Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами

Оценка степени загрязнения тяжелыми металлами

При диагностике загрязнения почв применяются разные методы. Каждый из них имеет свою специфику и не одинаково эффективен в разных регионах. Поэтому концентрацию элементов определяют с учетом потенциальных источников загрязнения.

Выделяют такие способы оценки:

• Биоиндикация. Оценка состояния грунта, отражаемого биологическими индикаторами. К таким индикаторам относят состояние растений на изучаемой территории, активность грунтовых микроорганизмов, реакции мхов, лишайников на изменения в составе грунта.
• Оценка загрязнения снежного покрова. В промышленных регионах микроэлементы попадают в грунт через воздух посредством техногенной пыли. Она оседает и в дальнейшем проникает в почвенные слои. За счет оценки снежного покрова в зимний сезон определяется примерный объем металлов, попадающих в грунт в течение отдельного отрезка времени.
• Определение магнитной восприимчивости почвы. Представляет собой экспресс-метод, при котором определяется количество содержащихся в грунте оксидов железа. Эти вещества являются основным разносчиком загрязнения при выбросах в атмосферу.

В регионах, где почва наиболее загрязнена тяжелыми металлами, ведется учет численности микроорганизмов. Этот показатель отражает активность почвы и качество протекающих в ней процессов разложения и адсорбции веществ.

Последствия загрязнения почвы

Загрязнение почвы меняет ее химический состав, физическое и биологическое состояние, ухудшает структуру. Поэтому неправильная сельскохозяйственная деятельность, плохая утилизация отходов, активное промышленное производство и отсутствие работы над сокращением объема вредных выбросов приводят к негативным последствиям.

1. Ухудшение качества продуктов питания и вред здоровью. Почва — это первый уровень фильтрации питьевой воды. Из загрязненной почвы вредные вещества и токсины поступают в грунтовые воды, накапливаются в тканях растений, которыми питаются животные на пастбищах, а затем попадают в пищу людей. Загрязняющие вещества и тяжелые металлы могут приводить к заболеваниям — от диареи до онкологических.
2. Снижение эффективности антибиотиков. Большая часть антибиотиков, используемых в сельском хозяйстве и в медицине, попадают в окружающую среду после выведения из организма. Они могут фильтроваться в почве и распространяться, что приводит к образованию устойчивых к противомикробным препаратам бактерий и снижает эффективность антибиотиков. Ежегодно около 700 тыс. смертей вызывают бактерии, устойчивые к противомикробным препаратам. Если ничего не изменится, к 2050 году от этого умрет больше людей, чем от рака.
3. Спад урожайности. Загрязненные почвы становятся менее плодородными, это приводит к серьезным экономическим издержкам. Грунт прямо или косвенно необходим для производства 95% продуктов питания на планете .
4. Изменение климата. Загрязнение почв приводит к осушению и опустыниванию: с 1970 года было утрачено порядка 35% водно-болотных угодий, они исчезают быстрее лесов . Если ситуация не изменится, к 2050 году около половины населения Земли будет жить в засушливых районах с бедными почвами.

Опасность кроется в том, что загрязнение почв — невидимый процесс. Прямо сейчас около трети почв на Земле деградирует из-за эрозий, засоления, химического загрязнения и других причин. А для образования всего одного сантиметра плодородного слоя требуется около тысячи лет. Если не принимать меры, здоровью и качеству жизни будущих поколений может угрожать серьезная опасность. К концу 2020 года деградация почв уже затрагивала не меньше 3,2 млрд человек — это 40% населения Земли .

Зеленая экономика

Загрязнение воздуха повышает устойчивость к антибиотикам

Опасность загрязнения тяжелыми металлами

Основная опасность ТМ заключается в том, что они загрязняют все слои биосферы. В результате в атмосферу попадают выбросы дыма и пыли, затем выпадают в виде . Потом люди и животные дышат грязным воздухом, в организм живых существ попадают эти элементы, вызывая всевозможные патологии и недуги.

Металлы загрязняют все акватории и источники воды. Это порождает проблему дефицита питьевой воды на планете. В некоторых регионах земли люди умирают не только от того, что пьют грязную воду, в последствие чего болеют, но и от обезвоживания.

Накапливаясь в земле, ТМ отравляют растения, произрастающие в ней. Попадая в почву, металлы всасываются в корневую систему, затем поступают в стебли и листья, корнеплоды и семена. Их избыток приводит к ухудшению роста флоры, токсикации, пожелтению, увяданию и гибели растений.

Таким образом, тяжелые металлы негативно влияют на экологию. Они попадают в биосферу различными путями, и, конечно же, в большей мере благодаря деятельности людей. Чтобы замедлить процесс загрязнения ТМ, необходимо контролировать все сферы промышленности, использовать очистительные фильтры и уменьшить количество отходов, в которых могут содержаться металлы.

Загрязнение почв при неправильном использовании удобрений

При экологически неграмотном, нерациональном использовании минеральных и органических удобрений возможно избыточное накопление азота, фосфора и других элементов в почве и других объектах биосферы.

Избыток азота в почве в нитратной форме возникает при неправильном применении азотных минеральных удобрений. Способность к легкой миграции приводит к повышенному содержанию нитратов в продуктах питания и питьевой воде.

Избыточное содержание аммиачного азота возникает при неправильном использовании отходов животноводства и городских сточных вод. Аммиачный азот также способен к миграции. Попадая в воду, он препятствует ее хлорированию, а также, окисляясь до нитратов, связывает растворенный в воде кислород, что приводит к кислородному голоданию гидробионтов и порче воды.

Кроме того, избыточный азот вызывает преимущественный рост вегетативных органов растений за счет генеративных, повышает восприимчивость растений к пониженным температурам.

Неправильное применение фосфорных удобрений приводит к зафосфачиванию почв. Миграция с полей соединений азота и фосфора в грунтовые воды, а оттуда — в прилегающие водоемы, вызывает эвтрофикацию последних (насыщение водоемов биогенными элементами).

Избыточное применение таких калийных удобрений, как хлорид калия, приводит к накоплению в почве ионов хлора, неблагоприятных для ряда сельскохозяйственных культур.

Охрана почв от избытка удобрений включает следующие мероприятия: разработка новых длительно действующих гранулированных форм удобрений, применение комплексных форм, использование правильных технологий внесения удобрений, соблюдение правил хранения и транспортировки .

Индикаторы загрязнения почвы

Самыми распространенными индикаторами загрязнения являются растения и микроорганизмы. У цветов наблюдается отмирание листьев — в почве накопился цинк. Они медленно растут — земля переполнена медью. Ненормальное развитие растения в целом говорит о превышенном показателе кобальта. Самым часто используемым биологическим индикатором загрязнения почвы тяжелыми металлами являются слива и фасоль.

Микроорганизмы в отравленном плодородном слое ведут себя по-разному в зависимости от местонахождения. На лесопарковых территориях микроорганизмы более активны. Это связано с тем, что почва там загрязнена меньше.

Биота либо погибает, либо выбирает другие места обитания.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

На территории Cеверобайкальска и окрестностей проведено опробование верхнего (0–10
см) слоя почв по регулярной сетке с шагом 500–600 м, согласно европейской методике
[]. Он представляет собой верхнюю часть (UR1) горизонта “урбик” – гетерогенного гумусово-аккумулятивного
горизонта буровато-серого или коричневато-серого цвета, непрочно комковатого, часто
бесструктурного с большим количеством антропогенных включений. В качестве природного
фона опробована верхняя часть (0–10 см) гумусово-аккумулятивного горизонта природных
почв в ненарушенных ландшафтах Северного Прибайкалья. В ходе съемки собрано 47 смешанных
(в 3–4 повторностях) проб почв в разных функциональных зонах города, две смешанные
пробы золы и каменного угля с территории Центральной ТЭЦ и 10 проб фоновых почв.

Валовое содержание ТММ в почвах, буром угле и золе ТЭЦ анализировалось масс-спектральным
(ICP-MS) и атомно-эмиссионным (ICP-AES) методами с индуктивно-связанной плазмой во
ВНИИ минерального сырья им. Н.М. Федоровского на приборах Elan-6100 и Optima-4300
(Perkin Elmer, США). Для детального анализа выбрано 15 элементов, относящихся к I
(Zn, As, Pb, Cd), II (Cr, Co, Cu, Mo, Ni, Sb) и III (V, W, Mn) классам опасности,
а также Sn и Bi.

Основные свойства почв определялись общепринятыми в РФ методами []: актуальная кислотность (рН_вод) – в водной суспензии на стационарном приборе “Эксперт-рН”, содержание С_орг – методом Тюрина с титриметрическим окончанием, гранулометрический состав – на лазерном
микроанализаторе размеров частиц Analyzette 22 comfort (Германия), растворимые вещества-электролиты
– по удельной электропроводности (EC_1 : 5) водной вытяжки на кондуктометре SevenEasy S30 (Mettler Toledo) в Эколого-геохимическом
центре географического факультета МГУ.

Аналитические данные группировались по функциональным зонам и обрабатывались статистическими
методами в программных пакетах MS Excel и Statistica 10. В верхнем слое городских
почв рассчитывались коэффициенты накопления Кс = Cг/Cф и рассеяния Кр = Cф/Cг относительно фоновых аналогов, где Cг, Cф – концентрации ТММ в городских и фоновых почвах соответственно. Суммарное загрязнение
почв ТММ оценивалось по показателю Zc = ΣКc – (n – 1), при расчете которого учитывались n элементов с Кс > 1. Показатель Zc имеет 5 градаций: <16 – низкое, неопасное загрязнение, 16–32 – среднее, умеренно
опасное, 32–64 – высокое, опасное, 64–128 – очень высокое, очень опасное, >128 – максимальное,
чрезвычайно опасное . Региональные особенности фоновых почв определялись путем расчета кларков концентрации
КК = Сф/К (при К < Cф) или рассеяния КР = К/Сф (если К > > Cф) относительно среднемировых уровней элементов в почвах К []. Концентрации ТММ в бурых углях Су и золе Сз Центральной ТЭЦ сравнивались со средними значениями ТММ в бурых углях Kу и золе мира Kз [] c расчетом коэффициентов концентрации ККу = Су/Kу и ККз = Сз/Kз.

Экологическая опасность отдельных ТММ в почвах оценивалась путем расчета коэффициента
Ко = Cг(i)/ПДКi, где ПДКi – ПДК (ОДК) i-го элемента, мг/кг. Содержания V, Sb сравнивались с ПДК в почвах, Cu, As, Cd, Ni,
Pb, Zn – с ОДК []. Картографирование степени загрязнения почв по суммарному показателю Zc выполнено в пакете ArcGIS 10 с помощью градуированных символов.

Охрана почв от загрязнений

Наиболее важной защитной мерой является предотвращение загрязнения почвы тяжелыми металлами, так как их устранение является очень сложной задачей. Если показатели безопасности, полученные в результате анализа почвы, отклоняются от стандартов, очевидно, что загрязнение уже произошло

Существующие методы восстановления включают следующие меры:

• известкование, внесение органических веществ увеличивает показатели кислотности. В некоторой мере это снижает уровень концентрации токсичных металлов;
• высевание и скашивание некоторых растительных культур. Известно, что клевер способен накапливать токсичные элементы;
• устранение миграции тяжелых металлов;
• детоксикация грунтовых вод.

В случаях, когда допустимые нормы значительно превышены, принимаются радикальные меры: полное удаление, ликвидация почвенного покрова, замена новым слоем.

Состояние почвенных ресурсов проверяется с помощью лабораторных исследований. Распространенным методом является анализ образцов методом атомной абсорбции. Его преимущества:

• высокая чувствительность;
• избирательность;
• простота выполнения исследований.

Позволяет определить качественный состав (до 70 токсичных элементов) и количественное содержание с точностью 0,1-0,01 мг/кг.

Определение валового содержания металлов не всегда отражает степень загрязнения. Исследование концентрации подвижных форм и соединений проводится путем экстракции из проб кислотами, солями и буферными растворами.

Наиболее распространенным и опасным видом загрязнения почвы является химическое загрязнение.

Производство продуктов — хлеба, сыра, кефира, сметаны, кваса и многих других — невозможно без грибков и бактерий.

Человек сегодня очень активно влияет на окружающую среду. Промышленные предприятия и транспорт производят множество токсичных соединений, которые попадают в атмосферу, океаны и почвенный слой.

• Экспертиза сроков годности
• Экспертиза проектов СЗЗ, ПДВ, ОВОС
• Экспертиза проектов перепланировки

Последствия для экологии

Отличительное свойство тяжёлых металлов — это неспособность разрушаться в природной среде: наоборот, они аккумулируются в экосистемах, причиняя долговременный вред. Следуя по звеньям миграционной цепи (почва — растения — животные — человек), тяжёлые металлы оказывают токсическое и канцерогенное действие на живые организмы.

Воздействие на гидросферу

Тяжёлые металлы мигрируют в природные водоёмы в основном в растворённом виде либо в виде взвеси. Часть соединений остаётся в растворённой форме, находясь на поверхности воды. Другая часть металлов-токсикантов сорбируется и аккумулируется фитопланктоном и другими водными микроорганизмами.

Присутствие тяжёлых металлов сокращает популяции рыб, млекопитающих, ракообразных в гидросфере, губительно действует на икру и мальков. В случаях предельного превышения доз наблюдаются мутации и гибель биоты.

Основные источники химического загрязнения гидросферы
Читать

Загрязнение поверхностных вод суши промышленными, коммунально-бытовыми стоками
Подробнее

Современные проблемы при потреблении водных ресурсов
Смотреть

Гидросфера: что её загрязняет – и как её можно очистить?
Далее

На атмосферу

Испарения свалок и полигонов, газодымовые выбросы промышленных предприятий, выхлопы автотранспорта — эти техногенные факторы загрязняют нижние слои атмосферы соединениями тяжёлых металлов.

Последствия, которые наступают вследствие такого загрязнения:

• разрушение озонового слоя атмосферы, формирование озоновых дыр;
• усугубление парникового эффекта;
• формирование смога над мегаполисами;
• возникновение осадков с химическими примесями — дождей, туманов, снегопадов.

Вследствие чего образуются газы, приводящие к парниковому эффекту на планете?
Читать

Человек по отношению к природе: разрушитель или хранитель?
Подробнее

На почву

Почва выступает, как резервуар для тяжёлых металлов. Взаимодействуя с гумусом, металлы-токсиканты образуют труднорастворимые соединения, которые накапливаются в грунте.

Восстановление почвенного покрова с загрязнением тяжёлыми металлами начинают с удаления и утилизации верхнего слоя грунта. На оставшейся почве высеивают быстрорастущие культуры, которые поглощают металлы из почвы, а после эту фитомассу удаляют.

На организм человека

Доли содержания токсичных веществ, поступающих в организм человека, попадают вместе с пищей, воздухом, водой. Поэтому отравление тяжёлыми металлами происходит через пищеварительный тракт, дыхательные пути и кожные покровы.

Последствия переизбытка основных тяжёлых металлов в организме человека:

• ртуть — попадая в организм, медленно выводится, накапливается в костях, волосах. Нарушает деятельность печени, мочевыделительной и репродуктивной систем;
• хром — провоцирует сбои в обмене веществ, угнетение иммунитета. Организм перестаёт усваивать питательные вещества;
• свинец — сильный канцероген, повышает возбудимость, провоцирует бессонницу, расстройство ЦНС. Нарушает работу мозга и сердечно-сосудистой системы;
• марганец — его избыток провоцирует подавленные состояния: повышает утомляемость, появляются сонливость, головокружение, депрессии;
• кадмий — является канцерогеном, вызывает нарушение нервной, костно-мышечной и репродуктивной систем.

Какие металлы загрязняют почву

Есть несколько категорий опасности тяжелых металлов. По мнению Всемирной организации здравоохранения, к наиболее угрожающим веществам относят ртуть, кадмий и свинец. Не менее опасна и концентрация остальных элементов.

https://youtube.com/watch?v=u1JSkvYcsok

Ключевая угроза тяжелых металлов кроется в том, что они с трудом выводятся из организма и скапливаются в нем. Это становится причиной формирования токсинов. Они легко переходят из одной среды в другую, не разлагаясь. При этом вещества становятся причиной тяжелых патологий и часто вызывают необратимые последствия.

Ртуть

Поражение грунта ртутью может быть связано с проникновением в него пестицидов и всевозможных бытовых отходов. Это могут быть люминесцентные лампы и детали сломанных измерительных приборов.

Согласно официальной информации, годовой выброс ртути превышает 5000 тонн. Этот металл способен попадать в человеческий организм из загрязненного грунта. Если это наблюдается систематически, есть риск развития сложных поражений внутренних органов, включая нервную систему. При нарушении правил лечения интоксикации ртутью есть риск смертельного исхода.

Свинец

Большую опасность для людей представляет свинец. Он считается очень токсичным металлом. При добыче 1 тонны свинца 25 килограммов вещества попадает в окружающую среду. Большой объем элемента проникает в грунт с выхлопными газами.

Кадмий

Большую опасность для людей представляет загрязнение грунта кадмием. При попадании в почву он провоцирует искривление скелета и прекращение роста у детей. К тому же этот металл считается причиной выраженного болевого синдрома в спине.

Медь и цинк

Повышенная концентрация этих веществ в грунте провоцирует замедление роста и ухудшение плодоношения растений. Это в результате провоцирует внезапное снижение параметров урожайности. У людей наблюдаются аномальные процессы в печени, мозге, поджелудочной железе.

Молибден

Повышенное количество молибдена в структуре почвы провоцирует у людей опасные нарушения. Это вещество может стать причиной развития подагры. Также оно часто вызывает различные заболевания нервной системы.

Сурьма

Это вещество есть в отдельных видах руд. Оно присутствует в составе сплавов, которые применяются в разных производственных сферах. Избыточное количество сурьмы провоцирует сложные пищеварительные нарушения.

Мышьяк

Главными источниками загрязнения грунта мышьяком считаются вещества, которые применяются для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений. Это могут быть гербициды или инсектицидные вещества. Мышьяк имеет склонность к накоплению и приводит к хроническим отравлениям. Его соединения вызывают поражения кожи, нервной системы и мозга.

Марганец

Почва и растения содержат много этого элемента. В случае проникновения в грунт дополнительного количества марганца создается его избыточное количество. Это негативно отражается на работе человеческого организма, вызывая разрушение нервной системы.

Источники отравления почвы тяжелыми металлами

Естественным источником химических соединений этой категории являются магматические и осадочные породы. Некоторые токсичные элементы попадают в атмосферу, а затем с вулканическими газами, выбросами гейзеров — в почву.

Однако масштабное загрязнение почвы связано с технологической деятельностью. Тяжелые металлы попадают в почву следующими путями:

• с отходами предприятий металлообрабатывающей промышленности;
• в процессе сжигания ископаемых видов топлива. Установлено, что угольная и нефтяная зола содержит практически все тяжелые металлы. Суммарная концентрация доходит до 500 г на одну тонну топлива;
• с автомобильными выхлопами;
• с химикатами, применяемыми в сельском хозяйстве.

Всемирная организация здравоохранения называет три наиболее токсичных варианта загрязнения почвы: свинец, кадмий и ртуть. Именно эти показатели всегда исследуются при анализе почвы. Но и другие тяжелые металлы в более высоких концентрациях наносят значительный ущерб почвенным ресурсам.

Они выводятся из верхних гумусовых горизонтов почвы следующим образом:

• в процессе вымывания водорастворимых соединений;
• путем накапливания растениями;
• в результате выветривания.

Однако почти для всех представителей этой группы период, пока их содержание не уменьшится вдвое, очень длителен:

• от 700 до 6000 лет у свинца;
• от 300 до 1500 – у меди;
• от 70 до 500 – у цинка.

Тяжелые металлы могут вступать в химические реакции с органическими компонентами почвы. В слоях, богатых гумусом, они поглощаются очень слабо. На образование соединений и переходных форм влияют свойства почвы:

• при избытке влаги тяжелые металлы переходят в низшие окислительные степени и растворимые формы;
• в условиях анаэробности они легко поглощаются растениями;
• растения накапливают соединения в листьях и стеблях.

Затем токсичные вещества попадают в организм человека по питательной цепи.

Кислото-химические отходы в одном из российских регионов: последствия для почвы

Одним из серьезных экологических проблем России является загрязнение почвы кислото-химическими отходами. В нескольких регионах страны обнаружены территории, на которых за десятилетия неконтролируемой деятельности химических предприятий накопились вредные химические соединения.

Под действием кислото-химических отходов почва теряет свою плодородность и становится непригодной для земледелия. Тяжелые металлы и другие вредные вещества проникают в почвенный профиль и могут накапливаться на значительных глубинах. Это приводит к нарушению биологической активности почвы и угнетению роста растений.

Воздействие кислото-химических отходов на почву также негативно отражается на состоянии грунтовых вод. Загрязненная почва способна задерживать и накапливать вредные вещества, которые затем могут проникать в грунтовые воды и загрязнять их. Это создает угрозу для питьевого водоснабжения и экологической стабильности региона.

Для решения проблемы загрязнения почвы кислото-химическими отходами необходимы комплексные меры

Важно провести систематическое обследование загрязненных территорий, чтобы определить степень загрязнения и оценить потенциальные риски. Также требуется разработка и внедрение эффективных технологий по очистке почвы и предотвращению дальнейшего загрязнения

Загрязнение атмосферы тяжелыми металлами

Техногенные выбросы металлов в виде аэрозолей поступают в атмосферу и переносятся на огромные расстояния, провоцируя глобальное загрязнение. С гидрохимическими стоками их часть попадает в бессточные водоемы, скапливается в воде и на дне. Это может вызвать вторичное загрязнение.

Металлы быстро распространяются в воде, выпадают в осадок в виде сульфатов и карбонатов и частично абсорбируются на органических осадках. При исчерпании абсорбционной способности осадков токсиканты проникают в воду, повышая ее кислотность, провоцируя зарастание водоемов и интенсивное выделение углекислого газа вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.

Индикаторы загрязнения почвы

Самыми распространенными индикаторами загрязнения являются растения и микроорганизмы.  У цветов наблюдается отмирание листьев — в почве накопился цинк. Они медленно растут — земля переполнена медью. Ненормальное развитие растения в целом говорит о превышенном показателе кобальта. Самым часто используемым биологическим индикатором загрязнения почвы тяжелыми металлами являются слива и фасоль.

Микроорганизмы в отравленном плодородном слое ведут себя по-разному в зависимости от местонахождения. На лесопарковых территориях микроорганизмы более активны. Это связано с тем, что почва там загрязнена меньше.

Биота либо погибает, либо выбирает другие места обитания.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами причины способы последствия

Негативные последствия провоцируются переизбытком любых инородных примесей в грунтовых слоях. Самыми опасными, с учетом степени их токсичности, считаются ртуть, кадмий и свинец. Но другие вещества, не характерные для состава, также вызывают загрязнение и вредят земле.

Рассмотрим на примере ртуть. Загрязнение почв ртутью определяется функционированием предприятий цветной металлургии, применением ртутьсодержащих фунгицидов, использованием сточных вод в целях орошения и разработкой месторождений ртути. Накопление ртути в окружающей среде связывают с применением соединений ртути в сельском хозяйстве. В настоящее время соединения ртути в большинстве стран используются практически только в качестве протравителей семян.

Наиболее широкое применение получили различные соли метилртути, этилртути, метоксиэтилртути и фенилртути. Ртуть в почвенном покрове распределяется неоднородно, концентрации ее зависят от уровня содержания ртути в почвообразующих породах, и колеблется в пределах (0,005-1,275) мг/кг (Сибирь). Распределение ртути по профилю зависит от свойств почв — гранулометрического, количественного и качественного состава органического вещества, рН среды, содержания карбонатов.

Высокие концентрации ртути наблюдаются в почвах на территории вблизи ртутных месторождений, особенно находящихся над рудными телами. В почвах ртутных ореолов рассеяния содержание ртути в 2-3 раза выше фоновых значений. Большое влияние на закрепление ртути в почве оказывают органические вещества. В одном и том же элементарном ландшафте ртуть в большей степени аккумулируется в обогащенных органикой участках. Вниз по разрезу доля ртути, переходящей в солянокислую вытяжку, увеличивается с уменьшением количества гумуса. Таким образом, процессы перераспределения ртути в малом цикле почва — растение усиливают депонирующую роль почвы и ее информативность для выявления загрязнения окружающей среды. Наличие остаточных токсикантов в почве, в частности, тяжелых металлов, может вызвать загрязнение растений, произрастающих на ней. Загрязнение почвы ртутью оценивается вблизи источника загрязнения, а доступность ртути — по степени ее поглощения растениями.

Растения чаще всего содержат ртуть в меньших количествах, чем почвы, но в процессе минерализации растительных остатков возможно накопление ртути в верхних горизонтах. Величина отношения корни/надземная часть обычно меньше 1. Тонкие корни в большей степени, чем крупные, накапливают ртуть и играют роль барьера. В дерновом горизонте почв наблюдается отчетливое увеличение содержания ртути в надземных и корневых органах растений (0,018-3,000) мг/кг по мере повышения ее концентрации в почве. Минимальное содержание Hg (0,01-0,02) мг/кг накапливается в растениях, произрастающих на почвах с низкими концентрациями ртути до 0,10 мг/кг.

Избыток таких веществ провоцирует ряд негативных эффектов. К опасным последствиям загрязнения почв относятся патологии, возникающие при попадании металлов в организм. Большинство описанных элементов в избыточных концентрациях обладают нейротоксическими свойствами. Отравление может сопровождаться как острыми, так и хроническими заболеваниями, потенциально опасными для жизни осложнениями. В число негативных для почвы последствий загрязнения входят:

• 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 нарушению круговорота веществ в природе, что отражается на всех элементах биосферы.

Для снижения концентрации отравляющих элементов применяют физические, химические и биологические методы. К ним относятся:

• 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 очищением почвенных масс требуются меры, направленные на снижение вредных выбросов в атмосферу и загрязнение почвы. Поэтому защита грунта от тяжелых металлов – только одна из трудностей, связанных с техногенным воздействием на окружающую среду.

Источник

Воздействие тяжелых металлов на организм человека

В индустриально-развитых странах наблюдается рост профессиональных болезней вследствие вредных производственных факторов. Это шум, вибрация от движущихся механизмов, воздействие электромагнитного поля, химических веществ. Наиболее опасны тяжелые металлы. При превышении допустимого уровня они становятся токсичными, откладываются в почках и печени, приводят к мутациям.

Распространенные заболевания на фоне интоксикации металлами:

1. Никель провоцирует астму, врожденные пороки.
2. Кобальт – некроз почечных канальцев, болезни легких.
3. Хром и бериллий – дерматиты.
4. Мышьяк – белокровие.
5. Кадмий – почечную дисфункцию, разрушение костей.
6. Цинк – остеопороз, цинковую лихорадку.
7. Медь – аутоиммунные нарушения, желтуху, гипертонический криз.
8. Молибден – ломкость костей, прекращение роста у детей.
9. Марганец – атеросклероз.
10. Ртуть – нарушения ЦНС, уродства.
11. Селен – выпадение волос и ногтей, внезапную смерть.
12. Ванадий – астму, нервные расстройства, изменение состава крови.
13. Таллий – нарушения метаболизма.

Мышьяк, бериллий, кобальт, никель, хром и кадмий – еще и канцерогенны. Большие концентрации этих металлов в организме могут вызывать рак.

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

• Промышленные сточные воды

• Воздействие на гидросферу

Воздействие тяжелых металлов на окружающую среду

Загрязнение тяжелыми металлами становится серьезной проблемой во всем мире. Она увеличивается в связи с растущим использованием и обращением с этими металлами в различных видах деятельности для удовлетворения потребностей быстро растущего населения. Почва, вода и воздух являются основными компонентами окружающей среды, на которые влияет загрязнение тяжелыми металлами.

Загрязнение тяжелыми металлами почв

Тяжелые металлы попадают в почву и загрязняют ее:

• промышленные выбросы;
• удаление отходов с высоким содержанием металлов;
• этилированный бензин и краски;
• внесение удобрений на землю, пестициды, навоз;
• осадки сточных вод;
• остатки от сжигания угля и разлив нефтехимических веществ.

Было отмечено, что почвы являются важными резервуарами для тяжелых металлов, которые попадают в окружающую среду в результате антропогенной деятельности, упомянутой выше. Большинство из них не подвергаются ни микробиологической, ни химической деградации, поскольку они не разлагаются. Их общая концентрация сохраняется в течение длительного времени после попадания в окружающую среду.

Присутствие тяжелых металлов в почве является серьезной проблемой, поскольку они попадают в пищевые цепи и разрушают всю экосистему. Поскольку органические загрязнители могут быть биоразлагаемыми, скорость их биоразложения снижается из-за присутствия тяжелых металлов в окружающей среде. Это удваивает загрязнение, поскольку органические загрязнители и тяжелые металлы увеличиваются в окружающей среде.

Тяжелые металлы представляют угрозу для человека, животных, растений и экосистем в целом несколькими способами. К ним относятся следующие способы:

• прямое попадание в организм;
• поглощение растениями;
• пищевые цепи;
• потребление загрязненной воды;
• изменение pH почвы, пористости, цвета и ее естественного химического состава, что, в свою очередь, влияет на качество почвы.

Загрязнение тяжелыми металлами воды

Хотя существует множество источников загрязнения воды, индустриализация и урбанизация являются двумя основными виновниками увеличения загрязнения водоемов тяжелыми металлами. Они переносятся в сточных водах промышленных предприятий, муниципалитетов и городских районов. Загрязнение водоемов тяжелыми металлами связано с тем, что они накапливаются в почве и донных отложениях водоемов. Они высокотоксичны и создают серьезные проблемы для здоровья человека и других экосистем.

Опасность загрязнения воды для человека определяется степенью токсичности металлов, которая зависит от таких факторов:

• организмы, которые подвергаются его воздействию;
• его природа и биологическая роль;
• период, в течение которого организмы подвергаются воздействию металла.

Пищевые цепи символизируют взаимоотношения между организмами в экосистеме. Следовательно, загрязнение воды тяжелыми металлами влияет на все организмы в цепи. Люди, употребляющие в пищу самые высокие уровни, более подвержены серьезным проблемам со здоровьем. Это происходит потому, что концентрация тяжелых металлов в пищевой цепочке увеличивается.

Загрязнение тяжелыми металлами атмосферы

Индустриализация и урбанизация, вызванные быстрым ростом населения планеты, в последнее время сделали загрязнение воздуха одной из основных экологических проблем во всем мире. Загрязнение воздуха растет из-за пыли и твердых частиц (ТЧ), образующихся в результате естественных и антропогенных процессов.

Источники загрязнения тяжелыми металлами

Тяжелые металлы естественным образом присутствуют в земной коре с момента образования Земли. Увеличение использования их человеком привело к неизбежному выбросу токсичных металлов как в земную, так и в водную среду.

В большинстве случаев загрязнение тяжелыми металлами возникло из-за антропогенной деятельности. Она является основной причиной загрязнения из-за следующего:

• добычи металлов, плавки, литья;
• других отраслей, в которых используются металлы;
• выщелачивания металлов из различных источников, в том числе и из мусорных свалок;
• экскрементов, домашнего скота и куриного помета;
• стоков, автомобилей и дорожных работ.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами связано с использованием достижений научно-технической революции в аграрном секторе. Это происходит, например, из-за применения пестицидов, инсектицидов, удобрений и т.п.

Естественные причины могут также увеличивать загрязнение тяжелыми металлами. К ним относятся вулканическая активность, коррозия металлов, испарение металлов из почвы и воды, повторное взвешивание отложений, эрозия почвы, геологическое выветривание.