القدر من الكادميوم الذي تم امتصاصه. لا يوجد حاليًا إجماع على المحتوى الآمن المقبول للكادميوم في الطعام.
تتمثل إحدى الطرق الفعالة لمنع إطلاق الكادميوم والزنك بسبب التلوث في التحكم في محتوى هذه المعادن في الانبعاثات من المصاهر والصناعات الأخرى.
الأنتيمون والزرنيخ والكوبالت.
يوجد الأنتيمون مع الزرنيخ في الخامات المحتوية على كبريتيد المعادن. يبلغ الإنتاج العالمي من الأنتيمون حوالي 70 طنًا سنويًا. الأنتيمون هو أحد مكونات السبائك ، ويستخدم في صناعة المباريات ، ويستخدم في شكله النقي في أشباه الموصلات ، والتأثير السام للأنتيمون يشبه الزرنيخ. تسبب الكميات الكبيرة من الأنتيمون القيء ؛ في التسمم المزمن بالأنتيمون ، يحدث اضطراب في الجهاز الهضمي ، مصحوبًا بالتقيؤ وانخفاض درجة الحرارة. يوجد الزرنيخ بشكل طبيعي على شكل كبريتات. محتواها في مركزات الرصاص والزنك حوالي 1٪. نظرًا لتقلبه ، فإنه يدخل بسهولة إلى الغلاف الجوي.
أقوى مصادر هذا التلوث المعدني هي مبيدات الأعشاب (كيماويات لمكافحة الحشائش) ، مبيدات الفطريات (مواد لمكافحة أمراض النباتات الفطرية) والمبيدات الحشرية (مواد لمكافحة الحشرات الضارة).
وفقًا لخصائصه السامة ، ينتمي الزرنيخ إلى السموم المتراكمة. يجب التمييز بين عنصر الزرنيخ ومركباته حسب درجة السمية. عنصر الزرنيخ سام نسبيًا ، ولكن له خصائص ماسخة. التأثير الضار على المواد الوراثية (الطفرات) محل نزاع.
يتم امتصاص مركبات الزرنيخ ببطء من خلال الجلد ، ويتم امتصاصها بسرعة من خلال الرئتين والجهاز الهضمي. الجرعة المميتة للإنسان هي 0.15-0.3 جم.
يسبب التسمم المزمن أمراض عصبية ، ضعف ، تنميل في الأطراف ، حكة ، اسمرار الجلد ، ضمور نخاع العظم ، تغيرات في الكبد. تعتبر مركبات الزرنيخ مسببة للسرطان للإنسان. ينتمي الزرنيخ ومركباته إلى فئة الخطر II.
لا يستخدم الكوبالت على نطاق واسع. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم استخدامه في صناعة الصلب ، في إنتاج البوليمرات. عند تناوله بكميات كبيرة ، يؤثر الكوبالت سلبًا على محتوى الهيموجلوبين في دم الإنسان ويمكن أن يسبب أمراض الدم. يُعتقد أن الكوبالت يسبب مرض جريفز. هذا العنصر خطير على حياة الكائنات الحية بسبب تفاعله العالي للغاية وينتمي إلى فئة الخطر الأولى.
النحاس والمنغنيز.
يوجد النحاس في رواسب الكبريتيد مع الرصاص والكادميوم والزنك. يوجد بكميات صغيرة في مركزات الزنك ويمكن نقله لمسافات طويلة في الهواء والماء. تم العثور على محتوى غير طبيعي من النحاس في النباتات التي تحتوي على الهواء والماء. تم العثور على محتوى غير طبيعي من النحاس في النباتات والتربة على مسافة تزيد عن 8 كيلومترات من المصهر. تنتمي أملاح النحاس إلى فئة الخطر II. تمت دراسة الخصائص السامة للنحاس بدرجة أقل بكثير من نفس خصائص العناصر الأخرى. يؤدي امتصاص الإنسان لكميات كبيرة من النحاس إلى الإصابة بمرض ويلسون ، بينما يترسب النحاس الزائد في أنسجة المخ والجلد والكبد والبنكرياس.
المحتوى الطبيعي للمنغنيز في النباتات والحيوانات والتربة مرتفع للغاية. المجالات الرئيسية لإنتاج المنغنيز هي إنتاج سبائك الفولاذ والسبائك والبطاريات الكهربائية ومصادر التيار الكيميائي الأخرى. إن وجود المنجنيز في الهواء الزائد عن المعدل الطبيعي (متوسط التركيز اليومي للمنغنيز في الغلاف الجوي - هواء المناطق المأهولة بالسكان - 0.01 مجم / م 3) يؤثر سلبًا على جسم الإنسان ، والذي يتم التعبير عنه في التدمير التدريجي للمركب. الجهاز العصبي المركزي. المنغنيز ينتمي إلى فئة الخطر II.
حاليًا ، في روسيا ، يتم استخدام كل من المعايير المعتمدة رسميًا وغير الرسمية لتقييم تلوث التربة بالمعادن الثقيلة. الغرض الرئيسي منها هو منع دخول HMs المتراكمة بشريًا في جسم الإنسان بكميات زائدة وبالتالي تجنب تأثيرها السلبي. التربة ، على عكس الماء والوسائط الهوائية المتجانسة ، هي نظام غير متجانس معقد يغير سلوك المواد السامة اعتمادًا على خصائصها. تعد صعوبات التقييم المعقول للحالة البيئية للتربة أحد أسباب المستويات المختلفة للسمية النباتية للتربة التي أنشأها باحثون مختلفون.
المصادر التكنولوجية للحديد في البيئة. في مناطق المصانع المعدنية ، تحتوي الانبعاثات الصلبة على 22000 إلى 31000 مجم / كجم من الحديد.
نتيجة لذلك ، يتراكم الحديد في محاصيل الحدائق.
يدخل الكثير من الحديد في مياه الصرف الصحي والحمأة من الصناعات المعدنية والكيميائية وبناء الآلات وتشغيل المعادن والبتروكيماويات والكيماويات الصيدلانية والطلاء والورنيش وصناعات النسيج. يمكن أن يصل محتوى الحديد في تكوين الحمأة الخام المتساقطة في خزانات الترسيب الأولية لمدينة صناعية كبيرة إلى 1428 مجم / كجم. الدخان والغبار الصناعي يمكن أن يحتوي على كميات كبيرة من الحديد على شكل رذاذ من الحديد وأكاسيده وخاماته. يتكون غبار الحديد أو أكاسيده عند شحذ الأدوات المعدنية وتنظيف الأجزاء من الصدأ ودرفلة ألواح الحديد واللحام الكهربائي وغيرها عمليات الانتاجتحتوي على الحديد أو مركباته.
يمكن أن يتراكم الحديد في التربة والأجسام المائية والهواء والكائنات الحية. تتعرض معادن الحديد الرئيسية في الطبيعة للتدمير الكيميائي الضوئي ، والتكوين المعقد ، والرشح الميكروبيولوجي ، ونتيجة لذلك يمر الحديد من معادن قليلة الذوبان إلى المسطحات المائية.
تتأكسد المعادن المحتوية على الحديد بواسطة بكتيريا مثل Th. فيروكسيدان. يمكن وصف أكسدة الكبريتيدات بطريقة عامة باستخدام مثال البيريت من خلال العمليات الميكروبيولوجية والكيميائية التالية. كما يتضح ، في هذه الحالة ، يتكون مكون آخر ، حمض الكبريتيك ، تلوث المياه السطحية. يمكن الحكم على حجم التعليم الميكروبيولوجي من خلال هذا المثال. البيريت هو عنصر شائع في رواسب الفحم ، ويؤدي ارتشاحه إلى تحمض مياه المناجم. وفقًا لأحد التقديرات ، في عام 1932. دخل حوالي 3 ملايين طن من pSO4 نهر أوهايو الأمريكي بمياه الألغام. يتم إجراء الترشيح الميكروبيولوجي للحديد ليس فقط بسبب الأكسدة ، ولكن أيضًا أثناء تقليل الخامات المؤكسدة. الكائنات الحية الدقيقة التي تنتمي إلى مجموعات مختلفة تشارك فيها.
على وجه الخصوص ، يتم إجراء اختزال Fe3 إلى Fe2 من قبل ممثلي الأجناس Bacillus و Pseudomonas ، وكذلك بعض الفطريات.
العمليات المذكورة هنا ، المنتشرة بطبيعتها ، تحدث أيضًا في مقالب شركات التعدين ، مصانع التعدين التي تنتج عدد كبير مننفايات الخبث ، الخبث ، إلخ. مع هطول الأمطار والفيضانات والمياه الجوفية ، يتم نقل المعادن المنبعثة من المصفوفات الصلبة إلى الأنهار والخزانات. يوجد الحديد في المياه الطبيعية في حالات وأشكال مختلفة في شكل مذاب حقًا ، وهو جزء من رواسب القاع وأنظمة غير متجانسة من المعلقات والغرويات. تعمل رواسب قاع الأنهار والخزانات كمخزن للحديد. يرجع ارتفاع نسبة الحديد إلى السمات الجيوكيميائية لتكوين آفاق التربة. قد يكون ارتفاع محتواها في غطاء التربة ناتجًا عن استخدام المياه التي تحتوي على نسبة عالية من الحديد الطبيعي للري.
فئة الخطر - لا يوجد تقسيم إلى فئات الخطر.
المؤشر المحدد للضرر - لم يتم تعريف الضرر.
ينتمي النيكل ، إلى جانب Mn و Fe و Co و Cu ، إلى ما يسمى بالمعادن الانتقالية ، وهي مركبات نشطة بيولوجيًا بدرجة عالية. نظرًا لخصائص بنية مدارات الإلكترون ، فإن المعادن المذكورة أعلاه ، بما في ذلك النيكل ، لها قدرة واضحة على التكوين المعقد.
النيكل قادر على تكوين مجمعات مستقرة باستخدام السيستين والسيترات ، وكذلك مع العديد من الروابط العضوية وغير العضوية. يحدد التركيب الجيوكيميائي للصخور الأم إلى حد كبير محتوى النيكل في التربة. توجد أكبر كمية من النيكل في التربة المكونة من الصخور الأساسية وفوق القاعدة. وفقًا لبعض المؤلفين ، تختلف حدود المستويات الزائدة والسامة من النيكل لمعظم الأنواع من 10 إلى 100 مجم / كجم. يتم تثبيت الكتلة الرئيسية للنيكل بشكل ثابت في التربة ، والهجرة الضعيفة جدًا في الحالة الغروية وفي تكوين المعلقات الميكانيكية لا تؤثر على توزيعها على طول المظهر الجانبي الرأسي وهي موحدة تمامًا.
يرجع وجود النيكل في المياه الطبيعية إلى تكوين الصخور التي يمر من خلالها الماء: فهو موجود في أماكن ترسبات خامات كبريتيد النحاس والنيكل وخامات الحديد والنيكل. يدخل الماء من التربة ومن الكائنات الحية النباتية والحيوانية أثناء تحللها. تم العثور على محتوى متزايد من النيكل مقارنة بأنواع الطحالب الأخرى في الطحالب الخضراء المزرقة. تدخل مركبات النيكل أيضًا المسطحات المائية من مياه المجاريورش طلاء النيكل ، مصانع المطاط الصناعي ، مركزات النيكل. تصاحب انبعاثات النيكل الضخمة حرق الوقود الأحفوري.
يمكن أن ينخفض تركيزه نتيجة ترسيب مركبات مثل: الكبريتيد ، السيانيد ، الكربونات أو الهيدروكسيدات (مع زيادة قيم الأس الهيدروجيني) ، بسبب استهلاك الكائنات المائية وعمليات الامتصاص.
في المياه السطحية ، تكون مركبات النيكل في حالة مذابة ، معلقة ، وغروانية ، النسبة الكمية التي تعتمد على تكوين الماء ، ودرجة الحرارة ، وقيم الأس الهيدروجيني. يمكن أن تكون المواد الماصة لمركبات النيكل عبارة عن هيدروكسيد الحديد والمواد العضوية وكربونات الكالسيوم شديدة التشتت والطين. الأشكال الذائبة هي في الأساس أيونات معقدة ، غالبًا مع الأحماض الأمينية ، والأحماض الدبالية والفولفيك ، وأيضًا في شكل مركب سيانيد قوي. مركبات النيكل هي الأكثر شيوعًا في المياه الطبيعية ، حيث تكون في حالة الأكسدة +2. عادة ما تتشكل مركبات Ni3 + في وسط قلوي.
تلعب مركبات النيكل دورًا مهمًا في عمليات تكوين الدم ، كونها محفزات. محتواه المتزايد له تأثير محدد على نظام القلب والأوعية الدموية. النيكل هو أحد العناصر المسببة للسرطان. يمكن أن يسبب أمراض الجهاز التنفسي. يُعتقد أن أيونات النيكل الحرة (Ni2 +) أكثر سمية بحوالي مرتين من مركباتها المعقدة.
تنبعث المؤسسات المعدنية سنويًا أكثر من 150 ألف طن من النحاس ، و 120 ألف طن من الزنك ، وحوالي 90 ألف طن من الرصاص ، و 12 ألف طن من النيكل ، و 1.5 ألف طن من الموليبدينوم ، وحوالي 800 طن من الكوبالت ، وحوالي 30 طنًا من الزئبق. سطح الارض. بالنسبة للجرام الواحد من النحاس المنفّط ، تحتوي نفايات صناعة صهر النحاس على 2.09 طن من الأتربة ، والتي تحتوي على ما يصل إلى 15٪ من النحاس ، و 60٪ من أكسيد الحديد و 4٪ لكل من الزرنيخ والزئبق والزنك والرصاص. تحتوي نفايات الصناعات الهندسية والكيميائية على ما يصل إلى 1000 مجم / كجم من الرصاص ، وما يصل إلى 3 آلاف مجم / كجم من النحاس ، وما يصل إلى 10 آلاف مجم / كجم من الكروم والحديد ، وما يصل إلى 100 جم / كجم من الفوسفور وما يصل إلى 10 جم / كجم من المنجنيز والنيكل. في سيليزيا ، تتراكم مقالب تحتوي على الزنك من 2 إلى 12٪ والرصاص من 0.5 إلى 3٪ حول نباتات الزنك.
مع غازات العادم ، يدخل أكثر من 250 ألف طن من الرصاص سنويًا إلى سطح التربة ؛ إنه ملوث التربة الرئيسي بالرصاص.
1.4 طرق تقدير المعادن الثقيلة
حتى الآن ، هناك مجموعتان من الأساليب التحليلية الأساسية التي تحدد وجود المعادن الثقيلة في التربة:
1. الكهروكيميائية
تصنف الطرق الكهروكيميائية حسب طبيعة الإشارة التحليلية. وبالتالي ، أثناء التحليل ، من الممكن قياس إمكانات أحد الأقطاب الكهربائية (قياس الجهد) ، أو مقاومة الخلية أو التوصيل الكهربائي للمحلول (قياس الموصلية). في كثير من الحالات ، يتم تطبيق جهد خارجي على الأقطاب الكهربائية ، وبعد ذلك يتم قياس قوة التيار الذي يمر عبر المحلول (الطرق الفولتميترية ، ولا سيما علم الاستقطاب). في الوقت نفسه ، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال على سطح الأقطاب الكهربائية ، أي أن المحلول يتحلل بالكهرباء. إذا أجرينا التحليل الكهربائي حتى النهاية وقمنا بقياس كمية الكهرباء المستخدمة لأكسدة (أو تقليل) المادة التي يتم تحديدها ، فيمكننا حساب كتلة هذه المادة. هذه الطريقة تسمى قياس الكولونيا. في بعض الأحيان ، يُحسب محتوى المادة التحليلية عن طريق زيادة وزن القطب ، أي بواسطة كتلة منتج التحليل الكهربائي المنطلق عليه (قياس الوزن الكهربي).
تعتبر الطرق الكهروكيميائية انتقائية تمامًا (باستثناء قياس الموصلية) ، وبالتالي ، فبمساعدتها ، يتم تحديد بعض العناصر كميًا في وجود عناصر أخرى ، ويتم تحديدها بشكل منفصل أشكال مختلفةعنصر واحد ، قسّم المخاليط المعقدة وحدد مكوناتها ، وكذلك ركز بعض الشوائب الدقيقة. تستخدم الطرق الكهروكيميائية على نطاق واسع للتحكم في تكوين المياه الطبيعية ومياه الصرف ، والتربة والمنتجات الغذائية ، ومحاليل العمليات والسوائل البيولوجية. التقنيات المناسبة لا تتطلب معدات معقدة ، فهي لا تستخدم درجات حرارة وضغوط عالية. تختلف الطرق الكهروكيميائية المختلفة في الحساسية والدقة والسرعة ومؤشرات أخرى ، وبالتالي تكمل بعضها البعض بشكل جيد.
ضع في اعتبارك طرق المجموعة الكهروكيميائية:
الفولتميتر:
الطرق الفولتميترية هي طرق تحليل تعتمد على تسجيل ودراسة اعتماد التيار المتدفق عبر خلية إلكتروليتية على جهد خارجي مطبق. يُطلق على التمثيل الرسومي لهذا الاعتماد اسم voltammogram. يوفر تحليل الفولتموجرام معلومات عن التركيب النوعي والكمي للتحليل.
لتسجيل الفولتاموجرام ، يلزم وجود خلية إلكتروليتية تتكون من قطب مؤشر وإلكترود مرجعي. عادة ما يكون القطب المرجعي عبارة عن قطب كالوميل مشبع أو طبقة من الزئبق في قاع الخلية. يتم استخدام قطب زئبق يقطر أو قطب ميكرو ديسك بلاتين أو جرافيت كمؤشر.
اعتمادًا على نوع القطب الكهربي ، عادةً ما يتم تقسيم طرق قياس الجهد إلى الاستقطاب وقياس الجهد المناسب. إذا تم استخدام قطب كهربائي يقطر الزئبق كإلكترود مؤشر ، فإن الاعتماد الذي تم الحصول عليه للتيار على الجهد يسمى Polarograms ، وبناءً على ذلك ، تسمى طريقة التحليل علم الاستقطاب. تم إنشاء هذه الطريقة من قبل عالم الكيمياء الكهربية التشيكي البارز والحائز على جائزة نوبل جار. جيروفسكي (1922). عند العمل مع أي قطب كهربائي مؤشر آخر ، بما في ذلك الزئبق الثابت ، يتعامل المرء مع قياس الفولتميتر.
قياس الجهد:
تحليل الجهد هو قياس أداء تلك المواد الموجودة في الحالة الأيونية. بمعنى آخر ، تحت أهداف الدراسة ، توجد حلول ، دائمًا ما تكون مائية ، على الرغم من أن تحليل المواد الصلبة يتم أيضًا في حالة وجود عناصر قابلة للذوبان. قد تتطلب بعض الجسيمات قطبًا كهربائيًا به غشاء استشعار بشكل معين ، مما سيساعد في تحليل المواد اللزجة أو المواد الهلامية.
يتم إجراء تحليل الجهد بعدة طرق. الأول هو قياس الجهد المباشر. في أغلب الأحيان ، يتم تنفيذ هذه الطريقة لقياس مستوى الأس الهيدروجيني وتعتمد على نوع قطب القياس نفسه. هذه الطريقة هي الأسهل. الطريقة الثانية هي معايرة الجهد ، والتي يتم إجراؤها بعدة طرق. يكمن جوهرها في حقيقة أنه من أجل حساب المؤشرات ، يتم إجراء عدد من التفاعلات الكيميائية تحت سيطرة قطب كهربائي انتقائي للأيونات. تختلف هذه الطريقة عن الطريقة السابقة في زيادة تكاليف العمالة ، ولكن أيضًا في نتيجة أكثر دقة. والطريقة الثالثة - طريقة الإضافات - مرتبطة بما سبق. يتم تنفيذه في مجموعة متنوعة من الخيارات ، والتي تسمح لك بإجراء تحليل للتركيزات المنخفضة.
قياس الكولسترول:
قياس الكولومتر هو طريقة كهروكيميائية للتحليل تعتمد على قياس كمية الكهرباء المطلوبة للتحويل الكهروكيميائي لتحليلها. هناك نوعان من التحليل في قياس الكولسترول:
قياس الكولسترول المباشر
المعايرة coulometric.
قياس التوصيل:
تعتمد طرق قياس التوصيل الكهربائي على قياس التوصيل الكهربائي للحلول المدروسة. هناك عدة طرق لتحليل قياس الموصلية:
قياس الموصلية المباشرة - طريقة تسمح لك بتحديد تركيز المنحل بالكهرباء بشكل مباشر عن طريق قياس التوصيل الكهربائي لمحلول بتركيبة نوعية معروفة ؛
· معايرة قياس الموصلية - طريقة تحليل تعتمد على تحديد محتوى مادة ما عن طريق كسر منحنى المعايرة بالتحليل الحجمي. تم بناء المنحنى عن طريق قياس التوصيل الكهربائي المحدد للمحلول الذي تم تحليله ، والذي يتغير نتيجة التفاعلات الكيميائية أثناء عملية المعايرة بالتحليل الحجمي ؛
· معايرة كرونوكوندومتري - استنادًا إلى تحديد محتوى المادة بالوقت المستغرق في المعايرة ، يتم تسجيلها تلقائيًا على شريط تسجيل الرسم البياني لمنحنى المعايرة.
وبالتالي ، من الممكن العثور على محتوى المعادن الثقيلة وحسابه مع حد كشف منخفض في عينة التربة.
2. طرق الاستخراج الضوئي
تُستخدم هذه الطرق على نطاق واسع في الكيمياء التحليلية ، ويمكن تحديد المكون الذي تم تحليله في المستخلص عن طريق كل من الطرق الضوئية وطرق أخرى: الاستقطاب والطيف.
في الوقت نفسه ، هناك بعض مجموعات طرق الاستخراج التي يكون فيها الإنهاء الضوئي هو الأكثر فعالية ، مما يوفر السرعة والدقة اللازمتين في التحديد. تسمى هذه الطرق الاستخراج الضوئي. من الشائع جدًا الطريقة التي يتم بها تحويل عنصر دقيق معين إلى مركب ملون قابل للذوبان في الماء ، ويتم استخراجه ، ويتم تشكيل المستخلص ضوئيًا. تقضي هذه التقنية على التأثير المتداخل للمكونات الأجنبية وتزيد من حساسية التحديد ، لأنه أثناء الاستخراج ، تتركز الشوائب الدقيقة. على سبيل المثال ، يتم تحديد شوائب الحديد في أملاح الكوبالت أو النيكل عن طريق استخراج معقدات الثيوكينات مع كحول الأميل.
قياس الطيف الضوئي
تعتمد طريقة التحليل الطيفي على الامتصاص الانتقائي الطيفي لتدفق أحادي اللون للطاقة الضوئية أثناء مروره عبر محلول الاختبار. تتيح هذه الطريقة تحديد تركيزات المكونات الفردية لمخاليط المواد الملونة التي لها أقصى امتصاص عند أطوال موجية مختلفة ؛ وهي أكثر حساسية ودقة من طريقة القياس الكهروضوئي. من المعروف أن طريقة القياس الضوئي في التحليل قابلة للتطبيق فقط على تحليل المحاليل الملونة ، فالحلول عديمة اللون في المنطقة المرئية من الطيف لها معامل امتصاص ضئيل. ومع ذلك ، فإن العديد من المركبات عديمة اللون والملونة قليلاً (خاصة المركبات العضوية) لها نطاقات امتصاص مميزة في مناطق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء من الطيف ، والتي تُستخدم لتحديدها الكمي. طريقة التحليل الطيفي قابلة للتطبيق لقياس امتصاص الضوء في مناطق مختلفة من الطيف المرئي ، في مناطق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء من الطيف ، مما يوسع بشكل كبير القدرات التحليلية للطريقة.
تتيح طريقة القياس الطيفي في منطقة الأشعة فوق البنفسجية من الطيف تحديد مزيج من المواد المكونة من عنصرين وثلاثة مكونات بشكل فردي. يعتمد التحديد الكمي لمكونات الخليط على حقيقة أن الكثافة الضوئية لأي خليط تساوي مجموع الكثافة الضوئية للمكونات الفردية.
مطيافية الامتصاص الذري.
تعد طريقة التحليل الطيفي للامتصاص الذري حاليًا الأكثر ملاءمة لتحديد محتوى المعادن في الكائنات البيئية ، منتجات الطعاموالتربة وسبائك مختلفة. تستخدم الطريقة أيضًا في الجيولوجيا لتحليل تكوين الصخور والمعادن لتحديد تكوين الفولاذ.
إن طريقة التحليل الطيفي للامتصاص الذري موصى بها من قبل معظم معايير الولاية لتحديد الزنك المتحرك في التربة والطبيعية والماء ، وكذلك في مجموعة متنوعة من السبائك غير الحديدية.
تعتمد الطريقة على امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة الذرات الحرة في حالة ثابتة (غير مستثارة). عند الطول الموجي المقابل لانتقال الذرة من الأرض إلى الحالة الإلكترونية المثارة ، ينخفض عدد سكان مستوى الأرض. تعتمد الإشارة التحليلية على عدد الجسيمات غير المستثارة في العينة التي تم تحليلها (أي على تركيز العنصر الذي يتم تحديده) ، وبالتالي ، من خلال قياس كمية الإشعاع الكهرومغناطيسي الممتص ، من الممكن تحديد تركيز العنصر الذي يتم تحديده في العينة الأولية.
تعتمد الطريقة على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية أو المرئية بواسطة ذرات الغاز. لتمرير العينة إلى الحالة الذرية الغازية ، يتم حقنها في اللهب. يستخدم المصباح ذو الكاثود المجوف المصنوع من المعدن المراد تحديده كمصدر للإشعاع. إن فترة الطول الموجي للخط الطيفي المنبعث من مصدر الضوء وخط الامتصاص لنفس العنصر في اللهب ضيقة جدًا ، وبالتالي فإن امتصاص العناصر الأخرى المتداخل نادرًا ما يؤثر على نتائج التحليل. تتميز طريقة التحليل الطيفي للامتصاص الذري بالحساسية المطلقة والنسبية العالية. تسمح هذه الطريقة بتحديد الحلول بدقة كبيرة حول ثمانين عنصرًا بتركيزات منخفضة ، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في علم الأحياء والطب (لتحليل السوائل العضوية) والجيولوجيا وعلوم التربة (لتحديد العناصر النزرة في التربة) وغيرها من مجالات العلوم ، وكذلك في علم المعادن.للبحث والتحكم في العمليات التكنولوجية.
من خلال طبقة من عينات البخار الذري التي تم الحصول عليها بمساعدة مرذاذ ، تمرر الإشعاع في حدود 190-850 نانومتر. نتيجة لامتصاص كمات الضوء ، تنتقل الذرات إلى حالات طاقة مثارة. تتوافق هذه التحولات في الأطياف الذرية مع ما يسمى بـ. خطوط الرنين المميزة لعنصر معين. وفقًا لقانون Bouguer-Lambert-Beer ، فإن مقياس تركيز العنصر هو الكثافة الضوئية A = lg (I0 / I) ، حيث I0 و I هما شدة الإشعاع من المصدر ، على التوالي ، قبل وبعد المرور عبر الامتصاص طبقة.
الشكل 1.1 رسم تخطيطي لمطياف الامتصاص الذري: مصباح كاثود 1 مجوف أو مصباح كهربائي ؛ 2-خلية الجرافيت 3-أحادي اللون. 4-كاشف
وتتفوق هذه الطريقة من حيث الدقة والحساسية على العديد من الطرق الأخرى. لذلك ، يتم استخدامه في اعتماد السبائك المرجعية والصخور الجيولوجية (عن طريق التحويل إلى محلول).
يتمثل الاختلاف الأساسي بين الامتصاص الذري وقياس طيف انبعاث اللهب في أن الطريقة الأخيرة تقيس الإشعاع المنبعث من الذرات المثارة في اللهب ، بينما يعتمد الامتصاص الذري على قياس الإشعاع الذي تمتصه الذرات المحايدة غير المستثارة في اللهب ، والتي توجد منها كثير منهم في لهب. مرات أكثر من متحمس. وهذا ما يفسر الحساسية العالية للطريقة في تحديد العناصر التي لديها طاقة إثارة عالية ، أي يصعب تحريضها.
مصدر الضوء في AAS هو مصباح كاثود مجوف ينبعث منه ضوء ذو مدى طول موجي ضيق للغاية ، بترتيب 0.001 نانومتر. يكون خط الامتصاص للعنصر الذي يتم تحديده أوسع إلى حد ما من النطاق المنبعث ، مما يجعل من الممكن قياس خط الامتصاص بأقصى حد له. يحتوي الجهاز على مجموعة المصابيح الضرورية ، كل مصباح مصمم لتحديد عنصر واحد فقط من أي عنصر.
"الكوفيت" في أعمال الكرسي الرسولي هو الشعلة نفسها. نظرًا لأن قانون باير يُلاحظ في نظام AAS ، فإن حساسية الطريقة تعتمد على طول طبقة اللهب الممتصة ، والتي يجب أن تكون ثابتة وكبيرة بدرجة كافية.
يتم استخدام اللهب ، حيث يتم استخدام الأسيتيلين أو البروبان أو الهيدروجين كوقود ، ويستخدم الهواء أو الأكسجين أو أكسيد النيتروجين كعامل مؤكسد (1). يحدد خليط الغاز المختار درجة حرارة اللهب. لهب الأسيتيلين والهواء البروبان درجة حرارة منخفضة(2200-2400 درجة مئوية). يستخدم مثل هذا اللهب لتحديد العناصر التي تتحلل مركباتها بسهولة عند درجات الحرارة هذه. يستخدم لهب البروبان عند وجود صعوبات في الحصول على الأسيتيلين ؛ مثل هذا الاستبدال يعقد العمل ، لأن البروبان التجاري يحتوي على شوائب تلوث اللهب. عند تحديد العناصر التي تشكل مركبات يصعب فصلها ، يتم استخدام لهب عالي الحرارة (3000-3200 درجة مئوية ، تم إنشاؤه بواسطة مزيج من أكسيد النيتريك (1) - الأسيتيلين. مثل هذا اللهب ضروري عند تحديد الألومنيوم ، البريليوم ، السيليكون والفاناديوم والموليبدينوم. لتحديد الزرنيخ والسيلينيوم المحولين إلى هيدراتهم ، يلزم وجود لهب مختزل ، والذي يتكون عن طريق حرق الهيدروجين في خليط من الأرجون والهواء. ويتم تحديد الزئبق (طريقة عديمة اللهب "لأنه يمكن أن يوجد في حالة بخار) وفي درجة حرارة الغرفة.
وثائق مماثلة
الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمعادن الثقيلة ومركباتها المستخدمة في الإنتاج الصناعي وكونها مصدر تلوث بيئي: الكروم والمنغنيز والنيكل والكادميوم والزنك والتنجستن والزئبق والقصدير والرصاص والأنتيمون والموليبدينوم.
الملخص ، تمت الإضافة في 03/13/2010
تحديد محتوى المعادن الثقيلة في نفايات الإنتاج. مبادئ مطياف الامتصاص الذري. متطلبات تحضير العينة. جهاز المطياف وترتيب تركيبه. تحضير محاليل المعايرة والبحث.
ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 03/09/2016
مفهوم المعادن الثقيلة والمناظر الطبيعية الزراعية. الأسباب الرئيسية لظهور المعادن بتركيزات عالية في التربة ، ونتيجة لذلك تصبح ضارة بالبيئة. الدورات البيوجيوكيميائية للمعادن الثقيلة: الرصاص ، والكادميوم ، والزنك ، والنيكل.
الملخص ، تمت الإضافة 15/03/2015
طرق تحديد المعادن. تحديد الطيف الكيميائي للمعادن الثقيلة في المياه الطبيعية. تحديد محتوى المعادن في مياه الصرف ، المعالجة المسبقة للعينة في تحديد المعادن. طرق تحديد الأشكال المتواجدة للمعادن.
ورقة مصطلح ، تمت إضافة 01/19/2014
تحليل التألق الذري. تألق الأشعة السينية. طرق التحليل الكهروكيميائية. تجريد الفولتميتر. طريقة الاستقطاب. تحديد محتوى الرصاص والزنك فى عينة واحدة. تقدير محتوى الزنك بطريقة ديثيزون.
ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 11/05/2016
الخصائص العامة للمعادن. التعريف ، الهيكل. الخصائص الفيزيائية العامة. طرق الحصول على المعادن. الخواص الكيميائيةالمعادن. سبائك معادن. خصائص عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية. توصيف المعادن الانتقالية.
الملخص ، تمت الإضافة 05/18/2006
الخصائص والتصنيف و قواعد كيميائيةأنظمة الاختبار. وسائل وتقنيات تحليل الكائنات البيئية المختلفة باستخدام أنظمة الاختبار. تقدير أيونات الكوبالت بطريقة القياس اللوني من المحاليل ، تركيز أيونات النحاس.
أطروحة تمت الإضافة في 05/30/2007
التأثير الكيميائي للحديد والمعادن الثقيلة الأخرى على الإنسان. طرق القياس الجاذبية والمعايرة ، وقياس الجهد ، وقياس الجهد ، وقياس الكولوم ، والجاذبية الكهربائية ، والتحليل الطيفي للانبعاثات الذرية ، والقياسات الضوئية ، وتحليل اللمعان.
ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 12/08/2010
تحديد تركيز المعادن الثقيلة والفوسفور والمحتوى الكلي لعوامل الاختزال في المياه والنباتات الساحلية. مستوى تلوث الهواء في المدن. أخذ عينات لمادة ماصة متبوعة بامتصاص حراري مباشرة في مبخر الكروماتوجراف.
تمت إضافة أطروحة 18/07/2011
هيكل ذرات المعدن. موقع المعادن في النظام الدوري. مجموعات معدنية. الخصائص الفيزيائيةالمعادن. الخواص الكيميائية للمعادن. تآكل المعادن. مفهوم السبائك. طرق الحصول على المعادن.
المعادن الثقيلة هي عناصر نشطة كيميائيًا تدخل في دورة المواد العضوية وتؤثر بشكل أساسي على الكائنات الحية. تشمل المعادن الثقيلة عناصر مثل الرصاص والنحاس والزنك والكادميوم والنيكل والكوبالت وعدد من العناصر الأخرى.
يعتمد هجرة المعادن الثقيلة في التربة ، أولاً وقبل كل شيء ، على ظروف الأحماض القلوية والاختزال ، التي تحدد تنوع الظروف الجيوكيميائية للتربة. تلعب الحواجز الجيوكيميائية دورًا مهمًا في هجرة المعادن الثقيلة في قطاع التربة ، والتي تعزز في بعض الحالات ، وتضعف في حالات أخرى (بسبب القدرة على الحفظ) مقاومة التربة للتلوث بالمعادن الثقيلة. في كل من الحواجز الجيوكيميائية ، لا تزال مجموعة معينة من العناصر الكيميائية ذات الخصائص الجيوكيميائية المتشابهة باقية.
تحدد تفاصيل عمليات تكوين التربة الرئيسية ونوع نظام المياه طبيعة توزيع المعادن الثقيلة في التربة: التراكم أو الحفظ أو الإزالة. تم تحديد مجموعات التربة مع تراكم المعادن الثقيلة في أجزاء مختلفة من قطاع التربة: على السطح ، في الأعلى ، في الوسط ، بحد أقصى اثنين. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد التربة في المنطقة ، والتي تتميز بتركيز المعادن الثقيلة بسبب الحفظ المبرد داخل الملف الشخصي. تتكون مجموعة خاصة من التربة حيث يتم إزالة المعادن الثقيلة من قطاع جانبي في ظروف الترشيح وأنظمة الترشيح الدورية. التوزيع داخل التشكيل الجانبي للمعادن الثقيلة له أهمية عظيمةلتقييم تلوث التربة والتنبؤ بكثافة تراكم الملوثات فيها. تُستكمل خاصية التوزيع الداخلي للمعادن الثقيلة بتجميع التربة وفقًا لشدة مشاركتها في الدورة البيولوجية. في المجموع ، يتم تمييز ثلاث درجات: مرتفع ، متوسط ، ضعيف.
تعد البيئة الجيوكيميائية لهجرة المعادن الثقيلة في تربة السهول الفيضية للأنهار غريبة ، حيث تزداد حركة العناصر والمركبات الكيميائية بشكل كبير مع زيادة الري. تعود خصوصية العمليات الجيوكيميائية هنا ، أولاً وقبل كل شيء ، إلى الموسمية الواضحة للتغير في ظروف الأكسدة والاختزال. ويرجع ذلك إلى خصائص النظام الهيدرولوجي للأنهار: مدة فيضانات الربيع ، ووجود أو عدم وجود فيضانات الخريف ، وطبيعة فترة انخفاض المياه. تحدد مدة غمر مياه الفيضانات في مصاطب السهول الفيضية غلبة الظروف المؤكسدة (الفيضانات قصيرة المدى) أو الأكسدة (الفيضانات طويلة الأجل).
تخضع التربة الصالحة للزراعة لأكبر التأثيرات التكنولوجية ذات الطبيعة المساحية. المصدر الرئيسي للتلوث حيث يدخل ما يصل إلى 50٪ إلى التربة الصالحة للزراعة المجموعمعادن ثقيلة - أسمدة فوسفاتية. لتحديد درجة التلوث المحتمل للتربة الصالحة للزراعة ، تم إجراء تحليل مقترن لخصائص التربة وخصائص الملوثات: تم أخذ محتوى التربة وتكوينها وتوزيع حجم الجسيمات ، بالإضافة إلى ظروف الأحماض القلوية. أتاحت البيانات الخاصة بتركيز المعادن الثقيلة في الفوسفوريت لرواسب مختلفة التكوين إمكانية حساب متوسط محتواها ، مع الأخذ في الاعتبار الجرعات التقريبية للأسمدة المطبقة في التربة الصالحة للزراعة في مناطق مختلفة. يرتبط تقييم خصائص التربة بقيم الحمل الزراعي. شكل التقييم التراكمي المتكامل الأساس لتحديد درجة تلوث التربة المحتمل بالمعادن الثقيلة.
الأخطر من حيث درجة التلوث بالمعادن الثقيلة هي التربة متعددة الدبال ، والطين الطينية مع تفاعل قلوي من البيئة: تربة الغابات الرمادية الداكنة ، وتربة الكستناء الداكنة ذات القدرة التراكمية العالية. تتميز منطقتي موسكو وبريانسك أيضًا بزيادة مخاطر تلوث التربة بالمعادن الثقيلة. لا يساهم الوضع مع تربة البودزوليك في تراكم المعادن الثقيلة هنا ، ولكن في هذه المناطق يكون الحمل التكنولوجي مرتفعًا ولا يتوفر للتربة الوقت "للتنقية الذاتية".
أظهر التقييم البيئي والسمي للتربة لمحتوى المعادن الثقيلة أن 1.7٪ من الأراضي الزراعية ملوثة بمواد من الدرجة الأولى (شديدة الخطورة) و 3.8٪ - درجة الخطر الثانية (متوسطة الخطورة). تم الكشف عن تلوث التربة بالمعادن الثقيلة ومحتوى الزرنيخ فوق المعايير المعمول بها في جمهورية بورياتيا ، وجمهورية داغستان ، وجمهورية موردوفيا ، وجمهورية تيفا ، في إقليمي كراسنويارسك وبريمورسكي ، في إيفانوفو ، إيركوتسك ، كيميروفو ، كوستروما ، مورمانسك ، نوفغورود ، أورينبورغ ، سخالين ، تشيتا.
يرتبط التلوث المحلي للتربة بالمعادن الثقيلة في المقام الأول بالمدن الكبيرة و. تم إجراء تقييم مخاطر تلوث التربة بمجمعات المعادن الثقيلة وفقًا لمؤشر إجمالي Zc.
مركبات Cr (VI) و Cr (III) بكميات متزايدة لها خصائص مسرطنة. تعتبر مركبات Cr (VI) أكثر خطورة.
يدخل المياه الطبيعية نتيجة العمليات الطبيعية لتدمير وتفكك الصخور والمعادن (سفاليريت ، زنكيت ، جوسلاريت ، سميثسونايت ، كالامين) ، وكذلك مع مياه الصرف من مصانع معالجة الخامات ومحلات الطلاء الكهربائي ، وإنتاج ورق البرشمان ، والدهانات المعدنية وألياف الفسكوز وغيرها
في الماء ، يوجد بشكل أساسي في شكل أيوني أو في شكل معقداته المعدنية والعضوية. يحدث أحيانًا في أشكال غير قابلة للذوبان: في شكل هيدروكسيد ، كربونات ، كبريتيد ، إلخ.
في مياه الأنهار ، يتراوح تركيز الزنك عادة من 3 إلى 120 ميكروغرام / ديسيمتر 3 ، في المياه البحرية - من 1.5 إلى 10 ميكروغرام / دسم 3. يمكن أن يكون المحتوى في الخام وخاصة في مياه المناجم ذات قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة كبيرًا.
الزنك هو أحد العناصر النزرة النشطة التي تؤثر على النمو والتطور الطبيعي للكائنات الحية. في نفس الوقت ، العديد من مركبات الزنك سامة ، في المقام الأول كبريتاته وكلوريده.
MPC في Zn 2+ هو 1 مجم / ديسيمتر 3 (مؤشر مقيد للضرر - حسي) ، MPC vr Zn 2+ - 0.01 مجم / ديسيمتر 3 (علامة محدودة للضرر - السمية).
تحتل المعادن الثقيلة بالفعل المرتبة الثانية من حيث الخطر ، حيث تستسلم لمبيدات الآفات وتتقدم كثيرًا على الملوثات المعروفة مثل ثاني أكسيد الكربون والكبريت ، ولكن في التوقعات يجب أن تصبح أخطر وأخطر من نفايات محطات الطاقة النووية والصلبة. يضيع. يرتبط التلوث بالمعادن الثقيلة باستخدامها على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي ، إلى جانب أنظمة ضعيفةالتطهير ، مما يؤدي إلى دخول المعادن الثقيلة إلى البيئة ، بما في ذلك التربة ، وتلويثها وتسممها.
المعادن الثقيلة من بين الملوثات ذات الأولوية ، والرصد إلزامي في جميع البيئات. في العديد من الأعمال العلمية والتطبيقية ، يفسر المؤلفون معنى مصطلح "المعادن الثقيلة" بطرق مختلفة. في بعض الحالات ، يشمل تعريف المعادن الثقيلة العناصر الهشة (على سبيل المثال ، البزموت) أو أشباه الفلزات (على سبيل المثال ، الزرنيخ).
التربة هي الوسط الرئيسي الذي تدخل إليه المعادن الثقيلة ، بما في ذلك من الغلاف الجوي و البيئة المائية. كما أنه بمثابة مصدر تلوث ثانوي للهواء السطحي والمياه التي تدخل المحيط العالمي منه. يتم استيعاب المعادن الثقيلة من التربة بواسطة النباتات ، والتي تدخل بعد ذلك في غذاء الحيوانات الأكثر تنظيماً.
3.3 تسمم الرصاص
يحتل الرصاص حاليًا المرتبة الأولى بين أسباب التسمم الصناعي. هذا يرجع إلى تطبيقه الواسع في مختلف الصناعات. يتعرض عمال خام الرصاص للرصاص في مصاهر الرصاص ، وفي إنتاج البطاريات ، وفي اللحام ، وفي دور الطباعة ، وفي صناعة الزجاج الكريستالي أو منتجات السيراميك ، والبنزين المحتوي على الرصاص ، وطلاء الرصاص ، وما إلى ذلك. تشكل المياه بالقرب من هذه الصناعات ، وكذلك بالقرب من الطرق السريعة الرئيسية ، تهديدًا بالتسمم بالرصاص للسكان الذين يعيشون في هذه المناطق ، وقبل كل شيء ، الأطفال ، الذين هم أكثر حساسية لتأثيرات المعادن الثقيلة.
وتجدر الإشارة مع الأسف إلى أنه لا يوجد في روسيا سياسة عامةعلى القانونية والتنظيمية و التنظيم الاقتصاديتأثير الرصاص على البيئة والصحة العامة ، لتقليل انبعاثات (تصريفات ، نفايات) الرصاص ومركباته في البيئة ، لوقف إنتاج البنزين المحتوي على الرصاص تمامًا.
بسبب العمل التعليمي غير المرضي للغاية لشرح للسكان درجة خطر التعرض للمعادن الثقيلة لجسم الإنسان ، في روسيا لا يتناقص عدد الوحدات التي لها اتصال مهني بالرصاص ، ولكنها تتزايد تدريجياً. تم تسجيل حالات تسمم مزمن بالرصاص في 14 صناعة في روسيا. الصناعات الرائدة هي الصناعة الكهربائية (إنتاج البطاريات) ، والأجهزة ، والطباعة ، والمعادن غير الحديدية ، حيث يحدث التسمم بسبب زيادة التركيز الأقصى المسموح به (MAC) للرصاص في هواء منطقة العمل بمقدار 20 أو مرات أكثر.
مصدر مهم للرصاص هو عادم السيارات ، حيث لا يزال نصف روسيا يستخدم البنزين المحتوي على الرصاص. ومع ذلك ، تظل النباتات المعدنية ، ولا سيما مصاهر النحاس ، المصدر الرئيسي للتلوث البيئي. وهناك قادة هنا. يوجد على أراضي منطقة سفيردلوفسك 3 أكبر مصادر لانبعاثات الرصاص في البلاد: في مدن كراسنورالسك وكيروفوغراد وريفدا.
مداخن مصهر النحاس في كراسنورالسك ، التي بُنيت في سنوات التصنيع الستاليني وباستخدام معدات من عام 1932 ، تقذف سنويًا 150-170 طنًا من الرصاص إلى مدينة 34000 نسمة ، تغطي كل شيء بغبار الرصاص.
يتراوح تركيز الرصاص في تربة كراسنورالسك من 42.9 إلى 790.8 مجم / كجم مع أقصى تركيز مسموح به = 130 ميكرون / كجم. عينات المياه في إمدادات المياه للقرية المجاورة. Oktyabrsky ، الذي يتغذى من مصدر للمياه الجوفية ، سجل فائضًا من MPC حتى مرتين.
للتلوث بالرصاص تأثير على صحة الإنسان. يؤدي التعرض للرصاص إلى تعطيل الجهاز التناسلي للأنثى والذكور. بالنسبة للنساء في سن الحمل والإنجاب ، فإن المستويات المرتفعة من الرصاص في الدم تشكل خطراً خاصاً ، حيث أن الرصاص يعطل وظيفة الدورة الشهرية ، وفي كثير من الأحيان تحدث الولادات المبكرة ، والإجهاض ، وموت الجنين بسبب اختراق الرصاص من خلال حاجز المشيمة. المواليد الجدد لديهم معدل وفيات مرتفع.
يُعد التسمم بالرصاص أمرًا خطيرًا للغاية بالنسبة للأطفال الصغار - فهو يؤثر على نمو المخ والجهاز العصبي. كشف اختبار 165 طفلاً من أطفال كراسنورالسك من سن 4 سنوات عن تخلف عقلي كبير في 75.7٪ ، ووجد أن 6.8٪ من الأطفال الذين تم فحصهم يعانون من التخلف العقلي ، بما في ذلك التخلف العقلي.
الأطفال في سن ما قبل المدرسة هم الأكثر عرضة للتأثيرات الضارة للرصاص لأن أجهزتهم العصبية لا تزال في مرحلة النمو. حتى في الجرعات المنخفضة ، يؤدي التسمم بالرصاص إلى انخفاض في التطور الفكري والانتباه والتركيز ، ويؤدي التأخر في القراءة إلى تطور العدوانية وفرط النشاط ومشاكل سلوكية أخرى لدى الطفل. يمكن أن تكون هذه التشوهات التنموية طويلة الأمد ولا رجعة فيها. انخفاض الوزن عند الولادة ، والتقزم ، وفقدان السمع هي أيضًا نتيجة للتسمم بالرصاص. الجرعات العالية من التسمم تؤدي إلى التخلف العقلي والغيبوبة والتشنجات والوفاة.
يشير الكتاب الأبيض الذي نشره متخصصون روس إلى أن التلوث الرصاصي يغطي البلاد بأكملها وهو أحد الكوارث البيئية العديدة في الاتحاد السوفيتي السابق التي ظهرت في السنوات الأخيرة. تعاني معظم أراضي روسيا من حمولة من تداعيات الرصاص تتجاوز القيمة الحرجة للتشغيل الطبيعي للنظام البيئي. في عشرات المدن ، هناك زيادة في تركيزات الرصاص في الهواء والتربة أعلى من القيم المقابلة لـ MPC.
لوحظ أعلى مستوى لتلوث الهواء بالرصاص ، تجاوز MPC ، في مدن كومسومولسك أون أمور ، توبولسك ، تيومين ، كاراباش ، فلاديمير ، فلاديفوستوك.
تؤدي أحمال ترسيب الرصاص القصوى إلى التدهور النظم البيئية الأرضية، في مناطق موسكو ، فلاديمير ، نيجني نوفغورود ، ريازان ، تولا ، روستوف ولينينغراد.
المصادر الثابتة هي المسؤولة عن تصريف أكثر من 50 طناً من الرصاص على شكل مركبات مختلفة في المسطحات المائية. في الوقت نفسه ، تقوم 7 مصانع للبطاريات بتفريغ 35 طنًا من الرصاص سنويًا من خلال نظام الصرف الصحي. يُظهر تحليل توزيع تصريفات الرصاص في المسطحات المائية على أراضي روسيا أن مناطق لينينغراد وياروسلافل وبيرم وسامارا وبينزا وأوريول هي الرائدة في هذا النوع من الأحمال.
تحتاج البلاد إلى إجراءات عاجلة للحد من التلوث بالرصاص ، لكن الأزمة الاقتصادية في روسيا تلقي بظلالها حتى الآن مشاكل بيئية. في ظل الكساد الصناعي المطول ، تفتقر روسيا إلى الأموال اللازمة لإزالة التلوث السابق ، ولكن إذا بدأ الاقتصاد في التعافي وعادت المصانع إلى العمل ، فقد يزداد التلوث سوءًا.
10 مدن الأكثر تلوثا في الاتحاد السوفياتي السابق
(يتم سرد المعادن بترتيب تنازلي لمستوى الأولوية لمدينة معينة)
| 1 - رودنايا بريستان (إقليم بريمور) | الرصاص والزنك والنحاس والمنغنيز + الفاناديوم والمنغنيز. |
| 2 - بيلوفو (منطقة كيميروفو) | الزنك والرصاص والنحاس والنيكل. |
| 3 - ريفدا (منطقة سفيردلوفسك) | النحاس والزنك والرصاص. |
| 4. Magnitogorsk | النيكل والزنك والرصاص. |
| 5- ديب (بيلاروس) | النحاس والرصاص والزنك. |
| 6 - أوست كامينوغورسك (كازاخستان) | الزنك والنحاس والنيكل. |
| 7. Dalnegorsk (إقليم بريمورسكي) | الرصاص والزنك. |
| 8 - مونشيغورسك (منطقة مورمانسك) | النيكل. |
| 9 - ألافيردي (أرمينيا) | النحاس والنيكل والرصاص. |
| 10 - كونستانتينوفكا (أوكرانيا) | الرصاص والزئبق. |
4. نظافة التربة. التخلص من النفايات.
لطالما كانت التربة في المدن والمستوطنات الأخرى وضواحيها مختلفة عن التربة الطبيعية ذات القيمة البيولوجية ، والتي تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على التوازن البيئي. تخضع التربة في المدن لنفس التأثيرات الضارة مثل الهواء والغلاف المائي في المناطق الحضرية ، لذلك يحدث تدهور كبير في كل مكان. لا يتم إعطاء نظافة التربة ما يكفي من الاهتمام، على الرغم من أهميتها كأحد المكونات الرئيسية للمحيط الحيوي (الهواء والماء والتربة) وعامل بيولوجي بيولوجي أكثر أهمية من الماء ، حيث يتم تحديد كمية الأخير (جودة المياه الجوفية بشكل أساسي) من قبل الدولة من التربة ، وفصل هذه العوامل عن كل صديق آخر أمر مستحيل. تتمتع التربة بقدرة التنقية الذاتية البيولوجية: يوجد في التربة انقسام للنفايات التي سقطت فيها وتمعدنها ؛ في النهاية ، تعوض التربة عن المعادن المفقودة على نفقتها.