Mga mobile na anyo ng mabibigat na metal sa lupa. Mabibigat na metal sa lupa, PDK, ODK

Mabibigat na metal sa lupa

Kamakailan lamang, kaugnay ng mabilis na pag-unlad ng industriya, nagkaroon ng makabuluhang pagtaas sa antas ng mabibigat na metal sa kapaligiran. Ang terminong "mabibigat na metal" ay nalalapat sa mga metal na may density na higit sa 5 g / cm 3, o may atomic number na higit sa 20. Bagaman, mayroong isa pang punto ng view, ayon sa kung saan ang mga mabibigat na metal ay kinabibilangan ng higit sa 40 mga elemento ng kemikal na may atomic mass na higit sa 50 at. mga yunit Sa mga elemento ng kemikal, ang mga mabibigat na metal ay ang pinakanakakalason at pangalawa lamang sa mga pestisidyo sa mga tuntunin ng kanilang panganib. Sa kasong ito, ang mga sumusunod na elemento ng kemikal ay itinuturing na nakakalason: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Ang phytotoxicity ng mga mabibigat na metal ay nakasalalay sa kanilang mga kemikal na katangian: valence, ionic radius at kakayahang kumplikado. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga elemento ayon sa antas ng toxicity ay nakaayos sa pagkakasunud-sunod: Cu> Ni> Cd> Zn> Pb> Hg> Fe> Mo> Mn. Gayunpaman, ang seryeng ito ay maaaring bahagyang magbago dahil sa hindi pantay na pag-deposito ng mga elemento ng lupa at paglipat sa isang estado na hindi naa-access sa mga halaman, lumalagong mga kondisyon, physiological at genetic na mga katangian ng mga halaman mismo. Ang pagbabago at paglipat ng mga mabibigat na metal ay nangyayari sa ilalim ng direkta at hindi direktang impluwensya ng kumplikadong reaksyon. Kapag tinatasa ang polusyon sa kapaligiran, kinakailangang isaalang-alang ang mga katangian ng lupa at, una sa lahat, ang komposisyon ng granulometric, nilalaman ng humus at kapasidad ng buffering. Ang buffering ay nauunawaan bilang ang kakayahan ng mga lupa na mapanatili ang konsentrasyon ng mga metal sa solusyon sa lupa sa isang pare-parehong antas.

Sa mga lupa, ang mga mabibigat na metal ay naroroon sa dalawang yugto - solid at sa solusyon sa lupa. Ang anyo ng pagkakaroon ng mga metal ay tinutukoy ng reaksyon ng kapaligiran, ang kemikal at materyal na komposisyon ng solusyon sa lupa at, una sa lahat, ang nilalaman ng mga organikong sangkap. Ang mga elemento - mga kumplikadong, na nagpaparumi sa lupa, ay puro pangunahin sa itaas na 10 cm na layer nito. Gayunpaman, sa pag-aasido ng isang mababang-buffer na lupa, isang makabuluhang proporsyon ng mga metal mula sa exchange-absorbed state ay pumasa sa solusyon ng lupa. Ang kadmium, tanso, nikel, kobalt ay may malakas na kakayahan sa paglipat sa isang acidic na kapaligiran. Ang pagbaba sa pH ng 1.8-2 na mga yunit ay humahantong sa isang pagtaas sa kadaliang mapakilos ng zinc sa pamamagitan ng 3.8-5.4, cadmium - sa pamamagitan ng 4-8, tanso - sa pamamagitan ng 2-3 beses. ...

Talahanayan 1 Mga Pamantayan ng MPC (APC), nilalaman ng background ng mga elemento ng kemikal sa mga lupa (mg / kg)

	Hazard Class		UEC ayon sa mga pangkat ng lupa
	Maaaring i-extract gamit ang ammonium acetate buffer (pH = 4.8)	Sandy, sandy loam	Loamy, clayey
pH kcl< 5,5	pH kcl> 5.5

Kaya, kapag pumapasok sa lupa, ang mga mabibigat na metal ay mabilis na nakikipag-ugnayan sa mga organikong ligand upang bumuo ng mga kumplikadong compound. Kaya, sa mababang konsentrasyon sa lupa (20-30 mg / kg), humigit-kumulang 30% ng tingga ay nasa anyo ng mga kumplikadong may mga organikong sangkap. Ang proporsyon ng mga kumplikadong compound ng lead ay tumataas na may pagtaas sa konsentrasyon nito sa 400 mg / g, at pagkatapos ay bumababa. Ang mga metal ay sinusuri rin (pagpapalit o hindi palitan) ng mga precipitates ng iron at manganese hydroxides, clay mineral, at organikong bagay sa lupa. Ang mga metal na magagamit sa mga halaman at may kakayahang mag-leaching ay matatagpuan sa solusyon ng lupa sa anyo ng mga libreng ion, complex at chelate.

Ang pagsipsip ng mga HM ng lupa ay higit na nakasalalay sa reaksyon ng kapaligiran at kung saan ang mga anion ay nananaig sa solusyon ng lupa. Sa isang acidic na daluyan, ang tanso, tingga at sink ay mas na-sorbed, at sa isang alkaline na daluyan, ang cadmium at kobalt ay sinisipsip nang masinsinan. Ang tanso ay mas gustong nagbubuklod sa mga organikong ligand at iron hydroxides.

Talahanayan 2 Ang kadaliang mapakilos ng mga elemento ng bakas sa iba't ibang mga lupa depende sa pH ng solusyon sa lupa

Ang mga salik ng lupa at klima ay kadalasang tumutukoy sa direksyon at bilis ng paglipat at pagbabago ng mga HM sa lupa. Kaya, ang mga kondisyon ng mga rehimen ng lupa at tubig ng forest-steppe zone ay nag-aambag sa masinsinang vertical na paglipat ng mga HM kasama ang profile ng lupa, kabilang ang paglipat ng mga metal na may daloy ng tubig kasama ang mga bitak, mga daanan ng ugat, atbp. ...

Ang Nickel (Ni) ay isang elemento ng pangkat VIII ng periodic table na may atomic mass na 58.71. Ang Nickel, kasama ang Mn, Fe, Co at Cu, ay kabilang sa tinatawag na transition metals, na ang mga compound ay may mataas na biological activity. Dahil sa mga tampok na istruktura ng mga orbital ng elektron, ang mga metal sa itaas, kabilang ang nickel, ay may mahusay na binibigkas na kakayahang kumplikado. Ang nikel ay may kakayahang bumuo ng mga matatag na complex, halimbawa, na may cysteine at citrate, pati na rin sa maraming mga organic at inorganic na ligand. Ang geochemical na komposisyon ng mga magulang na bato ay higit na tumutukoy sa nilalaman ng nikel sa mga lupa. Ang pinakamalaking halaga ng nickel ay nakapaloob sa mga lupa na nabuo mula sa basic at ultrabasic na mga bato. Ayon sa ilang mga may-akda, ang mga hangganan ng labis at nakakalason na antas ng nickel para sa karamihan ng mga species ay nag-iiba mula 10 hanggang 100 mg / kg. Ang bulk ng nickel ay naayos sa lupa na hindi gumagalaw, at napakahina na paglipat sa koloidal na estado at sa komposisyon ng mga mekanikal na suspensyon ay hindi nakakaapekto sa kanilang pamamahagi kasama ang vertical na profile at medyo pare-pareho.

Lead (Pb). Ang kimika ng tingga sa lupa ay natutukoy sa pamamagitan ng isang maselan na balanse ng magkasalungat na direksyon na mga proseso: sorption-desorption, dissolution-transition sa solid state. Ang tingga na napupunta sa lupa na may mga emisyon ay kasama sa cycle ng mga pagbabagong pisikal, kemikal at physicochemical. Sa una, ang mga proseso ng mekanikal na paggalaw ay nangingibabaw (ang mga particle ng lead ay gumagalaw sa ibabaw at sa lupa kasama ang mga bitak) at convective diffusion. Pagkatapos, habang natutunaw ang solid-phase lead compound, mas kumplikadong mga proseso ng physicochemical (sa partikular, mga proseso ng pagsasabog ng ion) ay papasok, na sinamahan ng pagbabago ng mga lead compound na natanggap na may alikabok.

Napag-alaman na ang tingga ay lumilipat nang patayo at pahalang, na ang pangalawang proseso ang nangingibabaw sa una. Para sa 3 taon ng mga obserbasyon sa isang forb meadow, ang lead dust na lokal na inilapat sa ibabaw ng lupa ay inilipat nang pahalang ng 25-35 cm, habang ang lalim ng pagtagos nito sa kapal ng lupa ay 10-15 cm.Ang mga biological na kadahilanan ay may mahalagang papel sa ang paglipat ng tingga: ang mga ugat ng halaman ay sumisipsip ng mga ions na metal; sa panahon ng lumalagong panahon, lumilipat sila sa lupa; kapag ang mga halaman ay namatay at nabubulok, ang tingga ay inilalabas sa nakapalibot na masa ng lupa.

Nabatid na ang lupa ay may kakayahang magbigkis (sorb) sa technogenic lead na nakapasok dito. Ang sorption ay pinaniniwalaan na kinabibilangan ng ilang proseso: kumpletong pagpapalitan sa mga kasyon ng sumisipsip na complex ng mga lupa (nonspecific adsorption) at isang bilang ng complexation reactions ng lead sa mga donor ng mga bahagi ng lupa (specific adsorption). Sa lupa, pangunahing nauugnay ang tingga sa organikong bagay, gayundin sa mga mineral na luad, manganese oxide, iron at aluminum hydroxides. Sa pamamagitan ng pagbubuklod ng tingga, pinipigilan ng humus ang paglipat nito sa mga katabing kapaligiran at nililimitahan ang pagpasok nito sa mga halaman. Sa mga mineral na luad, ang mga illites ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkahilig sa pagsipsip ng tingga. Ang pagtaas ng pH ng lupa sa panahon ng liming ay humahantong sa isang mas malaking pagbubuklod ng lead sa lupa dahil sa pagbuo ng mga hindi natutunaw na compound (hydroxides, carbonates, atbp.).

Ang tingga, na naroroon sa lupa sa mga mobile form, ay naayos sa paglipas ng panahon ng mga bahagi ng lupa at nagiging hindi naa-access sa mga halaman. Ayon sa mga mananaliksik ng Russia, ang tingga ay pinaka-matibay na naayos sa chernozem at peat-silt soils.

Cadmium (Cd) Ang kakaibang uri ng cadmium, na nakikilala ito mula sa iba pang mga HM, ay na ito ay naroroon sa solusyon ng lupa pangunahin sa anyo ng mga cation (Cd 2+), bagaman sa lupa na may neutral na reaksyon ng medium, maaari itong bumubuo ng halos hindi matutunaw na mga complex na may sulfates, phosphates o hydroxides.

Ayon sa magagamit na data, ang konsentrasyon ng cadmium sa mga solusyon sa lupa ng mga background na lupa ay mula 0.2 hanggang 6 μg / L. Sa mga sentro ng polusyon sa lupa, tumataas ito sa 300-400 μg / l. ...

Ito ay kilala na ang cadmium ay napaka-mobile sa mga lupa; ay kayang dumaan sa malalaking dami mula sa solid phase hanggang sa likido at vice versa (na nagpapahirap sa paghula ng pagpasok nito sa halaman). Ang mga mekanismo na kumokontrol sa konsentrasyon ng cadmium sa solusyon sa lupa ay tinutukoy ng mga proseso ng sorption (ang pagsipsip ay nauunawaan bilang ang aktwal na adsorption, precipitation, at complexation). Ang Cadmium ay nasisipsip ng lupa sa mas maliit na dami kaysa sa iba pang mga HM. Upang makilala ang kadaliang mapakilos ng mga mabibigat na metal sa lupa, ginagamit ang ratio ng mga konsentrasyon ng mga metal sa solid phase sa na nasa isang equilibrium solution. Ang mataas na halaga ng ratio na ito ay nagpapahiwatig na ang mga HM ay nananatili sa solidong bahagi dahil sa reaksyon ng sorption, mababang halaga dahil sa katotohanan na ang mga metal ay nasa solusyon, mula sa kung saan maaari silang lumipat sa ibang media o pumasok sa iba't ibang mga reaksyon (geochemical o biological). Ito ay kilala na ang nangungunang proseso sa pagbubuklod ng cadmium ay ang adsorption ng clays. Ang mga kamakailang pag-aaral ay nagpakita rin ng malaking papel sa prosesong ito ng mga hydroxyl group, iron oxides at organic matter. Sa mababang antas ng polusyon at isang neutral na reaksyon ng medium, ang cadmium ay higit na na-adsorbed ng mga iron oxide. At sa isang acidic na kapaligiran (pH = 5), ang organikong bagay ay nagsisimulang kumilos bilang isang malakas na adsorbent. Sa isang mas mababang pH (pH = 4), ang mga function ng adsorption ay inililipat halos eksklusibo sa organikong bagay. Ang mga sangkap ng mineral ay hindi na gumaganap ng anumang papel sa mga prosesong ito.

Ito ay kilala na ang cadmium ay hindi lamang nasorbed ng ibabaw ng lupa, ngunit naayos din dahil sa pag-ulan, coagulation, at inter-batch na pagsipsip ng mga mineral na luad. Sa loob ng mga particle ng lupa, ito ay kumakalat sa pamamagitan ng micropores at sa iba pang mga paraan.

Ang Cadmium ay naayos sa iba't ibang paraan sa iba't ibang uri ng mga lupa. Sa ngayon, kakaunti ang nalalaman tungkol sa mapagkumpitensyang relasyon ng cadmium sa iba pang mga metal sa mga proseso ng sorption sa soil-absorbing complex. Ayon sa pananaliksik ng mga espesyalista mula sa Technical University of Copenhagen (Denmark), sa pagkakaroon ng nickel, cobalt at zinc, ang pagsipsip ng cadmium ng lupa ay pinigilan. Ipinakita ng iba pang mga pag-aaral na ang sorption ng cadmium ng lupa ay pinahina sa pagkakaroon ng mga chlorine ions. Ang saturation ng lupa na may Ca 2+ ions ay humantong sa pagtaas sa kapasidad ng sorption ng cadmium. Maraming mga bono ng cadmium na may mga bahagi ng lupa ay nagiging marupok; sa ilalim ng ilang mga kundisyon (halimbawa, isang acidic na reaksyon ng kapaligiran), ito ay pinakawalan at muling napupunta sa solusyon.

Ang papel na ginagampanan ng mga microorganism sa proseso ng paglusaw ng cadmium at ang paglipat nito sa isang mobile na estado ay ipinahayag. Bilang resulta ng kanilang mahahalagang aktibidad, ang alinman sa nalulusaw sa tubig na mga kumplikadong metal ay nabuo, o ang mga kondisyong physicochemical ay nilikha na pumapabor sa paglipat ng cadmium mula sa solid patungo sa likidong bahagi.

Ang mga prosesong nagaganap sa cadmium sa lupa (sorption-desorption, transition to solution, atbp.) ay magkakaugnay at magkakaugnay, ang daloy ng metal na ito sa mga halaman ay depende sa kanilang direksyon, intensity at lalim. Ito ay kilala na ang halaga ng cadmium sorption sa pamamagitan ng lupa ay depende sa halaga ng pH: mas mataas ang pH ng lupa, mas ito sorbs cadmium. Kaya, ayon sa magagamit na data, sa hanay ng pH mula 4 hanggang 7.7 na may pagtaas sa pH bawat yunit, ang kapasidad ng pagsipsip ng mga lupa na may kaugnayan sa cadmium ay tumaas ng humigit-kumulang tatlong beses.

Sink (Zn). Ang kakulangan ng zinc ay maaaring magpakita mismo sa acidic strongly podzolized light soils, at sa calcareous, zinc-poor, at highly humic soils. Ang pagpapakita ng kakulangan sa zinc ay pinahusay sa pamamagitan ng paggamit ng mataas na dosis ng phosphorus fertilizers at malakas na pag-aararo ng subsoil sa arable horizon.

Ang pinakamataas na kabuuang nilalaman ng zinc ay nasa tundra (53-76 mg / kg) at chernozem (24-90 mg / kg) na mga lupa, ang pinakamababa ay sa soddy-podzolic soils (20-67 mg / kg). Ang kakulangan ng zinc ay madalas na ipinapakita sa neutral at bahagyang alkalina na calcareous na mga lupa. Sa acidic na mga lupa, ang zinc ay mas mobile at magagamit sa mga halaman.

Ang zinc sa lupa ay naroroon sa ionic form, kung saan ito ay na-adsorbed ng mekanismo ng cation-exchange sa isang acidic medium o bilang resulta ng chemisorption sa isang alkaline medium. Ang pinaka-mobile na ion ay Zn 2+. Ang kadaliang mapakilos ng zinc sa lupa ay pangunahing naiimpluwensyahan ng halaga ng pH at ang nilalaman ng mga mineral na luad. Sa pH<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе .

Ang kemikal na komposisyon ng mga lupa sa iba't ibang teritoryo ay magkakaiba at ang distribusyon ng mga elemento ng kemikal na nakapaloob sa mga lupa sa buong teritoryo ay hindi pantay. Kaya, halimbawa, dahil nakararami sa isang nakakalat na estado, ang mga mabibigat na metal ay nagagawang bumuo ng mga lokal na bono, kung saan ang kanilang mga konsentrasyon ay maraming daan at libu-libong beses na mas mataas kaysa sa antas ng clarke.

Ang isang bilang ng mga elemento ng kemikal ay kinakailangan para sa normal na paggana ng katawan. Ang kanilang kakulangan, labis o kawalan ng timbang ay maaaring magdulot ng mga sakit na tinatawag na microelementosis 1, o biogeochemical endemia, na maaaring natural at gawa ng tao. Sa kanilang pamamahagi, may mahalagang papel ang tubig, gayundin ang mga produktong pagkain, kung saan pumapasok ang mga elemento ng kemikal mula sa lupa sa pamamagitan ng mga kadena ng pagkain.

Eksperimento na itinatag na ang porsyento ng HM sa mga halaman ay apektado ng porsyento ng HM sa lupa, atmospera, tubig (sa kaso ng algae). Napansin din na sa mga lupa na may parehong nilalaman ng mabibigat na metal, ang isa at ang parehong pananim ay nagbibigay ng ibang ani, bagaman ang mga kondisyon ng klima ay nag-tutugma din. Pagkatapos ay natuklasan ang pagtitiwala ng ani sa kaasiman ng lupa.

Ang pinaka-pinag-aralan ay ang kontaminasyon sa lupa na may cadmium, mercury, lead, arsenic, copper, zinc at manganese. Isaalang-alang natin ang kontaminasyon sa lupa sa mga metal na ito nang hiwalay para sa bawat isa. 2

Cadmium (Cd)

Ang nilalaman ng cadmium sa crust ng lupa ay humigit-kumulang 0.15 mg / kg. Ang Cadmium ay puro sa bulkan (sa dami mula 0.001 hanggang 1.8 mg / kg), metamorphic (sa dami mula 0.04 hanggang 1.0 mg / kg) at sedimentary na mga bato (sa dami mula 0.1 hanggang 11.0 mg / kg). Ang mga lupa na nabuo batay sa naturang mga panimulang materyales ay naglalaman ng 0.1-0.3; 0.1 - 1.0 at 3.0 - 11.0 mg / kg ng cadmium, ayon sa pagkakabanggit.

Sa acidic soils, ang cadmium ay naroroon sa anyo ng Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, at sa calcareous soils, sa anyo ng Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3 +.

Ang pagsipsip ng cadmium ng mga halaman ay makabuluhang bumababa sa liming ng acidic na mga lupa. Sa kasong ito, ang pagtaas ng pH ay binabawasan ang solubility ng cadmium sa kahalumigmigan ng lupa, pati na rin ang bioavailability ng cadmium ng lupa. Kaya ang nilalaman ng cadmium sa mga dahon ng beet sa calcareous soils ay mas mababa kaysa sa nilalaman ng cadmium sa parehong mga halaman sa uncoated soils. Ang isang katulad na epekto ay ipinakita para sa bigas at trigo ->.

Ang negatibong epekto ng pagtaas ng pH sa pagkakaroon ng cadmium ay nauugnay sa isang pagbaba hindi lamang sa solubility ng cadmium sa yugto ng solusyon sa lupa, kundi pati na rin sa aktibidad ng ugat, na nakakaapekto sa pagsipsip.

Ang Cadmium ay medyo maliit na mobile sa mga lupa, at kung ang materyal na naglalaman ng cadmium ay idinagdag sa ibabaw nito, karamihan sa mga ito ay nananatiling buo.

Kasama sa mga pamamaraan para sa pag-alis ng mga kontaminant mula sa lupa ang alinman sa pag-alis ng kontaminadong layer mismo, pag-alis ng cadmium mula sa layer, o pagtatakip sa kontaminadong layer. Ang Cadmium ay maaaring gawing kumplikadong hindi matutunaw na mga compound na may magagamit na mga ahente ng chelating (hal. ethylenediaminetetraacetic acid). ...

Dahil sa medyo mabilis na pagsipsip ng cadmium mula sa lupa ng mga halaman at ang mababang toxicity ng mga karaniwang nakikitang konsentrasyon nito, ang cadmium ay maaaring maipon sa mga halaman at makapasok sa food chain nang mas mabilis kaysa sa lead at zinc. Samakatuwid, ang cadmium ay nagdudulot ng pinakamalaking panganib sa kalusugan ng tao kapag ang mga dumi ay ipinapasok sa lupa.

Ang isang pamamaraan upang mabawasan ang dami ng cadmium na maaaring pumasok sa food chain ng tao mula sa mga kontaminadong lupa ay ang pagtatanim ng hindi-tao na pagkain o mga pananim na sumisipsip ng maliit na halaga ng cadmium sa lupa.

Sa pangkalahatan, ang mga pananim sa acidic na lupa ay sumisipsip ng mas maraming cadmium kaysa sa neutral o alkaline na mga lupa. Samakatuwid, ang liming acidic soils ay isang mabisang paraan ng pagbabawas ng dami ng absorbed cadmium.

Mercury (Hg)

Ang mercury ay matatagpuan sa kalikasan sa anyo ng mga metal na singaw na Hg 0, na nabuo sa panahon ng pagsingaw nito mula sa crust ng lupa; sa anyo ng mga inorganic na asing-gamot na Hg (I) at Hg (II), at sa anyo ng mga organic compound ng methylmercury CH 3 Hg +, monomethyl- at dimethyl derivatives ng CH 3 Hg + at (CH 3) 2 Hg.

Naiipon ang mercury sa itaas na abot-tanaw (0-40 cm) ng lupa at mahinang lumilipat sa mas malalim na mga layer nito. Ang mga compound ng mercury ay lubos na matatag na mga sangkap ng lupa. Ang mga halamang tumutubo sa lupa na kontaminado ng mercury ay sumisipsip ng malaking halaga ng elemento at naiipon ito sa mga mapanganib na konsentrasyon, o hindi lumalaki.

Lead (Pb)

Ayon sa data ng mga eksperimento na isinagawa sa isang mabuhangin na kultura na may pagpapakilala ng threshold para sa mga konsentrasyon ng lupa ng Hg (25 mg / kg) at Pb (25 mg / kg) at lumampas sa threshold ng 2-20 beses, ang mga halaman ng oat ay lumalaki at umuunlad nang normal hanggang sa isang tiyak na antas ng polusyon. Habang tumataas ang konsentrasyon ng mga metal (para sa Pb, simula sa isang dosis na 100 mg / kg), nagbabago ang hitsura ng mga halaman. Sa matinding dosis ng mga metal, ang mga halaman ay namamatay sa loob ng tatlong linggo mula sa simula ng mga eksperimento. Ang nilalaman ng mga metal sa mga bahagi ng biomass sa pagbaba ng pagkakasunud-sunod ay ipinamamahagi tulad ng sumusunod: mga ugat - bahagi sa itaas ng lupa - butil.

Ang kabuuang suplay ng tingga sa kapaligiran (at, samakatuwid, bahagyang sa lupa) mula sa mga sasakyan sa teritoryo ng Russia noong 1996 ay tinatayang humigit-kumulang 4.0 libong tonelada, kung saan 2.16 libong tonelada ang dinala ng transportasyon ng kargamento. Ang pinakamataas na pag-load sa lead ay isinasaalang-alang para sa mga rehiyon ng Moscow at Samara, na sinusundan ng mga rehiyon ng Kaluga, Nizhny Novgorod, Vladimir at iba pang mga constituent entity ng Russian Federation na matatagpuan sa gitnang bahagi ng European teritoryo ng Russia at North Caucasus. Ang pinakamalaking absolute lead emissions ay naitala sa Ural (685 t), Volga (651 t) at West Siberian (568 t) na mga rehiyon. At ang pinaka masamang epekto ng mga paglabas ng lead ay nabanggit sa Tatarstan, Krasnodar at Stavropol Territories, Rostov, Moscow, Leningrad, Nizhny Novgorod, Volgograd, Voronezh, Saratov at Samara Regions (Zeleny Mir na pahayagan, espesyal na isyu # 28, 1997).

Arsenic (As)

Ang arsenic ay matatagpuan sa kapaligiran sa iba't ibang anyo na matatag sa kemikal. Ang dalawang pangunahing estado ng oksihenasyon nito ay As (III) at As (V). Sa likas na katangian, ang pentavalent arsenic ay laganap sa anyo ng iba't ibang mga inorganic compound, bagaman ang trivalent arsenic ay madaling matagpuan sa tubig, lalo na sa ilalim ng anaerobic na kondisyon.

tanso(Cu)

Ang mga natural na mineral na tanso sa mga lupa ay kinabibilangan ng sulfates, phosphates, oxides, at hydroxides. Ang mga tansong sulfide ay maaaring mabuo sa mahinang pinatuyo o baha na mga lupa, kung saan ang pagbabawas ng mga kondisyon ay natanto. Ang mga mineral na tanso ay kadalasang masyadong natutunaw upang manatili sa malayang pagpapatuyo ng mga lupang pang-agrikultura. Sa mga lupang kontaminado ng metal, gayunpaman, ang kapaligiran ng kemikal ay maaaring kontrolin ng mga prosesong hindi balanse na humahantong sa akumulasyon ng mga metastable na solidong bahagi. Ipinapalagay na ang covellite (CuS) o chalcopyrite (CuFeS 2) ay maaari ding naroroon sa mga nabawasang lupang kontaminado sa tanso.

Ang mga bakas na halaga ng tanso ay maaaring naroroon bilang mga discrete sulfide inclusions sa silicates at maaaring palitan ng isomorphically para sa mga cation sa phyllosilicates. Ang mga clay mineral, na hindi balanse sa singil, ay sumisipsip ng tanso nang hindi partikular, habang ang iron at manganese oxides at hydroxides ay nagpapakita ng napakataas na partikular na pagkakaugnay para sa tanso. Ang mga organikong compound na may mataas na molekular na timbang ay may kakayahang maging solid na sumisipsip para sa tanso, habang ang mga organikong compound na may mababang timbang na molekular ay may posibilidad na bumuo ng mga natutunaw na complex.

Ang pagiging kumplikado ng komposisyon ng lupa ay naglilimita sa kakayahang paghiwalayin ang mga compound ng tanso sa dami sa mga tiyak na anyo ng kemikal. ay nagpapahiwatig -> Ang pagkakaroon ng isang malaking masa ng mga copper conglomerates ay matatagpuan kapwa sa mga organikong sangkap at sa Fe at Mn oxides. Ang pagpapakilala ng mga basurang naglalaman ng tanso o mga inorganic na tansong asing-gamot ay nagpapataas ng konsentrasyon ng mga compound ng tanso sa lupa, na maaaring makuha gamit ang medyo malambot na reagents; kaya, ang tanso ay matatagpuan sa lupa sa anyo ng labile chemical forms. Ngunit ang isang madaling matunaw at mapapalitan na elemento - tanso - ay bumubuo ng isang maliit na bilang ng mga anyo na maaaring masipsip ng mga halaman, kadalasang mas mababa sa 5% ng kabuuang nilalaman ng tanso sa lupa.

Ang toxicity ng tanso ay tumataas sa pagtaas ng pH ng lupa at may mababang kapasidad ng pagpapalitan ng kation ng lupa. Ang pagpapatibay ng tanso sa pamamagitan ng pagkuha ay nangyayari lamang sa ibabaw ng mga layer ng lupa, at ang mga pananim na malalim ang ugat ay hindi apektado nito.

Ang kapaligiran at nutrisyon ng halaman ay maaaring makaapekto sa phytotoxicity ng tanso. Halimbawa, ang tansong toxicity sa palay sa kapatagan ay makikita kapag ang mga halaman ay dinidiligan ng malamig sa halip na mainit na tubig. Ang katotohanan ay ang aktibidad ng microbiological ay pinipigilan sa malamig na lupa at lumilikha ng mga kondisyon ng pagpapanumbalik sa lupa na magpapadali sa pag-ulan ng tanso mula sa solusyon.

Ang copper phytotoxicity ay nangyayari sa simula mula sa labis na magagamit na tanso sa lupa at pinahusay ng acidity ng lupa. Dahil ang tanso ay medyo hindi aktibo sa lupa, halos lahat ng tanso na pumapasok sa lupa ay nananatili sa itaas na mga layer. Ang pagpapakilala ng mga organikong sangkap sa mga lupang kontaminado ng tanso ay maaaring mabawasan ang toxicity dahil sa adsorption ng isang natutunaw na metal ng isang organikong substrate (sa kasong ito, ang mga Cu 2+ ions ay na-convert sa mga kumplikadong compound na hindi gaanong naa-access sa halaman) o sa pamamagitan ng pagtaas ng ang mobility ng Cu 2+ ions at ang kanilang leaching mula sa lupa sa anyo ng mga natutunaw na organo-copper complex.

Sink (Zn)

Ang zinc ay matatagpuan sa lupa sa anyo ng mga oxosulfates, carbonates, phosphates, silicates, oxides at hydroxides. Ang mga inorganikong compound na ito ay metastable sa well-drained agricultural land. Tila, ang sphalerite ZnS ay ang thermodynamically nangingibabaw na anyo sa parehong nabawas at na-oxidized na mga lupa. Ang ilang kaugnayan ng zinc sa phosphorus at chlorine ay makikita sa mga nakuhang sediment na kontaminado ng mabibigat na metal. Samakatuwid, ang medyo natutunaw na mga asing-gamot ng zinc ay dapat na matagpuan sa mga lupang mayaman sa metal.

Ang zinc ay isomorphically na pinalitan ng iba pang mga cation sa silicate na mineral; maaari itong i-close o i-corecipitated ng manganese at iron hydroxides. Ang mga phylosilicate, carbonate, hydrated metal oxide, at mga organikong compound ay mahusay na sumisipsip ng zinc, gamit ang parehong partikular at hindi partikular na mga binding site.

Ang solubility ng zinc ay tumataas sa acidic na mga lupa, pati na rin kapag kumplikado na may mababang molekular na timbang na mga organikong ligand. Ang pagbabawas ng mga kondisyon ay maaaring mabawasan ang solubility ng zinc dahil sa pagbuo ng hindi matutunaw na ZnS.

Ang zinc phytotoxicity ay kadalasang nagpapakita ng sarili kapag ang mga ugat ng halaman ay nakipag-ugnayan sa isang labis na solusyon ng zinc sa lupa. Ang transportasyon ng zinc sa pamamagitan ng lupa ay nangyayari sa pamamagitan ng pagpapalitan at pagsasabog, ang huling proseso ay nangingibabaw sa mga lupa na may mababang nilalaman ng zinc. Ang exchange transport ay mas makabuluhan sa high-zinc soils, kung saan ang mga konsentrasyon ng natutunaw na zinc ay medyo stable.

Ang zinc mobility sa soils ay tumataas sa pagkakaroon ng chelating agents (natural o synthetic). Ang pagtaas sa natutunaw na konsentrasyon ng zinc na dulot ng pagbuo ng mga natutunaw na chelates ay nagbabayad para sa pagbaba ng kadaliang kumilos dahil sa pagtaas ng laki ng molekular. Ang konsentrasyon ng zinc sa mga tisyu ng halaman, ang pangkalahatang paggamit nito at ang mga sintomas ng toxicity ay positibong nauugnay sa konsentrasyon ng zinc sa solusyon na nagpapaligo sa mga ugat ng halaman.

Ang libreng Zn 2+ ion ay higit na hinihigop ng root system ng mga halaman, samakatuwid ang pagbuo ng mga natutunaw na chelates ay nag-aambag sa solubility ng metal na ito sa mga lupa, at ang reaksyong ito ay nagbabayad para sa nabawasan na pagkakaroon ng zinc sa chelated form.

Ang orihinal na anyo ng kontaminasyon ng metal ay nakakaapekto sa potensyal para sa zinc toxicity: ang pagkakaroon ng zinc para sa halaman sa mga fertilized soils na may katumbas na kabuuang nilalaman ng metal ay bumababa sa pagkakasunud-sunod ng ZnSO 4> sludge> waste compost.

Karamihan sa mga eksperimento sa kontaminasyon sa lupa na may Zn-containing sludge ay hindi nagpakita ng pagbaba sa ani o halatang phytotoxicity; gayunpaman, ang kanilang pangmatagalang aplikasyon sa isang mataas na rate ay maaaring makapinsala sa mga halaman. Ang simpleng paglalagay ng zinc sa anyo ng ZnSO 4 ay nagdudulot ng pagbaba sa paglaki ng pananim sa acidic na mga lupa, habang ang pangmatagalang aplikasyon nito sa halos neutral na mga lupa ay hindi napapansin.

Ang zinc ay umabot sa mga antas ng toxicity sa mga lupang pang-agrikultura, bilang panuntunan, dahil sa ibabaw ng sink; ito ay karaniwang hindi tumagos ng mas malalim kaysa sa 15-30 cm.Ang malalim na mga ugat ng ilang mga pananim ay maaaring maiwasan ang pakikipag-ugnay sa labis na zinc dahil sa kanilang lokasyon sa hindi kontaminadong subsoil.

Ang pag-aapoy ng mga lupang kontaminado ng zinc ay nagpapababa ng konsentrasyon ng zinc sa mga pananim sa bukid. Ang pagdaragdag ng NaOH o Ca (OH) 2 ay binabawasan ang toxicity ng zinc sa mga pananim na gulay na lumago sa high-zinc peat soils, bagaman sa mga lupang ito ang pagsipsip ng zinc ng mga halaman ay napakalimitado. Ang kakulangan sa iron na dulot ng zinc ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iron o FeSO 4 chelates sa lupa o direkta sa mga dahon. Ang pisikal na pag-alis o pagtatapon ng zinc-contaminated na topcoat ay maaaring maiwasan ang mga nakakalason na epekto ng metal sa mga halaman.

Manganese

Sa lupa, ang mangganeso ay nasa tatlong estado ng oksihenasyon: +2, +3, +4. Para sa karamihan, ang metal na ito ay nauugnay sa mga pangunahing mineral o pangalawang metal oxide. Sa lupa, ang kabuuang halaga ng mangganeso ay nagbabago sa antas na 500 - 900 mg / kg.

Ang solubility ng Mn 4+ ay napakababa; ang trivalent manganese ay lubhang hindi matatag sa mga lupa. Karamihan sa mga manganese sa mga lupa ay naroroon sa anyo ng Mn 2+, habang sa well-aerated na mga lupa, karamihan sa mga ito sa solid phase ay naroroon sa anyo ng oxide, kung saan ang metal ay nasa oxidation state IV; sa mahinang aerated na mga lupa, ang manganese ay dahan-dahang nababawasan ng microbial na kapaligiran at pumasa sa solusyon ng lupa, kaya nagiging lubhang mobile.

Ang solubility ng Mn 2+ ay tumataas nang malaki sa mababang halaga ng pH, ngunit ang pagsipsip ng mangganeso ng mga halaman ay bumababa.

Ang pagkalason ng manganese ay kadalasang nangyayari kung saan ang kabuuang antas ng mangganeso ay katamtaman hanggang mataas, ang pH ng lupa ay medyo mababa at ang pagkakaroon ng oxygen sa lupa ay mababa din (ibig sabihin, naroroon ang mga nagpapababang kondisyon). Upang maalis ang epekto ng mga kondisyong ito, ang pH ng lupa ay dapat na tumaas sa pamamagitan ng liming, ang mga pagsisikap ay dapat gawin upang mapabuti ang paagusan ng lupa, upang mabawasan ang daloy ng tubig, i.e. karaniwang pinapabuti ang istraktura ng isang naibigay na lupa.

Ang kabuuang kontaminasyon ng lupa ay nailalarawan sa kabuuang dami ng mabibigat na metal. Ang pagkakaroon ng mga elemento para sa mga halaman ay tinutukoy ng kanilang mga mobile form. Samakatuwid, ang nilalaman ng mga mobile na anyo ng mabibigat na metal sa lupa ay ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig na nagpapakilala sa sanitary at hygienic na sitwasyon at pagtukoy ng pangangailangan para sa mga hakbang sa detoxification ng reclamation.
Depende sa extractant na ginamit, ang isang iba't ibang mga halaga ng isang mobile na anyo ng mabigat na metal ay nakuha, na, na may isang tiyak na convention, ay maaaring ituring na magagamit sa mga halaman. Para sa pagkuha ng mga mobile na anyo ng mabibigat na metal, ginagamit ang iba't ibang mga kemikal na compound na may hindi pantay na kapangyarihan sa pagkuha: mga acid, salts, buffer solution, at tubig. Ang pinakakaraniwang extractant ay 1N HCl at ammonium acetate buffer pH 4.8. Sa kasalukuyan, hindi sapat na pang-eksperimentong materyal ang naipon na nagpapakilala sa pag-asa ng nilalaman ng mabibigat na metal sa mga halaman, na nakuha ng iba't ibang mga solusyon sa kemikal, sa kanilang konsentrasyon sa lupa. Ang pagiging kumplikado ng sitwasyong ito ay dahil din sa ang katunayan na ang pagkakaroon ng isang mobile na anyo ng mabibigat na metal para sa mga halaman ay higit sa lahat ay nakasalalay sa mga katangian ng lupa at ang mga tiyak na katangian ng mga halaman. Bukod dito, ang pag-uugali ng bawat elemento sa lupa ay may sariling tiyak, likas na mga pattern.
Upang pag-aralan ang epekto ng mga katangian ng lupa sa pagbabagong-anyo ng mga compound ng mabibigat na metal, nagsagawa kami ng mga eksperimento ng modelo sa mga lupa na naiiba nang husto sa kanilang mga katangian (Talahanayan 8). Ang mga extractant na ginamit ay isang malakas na acid - 1N HNO3, neutral Ca (NO3) 2 asin, isang acetate-ammonium buffer solution, at tubig.

Ang analytical data na ibinigay sa mga talahanayan 9-12 ay nagpapahiwatig na. na ang nilalaman ng acid-soluble compounds ng zinc, lead at cadmium, na dumadaan sa extract na 1N HNO3, ay malapit sa kanilang halaga na ipinakilala sa lupa Ang extractant na ito ay nakakuha ng 78-90% Pb, 88-100% Cd at 78-96% Ang Zn ay pumapasok sa lupa ... Ang dami ng matatag na naayos na mga compound ng mga elementong ito ay nakasalalay sa antas ng pagkamayabong ng lupa. Ang kanilang nilalaman sa mahinang nilinang soddy-podzolic na lupa ay mas mababa kaysa sa soddy-podzolic medium-cultivated at tipikal na chernozem.
Ang dami ng mga napalitang compound na Cd, Pb, at Zn, na nakuha gamit ang isang 1-n na solusyon ng neutral na asin Ca (NO3) 2, ay ilang beses na mas mababa kaysa sa halagang ipinasok sa lupa sa pamamagitan ng kanilang masa at depende rin sa antas ng lupa. pagkamayabong. Ang pinakamaliit na nilalaman ng mga elemento na nakuha ng Ca (NO3) 2 na solusyon ay nakuha sa chernozem. Sa pagtaas ng paglilinang ng sod-podzolic na lupa, nabawasan din ang kadaliang kumilos ng mga mabibigat na metal. Sa paghusga sa pamamagitan ng katas ng asin, ang pinaka-mobile na mga compound ay cadmium, medyo mas mababa - zinc. Ang mga lead compound na nakuha ng neutral na asin ay nailalarawan sa pamamagitan ng hindi gaanong kadaliang kumilos.
Ang nilalaman ng mga mobile na anyo ng mga metal, na na-extract ng isang acetate-ammonium buffer solution na may pH na 4.8, ay pangunahing tinutukoy din ng uri ng lupa, komposisyon nito, at mga katangian ng physicochemical.
Tulad ng para sa mapapalitan (nababawi 1 n Ca (NO3) 2) na mga anyo ng mga elementong ito, nagpapatuloy ang isang regularidad, na ipinahayag sa isang pagtaas sa dami ng mga mobile compound na Cd, Pb, at Zn sa acidic na lupa, at ang mobility ng Cd at Zn ay mas mataas kaysa sa Pb. Ang dami ng cadmium na nakuha ng katas na ito ay 90-96% ng inilapat na dosis para sa mahinang nilinang lupa, 70-76% para sa sod-podzolic na lupa na may katamtamang pagtatanim, at 44-48% para sa chernozem. Ang dami ng zinc at lead na dumadaan sa buffer solution CH3COONH4 ay, ayon sa pagkakabanggit: 57-71 at 42-67% para sa soddy-podzolic na hindi maayos na nilinang lupa, 49-70 at 37-48% para sa medium na nilinang; 46-65 at 20-42% para sa chernozem. Ang pagbaba sa kapasidad ng pagkuha ng CH3COONH4 para sa lead sa chernozem ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng mga mas matatag na complex at compound nito na may matatag na humic compound.
Ang mga lupa na ginamit sa eksperimento ng modelo ay naiiba sa maraming mga parameter ng pagkamayabong ng lupa, ngunit sa pinakamalaking lawak sa mga katangian ng acid at ang bilang ng mga napalitang base. Magagamit sa panitikan at ang aming pang-eksperimentong data ay nagpapahiwatig na ang reaksyon ng kapaligiran sa lupa ay malakas na nakakaapekto sa kadaliang mapakilos ng mga elemento.
Ang pagtaas sa konsentrasyon ng mga hydrogen ions sa solusyon sa lupa ay humantong sa paglipat ng mga mahihirap na natutunaw na mga lead salt sa mas natutunaw na mga asin (ang paglipat ng PbCO3 sa Pb (HCO3) 2 ay partikular na katangian (BV Nekrasov, 1974). binabawasan ang katatagan ng mga lead-humus complex. Ang halaga ng pH ng solusyon sa lupa ay isa sa pinakamahalagang parameter na tumutukoy sa pagsipsip ng mga heavy metal ions ng lupa. Sa pagbaba ng pH, ang solubility ng karamihan sa mga heavy metal ay tumataas at, dahil dito, ang kanilang mobility sa system solid phase ng lupa - solusyon.J. Esser, N. Bassam (1981), na pinag-aaralan ang mobility ng cadmium sa aerobic soil conditions, natagpuan na sa pH range 4-6 ang mobility ng cadmium ay tinutukoy ng lakas ng ionic ng solusyon, sa pH na higit sa 6, ang sorption ng manganese oxides ay nangunguna sa kahalagahan.cadmium at nakakaapekto lamang sa sorption nito sa pH 8.
Ang pinaka-mobile at naa-access para sa mga halaman bahagi ng mabibigat na metal compounds sa lupa ay ang kanilang nilalaman sa solusyon sa lupa. Ang dami ng mga metal ions na pumapasok sa solusyon sa lupa ay tumutukoy sa toxicity ng isang partikular na elemento sa lupa. Ang estado ng equilibrium sa solid phase-solution system ay tumutukoy sa mga proseso ng sorption, ang kalikasan at direksyon nito ay depende sa mga katangian at komposisyon ng lupa. Ang epekto ng mga katangian ng lupa sa mobility ng mga mabibigat na metal at ang paglipat ng mga ito sa water extract ay kinumpirma ng data sa iba't ibang dami ng water-soluble compound na Zn, Pb at Cd na inilipat mula sa mga lupa mula sa iba't ibang antas ng fertility sa parehong dosis ng mga inilapat na metal ( Talahanayan 13). Kung ikukumpara sa chernozem, mas maraming nalulusaw sa tubig na mga compound ng metal ang nakapaloob sa soddy-podzolic medium-cultivated na lupa. Ang pinakamataas na nilalaman ng mga compound na nalulusaw sa tubig na Zn, Pb at Cd ay nasa hindi magandang nilinang na lupa. Ang paglilinang ng mga lupa ay nagbawas sa mobility ng mabibigat na metal. Sa soddy-podzolic mahinang nilinang lupa, ang nilalaman ng tubig-matutunaw anyo ng Zn. Ang Pb at Cd ay 20-35% na mas mataas kaysa sa medium-cultivated at 1.5-2.0 beses na mas mataas kaysa sa tipikal na chernozem. Ang isang pagtaas sa pagkamayabong ng lupa, na sinamahan ng isang pagtaas sa nilalaman ng humus, phosphates, neutralisasyon ng labis na kaasiman at isang pagtaas sa mga katangian ng buffer, ay humantong sa isang pagbawas sa nilalaman ng pinaka-agresibo na nalulusaw sa tubig na anyo ng mabibigat na metal.

Ang mapagpasyang papel sa pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa sistema ng solusyon sa lupa ay nilalaro ng mga proseso ng sorption-desorption sa solid phase ng lupa, na tinutukoy ng mga katangian ng lupa at hindi nakasalalay sa anyo ng ipinakilala tambalan. Ang mga resultang compound ng mga mabibigat na metal na may solidong bahagi ng lupa ay thermodynamically mas matatag kaysa sa mga ipinakilala na compound, at tinutukoy nila ang konsentrasyon ng mga elemento sa solusyon sa lupa (RI Pervunina. 1983).
Ang lupa ay isang malakas at aktibong sumisipsip ng mga mabibigat na metal, nagagawa nitong mahigpit na magbigkis at sa gayon ay bawasan ang daloy ng mga nakakalason sa mga halaman. Ang mga mineral at organikong bahagi ng lupa ay aktibong hindi aktibo ang mga compound ng metal, ngunit ang dami ng pagpapahayag ng kanilang pagkilos ay nakasalalay sa uri ng lupa (B A. Bol'shakov et al., 1978, VB Ilyin, 1987).
Ang naipon na pang-eksperimentong materyal ay nagpapahiwatig na. na ang pinakamalaking halaga ng mabibigat na metal mula sa lupa ay nakuha gamit ang 1 N acid extract. Kasabay nito, ang data ay malapit sa kabuuang nilalaman ng mga elemento sa lupa. Ang form na ito ng mga elemento ay maaaring ituring bilang isang pangkalahatang stock, na may kakayahang mag-convert sa isang mobile movable form. Ang nilalaman ng mabibigat na metal kapag na-extract mula sa lupa gamit ang acetate-ammonium buffer ay nagpapakilala sa isang mas mobile na bahagi. Ang mapapalitang anyo ng mabibigat na metal ay mas mobile. na-extract na may neutral na asin. V.S. Gorbatov at N.G. Naniniwala si Zyrin (1987) na ang pinaka-naa-access para sa mga halaman ay ang mapapalitang anyo ng mabibigat na metal, na piling kinuha ng mga solusyon ng mga asing-gamot, ang anion na kung saan ay hindi bumubuo ng mga complex na may mabibigat na metal, at ang cation ay may mataas na puwersa ng displacing. Ito ang mga katangian ng Ca (NO3) 2 na ginamit sa aming eksperimento. Ang pinaka-agresibong solvents - mga acid, na kadalasang ginagamit na 1N HCl at 1N HNO3, ay kunin mula sa lupa hindi lamang ang mga form na na-assimilated ng mga halaman, kundi pati na rin isang bahagi ng gross element, na pinakamalapit na reserba, para sa paglipat sa mga mobile compound.
Ang konsentrasyon sa solusyon sa lupa ng mga mabibigat na metal na nakuha ng katas ng tubig ay nagpapakilala sa pinaka-aktibong bahagi ng kanilang mga compound. Ito ang pinaka-agresibo at dynamic na bahagi ng mabibigat na metal, na nagpapakilala sa antas ng kadaliang kumilos ng mga elemento sa lupa. Ang mataas na nilalaman ng nalulusaw sa tubig na mga form ng TM ay maaaring humantong hindi lamang sa kontaminasyon ng mga produkto ng halaman, kundi pati na rin sa isang matalim na pagbaba sa ani hanggang sa kamatayan nito. Sa napakataas na nilalaman ng isang nalulusaw sa tubig na anyo ng mabibigat na metal sa lupa, ito ay nagiging isang independiyenteng salik na tumutukoy sa laki ng pananim at sa antas ng polusyon nito.
Sa ating bansa, ang impormasyon ay naipon sa nilalaman ng mobile form ng TM sa mga hindi maruming lupa, pangunahin sa mga kilala bilang mga elemento ng bakas - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (Talahanayan 14). Upang matukoy ang mobile form, ang mga indibidwal na extractant ay kadalasang ginagamit (ayon kay Ya.V. Peive at G.Ya. Rinkis). Tulad ng makikita mula sa Talahanayan 14, ang mga lupa ng mga indibidwal na rehiyon ay malaki ang pagkakaiba sa dami ng mobile form ng parehong metal.

Ang dahilan ay maaaring, ayon sa V.B. Ilyin (1991), ang mga genetic na katangian ng mga lupa, una sa lahat, ang pagtitiyak ng granulometric at mineralogical na komposisyon, ang antas ng nilalaman ng humus, ang reaksyon ng kapaligiran. Para sa kadahilanang ito, ang mga lupa ng isang natural na rehiyon at, bukod dito, kahit na ng parehong uri ng genetic sa loob ng rehiyong ito ay maaaring mag-iba nang malaki.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng minimum at maximum na halaga ng movable form ay maaaring nasa loob ng isang mathematical order. Walang ganap na impormasyon sa nilalaman ng mga mobile na anyo ng Pb, Cd, Cr, Hg at iba pang pinakanakakalason na elemento sa mga lupa. Mahirap i-assess nang tama ang mobility ng TM sa mga lupa gamit ang mga kemikal na malaki ang pagkakaiba sa kapasidad ng pagkatunaw ng mga ito bilang extractant. Kaya, halimbawa, ang 1 n HCl ay nakakuha ng mga mobile form mula sa horizon ng araro sa mg / kg: Mn - 414, Zn - 7.8 Ni - 8.3, Cu - 3.5, Pb - 6.8, Co - 5.3 (mga lupa ng Western Siberia), habang 2.5% CH3COOH kinuha 76; 0.8; 1.2; 1.3; 0.3; 0.7 (mga lupa ng rehiyon ng Tomsk Ob, data ng Ilyin. 1991). Ang mga materyales na ito ay nagpapahiwatig na ang 1 n HCl na nakuha mula sa lupa, maliban sa zinc, mga 30% ng mga metal mula sa kabuuang halaga, at 2.5% CH3COOH - mas mababa sa 10%. Samakatuwid, ang extractant na 1N HCl, na malawakang ginagamit sa agrochemical research at sa characterization ng mga lupa, ay may mataas na kakayahan sa pagpapakilos na may kaugnayan sa mga reserba ng mabibigat na metal.
Ang pangunahing bahagi ng mga mobile compound ng mabibigat na metal ay nakakulong sa humus o root-inhabited soil horizons, kung saan ang mga biochemical na proseso ay aktibong nagaganap at maraming mga organikong sangkap ang nilalaman. Mabigat na bakal. na kasama sa mga organic complex ay lubos na mobile. V.B. Tinutukoy ni Ilyin (1991) ang posibilidad ng akumulasyon ng mga mabibigat na metal sa illuvial at carbonate horizon, kung saan ang mga pinong particle ay puspos ng mga mabibigat na metal at nalulusaw sa tubig na mga anyo ng mga elemento na lumilipat mula sa nakapatong na layer. Sa illuvial at carbonate horizon, ang mga compound na naglalaman ng metal ay namuo. Ito ay pinaka pinadali ng isang matalim na pagtaas sa pH ng kapaligiran sa lupa ng mga horizon na ito, dahil sa pagkakaroon ng mga carbonate.
Ang kakayahan ng mga mabibigat na metal na maipon sa mas mababang mga horizon ng lupa ay mahusay na inilalarawan ng data sa mga profile ng lupa ng Siberia (Talahanayan 15). Sa abot-tanaw ng humus, ang pagtaas ng nilalaman ng maraming elemento (Sr, Mn, Zn, Ni, atbp.) Ay nabanggit, anuman ang kanilang simula. Sa maraming mga kaso, ang pagtaas sa nilalaman ng mobile Sr sa carbonate horizon ay malinaw na sinusubaybayan. Ang kabuuang nilalaman ng mga mobile form sa mas maliit na halaga ay tipikal para sa mabuhangin na mga lupa, sa mas malaking halaga para sa mabuhangin na mga lupa. Iyon ay, mayroong isang malapit na kaugnayan sa pagitan ng nilalaman ng mga mobile na anyo ng mga elemento at ang granulometric na komposisyon ng mga lupa. Ang isang katulad na positibong relasyon ay maaaring masubaybayan sa pagitan ng nilalaman ng mga mobile na anyo ng mabibigat na metal at ang nilalaman ng humus.

Ang nilalaman ng mga mobile na anyo ng mabibigat na metal ay napapailalim sa malakas na pagbabagu-bago, na nauugnay sa pagbabago ng biological na aktibidad ng mga lupa at ang impluwensya ng mga halaman. Kaya, ayon sa pananaliksik na isinagawa ng V.B. Ilyin, ang nilalaman ng mobile molybdenum sa soddy-podzolic soil at southern chernozem ay nagbago ng 5 beses sa panahon ng lumalagong panahon.
Sa mga nagdaang taon, pinag-aaralan ng ilang institusyong pananaliksik ang epekto ng pangmatagalang paggamit ng mineral, organic at lime fertilizers sa nilalaman ng mga mobile form ng mabibigat na metal sa lupa.
Sa Dolgoprudnaya Agrochemical Experimental Station (DAOS, Moscow Region), isang pag-aaral ang ginawa tungkol sa akumulasyon ng mga mabibigat na metal, nakakalason na elemento at ang kanilang kadaliang kumilos sa lupa sa ilalim ng mga kondisyon ng matagal na paggamit ng mga phosphorus fertilizers sa limed sod-podzolic heavy loamy soil (Yu .A. Potatueva et al., 1994.). Ang sistematikong paggamit ng ballast at concentrated fertilizers sa loob ng 60 taon, iba't ibang anyo ng phosphates sa loob ng 20 taon at phosphorite flour mula sa iba't ibang deposito sa loob ng 8 taon ay walang makabuluhang epekto sa kabuuang nilalaman ng mabibigat na metal at nakakalason na elemento (TE) sa lupa. , ngunit humantong sa pagtaas ng kadaliang kumilos sa ilang TM at TE. Ang nilalaman ng mga mobile at nalulusaw sa tubig na mga anyo sa lupa ay tumaas ng halos 2 beses sa sistematikong paggamit ng lahat ng pinag-aralan na anyo ng mga phosphorus fertilizers, na nagkakahalaga, gayunpaman, 1/3 lamang ng MPC. Ang dami ng mobile strontium ay tumaas ng 4.5 beses sa lupa na nakatanggap ng simpleng superphosphate. Ang pagpapakilala ng mga krudo na phosphorite mula sa deposito ng Kingisepskoye ay humantong sa isang pagtaas sa nilalaman ng mga mobile form sa lupa (AAB pH 4.8): humantong sa pamamagitan ng 2 beses, nikel sa pamamagitan ng 20% at chromium sa pamamagitan ng 17%, na kung saan ay nagkakahalaga ng 1/4 at 1/10 ng MPC, ayon sa pagkakabanggit. Ang isang pagtaas sa nilalaman ng mobile chromium ng 17% ay nabanggit sa lupa na nakatanggap ng mga hilaw na phosphorite mula sa deposito ng Chilisai (Talahanayan 16).

Ang paghahambing ng pang-eksperimentong data ng mga pangmatagalang eksperimento sa larangan ng DAO na may mga pamantayan sa sanitary at kalinisan para sa nilalaman ng mga mobile na anyo ng mabibigat na metal sa lupa, at sa kanilang kawalan ng mga rekomendasyong iminungkahi sa panitikan, ay nagpapahiwatig na ang nilalaman ng mobile ang mga anyo ng mga elementong ito sa lupa ay mas mababa sa pinahihintulutang antas. Ang mga pang-eksperimentong data na ito ay nagpapahiwatig na kahit na ang isang napakatagal na paggamit ng mga phosphorus fertilizers sa loob ng 60 taon ay hindi humantong sa labis na antas ng MPC sa lupa alinman sa mga tuntunin ng gross o mobile na mga anyo ng mabibigat na metal. Kasabay nito, ang mga datos na ito ay nagpapahiwatig na ang pagrarasyon ng mga mabibigat na metal sa lupa sa pamamagitan lamang ng mga gross form ay hindi sapat na napatunayan at dapat na dagdagan ng nilalaman ng mobile form, na sumasalamin sa parehong mga kemikal na katangian ng mga metal mismo at ang mga katangian ng ang lupang tinutubuan ng mga halaman.
Sa batayan ng mahabang karanasan sa larangan na itinatag sa ilalim ng pamumuno ng Academician N.S. Avdonin sa eksperimentong base ng Moscow State University "Chashnikovo", isang pag-aaral ang isinagawa ng epekto ng pangmatagalang paggamit ng mineral, organic, lime fertilizers at ang kanilang kumbinasyon sa nilalaman ng mga mobile form ng mabibigat na metal sa lupa. sa loob ng 41 taon (VG Mineev et al., 1994). Ang mga resulta ng mga pag-aaral na isinagawa sa talahanayan 17 ay nagpakita na ang paglikha ng pinakamainam na mga kondisyon para sa paglago at pag-unlad ng mga halaman ay makabuluhang nabawasan ang nilalaman ng mga mobile form ng lead at cadmium sa lupa. Ang sistematikong paggamit ng nitrogen-potassium fertilizers, pag-acidify ng solusyon sa lupa at pagbabawas ng nilalaman ng mobile phosphorus, nadoble ang konsentrasyon ng mga mobile compound ng lead at nickel at nadagdagan ang nilalaman ng cadmium sa lupa ng 1.5 beses.

Ang nilalaman ng gross at mobile forms ng TM sa sod-podzolic light loamy soil ng Belarus ay pinag-aralan na may matagal na paggamit ng urban wastewater sludge: thermophilically fermented mula sa silt fields (TIP) at thermophilically fermented na may kasunod na mechanical dehydration (TMT).
Para sa 8 taon ng pananaliksik, ang saturation ng OCB crop rotation ay 6.25 t / ha (solong dosis) at 12.5 t / ha (dobleng dosis), na humigit-kumulang 2-3 beses na mas mataas kaysa sa inirekumendang dosis.
Tulad ng makikita mula sa Talahanayan 18, mayroong malinaw na pattern ng pagtaas sa nilalaman ng gross at mobile forms ng TM bilang resulta ng tatlong beses na pagpapakilala ng WWS. Bukod dito, ang zinc ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinakadakilang kadaliang mapakilos, ang halaga nito sa isang mobile na anyo ay nadagdagan ng 3-4 beses kumpara sa kontrol na lupa (NP Reshetsky, 1994). Sa kasong ito, ang nilalaman ng mga mobile compound ng cadmium, tanso, lead at chromium ay hindi nagbago nang malaki.

Mga pananaliksik ng mga siyentipiko ng industriya ng agrikultura ng Belarus. Ipinakita ng mga akademya na noong ipinakilala ang putik ng dumi sa alkantarilya (SIP-wet sludge mula sa mga silt field, TIP, TMO), nagkaroon ng kapansin-pansing pagtaas sa nilalaman ng mga mobile na anyo ng mga elemento sa lupa, ngunit higit sa lahat ay cadmium, zinc, tanso ( Talahanayan 19). Ang dayap ay halos walang epekto sa mobility ng mga metal. Ayon sa mga may-akda. Ang paggamit ng isang katas sa 1 N HNO3 upang makilala ang antas ng kadaliang kumilos ng mga metal ay hindi matagumpay, dahil higit sa 80% ng kabuuang nilalaman ng elemento ang pumapasok dito (A.I. Gorbyleva et al., 1994).

Ang pagtatatag ng ilang mga dependency ng mga pagbabago sa kadaliang mapakilos ng TM sa lupa sa antas ng kaasiman ay isinasagawa sa mga eksperimento sa microfield sa mga leached chernozems ng Central ChZ RF. Kasabay nito, ang pagpapasiya ng cadmium, zinc, lead ay isinasagawa sa mga sumusunod na extract: hydrochloric, nitric, sulfuric acid, ammonium acetate buffer sa pH 4.8 at pH 3.5, ammonium nitrate, distilled water. Ang isang malapit na ugnayan ay naitatag sa pagitan ng kabuuang nilalaman ng zinc at ang mga mobile form nito, na nakuha ng mga acid R = 0.924-0.948. Kapag gumagamit ng AAB pH 4.8 R = 0.784, AAB pH 3.5 = 0.721. Ang tingga na nakuhang may hydrochloric at nitric acid ay hindi gaanong nauugnay sa kabuuang nilalaman: R = 0.64-0.66. Ang iba pang mga extract ay may mas mababang mga coefficient ng ugnayan. Ang ugnayan sa pagitan ng mga mababawi na acid ng cadmium compound at ang kabuuang reserba ay napakataas (R = 0.98-0.99). kapag kinukuha ang AAB pH 4.8-R = 0.92. Ang paggamit ng iba pang mga extract ay nagbigay ng mga resulta na nagpapahiwatig ng mahinang relasyon sa pagitan ng bulk at mobile na mga anyo ng mabibigat na metal sa lupa (N.P.Bogomazov, P.G. Akulov, 1994).
Sa isang pangmatagalang eksperimento sa larangan (All-Russian Research Institute of Flax, Tver Region), na may matagal na paggamit ng mga pataba sa soddy-podzolic na lupa, ang proporsyon ng mga mobile metal compound mula sa nilalaman ng kanilang mga potensyal na magagamit na mga form ay nabawasan, lalo na sa ikatlong taon ng aftereffect ng dayap sa isang dosis ng 2 g hanggang.(Talahanayan. dalawampu't). Sa ika-13 taon, ang epekto ng dayap sa parehong dosis ay nabawasan lamang ang nilalaman ng mobile na bakal at aluminyo sa lupa. sa ika-15 taon - bakal, aluminyo at mangganeso (L.I. Petrova. 1994).

Dahil dito, upang mabawasan ang nilalaman ng mga mobile na anyo ng tingga at tanso sa lupa, kinakailangan na muling i-liming ang lupa.
Ang pag-aaral ng kadaliang mapakilos ng mga mabibigat na metal sa chernozems ng rehiyon ng Rostov ay nagpakita na sa isang metrong layer ng ordinaryong chernozems, ang halaga ng zinc na nakuha ng ammonium acetate buffer extract na may pH na 4.8 ay nagbabago sa loob ng 0.26-0.54 mg / kg. manganese 23.1-35.7 mg / kg, tanso 0.24-0.42 (G.V. Agafonov, 1994) Ang paghahambing ng mga figure na ito sa mga gross reserves ng trace elements sa lupa ng parehong mga lugar ay nagpakita na ang kadaliang mapakilos ng iba't ibang mga elemento ay naiiba nang malaki. Ang zinc sa carbonate chernozem ay 2.5-4.0 beses na mas mababa ang magagamit ng mga halaman kaysa sa tanso at 5-8 beses na mas mababa kaysa sa mangganeso (Talahanayan 21).

Kaya, ang mga resulta ng mga pag-aaral na isinagawa ay nagpapakita. na ang problema ng mobility ng mabibigat na metal sa lupa ay masalimuot at multifactorial. Ang nilalaman ng mga mobile na anyo ng mabibigat na metal sa lupa ay nakasalalay sa maraming mga kondisyon. Ang pangunahing paraan na humahantong sa isang pagbawas sa nilalaman ng form na ito ng mabibigat na metal ay isang pagtaas sa pagkamayabong ng lupa (liming, isang pagtaas sa nilalaman ng humus at posporus, atbp.). Kasabay nito, walang pangkalahatang tinatanggap na pagbabalangkas para sa mga mobile na metal. Sa seksyong ito, iniaalok namin ang aming pag-unawa sa iba't ibang mga fraction ng mga mobile na metal sa lupa:
1) ang kabuuang stock ng mga mobile form (mabawi ng mga acid);
2) mobile movable form (na-extract sa mga solusyon sa buffer):
3) mapapalitan (na-extract na may neutral na mga asing-gamot);
4) natutunaw sa tubig.

Hindi lihim na ang lahat ay gustong magkaroon ng summer cottage sa isang ecologically clean area, kung saan walang urban gas pollution. Ang kapaligiran ay naglalaman ng mga mabibigat na metal (arsenic, lead, copper, mercury, cadmium, manganese at iba pa) na nagmumula pa sa mga maubos na gas ng mga sasakyan. Dapat itong maunawaan na ang lupa ay isang likas na tagapaglinis ng atmospera at tubig sa lupa, ito ay nag-iipon hindi lamang ng mga mabibigat na metal, kundi pati na rin ang mga nakakapinsalang pestisidyo na may mga hydrocarbon. Ang mga halaman naman ay tinatanggap ang anumang ibigay sa kanila ng lupa. Ang metal, na naninirahan sa lupa, ay nakakapinsala hindi lamang sa lupa mismo, kundi pati na rin sa mga halaman, at, bilang isang resulta, ang mga tao.

Mayroong maraming soot malapit sa pangunahing kalsada, na tumagos sa mga layer ng ibabaw ng lupa at naninirahan sa mga dahon ng mga halaman. Ang mga pananim na ugat, prutas, berry at iba pang mayabong na pananim ay hindi maaaring palaguin sa naturang site. Ang pinakamababang distansya mula sa kalsada ay 50 m.

Ang lupa na puno ng mabibigat na metal ay mahirap na lupa, ang mga mabibigat na metal ay nakakalason. Dito ay hindi ka makakakita ng mga ants, ground beetle at earthworm, ngunit magkakaroon ng malaking konsentrasyon ng mga insektong sumisipsip. Ang mga halaman ay madalas na dumaranas ng mga sakit sa fungal, natuyo at hindi lumalaban sa mga peste.

Ang pinaka-mapanganib ay ang mga mobile compound ng mabibigat na metal, na madaling makuha sa acidic na lupa. Ang mga halaman na lumaki sa acidic o light sandy na lupa ay ipinakita na naglalaman ng mas maraming metal kaysa neutral o calcareous na lupa. Bukod dito, ang mabuhangin na lupa na may reaksyong acid ay lalong mapanganib, madali itong maipon at madaling tumagas kapag napunta ito sa tubig sa lupa. Ang plot ng hardin, kung saan ang bahagi ng leon ay luad, ay madaling madaling kapitan ng akumulasyon ng mabibigat na metal, habang ang paglilinis sa sarili ay tumatagal ng mahabang panahon at dahan-dahan. Ang pinakaligtas at pinaka-matatag na lupa ay itim na lupa, na pinayaman ng dayap at humus.

Paano kung may mabibigat na metal sa lupa? Mayroong ilang mga paraan upang malutas ang problema.

1. Maaaring ibenta ang isang hindi matagumpay na site.

2. Ang pag-aapoy ay isang magandang paraan upang mabawasan ang konsentrasyon ng mabibigat na metal sa lupa. Mayroong iba't ibang . Ang pinakasimpleng: magtapon ng isang dakot ng lupa sa isang lalagyan ng suka, kung lumilitaw ang bula, kung gayon ang lupa ay alkalina. O maghukay ng isang maliit na lupa, kung nakakita ka ng isang puting layer sa loob nito, kung gayon ang kaasiman ay naroroon. Ang tanong ay magkano. Pagkatapos ng liming, suriin nang regular para sa kaasiman, maaaring kailanganin na ulitin ang pamamaraan. Lime na may dolomite flour, blast-furnace slag, peat ash, limestone.

Kung maraming mabibigat na metal ang naipon na sa lupa, magiging kapaki-pakinabang na alisin ang tuktok na layer ng lupa (20-30 cm) at palitan ito ng itim na lupa.

3. Patuloy na pagpapakain ng mga organikong pataba (pataba, compost). Ang mas maraming humus sa lupa, mas mababa ang mabibigat na metal na nilalaman nito, at ang toxicity ay bumababa. Ang mahirap, tigang na lupa ay hindi kayang protektahan ang mga halaman. Huwag mag-oversaturate sa mga mineral fertilizers, lalo na sa nitrogen fertilizers. Ang mga mineral na pataba ay mabilis na nabubulok ang mga organikong bagay.

4. Pagluluwag ng ibabaw. Pagkatapos ng pag-loosening, siguraduhing isagawa, na may pit o compost. Kapag lumuwag, kapaki-pakinabang na magdagdag ng vermiculite, na magiging hadlang sa pagitan ng mga halaman at mga nakakalason na sangkap sa lupa.

5. Pag-flush ng lupa lamang may magandang drainage. Kung hindi, sa tubig, ang mga mabibigat na metal ay makakalat sa buong site. Ibuhos sa malinis na tubig upang ang isang layer ng lupa na 30-50 cm ay hugasan para sa mga pananim ng gulay at hanggang sa 120 cm para sa mga palumpong ng prutas at puno. Ang paghuhugas ay isinasagawa sa tagsibol, kapag may sapat na kahalumigmigan sa lupa pagkatapos ng taglamig.

6. Alisin ang tuktok na layer ng lupa, gumawa ng magandang drainage mula sa pinalawak na luad o pebbles, at ibuhos ang itim na lupa sa ibabaw.

7. Magtanim ng mga halaman sa mga lalagyan o greenhouse kung saan madaling mapapalitan ang lupa. Pagmasdan, huwag palaguin ang halaman sa isang lugar nang mahabang panahon.

8. Kung ang lugar ng hardin ay malapit sa kalsada, kung gayon mayroong mataas na posibilidad ng tingga sa lupa, na lumalabas kasama ang mga maubos na gas ng mga kotse. Patuyuin ang tingga sa pamamagitan ng pagtatanim ng mga gisantes sa pagitan ng mga halaman; huwag mag-ani. Sa taglagas, hukayin ang mga gisantes at sunugin ang mga ito kasama ng mga prutas. Ang mga halaman na may malakas na malalim na sistema ng ugat ay mapapabuti ang lupa, na ililipat mula sa malalim na layer sa itaas na posporus, potasa at kaltsyum.

9. Ang mga gulay at prutas na itinanim sa mabigat na lupa ay dapat palaging pinainit o hinugasan man lang sa ilalim ng tubig na umaagos, kaya nag-aalis ng alikabok sa atmospera.

10. Sa mga kontaminadong lugar o isang seksyon sa kalsada, isang matibay na bakod ang inilalagay, ang lambat ay hindi magiging hadlang laban sa alikabok sa kalsada. Sa likod ng bakod, siguraduhing magtanim ng deciduous (). Bilang isang pagpipilian, ang multi-tiered plantings ay magiging isang mahusay na proteksyon, na gaganap ang papel ng mga tagapagtanggol mula sa atmospheric dust at soot.

Ang pagkakaroon ng mabibigat na metal sa lupa ay hindi isang hatol, ang pangunahing bagay ay ang napapanahong pagkilala at pag-neutralize nito.

Ang mabibigat na metal (HM) ay kinabibilangan ng higit sa 40 kemikal na elemento ng periodic table ng D. I. Mendeleev, na ang atomic mass ay higit sa 50 atomic mass units (amu). Ito ay ang Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co, atbp.

Ang umiiral na konsepto ng "mabibigat na metal" ay hindi mahigpit, dahil ang mga di-metal na elemento ay madalas na tinutukoy bilang TM, halimbawa, As, Se, at kung minsan kahit F, Be at iba pang mga elemento, ang atomic mass na kung saan ay mas mababa sa 50 amu.

Mayroong maraming mga microelement sa mga HM na biologically mahalaga para sa mga buhay na organismo. Ang mga ito ay mahalaga at hindi maaaring palitan na mga bahagi ng mga biocatalyst at bioregulator ng pinakamahalagang proseso ng pisyolohikal. Gayunpaman, ang labis na nilalaman ng HM sa iba't ibang mga bagay ng biosphere ay may nakapanlulumo at nakakalason na epekto sa mga buhay na organismo.

Ang mga mapagkukunan ng HM na pumapasok sa lupa ay nahahati sa natural (weathering ng mga bato at mineral, proseso ng pagguho, aktibidad ng bulkan) at gawa ng tao (pagmimina at pagproseso ng mga mineral, pagkasunog ng gasolina, epekto ng mga sasakyan, agrikultura, atbp.) Lupang pang-agrikultura, bilang karagdagan sa polusyon sa pamamagitan ng atmospera, nahawahan din sila ng mga HM partikular, kapag gumagamit ng mga pestisidyo, mineral at organikong pataba, liming, gamit ang waste water. Kamakailan lamang, ang mga siyentipiko ay nagbigay ng espesyal na pansin sa mga lunsod na lupa. Ang huli ay nakakaranas ng isang makabuluhang technogenic pressure, na bahagi nito ay ang kontaminasyon ng HM.

mesa Ang 3.14 at 3.15 ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga HM sa iba't ibang mga bagay ng biosphere at ang mga mapagkukunan ng mga HM na pumapasok sa kapaligiran.

Talahanayan 3.14

Elemento	Lupa	sariwang tubig	Tubig dagat	Mga halaman	Mga hayop (sa tissue ng kalamnan)
Mn	1000	0,008	0,0002	0,3-1000	0,2-2,3
Zn	90 (1-900)	0,015	0,0049	1,4-600	240
Cu	30 (2-250)	0,003	0,00025	4-25	10
Co	8 (0,05-65)	0,0002	0,00002	0,01-4,6	0,005-1
Pb	35 (2-300)	0,003	0,00003	0,2-20	0,23-3,3
Cd	0,35 (0,01-2)	0,0001	-	0,05-0,9	0,14-3,2
Hg	0,06	0,0001	0,00003	0,005-0,02	0,02-0,7
Bilang	6	0,0005	0,0037	0,02-7	0,007-0,09
Se	0,4 (0,01-12)	0,0002	00,0002	0,001-0,5	0,42-1,9
F	200	0,1	1,3	0,02-24	0,05
B	20 (2-270)	0,15	4,44	8-200	0,33-1
Mo	1,2 (0,1-40)	0,0005	0,01	0,03-5	0,02-0,07
Cr	70 (5-1500)	0,001	0,0003	0,016-14	0,002-0,84
Ni	50 (2-750)	0,0005	0,00058	0,02-4	1-2

Talahanayan 3.15

Pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran TM

Ang dulo ng mesa. 3.4

Dumarating ang mga HM sa ibabaw ng lupa sa iba't ibang anyo. Ang mga ito ay mga oxide at iba't ibang mga metal na asing-gamot, parehong natutunaw at halos hindi matutunaw sa tubig (sulfides, sulfates, arsenites, atbp.). Sa komposisyon ng mga emisyon mula sa mga negosyo sa pagproseso ng ore at mga non-ferrous na metalurhiya na negosyo - ang pangunahing pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran HM - ang karamihan ng mga metal (70-90%) ay nasa anyo ng mga oxide.

Ang mga HM na nahuhulog sa ibabaw ng lupa ay maaaring maipon o mawala, depende sa likas na katangian ng mga geochemical barrier na likas sa isang partikular na teritoryo.

Karamihan sa HM na pumapasok sa ibabaw ng lupa ay naayos sa itaas na mga horizon ng humus. Ang mga HM ay natutunaw sa ibabaw ng mga particle ng lupa, nagbubuklod sa organikong bagay ng lupa, lalo na sa anyo ng mga elementong organikong compound, na naipon sa iron hydroxides, ay bahagi ng mga kristal na sala-sala ng mga mineral na luad, nagbibigay ng kanilang sariling mga mineral bilang isang resulta ng isomorphic Ang pagpapalit, ay nasa isang natutunaw na estado sa kahalumigmigan ng lupa at isang gas na estado sa hangin ng lupa, ay isang mahalagang bahagi ng biota ng lupa.

Ang antas ng HM mobility ay depende sa geochemical na kapaligiran at ang antas ng technogenic na epekto. Ang mabigat na pamamahagi ng laki ng butil at mataas na nilalaman ng organikong bagay ay humahantong sa pagbubuklod ng mga HM sa lupa. Ang pagtaas sa mga halaga ng pH ay nagpapahusay sa pagsipsip ng mga metal na bumubuo ng kation (tanso, sink, nikel, mercury, tingga, atbp.) at pinatataas ang kadaliang kumilos ng mga metal na bumubuo ng anion (molybdenum, chromium, vanadium, atbp.). Ang pagpapalakas ng mga kondisyon ng oxidizing ay nagpapataas ng kakayahan sa paglipat ng mga metal. Bilang resulta, ayon sa kakayahang magbigkis ng karamihan sa mga HM, ang mga lupa ay bumubuo sa sumusunod na hanay: serozem> chernozem> soddy-podzolic soil.

Ang tagal ng pananatili ng mga polluting component sa lupa ay mas mahaba kaysa sa ibang bahagi ng biosphere, at ang polusyon sa lupa, lalo na ang HM, ay halos walang hanggan. Ang mga metal, na naipon sa lupa, ay dahan-dahang inaalis sa panahon ng pag-leaching, pagkonsumo ng mga halaman, pagguho at deflation (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Ang kalahating panahon ng pag-alis (o pag-alis ng kalahati mula sa paunang konsentrasyon) ng HM ay nag-iiba-iba nang malaki para sa iba't ibang elemento, ngunit medyo mahabang panahon: para sa Zn - mula 70 hanggang 510 taon; para sa Cd - mula 13 hanggang 110 taong gulang; para sa Cu - mula 310 hanggang 1500 taon at para sa Pb - 2 - mula 740 hanggang 5900 taon (Sadovskaya, 1994).

Ang polusyon sa lupa na may HM ay may dalawang negatibong panig nang sabay-sabay. Una, ang pagpasok sa mga kadena ng pagkain mula sa lupa patungo sa mga halaman, at mula doon sa katawan ng mga hayop at tao, ang mga HM ay nagdudulot ng malubhang sakit sa kanila - isang pagtaas sa saklaw ng populasyon at pagbaba sa pag-asa sa buhay, pati na rin ang pagbaba. sa dami at kalidad ng mga pananim ng mga halamang pang-agrikultura at mga produktong hayop.

Pangalawa, ang pag-iipon sa malalaking dami sa lupa, ang mga HM ay may kakayahang baguhin ang marami sa mga katangian nito. Una sa lahat, ang mga pagbabago ay nakakaapekto sa mga biological na katangian ng lupa: ang kabuuang bilang ng mga microorganism ay bumababa, ang kanilang komposisyon ng mga species (pagkakaiba-iba) ay bumababa, ang istraktura ng microbiocenoses ay nagbabago, ang intensity ng mga pangunahing microbiological na proseso at ang aktibidad ng mga enzyme ng lupa ay bumababa, atbp. lupa, tulad ng estado ng humus, istraktura, pH ng kapaligiran, atbp. Ang resulta ay isang bahagyang, at sa ilang mga kaso, kumpletong pagkawala ng pagkamayabong ng lupa.

Sa likas na katangian, may mga teritoryo na may hindi sapat o labis na nilalaman ng HM sa mga lupa. Ang abnormal na nilalaman ng HM sa mga lupa ay dahil sa dalawang pangkat ng mga dahilan: mga biogeochemical na katangian ng mga ecosystem at ang impluwensya ng technogenic na daloy ng bagay. Sa unang kaso, ang mga lugar kung saan ang konsentrasyon ng mga elemento ng kemikal ay mas mataas o mas mababa kaysa sa pinakamainam na antas para sa mga buhay na organismo ay tinatawag na natural geochemical anomalies, o biogeochemical provinces. Dito, ang maanomalyang nilalaman ng mga elemento ay dahil sa mga likas na dahilan - ang mga katangian ng mga bato ng magulang, ang proseso ng pagbuo ng lupa, ang pagkakaroon ng mga anomalya ng mineral. Sa pangalawang kaso, ang mga teritoryo ay tinatawag na technogenic geochemical anomalya. Depende sa sukat, nahahati sila sa global, rehiyonal at lokal.

Ang lupa, hindi tulad ng iba pang mga bahagi ng natural na kapaligiran, ay hindi lamang geochemically nag-iipon ng mga bahagi ng polusyon, ngunit din ay gumaganap bilang isang natural na buffer na kumokontrol sa paglipat ng mga kemikal na elemento at compounds sa atmospera, hydrosphere at buhay na bagay.

Ang iba't ibang halaman, hayop at tao ay nangangailangan ng tiyak na komposisyon ng lupa at tubig para sa buhay. Sa mga lugar ng geochemical anomalya, ang paglipat ng mga paglihis mula sa pamantayan sa komposisyon ng mineral kasama ang buong kadena ng pagkain ay nagaganap, na nagpapalubha.

Bilang resulta ng paglabag sa nutrisyon ng mineral, ang mga pagbabago sa komposisyon ng mga species ng phyto-, zoo- at microbocenoses, sakit ng mga ligaw na lumalagong anyo ng mga halaman, isang pagbawas sa dami at kalidad ng mga ani ng mga halamang pang-agrikultura at mga produktong hayop, isang Ang pagtaas ng morbidity ng populasyon at pagbaba ng pag-asa sa buhay ay sinusunod (Talahanayan 3.15). Ang mekanismo ng nakakalason na epekto ng TM ay ipinakita sa talahanayan. 3.16.

Talahanayan 3.15

Mga kaguluhan sa pisyolohikal sa mga halaman na may labis at kakulangan ng nilalaman ng HM sa kanila (ayon kay Kovalevsky, Andrianova, 1970; Kabata-pendias,

pendias, 1989)

Elemento	Mga karamdaman sa pisyolohikal
Elemento	may kakulangan	sobra
Cu	Chlorosis, pagkalanta, melanism, puting baluktot na mga tuktok, mahinang pagbuo ng panicle, nababagabag na lignification, tuyong tuktok ng mga puno	Madilim na berdeng dahon, tulad ng sa Fe-induced chlorosis; makapal, maikli o parang barbed-wire na mga ugat pagsugpo sa pagbuo ng shoot
Zn	Interveinal chlorosis (pangunahin sa mga monocots), bansot na paglaki, rosette na dahon ng mga puno, purple-red na tuldok sa mga dahon	Chlorosis at nekrosis ng mga dulo ng dahon, interveinal chlorosis ng mga batang dahon, pagpapahina ng paglago ng halaman sa kabuuan, nasirang mga ugat na parang barbed wire
Cd	-	Kayumangging mga gilid ng dahon, chlorosis, mapupulang ugat at tangkay, baluktot na mga dahon at kayumangging mga ugat
Hg	-	Ang ilang mga pagsugpo sa mga shoots at mga ugat, chlorosis ng mga dahon at mga brown spot sa kanila
Pb	-	Nabawasan ang photosynthesis, madilim na berdeng dahon, gumugulong na lumang dahon, bansot na mga dahon, kayumangging maiikling ugat

Talahanayan 3.16

Ang mekanismo ng pagkilos ng TM toxicity (ayon kay Torshin et al., 1990)

Elemento	Aksyon
Cu, Zn, Cd, Hg, Pb	Epekto sa pagkamatagusin ng lamad, reaksyon sa SH - mga grupo ng cysteine at methionine
Pb	Pagbabago ng three-dimensional na istraktura ng mga protina
Cu, Zn, Hg, Ni	Ang pagbuo ng mga complex na may phospholipids
Ni	Ang pagbuo ng mga complex na may albumin
	Pag-iwas sa enzyme:
Hg2 +	alkaline phosphatase, gluco-6-phosphatase, lactate dehydrogenase
Cd2 +	adenosine triphosphatase, alcohol dehydrogenase, amylase, carbonic anhydrase, carboxypeptidase (pentidase), glutamatoxaloacetate transaminase
Pb2 +	acetylcholinesterase, alkaline phosphatase, ATPase
Ni2 +	carbonic anhydrase, cytochrome oxidase, benzopyrene hydroxylase

Ang nakakalason na epekto ng HM sa mga biological system ay pangunahin dahil sa ang katunayan na madali silang nagbubuklod sa mga sulfhydryl na grupo ng mga protina (kabilang ang mga enzyme), na pinipigilan ang kanilang synthesis at sa gayon ay nakakagambala sa metabolismo sa katawan.

Ang mga nabubuhay na organismo ay nakabuo ng iba't ibang mekanismo ng paglaban sa HM: mula sa pagbabawas ng mga HM ions sa hindi gaanong nakakalason na mga compound hanggang sa pag-activate ng mga ion transport system na epektibo at partikular na nag-aalis ng mga nakakalason na ion mula sa cell patungo sa panlabas na kapaligiran.

Ang pinakamahalagang kinahinatnan ng epekto ng HM sa mga buhay na organismo, na nagpapakita ng sarili sa biogeocenotic at biospheric na antas ng organisasyon ng bagay na may buhay, ay ang pagharang sa oksihenasyon ng organikong bagay. Ito ay humahantong sa isang pagbaba sa rate ng mineralization at akumulasyon nito sa mga ecosystem. Kasabay nito, ang pagtaas sa konsentrasyon ng mga organikong bagay ay nagdudulot ng pagbubuklod ng HM dito, na pansamantalang pinapawi ang pagkarga sa ecosystem. Ang pagbaba sa rate ng pagkabulok ng mga organikong bagay dahil sa pagbaba sa bilang ng mga organismo, ang kanilang biomass at ang intensity ng mahahalagang aktibidad ay itinuturing na isang passive na tugon ng mga ecosystem sa polusyon ng HM. Ang aktibong pagsalungat ng mga organismo sa anthropogenic load ay makikita lamang sa kurso ng habambuhay na akumulasyon ng mga metal sa mga katawan at kalansay. Ang pinaka-lumalaban na species ay responsable para sa prosesong ito.

Ang paglaban ng mga buhay na organismo, lalo na ang mga halaman, sa mataas na konsentrasyon ng HMs at ang kanilang kakayahang makaipon ng mataas na konsentrasyon ng mga metal ay maaaring magdulot ng malaking panganib sa kalusugan ng tao, dahil pinapayagan nila ang pagtagos ng mga pollutant sa food chain. Depende sa mga geochemical na kondisyon ng produksyon, ang pagkain ng tao na parehong halaman at hayop ay maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng tao para sa mga elemento ng mineral, maging kulang o naglalaman ng labis sa mga ito, nagiging mas nakakalason, nagiging sanhi ng sakit at maging kamatayan (Talahanayan 3.17).

Talahanayan 3.17

Ang epekto ng HM sa katawan ng tao (Kovalsky, 1974; Brief Medical Encyclopedia, 1989; Torshin et al., 1990; Effects on the body .., 1997; Handbook of toxicology .., 1999)

Elemento	Mga abnormalidad sa pisyolohikal
Elemento	may kakulangan	sobra
Mn	Mga sakit ng skeletal system	Lagnat, pulmonya, pinsala sa central nervous system (manganese parkinsonism), endemic gout, may kapansanan sa sirkulasyon ng dugo, gastrointestinal functions, kawalan ng katabaan
Cu	Kahinaan, anemia, leukemia, mga sakit ng skeletal system, may kapansanan sa koordinasyon ng mga paggalaw	Mga sakit sa trabaho, hepatitis, sakit ni Wilson. Nakakaapekto sa bato, atay, utak, mata
Zn	Nabawasan ang gana, deformity ng buto, dwarf growth, matagal na paggaling ng mga sugat at paso, mahinang paningin, myopia	Pagbawas sa carcinogenesis, anemia, pagsugpo sa mga proseso ng oxidative, dermatitis
Pb	-	Lead encephalo neuropathy, metabolic disorder, pagsugpo sa mga reaksyon ng enzymatic, kakulangan sa bitamina, anemia, multiple sclerosis. Bahagi ng skeletal system sa halip na calcium
Cd	-	Gastrointestinal disorder, respiratory disorders, anemia, high blood pressure, kidney damage, itai-itai disease, proteinuria, osteoporosis, mutagenic at carcinogenic effect
Hg	-	Mga sugat ng central nervous system at peripheral nerves, infantilism, reproductive disorder, stomatitis, sakit Minamata, maagang pagtanda
Co	Endemic goiter	-
Ni	-	Dermatitis, hematopoiesis disorder, carcinogenicity, embryotoxicosis, subacute myelo-optic neuropathy
Cr	-	Dermatitis, carcinogenicity
V	-	Mga sakit ng cardiovascular system

Ang iba't ibang HM ay nagdudulot ng banta sa kalusugan ng tao sa iba't ibang antas. Ang pinaka-mapanganib ay Hg, Cd, Pb (Talahanayan 3.18).

Talahanayan 3.18

Mga klase ng mga pollutant ayon sa kanilang panganib (GOST 17.4.1.02-83)

Ang isyu ng pagrarasyon ng nilalaman ng mga HM sa lupa ay napakahirap. Ang solusyon nito ay dapat na batay sa pagkilala sa multifunctionality ng lupa. Sa proseso ng pagrarasyon, ang lupa ay maaaring isaalang-alang mula sa iba't ibang posisyon: bilang isang natural na katawan; bilang tirahan at substrate para sa mga halaman, hayop at mikroorganismo; bilang isang bagay at paraan ng produksyon ng agrikultura at industriya; bilang isang likas na reservoir na naglalaman ng mga pathogenic microorganism. Ang regulasyon ng nilalaman ng HM sa lupa ay dapat isagawa batay sa mga prinsipyo ng ekolohikal na lupa, na tinatanggihan ang posibilidad na makahanap ng magkatulad na mga halaga para sa lahat ng mga lupa.

Mayroong dalawang pangunahing diskarte sa isyu ng remediation ng mga lupang kontaminado ng HMs. Ang una ay naglalayong linisin ang lupa mula sa HM. Ang paglilinis ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pag-leaching, sa pamamagitan ng pagkuha ng mga HM mula sa lupa gamit ang mga halaman, sa pamamagitan ng pag-alis sa tuktok na kontaminadong layer ng lupa, atbp. Ang pangalawang diskarte ay batay sa pag-aayos ng mga HM sa lupa, pag-convert sa mga ito sa mga form na hindi matutunaw sa tubig na hindi naa-access ng mga buhay na organismo . Para dito, iminungkahi na ipasok sa lupa ang mga organikong bagay, phosphorus mineral fertilizers, ion-exchange resins, natural zeolites, brown coal, liming ng lupa, atbp. Gayunpaman, anumang paraan ng pag-aayos ng HM sa lupa ay may sariling tagal . Maaga o huli, ang isang bahagi ng HM ay muling magsisimulang pumasok sa solusyon sa lupa, at mula doon sa mga buhay na organismo.

Kaya, higit sa 40 elemento ng kemikal ang inuri bilang mabibigat na metal, ang atomic mass nito ay higit sa 50 amu. kumain. Ang mga ito ay Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co, atbp. Maraming microelement sa mga HM, na kinakailangan at hindi maaaring palitan na mga bahagi ng biocatalyst at bioregulator ng pinakamahalagang proseso ng physiological. Gayunpaman, ang labis na nilalaman ng HM sa iba't ibang mga bagay ng biosphere ay may nakapanlulumo at nakakalason na epekto sa mga buhay na organismo.

Dumarating ang mga HM sa ibabaw ng lupa sa iba't ibang anyo. Ang mga ito ay mga oxide at iba't ibang mga metal na asin, parehong natutunaw at halos hindi matutunaw sa tubig.

Ang mga ekolohikal na kahihinatnan ng polusyon sa lupa na may HM ay nakasalalay sa mga parameter ng polusyon, geochemical na kondisyon at katatagan ng lupa. Kasama sa mga parameter ng polusyon ang likas na katangian ng metal, ibig sabihin, ang mga kemikal at nakakalason na katangian nito, ang nilalaman ng metal sa lupa, ang anyo ng compound ng kemikal, ang panahon mula sa sandali ng polusyon, atbp. alkaline at redox na mga kondisyon, aktibidad ng microbiological at mga proseso ng biochemical, atbp.

Kapag na-standardize ang nilalaman ng mga HM sa lupa, dapat isaalang-alang ang polyfunctionality ng lupa. Ang lupa ay maaaring ituring na isang natural na katawan, bilang isang tirahan at substrate para sa mga halaman, hayop at microorganism, bilang isang bagay at paraan ng agrikultura at pang-industriya na produksyon, bilang isang natural na reservoir na naglalaman ng mga pathogenic microorganism, bilang isang bahagi ng terrestrial biogeocenosis at biosphere. sa kabuuan.