Тежките метали са най-опасните елементи, които могат да замърсят почвата. Подвижни форми на тежки метали в почвата
Общото замърсяване на почвата характеризира брутното количество тежки метали. Наличието на елементи за растенията се определя от техните подвижни форми. Следователно съдържанието на подвижни форми на тежки метали в почвата е най-важният показател, който характеризира санитарно-хигиенната обстановка и определя необходимостта от мелиоративни детоксикационни мерки.
В зависимост от използвания екстрагент се извлича различно количество от подвижната форма на тежкия метал, която с известна условност може да се счита за достъпна за растенията. За извличане на подвижни форми на тежки метали се използват различни химични съединения с различна извличаща способност: киселини, соли, буферни разтвори и вода. Най-често срещаните екстрагенти са 1N HCl и амониев ацетатен буфер с pH 4,8. Понастоящем не е натрупан достатъчно експериментален материал, който да характеризира зависимостта на съдържанието на тежки метали в растенията, които се екстрахират с различни химически разтвори, от тяхната концентрация в почвата. Сложността на тази ситуация се дължи и на факта, че наличието на подвижна форма на тежък метал за растенията зависи до голяма степен от свойствата на почвата и специфичните характеристики на растенията. В същото време поведението на всеки елемент в почвата има свои специфични модели, присъщи на него.
За да се изследва влиянието на свойствата на почвата върху трансформацията на съединенията на тежките метали, бяха проведени моделни експерименти с почви с рязко различни свойства (Таблица 8). Използваните екстрагенти са силна киселина, 1N HNO3, неутрална сол Ca(NO3)2, буферен разтвор на амониев ацетат и вода.
Това сочат аналитичните данни, дадени в таблици 9-12. че съдържанието на киселинноразтворимите съединения на цинк, олово и кадмий, преминаващи в екстракта от 1n HNO3, е близко до количеството им внесено в почвата.Този екстрагент извлича 78-90% Pb, 88-100% Cd и 78- 96% Zn, попаднал в почвата. Броят на здраво фиксираните съединения на тези елементи зависи от нивото на почвеното плодородие. Съдържанието им в слабо обработената дерново-подзолиста почва е по-ниско, отколкото в дерново-подзолистите средно култивирани и типичен чернозем.
Количеството обменни съединения на Cd, Pb и Zn, извлечени от 1-n разтвор на Ca(NO3)2 неутрална сол, е няколко пъти по-малко от тяхната маса, въведена в почвата и също зависи от нивото на почвеното плодородие. Най-ниско съдържание на елементи, извлечени с разтвор на Ca(NO3)2, е получено върху чернозем. С увеличаването на отглеждането на дерново-подзолиста почва мобилността на тежките метали също намалява. Съдейки по екстракта от сол, кадмиевите съединения са най-мобилни, а цинковите съединения са малко по-малко подвижни. Оловните съединения, извлечени с неутрална сол, се характеризират с най-ниска подвижност.
Съдържанието на подвижни форми на метали, екстрахирани с буферен разтвор на амониев ацетат с pH 4,8, също се определя основно от вида на почвата, нейния състав и физикохимични свойства.
Що се отнася до обменните (извличащи се 1 N Ca(NO3)2) форми на тези елементи, се запазва закономерността, изразяваща се в увеличаване на количеството на подвижните съединения Cd, Pb и Zn в кисела почва и подвижността на Cd и Zn е по-висок от този на Pb. Количеството кадмий, извлечено от този екстракт, е 90–96% от приложената доза за слабо обработена почва, 70–76% за дерново-подзолиста средно обработена почва и 44–48% за чернозем. Количеството цинк и олово, преминаващи в буферния разтвор CH3COONH4, е равно, съответно: 57-71 и 42-67% за дерново-подзолиста слабо обработена почва, 49-70 и 37-48% за умерено обработена; 46-65 и 20-42% за чернозем. Намаляването на екстракционния капацитет на CH3COONH4 за олово върху чернозем може да се обясни с образуването на неговите по-стабилни комплекси и съединения със стабилни хуминови съединения.
Почвите, използвани в моделния експеримент, се различават по много параметри на почвеното плодородие, но най-вече по киселинните характеристики и броя на обменните основи. Наличните в литературата и получени от нас експериментални данни показват, че реакцията на средата в почвата силно влияе върху подвижността на елементите.
Увеличаването на концентрацията на водородни йони в почвения разтвор доведе до прехода на слабо разтворими оловни соли към по-разтворими соли (преходът на PbCO3 към Pb (HCO3) 2 е особено характерен (B.V. Nekrasov, 1974). В допълнение, подкисляването намалява стабилността на оловно-хумусните комплекси.Стойността на рН на почвения разтвор е един от най-важните параметри, които определят степента на сорбция на йони на тежки метали от почвата.Когато рН намалява, разтворимостта на повечето тежки метали се увеличава и , следователно, тяхната подвижност в системата почвена твърда фаза - разтвор J. Esser, N. Bassam (1981), изследвайки подвижността на кадмий в аеробни почвени условия, установяват, че в диапазона на рН 4-6 подвижността на кадмий се определя от йонната сила на разтвора, при pH повече от 6 водещо значение придобива сорбцията от манганови оксиди.Разтворимите органични съединения, според авторите, образуват само слаби комплекси с кадмий и влияят върху сорбцията му само при pH 8.
Най-подвижната и достъпна за растенията част от съединенията на тежките метали в почвата е тяхното съдържание в почвения разтвор. Количеството метални йони, влизащи в почвения разтвор, определя токсичността на даден елемент в почвата. Състоянието на равновесие в системата твърда фаза-разтвор определя сорбционните процеси, чийто характер и посока зависят от свойствата и състава на почвата. Влиянието на свойствата на почвата върху мобилността на тежките метали и прехвърлянето им във водния екстракт се потвърждава от данните за различни количества водоразтворими Zn, Pb и Cd съединения, пренесени от почви с различни нива на плодородие при едни и същи дози приложени метали (Таблица 13). В сравнение с чернозема, в дерново-подзолистата средно обработена почва се съдържат повече водоразтворими метални съединения. Най-високо е съдържанието на водоразтворими съединения Zn, Pb и Cd в слабо обработената почва. Култивирането на почвата намалява мобилността на тежките метали. В дерново-подзолистата слабо обработена почва съдържанието на водоразтворими форми на Zn. Pb и Cd са с 20-35% по-високи, отколкото в среднообработената почва и 1,5-2,0 пъти повече, отколкото в типичния чернозем. Нарастването на почвеното плодородие, придружено от увеличаване на съдържанието на хумус, фосфати, неутрализиране на излишната киселинност и повишаване на буферните свойства, води до намаляване на съдържанието на най-агресивната водоразтворима форма на тежки метали.
Решаваща роля в разпределението на тежките метали в системата почва-разтвор играят процесите на сорбция-десорбция върху твърдата фаза на почвата, които се определят от свойствата на почвата и не зависят от формата на почвата. въведено съединение. Получените съединения на тежки метали с твърдата фаза на почвата са термодинамично по-стабилни от въведените съединения и определят концентрацията на елементи в почвения разтвор (R.I. Pervunina, 1983).
Почвата е мощен и активен абсорбатор на тежки метали, тя е в състояние да се свързва здраво и по този начин да намалява притока на токсични вещества в растенията. Минералните и органичните компоненти на почвата активно инактивират металните съединения, но количествените изрази на тяхното действие зависят от типа на почвата (B A. Bolshakov et al., 1978, V. B. Ilyin, 1987).
Натрупаният опитен материал сочи това. че най-голямо количество тежки метали се извлича от почвата чрез 1 n киселинен екстракт. В същото време данните са близки до общото съдържание на елементи в почвата. Тази форма на елементи може да се разглежда като общо резервно количество, което може да се премести в мобилна мобилна форма. Съдържанието на тежък метал при извличане от почвата с ацетатно-амониев буфер характеризира по-мобилна подвижна част. Още по-мобилна е обменната форма на тежкия метал. извлича се с неутрален физиологичен разтвор. СРЕЩУ. Горбатов и Н.Г. Zyrin (1987) смятат, че най-достъпната за растенията е обменната форма на тежки метали, селективно извлечени от солеви разтвори, чийто анион не образува комплекси с тежки метали, а катионът има висока сила на изместване. Именно тези свойства притежава Ca(NO3)2, използван в нашия експеримент. Най-агресивните разтворители - киселини, най-често използваните 1N HCl и 1N HNO3, извличат от почвата не само форми, усвоени от растенията, но и част от брутния елемент, който е най-близкият резерв, за преход в подвижни съединения.
Концентрацията в почвения разтвор на извлечените с воден извлек тежки метали характеризира най-активната част от техните съединения. Това е най-агресивната и динамична фракция на тежките метали, която характеризира степента на подвижност на елементите в почвата. Високото съдържание на водоразтворими форми на ТМ може да доведе не само до замърсяване на растителните продукти, но и до рязко намаляване на добива до неговата смърт. При много високо съдържание на водоразтворимата форма на тежкия метал в почвата, той се превръща в независим фактор, който определя размера на реколтата и степента на нейното замърсяване.
У нас има натрупана информация за съдържанието на подвижната форма на ТМ в незамърсени почви, предимно тези от тях, които са известни като микроелементи - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (Таблица 14). За определяне на подвижната форма най-често се използват индивидуални екстрагенти (според Peive Ya.V. и Rinkis G.Ya.). Както се вижда от таблица 14, почвите на отделните райони се различават значително по количеството на подвижната форма на един и същ метал.
Причината може да бъде, според V.B. Илин (1991), генетични характеристики на почвите, преди всичко спецификата на гранулометричния и минералогичен състав, нивото на съдържание на хумус, реакцията на околната среда. Поради тази причина почвите в един природен регион могат да варират значително и освен това дори от един и същи генетичен тип в рамките на този регион.
Разликата между минималното и максималното количество на срещаната подвижна форма може да бъде в рамките на математически ред. Съществува абсолютно недостатъчна информация за съдържанието на подвижната форма на Pb, Cd, Cr, Hg и други най-токсични елементи в почвите. Правилната оценка на мобилността на ТМ в почвите затруднява използването на химикали, които се различават значително по силата си на разтваряне като екстрагенти. Така, например, 1 N HCl екстрахира подвижни форми от орния хоризонт в mg/kg: Mn - 414, Zn - 7,8 Ni - 8,3, Cu - 3,5, Pb - 6,8, Co - 5,3 (почви от Западен Сибир), докато 2.5% CH3COOH екстрахиран 76; 0,8; 1.2; 1.3; 0,3; 0,7 (почви от района на Томск Об, данни от Илин, 1991 г.). Тези материали показват, че 1 N HCl, извлечен от почвата, с изключение на цинка, около 30% от металите от общото количество, и 2,5% CH3COOH - по-малко от 10%. Следователно екстрагентът 1N HCl, широко използван в агрохимичните изследвания и характеризирането на почвата, има висок мобилизиращ капацитет за резерви от тежки метали.
Основната част от подвижните съединения на тежките метали е ограничена до хумусните или коренообитавани почвени хоризонти, в които активно протичат биохимични процеси и съдържат много органични вещества. Тежки метали. които са част от органични комплекси, имат висока мобилност. В.Б. Илин (1991) посочва възможността за натрупване на тежки метали в илувиалните и карбонатните хоризонти, в които фини частици, наситени с тежки метали, мигрират от горния слой и водоразтворими форми на елементи. В илувиалните и карбонатните хоризонти се утаяват металосъдържащи съединения. Това е най-улеснено от рязкото повишаване на pH на средата в почвата на тези хоризонти, поради наличието на карбонати.
Способността на тежките метали да се натрупват в долните почвени хоризонти е добре илюстрирана от данните за почвените профили в Сибир (Таблица 15). В хумусния хоризонт се отбелязва повишено съдържание на много елементи (Sr, Mn, Zn, Ni и др.), независимо от техния генезис. В много случаи ясно се забелязва увеличение на съдържанието на подвижния Sr в карбонатния хоризонт. Общото съдържание на подвижни форми в по-малко количество е характерно за песъчливите почви и много повече - за глинестите. Тоест съществува тясна връзка между съдържанието на подвижни форми на елементи и гранулометричния състав на почвите. Подобна положителна връзка може да се проследи между съдържанието на подвижни форми на тежки метали и съдържанието на хумус.
Съдържанието на подвижни форми на тежки метали е подложено на силни колебания, което е свързано с променящата се биологична активност на почвите и влиянието на растенията. И така, според изследване, проведено от V.B. Илин, съдържанието на подвижен молибден в дерново-подзолиста почва и южен чернозем през вегетационния период се променя 5 пъти.
През последните години някои научни институции изучават ефекта от дългосрочната употреба на минерални, органични и варовикови торове върху съдържанието на подвижни форми на тежки метали в почвата.
В Долгопрудная агрохимическа експериментална станция (DAOS, Московска област) е направено изследване на натрупването на тежки метали, токсични елементи в почвата и тяхната мобилност при условия на продължителна употреба на фосфатни торове върху варовита дерново-подзолиста тежка глинеста почва (Ю.А. Потатуева и др., 1994 г.). Системното използване на баластни и концентрирани торове в продължение на 60 години, различни форми на фосфати в продължение на 20 години и фосфатни скали от различни находища в продължение на 8 години не е оказало значително влияние върху общото съдържание на тежки метали и токсични елементи (ТЕ) в почва, но води до увеличаване на мобилността, съдържа някои ТМ и ТЕ. Съдържанието на подвижни и водоразтворими форми в почвата се увеличава около 2 пъти при системното използване на всички изследвани форми на фосфорни торове, но възлиза само на 1/3 от ПДК. Количеството подвижен стронций се е увеличило 4,5 пъти в почвата, която е получила прост суперфосфат. Въвеждането на сурови фосфорити от находището Кингисеп доведе до увеличаване на съдържанието на подвижни форми в почвата (AAB pH 4,8): олово с 2 пъти, никел с 20% и хром с 17%, което възлиза на 1/4 и 1/10 от MPC, съответно. Увеличаване на съдържанието на подвижен хром с 17% се наблюдава в почвата, която е получила сурови фосфорити от находището Chilisai (Таблица 16).
Сравнението на експерименталните данни от дългосрочни полеви експерименти с DAOS със санитарно-хигиенните стандарти за съдържанието на подвижни форми на тежки метали в почвата, а при тяхно отсъствие с препоръките, предложени в литературата, показва, че съдържанието на мобилни форми от тези елементи в почвата е под допустимите нива. Тези експериментални данни показват, че дори много дългосрочно използване на фосфатни торове в продължение на 60 години не е довело до превишаване на нивото на ПДК в почвата, както по отношение на брутните, така и на подвижните форми на тежки метали. В същото време тези данни показват, че нормирането на тежките метали в почвата само по брутни форми не е достатъчно обосновано и трябва да бъде допълнено от съдържанието на подвижната форма, която отразява както химичните свойства на самите метали, така и свойствата на от почвата, върху която се отглеждат растенията.
Въз основа на дългогодишен полеви опит, заложен под ръководството на академик Н.С. Авдонин в експерименталната база на Московския държавен университет "Чашниково" е направено изследване на ефекта от дългосрочната употреба на минерални, органични, варовикови торове и тяхната комбинация върху съдържанието на подвижни форми на тежки метали в почвата в продължение на 41 години (В.Г. Минеев и др., 1994). Резултатите от изследванията в таблица 17 показват, че създаването на оптимални условия за растеж и развитие на растенията значително намалява съдържанието на подвижни форми на олово и кадмий в почвата. Систематичното прилагане на азотно-калиеви торове, подкиселяване на почвения разтвор и намаляване на съдържанието на подвижен фосфор, удвои концентрацията на подвижни съединения на олово и никел и увеличи съдържанието на кадмий в почвата с 1,5 пъти.
Съдържанието на брутни и подвижни форми на ТМ в дерново-подзолистата лека глинеста почва на Беларус е изследвано по време на дългосрочна употреба на утайки от градски отпадъчни води: термофилно ферментирали от полета с тиня (TIP) и термофилно ферментирали с последваща механична дехидратация (TMD).
За 8 години изследвания наситеността на сеитбооборота с OCB е 6,25 t/ha (еднократна доза) и 12,5 t/ha (двукратна доза), което е приблизително 2-3 пъти повече от препоръчителните дози.
Както се вижда от таблица 18, има ясен модел на увеличаване на съдържанието на брутни и подвижни форми на ТМ в резултат на трикратно приложение на WWS. Освен това цинкът се характеризира с най-висока подвижност, чието количество в подвижната форма се увеличава 3-4 пъти в сравнение с контролната почва (N.P. Reshetsky, 1994). В същото време съдържанието на подвижните съединения на кадмий, мед, олово и хром не се променя съществено.
Изследвания на учени от беларуската страница - х. академии показаха, че когато се въведе утайка от отпадъчни води (мокра утайка от полета с тиня, SIP, TMF), има забележимо увеличение на съдържанието на подвижни форми на елементи в почвата, но най-силно кадмий, цинк и мед (Таблица 19) . Варуването практически не оказва влияние върху подвижността на металите. Според авторите. използването на екстракт в 1 N HNO3 за характеризиране на степента на подвижност на металите не е успешно, тъй като повече от 80% от общото съдържание на елемента преминава в него (A.I. Gorbyleva et al., 1994).
Установяването на определени зависимости на промените в подвижността на ТМ в почвата от нивото на киселинност е извършено в микрополеви експерименти върху излужени черноземи на Централния чернозем на Руската федерация. В същото време се определят кадмий, цинк и олово в следните екстракти: солна, азотна, сярна киселини, амониев ацетатен буфер с рН 4,8 и рН 3,5, амониев нитрат, дестилирана вода. Установена е тясна връзка между общото съдържание на цинк и подвижните му форми, извлечени с киселини R=0,924-0,948. При използване на AAB pH 4.8 R=0.784, AAB pH 3.5=0.721. Оловото, извлечено от солна и азотна киселина, е по-слабо свързано с брутното съдържание: R=0,64-0,66. Други екстракти имат стойности на корелационните коефициенти много по-ниски. Корелацията между киселинно извлечените кадмиеви съединения и брутните запаси е много висока (R=0,98-0,99). при извличане на AAB pH 4.8-R=0.92. Използването на други екстракти дава резултати, показващи слаба връзка между брутните и подвижните форми на тежките метали в почвата (Н. П. Богомазов, П. Г. Акулов, 1994).
В дългосрочен полеви експеримент (Всеруски изследователски институт по лен, Тверска област), при продължителна употреба на торове върху дерново-подзолиста почва, делът на подвижните метални съединения от съдържанието на техните потенциално достъпни форми намалява особено забележимо в 3-та година от последващото действие на вар в доза от 2 g q.(Таблица. двадесет). През 13-ата година от следдействието варовик в същата доза намалява само съдържанието на подвижно желязо и алуминий в почвата. през 15-та година - желязо, алуминий и манган (Л. И. Петрова. 1994).
Следователно, за да се намали съдържанието на подвижни форми на олово и мед в почвата, е необходимо да се извърши повторно варуване на почвите.
Изследването на мобилността на тежки метали в черноземите на Ростовска област показа, че в метровия слой на обикновените черноземи количеството на цинка, извлечен от амониевия ацетатен буферен екстракт с рН 4,8, варира в рамките на 0,26-0,54 mg / kg. манган 23,1-35,7 mg/kg, мед 0,24-0,42 (G.V. Agafonov, 1994) Сравнението на тези цифри с брутните запаси от микроелементи в почвата на същите участъци показа, че мобилността на различните елементи се различава значително. Цинкът върху карбонатния чернозем е 2,5-4,0 пъти по-малко достъпен за растенията от медта и 5-8 пъти по-малко от мангана (Таблица 21).
Така показват резултатите от проведеното изследване. че проблемът с подвижността на тежките метали в почвата е сложен и многофакторен. Съдържанието на подвижни форми на тежки метали в почвата зависи от много условия. Основният метод, водещ до намаляване на съдържанието на тази форма на тежки метали, е повишаването на почвеното плодородие (варуване, увеличаване на съдържанието на хумус и фосфор и др.). В същото време няма общоприета формулировка за подвижни метали. В този раздел сме предложили нашето разбиране за различните фракции на подвижните метали в почвата:
1) общ запас от подвижни форми (извлечени от киселини);
2) мобилна мобилна форма (възстановима с буферни разтвори):
3) обменни (извлечени от неутрални соли);
4) водоразтворим.
СЪДЪРЖАНИЕ
Въведение
1. Почвена покривка и нейното използване
2. Ерозия на почвата (водна и вятърна) и методи за справяне с нея
3. Промишлено замърсяване на почвата
3.1 Киселинен дъжд
3.2 Тежки метали
3.3 Отравяне с олово
4. Хигиена на почвата. Изхвърляне на отпадъци
4.1 Ролята на почвата в метаболизма
4.2 Екологична връзка между почвата и водата и течните отпадъци (отпадъчни води)
4.3 Граници на натоварване на почвата за твърди отпадъци (битови и улични отпадъци, промишлени отпадъци, суха утайка след утаяване на отпадъчни води, радиоактивни вещества)
4.4 Ролята на почвата в разпространението на различни болести
4.5 Вредни ефекти на основните видове замърсители (твърди и течни отпадъци), водещи до деградация на почвата
4.5.1 Обеззаразяване на течни отпадъци в почвата
4.5.2.1 Обеззаразяване на твърдите отпадъци в почвата
4.5.2.2 Събиране и изхвърляне на отпадъци
4.5.3 Окончателно отстраняване и изхвърляне
4.6 Погребване на радиоактивни отпадъци
Заключение
Списък на използваните източници
Въведение.
Определена част от почвите, както в Русия, така и по света, всяка година излизат от селскостопанския оборот по различни причини, които са разгледани подробно в UIR. Хиляди или повече хектари земя са засегнати от ерозия, киселинни дъждове, лошо управление и токсични отпадъци. За да избегнете това, трябва да се запознаете с най-продуктивните и евтини мелиоративни мерки (вижте определението за мелиорация в основната част на работата), които повишават плодородието на почвената покривка и преди всичко с отрицателните въздействие върху самата почва и как да го избегнем.
Тези изследвания дават представа за вредните въздействия върху почвата и са проведени в редица книги, статии и научни списания по въпросите на почвата и околната среда.
Самият проблем със замърсяването и деградацията на почвата винаги е бил актуален. Сега можем да добавим към казаното, че в наше време антропогенното влияние силно засяга природата и само се разраства, а почвата е един от основните източници на храна и дрехи за нас, да не говорим за факта, че ходим по нея и винаги ще бъде в близък контакт с нея.
1. Почвена покривка и нейното използване.
Почвената покривка е най-важното природно образувание. Неговото значение за живота на обществото се определя от факта, че почвата е основният източник на храна, осигуряващ 97-98% от хранителните ресурси на населението на света. В същото време почвената покривка е място за човешка дейност, където се извършва промишлено и селскостопанско производство.
Подчертавайки специалната роля на храната в живота на обществото, дори В. И. Ленин посочи: „Истинските основи на икономиката са хранителният фонд“.
Най-важното свойство на почвената покривка е нейното плодородие, което се разбира като съвкупност от почвени свойства, които осигуряват реколтата от селскостопански култури. Естественото плодородие на почвата се регулира от запаса на почвата с хранителни вещества и нейния воден, въздушен и топлинен режим. Ролята на почвената покривка за производителността на сухоземните екологични системи е голяма, тъй като почвата подхранва сухоземните растения с вода и много съединения и е съществен компонент на фотосинтетичната активност на растенията. Плодородието на почвата зависи и от количеството акумулирана в нея слънчева енергия. Живите организми, растения и животни, обитаващи Земята, фиксират слънчевата енергия под формата на фито- или зоомаса. Продуктивността на земните екологични системи зависи от топлинния и водния баланс на земната повърхност, което определя разнообразието от форми на обмен на вещества и вещества в географската обвивка на планетата.
Анализирайки значението на земята за общественото производство, К. Маркс отделя две понятия: земя-материя и земя-капитал. Първият от тях трябва да бъде разбран земя, възникнала в процеса на нейното еволюционно развитие в допълнение към волята и съзнанието на хората и е мястото на човешко заселване и източник на неговата храна. От момента, в който земята в процеса на развитие на човешкото общество се превръща в средство за производство, тя действа в ново качество – капитал, без който е немислим трудовият процес, „...защото дава на работника... място, на което той стои ... , и процесния му обхват...”. Именно поради тази причина земята е универсален фактор във всяка човешка дейност.
Ролята и мястото на земята не са еднакви в различните сфери на материалното производство, предимно в промишлеността и селското стопанство. В преработващата промишленост, в строителството, в транспорта земята е мястото, където протичат трудовите процеси, независимо от естественото плодородие на почвата. В различно качество е земята в селското стопанство. Под въздействието на човешкия труд естественото плодородие се превръща от потенциално в икономическо. Спецификата на използването на земните ресурси в селското стопанство води до факта, че те действат в две различни качества като предмет на труда и като средство за производство. К. Маркс отбеляза: „Само чрез нова инвестиция на капитал в парцели земя ... хората увеличиха земния капитал без никакво увеличение на материята на земята, т.е. пространството на земята.“
Земята в селското стопанство действа като производителна сила поради естественото си плодородие, което не остава постоянно. С рационалното използване на земята такова плодородие може да се увеличи чрез подобряване на нейния воден, въздушен и топлинен режим чрез мелиоративни мерки и увеличаване на съдържанието на хранителни вещества в почвата. Напротив, при нерационалното използване на земните ресурси тяхното плодородие намалява, в резултат на което се наблюдава намаляване на добивите. На места отглеждането на култури става напълно невъзможно, особено на засолени и ерозирани почви.
При ниско ниво на развитие на производителните сили на обществото, разширяването на производството на храни се дължи на включването на нови земи в селското стопанство, което съответства на екстензивното развитие на селското стопанство. Две условия допринасят за това: наличието на свободна земя и възможността за земеделие при достъпно средно ниво на капиталови разходи за единица площ. Това използване на земните ресурси и селското стопанство е характерно за много развиващи се страни в съвременния свят.
В ерата на научно-техническата революция имаше рязко разграничаване на системата на земеделие в индустриализираните и развиващите се страни. Първите се характеризират с интензификация на селското стопанство с помощта на постиженията на научно-техническата революция, при което селското стопанство се развива не поради увеличаване на площта на обработваемата земя, а поради увеличаване на размера на капитала, инвестиран в земята. Добре известните ограничени земни ресурси за повечето индустриализирани капиталистически страни, увеличаването на търсенето на селскостопански продукти в целия свят поради високите темпове на растеж на населението и по-високият стандарт на земеделие допринесоха за прехвърлянето на селското стопанство в тези страни през 50-те години към пътят на интензивно развитие. Ускоряването на процеса на интензификация на селското стопанство в индустриализираните капиталистически страни е свързано не само с постиженията на научно-техническата революция, но главно с рентабилността на инвестирането на капитал в селското стопанство, което концентрира селскостопанското производство в ръцете на едрите земевладелци и съсипани дребни фермери.
Селското стопанство се развива по други начини в развиващите се страни. Сред острите проблеми с природните ресурси на тези страни могат да се разграничат следните: ниска земеделска култура, която доведе до деградация на почвите (повишена ерозия, засоляване, намалено плодородие) и естествената растителност (например тропически гори), изчерпване на водните ресурси, опустиняване на земи, което се проявява особено ясно в африканския континент. Всички тези фактори, свързани със социално-икономическите проблеми на развиващите се страни, доведоха до хроничен недостиг на храна в тези страни. Така в началото на 80-те години по отношение на осигуреността на човек със зърно (222 кг) и месо (14 кг) развиващите се страни неколкократно отстъпваха съответно на индустриално развитите капиталистически страни. Решаването на продоволствения проблем в развиващите се страни е немислимо без големи социално-икономически трансформации.
В нашата страна основата на поземлените отношения е общонационалната (общонационална) собственост върху земята, възникнала в резултат на национализацията на цялата земя. Аграрните отношения се изграждат на базата на планове, според които селското стопанство трябва да се развива в бъдеще, с финансова и кредитна помощ от държавата и снабдяване с необходимото количество техника и торове. Заплащането на селскостопанските работници според количеството и качеството на труда стимулира непрекъснато повишаване на техния жизнен стандарт.
Използването на поземления фонд като цяло се извършва въз основа на дългосрочни държавни планове. Пример за такива планове е развитието на девствени и угарни земи в източната част на страната (средата на 50-те години), благодарение на което стана възможно за кратко време да се въведат повече от 41 милиона хектара нови площи в обработваема земя. Друг пример е набор от мерки, свързани с изпълнението на Продоволствената програма, която предвижда ускоряване на развитието на селскостопанското производство чрез повишаване културата на земеделието, широко прилагане на мелиоративни мерки, както и прилагане на широка програма за социално-икономическо възстановяване на земеделските райони.
Земните ресурси на света като цяло осигуряват храна за повече хора, отколкото са налични в момента и ще бъдат в близко бъдеще. Въпреки това, поради нарастването на населението, особено в развиващите се страни, количеството обработваема земя на глава от населението намалява.
1Опазването на околната среда от замърсяване се превърна в неотложна задача на обществото. Особено място сред многобройните замърсители заемат тежките метали. Те условно включват химически елементи с атомна маса над 50, които имат свойствата на металите. Сред химичните елементи тежките метали се считат за най-токсични.
Почвата е основната среда, в която навлизат тежки метали, включително от атмосферата и водната среда. Той също така служи като източник на вторично замърсяване на повърхностния въздух и водите, които навлизат в Световния океан от него.
Тежките метали са опасни, защото имат способността да се натрупват в живите организми, да се включват в метаболитния цикъл, да образуват силно токсични органометални съединения, да променят формата си при преминаване от една природна среда в друга, без да се подлагат на биологично разлагане. Тежките метали причиняват сериозни физиологични разстройства на човека, токсикоза, алергии, онкологични заболявания, влияят негативно върху плода и генетичната наследственост.
Сред тежките метали оловото, кадмият и цинкът се считат за приоритетни замърсители, главно поради факта, че тяхното техногенно натрупване в околната среда протича с висока скорост. Тази група вещества има висок афинитет към физиологично важни органични съединения.
Замърсяването на почвите с подвижни форми на тежки метали е най-актуално, тъй като през последните години проблемът със замърсяването на околната среда придоби заплашителен характер. В настоящата ситуация е необходимо не само да се засилят изследванията по всички аспекти на проблема с тежките метали в биосферата, но и периодично да се обобщават резултатите, за да се осмислят резултатите, получени в различни, често слабо свързани помежду си, клонове на наука.
Обект на това изследване са антропогенните почви на Железнодорожния район на Уляновск (на примера на улица Транспортная).
Основната цел на изследването е да се установи степента на замърсяване на градските почви с тежки метали.
Целите на изследването са: определяне на стойността на pH в избраните почвени проби; определяне концентрацията на подвижни форми на мед, цинк, кадмий, олово; анализ на получените данни и предлагане на препоръки за намаляване съдържанието на тежки метали в градските почви.
Пробите през 2005 г. са взети по магистралата по ул. Транспортная, а през 2006 г. на територията на лични домакински парцели (по същата улица), разположени в близост до железопътните линии. Взети са проби на дълбочина 0-5 см и 5-10 см. Взети са общо 20 проби, всяка с тегло 500 гр.
Изследваните проби от проби от 2005 и 2006 г. принадлежат към неутралната почва. Неутралните почви абсорбират тежки метали от разтворите в по-голяма степен от киселинните. Но има опасност от увеличаване на мобилността на тежките метали и тяхното проникване в подпочвените води и близкия резервоар, когато падне киселинен дъжд (изследваната зона се намира в заливната низина на река Свияга), което незабавно ще засегне хранителните вериги. В тези проби се наблюдава ниско съдържание на хумус (2-4%). Съответно, почвата няма способност да образува органо-метални комплекси.
Въз основа на лабораторни изследвания на почвите за съдържание на Cu, Cd, Zn, Pb са направени изводи за техните концентрации в почвите на изследваната територия. В пробите от 2005 г. е установено превишение на ПДК на Cu с 1-1,2 пъти, Cd с 6-9 пъти, а съдържанието на Zn и Pb не надвишава ПДК. В пробите, взети през 2006 г., взети от домакински парцели, концентрацията на Cu не надвишава ПДК, съдържанието на Cd е по-малко, отколкото в пробите, взети край пътя, но все пак превишава ПДК в различни точки от 0,3 до 4,6 пъти. Съдържанието на Zn е повишено само в 5-та точка и е 23,3 mg/kg почва на дълбочина 0-5 cm (ПДК 23 mg/kg), а на дълбочина 5-10 cm 24,8 mg/kg.
Въз основа на резултатите от изследването са направени следните изводи: почвите се характеризират с неутрална реакция на почвения разтвор; почвените проби са с ниско съдържание на хумус; на територията на Железнодорожния район на Уляновск се наблюдава замърсяване на почвата с тежки метали с различна интензивност; установи, че в някои проби има значителен излишък на MPC, особено наблюдаван при почвени изследвания за концентрацията на кадмий; за подобряване на екологичното и географско състояние на почвата в тази зона се препоръчва отглеждане на растения за акумулиране на тежки метали и управление на екологичните свойства на самата почва чрез нейното изкуствено проектиране; необходимо е да се извършва системен мониторинг и да се идентифицират най-замърсените и опасни за общественото здраве зони.
Библиографска връзка
Антонова Ю.А., Сафонова М.А. ТЕЖКИ МЕТАЛИ В ГРАДСКИ ПОЧВИ // Фундаментални изследвания. - 2007. - № 11. - С. 43-44;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3676 (дата на достъп: 31.03.2019 г.). Предлагаме на Вашето внимание списанията, издавани от издателство "Естествонаучна академия"
Тежките метали са биохимично активни елементи, които влизат в кръговрата на органичните вещества и засягат предимно живите организми. Тежките метали включват елементи като олово, мед, цинк, кадмий, никел, кобалт и редица други.
Миграцията на тежки метали в почвите зависи преди всичко от алкално-киселинните и окислително-възстановителните условия, които определят разнообразието на почвено-геохимичните условия. Важна роля в миграцията на тежките метали в почвения профил играят геохимичните бариери, които в едни случаи повишават, а в други отслабват (поради способността си да съхраняват) устойчивостта на почвите към замърсяване с тежки метали. На всяка от геохимичните бариери се задържа определена група химични елементи със сходни геохимични свойства.
Спецификата на основните почвообразуващи процеси и вида на водния режим определят характера на разпределението на тежките метали в почвите: натрупване, съхранение или отстраняване. Идентифицирани са групи почви с натрупване на тежки метали в различни части на почвения профил: на повърхността, в горната част, в средата, с два максимума. Освен това в зоната са идентифицирани почви, които се характеризират с концентрация на тежки метали поради вътрешнопрофилна криогенна консервация. Специална група формират почвите, при които в условията на промивен и периодично промивен режим тежките метали се отстраняват от профила. Вътрешнопрофилното разпределение на тежките метали е от голямо значение за оценка на замърсяването на почвите и прогнозиране на интензивността на натрупване на замърсители в тях. Характеристиката на вътрешнопрофилното разпределение на тежките метали се допълва от групирането на почвите според интензивността на участието им в биологичния кръговрат. Общо се разграничават три степени: висока, умерена и слаба.
Геохимичната ситуация на миграцията на тежки метали в почвите на речните заливни низини е особена, където с повишено напояване подвижността на химичните елементи и съединения се увеличава значително. Спецификата на геохимичните процеси тук се дължи преди всичко на изразената сезонност на промяната на редокс условията. Това се дължи на особеностите на хидрологичния режим на реките: продължителността на пролетните наводнения, наличието или отсъствието на есенни наводнения и естеството на маловодния период. Продължителността на наводняване с наводнена вода на заливни тераси определя преобладаването на окислителни (краткотрайно наводняване на заливна низина) или редокс (дългосрочно наводняване) условия.
Обработваемите почви са подложени на най-големи техногенни въздействия от площен характер. Основният източник на замърсяване, с който в обработваемите почви постъпват до 50% от общото количество тежки метали, са фосфорните торове. За да се определи степента на потенциално замърсяване на обработваемите почви, беше извършен съчетан анализ на свойствата на почвата и свойствата на замърсителите: взети са предвид съдържанието, състава на хумуса и гранулометричния състав на почвите, както и алкално-киселинните условия. Данните за концентрацията на тежки метали във фосфорити от находища с различен произход позволяват да се изчисли средното им съдържание, като се вземат предвид приблизителните дози на торове, приложени към обработваемите почви в различни региони. Оценката на свойствата на почвата е свързана със стойностите на агрогенното натоварване. Кумулативната интегрална оценка формира основата за идентифициране на степента на потенциално замърсяване на почвата с тежки метали.
Най-опасни по отношение на степента на замърсяване с тежки метали са многохумусните, глинесто-глинести почви с алкална реакция на околната среда: тъмносиви горски и тъмно кестенови - почви с висока акумулативна способност. Московска и Брянска област също се характеризират с повишен риск от замърсяване на почвата с тежки метали. Ситуацията с дерново-подзолистите почви не допринася за натрупването на тежки метали тук, но в тези райони техногенното натоварване е високо и почвите нямат време да се "самопречистят".
Еколого-токсикологичната оценка на почвите за съдържание на тежки метали показа, че 1,7% от земеделските земи са замърсени с вещества от I клас на опасност (силно опасни) и 3,8% - II клас на опасност (умерено опасни). Замърсяване на почвата с тежки метали и съдържание на арсен над установените норми е установено в Република Бурятия, Република Дагестан, Република Мордовия, Република Тива, в Красноярския и Приморския край, в Иваново, Иркутск, Кемерово, Кострома , региони Мурманск, Новгород, Оренбург, Сахалин, Чита.
Локалното замърсяване на почвите с тежки метали е свързано предимно с големите градове и. Оценката на риска от замърсяване на почвата с комплекси на тежки метали е извършена по сумарния показател Zc.
Не е тайна, че всеки иска да има вила в екологично чист район, където няма градско замърсяване. Околната среда съдържа тежки метали (арсен, олово, мед, живак, кадмий, манган и други), които идват дори от изгорелите газове на автомобилите. В същото време трябва да се разбере, че земята е естествен пречиствател на атмосферата и подземните води, тя натрупва не само тежки метали, но и вредни пестициди с въглеводороди. Растенията от своя страна поемат всичко, което им дава почвата. Металът, който се утаява в почвата, уврежда не само самата почва, но и растенията и в резултат на това хората.
В близост до главния път има много сажди, които проникват в повърхностните слоеве на почвата и се утаяват по листата на растенията. На такъв парцел не могат да се отглеждат кореноплодни култури, плодове, плодове и други плодородни култури. Минималното разстояние от пътя е 50м.
Почвата, пълна с тежки метали, е лоша почва, тежките метали са токсични. На него никога няма да видите мравки, земни бръмбари и земни червеи, но ще има голямо натрупване на смучещи насекоми. Растенията често страдат от гъбични заболявания, сухи и нестабилни за вредители.
Най-опасни са подвижните съединения на тежките метали, които лесно се получават в кисела почва. Доказано е, че растенията, отглеждани в кисела или лека песъчлива почва, съдържат повече метали, отколкото в неутрална или варовита почва. Освен това пясъчната почва с кисела реакция е особено опасна, лесно се натрупва и също толкова лесно се измива, попадайки в подземните води. Градинският парцел, където лъвският дял е глина, също е лесно податлив на натрупване на тежки метали, докато самопочистването отнема много време и бавно. Най-безопасната и стабилна почва е черната почва, обогатена с вар и хумус.
Какво да направите, ако в почвата има тежки метали?Има няколко начина за решаване на проблема.
1. Неуспешен сайт може да бъде продаден.
2. Варуването е добър начин за намаляване концентрацията на тежки метали в почвата. Има различни. Най-простият: хвърлете шепа пръст в съд с оцет, ако се появи пяна, тогава почвата е алкална. Или изкопайте малко земя, ако намерите бял слой в нея, значи има киселинност. Въпросът е колко. След варуване проверявайте редовно за киселинност, може да се наложи повторение на процедурата. Варуван с доломитово брашно, доменна шлака, торфена пепел, варовик.
Ако в земята вече са натрупани много тежки метали, тогава ще бъде полезно да премахнете горния слой на почвата (20-30 см) и да го замените с черна почва.
3. Постоянно торене с органични торове (оборски тор, компост). Колкото повече хумус има в почвата, толкова по-малко тежки метали съдържа и токсичността намалява. Бедната, безплодна земя не е в състояние да защити растенията. Не пренасищайте с минерални торове, особено азотни. Минералните торове бързо разлагат органичните вещества.
4. Повърхностно разрохкване. След разхлабване, не забравяйте да извършите, с торф или компост. При разхлабване е полезно да добавите вермикулит, който ще се превърне в бариера между растенията и токсичните вещества в почвата.
5. Измиване на земята самос добър дренаж. В противен случай с водата тежките метали ще се разпространят в района. Излива се с чиста вода, така че да се измие слой почва от 30-50 см за зеленчукови култури и до 120 см за овощни храсти и дървета. Промиването се извършва през пролетта, когато има достатъчно влага в почвата след зимата.
6. Отстранете горния слой на почвата, направете добър дренаж от експандирана глина или камъчета и покрийте с черна пръст отгоре.
7. Растенията трябва да се отглеждат в контейнери или в оранжерия, където почвата може лесно да се смени. Наблюдавайте, не отглеждайте растение на едно място за дълго време.
8. Ако градинският парцел е близо до пътя, тогава има голяма вероятност в почвата да има олово, което излиза с изгорелите газове на автомобилите. Извличайте олово чрез засаждане на грах между растенията, не събирайте реколтата. Изкопайте граха през есента и го изгорете заедно с плодовете. Растенията с мощна дълбока коренова система ще подобрят почвата, която ще пренесе фосфор, калий и калций от дълбокия слой към горния слой.
9. Зеленчуците и плодовете, отгледани на тежка почва, винаги трябва да се подлагат на топлинна обработка или поне да се измиват под течаща вода, като по този начин се отстранява атмосферният прах.
10. В замърсени райони или участък по протежение на пътя се монтира солидна ограда, верижната мрежа няма да се превърне в бариера срещу пътния прах. Не забравяйте да засадите широколистни дървета () зад оградата. Като опция многостепенните кацания, които ще играят ролята на защитници от атмосферен прах и сажди, ще станат отлична защита.
Наличието на тежки метали в почвата не е присъда, основното е да ги идентифицирате и неутрализирате своевременно.
