Teški metali su najopasniji elementi koji mogu zagaditi tlo. Pokretni oblici teških metala u zemljištu

Ukupna kontaminacija tla karakteriše bruto količinu teških metala. Dostupnost elemenata za biljke je određena njihovim pokretnim oblicima. Stoga je sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu najvažniji pokazatelj koji karakterizira sanitarno-higijensko stanje i određuje potrebu melioracionih mjera detoksikacije.
Ovisno o korištenom ekstraktantu, ekstrahira se različita količina mobilnog oblika teškog metala, koji se, uz određenu konvenciju, može smatrati dostupnim biljkama. Za ekstrakciju pokretnih oblika teških metala koriste se različita hemijska jedinjenja nejednake ekstrakcijske moći: kiseline, soli, puferske otopine i voda. Najčešći ekstraktanti su 1N HCl i amonijum acetatni pufer pH 4,8. Trenutno nije akumulirano dovoljno eksperimentalnog materijala da bi se okarakterisala zavisnost sadržaja teških metala u biljkama, koji se ekstrahuju različitim hemijskim rastvorima, o njihovoj koncentraciji u tlu. Složenost ove situacije također je posljedica činjenice da dostupnost mobilnog oblika teškog metala za biljke u velikoj mjeri ovisi o svojstvima tla i specifičnim karakteristikama biljaka. Istovremeno, ponašanje svakog elementa u tlu ima svoje specifične obrasce svojstvene njemu.
Da bi se proučio utjecaj svojstava tla na transformaciju spojeva teških metala, izvedeni su modelski eksperimenti s tlima izrazito različitih svojstava (tablica 8). Korišteni ekstraktanti su jaka kiselina, 1N HNO3, neutralna sol Ca(NO3)2, puferski rastvor amonijum acetata i voda.

Na to ukazuju analitički podaci dati u tabelama 9-12. da je sadržaj kiselina rastvorljivih jedinjenja cinka, olova i kadmijuma, koji prelaze u ekstrakt 1n HNO3, približan njihovoj količini unesenoj u zemljište.Ovaj ekstratant je ekstrahovao 78-90% Pb, 88-100% Cd i 78- 96% Zn koji je ušao u tlo. Broj čvrsto fiksiranih spojeva ovih elemenata zavisio je od nivoa plodnosti tla. Njihov sadržaj u slabo obrađenom buseno-podzolskom tlu bio je niži nego u buseno-podzolskom srednje obrađenom i tipičnom černozemu.
Količina izmjenjivih spojeva Cd, Pb i Zn ekstrahiranih 1-n otopinom neutralne soli Ca(NO3)2 bila je nekoliko puta manja od njihove mase unesene u tlo, a ovisila je i o nivou plodnosti tla. Najmanji sadržaj elemenata ekstrahiranih rastvorom Ca(NO3)2 dobijen je na černozemu. Sa povećanjem uzgoja travnato-podzolskog tla, smanjila se i mobilnost teških metala. Sudeći po ekstraktu soli, spojevi kadmija su najpokretljiviji, a jedinjenja cinka nešto manje pokretna. Jedinjenja olova ekstrahirana neutralnom soli odlikuju se najmanjom pokretljivošću.
Sadržaj mobilnih oblika metala ekstrahiranih puferskim rastvorom amonijum acetata sa pH 4,8 je takođe određen prvenstveno tipom zemljišta, njegovim sastavom i fizičko-hemijskim svojstvima.
Što se tiče izmjenjivih (ekstraktibilnih 1 N Ca(NO3)2) oblika ovih elemenata, očuvana je pravilnost, koja se izražava povećanjem količine pokretnih Cd, Pb i Zn jedinjenja u kiselom tlu, te pokretljivosti Cd i Zn je veći od Pb. Količina kadmijuma ekstrahovanog ovim ekstraktom iznosila je 90-96% primenjene doze za slabo obrađeno zemljište, 70-76% za busensko-podzolsko srednje obrađeno zemljište i 44-48% za černozem. Količina cinka i olova koja prelazi u puferski rastvor CH3COONH4 jednaka je, respektivno: 57-71 i 42-67% za buseno-podzolsko slabo kultivisano zemljište, 49-70 i 37-48% za umereno kultivisano zemljište; 46-65 i 20-42% za černozem. Smanjenje kapaciteta ekstrakcije CH3COONH4 za olovo na černozemu može se objasniti stvaranjem njegovih stabilnijih kompleksa i spojeva sa stabilnim humusnim jedinjenjima.
Tla korištena u modelskom eksperimentu razlikovala su se po mnogim parametrima plodnosti tla, ali najviše po kiselim karakteristikama i broju izmjenjivih baza. Eksperimentalni podaci dostupni u literaturi i dobiveni od nas pokazuju da reakcija medija u tlu snažno utječe na pokretljivost elemenata.
Povećanje koncentracije vodikovih jona u zemljišnom rastvoru dovelo je do prelaska slabo rastvorljivih soli olova u rastvorljivije soli (posebno je karakterističan prelaz PbCO3 u Pb (HCO3) 2 (B.V. Nekrasov, 1974).) smanjuje stabilnost olovo-humusnih kompleksa pH vrijednost zemljišne otopine je jedan od najvažnijih parametara koji određuju količinu sorpcije jona teških metala u zemljištu. Kada se pH smanji, povećava se rastvorljivost većine teških metala i , shodno tome, njihova pokretljivost u sistemu čvrsta faza tlo - rastvor J. Esser, N. Bassam (1981), istražujući pokretljivost kadmijuma u aerobnim uslovima tla, utvrdili su da je u opsegu pH 4-6 pokretljivost kadmijuma je određena jonskom snagom rastvora, pri pH većem od 6 vodeću važnost dobija sorpcija oksidima mangana.Rastvorljiva organska jedinjenja, prema autorima, formiraju samo slabe komplekse sa kadmijumom i utiču na njegovu sorpciju tek pri pH 8.
Najmobilniji i biljkama najpristupačniji dio jedinjenja teških metala u tlu je njihov sadržaj u zemljišnoj otopini. Količina metalnih jona koji ulaze u otopinu tla određuje toksičnost određenog elementa u tlu. Stanje ravnoteže u sistemu čvrsta faza-rastvor određuje sorpcione procese čija priroda i smjer zavise od svojstava i sastava tla. Utjecaj svojstava tla na pokretljivost teških metala i njihov prijenos u vodeni ekstrakt potvrđuju i podaci o različitim količinama vodotopivih spojeva Zn, Pb i Cd prenesenih iz tla različitog nivoa plodnosti pri istim dozama primijenjenih metali (tabela 13). U poređenju sa černozemom, više jedinjenja metala rastvorljivih u vodi je bilo sadržano u tlu sa srednje podzolskom tlu. Najveći sadržaj vodotopivih spojeva Zn, Pb i Cd bio je u slabo obrađenom tlu. Obrada tla smanjila je mobilnost teških metala. U buseno-podzoličnom slabo obrađenom tlu, sadržaj vodotopivih oblika Zn. Pb i Cd su bili 20-35% veći nego u prosječno kultivisanom tlu i 1,5-2,0 puta veći nego u tipičnom černozemu. Porast plodnosti tla, praćen povećanjem sadržaja humusa, fosfata, neutralizacijom viška kiselosti i povećanjem puferskih svojstava, dovodi do smanjenja sadržaja najagresivnijeg oblika teških metala topljivog u vodi.

Odlučujuću ulogu u raspodjeli teških metala u sistemu tlo-rastvor imaju procesi sorpcije-desorpcije na čvrstoj fazi tla, koji su određeni svojstvima tla i ne zavise od oblika tla. uvedeno jedinjenje. Nastala jedinjenja teških metala sa čvrstom fazom tla su termodinamički stabilnija od unesenih jedinjenja i određuju koncentraciju elemenata u rastvoru zemljišta (R.I. Pervunina, 1983).
Zemljište je snažan i aktivan apsorber teških metala, sposobno je da se čvrsto veže i time smanji protok otrovnih materija u biljke. Mineralne i organske komponente tla aktivno inaktiviraju jedinjenja metala, ali kvantitativni izrazi njihovog djelovanja zavise od tipa tla (B A. Bolshakov et al., 1978, V. B. Ilyin, 1987).
Akumulirani eksperimentalni materijal ukazuje na to. da se najveća količina teških metala ekstrahuje iz tla pomoću 1 n kiselog ekstrakta. Istovremeno, podaci su blizu ukupnog sadržaja elemenata u tlu. Ovaj oblik elemenata može se smatrati ukupnom rezervnom količinom koja može preći u pokretnu mobilnu formu. Sadržaj teškog metala kada se ekstrahuje iz tla acetatno-amonijum puferom karakteriše pokretljiviji deo. Još pokretljiviji je oblik razmjene teškog metala. može se ekstrahovati neutralnom fiziološkom otopinom. V.S. Gorbatov i N.G. Zyrin (1987) smatraju da je biljkama najpristupačniji oblik izmjene teških metala, selektivno ekstrahiran otopinama soli, čiji anion ne stvara komplekse s teškim metalima, a kation ima veliku silu pomjeranja. Upravo ta svojstva posjeduje Ca(NO3)2 korišten u našem eksperimentu. Najagresivniji rastvarači - kiseline, najčešće korišteni 1N HCl i 1N HNO3, izvlače iz tla ne samo oblike koje asimiliraju biljke, već i dio bruto elementa, koji je najbliža rezerva, za prelazak u pokretna jedinjenja.
Koncentracija teških metala ekstrahiranih vodenim ekstraktom u zemljišnoj otopini karakterizira najaktivniji dio njihovih spojeva. Ovo je najagresivnija i najdinamičnija frakcija teških metala, koja karakterizira stupanj pokretljivosti elemenata u tlu. Visok sadržaj u vodi topivih oblika TM može dovesti ne samo do kontaminacije biljnih proizvoda, već i do naglog smanjenja prinosa do njegove smrti. Sa veoma visokim sadržajem u vodi rastvorljivog oblika teškog metala u zemljištu, on postaje samostalan faktor koji određuje veličinu useva i stepen njegove kontaminacije.
U našoj zemlji su akumulirane informacije o sadržaju mobilnog oblika TM u nekontaminiranom zemljištu, uglavnom onim koje su poznate kao elementi u tragovima - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (Tabela 14). Za određivanje mobilnog oblika najčešće su korišteni pojedinačni ekstraktanti (prema Peive Ya.V. i Rinkis G.Ya.). Kao što se vidi iz tabele 14, tla pojedinih regija značajno su se razlikovala u količini pokretnog oblika istog metala.

Razlog bi mogao biti, prema V.B. Iljin (1991), genetske karakteristike tla, prvenstveno specifičnost granulometrijskog i mineraloškog sastava, nivo sadržaja humusa, reakcija sredine. Zbog toga se tla jednog prirodnog regiona mogu jako razlikovati, pa čak i istog genetskog tipa unutar ovog regiona.
Razlika između minimalne i maksimalne količine pokretne forme na koju se nailazi može biti unutar matematičkog reda. Nema apsolutno dovoljno informacija o sadržaju mobilnog oblika Pb, Cd, Cr, Hg i drugih najotrovnijih elemenata u zemljištu. Ispravna procjena pokretljivosti TM u tlu otežava korištenje kemikalija koje se uvelike razlikuju po svojoj moći rastvaranja kao ekstrakata. Tako je, na primer, 1 N HCl ekstrahovao pokretne forme iz horizonta oranja u mg/kg: Mn - 414, Zn - 7,8 Ni - 8,3, Cu - 3,5, Pb - 6,8, Co - 5,3 (tla Zapadnog Sibira), dok je 2,5% CH3COOH ekstrahovan 76; 0,8; 1.2; 1.3; 0,3; 0,7 (tla regije Tomsk Ob, podaci Iljina, 1991). Ovi materijali ukazuju da je 1 N HCl ekstrahovan iz tla, sa izuzetkom cinka, oko 30% metala od ukupne količine, a 2,5% CH3COOH - manje od 10%. Stoga, ekstraktant 1N HCl, koji se široko koristi u agrohemijskim istraživanjima i karakterizaciji tla, ima visok kapacitet mobilizacije za rezerve teških metala.
Glavni dio mobilnih spojeva teških metala ograničen je na humusne ili korijenske horizonte tla, u kojima se aktivno odvijaju biokemijski procesi i sadrže mnoge organske tvari. Teški metali. koji su dio organskih kompleksa, imaju visoku mobilnost. V.B. Iljin (1991) ukazuje na mogućnost akumulacije teških metala u iluvijalnom i karbonatnom horizontu, u koje migriraju fine čestice zasićene teškim metalima iz gornjeg sloja i vodotopivih oblika elemenata. U iluvijalnim i karbonatnim horizontima talože se spojevi koji sadrže metale. Tome najviše doprinosi naglo povećanje pH medija u tlu ovih horizonata, zbog prisustva karbonata.
Sposobnost teških metala da se akumuliraju u nižim horizontima tla dobro ilustruju podaci o profilima tla u Sibiru (tabela 15). U humusnom horizontu bilježi se povećan sadržaj mnogih elemenata (Sr, Mn, Zn, Ni itd.), bez obzira na njihovu genezu. U mnogim slučajevima jasno se vidi povećanje sadržaja mobilnog Sr u karbonatnom horizontu. Ukupni sadržaj mobilnih oblika u manjoj količini tipičan je za pješčana tla, a mnogo više - za ilovasta. Odnosno, postoji bliska veza između sadržaja pokretnih oblika elemenata i granulometrijskog sastava tla. Sličan pozitivan odnos može se pratiti između sadržaja mobilnih oblika teških metala i sadržaja humusa.

Sadržaj mobilnih oblika teških metala podložan je jakim fluktuacijama, što je povezano sa promjenom biološke aktivnosti tla i utjecajem biljaka. Dakle, prema istraživanju koje je proveo V.B. Ilyin, sadržaj mobilnog molibdena u borovno-podzolskom tlu i južnom černozemu tokom vegetacije promijenio se 5 puta.
Posljednjih godina neke istraživačke institucije proučavaju utjecaj dugotrajnog korištenja mineralnih, organskih i krečnih gnojiva na sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu.
Na agrohemijskoj eksperimentalnoj stanici Dolgoprudnaja (DAOS, Moskovska oblast) rađeno je istraživanje akumulacije teških metala, toksičnih elemenata u tlu i njihove mobilnosti u uslovima dugotrajne upotrebe fosfornih đubriva na krečnjačkom buseno-podzoličnom teško ilovastom tlu. (Yu.A. Potatueva et al., 1994.). Sistematska upotreba balastnih i koncentrovanih đubriva tokom 60 godina, raznih oblika fosfata 20 godina i fosfatnih stena iz raznih ležišta tokom 8 godina nije značajno uticala na ukupan sadržaj teških metala i toksičnih elemenata (TE) u tlo, ali je dovelo do povećanja mobilnosti sadrži nešto TM i TE. Sadržaj mobilnih i vodotopivih oblika u zemljištu povećan je za oko 2 puta uz sistematsku upotrebu svih proučavanih oblika fosfornih đubriva, ali iznosi samo 1/3 MPC. Količina mobilnog stroncijuma porasla je 4,5 puta u tlu koje je dobilo jednostavan superfosfat. Unošenje sirovih fosforita iz ležišta Kingisep dovelo je do povećanja sadržaja mobilnih formi u tlu (AAB pH 4,8): olova za 2 puta, nikla za 20% i hroma za 17%, što je iznosilo 1/4 i 1/10 MPC, respektivno. U tlu koje je primilo sirove fosforite iz ležišta Chilisai zabilježeno je povećanje sadržaja mobilnog kroma za 17% (tablica 16).



Poređenje eksperimentalnih podataka višegodišnjih terenskih eksperimenata sa DAOS-om sa sanitarno-higijenskim standardima za sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu, a u njihovom nedostatku sa preporukama predloženim u literaturi, ukazuje da je sadržaj mobilnih formi ovih elemenata u tlu bilo ispod dozvoljenih nivoa. Ovi eksperimentalni podaci ukazuju da čak i veoma dugotrajna upotreba fosfornih đubriva tokom 60 godina nije dovela do viška nivoa MPC u tlu, bilo u pogledu bruto ili pokretnih oblika teških metala. Istovremeno, ovi podaci ukazuju na to da racioniranje teških metala u zemljištu samo po bruto oblicima nije dovoljno utemeljeno i da ga treba dopuniti sadržajem mobilnog oblika, koji odražava kako hemijska svojstva samih metala tako i svojstva metala. tlo na kojem se biljke uzgajaju.
Na osnovu dugogodišnjeg terenskog iskustva, založenog pod rukovodstvom akademika N.S. Avdonin u eksperimentalnoj bazi Moskovskog državnog univerziteta „Čašnjikovo“ rađena je studija o uticaju dugotrajne upotrebe mineralnih, organskih, krečnih đubriva i njihove kombinacije na sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu tokom 41 godine. (V.G. Mineev et al., 1994). Rezultati istraživanja u tabeli 17 pokazali su da je stvaranjem optimalnih uslova za rast i razvoj biljaka značajno smanjen sadržaj mobilnih oblika olova i kadmijuma u tlu. Sustavnom primjenom azotno-kalijumskih gnojiva, zakiseljavanjem zemljišne otopine i smanjenjem sadržaja mobilnog fosfora, udvostručena je koncentracija mobilnih spojeva olova i nikla i povećan sadržaj kadmijuma u tlu za 1,5 puta.

Uz dugotrajnu upotrebu mulja gradske kanalizacije proučavan je sadržaj grubih i mobilnih oblika TM u buseno-podzoličnom lako ilovastom tlu Bjelorusije: termofilno fermentiranog iz muljnih polja (TIP) i termofilno fermentiranog s naknadnom mehaničkom dehidracijom (TMD).
Tokom 8 godina istraživanja, zasićenost plodoreda OCB iznosila je 6,25 t/ha (jednokratna doza) i 12,5 t/ha (dvostruka), što je približno 2-3 puta više od preporučenih doza.
Kao što se može vidjeti iz tabele 18, postoji jasan obrazac povećanja sadržaja bruto i mobilnih oblika TM kao rezultat trostruke primjene WWS-a. Štaviše, cink se odlikuje najvećom pokretljivošću, čija se količina u mobilnom obliku povećala za 3-4 puta u odnosu na kontrolno tlo (N.P. Reshetsky, 1994). Istovremeno, sadržaj mobilnih spojeva kadmijuma, bakra, olova i hroma nije se značajno promijenio.

Istraživanja naučnika bjeloruske stranice - x. akademije su pokazale da je uvođenjem kanalizacionog mulja (vlažni SIP sediment sa muljnih polja, HIP, TMF) došlo do primjetnog povećanja sadržaja mobilnih oblika elemenata u tlu, ali najjače kadmija, cinka i bakra (tabela 19.). ). Kamenovanje praktički nije imalo utjecaja na pokretljivost metala. Prema autorima. upotreba ekstrakta u 1 N HNO3 za karakterizaciju stupnja pokretljivosti metala nije uspješna, jer više od 80% ukupnog sadržaja elementa prelazi u njega (A.I. Gorbyleva et al., 1994).

Utvrđivanje određenih zavisnosti promene pokretljivosti TM u tlu od nivoa kiselosti sprovedeno je u mikropoljskim eksperimentima na luženim černozemima Centralnog Černozema Ruske Federacije. Istovremeno su određivani kadmijum, cink i olovo u sledećim ekstraktima: hlorovodonična, azotna, sumporna kiselina, amonijum acetatni pufer pH 4,8 i pH 3,5, amonijum nitrat, destilovana voda. Utvrđena je bliska veza između ukupnog sadržaja cinka i njegovih mobilnih oblika ekstrahiranih kiselinama R=0,924-0,948. Kada se koristi AAB pH 4,8 R=0,784, AAB pH 3,5=0,721. Olovo dobijeno hlorovodoničnom i azotnom kiselinom manje korelira sa bruto sadržajem: R=0,64-0,66. Ostali ekstrakti su imali znatno niže vrijednosti koeficijenata korelacije. Korelacija između jedinjenja kadmijuma ekstrahovanih kiselinama i bruto rezervi bila je veoma visoka (R=0,98-0,99). kod ekstrakcije AAB pH 4,8-R=0,92. Upotreba drugih ekstrakata dala je rezultate koji ukazuju na slab odnos između bruto i pokretnih oblika teških metala u tlu (N.P. Bogomazova, P.G. Akulov, 1994).
U dugotrajnom poljskom eksperimentu (Sveruski istraživački institut za lan, Tverska oblast), uz produženu upotrebu đubriva na podzoličnom tlu, udio pokretnih metalnih jedinjenja iz sadržaja njihovih potencijalno dostupnih oblika posebno se značajno smanjio u 3. godina posledejstva kreča u dozi od 2 g q (tabela 20). U 13. godini nakon dejstva, vapno je u istoj dozi smanjilo samo sadržaj pokretnog gvožđa i aluminijuma u tlu. u 15. godini - gvožđe, aluminijum i mangan (L.I. Petrova. 1994).

Zbog toga je, kako bi se smanjio sadržaj mobilnih oblika olova i bakra u tlu, potrebno ponoviti vapnenje tla.
Proučavanje mobilnosti teških metala u černozemima Rostovske regije pokazalo je da je u metarskom sloju običnih černozema količina cinka ekstrahirana amonijum acetatnim pufer ekstraktom pH 4,8 varirala u granicama od 0,26-0,54 mg/kg. mangan 23,1-35,7 mg/kg, bakar 0,24-0,42 (G.V. Agafonov, 1994.) Poređenje ovih brojki sa bruto rezervama mikroelemenata u tlu istih parcela pokazalo je da se mobilnost različitih elemenata značajno razlikuje. Cink na karbonatnom černozemu je 2,5-4,0 puta manje dostupan biljkama od bakra i 5-8 puta manje od mangana (tabela 21).

Tako pokazuju rezultati sprovedenog istraživanja. da je problem mobilnosti teških metala u zemljištu složen i višefaktorski. Sadržaj mobilnih oblika teških metala u tlu zavisi od mnogih uslova. Glavna metoda koja dovodi do smanjenja sadržaja ovog oblika teških metala je povećanje plodnosti tla (vapnenje, povećanje sadržaja humusa i fosfora, itd.). Istovremeno, ne postoji općeprihvaćena formulacija za mobilne metale. U ovom dijelu smo predložili naše razumijevanje različitih frakcija mobilnih metala u tlu:
1) ukupna zaliha pokretnih formi (ekstrahovanih kiselinama);
2) mobilni mobilni oblik (popravljiv pomoću međuspremnika):
3) izmjenjivi (ekstrahovani neutralnim solima);
4) rastvorljiv u vodi.

SADRŽAJ

Uvod

1. Pokrivač tla i njegova upotreba

2. Erozija tla (voda i vjetar) i metode borbe protiv nje

3. Industrijsko zagađenje tla

3.1 Kisele kiše

3.2 Teški metali

3.3 Trovanje olovom

4. Higijena tla. Odlaganje otpada

4.1 Uloga tla u metabolizmu

4.2 Ekološki odnos između tla i vode i tečnog otpada (otpadne vode)

4.3 Granice opterećenja tla za čvrsti otpad (otpad iz domaćinstava i ulica, industrijski otpad, suhi mulj nakon sedimentacije kanalizacije, radioaktivne tvari)

4.4 Uloga tla u širenju raznih bolesti

4.5 Štetni efekti glavnih vrsta zagađivača (čvrsti i tečni otpad) koji dovode do degradacije tla

4.5.1 Dekontaminacija tečnog otpada u zemljištu

4.5.2.1 Dekontaminacija čvrstog otpada u zemljištu

4.5.2.2 Prikupljanje i odlaganje otpada

4.5.3 Konačno uklanjanje i odlaganje

4.6 Odlaganje radioaktivnog otpada

Zaključak

Spisak korištenih izvora

Uvod.

Određeni dio tla, kako u Rusiji, tako i širom svijeta, svake godine izlazi iz poljoprivrednog prometa iz različitih razloga, koji su detaljno obrađeni u UIR-u. Hiljade ili više hektara zemljišta pogođeno je erozijom, kiselim kišama, lošim upravljanjem i toksičnim otpadom. Da biste to izbjegli, morate se upoznati s najproduktivnijim i najjeftinijim mjerama melioracije (vidi definiciju melioracije u glavnom dijelu rada), koje povećavaju plodnost zemljišnog pokrivača, a prije svega sa veoma negativan uticaj na tlo i kako ga izbjeći.

Ove studije daju uvid u štetne efekte na tlo i sprovedene su u brojnim knjigama, člancima i naučnim časopisima o tlu i pitanjima životne sredine.

Sam problem zagađenja i degradacije tla oduvijek je bio aktuelan. Sada ovome rečenom možemo dodati da u naše vrijeme antropogeni utjecaj uvelike pogađa prirodu i samo raste, a tlo nam je jedan od glavnih izvora hrane i odjeće, a da ne govorimo o tome da po njemu hodamo i uvek će biti u bliskom kontaktu sa njom.

1. Pokrivač tla i njegova upotreba.

Pokrivač tla je najvažnija prirodna formacija. Njegov značaj za život društva određen je činjenicom da je tlo glavni izvor hrane, obezbjeđujući 97-98% prehrambenih resursa svjetske populacije. U isto vrijeme, zemljišni pokrivač je mjesto ljudske aktivnosti u kojem se odvija industrijska i poljoprivredna proizvodnja.

Ističući posebnu ulogu hrane u životu društva, čak je V. I. Lenjin isticao: „Pravi temelji ekonomije su fond za hranu.“

Najvažnije svojstvo zemljišnog pokrivača je njegova plodnost, koja se podrazumijeva kao ukupnost svojstava tla koja osiguravaju žetvu poljoprivrednih kultura. Prirodna plodnost tla regulirana je snabdijevanjem tla hranjivim tvarima i njegovim vodnim, zračnim i termičkim režimima. Uloga zemljišnog pokrivača u produktivnosti kopnenih ekoloških sistema je velika, jer tlo hrani kopnene biljke vodom i mnogim jedinjenjima i predstavlja bitnu komponentu fotosintetske aktivnosti biljaka. Plodnost tla zavisi i od količine sunčeve energije akumulirane u njemu. Živi organizmi, biljke i životinje koje nastanjuju Zemlju fiksiraju sunčevu energiju u obliku fito- ili zoomase. Produktivnost kopnenih ekoloških sistema zavisi od ravnoteže toplote i vode zemljine površine, što određuje raznovrsnost oblika razmene materija i supstanci unutar geografskog omotača planete.

Analizirajući značaj zemljišta za društvenu proizvodnju, K. Marx je izdvojio dva pojma: zemlja-materija i zemlja-kapital. Prvo od njih treba razumjeti zemljište koje je nastalo u procesu svog evolutivnog razvoja pored volje i svijesti ljudi i mjesto je ljudskog naseljavanja i izvor njegove hrane. Od trenutka kada zemlja u procesu razvoja ljudskog društva postaje sredstvo proizvodnje, ona djeluje u novom kvalitetu - kapitalu, bez kojeg je proces rada nezamisliv, „...jer daje radniku... mjesto na kojem on stoji ... , i njegov proces - opseg...". Iz tog razloga je Zemlja univerzalni faktor u svakoj ljudskoj aktivnosti.

Uloga i mjesto zemljišta nije ista u različitim sferama materijalne proizvodnje, prije svega u industriji i poljoprivredi. U prerađivačkoj industriji, građevinarstvu, transportu, zemljište je mjesto gdje se odvijaju radni procesi, bez obzira na prirodnu plodnost tla. U drugom svojstvu je zemljište u poljoprivredi. Pod uticajem ljudskog rada prirodna plodnost se pretvara iz potencijalne u ekonomsku. Specifičnost korištenja zemljišnih resursa u poljoprivredi dovodi do toga da oni djeluju u dva različita kvaliteta, kao predmet rada i kao sredstvo proizvodnje. K. Marx je primetio: „Samo novim ulaganjem kapitala u zemljišne parcele... ljudi su uvećali zemljišni kapital bez ikakvog povećanja materije zemlje, tj. zemaljskog prostora.”

Zemlja u poljoprivredi djeluje kao proizvodna snaga zbog svoje prirodne plodnosti, koja ne ostaje konstantna. Racionalnim korišćenjem zemljišta ovakva plodnost se može povećati poboljšanjem njenog vodnog, vazdušnog i toplotnog režima melioracionim merama i povećanjem sadržaja hranljivih materija u tlu. Naprotiv, neracionalnim korištenjem zemljišnih resursa smanjuje se njihova plodnost, uslijed čega dolazi do smanjenja prinosa usjeva. Na nekim mjestima uzgoj usjeva postaje potpuno nemoguć, posebno na zaslanjenim i erodiranim zemljištima.

Uz nizak stepen razvoja proizvodnih snaga društva, do ekspanzije proizvodnje hrane dolazi zbog uključivanja novih zemljišta u poljoprivredu, što odgovara ekstenzivnom razvoju poljoprivrede. Tome doprinose dva uslova: dostupnost slobodnog zemljišta i mogućnost bavljenja poljoprivredom na prihvatljivom prosječnom nivou kapitalnih troškova po jedinici površine. Ovakvo korišćenje zemljišnih resursa i poljoprivrede tipično je za mnoge zemlje u razvoju u savremenom svetu.

U eri naučne i tehnološke revolucije došlo je do oštrog razgraničenja sistema poljoprivrede u industrijalizovanim zemljama i zemljama u razvoju. Prve karakterizira intenziviranje poljoprivrede korištenjem dostignuća naučne i tehnološke revolucije, u kojoj se poljoprivreda razvija ne povećanjem površine obrađenog zemljišta, već povećanjem količine kapitala uloženog u zemljište. Poznati ograničeni zemljišni resursi za većinu industrijaliziranih kapitalističkih zemalja, povećanje potražnje za poljoprivrednim proizvodima širom svijeta zbog visokih stopa rasta stanovništva i viši standard poljoprivrede doprinijeli su transferu poljoprivrede u ovim zemljama još 50-ih godina u put intenzivnog razvoja. Ubrzanje procesa intenziviranja poljoprivrede u industrijalizovanim kapitalističkim zemljama ne povezuje se samo sa dostignućima naučne i tehnološke revolucije, već uglavnom sa profitabilnošću ulaganja u poljoprivredu, koja je koncentrisala poljoprivrednu proizvodnju u rukama velikih zemljoposednika i propala. mali poljoprivrednici.

Poljoprivreda se u zemljama u razvoju razvijala na druge načine. Među akutnim problemima prirodnih resursa ovih zemalja mogu se izdvojiti: niska poljoprivredna kultura, koja je uzrokovala degradaciju tla (pojačana erozija, zaslanjivanje, smanjena plodnost) i prirodne vegetacije (na primjer, tropske šume), iscrpljivanje vodnih resursa, dezertifikacija zemljišta, koja je posebno izražena na afričkom kontinentu. Svi ovi faktori povezani sa socio-ekonomskim problemima zemalja u razvoju doveli su do hronične nestašice hrane u ovim zemljama. Tako su početkom 1980-ih, u pogledu nabavke žita (222 kg) i mesa (14 kg) po osobi, zemlje u razvoju bile nekoliko puta inferiornije u odnosu na industrijski razvijene kapitalističke zemlje, respektivno. Rješenje problema hrane u zemljama u razvoju nezamislivo je bez velikih društveno-ekonomskih transformacija.

Kod nas je osnova zemljišnih odnosa općenarodno (općenarodno) vlasništvo nad zemljom, koje je nastalo kao rezultat nacionalizacije cjelokupnog zemljišta. Agrarni odnosi se grade na osnovu planova po kojima bi poljoprivreda trebalo da se razvija u budućnosti, uz finansijsku i kreditnu pomoć države i nabavku potrebne količine mehanizacije i đubriva. Plaćanje poljoprivrednih radnika prema kvantitetu i kvalitetu rada stimuliše stalno povećanje njihovog životnog standarda.

Korištenje zemljišnog fonda u cjelini vrši se na osnovu dugoročnih državnih planova. Primjer takvih planova bio je razvoj devičanskih i ugarskih zemljišta na istoku zemlje (sredina 1950-ih), zahvaljujući čemu je za kratko vrijeme postalo moguće uvesti više od 41 milion hektara novih površina u oranice. Drugi primjer je skup mjera vezanih za implementaciju Programa ishrane, koji predviđa ubrzanje razvoja poljoprivredne proizvodnje kroz unapređenje kulture poljoprivrede, široku primjenu mjera melioracije, kao i provođenje široki program socio-ekonomske rekonstrukcije poljoprivrednih površina.

Zemljišni resursi svijeta u cjelini obezbjeđuju hranu za više ljudi nego što je trenutno dostupno i biće u bliskoj budućnosti. Međutim, zbog rasta stanovništva, posebno u zemljama u razvoju, količina obradivog zemljišta po glavi stanovnika opada.

1

Zaštita životne sredine od zagađenja postala je hitan zadatak društva. Među brojnim zagađivačima posebno mjesto zauzimaju teški metali. Oni uslovno uključuju hemijske elemente sa atomskom masom većom od 50, koji imaju svojstva metala. Među hemijskim elementima, teški metali se smatraju najotrovnijim.

Tlo je glavni medij u koji teški metali ulaze, uključujući iz atmosfere i vodenog okoliša. Također služi i kao izvor sekundarnog zagađenja površinskog zraka i voda koje iz njega ulaze u Svjetski okean.

Teški metali su opasni jer imaju sposobnost da se akumuliraju u živim organizmima, da se uključe u metabolički ciklus, da formiraju visoko toksična organometalna jedinjenja, da mijenjaju svoj oblik pri prelasku iz jednog prirodnog okruženja u drugo, a da ne budu podvrgnuti biološkoj razgradnji. Teški metali izazivaju ozbiljne fiziološke poremećaje kod ljudi, toksikoze, alergije, onkološke bolesti, negativno utiču na fetus i genetsko naslijeđe.

Među teškim metalima, olovo, kadmijum i cink se smatraju prioritetnim zagađivačima, uglavnom zbog toga što se njihova tehnogena akumulacija u životnoj sredini odvija velikom brzinom. Ova grupa supstanci ima visok afinitet za fiziološki važna organska jedinjenja.

Zagađenje tla mobilnim oblicima teških metala je najurgentnije, jer je posljednjih godina problem zagađenja životne sredine poprimio prijeteći karakter. U trenutnoj situaciji potrebno je ne samo intenzivirati istraživanja svih aspekata problema teških metala u biosferi, već i periodično sumirati rezultate kako bi se sagledali rezultati dobijeni u različitim, često slabo povezanim, granama nauka.

Predmet ovog istraživanja su antropogena tla okruga Železnodorozhny u Uljanovsku (na primjeru ulice Transportnaya).

Osnovni cilj istraživanja je utvrđivanje stepena kontaminacije gradskog tla teškim metalima.

Ciljevi istraživanja su: određivanje pH vrijednosti u odabranim uzorcima tla; određivanje koncentracije mobilnih oblika bakra, cinka, kadmija, olova; analiza dobijenih podataka i predlog preporuka za smanjenje sadržaja teških metala u urbanim zemljištima.

Uzorci su 2005. godine uzeti duž autoputa duž Transportne ulice, a 2006. godine na teritoriji ličnih domaćinstava (duž iste ulice) koja se nalaze u blizini željezničkih pruga. Uzimani su uzorci do dubine od 0-5 cm i 5-10 cm.Uzeto je ukupno 20 uzoraka, svaki težine 500 g.

Ispitani uzorci uzoraka iz 2005. i 2006. godine pripadaju neutralnom tlu. Neutralna tla apsorbiraju teške metale iz otopina u većoj mjeri nego kisela. Ali postoji opasnost od povećanja pokretljivosti teških metala i njihovog prodora u podzemne vode i obližnji rezervoar, kada padne kisela kiša (istraženo područje se nalazi u poplavnoj ravnici rijeke Sviyaga), što će odmah utjecati na lance ishrane. U ovim uzorcima uočen je nizak sadržaj humusa (2-4%). Prema tome, ne postoji sposobnost tla da formira organo-metalne komplekse.

Na osnovu laboratorijskih istraživanja tla na sadržaj Cu, Cd, Zn, Pb, izvedeni su zaključci o njihovim koncentracijama u tlima istraživanog područja. U uzorcima iz 2005. godine otkriven je višak MPC Cu za 1-1,2 puta, Cd za 6-9 puta, a sadržaj Zn i Pb nije prelazio MPC. U uzorcima uzetim 2006. godine uzetim sa kućnih parcela, koncentracija Cu nije prelazila graničnu vrijednost, sadržaj Cd je bio manji nego u uzorcima uzetim uz put, ali je i dalje premašivao MPC na različitim mjestima od 0,3 do 4,6 puta. Sadržaj Zn je povećan tek na 5. tački i iznosi 23,3 mg/kg tla na dubini od 0-5 cm (MPC 23 mg/kg), a na dubini od 5-10 cm 24,8 mg/kg.

Na osnovu rezultata istraživanja izvedeni su sljedeći zaključci: tla karakterizira neutralna reakcija otopine tla; uzorci tla imaju nizak sadržaj humusa; na teritoriji okruga Zheleznodorozhny u Uljanovsku uočeno je zagađenje tla teškim metalima različitog intenziteta; utvrdili da je u nekim uzorcima značajan višak MPC, posebno uočen u ispitivanjima tla o koncentraciji kadmijuma; za poboljšanje ekološkog i geografskog stanja tla na ovom području preporučuje se uzgoj biljaka akumulatora teških metala i upravljanje ekološkim svojstvima samog tla kroz njegovo umjetno oblikovanje; neophodno je vršiti sistematski monitoring i identifikovati najzagađenija i najrizičnija područja po javno zdravlje.

Bibliografska veza

Antonova Yu.A., Safonova M.A. TEŠKI METALI U GRADSKIM TLIMA // Fundamentalna istraživanja. - 2007. - br. 11. - str. 43-44;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3676 (datum pristupa: 31.03.2019.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodne istorije"

Teški metali su biohemijski aktivni elementi koji ulaze u ciklus organskih supstanci i utiču uglavnom na žive organizme. Teški metali uključuju elemente kao što su olovo, bakar, cink, kadmijum, nikl, kobalt i niz drugih.

Migracija teških metala u zemljištu zavisi, prije svega, od alkalno-kiselih i redoks uslova, koji određuju raznolikost zemljišno-geohemijskih uslova. Važnu ulogu u migraciji teških metala u profil tla imaju geohemijske barijere, koje u nekim slučajevima pojačavaju, au drugima slabe (zbog svoje sposobnosti očuvanja) otpornost tla na zagađenje teškim metalima. Na svakoj od geohemijskih barijera zadržava se određena grupa hemijskih elemenata sa sličnim geohemijskim svojstvima.

Specifičnosti glavnih procesa formiranja tla i tip vodnog režima određuju prirodu distribucije teških metala u tlima: akumulacija, konzervacija ili uklanjanje. Identificirane su grupe tla sa akumulacijom teških metala u različitim dijelovima profila tla: na površini, u gornjem, u sredini, sa dva maksimuma. Osim toga, identificirana su tla u zoni, koja se odlikuju koncentracijom teških metala zbog unutarprofilne kriogene konzervacije. Posebnu grupu čine tla na kojima se u uslovima ispiranja i periodičnog ispiranja iz profila uklanjaju teški metali. Unutarprofilna distribucija teških metala je od velikog značaja za procenu zagađenja zemljišta i predviđanje intenziteta akumulacije zagađujućih materija u njima. Karakteristika unutarprofilne distribucije teških metala dopunjena je grupiranjem tla prema intenzitetu njihovog uključivanja u biološki ciklus. Ukupno se razlikuju tri gradacije: visoka, umjerena i slaba.

Geohemijsko okruženje migracije teških metala u tlu riječnih poplavnih područja je osebujno, gdje se s povećanim zalivanjem značajno povećava mobilnost kemijskih elemenata i spojeva. Specifičnost geohemijskih procesa ovdje je posljedica, prije svega, izražene sezonske promjene redoks uslova. To je zbog posebnosti hidrološkog režima rijeka: trajanja proljetnih poplava, prisutnosti ili odsustva jesenjih poplava i prirode perioda niske vode. Trajanje poplavnih voda poplavnih terasa određuje dominaciju ili oksidativnih (kratkoročno poplavno plavljenje) ili redoks (dugotrajno plavljenje) uslova.

Obradiva tla su izložena najvećim tehnogenim uticajima arealne prirode. Glavni izvor zagađenja, sa kojim do 50% ukupne količine teških metala ulazi u obradivo zemljište, su fosfatna đubriva. Da bi se utvrdio stepen potencijalne kontaminacije obradivog zemljišta, izvršena je kombinovana analiza svojstava zemljišta i svojstava zagađivača: uzet je u obzir sadržaj, sastav humusa i granulometrijski sastav zemljišta, kao i alkalno-kiseli uslovi. Podaci o koncentraciji teških metala u fosforitima ležišta različite geneze omogućili su izračunavanje njihovog prosječnog sadržaja, uzimajući u obzir približne doze gnojiva primijenjenih na obradivim tlima u različitim regijama. Procjena svojstava tla je u korelaciji sa vrijednostima agrogenog opterećenja. Kumulativna integralna procjena činila je osnovu za utvrđivanje stepena potencijalne kontaminacije tla teškim metalima.

Najopasnija u pogledu stepena kontaminacije teškim metalima su multihumusna, glineno-ilovasta tla sa alkalnom reakcijom okoline: tamno siva šuma i tamno kesten - tla sa visokim akumulativnim kapacitetom. Regije Moskve i Brjanska takođe karakteriše povećan rizik od zagađenja zemljišta teškim metalima. Situacija sa buseno-podzolistim tlima ne doprinosi akumulaciji teških metala ovdje, ali u ovim područjima je tehnogeno opterećenje veliko i tla nemaju vremena za "samopročišćavanje".

Ekološka i toksikološka procjena zemljišta na sadržaj teških metala pokazala je da je 1,7% poljoprivrednog zemljišta kontaminirano supstancama klase opasnosti I (visoko opasna) i 3,8% - klase opasnosti II (umjereno opasna). Kontaminacija tla teškim metalima i sadržajem arsena iznad utvrđenih normi otkrivena je u Republici Burjatiji, Republici Dagestan, Republici Mordoviji, Republici Tivi, na Krasnojarskom i Primorskom području, u Ivanovu, Irkutsku, Kemerovu, Kostromi , regije Murmansk, Novgorod, Orenburg, Sahalin, Chita.

Lokalna kontaminacija tla teškim metalima povezana je prvenstveno s velikim gradovima i. Procjena rizika od kontaminacije tla kompleksima teških metala izvršena je prema ukupnom pokazatelju Zc.

Nije tajna da svi žele da imaju vikendicu u ekološki čistom području, gdje nema urbanog zagađenja. Okolina sadrži teške metale (arsen, olovo, bakar, živu, kadmijum, mangan i druge), koji čak potiču iz izduvnih gasova automobila. Istovremeno, treba shvatiti da je zemlja prirodni pročišćivač atmosfere i podzemnih voda, akumulira ne samo teške metale, već i štetne pesticide s ugljovodonicima. Biljke, zauzvrat, uzimaju sve što im tlo daje. Metal, taloženje u tlu, šteti ne samo samom tlu, već i biljkama, a kao rezultat toga i ljudima.

U blizini glavne ceste ima dosta čađi koja prodire u površinske slojeve tla i taloži se na lišću biljaka. Na takvoj parceli ne mogu se uzgajati korjenasti usjevi, voće, bobičasto voće i drugi plodni usjevi. Minimalna udaljenost od ceste je 50 m.

Tlo ispunjeno teškim metalima je loše tlo, teški metali su otrovni. Na njemu nikada nećete vidjeti mrave, mljevene bube i kišne gliste, ali će biti velika nakupina insekata sisača. Biljke često pate od gljivičnih bolesti, suše su i nestabilne su na štetočine.

Najopasniji su pokretni spojevi teških metala, koji se lako dobijaju u kiselom tlu. Dokazano je da biljke uzgojene u kiselom ili laganom pjeskovitom tlu sadrže više metala nego u neutralnom ili vapnenačkom tlu. Štoviše, pješčano tlo s kiselom reakcijom je posebno opasno, lako se akumulira i jednako se lako ispire, padajući u podzemne vode. Okućnica, na kojoj je lavovski udio gline, također je lako sklona nakupljanju teških metala, dok samočišćenje traje dugo i sporo. Najsigurnije i najstabilnije tlo je crnica obogaćena vapnom i humusom.

Šta učiniti ako u tlu ima teških metala? Postoji nekoliko načina za rješavanje problema.

1. Neuspješna stranica može se prodati.

2. Vapnenje je dobar način za smanjenje koncentracije teških metala u tlu. Postoje različiti. Najjednostavnije: bacite šaku zemlje u posudu s octom, ako se pojavi pjena, onda je tlo alkalno. Ili iskopajte malo zemlje, ako u njoj pronađete bijeli sloj, onda je prisutna kiselost. Pitanje je koliko. Nakon krečenja, redovno provjeravajte kiselost, možda će biti potrebno ponoviti postupak. Vapneno dolomitnim brašnom, visokopećnom šljakom, tresetnim pepelom, krečnjakom.

Ako se u zemlji već nakupilo mnogo teških metala, tada će biti korisno ukloniti gornji sloj zemlje (20-30 cm) i zamijeniti ga crnom zemljom.

3. Stalno đubrenje organskim đubrivima (stajnjak, kompost). Što više humusa u tlu, to sadrži manje teških metala, a toksičnost se smanjuje. Siromašna, neplodna zemlja nije u stanju da zaštiti biljke. Nemojte prezasititi mineralnim đubrivima, posebno dušikom. Mineralna đubriva brzo razgrađuju organsku materiju.

4. Površinsko labavljenje. Nakon otpuštanja, obavezno obavite s tresetom ili kompostom. Prilikom labavljenja korisno je dodati vermikulit, koji će postati barijera između biljaka i otrovnih tvari u tlu.

5. Pranje zemlje samo sa dobrom drenažom. U suprotnom, s vodom će se teški metali proširiti po cijelom području. Prelije se čistom vodom tako da se ispere sloj zemlje od 30-50 cm za povrtarske kulture i do 120 cm za voćke i drveće. Ispiranje se vrši u proljeće, kada ima dovoljno vlage u tlu nakon zime.

6. Uklonite gornji sloj zemlje, napravite dobru drenažu od ekspandirane gline ili šljunka, a odozgo prekrijte crnom zemljom.

7. Biljke treba uzgajati u posudama ili stakleniku gdje se zemljište može lako zamijeniti. Obratite pažnju, nemojte dugo uzgajati biljku na jednom mjestu.

8. Ako je okućnica blizu puta, onda postoji velika vjerovatnoća da u zemljištu ima olova koje izlazi sa izduvnim gasovima automobila. Ekstrahirajte olovo sadnjom graška između biljaka, ne berite. Iskopajte grašak u jesen i spalite ga zajedno sa plodovima. Biljke sa snažnim dubokim korijenskim sistemom poboljšat će tlo, koje će prenijeti fosfor, kalij i kalcij iz dubokog sloja u gornji sloj.

9. Povrće i voće uzgojeno na teškom tlu uvijek treba podvrgnuti toplinskoj obradi ili barem oprati pod tekućom vodom, čime se uklanja atmosferska prašina.

10. U zagađenim područjima ili dionici duž puta, postavljena je čvrsta ograda, lančana mreža neće postati prepreka protiv prašine sa puta. Obavezno posadite listopadno drveće () iza ograde. Kao opcija, višeslojna slijetanja, koja će igrati ulogu branitelja od atmosferske prašine i čađi, postat će izvrsna zaštita.

Prisutnost teških metala u tlu nije rečenica, glavna stvar je pravovremeno ih identificirati i neutralizirati.