خانه » طراحی خانه » آلودگی خاک به فلزات سنگین منسوجات. فلزات سنگین آلاینده های محیطی هستند. چشم انداز آینده

آلودگی خاک به فلزات سنگین منسوجات. فلزات سنگین آلاینده های محیطی هستند. چشم انداز آینده

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

موسسه آموزش عالی بودجه ایالتی فدرال "دانشگاه فنی دولتی امسک"

گروه اکولوژی صنعتی و ایمنی

"مشکلات آلودگی خاک به فلزات سنگین و راه حل های ممکن برای آنها"

تکمیل شد:

فومین آ.، ملنیکوف دی.، لامازهپ آ.

دانش آموزان gr. TB-161

بررسی شد:

Kholkin E.G., Ph.D.

معرفی
نتیجه
کتابشناسی - فهرست کتب
معرفی
خاک یک منبع طبیعی ارزشمند است که منابع غذایی لازم را برای انسان فراهم می کند. هیچ چیز نمی تواند جایگزین پوشش خاک شود: بدون این شی طبیعی عظیم، زندگی بر روی زمین غیرممکن است. در عین حال، امروزه می توان استفاده نادرست از خاک را مشاهده کرد که منجر به افزایش آلودگی آن و در نتیجه کاهش خواص حاصلخیزی آن می شود. از هم اکنون بشریت باید به طور جدی به مشکل آلودگی خاک بیاندیشد و اقدامات لازم را برای حفاظت از آن انجام دهد.
خاک شاخصی از وضعیت فنی کلی است. آلودگی با بارش و زباله های سطحی وارد خاک می شود. آنها همچنین توسط سنگ های خاک و آب های زیرزمینی وارد لایه خاک می شوند. گروه فلزات سنگین شامل تمام فلزات غیرآهنی با چگالی بیشتر از آهن است. تناقض این عناصر این است که در مقادیر معینی برای اطمینان از عملکرد طبیعی گیاهان و موجودات ضروری هستند.
اما بیش از حد آنها می تواند منجر به بیماری های جدی و حتی مرگ شود. چرخه غذایی باعث می شود که ترکیبات مضر وارد بدن انسان شود و اغلب آسیب زیادی به سلامتی وارد می کند. منابع آلودگی فلزات سنگین شرکت های صنعتی هستند.
حفظ خاک بسیار مهم است. کنترل و نظارت مستمر اجازه رشد محصولات کشاورزی و چرای دام در زمین های آلوده را نمی دهد.
هدف از این کار بررسی مشکلات آلودگی خاک به فلزات سنگین و راه های ممکن برای حل آنها می باشد.
1. آلودگی خاک به فلزات سنگین
فلزات سنگین (HMs) در حال حاضر از نظر خطر، پس از آفت کش ها و به طور قابل توجهی جلوتر از آلاینده های شناخته شده مانند دی اکسید کربن و گوگرد، جایگاه دوم را از نظر خطر به خود اختصاص داده اند. در آینده، آنها ممکن است خطرناک تر از زباله های نیروگاه های هسته ای و زباله های جامد شوند. آلودگی با فلزات سنگین با استفاده گسترده از آنها در تولید صنعتی همراه است. به دلیل سیستم های ناقص تصفیه، فلزات سنگین وارد محیط زیست از جمله خاک شده و آن را آلوده و مسموم می کند. HM ها آلاینده های خاصی هستند که پایش آنها در همه محیط ها الزامی است.
خاک محیط اصلی است که فلزات سنگین از جمله از جو و محیط آبی وارد آن می شوند. همچنین به عنوان منبع آلودگی ثانویه هوای سطحی و آبهایی که از آن به اقیانوس جهانی سرازیر می شوند، عمل می کند.
از خاک، HM ها توسط گیاهان جذب می شوند و سپس به غذا می رسند.
اصطلاح "فلزات سنگین" که مشخصه گروه گسترده ای از آلاینده ها است، اخیراً محبوبیت قابل توجهی پیدا کرده است. در آثار مختلف علمی و کاربردی، نویسندگان معنای این مفهوم را به گونه‌ای متفاوت تفسیر می‌کنند. در این راستا، میزان عناصر طبقه بندی شده به عنوان فلزات سنگین بسیار متفاوت است. از ویژگی های متعددی به عنوان معیار عضویت استفاده می شود: جرم اتمی، چگالی، سمیت، شیوع در محیط طبیعی، میزان درگیری در چرخه های طبیعی و ساخت انسان.
در کارهای اختصاص داده شده به مشکلات آلودگی محیط زیست و نظارت بر محیط زیست، امروزه بیش از 40 عنصر جدول تناوبی D.I به عنوان فلزات سنگین طبقه بندی می شوند. مندلیف با جرم اتمی بیش از 40 واحد اتمی: V، کروم، منگنز، آهن، کو، نیکل، مس، روی، مو، کادمیوم، اسن، جیوه، سرب، بی و غیره بر اساس طبقه بندی N. Reimers، فلزات با چگالی بیش از 8 گرم بر سانتی متر مکعب. در این مورد، شرایط زیر نقش مهمی در طبقه بندی فلزات سنگین ایفا می کند: سمیت بالای آنها برای موجودات زنده در غلظت های نسبتا کم، و همچنین توانایی تجمع زیستی و بزرگنمایی زیستی. تقریباً تمام فلزاتی که تحت این تعریف قرار می گیرند (به استثنای سرب، جیوه، کادمیوم و بیسموت که نقش بیولوژیکی آنها در حال حاضر نامشخص است) به طور فعال در فرآیندهای بیولوژیکی شرکت دارند و بخشی از بسیاری از آنزیم ها هستند.
قدرتمندترین تامین کنندگان زباله های غنی شده با فلزات، شرکت های ذوب فلزات غیر آهنی (آلومینیوم، آلومینا، مس-روی، ذوب سرب، نیکل، تیتانیوم-منیزیم، جیوه و غیره) و همچنین برای پردازش هستند. فلزات غیر آهنی (مهندسی رادیو، مهندسی برق، ابزارسازی، گالوانیکی و غیره).
در گرد و غبار صنایع متالورژی و کارخانه های فرآوری سنگ، غلظت سرب، روی، بی، قلع را می توان چندین مرتبه (تا 10-12) نسبت به لیتوسفر افزایش داد، غلظت Cd، V، Sb - ده ها هزار بار، Cd، Mo، Pb، Sn، Zn، Bi، Ag - صدها بار. ضایعات شرکت های متالورژی غیر آهنی، کارخانه های صنعت رنگ و لاک و سازه های بتن مسلح با جیوه غنی می شوند. غلظت W، Cd و Pb در گرد و غبار کارخانه های ماشین سازی افزایش می یابد (جدول 1).
جدول 1. منابع انسانی اصلی فلزات سنگین

تحت تأثیر انتشارات غنی شده با فلز، مناطق آلودگی چشم انداز عمدتاً در سطوح منطقه ای و محلی شکل می گیرد. تأثیر شرکت های انرژی بر آلودگی محیط زیست به دلیل غلظت فلزات در زباله نیست، بلکه به دلیل مقدار زیاد آنها است. به عنوان مثال، توده زباله در مراکز صنعتی، بیش از کل مقداری است که از سایر منابع آلودگی حاصل می شود. مقدار قابل توجهی از سرب با گازهای خروجی اگزوز وسایل نقلیه در محیط زیست منتشر می شود که از میزان مصرف آن با زباله های شرکت های متالورژی بیشتر است.
خاک های زراعی توسط عناصری مانند جیوه، As، Pb، Cu، Sn، Bi آلوده می شوند که به عنوان بخشی از آفت کش ها، بیوسیدها، محرک های رشد گیاه و تشکیل دهنده ساختار وارد خاک می شوند. کودهای غیر سنتی که از ضایعات مختلف تهیه می شوند، اغلب حاوی طیف وسیعی از آلاینده ها در غلظت های بالا هستند. در بین کودهای معدنی سنتی، کودهای فسفر حاوی ناخالصی‌های منگنز، روی، نیکل، کروم، سرب، مس، کادمیوم هستند.
توزیع فلزات منتشر شده در جو از منابع تکنولوژیک در چشم انداز با فاصله از منبع آلودگی، شرایط آب و هوایی (قدرت و جهت بادها)، زمین، عوامل تکنولوژیکی (وضعیت زباله، روش ورود زباله به محیط زیست تعیین می شود. ، ارتفاع لوله های سازمانی).
پراکندگی فلزات سنگین به ارتفاع منبع انتشار در جو بستگی دارد. بر اساس محاسبات M.E. برلند، با دودکش های بالا، غلظت قابل توجهی از انتشار در لایه زمینی جو در فاصله 10-40 ارتفاع دودکش ایجاد می شود. 6 منطقه در اطراف چنین منابع آلودگی وجود دارد (جدول 2). منطقه نفوذ شرکت های صنعتی فردی در قلمرو مجاور می تواند به 1000 کیلومتر مربع برسد.
جدول 2. مناطق آلوده خاک در اطراف منابع نقطه ای آلودگی

	فاصله از منبع آلودگی بر حسب کیلومتر	بیش از حد محتوای HM نسبت به پس زمینه
منطقه امنیتی شرکت

مناطق آلوده خاک و اندازه آنها ارتباط نزدیکی با ناقلان بادهای غالب دارد. امداد، پوشش گیاهی و ساختمان های شهری می توانند جهت و سرعت حرکت لایه سطحی هوا را تغییر دهند. مشابه مناطق آلوده خاک، مناطق آلوده پوشش گیاهی نیز قابل شناسایی است.
2. مهاجرت فلزات سنگین در نیمرخ خاک
تجمع بخش عمده آلاینده ها عمدتاً در افق انباشته خاک هوموس مشاهده می شود، جایی که آنها توسط آلومینوسیلیکات ها، کانی های غیر سیلیکاتی و مواد آلی به دلیل واکنش های متقابل مختلف محدود می شوند. ترکیب و کمیت عناصر باقی مانده در خاک به محتوای و ترکیب هوموس، شرایط اسید-باز و اکسیداسیون و کاهش، ظرفیت جذب و شدت جذب بیولوژیکی بستگی دارد. برخی از فلزات سنگین به طور محکم توسط این اجزا حفظ می شوند و نه تنها در مهاجرت در طول نیمرخ خاک شرکت نمی کنند، بلکه خطری برای موجودات زنده نیز ندارند. پیامدهای زیست محیطی منفی آلودگی خاک با ترکیبات فلزی متحرک همراه است.
در پروفیل خاک، جریان تکنولوژیک مواد با تعدادی از موانع خاک-ژئوشیمیایی مواجه می شود. اینها شامل کربنات، گچ و افق های ایلوویال (آهن-هوموس ایلوویال) است. برخی از عناصر بسیار سمی می توانند به ترکیباتی تبدیل شوند که دسترسی به آنها برای گیاهان دشوار است، عناصر متحرک در یک محیط خاک-ژئوشیمیایی معین، می توانند در ستون خاک مهاجرت کنند که نشان دهنده یک خطر بالقوه برای موجودات زنده است. تحرک عناصر تا حد زیادی به شرایط اسید-باز و ردوکس در خاک بستگی دارد. در خاک های خنثی، ترکیبات روی، V، As و Se متحرک هستند و می توانند در طول مرطوب شدن فصلی خاک شسته شوند.
تجمع ترکیبات متحرک عناصری که مخصوصاً برای موجودات خطرناک هستند به رژیم آب و هوای خاک بستگی دارد: کمترین تجمع در خاکهای نفوذپذیر رژیم شستشو مشاهده می شود، در خاکهایی با رژیم غیر شسته شدنی افزایش می یابد و حداکثر در خاک است. خاک هایی با رژیم اگزودا. در غلظت تبخیری و واکنش قلیایی، Se، As و V می توانند در خاک به شکلی به راحتی در دسترس جمع شوند و در شرایط محیطی کاهشی، جیوه می تواند به شکل ترکیبات متیله تجمع یابد.
با این حال، باید در نظر داشت که در شرایط آبشویی، تحرک بالقوه فلزات محقق می شود و می توان آنها را فراتر از مشخصات خاک حمل کرد و به منابع آلودگی ثانویه آب های زیرزمینی تبدیل شد.
در خاکهای اسیدی با غالب شرایط اکسید کننده (خاکهای پودزولیک، با زهکشی خوب)، فلزات سنگین مانند Cd و Hg به راحتی به شکل متحرک تشکیل می شوند. در مقابل، سرب، اس و سی ترکیبات کم تحرکی را تشکیل می‌دهند که می‌توانند در هوموس و افق‌های آبی انباشته شوند و بر وضعیت موجودات زنده خاک تأثیر منفی بگذارند. اگر S در آلاینده ها وجود داشته باشد، در شرایط کاهشی یک محیط سولفید هیدروژن ثانویه ایجاد می شود و بسیاری از فلزات سولفیدهای نامحلول یا کمی محلول را تشکیل می دهند.
در خاک های باتلاقی، Mo، V، As و Se به شکل های کم تحرک وجود دارند. بخش قابل توجهی از عناصر موجود در خاک های باتلاقی اسیدی به شکل های نسبتاً متحرک و خطرناک برای مواد زنده وجود دارد. اینها ترکیبات سرب، کروم، نیکل، کو، مس، روی، کادمیوم و جیوه هستند. در خاک های کمی اسیدی و خنثی با هوادهی خوب، ترکیبات سرب کم محلول به خصوص در زمان آهک سازی تشکیل می شود. در خاک های خنثی، ترکیبات روی، V، As، Se متحرک هستند و Cd و Hg را می توان در هوموس و افق های ایلوویال حفظ کرد. با افزایش قلیاییت، خطر آلودگی خاک به عناصر ذکر شده افزایش می یابد.
3. دستورالعمل مبارزه با آلودگی خاک با فلزات سنگین
3.1 انجام پایش خاک بر وضعیت خاک
در میان شاخص های کنترل شده وضعیت خاک، دو گروه پدوشیمیایی و بیوشیمیایی متمایز می شوند. شاخص‌های پدوشیمیایی شامل آن دسته از ویژگی‌های خاک است که تغییراتی در آنها می‌تواند ناشی از آلاینده‌ها باشد و بر موجودات زنده تأثیر منفی بگذارد. شاخص‌های پدوشیمیایی شامل شاخص‌های مهم‌ترین ویژگی‌های شیمیایی خاک‌ها: وضعیت هوموس، ویژگی‌های اسید-باز و تبادل کاتیونی و در برخی موارد ویژگی‌های ردوکس خاک‌ها است.
شاخص های بیوشیمیایی شامل شاخص هایی است که تجمع آلاینده ها در خاک و تأثیر منفی مستقیم آنها بر موجودات زنده را مشخص می کند. گروه شاخص های بیوشیمیایی شامل: 1) محتوای کل آلاینده ها، 2) محتوای ترکیبات آلاینده ها که تحرک واقعی و بالقوه دارند.
شاخص‌های محتوای کل (ناخالص) عناصر کنترل‌شده با منشاء طبیعی و تکنوزا، ذخایر آنها را در خاک مشخص می‌کنند (جدول 3). تعیین محتوای کل عناصر شیمیایی در خاک کار فشرده ای است و مستلزم تجزیه کامل آلومینوسیلیکات ها است که بخش قابل توجهی از ترکیبات را حفظ می کند، به ویژه در خاک های غیرآلوده (همجوشی نمونه، تجزیه با اسیدهای حاوی اسید هیدروفلوئوریک).
هنگام ارزیابی وضعیت خاک های آلوده، محتوای کل عناصر شیمیایی یک شاخص کمتر آموزنده است. اطلاعات بسیار زیادی در مورد سطح طبیعی محتوای کل فلزات سنگین (Hg، Pb، Cd، As، Zn، Cu و غیره) در خاک های جهان، در افق های بالایی انواع مختلف خاک ها وجود دارد. روسیه. علاوه بر این، ویژگی‌های محتوای زمینه منطقه‌ای بسیاری از عناصر مشخص شده است و الگوهای تغییرات کمیت آنها بسته به ترکیب گرانولومتری، محتوای هوموس خاک، واکنش محیطی، محتوای عناصر در سنگ‌های خاک‌ساز شناسایی شده است. و عوامل دیگر
جدول 3. محتوای پس زمینه اشکال توده ای ترکیبات فلزات سنگین در خاک (mg/kg)

		عنصر، mg/kg

خاکشیر-پودزولیک شنی و لومی شنی
خاکشیر-پودزولیک لومی و رسی
جنگل خاکستری
چرنوزم ها
فندق

با گسترش پایش محیطی شرایط خاک، روش‌هایی برای تعیین محتوای ترکیبات محلول در اسید (1 N HCI، 1 N HNO3) HM به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. آنها اغلب به عنوان "محتوای کل فلزات سنگین" نامیده می شوند. استفاده از محلول های رقیق اسیدهای معدنی به عنوان معرف، تجزیه کامل نمونه را تضمین نمی کند، اما اجازه می دهد تا قسمت عمده ای از ترکیبات عناصر شیمیایی با منشاء تکنولوژیک به محلول منتقل شود.
اشکال متحرک HM شامل عناصر و ترکیبات محلول خاک و فاز جامد خاک است که با عناصر شیمیایی محلول خاک در حالت تعادل دینامیکی قرار دارند. برای تعیین HM های متحرک در خاک، از محلول های ضعیف شور با قدرت یونی نزدیک به قدرت یونی محلول های طبیعی خاک به عنوان استخراج کننده استفاده می شود: (0.01-0.05 M CaCI2، Ca(NO3)2، KNO3). محتوای ترکیبات بالقوه متحرک عناصر کنترل شده در خاک در عصاره 1 N تعیین می شود. NH4CH3COO در مقادیر مختلف pH. این استخراج کننده با افزودن عوامل کمپلکس کننده (0.02-1.0 M EDTA) نیز استفاده می شود.
برای تجزیه و تحلیل، لایه های بالایی خاک (0-10 سانتی متر) اغلب انتخاب می شود، گاهی اوقات توزیع آلاینده ها در مشخصات خاک تجزیه و تحلیل می شود. افق های بالایی نقش یک مانع ژئوشیمیایی را در برابر جریان موادی که از جو می آیند بازی می کنند. در شرایط آبشویی، آلاینده‌ها می‌توانند به اعماق‌تر نفوذ کرده و در افق‌های آبی تجمع کنند، که به عنوان موانع ژئوشیمیایی نیز عمل می‌کنند.
زمین احیای فلزات سنگین
3.2 احیای زمین های آلوده به فلزات سنگین
آلودگی خاک به فلزات سنگین منجر به تشکیل واکنش اسیدی یا قلیایی محیط خاک، کاهش ظرفیت تبادل کاتیون ها، از دست دادن عناصر غذایی، تغییر در تراکم، تخلخل، بازتاب، توسعه فرسایش، کاهش تورم، کاهش می شود. در ترکیب گونه ای پوشش گیاهی، سرکوب یا مرگ کامل آن.
قبل از شروع احیای این گونه اراضی، لازم است منبع و علل آلودگی مشخص شود، اقداماتی برای کاهش انتشار، بومی سازی یا حذف منبع آلودگی انجام شود. تنها در چنین شرایطی می توان به راندمان بالای کار احیاء دست یافت.
دستورالعمل توسعه ترکیب کارهای احیای زمین، اول از همه، ماده اولویتی است که باعث بدتر شدن وضعیت اکولوژیکی خاک و کیفیت محصولات کشاورزی می شود و تحرک مورد انتظار سایر مواد خطرناک باید توسط خاص یا پیچیده تنظیم شود. معیارهای.
احیای زمین های آلوده به فلزات سنگین با استفاده از روش های زیر انجام می شود:
1) پرورش گیاهان زراعی و وحشی مقاوم در برابر آلودگی. در زمین های کشاورزی آلوده، سازماندهی مجدد و جهت دهی مجدد تولیدات کشاورزی از طریق معرفی یک ساختار جدید تولید محصول انجام می شود که تولید محصولات با کیفیت بالا را تضمین می کند. در مناطقی که دارای شرایط اضطراری زیست محیطی هستند و دارای مجموعه آلاینده های چند عنصری هستند، توصیه می شود از تولید سبزیجات به تناوب زراعی غلات و علوفه و توسعه دامداری با رژیم خاصی برای نگهداری حیوانات، به عنوان مثال، تغییر وضعیت دهند. توقف و تغذیه با خوراک رقیق شده یا با مرتع در چمنزارهای آلوده و تمیز.
انتقال به سایر محصولات کشاورزی با واکنش متفاوت آنها به سطح محتوای فلز در خاک تعیین می شود و این پاسخ دهی در گیاهان بسته به نوع، تنوع و توزیع فلزات در اندام های رویشی و احیا کننده آشکار می شود. تجمع مختلف فلزات سنگین در گیاهان به دلیل وجود موانع بیولوژیکی در سیستم ایجاد می شود: خاک - ریشه - ساقه (برگ) - اندام احیا کننده. به طور معمول، بیشترین تجمع فلزات سنگین در اندام های رویشی، کمترین آن در اندام های احیا کننده مشاهده می شود، به عنوان مثال، با محتوای خاک 800 میلی گرم بر کیلوگرم سرب، 9 میلی گرم بر کیلوگرم در کاه چاودار و 0.9 میلی گرم بر کیلوگرم مشاهده شد. در غلات پاسخ دهی گیاهان به فلزات منفرد را می توان با استفاده از مثال کادمیوم مشاهده کرد، سویا، کاهو و اسفناج حساس ترین آنها به کادمیوم و برنج، گوجه فرنگی و کلم مقاوم ترین آنها هستند.
با در نظر گرفتن شرایط خاص در خاک های آلوده به فلزات سنگین، محصولات مقاوم زیر را می توان کشت کرد: غلات، علف های غلات، سیب زمینی، کلم، گوجه فرنگی، پنبه، چغندر قند.
2) احیای خاکها با کمک گیاهان (گیاه پالایی) با قابلیت تجمع فلزات سنگین در اندامهای رویشی. مشخص شده است که در طول فصل رشد، درختی در امتداد بزرگراه قادر به جمع آوری مقدار سرب برابر با محتوای آن در 130 کیلوگرم بنزین است، بنابراین، در مناطق پرجمعیت دارای مناطق آلوده، جمع آوری و دفع آن توصیه می شود. بستر برگ برای تمیز کردن خاک ها از روی، سرب و کادمیوم، لازم است گیاه کوهستانی، از سرب و کروم - خردل، از نیکل - گندم سیاه و غیره رشد کند. (جدول 5)، در صورت آلوده شدن به ایزوتوپ های رادیواکتیو می توان از ماشک، نخود، یونجه و شگ استفاده کرد.
3) تنظیم تحرک فلزات سنگین در خاک. جذب فلزات سنگین توسط گیاهان به محتوای اشکال متحرک آنها در خاک بستگی دارد. وجود اشکال متحرک توسط خواص و حاصلخیزی خاک، فرآیندهای بیوژئوشیمیایی، شدت و حجم فلزات سنگین وارد شده به خاک و حذف توسط گیاهان تعیین می شود. رفتار فلزات سنگین در خاک و روش‌های مدیریت محتوای آنها از تئوری موانع ژئوشیمیایی پیروی می‌کند و اصلاح خاک‌های آلوده به ایجاد موانع اضافی، مدیریت موانع موجود یا تضعیف برخی از آن‌ها منجر می‌شود.
خاکهایی که از نظر ترکیب مکانیکی سنگین هستند و حاصلخیزی بالایی دارند، نسبت به خاکهایی که سبک و غیرمولد هستند، دارای اشکال متحرک کمتری از فلزات سنگین هستند. بسیاری از فلزات متعلق به اولین کلاس خطر، ترکیبات کم محلول در یک محیط خاک خنثی، و به راحتی محلول در یک محیط اسیدی تشکیل می دهند. کادمیوم در محیط اسیدی بیشترین تحرک را دارد و در محیط خنثی و قلیایی تحرک ضعیفی دارد. ترکیبات شیمیایی که در محیط اسیدی متحرک هستند شامل ترکیبات حاوی کاتیونهای روی، مس، سرب، کادمیوم، Sr، منگنز، نیکل، کو و غیره می باشد. ، سه
در شرایط مساوی، فسفات ها و سولفیدهای فلزات سنگین کمترین انحلال پذیری را در بین ترکیبات کربناته دارند، ترکیبات جیوه، سرب و کادمیوم کمترین انحلال پذیری را دارند. هیدروکسیدهای فلزات سنگین در محیط های کمی اسیدی و خنثی، به استثنای هیدروکسید آهن (pH = 2.5) و Al (pH = 4.1) فرم های کم محلول را تشکیل می دهند.
تحرک تحت تأثیر مواد آلی با وزن مولکولی کم، اسیدهای فولویک و اسیدهای هیومیک است، بنابراین مقدار مس متحرک از 4.5 میلی گرم در کیلوگرم به 2.0 میلی گرم در کیلوگرم زمانی که محتوای هوموس در خاک از 0.6 به 6.5 درصد تغییر می کند، تغییر می کند. جذب سرب توسط خاک هنگامی که میزان هوموس موجود در آن از 2.5٪ به 7.0٪ تغییر می کند، از 5 میکروگرم در کیلوگرم به 20 میکروگرم در کیلوگرم افزایش می یابد.
ورود کود مایع و مواد آلی ضعیف تجزیه شده به خاک باعث افزایش تحرک فلزات سنگین به دلیل تشکیل کمپلکس های محلول در آب با وزن مولکولی کم می شود. ورود فلزات سنگین به گیاهان با توجه به میزان تحرک آنها: کادمیوم - سرب - روی - مس.
برای تنظیم تحرک ترکیبات فلزات سنگین در خاک از آهک، گچ، کاربرد کودهای آلی و معدنی و ارتینگ (کاربرد خاک رس یا ماسه) استفاده می شود.
هنگام بازیابی زمین های آلوده به فلزات سنگین، توجه قابل توجهی به نگهداری و تشکیل ترکیبات کم محلول در خاک می شود. برای این کار علاوه بر روش های فوق از جاذب های مصنوعی و طبیعی استفاده می شود. خاک های طبیعی شامل ذغال سنگ نارس، خزه، خاک های چرنوزم، ساپروپل، بنتونیت و رس های بنتونیت مانند، ماسه های گلوکونیت، کلینوپتیلولیت ها، اوپوکا، تریپلی، دیاتومیت ها هستند. جاذب های مصنوعی در نتیجه فعال سازی یا مخلوط کردن جاذب های طبیعی ایجاد می شوند، به عنوان مثال، کربن فعال، جاذب های آلومینوسیلیکات و آهن آلومینوسیلیکات، ژل های کربن-آلومینیوم، جاذب SORBEX، رزین های تبادل یونی، پلی استایرن.
توانایی انتخابی جاذب ها را می توان بر روی فلزات خاصی متمرکز کرد، به عنوان مثال، هنگام استفاده از جاذب "MERCAPT-8-TRIAZINE"، کادمیوم، سرب، جیوه و نیکل به ترکیباتی غیرقابل دسترس برای گیاهان تبدیل می شوند (تجربه ژاپن، فرانسه، آلمان و غیره). کشورها)، استفاده از کلینوپتولیت به طور قابل توجهی مصرف سرب، کروم، کادمیوم، مس، روی در گیاهان و غیره را کاهش می دهد.
4) تنظیم نسبت عناصر شیمیایی در خاک. این روش مبتنی بر تضاد و هم افزایی عناصر شیمیایی است. هنگامی که یک عنصر از ورود عنصر دیگر به گیاه جلوگیری می کند یا به آن کمک می کند، به عنوان مثال، روی از ورود جیوه جلوگیری می کند و فسفر اضافی منجر به کاهش سمیت روی، کادمیوم، سرب و مس می شود، وجود کلسیم می تواند آنتاگونیست ایجاد کند. شرایط برای برخی از فلزات و شرایط هم افزایی برای برخی دیگر، در خاک حاصلخیز، روی و کادمیوم در برابر تثبیت مس و سرب مقاومت می کنند، و در خاک با حاصلخیزی پایین این فرآیند می تواند در جهت مخالف ایجاد شود.
5) ایجاد یک لایه اصلاح، جایگزینی یا رقیق کردن یک لایه خاک آلوده را می توان با استفاده از یک طرح چند لایه و همچنین با اعمال یک لایه خاک بر روی سطح آلوده قبلی غربال شده یا غربال نشده انجام داد. رقیق کردن لایه آلوده با حفر خاک تمیز با اختلاط بعدی انجام می شود. آنها از حذف لایه آلوده و پردازش آن یا حذف خاک آلوده با تمیز کردن و بازگشت بعدی استفاده می کنند، اما معمولاً چنین عملیاتی در مناطق کوچک انجام می شود.
برای احیای مناطق وسیع از جمله مناطق مسکونی و تفریحی سکونتگاه ها، زمین های کشاورزی که آلودگی طولانی مدت دارند، می توان طرح جامع زیر را اعمال کرد:
- کاهش قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه ای از شرکت ها (موانع فناوری).
- دوز دقیق محصولات شیمیایی حفاظت از گیاهان، تنظیم بهینه رژیم غذایی و اسیدی خاک (موانع تکنولوژیکی).
- مدیریت جریان های مهاجرت آب از طریق سازماندهی رواناب سطحی، ایجاد فاضلاب طوفان، سیستم های زهکشی با تصفیه بعدی فاضلاب (سد مکانیکی).
- تقویت سد جذب لایه خاک، که برای کاهش قابل توجه ترکیبات متحرک فلزات سنگین که وارد گیاهان می شوند و محصولات را آلوده می کنند ضروری است، در عین حال ممکن است نه تنها مقدار کل فلزات در خاک کاهش نیابد. اما حتی به دلیل کاهش تحرک افزایش می یابد.
- علاوه بر این - به حداقل رساندن مولفه نفوذ رژیم آب لایه خاک در شرایط آبیاری فضای سبز، چمنزار، باغ، کشاورزی و سایر محصولات، یعنی. اجرای اقداماتی با هدف از یک سو، تضعیف سد هیدروفیزیکی، اما از سوی دیگر، برای تحکیم اثر تقویت سد جذب ضروری است.
کاهش تعداد ترکیبات متحرک هنگام افزودن جاذب در واقع توزیع مجدد محتوای کل فلز در امتداد مشخصات خاک را تحت تأثیر جریان‌های رطوبتی رو به پایین ضعیف می‌کند و منجر به تجمع بیش از حد فلزات در بالاترین لایه می‌شود. تضعیف سد هیدروفیزیکی از طریق نفوذ کنترل شده، توزیع مجدد فلزات را تقویت می کند، زیرا محلول خاک رقیق شده و ترکیبات ضعیف محلول به طور همزمان به دلیل دفع کاهش می یابد.
چنین رویدادی را می توان محتمل دانست، زیرا در صورت آلودگی قابل توجه خاک و آب های زیرزمینی به مواد سمی، ایجاد سیستم دائمی مهندسی و زیست محیطی برای کنترل جریان مواد در اجزای خاک – آب زیرزمینی ضروری است. چنین سیستمی پاکسازی خاک‌ها و آب‌های زیرزمینی آلوده را تضمین می‌کند و همچنین به عنوان مانعی برای ورود محصولات فن‌آور به رودخانه‌ها و سایر مکان‌هایی که فاضلاب زیرزمینی تخلیه می‌شود، عمل می‌کند. برای اثبات کمی این اقدامات، از مدل های ریاضی حرکت رطوبت و فلزات سنگین با در نظر گرفتن جذب و انتخاب آنها توسط ریشه گیاه استفاده می شود.
نتیجه
ارتباط مشکل تأثیر فلزات سنگین بر میکروارگانیسم های خاک با این واقعیت مشخص می شود که در خاک است که اکثر فرآیندهای کانی سازی بقایای آلی متمرکز می شود و از جفت شدن چرخه بیولوژیکی و زمین شناسی اطمینان می یابد. خاک یک گره اکولوژیکی از اتصالات بیوسفر است که در آن تعامل ماده زنده و غیر زنده به شدت رخ می دهد. در خاک، فرآیندهای متابولیسم بین پوسته زمین، هیدروسفر، اتمسفر و موجودات ساکن خشکی بسته است که در میان آنها میکروارگانیسم های خاک جایگاه مهمی را اشغال می کنند.
افزایش آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین (TM) تهدیدی برای مجتمع‌های زیستی طبیعی و آگروسنوزها است. TM هایی که در خاک انباشته می شوند توسط گیاهان از آن استخراج می شوند و با غلظت های فزاینده از طریق زنجیره های تغذیه ای وارد بدن حیوانات می شوند. گیاهان TM را نه تنها از خاک، بلکه از هوا نیز جمع می کنند. بسته به نوع گیاه و وضعیت اکولوژیکی، تأثیر خاک یا آلودگی هوا غالب است. بنابراین، غلظت TM در گیاهان ممکن است بیشتر یا کمتر از محتوای آنها در خاک باشد. سبزیجات برگدار به خصوص مقدار زیادی سرب را از هوا جذب می کنند (تا 95٪).
در مناطق کنار جاده ای، وسایل نقلیه موتوری به میزان قابل توجهی خاک را با فلزات سنگین به ویژه سرب آلوده می کنند. زمانی که غلظت آن در خاک 50 میلی گرم بر کیلوگرم باشد، تقریباً یک دهم این مقدار توسط گیاهان علفی انباشته می شود. گیاهان همچنین به طور فعال روی را جذب می کنند که مقدار آن در آنها می تواند چندین برابر بیشتر از محتوای آن در خاک باشد.
فلزات سنگین به طور قابل توجهی بر تعداد، ترکیب گونه ها و فعالیت حیاتی میکروبیوتای خاک تأثیر می گذارد. آنها فرآیندهای کانی سازی و سنتز مواد مختلف در خاک را مهار می کنند، تنفس میکروارگانیسم های خاک را سرکوب می کنند، یک اثر میکروبیوستاتیک ایجاد می کنند و می توانند به عنوان یک عامل جهش زا عمل کنند.
کتابشناسی - فهرست کتب
1. مواد شیمیایی مضر: ترکیبات معدنی عناصر گروه I-IV / ed. V.A. فیلوف. - ل.: شیمی، 2008. - 611 ص.
2. Dzhuvelikyan Kh., Shcheglov D. I., Gorubnova N. S. آلودگی خاک با فلزات سنگین. روشهای کنترل و تنظیم خاکهای آلوده ورونژ: مرکز انتشارات و چاپ دانشگاه دولتی ورونژ، 2009. - 21 ص.
3. GN 2.1.7.020-94. غلظت های مجاز تقریبی (APC) فلزات سنگین و آرسنیک در خاک. الحاقیه شماره 1 به لیست MPC و UDC شماره 6229-91. - م.: گوسکومسانیزدات، 1995.
4. GOST 17.4.2.03-86 (ST SEV 5299-85). حفاظت از طبیعت. خاک ها پاسپورت خاک - م.: گوسکومسانیزدات، 1987.
5. GOST 17.4.3.01-83 (ST SEV 3847-82). حفاظت از طبیعت. خاک ها الزامات عمومی برای نمونه گیری - م.: گوسکومسانیزدات، 1984.
6. GOST 17.4.3.06-86 (ST SEV 5301-85). حفاظت از طبیعت. خاک ها الزامات عمومی برای طبقه بندی خاک ها بر اساس تأثیر آلاینده های شیمیایی بر آنها. - م.: گوسکومسانیزدات، 1987.
7. دستورالعمل تعیین فلزات سنگین در خاک های زمین های کشاورزی و محصولات زراعی. - M.: TsINAO، 1992. - 60 p.
8. Motuzova G.V. پایش اکولوژیکی خاک / G.V. موتوزوا، O.S. بزوگلوا. - م.: پروژه آکادمیک; Gaudeamus، 2007. - 237 p.
9. Perelman A.I. ژئوشیمی منظر / A.I. پرلمن، N.S. کاسیموف. - M.: Astrea-2000، 1999. - 768 p.
10. Reimers N.F. مدیریت طبیعت: کلمات و منابع / N.F. رایمرها - م.: میسل، 1990. - 638 ص.
ارسال شده در Allbest.ru

اسناد مشابه

منابع، ماهیت و میزان آلودگی خاک و خاک شهری. مناطق چلیابینسک در معرض شدیدترین آلودگی هستند. تأثیر آلودگی خاک به فلزات سنگین بر پوشش گیاهی. اشکال وقوع فلزات سنگین در گازهای گلخانه ای و خاک.

پایان نامه، اضافه شده 10/02/2015

مشخصات کلی فلزات سنگین، اشکال آنها در محیط. منابع ورود فلزات سنگین به محیط زیست تئوری و روش های بیواندیکشن. اشیاء بیولوژیکی به عنوان شاخص های آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین

کار دوره، اضافه شده در 2013/09/27

منابع ورود فلزات سنگین به اکوسیستم های آبی اثر سمی فلزات سنگین بر انسان ارزیابی میزان آلودگی آبهای سطحی مخازن واقع در قلمرو شهرستان گومل به سرب، مس، کروم، روی و نیکل.

پایان نامه، اضافه شده 06/08/2013

توجه به روش بیوشیمیایی تصفیه خاک، انواع آن: تهویه زیستی، گیاه پالایی (تصفیه با استفاده از گیاهان سبز)، فناوری های قارچی، استفاده از لجن. عوامل اصلی آلودگی زمین های کشاورزی با فلزات سنگین

کار دوره، اضافه شده در 2014/05/16

ویژگی های منطقه تیومن. ویژگی های اقلیمی و موقعیت جغرافیایی. ویژگی های پوشش خاک ویژگی های گیاهی و جانوری. بررسی اقدامات برای اصلاح یک سایت آلوده به فلزات سنگین.

کار دوره، اضافه شده در 2014/12/18

انواع و انواع تخریب خاکهای حومه شهر، ارزیابی درجه تخریب. روشهای اصلاح خاکهای آلوده ویژگی های ایژفسک به عنوان منبع آلودگی شیمیایی خاک. روش های فن آوری برای اصلاح خاک های آلوده به فلزات سنگین.

کار دوره، اضافه شده 06/11/2015

بررسی منابع آلودگی تکنولوژیک زمین. شاخص ها و کلاس های مواد خطرناک آلودگی خاک به رادیونوکلئیدها و فلزات سنگین. سطوح آلودگی قلمرو بلاروس در نتیجه فاجعه در نیروگاه هسته ای چرنوبیل. مشکلات زیست محیطی خاک

کار دوره، اضافه شده 12/08/2016

مفهوم فلزات سنگین، خواص بیوژئوشیمیایی آنها و اشکال وقوع آنها در محیط. تحرک فلزات سنگین در خاک انواع تنظیم فلزات سنگین در خاک و گیاهان. روش های هوازا و هیدروژنیک آلودگی خاک شهری.

کار دوره، اضافه شده 07/10/2015

پایان نامه، اضافه شده در 2012/09/23

مفاهیم اولیه و مراحل احیای اراضی. احیای محل های دفن زباله جامد. طرح فرآیند تمیز کردن خاک از محصولات نفتی با معرفی میکروارگانیسم های اکسید کننده نفت. احیای زمین های آلوده به فلزات سنگین و زباله ها.

فلزات سنگین (HMs) در حال حاضر از نظر خطر، پس از آفت کش ها و به طور قابل توجهی جلوتر از آلاینده های شناخته شده مانند دی اکسید کربن و گوگرد، جایگاه دوم را از نظر خطر به خود اختصاص داده اند. در آینده، آنها ممکن است خطرناک تر از زباله های نیروگاه های هسته ای و زباله های جامد شوند. آلودگی با فلزات سنگین با استفاده گسترده از آنها در تولید صنعتی همراه است. به دلیل سیستم های ناقص تصفیه، فلزات سنگین وارد محیط زیست از جمله خاک شده و آن را آلوده و مسموم می کند. HM ها آلاینده های خاصی هستند که پایش آنها در همه محیط ها الزامی است.

خاک محیط اصلی است که فلزات سنگین از جمله از جو و محیط آبی وارد آن می شوند. همچنین به عنوان منبع آلودگی ثانویه هوای سطحی و آبهایی که از آن به اقیانوس جهانی سرازیر می شوند، عمل می کند.

از خاک، HM ها توسط گیاهان جذب می شوند و سپس به غذا می رسند.

اصطلاح "فلزات سنگین" که مشخصه گروه گسترده ای از آلاینده ها است، اخیراً محبوبیت قابل توجهی پیدا کرده است. در آثار مختلف علمی و کاربردی، نویسندگان معنای این مفهوم را به گونه‌ای متفاوت تفسیر می‌کنند. در این راستا، میزان عناصر طبقه بندی شده به عنوان فلزات سنگین بسیار متفاوت است. از ویژگی های متعددی به عنوان معیار عضویت استفاده می شود: جرم اتمی، چگالی، سمیت، شیوع در محیط طبیعی، میزان درگیری در چرخه های طبیعی و ساخت انسان.

در کارهای اختصاص داده شده به مشکلات آلودگی محیط زیست و نظارت بر محیط زیست، امروزه بیش از 40 عنصر جدول تناوبی D.I به عنوان فلزات سنگین طبقه بندی می شوند. مندلیف با جرم اتمی بیش از 40 واحد اتمی: V، کروم، منگنز، آهن، کو، نیکل، مس، روی، مو، کادمیوم، اسن، جیوه، سرب، بی و غیره بر اساس طبقه بندی N. Reimers، فلزات با چگالی بیش از 8 گرم بر سانتی متر مکعب. در این مورد، شرایط زیر نقش مهمی در طبقه بندی فلزات سنگین ایفا می کند: سمیت بالای آنها برای موجودات زنده در غلظت های نسبتا کم، و همچنین توانایی تجمع زیستی و بزرگنمایی زیستی. تقریباً تمام فلزاتی که تحت این تعریف قرار می گیرند (به استثنای سرب، جیوه، کادمیوم و بیسموت که نقش بیولوژیکی آنها در حال حاضر نامشخص است) به طور فعال در فرآیندهای بیولوژیکی شرکت دارند و بخشی از بسیاری از آنزیم ها هستند.

قدرتمندترین تامین کنندگان زباله های غنی شده با فلزات، شرکت های ذوب فلزات غیر آهنی (آلومینیوم، آلومینا، مس-روی، ذوب سرب، نیکل، تیتانیوم-منیزیم، جیوه و غیره) و همچنین برای پردازش هستند. فلزات غیر آهنی (مهندسی رادیو، مهندسی برق، ابزارسازی، گالوانیکی و غیره).

در گرد و غبار صنایع متالورژی و کارخانه های فرآوری سنگ، غلظت سرب، روی، بی، قلع را می توان چندین مرتبه (تا 10-12) نسبت به لیتوسفر افزایش داد، غلظت Cd، V، Sb - ده ها هزار بار، Cd، Mo، Pb، Sn، Zn، Bi، Ag - صدها بار. ضایعات شرکت های متالورژی غیر آهنی، کارخانه های صنعت رنگ و لاک و سازه های بتن مسلح با جیوه غنی می شوند. غلظت W، Cd و Pb در گرد و غبار کارخانه های ماشین سازی افزایش می یابد (جدول 1).

جدول 1. منابع انسانی اصلی فلزات سنگین

تحت تأثیر انتشارات غنی شده با فلز، مناطق آلودگی چشم انداز عمدتاً در سطوح منطقه ای و محلی شکل می گیرد. تأثیر شرکت های انرژی بر آلودگی محیط زیست به دلیل غلظت فلزات در زباله نیست، بلکه به دلیل مقدار زیاد آنها است. به عنوان مثال، توده زباله در مراکز صنعتی، بیش از کل مقداری است که از سایر منابع آلودگی حاصل می شود. مقدار قابل توجهی از سرب با گازهای خروجی اگزوز وسایل نقلیه در محیط زیست منتشر می شود که از میزان مصرف آن با زباله های شرکت های متالورژی بیشتر است.

خاک های زراعی توسط عناصری مانند جیوه، As، Pb، Cu، Sn، Bi آلوده می شوند که به عنوان بخشی از آفت کش ها، بیوسیدها، محرک های رشد گیاه و تشکیل دهنده ساختار وارد خاک می شوند. کودهای غیر سنتی که از ضایعات مختلف تهیه می شوند، اغلب حاوی طیف وسیعی از آلاینده ها در غلظت های بالا هستند. در بین کودهای معدنی سنتی، کودهای فسفر حاوی ناخالصی‌های منگنز، روی، نیکل، کروم، سرب، مس، کادمیوم هستند.

توزیع فلزات منتشر شده در جو از منابع تکنولوژیک در چشم انداز با فاصله از منبع آلودگی، شرایط آب و هوایی (قدرت و جهت بادها)، زمین، عوامل تکنولوژیکی (وضعیت زباله، روش ورود زباله به محیط زیست تعیین می شود. ، ارتفاع لوله های سازمانی).

پراکندگی فلزات سنگین به ارتفاع منبع انتشار در جو بستگی دارد. بر اساس محاسبات M.E. برلند، با دودکش های بالا، غلظت قابل توجهی از انتشار در لایه زمینی جو در فاصله 10-40 ارتفاع دودکش ایجاد می شود. 6 منطقه در اطراف چنین منابع آلودگی وجود دارد (جدول 2). منطقه نفوذ شرکت های صنعتی فردی در قلمرو مجاور می تواند به 1000 کیلومتر مربع برسد.

جدول 2. مناطق آلوده خاک در اطراف منابع نقطه ای آلودگی

	فاصله از منبع آلودگی بر حسب کیلومتر	بیش از حد محتوای HM نسبت به پس زمینه
منطقه امنیتی شرکت

مناطق آلوده خاک و اندازه آنها ارتباط نزدیکی با ناقلان بادهای غالب دارد. امداد، پوشش گیاهی و ساختمان های شهری می توانند جهت و سرعت حرکت لایه سطحی هوا را تغییر دهند. مشابه مناطق آلوده خاک، مناطق آلوده پوشش گیاهی نیز قابل شناسایی است.

یکی از قوی ترین و رایج ترین آلودگی های شیمیایی، آلودگی فلزات سنگین است. فلزات سنگین شامل بیش از 40 عنصر شیمیایی جدول تناوبی D.I. مندلیف، جرم اتم های آن بیش از 50 واحد اتمی است.

این گروه از عناصر به طور فعال در فرآیندهای بیولوژیکی درگیر هستند و بخشی از بسیاری از آنزیم ها هستند. گروه "فلزات سنگین" تا حد زیادی با مفهوم "ریز عناصر" منطبق است. از این رو سرب، روی، کادمیوم، جیوه، مولیبدن، کروم، منگنز، نیکل، قلع، کبالت، تیتانیوم، مس، وانادیم فلزات سنگین هستند.

منابع فلزات سنگین به دو دسته طبیعی (هوازدگی سنگ‌ها و مواد معدنی، فرآیندهای فرسایش، فعالیت‌های آتشفشانی) و مصنوعی (استخراج و فرآوری مواد معدنی، احتراق سوخت، ترافیک، فعالیت‌های کشاورزی) تقسیم می‌شوند. برخی از گازهای گلخانه ای ساخته شده توسط انسان که به شکل ذرات معلق در هوا وارد محیط طبیعی می شوند در فواصل قابل توجهی منتقل می شوند و باعث آلودگی جهانی می شوند.

بخش دیگر وارد مخازن بدون زهکشی می شود، جایی که فلزات سنگین در آنجا جمع می شوند و به منبع آلودگی ثانویه تبدیل می شوند. تشکیل آلاینده های خطرناک در طی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی که مستقیماً در محیط اتفاق می افتد (به عنوان مثال، تشکیل گاز سمی فسژن از مواد غیر سمی). فلزات سنگین در خاک، به ویژه در افق های هوموس بالایی تجمع می یابند و به آرامی با شستشو، مصرف توسط گیاهان، فرسایش و بادکردن از خاک حذف می شوند.

دوره نیمه حذف یا حذف نیمی از غلظت اولیه طولانی است: برای روی - از 70 تا 510 سال، برای کادمیوم - از 13 تا 110 سال، برای مس - از 310 تا 1500 سال و برای سرب - از 740 تا 5900 سال. در قسمت هوموسی خاک، تبدیل اولیه ترکیبات موجود در آن رخ می دهد.

فلزات سنگین توانایی بالایی برای انواع واکنش های شیمیایی، فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی دارند. بسیاری از آنها دارای ظرفیت متغیر هستند و در فرآیندهای ردوکس شرکت می کنند. فلزات سنگین و ترکیبات آنها مانند سایر ترکیبات شیمیایی قادر به حرکت و توزیع مجدد در محیط های زندگی هستند. مهاجرت.

مهاجرت ترکیبات فلزات سنگین عمدتاً به شکل یک جزء آلی معدنی رخ می دهد. برخی از ترکیبات آلی که فلزات به آنها متصل می شوند توسط محصولات فعالیت میکروبیولوژیکی نشان داده می شوند. جیوه با توانایی آن برای تجمع در بخش هایی از "زنجیره غذایی" مشخص می شود (این قبلاً مورد بحث قرار گرفت). میکروارگانیسم های خاک می توانند جمعیت های مقاوم در برابر جیوه تولید کنند که جیوه فلزی را به موادی تبدیل می کند که برای موجودات بالاتر سمی است. برخی از جلبک ها، قارچ ها و باکتری ها می توانند جیوه را در سلول های خود جمع کنند.

جیوه، سرب، کادمیوم در فهرست کلی مهم ترین آلاینده های زیست محیطی مورد توافق کشورهای عضو سازمان ملل قرار دارند. بیایید نگاهی دقیق تر به این مواد بیندازیم.

فلزات سنگین- گروهی از عناصر شیمیایی با خواص فلزات (از جمله نیمه فلزات) و وزن یا چگالی اتمی قابل توجه. حدود چهل تعریف مختلف از اصطلاح فلزات سنگین وجود دارد که نمی توان به یکی از آنها به عنوان پذیرفته شده ترین آنها اشاره کرد. بر این اساس فهرست فلزات سنگین با توجه به تعاریف مختلف شامل عناصر مختلفی خواهد بود. معیار مورد استفاده ممکن است وزن اتمی بیش از 50 باشد، در این صورت تمام فلزاتی که با وانادیوم شروع می شوند، بدون توجه به چگالی، در لیست گنجانده می شوند. یکی دیگر از معیارهای پرکاربرد چگالی تقریباً برابر یا بیشتر از چگالی آهن (8 گرم بر سانتی‌متر مکعب) است، سپس عناصری مانند سرب، جیوه، مس، کادمیوم، کبالت و به عنوان مثال، قلع سبک‌تر در فهرست گنجانده شده‌اند. از لیست خارج می شود طبقه بندی هایی بر اساس مقادیر دیگر چگالی آستانه یا وزن اتمی وجود دارد. برخی از طبقه بندی ها برای فلزات نجیب و کمیاب استثناهایی ایجاد می کنند، بدون اینکه آنها را به عنوان سنگین طبقه بندی کنند.

مدت، اصطلاح فلزات سنگیناغلب نه از نظر یک ماده شیمیایی، بلکه از دیدگاه پزشکی و زیست محیطی در نظر گرفته می شود و بنابراین، هنگامی که در این دسته قرار می گیرد، نه تنها خواص شیمیایی و فیزیکی عنصر، بلکه فعالیت بیولوژیکی و سمیت آن نیز در نظر گرفته می شود. و همچنین حجم استفاده در فعالیت های اقتصادی.

علاوه بر سرب، جیوه نیز در مقایسه با سایر عناصر ریز مورد مطالعه قرار گرفته است.

جیوه بسیار ضعیف در پوسته زمین توزیع شده است (-0.1 x 10-4%)، اما برای استخراج راحت است، زیرا در بقایای سولفید، به عنوان مثال، به شکل سینابار (HgS) متمرکز شده است. در این شکل، جیوه نسبتاً بی ضرر است، اما فرآیندهای جوی، فعالیت های آتشفشانی و انسانی منجر به تجمع حدود 50 میلیون تن از این فلز در اقیانوس های جهان شده است. خروج طبیعی جیوه به اقیانوس در نتیجه فرسایش 5000 تن در سال است و 5000 تن دیگر جیوه در سال در نتیجه فعالیت های انسانی انجام می شود.

در ابتدا جیوه به شکل Hg2+ وارد اقیانوس می شود، سپس با مواد آلی برهمکنش می کند و با کمک موجودات بی هوازی به مواد سمی متیل جیوه (CH3Hg)+ و دی متیل جیوه (CH3-Hg-CH3) تبدیل می شود فقط در هیدروسفر، بلکه در جو، زیرا فشار بخار نسبتاً بالایی دارد. محتوای طبیعی جیوه ~0.003-0.009 میکروگرم بر متر مکعب است.

جیوه با مدت زمان کوتاهی در آب مشخص می شود و به سرعت به صورت ترکیباتی با مواد آلی موجود در آنها به رسوبات تبدیل می شود. از آنجایی که جیوه توسط رسوب جذب می شود، می تواند به آرامی آزاد شود و در آب حل شود و منبع آلودگی مزمنی ایجاد کند که مدت ها پس از ناپدید شدن منبع اصلی آلودگی باقی می ماند.

تولید جهانی جیوه در حال حاضر بیش از 10000 تن در سال است که بیشتر آن در تولید کلر استفاده می شود. جیوه از سوختن سوخت های فسیلی وارد هوا می شود. تجزیه و تحلیل یخ های گنبد یخی گرینلند نشان داده است که از سال 800 میلادی. تا دهه 1950، محتوای جیوه ثابت بود، اما از دهه 50. در این قرن، مقدار جیوه دو برابر شده است. شکل 1 مسیرهای مهاجرت چرخه ای جیوه را نشان می دهد. جیوه و ترکیبات آن برای زندگی خطرناک هستند. متیل جیوه به ویژه برای حیوانات و انسان خطرناک است، زیرا به سرعت از خون به بافت مغز عبور می کند و مخچه و قشر مخ را از بین می برد. علائم بالینی چنین ضایعه ای بی حسی، از دست دادن جهت گیری در فضا، از دست دادن بینایی است. علائم مسمومیت با جیوه بلافاصله ظاهر نمی شود. یکی دیگر از پیامدهای ناخوشایند مسمومیت با متیل جیوه، نفوذ جیوه به جفت و تجمع آن در جنین است، بدون اینکه مادر دردی را تجربه کند. متیل جیوه دارای اثر تراتوژنیک در انسان است. جیوه متعلق به کلاس خطر I است.

فلز جیوه در صورت بلعیده شدن یا استنشاق بخارات آن خطرناک است. در این حالت، فرد دچار طعم فلزی در دهان می شود، حالت تهوع، استفراغ، گرفتگی شکم، دندان ها سیاه می شوند و شروع به خرد شدن می کنند. جیوه ریخته شده به صورت قطرات پراکنده می شود و اگر این اتفاق بیفتد، جیوه باید با دقت جمع آوری شود.

ترکیبات غیر آلی جیوه عملاً فرار نیستند، بنابراین خطر زمانی است که جیوه از طریق دهان و پوست وارد بدن شود. نمک های جیوه باعث خوردگی پوست و غشاهای مخاطی بدن می شود. مصرف نمک های جیوه در بدن باعث التهاب حلق، مشکل در بلع، بی حسی، استفراغ و درد شکم می شود.

در بزرگسالان، مصرف حدود 350 میلی گرم جیوه می تواند باعث مرگ شود.

با ممنوعیت تولید و استفاده از برخی محصولات می توان آلودگی جیوه را کاهش داد. شکی نیست که آلودگی جیوه همیشه یک مشکل مبرم خواهد بود. اما با اعمال کنترل های دقیق بر پسماندهای صنعتی حاوی جیوه و همچنین محصولات غذایی، می توان خطر مسمومیت با جیوه را کاهش داد.

سالانه حدود 180 هزار تن سرب در سراسر جهان در نتیجه فرآیندهای جوی مهاجرت می کند. در حین استخراج و فرآوری سنگ معدن سرب، بیش از 20 درصد سرب از بین می رود. حتی در این مراحل، رهاسازی سرب در محیط برابر با مقداری است که در اثر تاثیر فرآیندهای جوی بر سنگ های آذرین وارد محیط می شود.

جدی ترین منبع آلودگی سرب در زیستگاه موجودات زنده اگزوز موتورهای اتومبیل است. عامل ضد ضربه تترمتیل - یا تترااتیل سوئینپ - از سال 1923 به مقدار حدود 80 میلی گرم در لیتر به اکثر بنزین ها اضافه شده است. هنگام رانندگی، بسته به شرایط رانندگی، بین 25 تا 75 درصد از این سرب در اتمسفر آزاد می شود. قسمت اعظم آن روی زمین می نشیند، اما قسمت قابل توجهی از آن در هوا باقی می ماند.

گرد و غبار سرب نه تنها کناره های بزرگراه ها و خاک را در داخل و اطراف شهرهای صنعتی می پوشاند، بلکه در یخ های گرینلند شمالی نیز یافت می شود و در سال 1756 میزان سرب در یخ 20 میکروگرم در تن بود، در سال 1860 این مقدار قبلاً 50 میکروگرم بود. /t، و در سال 1965 - 210 میکروگرم در تن.

منابع فعال آلودگی سرب شامل نیروگاه ها و اجاق های زغال سنگ خانگی است.

منابع آلودگی سرب در خانه ممکن است شامل سفال های لعاب دار باشد. سرب موجود در رنگدانه های رنگی

سرب یک عنصر حیاتی نیست. سمی است و به کلاس خطر I تعلق دارد. ترکیبات معدنی آن متابولیسم را مختل می کند و مهارکننده آنزیم است (مانند اکثر فلزات سنگین). یکی از موذی‌ترین پیامدهای اثر ترکیبات معدنی سرب، توانایی آن در جایگزینی کلسیم در استخوان‌ها و منبع ثابت مسمومیت برای مدت طولانی است. نیمه عمر بیولوژیکی سرب در استخوان ها حدود 10 سال است. میزان سرب انباشته شده در استخوان ها با افزایش سن افزایش می یابد و در 30-40 سالگی در افرادی که شغل آنها با آلودگی سرب همراه نیست 80-200 میلی گرم است.

ترکیبات سرب آلی حتی سمی‌تر از ترکیبات سرب معدنی هستند.

کادمیوم، روی و مس مهمترین فلزات در بررسی مشکلات آلودگی هستند، زیرا در جهان گسترده هستند و دارای خواص سمی هستند. کادمیوم و روی (همچنین سرب و جیوه) عمدتاً در رسوبات سولفیدی یافت می شوند. در نتیجه فرآیندهای جوی، این عناصر به راحتی وارد اقیانوس ها می شوند.

سالانه حدود 1 میلیون کیلوگرم کادمیوم در اثر فعالیت کارخانه های ذوب آن وارد جو می شود که حدود 45 درصد از کل آلودگی به این عنصر را تشکیل می دهد. 52 درصد آلاینده ها از سوختن یا بازیافت محصولات حاوی کادمیوم ناشی می شوند. کادمیوم فراریت نسبتاً بالایی دارد، بنابراین به راحتی در جو نفوذ می کند. منابع آلودگی هوا با روی مانند منابع کادمیوم است.

کادمیوم در نتیجه استفاده از آن در فرآیندها و تجهیزات گالوانیکی وارد آب های طبیعی می شود. جدی ترین منابع آلودگی روی در آب، ذوب روی و کارخانه های آبکاری هستند.

کودها منبع بالقوه آلودگی کادمیوم هستند. در این حالت، کادمیوم به عنوان غذا به گیاهان مصرفی انسان وارد می شود و در انتهای زنجیره وارد بدن انسان می شود. کادمیوم و روی به راحتی از طریق شبکه آب های سطحی و زیرزمینی وارد آب دریا و اقیانوس می شوند.

کادمیوم و روی در اندام های خاصی از حیوانات (به ویژه کبد و کلیه ها) تجمع می یابند.

روی کمترین سمیت را در بین تمام فلزات سنگین فوق دارد. با این حال، تمام عناصر در صورت یافتن بیش از حد سمی می شوند. روی نیز از این قاعده مستثنی نیست. اثر فیزیولوژیکی روی، عملکرد آن به عنوان یک فعال کننده آنزیم است. در مقادیر زیاد باعث استفراغ می شود، این دوز تقریباً 150 میلی گرم برای بزرگسالان است.

کادمیوم بسیار سمی تر از روی است. این و ترکیبات آن متعلق به کلاس خطر I هستند. برای مدت طولانی در بدن انسان نفوذ می کند. استنشاق هوا به مدت 8 ساعت با غلظت کادمیوم 5 میلی گرم بر متر مکعب می تواند منجر به مرگ شود.

با مسمومیت مزمن با کادمیوم، پروتئین در ادرار ظاهر می شود و فشار خون افزایش می یابد.

هنگام بررسی وجود کادمیوم در غذا، مشخص شد که دفع انسان به ندرت به اندازه مصرف کادمیوم حاوی کادمیوم است. در حال حاضر هیچ اتفاق نظری در مورد محتوای ایمن قابل قبول کادمیوم در غذا وجود ندارد.

یکی از راه‌های موثر برای جلوگیری از ورود کادمیوم و روی به شکل آلودگی، اعمال کنترل بر محتوای این فلزات در انتشار گازهای گلخانه‌ای از ذوب و سایر شرکت‌های صنعتی است.

علاوه بر فلزاتی که قبلاً مورد بحث قرار گرفت (جیوه، سرب، کادمیوم، روی)، عناصر سمی دیگری نیز وجود دارند که ورود آنها به زیستگاه موجودات زنده در نتیجه فعالیت های انسانی باعث نگرانی جدی می شود.

آنتیموان همراه با آرسنیک در سنگ معدنهای حاوی سولفیدهای فلزی وجود دارد. تولید جهانی آنتیموان حدود 70 تن در سال است. آنتیموان جزء آلیاژها است، در تولید کبریت و به شکل خالص آن در نیمه هادی ها استفاده می شود.

اثر سمی آنتیموان مشابه آرسنیک است. مقادیر زیاد آنتیموان باعث استفراغ با مسمومیت مزمن با آنتیموان می شود، ناراحتی دستگاه گوارش، همراه با استفراغ و کاهش دما. آرسنیک به طور طبیعی به شکل سولفات وجود دارد. محتوای آن در کنسانتره سرب روی حدود 1 درصد است. به دلیل فرار بودن، به راحتی وارد جو می شود.

قوی ترین منابع آلودگی به این فلز علف کش ها (مواد شیمیایی مورد استفاده برای کنترل علف های هرز)، قارچ کش ها (مواد مورد استفاده برای کنترل بیماری های قارچی گیاهان) و حشره کش ها (مواد مورد استفاده برای کنترل حشرات مضر) هستند.

آرسنیک با توجه به خواص سمی آن یک سم تجمعی است. بر اساس درجه سمیت، باید بین آرسنیک عنصری و ترکیبات آن تمایز قائل شد. آرسنیک عنصری سمی نسبتا کمی است، اما دارای خواص تراتوژنیک است. اثرات مضر بر مواد ارثی (جهش زایی) مورد بحث است.

ترکیبات آرسنیک به آرامی از طریق پوست جذب می شوند و به سرعت از طریق ریه ها و دستگاه گوارش جذب می شوند. دوز کشنده برای انسان 0.15-0.3 گرم است مسمومیت مزمن باعث بیماری های عصبی، ضعف، بی حسی اندام ها، خارش، تیرگی پوست، آتروفی مغز استخوان و تغییرات کبدی می شود. ترکیبات آرسنیک برای انسان سرطان زا هستند. آرسنیک و ترکیبات آن متعلق به کلاس خطر II هستند.

کبالت به طور گسترده استفاده نمی شود. به عنوان مثال در صنعت فولاد و در تولید پلیمرها استفاده می شود. هنگامی که کبالت به مقدار زیاد خورده شود، بر محتوای هموگلوبین خون انسان تأثیر منفی می گذارد و می تواند باعث بیماری های خونی شود. اعتقاد بر این است که کبالت باعث بیماری گریوز می شود. این عنصر به دلیل واکنش پذیری بسیار بالا برای حیات موجودات خطرناک است و از کلاس خطر I است.

مس در رسوبات سولفیدی همراه با سرب، کادمیم و روی یافت می شود. به مقدار کم در کنسانتره روی وجود دارد و می تواند در مسافت های طولانی در هوا و آب حمل شود. محتوای مس غیر طبیعی در گیاهان دارای هوا و آب یافت می شود. سطوح غیر طبیعی مس در گیاهان و خاک های بیش از 8 کیلومتری کارخانه ذوب یافت می شود. نمک های مس متعلق به کلاس خطر II هستند. خواص سمی مس بسیار کمتر از خواص مشابه سایر عناصر مورد مطالعه قرار گرفته است. جذب مقادیر زیادی مس توسط انسان منجر به بیماری ویلسون می شود و مس اضافی در بافت مغز، پوست، کبد و پانکراس رسوب می کند.

محتوای طبیعی منگنز در گیاهان، حیوانات و خاک بسیار زیاد است. زمینه های اصلی تولید منگنز تولید فولادهای آلیاژی، آلیاژی، باتری های الکتریکی و سایر منابع جریان شیمیایی است. وجود منگنز در هوا بیش از حد معمول (متوسط MPC روزانه منگنز در جو - هوای مناطق پرجمعیت - 0.01 میلی گرم بر متر مکعب است) تأثیر مضری بر بدن انسان دارد که به صورت پیشرونده بیان می شود. تخریب سیستم عصبی مرکزی منگنز متعلق به کلاس خطر II است.

یون های فلزی اجزای ضروری بدنه های طبیعی آب هستند. بسته به شرایط محیطی (pH، پتانسیل اکسیداسیون و کاهش، حضور لیگاندها)، آنها در حالت های اکسیداسیون مختلف وجود دارند و بخشی از انواع ترکیبات معدنی و آلی فلزی هستند که می توانند واقعاً محلول، پراکنده کلوئیدی یا بخشی از سوسپانسیون های معدنی و آلی باشند. اشکال واقعاً محلول فلزات نیز به نوبه خود بسیار متنوع هستند که با فرآیندهای هیدرولیز، پلیمریزاسیون هیدرولیتیک (تشکیل مجتمع های هیدروکسی چند هسته ای) و کمپلکس شدن با لیگاندهای مختلف همراه است. بر این اساس، هم خواص کاتالیزوری فلزات و هم در دسترس بودن آنها برای میکروارگانیسم های آبی به شکل وجود آنها در اکوسیستم آبی بستگی دارد. بسیاری از فلزات کمپلکس های نسبتاً قوی با مواد آلی تشکیل می دهند. این مجموعه ها یکی از مهم ترین اشکال مهاجرت عناصر در آب های طبیعی هستند. اکثر کمپلکس های آلی از طریق چرخه کلات تشکیل می شوند و پایدار هستند. مجتمع های تشکیل شده توسط اسیدهای خاک با نمک های آهن، آلومینیوم، تیتانیوم، اورانیوم، وانادیم، مس، مولیبدن و سایر فلزات سنگین در محیط های خنثی، کمی اسیدی و کمی قلیایی به خوبی حل می شوند. بنابراین کمپلکس های آلی فلزی قابلیت مهاجرت در آب های طبیعی در فواصل بسیار طولانی را دارند. این امر به ویژه برای آب های کم معدنی و عمدتاً سطحی، که در آنها تشکیل مجتمع های دیگر غیرممکن است، مهم است.

فلزات سنگین و نمک های آنها آلاینده های صنعتی گسترده ای هستند. آنها از منابع طبیعی (سنگ‌ها، لایه‌های سطحی خاک و آب‌های زیرزمینی)، با فاضلاب بسیاری از شرکت‌های صنعتی و بارش‌های جوی وارد مخازن می‌شوند که توسط انتشار دود آلوده می‌شوند.

فلزات سنگین به عنوان ریز عناصر به طور مداوم در مخازن طبیعی و اندام های موجودات آبزی یافت می شوند (جدول را ببینید). بسته به شرایط ژئوشیمیایی، نوسانات گسترده ای در سطح آنها مشاهده می شود.

منابع طبیعی ورود سرب به آب های سطحی فرآیند انحلال کانی های درون زا (گالن) و برون زا (آنگلزیت، سروسیت و غیره) است. افزایش قابل توجه محتوای سرب در محیط (از جمله در آب های سطحی) با احتراق زغال سنگ، استفاده از سرب تترا اتیل به عنوان یک عامل ضد ضربه در سوخت موتور، و تخلیه به آب با فاضلاب از سنگ معدن همراه است. کارخانه های فرآوری، برخی کارخانه های متالورژی، کارخانه های شیمیایی، معادن و غیره.

وجود نیکل در آب‌های طبیعی به دلیل ترکیب سنگ‌هایی است که آب از آن‌ها عبور می‌کند: در مکان‌هایی یافت می‌شود که سنگ‌های معدنی سولفید مس نیکل و سنگ‌های آهن نیکل نهشته شده‌اند. از خاک و موجودات گیاهی و جانوری در هنگام پوسیدگی وارد آب می شود. افزایش محتوای نیکل در مقایسه با سایر انواع جلبک ها در جلبک های سبز آبی مشاهده شد. ترکیبات نیکل همچنین با فاضلاب کارگاه‌های آبکاری نیکل، کارخانه‌های لاستیک مصنوعی و کارخانه‌های تغلیظ نیکل وارد آب‌ها می‌شوند. انتشار عظیم نیکل با سوزاندن سوخت های فسیلی همراه است. غلظت آن ممکن است در نتیجه رسوب ترکیباتی مانند سیانیدها، سولفیدها، کربناتها یا هیدروکسیدها (با افزایش pH) به دلیل مصرف موجودات آبزی و فرآیندهای جذب کاهش یابد. در آب‌های سطحی، ترکیبات نیکل در حالت‌های محلول، معلق و کلوئیدی هستند که نسبت کمی بین آن‌ها به ترکیب آب، دما و مقادیر pH بستگی دارد. جاذب ترکیبات نیکل می تواند هیدروکسید آهن، مواد آلی، کربنات کلسیم بسیار پراکنده و خاک رس باشد.

ترکیبات کبالت در نتیجه فرآیندهای شسته شدن از پیریت مس و سایر سنگ‌های معدنی، از خاک در هنگام تجزیه موجودات و گیاهان و همچنین با فاضلاب کارخانه‌های متالورژی، فلزکاری و شیمیایی وارد آب‌های طبیعی می‌شوند. مقداری کبالت در نتیجه تجزیه موجودات گیاهی و جانوری از خاک به دست می آید. ترکیبات کبالت در آب های طبیعی در حالت محلول و معلق هستند که رابطه کمی بین آن ها با ترکیب شیمیایی آب، دما و مقادیر pH تعیین می شود.

در حال حاضر دو گروه اصلی از روش های تحلیلی برای تعیین فلزات سنگین وجود دارد: روش های الکتروشیمیایی و طیف سنجی. اخیراً با توسعه میکروالکترونیک، روش‌های الکتروشیمیایی پیشرفت جدیدی پیدا کرده‌اند، در حالی که قبلاً به تدریج با روش‌های طیف‌سنجی جایگزین شدند. در بین روش های طیف سنجی برای تعیین فلزات سنگین، جایگاه اول را طیف سنجی جذب اتمی با اتمیزه سازی مختلف نمونه ها اشغال می کند: طیف سنجی جذب اتمی شعله ای (FAAS) و طیف سنجی جذب اتمی با اتمیزاسیون الکتروترمال در سلول گرافیتی (GF AAS). روش های اصلی برای تعیین چندین عنصر به طور همزمان، طیف سنجی نشر اتمی پلاسما جفت شده القایی (ICP-AES) و طیف سنجی جرمی پلاسما جفت شده القایی (ICP-MS) است. به استثنای ICP-MS، سایر روش‌های طیف‌سنجی محدودیت‌های تشخیص بسیار بالایی برای تعیین فلزات سنگین در آب دارند.

تعیین محتوای فلزات سنگین در یک نمونه با انتقال نمونه به محلول - از طریق انحلال شیمیایی در یک حلال مناسب (آب، محلول های آبی اسیدها، کمتر قلیایی) یا همجوشی با شار مناسب از قلیاها، اکسیدها، انجام می شود. نمک ها و سپس شستشو با آب. پس از این، ترکیب فلز مورد نظر با افزودن محلولی از معرف مناسب – نمک یا قلیایی به رسوب تبدیل می‌شود، رسوب را جدا می‌کنند، خشک می‌کنند یا به وزن ثابت کلسینه می‌کنند و محتوای فلزات سنگین را با توزین تعیین می‌کنند. در یک تراز تحلیلی و محاسبه مجدد محتوای اولیه در نمونه. هنگامی که این روش به صورت حرفه ای استفاده می شود، دقیق ترین مقادیر محتوای فلزات سنگین را ارائه می دهد، اما زمان بر است.

برای تعیین محتوای فلزات سنگین با روش های الکتروشیمیایی، نمونه باید به محلول آبی نیز منتقل شود. پس از این، محتوای فلزات سنگین با روش های مختلف الکتروشیمیایی - پلاروگرافی (ولتامتری)، پتانسیومتری، کولومتری، هدایت سنجی و غیره، و همچنین ترکیبی از برخی از این روش ها با تیتراسیون تعیین می شود. مبنای تعیین محتوای فلزات سنگین با این روش ها، تجزیه و تحلیل ویژگی های جریان-ولتاژ، پتانسیل های الکترودهای انتخابی یونی، بار یکپارچه لازم برای رسوب فلز مورد نظر بر روی الکترود سلول الکتروشیمیایی (کاتد) است. هدایت الکتریکی محلول و غیره و همچنین کنترل الکتروشیمیایی واکنش های خنثی سازی و غیره در محلول ها. با استفاده از این روش ها می توان فلزات سنگین را تا 10-9 mol/l تعیین کرد.

خاک اصلی ترین محیطی است که فلزات سنگین از جمله از جو و محیط آبی وارد آن می شوند. همچنین به عنوان منبع آلودگی ثانویه هوای سطحی و آبهایی که از آن به اقیانوس جهانی سرازیر می شوند، عمل می کند. از خاک، فلزات سنگین توسط گیاهان جذب می شوند، که سپس به غذای حیوانات بسیار سازمان یافته تبدیل می شوند.

مدت ماندگاری اجزای آلاینده در خاک بسیار بیشتر از سایر قسمت های بیوسفر است که منجر به تغییر در ترکیب و خواص خاک به عنوان یک سیستم پویا و در نهایت عدم تعادل در فرآیندهای اکولوژیکی می شود.

در شرایط طبیعی طبیعی، تمام فرآیندهای رخ داده در خاک در تعادل هستند. تغییرات در ترکیب و خواص خاک می تواند ناشی از پدیده های طبیعی باشد، اما اغلب انسان ها در ایجاد اختلال در وضعیت تعادل خاک مقصر هستند:

انتقال اتمسفر آلاینده ها به صورت ذرات معلق در هوا و گرد و غبار (فلزات سنگین، فلوئور، آرسنیک، اکسیدهای گوگرد، نیتروژن و غیره)
آلودگی کشاورزی (کود، سموم دفع آفات)
آلودگی غیر زمینی - زباله های تولید در مقیاس بزرگ و انتشار گازهای گلخانه ای از مجتمع های سوخت و انرژی
آلودگی نفت و فرآورده های نفتی
بستر گیاهی عناصر سمی در هر حالتی توسط برگ ها جذب می شوند یا روی سطح برگ رسوب می کنند. سپس با ریزش برگ ها این ترکیبات وارد خاک می شوند.

تعیین فلزات سنگین در درجه اول در خاک های واقع در مناطق فاجعه زیست محیطی، در زمین های کشاورزی در مجاورت آلاینده های خاک با فلزات سنگین، و در مزارع در نظر گرفته شده برای رشد محصولات سازگار با محیط زیست انجام می شود.

در نمونه‌های خاک، اشکال متحرک فلزات سنگین یا محتوای کل آنها تعیین می‌شود. به عنوان یک قاعده، در صورت لزوم کنترل آلودگی تکنولوژیک خاک به فلزات سنگین، تعیین مقدار ناخالص آنها مرسوم است. با این حال، محتوای ناخالص همیشه نمی تواند درجه خطر آلودگی خاک را مشخص کند، زیرا خاک قادر به اتصال ترکیبات فلزی است و آنها را به ترکیباتی غیرقابل دسترس برای گیاهان تبدیل می کند. درست تر است که در مورد نقش فرم های "موبایل" و "در دسترس" برای گیاهان صحبت کنیم. در صورت وجود مقادیر زیاد در خاک و همچنین در مواقعی که لازم است مهاجرت آلاینده های فلزی از خاک به گیاهان مشخص شود، تعیین محتوای اشکال متحرک فلزات توصیه می شود.

اگر خاک به فلزات سنگین و رادیونوکلئیدها آلوده باشد، تمیز کردن آنها تقریبا غیرممکن است. تا کنون، تنها راه شناخته شده است: کاشت چنین خاک هایی با محصولات سریع رشد که توده گیاهی زیادی تولید می کنند. چنین محصولاتی که فلزات سنگین را استخراج می کنند باید پس از رسیدن از بین بروند. بازسازی خاک های آلوده دهه ها طول می کشد.

فلزات سنگینی که بسیار سمی هستند عبارتند از: سرب، جیوه، نیکل، مس، کادمیوم، روی، قلع، منگنز، کروم، آرسنیک، آلومینیوم و آهن. این مواد در تولید بسیار مورد استفاده قرار می گیرند و در نتیجه به مقدار زیاد در محیط تجمع می یابند و به راحتی هم با غذا و آب و هم با استنشاق هوا وارد بدن انسان می شوند.

هنگامی که محتوای فلزات سنگین در بدن از حداکثر غلظت مجاز فراتر رود، تأثیر منفی آنها بر روی انسان آغاز می شود. علاوه بر عواقب مستقیم به شکل مسمومیت، موارد غیرمستقیم نیز وجود دارد - یون های فلزات سنگین کانال های کلیه و کبد را مسدود می کنند و در نتیجه توانایی فیلتر شدن این اندام ها را کاهش می دهند. در نتیجه سموم و مواد زائد سلولی در بدن انباشته می شوند که منجر به وخامت کلی سلامت انسان می شود.

تمام خطر قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین در این واقعیت است که آنها برای همیشه در بدن انسان باقی می مانند. آنها را فقط می توان با مصرف پروتئین های موجود در شیر و قارچ خوک و همچنین پکتین که در مارمالاد و ژله میوه و توت یافت می شود از بین برد. بسیار مهم است که همه محصولات در مناطق دوستدار محیط زیست تهیه شوند و حاوی مواد مضر نباشند.

آژانس فدرال برای آموزش مؤسسه آموزشی ایالتی

آموزش عالی حرفه ای "دانشگاه دولتی ورونژ"

آلودگی خاک با فلزات سنگین. روشهای کنترل و تنظیم خاکهای آلوده

راهنمای آموزشی و روش شناختی برای دانشگاه ها

گردآوری شده توسط: H.A. جوولیکیان، دی.ای. شچگلوف، N.S. گوربونوا

مرکز انتشارات و چاپ دانشگاه دولتی ورونژ

مصوب 13 تیرماه 1388 شورای علمی و روشی دانشکده زیست شناسی و خاک شناسی، پروتکل شماره 10.

داور دکتر Biol. علوم، پروفسور L.A. یابلونسکیخ

راهنمای آموزشی و روش شناختی در گروه علوم خاک و مدیریت منابع زمین، دانشکده زیست شناسی و علوم خاک، دانشگاه دولتی ورونژ تهیه شده است.

برای تخصص 020701 – علوم خاک


اطلاعات کلی در مورد آلودگی................................................ ...................................................... ..
مفهوم ناهنجاری های انسان ساز................................ ......................................................
آلودگی خاک به فلزات سنگین ............................................ ...................... ................
مهاجرت فلزات سنگین در نیمرخ خاک.......................................... ..........
مفهوم پایش محیطی خاک ............................................ ................
شاخص های وضعیت خاک تعیین شده در طی پایش آنها ................................
استانداردسازی زیست محیطی کیفیت خاک های آلوده.
الزامات عمومی برای طبقه بندی خاک های حساس به آلودگی......
ادبیات................................................. ................................................ .........

اطلاعات عمومی در مورد آلودگی

آلاینده ها- اینها موادی با منشاء انسانی هستند که به مقدار بیش از سطح طبیعی دریافت آنها وارد محیط می شوند. آلودگی خاک- نوعی تخریب انسان زایی که در آن محتوای مواد شیمیایی در خاک های تحت تأثیر انسان زایی از سطح زمینه طبیعی منطقه ای فراتر می رود. بیش از حد محتوای برخی از مواد شیمیایی در محیط زیست انسان (در مقایسه با سطوح طبیعی) به دلیل ورود آنها از منابع انسانی، خطرات زیست محیطی ایجاد می کند.

استفاده انسان از مواد شیمیایی در فعالیت های اقتصادی و دخالت آنها در چرخه تحولات انسانی در محیط به طور مداوم در حال رشد است. یکی از ویژگی های شدت استخراج و استفاده از عناصر شیمیایی، فن دوستی است - نسبت استخراج یا تولید سالانه یک عنصر در تن به کلارک آن در لیتوسفر (A.I. Perelman, 1999). فن دوستی بالا مشخصه عناصری است که بیشتر توسط انسان استفاده می شود، به ویژه آنهایی که سطح طبیعی آنها در لیتوسفر پایین است. سطوح بالای فن دوستی مشخصه فلزاتی مانند Bi، Hg، Sb، Pb، Cu، Se، Ag، As، Mo، Sn، Cr، Zn است که تقاضا برای آنها در انواع مختلف تولید زیاد است. هنگامی که محتوای این عناصر در سنگ ها کم باشد (10-2-10-6٪)، استخراج آنها قابل توجه است. این منجر به استخراج مقادیر عظیم سنگ معدنی حاوی این عناصر از اعماق زمین و متعاقباً پراکندگی جهانی آنها در محیط می شود.

علاوه بر فن دوست، سایر ویژگی های کمی تکنوزایی پیشنهاد شده است. بنابراین، نسبت فن دوستی یک عنصر به زیست دوستی آن (زیست دوستی، غلظت کلارک عناصر شیمیایی در ماده زنده است) M.A. گلازوفسکایا به نام فعالیت مخرب عناصر تکنوزایی. فعالیت مخرب عناصر تکنوزایی درجه خطر عناصر را برای موجودات زنده مشخص می کند. یکی دیگر از ویژگی های کمی دخالت انسان زایی عناصر شیمیایی در چرخه جهانی آنها در سیاره زمین است. عامل بسیجیا فاکتور غنی سازی تکنولوژیک، که به عنوان نسبت جریان تکنویی یک عنصر شیمیایی به جریان طبیعی آن محاسبه می شود. سطح فاکتور غنی‌سازی فن‌آوری و همچنین فن‌دوستی عناصر، نه تنها نشان‌دهنده حرکت آنها از لیتوسفر به محیط‌های طبیعی زمینی است، بلکه بازتابی از سطح انتشار عناصر شیمیایی با زباله‌های صنعتی به محیط است. .

مفهوم ناهنجاری های فنی

ناهنجاری ژئوشیمیایی- بخشی از پوسته زمین (یا سطح زمین) که با افزایش قابل توجه غلظت هر عنصر شیمیایی یا ترکیبات آنها در مقایسه با مقادیر پس زمینه مشخص می شود و به طور طبیعی نسبت به تجمع مواد معدنی واقع شده است. شناسایی ناهنجاری های دست ساز یکی از مهمترین وظایف اکولوژیکی و ژئوشیمیایی در ارزیابی وضعیت محیط است. ناهنجاری ها در اجزای منظر در نتیجه تامین مواد مختلف از منابع تکنولوژیک شکل می گیرند و حجم معینی را نشان می دهند که در آن مقادیر غلظت غیرعادی عناصر بیشتر از مقادیر پس زمینه است. با توجه به شیوع A.I. پرلمن و N.S. کاسیموف (1999) ناهنجاری های ساخت بشر زیر را شناسایی می کند:

1) جهانی - سراسر جهان را پوشش می دهد (به عنوان مثال، افزایش یافته است

2) منطقه ای - در قسمت های خاصی از قاره ها، مناطق طبیعی و مناطق در نتیجه استفاده از آفت کش ها، کودهای معدنی، اسیدی شدن بارش جوی با انتشار ترکیبات گوگرد و غیره تشکیل شده است.

3) محلی - در جو، خاک، آب، گیاهان اطراف منابع فنی محلی: کارخانه ها، معادن و غیره تشکیل شده است.

با توجه به محیط شکل گیری، ناهنجاری های ساخته شده توسط انسان تقسیم می شوند:

1) به لیتوشیمیایی (در خاک، سنگ)؛

2) هیدروژئوشیمیایی (در آب)؛

3) ژئوشیمیایی اتمسفر (در جو، برف)؛

4) بیوشیمیایی (در موجودات).

با توجه به مدت زمان اثر منبع آلودگی، آنها تقسیم می شوند:

– برای کوتاه مدت (انتشارهای اضطراری و غیره)؛

– میان مدت (با توقف تأثیر، به عنوان مثال، توقف توسعه ذخایر معدنی)؛

– ثابت طولانی مدت (ناهنجاری های کارخانه ها، شهرها، مناظر کشاورزی، به عنوان مثال KMA، نوریلسک نیکل).

هنگام ارزیابی ناهنجاری‌های ساخته‌شده توسط انسان، مناطق پس‌زمینه دور از منابع آلاینده‌های مصنوعی، معمولاً بیش از 30 تا 50 کیلومتر انتخاب می‌شوند. یکی از معیارهای ناهنجاری، ضریب غلظت تکنولوژیک یا ناهنجاری Kc است که نسبت محتوای یک عنصر در جسم غیرعادی مورد بررسی به محتوای پس زمینه آن در اجزای منظر است.

برای ارزیابی تأثیر میزان آلاینده های وارد شده به بدن، از استانداردهای بهداشتی آلودگی نیز استفاده می شود - قبل از

غلظت های مجاز جداگانه این حداکثر محتوای یک ماده مضر در یک شی یا محصول طبیعی (آب، هوا، خاک، غذا) است که بر سلامت انسان یا سایر موجودات تأثیر نمی گذارد.

آلاینده ها بر اساس خطرشان به کلاس هایی تقسیم می شوند (GOST

17.4.1.0283): کلاس I (بسیار خطرناک) - As, Cd, Hg, Se, Pb, F, benzo(a)pyrene, Zn. کلاس II (خطرناک) B، Co، Ni، Mo، Cu، Sb، Cr. کلاس III (کم خطر) - Ba، V، W، Mn، Sr، استوفنون.

آلودگی خاک با فلزات سنگین

خاک محیط اصلی است که فلزات سنگین از جمله از جو و محیط آبی وارد آن می شوند. همچنین به عنوان منبع آلودگی ثانویه هوای سطحی و آبهایی که از آن به اقیانوس جهانی سرازیر می شوند، عمل می کند. از خاک، HM ها توسط گیاهان جذب می شوند و سپس به غذا می رسند.

فلزات با چگالی بیش از 8 گرم بر سانتی متر مکعب باید سنگین در نظر گرفته شوند. در این مورد، شرایط زیر نقش مهمی در طبقه بندی فلزات سنگین ایفا می کند: سمیت بالای آنها برای موجودات زنده در غلظت های نسبتا کم، و همچنین توانایی تجمع زیستی و بزرگنمایی زیستی. تقریباً تمام فلزات تحت این تعریف قرار می گیرند

nie (به استثنای سرب، جیوه، کادمیوم و بیسموت که نقش بیولوژیکی آنها در حال حاضر نامشخص است)، به طور فعال در فرآیندهای بیولوژیکی شرکت می کنند و بخشی از بسیاری از آنزیم ها هستند.

در گرد و غبار صنایع متالورژی و کارخانه های فرآوری سنگ، غلظت سرب، روی، بی، قلع را می توان با چندین مرتبه بزرگی (تا 10-12) در مقایسه با لیتوسفر افزایش داد، غلظت Cd، V، Sb - ده ها هزار بار، Cd، Mo، Pb، Sn، Zn، Bi، Ag - صدها بار. ضایعات شرکت های متالورژی غیر آهنی، کارخانه های صنعت رنگ و لاک و سازه های بتن مسلح با جیوه غنی می شوند. غلظت W، Cd و Pb در گرد و غبار کارخانه های ماشین سازی افزایش می یابد (جدول 1).

خاک های زراعی توسط عناصری مانند جیوه، As، Pb، Cu، Sn، Bi آلوده می شوند که به عنوان بخشی از آفت کش ها، بیوسیدها، محرک های رشد گیاه و تشکیل دهنده ساختار وارد خاک می شوند. کودهای غیر سنتی که از ضایعات مختلف تهیه می شوند، اغلب حاوی طیف وسیعی از آلاینده ها در غلظت های بالا هستند. در میان کودهای معدنی سنتی، کودهای فسفر حاوی ناخالصی‌های منگنز، روی، نیکل، کروم، سرب، مس، کادمیوم هستند (Gaponyuk، 1985).

پراکندگی فلزات سنگین به ارتفاع منبع انتشار در جو بستگی دارد. بر اساس محاسبات M.E. برلند (1975)، با دودکش های بالا، غلظت قابل توجهی از انتشار در لایه سطحی جو در فاصله 10-40 ارتفاع دودکش ایجاد می شود. 6 منطقه در اطراف چنین منابع آلودگی وجود دارد (جدول 2). منطقه نفوذ شرکت های صنعتی فردی در قلمرو مجاور می تواند به 1000 کیلومتر مربع برسد.

جدول 2

مناطق آلوده خاک در اطراف منابع نقطه ای آلودگی

	فاصله از	محتوای اضافی
	منبع برای	نسبت های TM در رابطه با
	منبع برای	نسبت های TM در رابطه با
	خاک در کیلومتر	به پس زمینه
	خاک در کیلومتر	به پس زمینه
منطقه امنیتی شرکت

مهاجرت فلزات سنگین در نمایه خاک

تجمع بخش عمده آلاینده ها عمدتاً در افق انباشته خاک هوموس مشاهده می شود، جایی که آنها توسط آلومینوسیلیکات ها، کانی های غیر سیلیکاتی و مواد آلی به دلیل واکنش های متقابل مختلف محدود می شوند. ترکیب و کمیت عناصر باقی مانده در خاک به محتوای و ترکیب هوموس، شرایط اسید-باز و اکسیداسیون و کاهش، ظرفیت جذب و شدت جذب بیولوژیکی بستگی دارد. برخی از فلزات سنگین به طور محکم توسط این اجزا حفظ می شوند و نه تنها در مهاجرت در طول نیمرخ خاک شرکت نمی کنند، بلکه خطری هم ندارند.

برای موجودات زنده پیامدهای زیست محیطی منفی آلودگی خاک با ترکیبات فلزی متحرک همراه است.

که در در پروفیل خاک، جریان تکنولوژیک مواد با تعدادی ازموانع خاک-ژئوشیمیایی اینها شامل کربنات، گچ و افق های ایلوویال (آهن-هوموس ایلوویال) است. برخی از عناصر بسیار سمی می توانند به ترکیباتی تبدیل شوند که دسترسی به آنها برای گیاهان دشوار است، عناصر متحرک در یک محیط خاک-ژئوشیمیایی معین، می توانند در ستون خاک مهاجرت کنند که نشان دهنده یک خطر بالقوه برای موجودات زنده است. تحرک عناصر تا حد زیادی به شرایط اسید-باز و ردوکس در خاک بستگی دارد. در خاک های خنثی، ترکیبات روی، V، As و Se متحرک هستند و می توانند در طول مرطوب شدن فصلی خاک شسته شوند.

تجمع ترکیبات متحرک عناصری که مخصوصاً برای موجودات خطرناک هستند به رژیم آب و هوای خاک بستگی دارد: کمترین تجمع در خاکهای نفوذپذیر رژیم شستشو مشاهده می شود، در خاکهایی با رژیم غیر شسته شدنی افزایش می یابد و حداکثر در خاک است. خاک هایی با رژیم اگزودا. در غلظت تبخیری و واکنش قلیایی، Se, As, V می توانند در خاک به شکلی در دسترس جمع شوند و در شرایط محیطی کاهشی جیوه می تواند به شکل ترکیبات متیله تجمع یابد.

با این حال، باید در نظر داشت که در شرایط آبشویی، تحرک بالقوه فلزات محقق می شود و می توان آنها را فراتر از مشخصات خاک حمل کرد و به منابع آلودگی ثانویه آب های زیرزمینی تبدیل شد.

که در در خاکهای اسیدی با غالب شرایط اکسید کننده (خاکهای پودزولیک، با زهکشی خوب)، فلزات سنگین مانند Cd و Hg به راحتی به شکل متحرک تشکیل می شوند. در مقابل، سرب، اس و سی ترکیبات کم تحرکی را تشکیل می‌دهند که می‌توانند در هوموس و افق‌های آبی انباشته شوند و بر وضعیت موجودات زنده خاک تأثیر منفی بگذارند. اگر S در آلاینده ها وجود داشته باشد، در شرایط کاهشی یک محیط سولفید هیدروژن ثانویه ایجاد می شود و بسیاری از فلزات سولفیدهای نامحلول یا کمی محلول را تشکیل می دهند.

که در در خاک های باتلاقی، Mo، V، As و Se به شکل های کم تحرک وجود دارند. بخش قابل توجهی از عناصر موجود در خاک های باتلاقی اسیدی به شکل های نسبتاً متحرک و خطرناک برای مواد زنده وجود دارد. اینها ترکیبات سرب، کروم، نیکل، کو، مس، روی، کادمیوم و جیوه هستند. در خاک های کمی اسیدی و خنثی با هوادهی خوب، ترکیبات سرب کم محلول به خصوص در زمان آهک سازی تشکیل می شود. در خاک های خنثی، ترکیبات روی، V، As، Se متحرک هستند و Cd و Hg را می توان در هوموس و افق های ایلوویال حفظ کرد. با افزایش قلیاییت، خطر آلودگی خاک توسط عناصر ذکر شده افزایش می یابد.

مفهوم پایش اکولوژیکی خاک

پایش محیطی خاک – سیستم نامحدود منظم

کنترل مکان و زمان محدود خاک ها، که اطلاعاتی در مورد وضعیت آنها به منظور ارزیابی گذشته، حال و پیش بینی تغییرات در آینده ارائه می دهد. هدف پایش خاک شناسایی تغییرات انسانی در خاک است که ممکن است در نهایت به سلامت انسان آسیب برساند. نقش ویژه پایش خاک به این دلیل است که همه تغییرات در ترکیب و ویژگی های خاک در عملکرد اکولوژیکی خاک و در نتیجه بر وضعیت زیست کره منعکس می شود.

بسیار مهم است که در خاک، بر خلاف هوای جو و آب های سطحی، پیامدهای زیست محیطی تأثیرات انسانی معمولا دیرتر ظاهر می شوند، اما پایدارتر و طولانی تر هستند. نیاز به ارزیابی پیامدهای درازمدت این تأثیر وجود دارد، به عنوان مثال، امکان بسیج آلاینده‌ها در خاک، در نتیجه خاک می‌تواند از یک انبار آلاینده به منبع ثانویه خود تبدیل شود.

انواع پایش محیطی خاک

شناسایی انواع پایش محیطی خاک بر اساس تفاوت در ترکیب شاخص های اطلاعاتی خاک مربوط به وظایف هر یک از آنها است. بر اساس تفاوت در مکانیسم ها و مقیاس های تخریب خاک، دو گروه از انواع نظارت متمایز می شوند:

حلقه: گروه اول –نظارت جهانی، دوم - محلی و منطقه ای.

پایش جهانی خاک بخشی جدایی ناپذیر از پایش جهانی بیوسفر است. این به منظور ارزیابی تاثیر بر وضعیت خاک از پیامدهای زیست محیطی حمل و نقل جوی از راه دور آلاینده ها در ارتباط با خطر آلودگی سیاره ای زیست کره و فرآیندهای همراه در سطح جهانی انجام شده است. نتایج پایش جهانی یا بیوسفر تغییرات جهانی در وضعیت موجودات زنده روی سیاره تحت تأثیر فعالیت های انسانی را مشخص می کند.

هدف از پایش محلی و منطقه ای، شناسایی تأثیر تخریب خاک بر اکوسیستم ها در سطوح محلی و منطقه ای و به طور مستقیم بر شرایط زندگی انسان در حوزه مدیریت زیست محیطی است.

نظارت محلیبهداشتی-بهداشتی یا ضربه ای نیز نامیده می شود. هدف آن کنترل سطح آلاینده های موجود در محیط است که توسط یک شرکت خاص منتشر می شود.

آژانس فدرال حمل و نقل دریایی و رودخانه ای
موسسه آموزشی بودجه فدرال
آموزش عالی حرفه ای
دانشگاه دولتی دریایی
به نام دریاسالار G.I. نولسکی

اداره حفاظت محیط زیست

خلاصه
در رشته "فرایندهای فیزیکوشیمیایی"

پیامدهای آلودگی خاک به فلزات سنگین و رادیونوکلئیدها.

بررسی شده توسط معلم:
فیرسوا ال یو.
تکمیل شده توسط دانشجو gr. ___
Khodanova S.V.

ولادی وستوک 2012
محتوا

معرفی
1 فلزات سنگین در خاک

2 رادیونوکلئیدها در خاک آلودگی هسته ای
نتیجه
فهرست منابع استفاده شده

معرفی

خاک فقط یک محیط بی اثر نیست که بر روی سطح آن فعالیت های انسانی انجام می شود، بلکه یک سیستم پویا و در حال توسعه است که شامل بسیاری از اجزای آلی و معدنی است که دارای شبکه ای از حفره ها و منافذ هستند و به نوبه خود حاوی گازها و مایعات هستند. . توزیع فضایی این اجزا، انواع اصلی خاک های روی کره زمین را تعیین می کند.
علاوه بر این، خاک حاوی تعداد زیادی موجودات زنده است که به آنها بیوتا گفته می شود: از باکتری ها و قارچ ها گرفته تا کرم ها و جوندگان. خاک بر روی سنگ های مادر تحت تأثیر ترکیبی آب و هوا، پوشش گیاهی، موجودات خاک و زمان تشکیل می شود. بنابراین تغییر در هر یک از این عوامل می تواند منجر به تغییر در خاک شود. تشکیل خاک یک فرآیند طولانی است: تشکیل یک لایه 30 سانتی متری خاک از 1000 تا 10000 سال طول می کشد. در نتیجه، سرعت تشکیل خاک به قدری کم است که می توان خاک را یک منبع تجدید ناپذیر در نظر گرفت.
پوشش خاک زمین مهمترین جزء بیوسفر زمین است. این پوسته خاک است که بسیاری از فرآیندهای رخ داده در بیوسفر را تعیین می کند. مهم ترین اهمیت خاک، تجمع مواد آلی، عناصر شیمیایی مختلف و انرژی است. پوشش خاک به عنوان یک جاذب بیولوژیکی، تخریب کننده و خنثی کننده آلاینده های مختلف عمل می کند. اگر این پیوند بیوسفر از بین برود، عملکرد موجود زیست کره به طور غیرقابل برگشتی مختل می شود. به همین دلیل است که مطالعه اهمیت بیوشیمیایی جهانی پوشش خاک، وضعیت فعلی و تغییرات آن تحت تأثیر فعالیت های انسانی بسیار مهم است.

1 فلزات سنگین در خاک

فلزات سنگین (HM) شامل بیش از 40 عنصر شیمیایی جدول تناوبی D.I. مندلیف، جرم اتم های آن بیش از 50 واحد جرم اتمی (a.m.u.) است. اینها سرب، روی، کادمیوم، جیوه، مس، مو، منگنز، نیکل، قلع، کو و غیره هستند. مفهوم موجود "فلزات سنگین" سختگیرانه نیست، زیرا HM ها اغلب شامل عناصر غیرفلزی هستند، به عنوان مثال As، Se، و گاهی اوقات حتی F، Be و عناصر دیگری که جرم اتمی آنها کمتر از 50 amu است.
عناصر کمیاب زیادی در بین HM ها وجود دارد که از نظر بیولوژیکی برای موجودات زنده مهم هستند. آنها اجزای ضروری و ضروری بیوکاتالیست ها و تنظیم کننده های زیستی مهم ترین فرآیندهای فیزیولوژیکی هستند. با این حال، محتوای بیش از حد فلزات سنگین در اشیاء مختلف بیوسفر تأثیری ناامیدکننده و حتی سمی بر موجودات زنده دارد.
منابع ورود فلزات سنگین به خاک به دو دسته طبیعی (هوازدگی سنگ ها و مواد معدنی، فرآیندهای فرسایش، فعالیت های آتشفشانی) و فناوری (استخراج و فرآوری مواد معدنی، احتراق سوخت، نفوذ وسایل نقلیه، کشاورزی و غیره) تقسیم می شوند. به آلودگی از طریق جو، HM ها نیز به طور خاص از طریق استفاده از آفت کش ها، کودهای معدنی و آلی، آهک سازی و استفاده از فاضلاب آلوده می شوند. اخیراً دانشمندان توجه ویژه ای به خاک های شهری داشته اند. دومی‌ها یک فرآیند فن‌آوری قابل توجه را تجربه می‌کنند که بخشی جدایی‌ناپذیر آن آلودگی HM است.
HM ها به اشکال مختلف به سطح خاک می رسند. اینها اکسیدها و نمکهای مختلف فلزات هستند، هم محلول و هم عملاً نامحلول در آب (سولفیدها، سولفاتها، آرسنیتها و غیره). در انتشار شرکت های فرآوری سنگ معدن و شرکت های متالورژی غیر آهنی - منبع اصلی آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین - عمده فلزات (70-90٪) به شکل اکسید هستند.
بسته به ماهیت موانع ژئوشیمیایی ذاتی در یک منطقه معین، پس از روی سطح خاک، HM ها می توانند انباشته یا پراکنده شوند.
اکثر HM هایی که به سطح خاک می رسند در افق های هوموس بالایی ثابت می شوند. HM ها روی سطح ذرات خاک جذب می شوند، به مواد آلی خاک متصل می شوند، به ویژه به شکل ترکیبات آلی عنصری، در هیدروکسیدهای آهن تجمع می یابند، بخشی از شبکه های کریستالی کانی های رسی را تشکیل می دهند، مواد معدنی خود را در نتیجه ایزومورف تولید می کنند. جایگزینی و در حالت محلول در رطوبت خاک و حالت گازی در هوای خاک جزء لاینفک موجودات زنده خاک هستند.
میزان تحرک فلزات سنگین به موقعیت ژئوشیمیایی و سطح تاثیر تکنولوژیکی بستگی دارد. توزیع اندازه ذرات سنگین و محتوای بالای مواد آلی منجر به اتصال HMs در خاک می شود. افزایش مقادیر pH باعث افزایش جذب فلزات کاتیون ساز (مس، روی، نیکل، جیوه، سرب و غیره) و افزایش تحرک فلزات آنیون ساز (مولیبدن، کروم، وانادیم و غیره) می شود. افزایش شرایط اکسیداتیو توانایی مهاجرت فلزات را افزایش می دهد. در نتیجه، با توجه به توانایی آنها در اتصال اکثر HM ها، خاک ها سری های زیر را تشکیل می دهند: خاک خاکستری > چرنوزم > خاک سودولیک.

آلودگی خاک به فلزات سنگین دو جنبه منفی دارد. اولاً حرکت در زنجیره های غذایی از خاک به گیاهان و از آنجا به بدن حیوانات و انسان ها باعث ایجاد بیماری های جدی در آنها می شود. افزایش بیماری در بین جمعیت و کاهش امید به زندگی و همچنین کاهش کمیت و کیفیت محصولات گیاهان کشاورزی و محصولات دامی.
ثانیا، HM ها با تجمع در مقادیر زیاد در خاک، قادر به تغییر بسیاری از خواص آن هستند. اول از همه، تغییرات بر خواص بیولوژیکی خاک تأثیر می گذارد: تعداد کل میکروارگانیسم ها کاهش می یابد، ترکیب گونه ای آنها (تنوع) باریک می شود، ساختار جوامع میکروبی تغییر می کند، شدت فرآیندهای میکروبیولوژیکی پایه و فعالیت آنزیم های خاک کاهش می یابد و غیره. . آلودگی شدید به فلزات سنگین منجر به تغییراتی در خصوصیات محافظه‌کارانه خاک مانند وضعیت هوموس، ساختار، pH و غیره می‌شود که نتیجه آن از بین رفتن جزئی و در برخی موارد، از دست دادن کامل حاصلخیزی خاک است.

در طبیعت، مناطقی با محتوای HM ناکافی یا بیش از حد در خاک وجود دارد. محتوای غیرطبیعی فلزات سنگین در خاک به دو دسته دلیل است: ویژگی‌های بیوژئوشیمیایی اکوسیستم‌ها و تأثیر جریان‌های فن‌زای ماده. در حالت اول، مناطقی که غلظت عناصر شیمیایی بیشتر یا کمتر از حد مطلوب برای موجودات زنده است، ناهنجاری های طبیعی ژئوشیمیایی یا استان های بیوژئوشیمیایی نامیده می شوند. در اینجا، محتوای غیرعادی عناصر به دلایل طبیعی - ویژگی های سنگ های خاک ساز، فرآیند تشکیل خاک و وجود ناهنجاری های سنگ معدن است. در حالت دوم، قلمروها را ناهنجاری های ژئوشیمیایی ساخته دست بشر می نامند. بسته به مقیاس، آنها به جهانی، منطقه ای و محلی تقسیم می شوند.
خاک بر خلاف سایر اجزای محیط طبیعی، نه تنها از نظر ژئوشیمیایی اجزای آلودگی را انباشته می کند، بلکه به عنوان یک بافر طبیعی عمل می کند که انتقال عناصر و ترکیبات شیمیایی به اتمسفر، هیدروسفر و مواد زنده را کنترل می کند.
گیاهان، حیوانات و انسان های مختلف برای زندگی خود به ترکیب خاصی از خاک و آب نیاز دارند. در مکان های ناهنجاری های ژئوشیمیایی، انتقال تشدید انحراف از هنجار در ترکیب مواد معدنی در سراسر زنجیره غذایی اتفاق می افتد. در نتیجه اختلال در تغذیه معدنی، تغییر در ترکیب گونه های جوامع گیاهی، باغ وحش و میکروبی، بیماری های اشکال گیاهان وحشی، کاهش کمیت و کیفیت محصولات گیاهان کشاورزی و محصولات دامی، افزایش بیماری در میان جمعیت و کاهش امید به زندگی مشاهده می شود.
اثر سمی HM ها بر سیستم های بیولوژیکی در درجه اول به این دلیل است که آنها به راحتی به گروه های سولفیدریل پروتئین ها (از جمله آنزیم ها) متصل می شوند، سنتز آنها را سرکوب می کنند و در نتیجه متابولیسم را در بدن مختل می کنند.
موجودات زنده مکانیسم‌های مختلفی را برای مقاومت در برابر HMs ایجاد کرده‌اند: از کاهش یون‌های HM به ترکیبات کمتر سمی گرفته تا فعال‌سازی سیستم‌های انتقال یون که به طور موثر و اختصاصی یون‌های سمی را از سلول به محیط خارجی حذف می‌کنند.
مهمترین پیامد تأثیر فلزات سنگین بر موجودات زنده که در سطوح بیوژئوسنوتیک و بیوسفر سازماندهی مواد زنده خود را نشان می دهد، مسدود شدن فرآیندهای اکسیداسیون مواد آلی است. این امر منجر به کاهش سرعت کانی سازی و تجمع آن در اکوسیستم ها می شود. در عین حال، افزایش غلظت مواد آلی باعث اتصال HM می شود که به طور موقت بار روی اکوسیستم را کاهش می دهد. کاهش سرعت تجزیه مواد آلی به دلیل کاهش تعداد موجودات، زیست توده آنها و شدت فعالیت حیاتی، پاسخ غیرفعال اکوسیستم ها به آلودگی HM در نظر گرفته می شود. مقاومت فعال موجودات در برابر بارهای انسانی فقط در طول عمر تجمع فلزات در بدن و اسکلت ظاهر می شود. مقاوم ترین گونه ها مسئول این فرآیند هستند.
مقاومت موجودات زنده، در درجه اول گیاهان، در برابر غلظت های زیاد فلزات سنگین و توانایی آنها در تجمع غلظت های بالای فلزات می تواند خطر بزرگی برای سلامت انسان باشد، زیرا آنها اجازه نفوذ آلاینده ها به زنجیره های غذایی را می دهند.

موضوع تنظیم محتوای فلزات سنگین در خاک بسیار پیچیده است. راه حل آن باید بر اساس تشخیص چند کارکردی خاک باشد. در فرآیند جیره بندی، خاک را می توان از موقعیت های مختلفی در نظر گرفت: به عنوان یک جسم طبیعی، به عنوان زیستگاه و بستر گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم ها، به عنوان یک شی و وسیله تولید کشاورزی و صنعتی، به عنوان یک مخزن طبیعی حاوی میکروارگانیسم های بیماری زا. استانداردسازی محتوای HM در خاک باید بر اساس اصول اکولوژیکی خاک انجام شود که امکان یافتن مقادیر یکنواخت برای همه خاک ها را رد می کند.
دو رویکرد اصلی برای موضوع اصلاح خاک های آلوده به فلزات سنگین وجود دارد. هدف اول پاکسازی خاک از HM است. تصفیه را می توان با شستشو، با استخراج HM از خاک با کمک گیاهان، با حذف لایه آلوده بالای خاک و غیره انجام داد. رویکرد دوم مبتنی بر تثبیت HMها در خاک، تبدیل آنها به اشکال نامحلول در آب و غیرقابل دسترس برای موجودات زنده است. برای دستیابی به این هدف، افزودن مواد آلی، کودهای معدنی فسفر، رزین های تبادل یونی، زئولیت های طبیعی، زغال سنگ قهوه ای، آهک زدن خاک و غیره به خاک پیشنهاد می شود. با این حال، هر روشی برای تثبیت HMها در خاک، مدت اعتبار خاص خود را دارد. دیر یا زود، بخشی از HM دوباره شروع به ورود به محلول خاک و از آنجا به موجودات زنده می کند.

خاک ها حاوی تقریباً تمام عناصر شیمیایی شناخته شده در طبیعت از جمله رادیونوکلئیدها هستند.
رادیونوکلئیدها عناصر شیمیایی هستند که قادر به واپاشی خود به خود با تشکیل عناصر جدید و همچنین ایزوتوپ های تشکیل شده از هر عنصر شیمیایی هستند. پیامد فروپاشی هسته ای تشعشعات یونیزه کننده به شکل جریانی از ذرات آلفا (جریان هسته هلیوم، پروتون) و ذرات بتا (جریان الکترون ها)، نوترون ها، تابش گاما و اشعه ایکس است. این پدیده رادیواکتیویته نامیده می شود. عناصر شیمیایی که توانایی تجزیه خود به خود را دارند رادیواکتیو نامیده می شوند. متداول ترین مترادف مورد استفاده برای پرتوهای یونیزان، تشعشعات رادیواکتیو است.
تابش یونیزان جریانی از ذرات باردار یا خنثی و کوانتوم های الکترومغناطیسی است که برهمکنش آنها با یک محیط منجر به یونیزه شدن و تحریک اتم ها و مولکول های آن می شود. پرتوهای یونیزان ماهیت الکترومغناطیسی (تابش اشعه گاما و ایکس) و جسمی (تابش آلفا، تابش بتا، تابش نوترون) دارند.
تابش گاما تابش الکترومغناطیسی است که توسط پرتوهای گاما (پرتوهای گسسته یا کوانتومی به نام فوتون) ایجاد می‌شود، اگر پس از واپاشی آلفا یا بتا، هسته در حالت برانگیخته باقی بماند. پرتوهای گاما در هوا می توانند مسافت های قابل توجهی را طی کنند. یک فوتون پر انرژی از پرتوهای گاما می تواند از بدن انسان عبور کند. تابش شدید گاما نه تنها به پوست، بلکه به اندام های داخلی نیز آسیب می رساند. مواد متراکم و سنگین، آهن و سرب از این اشعه محافظت می کنند. تشعشعات گاما را می توان به طور مصنوعی در شتاب دهنده های ذرات آلوده (میکروترون) ایجاد کرد، به عنوان مثال، تابش گامای bremsstrahlung از الکترون های شتاب دهنده سریع هنگامی که آنها به هدف برخورد می کنند.
تابش اشعه ایکس مشابه پرتو گاما است. اشعه ایکس کیهانی توسط جو جذب می شود. اشعه ایکس به صورت مصنوعی تولید می شود و در قسمت پایینی طیف انرژی تابش الکترومغناطیسی قرار می گیرد.
تشعشعات رادیواکتیو یک عامل طبیعی در بیوسفر برای همه موجودات زنده است و موجودات زنده خود دارای رادیواکتیویته خاصی هستند. در میان اجرام بیوسفر، خاکها دارای بالاترین درجه پرتوزایی طبیعی هستند. در این شرایط، طبیعت برای میلیون‌ها سال شکوفا شد، مگر در موارد استثنایی به دلیل ناهنجاری‌های ژئوشیمیایی مرتبط با رسوب سنگ‌های رادیواکتیو، به عنوان مثال، سنگ معدن اورانیوم.
با این حال، در قرن بیستم، بشریت با رادیواکتیویته ای مواجه شد که به طور غیرقابل قبولی بالاتر از طبیعی بود و بنابراین از نظر بیولوژیکی غیر طبیعی بود. اولین کسانی که از دوزهای بیش از حد تشعشع رنج بردند، دانشمندان بزرگی بودند که عناصر رادیواکتیو (رادیوم، پولونیوم) را کشف کردند، همسران ماری اسکلودوسکا-کوری و پیر کوری. و سپس: هیروشیما و ناکازاکی، آزمایش سلاح های اتمی و هسته ای، بسیاری از بلایا از جمله چرنوبیل و غیره.
مهم ترین اشیاء بیوسفر که عملکرد بیولوژیکی همه موجودات زنده را تعیین می کند، خاک است.
رادیواکتیویته خاکها به دلیل وجود رادیونوکلئیدها در آنهاست. رادیواکتیویته طبیعی و مصنوعی وجود دارد.
رادیواکتیویته طبیعی خاک ها ناشی از ایزوتوپ های رادیواکتیو طبیعی است که همیشه در مقادیر مختلف در خاک ها و سنگ های خاک ساز وجود دارند. رادیونوکلئیدهای طبیعی به 3 گروه تقسیم می شوند.
گروه اول شامل عناصر رادیواکتیو است - عناصری که همه ایزوتوپ های آنها رادیواکتیو هستند: اورانیوم (238)
و غیره.................

تایپ کنید

یا

آلودگی خاک به فلزات سنگین منسوجات. فلزات سنگین آلاینده های محیطی هستند. چشم انداز آینده

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

اسناد مشابه

پست های مرتبط: