Sunkieji metalai dirvožemyje. Santrauka: Sunkieji metalai dirvožemyje

Sunkieji metalai dirvožemyje

Pastaruoju metu dėl sparčios pramonės plėtros smarkiai išaugo sunkiųjų metalų kiekis aplinkoje. Sąvoka „sunkieji metalai“ taikoma metalams, kurių tankis didesnis kaip 5 g/cm 3 arba kurių atominis skaičius didesnis nei 20. Tačiau yra ir kitas požiūris, pagal kurį daugiau nei 40 cheminių elementų, kurių atominė masė viršija 50 yra klasifikuojami kaip sunkieji metalai. vienetų Tarp cheminių elementų sunkieji metalai yra patys toksiškiausi ir savo pavojingumu nusileidžia tik pesticidams. Tuo pačiu metu toksiški laikomi šie cheminiai elementai: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Sunkiųjų metalų fitotoksiškumas priklauso nuo jų cheminių savybių: valentingumo, joninio spindulio ir gebėjimo sudaryti kompleksus. Daugeliu atvejų elementai yra išdėstyti toksiškumo tvarka: Cu > Ni > Cd > Zn > Pb > Hg > Fe > Mo > Mn. Tačiau ši serija gali šiek tiek skirtis dėl nevienodo elementų nusodinimo dirvožemyje ir perėjimo į augalams neprieinamą būseną, augimo sąlygų ir pačių augalų fiziologinių bei genetinių savybių. Sunkiųjų metalų transformacija ir migracija vyksta tiesiogiai ir netiesiogiai veikiant komplekso susidarymo reakcijai. Vertinant aplinkos taršą, būtina atsižvelgti į dirvožemio savybes ir pirmiausia į granulometrinę sudėtį, humuso kiekį ir buferinį pajėgumą. Buferinė talpa reiškia dirvožemio gebėjimą palaikyti pastovų metalų koncentraciją dirvožemio tirpale.

Dirvožemyje sunkieji metalai yra dviejose fazėse – kietoje ir dirvos tirpale. Metalų egzistavimo formą lemia aplinkos reakcija, dirvožemio tirpalo cheminė ir medžiaginė sudėtis ir visų pirma organinių medžiagų kiekis. Kompleksiniai elementai, teršiantys dirvožemį, daugiausia susitelkę viršutiniame 10 cm jo sluoksnyje. Tačiau rūgštinant žemą buferinį dirvožemį, nemaža dalis metalų iš mainų sugertos būsenos patenka į dirvožemio tirpalą. Kadmis, varis, nikelis ir kobaltas turi stiprų migracijos gebėjimą rūgščioje aplinkoje. Sumažinus pH 1,8–2 vienetais, cinko mobilumas padidėja 3,8–5,4, kadmio – 4–8, vario – 2–3 kartus. .

1 lentelė Didžiausios leistinos koncentracijos (DLK) standartai, fono cheminių elementų kiekis dirvožemyje (mg/kg)

Taigi, kai sunkieji metalai patenka į dirvą, jie greitai sąveikauja su organiniais ligandais, sudarydami sudėtingus junginius. Taigi, esant mažoms koncentracijoms dirvožemyje (20-30 mg/kg), apie 30% švino yra kompleksų su organinėmis medžiagomis pavidalu. Sudėtinių švino junginių dalis didėja didėjant koncentracijai iki 400 mg/g, o vėliau mažėja. Metalus taip pat sorbuoja (keičiamai arba nekeičiamai) geležies ir mangano hidroksidų nuosėdos, molio mineralai ir dirvožemio organinės medžiagos. Augalams prieinami ir galintys išsiplauti metalai dirvožemio tirpale randami laisvųjų jonų, kompleksų ir chelatų pavidalu.

HM absorbcija dirvožemyje labai priklauso nuo aplinkos reakcijos ir nuo to, kokie anijonai vyrauja dirvožemio tirpale. Rūgščioje aplinkoje labiau sorbuojasi varis, švinas ir cinkas, o šarminėje – kadmis ir kobaltas intensyviai. Varis pirmiausia jungiasi su organiniais ligandais ir geležies hidroksidais.

2 lentelė Mikroelementų mobilumas įvairiuose dirvožemiuose priklausomai nuo dirvožemio tirpalo pH

Dirvožemis ir klimato veiksniai dažnai lemia HM migracijos ir transformacijos dirvožemyje kryptį ir greitį. Taigi miško stepių zonos dirvožemio ir vandens režimų sąlygos prisideda prie intensyvios vertikalios HM migracijos išilgai dirvožemio profilio, įskaitant galimą metalų perkėlimą vandens srautu išilgai plyšių, šaknų kanalų ir kt. .

Nikelis (Ni) yra periodinės lentelės VIII grupės elementas, kurio atominė masė yra 58,71. Nikelis kartu su Mn, Fe, Co ir Cu priklauso vadinamiesiems pereinamiesiems metalams, kurių junginiai pasižymi dideliu biologiniu aktyvumu. Dėl elektroninių orbitalių struktūrinių ypatybių minėti metalai, įskaitant nikelį, turi ryškią savybę sudaryti kompleksus. Nikelis gali sudaryti stabilius kompleksus, pavyzdžiui, su cisteinu ir citratu, taip pat su daugeliu organinių ir neorganinių ligandų. Geocheminė šaltinių uolienų sudėtis daugiausia lemia nikelio kiekį dirvožemyje. Daugiausia nikelio yra dirvožemyje, susidariusiame iš bazinių ir ultrabazinių uolienų. Kai kurių autorių teigimu, daugumos rūšių nikelio pertekliaus ir toksiškumo ribos svyruoja nuo 10 iki 100 mg/kg. Didžioji nikelio dalis yra nejudinamai pritvirtinta dirvožemyje, o labai silpna migracija koloidinėje būsenoje ir mechaninių suspensijų sudėtyje neturi įtakos jų pasiskirstymui vertikaliame profilyje ir yra gana vienoda.

Švinas (Pb). Švino chemiją dirvožemyje lemia subtilus priešingai nukreiptų procesų balansas: sorbcija-desorbcija, tirpimas-perėjimas į kietą būseną. Į dirvą patekęs švinas įtraukiamas į fizinių, cheminių ir fizikinių bei cheminių virsmų ciklą. Iš pradžių vyrauja mechaninio judėjimo (švino dalelės juda paviršiumi ir per plyšius dirvožemyje) ir konvekcinės difuzijos procesai. Tada, tirpstant kietosios fazės švino junginiams, pradedami sudėtingesni fiziniai ir cheminiai procesai (ypač jonų difuzijos procesai), kuriuos lydi švino junginių, patenkančių su dulkėmis, transformacija.

Nustatyta, kad švinas migruoja tiek vertikaliai, tiek horizontaliai, o antrasis procesas vyrauja prieš pirmąjį. Per 3 metus trukusių stebėjimų mišrioje žolėje pievoje lokaliai į dirvos paviršių pateptos švino dulkės horizontaliai pasislinko 25-35 cm, o jų įsiskverbimo į dirvos storį gylis buvo 10-15 cm. Svarbų vaidmenį vaidina biologiniai veiksniai. švino migracijoje: augalų šaknys sugeria jonus metalus; auginimo sezono metu jie juda per dirvą; Kai augalai miršta ir suyra, švinas išsiskiria į aplinkinę dirvožemio masę.

Yra žinoma, kad dirvožemis turi savybę surišti (sorbuoti) į jį patenkantį technogeninį šviną. Manoma, kad sorbcija apima kelis procesus: visišką keitimąsi dirvožemį sugeriančio komplekso katijonais (nespecifinė adsorbcija) ir eilę švino kompleksavimo reakcijų su dirvožemio komponentų donorais (specifinė adsorbcija). Dirvožemyje švinas daugiausia siejamas su organinėmis medžiagomis, taip pat su molio mineralais, mangano oksidais, geležies ir aliuminio hidroksidais. Surišdamas šviną, humusas neleidžia jam migruoti į gretimą aplinką ir riboja patekimą į augalus. Iš molio mineralų ilitai pasižymi polinkiu į švino sorbciją. Dirvožemio pH padidėjimas kalkinimo metu lemia dar didesnį švino surišimą dirvožemyje, nes susidaro mažai tirpūs junginiai (hidroksidai, karbonatai ir kt.).

Švinas, esantis dirvožemyje judriomis formomis, laikui bėgant fiksuojamas dirvožemio komponentų ir tampa nepasiekiamas augalams. Namų tyrinėtojų teigimu, švinas tvirčiausiai fiksuojamas chernozemo ir durpinio dumblo dirvožemiuose.

Kadmis (Cd) Kadmio ypatumas, išskiriantis jį iš kitų HM, yra tas, kad dirvožemio tirpale jis daugiausia yra katijonų pavidalu (Cd 2+), nors dirvožemyje su neutralios reakcijos aplinka gali susidaryti mažai tirpus. kompleksai su sulfatais ir fosfatais arba hidroksidais.

Turimais duomenimis, kadmio koncentracija foninių dirvožemių dirvožemio tirpaluose svyruoja nuo 0,2 iki 6 μg/l. Dirvožemio užterštumo vietose jis padidėja iki 300-400 µg/l. .

Yra žinoma, kad kadmis dirvose yra labai judrus, t.y. gali dideliais kiekiais judėti iš kietosios fazės į skystąją fazę ir atgal (dėl to sunku numatyti jo patekimą į gamyklą). Kadmio koncentraciją dirvožemio tirpale reguliuojančius mechanizmus lemia sorbcijos procesai (sorbcija turima omenyje pati adsorbcija, kritulių ir kompleksų susidarymas). Kadmis dirvožemyje absorbuojamas mažesniais kiekiais nei kiti HM. Sunkiųjų metalų judrumui dirvožemyje apibūdinti naudojamas metalų koncentracijų kietojoje fazėje ir pusiausvyros tirpale santykis. Didelės šio santykio reikšmės rodo, kad sunkieji metalai išlaikomi kietoje fazėje dėl sorbcijos reakcijos, mažos vertės – dėl to, kad metalai yra tirpale, iš kur gali migruoti į kitas terpes arba patekti į įvairios reakcijos (geocheminės ar biologinės). Yra žinoma, kad pagrindinis kadmio surišimo procesas yra molio adsorbcija. Pastarųjų metų tyrimai taip pat parodė svarbų hidroksilo grupių, geležies oksidų ir organinių medžiagų vaidmenį šiame procese. Kai taršos lygis žemas ir aplinkos reakcija neutrali, kadmis daugiausia adsorbuojamas geležies oksidais. O rūgščioje aplinkoje (pH=5) organinė medžiaga pradeda veikti kaip galingas adsorbentas. Esant žemesnėms pH vertėms (pH=4), adsorbcijos funkcijos pereina beveik vien į organines medžiagas. Mineraliniai komponentai nustoja atlikti bet kokį vaidmenį šiuose procesuose.

Yra žinoma, kad kadmis yra ne tik sorbuojamas dirvožemio paviršiaus, bet ir fiksuojamas dėl kritulių, koaguliacijos ir molio mineralų įsisavinimo tarp paketų. Jis pasklinda dirvožemio dalelių viduje per mikroporas ir kitais būdais.

Kadmis skirtingų tipų dirvožemiuose fiksuojamas skirtingai. Kol kas mažai žinoma apie kadmio konkurencinius ryšius su kitais metalais sorbcijos procesuose dirvožemį sugeriančiame komplekse. Kopenhagos technikos universiteto (Danija) specialistų atliktais tyrimais, esant nikeliui, kobaltui ir cinkui, kadmio pasisavinimas dirvožemyje buvo slopinamas. Kiti tyrimai parodė, kad kadmio sorbcijos dirvožemyje procesai yra slopinami esant chloro jonams. Dirvožemio prisotinimas Ca 2+ jonais padidino kadmio sorbciją. Daugelis kadmio ryšių su dirvožemio komponentais yra trapūs, tam tikromis sąlygomis (pavyzdžiui, esant rūgštinei aplinkos reakcijai) jis išsiskiria ir vėl ištirpsta.

Atskleistas mikroorganizmų vaidmuo kadmio tirpimo ir jo perėjimo į judrią būseną procese. Dėl jų gyvybinės veiklos susidaro arba vandenyje tirpių metalų kompleksai, arba susidaro fizikinės ir cheminės sąlygos, palankios kadmiui pereiti iš kietosios fazės į skystąją.

Procesai, vykstantys su kadmiu dirvožemyje (sorbcija-desorbcija, perėjimas į tirpalą ir kt.), yra tarpusavyje susiję ir priklausomi, nuo jų krypties, intensyvumo ir gylio priklauso augalų aprūpinimas šiuo metalu. Yra žinoma, kad kadmio sorbcijos kiekis dirvožemyje priklauso nuo pH vertės: kuo didesnis dirvožemio pH, tuo daugiau kadmio jis pasisavina. Taigi, turimais duomenimis, esant pH intervalui nuo 4 iki 7,7, pH padidėjus vienu vienetu, dirvožemio sorbcijos geba kadmio atžvilgiu padidėjo maždaug tris kartus.

Cinkas (Zn). Cinko trūkumas gali pasireikšti tiek rūgščiose, labai podzolizuotose lengvose dirvose, tiek karbonatinėse, neturtingose ​​cinko, ir labai humusingose ​​dirvose. Cinko trūkumo pasireiškimą sustiprina didelių fosforo trąšų dozių naudojimas ir stiprus podirvio arimas iki ariamo horizonto.

Didžiausias bendrasis cinko kiekis yra tundros (53-76 mg/kg) ir chernozemo (24-90 mg/kg) dirvožemiuose, mažiausias – velėniniuose-podzoliniuose (20-67 mg/kg). Cinko trūkumas dažniausiai atsiranda neutraliuose ir silpnai šarminiuose karbonatiniuose dirvožemiuose. Rūgščioje dirvoje cinkas yra judresnis ir prieinamas augalams.

Cinkas dirvožemyje yra joninėje formoje, kur jis adsorbuojamas katijonų mainų mechanizmu rūgščioje aplinkoje arba dėl chemisorbcijos šarminėje aplinkoje. Judriausias jonas yra Zn 2+. Cinko mobilumui dirvožemyje daugiausia įtakos turi pH ir molio mineralų kiekis. Esant pH<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе .

Federalinė vartotojų teisių apsaugos ir žmonių gerovės priežiūros tarnyba

2.1.7. DIRVOŽEMS, VALYMO VIETOS, GAMYBOS IR VARTOJIMO ATLIEKOS DIRVOŽEMIO SANITARINIS APSAUGA

Didžiausia leistina cheminių medžiagų koncentracija (MPC) dirvožemyje

Higienos standartai
GN 2.1.7.2041-06

1. Parengė autorių komanda, kurią sudaro: N.V. Rusakovas, I.A. Krjatovas, N.I. Tonkopijus, J.J. Gumarova, N.V. Pirtakhiya (Valstybinis žmogaus ekologijos ir aplinkos higienos tyrimų institutas, pavadintas A. N. Sysino vardu, Rusijos medicinos mokslų akademija); A.P. Vesyoloye (Federalinė vartotojų teisių apsaugos ir žmogaus gerovės priežiūros tarnyba).

2. Rekomenduojama tvirtinti Valstybinės sanitarinių ir epidemiologinių standartų komisijos prie Federalinės vartotojų teisių apsaugos ir žmogaus gerovės priežiūros tarnybos biurui (2005 m. birželio 16 d. protokolas Nr. 2).

3. Patvirtinta Federalinės vartotojų teisių apsaugos ir žmogaus gerovės priežiūros tarnybos vadovo, Rusijos Federacijos vyriausiojo valstybinio sanitaro gydytojo G.G. Onishenko 2006 m. sausio 19 d

4. Įsigaliojo Rusijos Federacijos vyriausiojo valstybinio sanitarijos gydytojo 2006 m. sausio 23 d. dekretu Nr. 1 nuo 2006 m. balandžio 1 d.

5. Įvestas siekiant pakeisti higienos normas „Dirvožemyje cheminių medžiagų didžiausių leistinų koncentracijų (DLK) ir apytikslių leistinų kiekių (APQ) sąrašas“ Nr. 6229-91 ir GN 2.1.7.020-94 (1 priedas prie Nr. 6229-91). ).

6. Įregistruotas Rusijos Federacijos teisingumo ministerijoje (2006 m. vasario 7 d. registracijos numeris 7470).

Rusijos Federacijos federalinis įstatymas
„Dėl gyventojų sanitarinės ir epidemiologinės gerovės“
Nr. 52-FZ1999 m. kovo 30 d

„Valstybinės sanitarinės ir epidemiologinės taisyklės ir nuostatai (toliau – sanitarinės taisyklės) – norminiai teisės aktai, nustatantys sanitarinius ir epidemiologinius reikalavimus (įskaitant aplinkos veiksnių saugos ir (ar) nekenksmingumo žmogui kriterijus, higienos ir kitus standartus), ne. kurių laikymasis kelia grėsmę žmonių gyvybei ar sveikatai, taip pat ligų atsiradimo ir išplitimo grėsmę“ (1 straipsnis).

„Sanitarinių taisyklių laikymasis yra privalomas piliečiams, individualiems verslininkams ir juridiniams asmenims“ (39 str. 3 d.).

RUSIJOS FEDERACIJOS VYRIAUSIOJI VALSTYBINĖ SANITARĖ

REZOLIACIJA

01/23/06 Maskva №1

Apie įgyvendinimą
higienos normas
GN 2.1.7.2041-06

Remiantis 1999 m. kovo 30 d. federaliniu įstatymu Nr. 52-FZ „Dėl gyventojų sanitarinės ir epidemiologinės gerovės“ (Rusijos Federacijos teisės aktų rinkinys, 1999, Nr. 14, str. 1650; 2003, Nr. 2, 167 str.; Nr. 27, str. 2700; 2004, Nr. 35, str. 3607) ir Valstybinio sanitarinio ir epidemiologinio reguliavimo nuostatai, patvirtinti Rusijos Federacijos Vyriausybės 2000 m. liepos 24 d. dekretu Nr. 554 (Rusijos Federacijos teisės aktų rinkinys, 2000, Nr. 31, str. 3295) su pakeistu Rusijos Federacijos Vyriausybės 2005 m. rugsėjo 15 d. dekretu Nr. 569 (Rusijos Federacijos teisės aktų rinkinys, 2005, Nr. 39 , 3953 str.)

AŠ SPRENDIM:

1. Nuo 2006 m. balandžio 1 d. įsigalioja higienos normos GN 2.1.7.2041-06 „Didžiausios leistinos cheminių medžiagų koncentracijos (DLK) dirvožemyje“, patvirtintos Rusijos Federacijos vyriausiojo valstybinio sanitaro gydytojo 2006 m. sausio 19 d.

G.G. Oniščenka

ATTVIRTAU

Federalinės tarnybos vadovas
už priežiūrą teisių apsaugos srityje
vartotojai ir žmonių gerovė,
Vyriausiasis valstybinis sanitaras
Rusijos Federacijos gydytojas

G.G. Oniščenka

2.1.7. DIRVOŽEMĖ, VALYMO VIETOS, GAMYBOS IR VARTOJIMO ATLIEKOS, DIRVOŽEMIO SANITARINĖ APSAUGA

Didžiausia leistina cheminių medžiagų koncentracija (MPC) dirvožemyje

Higienos standartai
GN 2.1.7.2041-06

I. Bendrosios nuostatos ir taikymo sritis

1.1. Higienos standartai „Didžiausios leistinos cheminių medžiagų koncentracijos (DLK) dirvožemyje“ (toliau – standartai) buvo parengtos pagal 1999 m. kovo 30 d. federalinį įstatymą N 52-FZ „Dėl gyventojų sanitarinės ir epidemiologinės gerovės“. “ (Rusijos Federacijos teisės aktų rinkinys, 1999, N 14, str. 1650; 2003, N 2, str. 167; N 27, str. 2700; 2004, N 35) ir Valstybinio sanitarinio ir epidemiologinio reguliavimo nuostatai, patvirtinti Rusijos Federacijos Vyriausybės 2000 m. liepos 24 d. dekretu N 554 (Rusijos Federacijos teisės aktų rinkinys, 2000, N 31, 3295 str.) su pakeitimais, padarytais 2005 m. rugsėjo 15 d. Rusijos Federacijos Vyriausybės dekretu N 569 (Rusijos Federacijos teisės aktų rinkinys, 2005, N 39, 3953 str.)

1.2. Šie standartai galioja visoje Rusijos Federacijoje ir nustato didžiausią leistiną cheminių medžiagų koncentraciją įvairios paskirties žemėje.

1.3. Standartai taikomi apgyvendintų vietovių, žemės ūkio naudmenų, vandens tiekimo šaltinių sanitarinių apsaugos zonų, kurortinių teritorijų ir atskirų įstaigų dirvožemiams.

1.4. Šie standartai buvo sukurti remiantis išsamiais eksperimentiniais dirvožemio teršalo netiesioginio poveikio žmonių sveikatai pavojaus tyrimais, taip pat atsižvelgiant į jo toksiškumą, epidemiologinius tyrimus ir tarptautinę standartizacijos patirtį.

1.5. Higienos normų laikymasis yra privalomas piliečiams, individualiems verslininkams ir juridiniams asmenims.

II. Didžiausia leistina cheminių medžiagų koncentracija (MPC) dirvožemyje

Pastabos

1. KGU - kompleksinės granuliuotos trąšos, kurių sudėtis N:P:K=64:0:15. KSU MPC kontroliuojamas nitratų kiekis dirvožemyje, kuris neturi viršyti 76,8 mg/kg visiškai sauso dirvožemio.

KZhU - kompleksinės skystos trąšos, kurių sudėtis N:P:K=10:34:0 TU 6-08-290-74 su mangano priedais ne daugiau kaip 0,6% visos masės. Didžiausią leistiną skystųjų fosfatų koncentraciją kontroliuoja judriųjų fosfatų kiekis dirvožemyje, kuris neturi viršyti 27,2 mg/kg absoliučiai sauso dirvožemio.

2. Arseno ir švino standartai skirtingų tipų dirvožemiams pateikiami kaip apytikslės leistinos koncentracijos (APC) kitame dokumente.

3. OFU DLK kontroliuojamas benzo/a/pireno kiekiu dirvožemyje, kuris neturi viršyti benzo/a/pireno DLK.

4. Judri kobalto forma iš dirvožemio išgaunama natrio acetato buferiniu tirpalu, kurio pH 3,5 ir pH 4,7 pilkiems dirvožemiams ir amonio acetato buferiniu tirpalu, kurio pH 4,8 kitų tipų dirvožemiams.

5. Judri elemento forma iš dirvožemio išgaunama amonio acetato buferiniu tirpalu, kurio pH 4,8.

6. Judanti fluoro forma išgaunama iš dirvožemio, kurio pH £ 6,5 0,006 n HCl, kurio pH >6,5 - 0,03 n K2SO4.

Pastabos prie II skyriaus

Atskirų medžiagų pavadinimai abėcėlės tvarka pateikiami, jei įmanoma, pagal Tarptautinės grynosios taikomosios chemijos sąjungos (IUPAC) taisykles (2 stulpelis) ir pateikiami su Chemical Abstracts Service (CAS) registracijos numeriais (3 stulpelis). siekiant palengvinti medžiagų identifikavimą.

4 stulpelyje pateikiamos medžiagų formulės.

Standartų reikšmės pateiktos miligramais medžiagos vienam kilogramui dirvožemio (mg/kg) – 5 stulpelis – bendroms ir judrioms jų kiekio dirvožemyje formoms.

Nurodytas ribojantis pavojaus rodiklis (6 skiltis), pagal kurį nustatomi standartai: oro migracija (oras-mig.), vandens migracija (vanduo-mig.), bendroji sanitarinė arba perkėlimas.

Kad būtų lengviau naudoti standartus, pateikiama pagrindinių sinonimų rodyklė (1 priedas), medžiagų formulės (2 priedas) ir CAS numeriai (3 priedas).

1. GOST 26204-84, GOST 28213-84 „Dirvožemiai. Analizės metodai“.

2. Dmitrijevas M.T., Kaznina N.I., Pinigina I.A. Sanitarinė-cheminė teršalų analizė aplinkoje: vadovas. M.: Chemija, 1989 m.

3. Furfurolo nustatymo dirvožemyje metodika Nr.012-17/145 / UzSSR Sveikatos apsaugos ministerija 1987-03-24. Taškentas, 1987 m.

4. Kancerogeninių policiklinių angliavandenilių kompleksinės sudėties produktuose kokybinio ir kiekybinio nustatymo gairės Nr. 1423-76, 76-12-05. M., 1976 m.

5. Mėginių ėmimo iš aplinkos objektų ir jų paruošimo vėlesniam kancerogeninių policiklinių aromatinių angliavandenilių nustatymui gairės: Nr. 1424-76 76-12-05.

6. Didžiausios leistinos cheminių medžiagų koncentracijos dirvožemyje: Nr. 1968-79 / TSRS sveikatos apsaugos ministerija 79-02-21. M., 1979 m.

7. Didžiausios leistinos cheminių medžiagų koncentracijos dirvožemyje: Nr. 2264-80 1980 m. spalio 30 d. / SSRS sveikatos apsaugos ministerija. M., 1980 m.

Sunkiųjų metalų (HM) kiekis dirvožemyje priklauso, kaip nustatė daugelis tyrinėtojų, nuo pirminių uolienų sudėties, kurių didelė įvairovė siejama su sudėtinga geologine teritorijų raidos istorija. Dirvožemį formuojančių uolienų cheminę sudėtį, kurią sudaro uolienų atmosferos produktai, lemia pirminių uolienų cheminė sudėtis ir ji priklauso nuo supergeno transformacijos sąlygų.

Pastaraisiais dešimtmečiais antropogeninė žmonijos veikla intensyviai įsitraukė į sunkiųjų metalų migracijos natūralioje aplinkoje procesus.

Viena iš svarbiausių toksinių medžiagų grupių, teršiančių dirvožemį, yra sunkieji metalai. Tai metalai, kurių tankis didesnis nei 8 tūkst. kg/m 3 (išskyrus tauriuosius ir retus): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. Taikomuosiuose darbuose Pt, Ag, W, Fe ir Mn dažnai įtraukiami į esminių metalų sąrašą. Beveik visi sunkieji metalai yra toksiški. Antropogeninis šios teršalų grupės (įskaitant druskų pavidalo) sklaida biosferoje sukelia apsinuodijimą arba gyvų būtybių apsinuodijimo grėsmę.

Į dirvožemį iš išmetamųjų teršalų, šiukšlių, atliekų patenkančių sunkiųjų metalų klasifikacija į pavojingumo klases (pagal GOST 17.4.1.02-83. Gamtos apsauga. Dirvožemis) pateikta lentelėje. 1.

1 lentelė. Cheminių medžiagų klasifikavimas pagal pavojingumo klases

Varis– yra vienas iš svarbiausių nepakeičiamų elementų, būtinų gyviems organizmams. Augaluose jis aktyviai dalyvauja fotosintezės, kvėpavimo, redukcijos ir azoto fiksavimo procesuose. Varis yra daugelio oksidazės fermentų – citochromo oksidazės, ceruloplazmino, superoksido dismutazės, uratų oksidazės ir kitų – dalis ir dalyvauja biocheminiuose procesuose kaip neatskiriama fermentų, vykdančių substratų oksidacijos reakcijas su molekuliniu deguonimi, dalis.

Clark žemės plutoje 47 mg/kg. Cheminiu požiūriu varis yra mažai aktyvus metalas. Pagrindinis veiksnys, turintis įtakos Cu kiekio vertei, yra jo koncentracija dirvožemį formuojančiose uolienose. Iš magminių uolienų didžiausias elemento kiekis kaupiasi pagrindinėse uolienose - bazaltuose (100-140 mg/kg) ir andezituose (20-30 mg/kg). Vario mažiau gausu dangos ir lioso pavidalo priemolyje (20-40 mg/kg). Mažiausias jo kiekis stebimas smiltainiuose, kalkakmeniuose ir granituose (5-15 mg/kg). Europinės Rusijos dalies moliuose metalų koncentracija siekia 25 mg/kg, lioso pavidalo priemoliuose – 18 mg/kg. Altajaus kalnų priesmėlio ir priesmėlio dirvožemį formuojančios uolienos sukaupia vidutiniškai 31 mg/kg vario, Vakarų Sibiro pietuose - 19 mg/kg.

Dirvožemyje varis yra silpnai migruojantis elementas, nors judrios formos kiekis gali būti gana didelis. Judraus vario kiekis priklauso nuo daugelio veiksnių: pagrindinės uolienos cheminės ir mineraloginės sudėties, dirvožemio tirpalo pH, organinių medžiagų kiekio ir kt. Didžiausias vario kiekis dirvožemyje yra susijęs su geležies oksidais, manganas, geležies ir aliuminio hidroksidai, ypač su montmorilonitu ir vermikulitu. Humino ir fulvo rūgštys gali sudaryti stabilius kompleksus su variu. Esant pH 7-8, vario tirpumas yra mažiausias.

Didžiausia leistina vario koncentracija Rusijoje – 55 mg/kg, didžiausia leistina koncentracija priesmėlio ir priesmėlio dirvose – 33 mg/kg.

Duomenų apie elemento toksiškumą augalams yra nedaug. Šiuo metu pagrindine problema laikomas vario trūkumas dirvose arba jo disbalansas su kobaltu. Pagrindiniai vario trūkumo požymiai augalams yra sulėtėjęs, o vėliau ir nutrūkęs dauginimosi organų formavimasis, atsiranda smulkūs grūdeliai, tuščiavidurės varpos, sumažėjęs atsparumas nepalankiems aplinkos veiksniams. Jautriausi jo trūkumui yra kviečiai, avižos, miežiai, liucerna, burokėliai, svogūnai ir saulėgrąžos.

Manganas paplitęs dirvožemyje, bet ten aptinkamas mažesniais kiekiais, lyginant su geležimi. Manganas dirvožemyje randamas keliomis formomis. Vienintelės augalams prieinamos formos yra keičiamos ir vandenyje tirpios mangano formos. Dirvožemio mangano prieinamumas mažėja didėjant pH (mažėjant dirvožemio rūgštingumui). Tačiau retai aptinkama dirvožemio, kuris dėl išplovimo būtų nualintas tiek, kad neužtektų mangano augalams maitinti.

Priklausomai nuo dirvožemio tipo, mangano kiekis svyruoja: kaštonuose 15,5 ± 2,0 mg/kg, pilkuosiuose 22,0 ± 1,8 mg/kg, pievose 6,1 ± 0,6 mg/kg, geltonžemiuose 4,7 ± 3,8 mg/kg, smėlinguose 6,8 ± 0. mg/kg.

Mangano junginiai yra stiprūs oksidatoriai. Didžiausia leistina koncentracija chernozemo dirvožemiuose yra
1500 mg/kg dirvožemio.

Mangano kiekis augaliniame maiste, auginamame pievose, geltonžemiuose ir smėlinguose dirvožemiuose, koreliuoja su jo kiekiu šiuose dirvožemiuose. Mangano kiekis kasdienėje dietoje šiose geocheminėse provincijose yra daugiau nei 2 kartus mažesnis nei kasdienis žmogaus poreikis ir žmonių, gyvenančių kaštonų ir sierozemo dirvožemių zonose, racione.

Sunkieji metalai yra biochemiškai aktyvūs elementai, kurie yra organinių medžiagų ciklo dalis ir pirmiausia veikia gyvus organizmus. Sunkieji metalai apima tokius elementus kaip švinas, varis, cinkas, kadmis, nikelis, kobaltas ir daugelis kitų.

Sunkiųjų metalų migracija dirvožemyje visų pirma priklauso nuo šarminių-rūgščių ir redokso sąlygų, kurios lemia dirvožemio-geocheminių terpių įvairovę. Svarbų vaidmenį sunkiųjų metalų migracijoje dirvožemio profilyje atlieka geocheminiai barjerai, vienais atvejais sustiprinantys, o kitais silpninantys (dėl gebėjimo išsaugoti) dirvožemių atsparumą užterštumui sunkiaisiais metalais. Kiekvienas geocheminis barjeras išlaiko tam tikrą cheminių elementų grupę, kuri turi panašias geochemines savybes.

Pagrindinių dirvožemio formavimosi procesų specifika ir vandens režimo tipas lemia sunkiųjų metalų pasiskirstymo dirvožemiuose pobūdį: kaupimąsi, konservavimą ar pašalinimą. Išskirtos dirvožemių grupės su sunkiųjų metalų susikaupimu skirtingose ​​dirvožemio profilio dalyse: paviršiuje, viršutinėje dalyje, vidurinėje dalyje, su dviem maksimumais. Be to, zonoje buvo nustatyti dirvožemiai, kuriems būdinga sunkiųjų metalų koncentracija dėl vidinio profilio kriogeninės konservacijos. Ypatingą grupę sudaro gruntai, kuriuose, esant išplovimo ir periodinio išplovimo režimams, iš profilio pašalinami sunkieji metalai. Vertinant dirvožemio užterštumą ir prognozuojant teršalų kaupimosi juose intensyvumą, didelę reikšmę turi sunkiųjų metalų intraprofilinis pasiskirstymas. Intraprofilinio sunkiųjų metalų pasiskirstymo charakteristikos papildytos dirvožemių grupavimu pagal jų įsitraukimo į biologinį ciklą intensyvumą. Iš viso yra trys gradacijos: didelė, vidutinė ir silpna.

Ypatinga geocheminė sunkiųjų metalų migracijos situacija upių salpų dirvožemiuose, kur, padidėjus vandens kiekiui, žymiai padidėja cheminių elementų ir junginių mobilumas. Geocheminių procesų specifiškumą čia pirmiausia lemia ryškus redokso sąlygų pokyčių sezoniškumas. Tai lemia upių hidrologinio režimo ypatumai: pavasario potvynių trukmė, rudens potvynių buvimas ar nebuvimas, žemo vandens periodo pobūdis. Salpos terasų užliejimo potvynio vandenimis trukmė lemia arba oksiduojančių (trumpalaikis salpos užliejimas), arba redoksinių (ilgalaikio užliejimo režimo) sąlygų vyravimą.

Ariamieji dirvožemiai patiria didžiausią antropogeninį regioninio pobūdžio poveikį. Pagrindinis taršos šaltinis, su kuriuo į ariamąsias dirvas patenka iki 50% viso sunkiųjų metalų kiekio, yra fosforo trąšos. Ariamų dirvožemių galimo užterštumo laipsniui nustatyti buvo atlikta susietoji dirvožemio savybių ir teršalų savybių analizė: atsižvelgta į humuso kiekį, dirvožemio granuliometrinę sudėtį, šarmines-rūgštines sąlygas. Duomenys apie sunkiųjų metalų koncentraciją fosforituose iš skirtingos genezės telkinių leido apskaičiuoti vidutinį jų kiekį, atsižvelgiant į apytiksles trąšų dozes, įterptas į ariamuosius dirvožemius įvairiose vietose. Dirvožemio savybių įvertinimas koreliuoja su agrogeninės apkrovos reikšmėmis. Kaupiamasis kompleksinis vertinimas buvo pagrindas nustatyti galimo dirvožemio užterštumo sunkiaisiais metalais laipsnį.

Pavojingiausi dirvožemiai pagal užterštumo sunkiaisiais metalais laipsnį yra didelio humuso, priemolio ir šarminės reakcijos dirvožemiai: tamsiai pilki miško dirvožemiai ir tamsių kaštonų dirvožemiai, turintys didelę akumuliacinę galią. Maskvos ir Briansko regionams taip pat būdinga padidėjusi dirvožemio užteršimo sunkiaisiais metalais rizika. Padėtis su velėniniais-podzoliniais dirvožemiais čia nėra palanki sunkiųjų metalų kaupimuisi, tačiau šiose vietose technogeninė apkrova yra didelė ir dirvožemiai nespėja „išsivalyti“.

Ekologinis ir toksikologinis dirvožemio sunkiųjų metalų kiekio įvertinimas parodė, kad I pavojingumo klasės (labai pavojinga) medžiagomis užterštos 1,7 % žemės ūkio naudmenų, II pavojingumo klasės – 3,8 % (vidutinio pavojingumo). Dirvožemio užterštumas sunkiųjų metalų ir arseno kiekiu, viršijančiu nustatytus standartus, buvo aptiktas Buriatijos Respublikoje, Dagestano Respublikoje, Respublikoje, Mordovijos Respublikoje, Tyvos Respublikoje, Krasnojarsko ir Primorskio teritorijose, Ivanove, Irkutske, Kemerovo, Kostromos, Murmansko, Novgorodo, Orenburgo, Sachalino, Čitos sritys.

Vietinis dirvožemio užterštumas sunkiaisiais metalais pirmiausia siejamas su dideliais miestais ir. Dirvožemio užteršimo sunkiųjų metalų kompleksu pavojaus vertinimas atliktas naudojant suminį Zc rodiklį.

Šiuo metu beveik tai pačiai cheminių elementų grupei apibūdinti plačiai vartojami du skirtingi terminai: mikroelementai ir sunkieji metalai.

Mikroelementai yra sąvoka, kilusi iš geochemijos ir dabar aktyviai naudojama žemės ūkio moksluose, medicinoje, toksikologijoje ir sanitarijoje. Ji žymi grupę cheminių elementų, kurių gamtos objektuose randama labai mažais kiekiais – mažiau nei 0,01%, dažniausiai 10 -3 -10 -12%. Formaliai identifikavimas grindžiamas jų paplitimu gamtoje, kuris labai skiriasi įvairiose gamtinėse aplinkose ir objektuose (litosfera, pedosfera, dugno nuosėdos, hidrosfera, augalai, gyvūnai ir kt.).

Sąvoka „sunkieji metalai“ iš esmės atspindi aplinkos taršos poveikį ir toksinį elementų poveikį, kai jie patenka į biotą. Jis pasiskolintas iš techninės literatūros, kur jis naudojamas žymėti cheminius elementus, kurių tankis didesnis nei 5 g/cm 3 . Remiantis šiuo rodikliu, 43 iš 84 metalų, įtrauktų į Mendelejevo periodinę elementų lentelę, turėtų būti laikomi sunkiais. Tačiau tokiu aiškinimu Be – 1,85 g/cm3, Al – 2,7, Sc – 3,0, Ti – 4,6, Rb – 1,5, Sr – 2,6, Y nepatenka į šį apibrėžimą – 4,5, Cs – 1,9, Ba – 3,8 g/cm 3, kuris taip pat gali būti pavojingas perteklinėje koncentracijoje. Poreikis įtraukti lengvuosius toksiškus metalus į šią grupę buvo pasiektas pakeitus atrankos kriterijus, kai į šią grupę pradėti įtraukti elementai, kurių atominė masė didesnė nei 40. Taikant šį metodą, į šią grupę nepateko tik Be ir Al. .

Todėl į šiuolaikinę termino „sunkieji metalai“ interpretaciją visiškai pagrįsta įtraukti didelę grupę toksiškų cheminių elementų, įskaitant nemetalus.

Iš viso yra daugiau nei 40 sunkiųjų metalų. Pb, Cd, Zn, Hg, As ir Cu laikomi prioritetiniais teršalais, nes jų technogeninis kaupimasis aplinkoje vyksta labai dideliu greičiu. Šie elementai turi didelį afinitetą fiziologiškai svarbiems organiniams junginiams. Per didelis jų kiekis gyvų būtybių organizme sutrikdo visus medžiagų apykaitos procesus ir sukelia sunkias žmonių ir gyvūnų ligas. Tuo pačiu metu daugelis jų elementų (Co, Cu, Zn, Se, Mn) yra gana plačiai naudojami nacionalinėje ekonominėje gamyboje (ypač žemės ūkyje, medicinoje ir kt.), vadinami mikroelementais, kaip aptarta aukščiau.

Chromas (Cr). Elemento kiekis dirvožemyje priklauso nuo jo kiekio pirminėse uolienose.

Chromas išsiskiria plačia oksidacijos būsenų įvairove ir gebėjimu sudaryti kompleksinius anijoninius ir katijoninius jonus (Cr (OH) 2+, CrO 4 2-, CrO 3 -). Natūraliuose junginiuose jo valentingumas yra +3 (chromo junginiai) ir +6 (chromatai). Daugiausia Cr 3+ yra FeCr 2 O 4 chromate arba kituose špinelio mineraluose, kuriuose jis pakeičia geležį ir aliuminį.

Dirvožemyje didžioji dalis chromo yra Cr 3+ pavidalu ir yra mineralų dalis arba sudaro įvairius Cr 3+ ir Fe 3+ oksidus. Chromo junginiai dirvožemyje yra labai stabilūs, nes rūgščioje aplinkoje jis yra inertiškas (esant pH 5,5 beveik visiškai nusėda). Chromo elgsena priklauso nuo dirvožemio pH ir redokso potencialo.

Didelę įtaką chromo elgsenai dirvožemyje turi ir organiniai kompleksai. Svarbus elemento elgsenos momentas, susijęs su chromo prieinamumu augalams, yra tai, kaip lengvai tirpus Cr 6+ normaliomis dirvožemio sąlygomis virsta netirpiu Cr 3+. Dėl mangano junginių gebėjimo oksiduoti dirvožemį gali įvykti Cr 3+ oksidacija.

Chromas yra svarbus augalų mitybos elementas. Sumažėjęs chromo mobilumas dirvožemyje gali sukelti augalų trūkumą. Lengvai tirpsta dirvožemyje, Cr 6+ yra toksiškas augalams ir gyvūnams.

Kalkinus fosforo ir organinių medžiagų naudojimą, užterštoje dirvoje chromo toksiškumas žymiai sumažėja.

Švinas (Pb). Švino kiekis žemės plutoje yra 1,6×10 -3 masės procentai. Natūralus švino kiekis dirvožemyje svyruoja nuo 3 iki 189 mg/kg. Natūraliomis sąlygomis pagrindinė jo forma yra galena PbS. Švinas yra Pb 2+ pavidalu. Esant oro sąlygoms, švino sulfidai lėtai oksiduojasi.

Geocheminėmis savybėmis švinas artimas dvivalenčių šarminių žemių elementų grupei, todėl gali pakeisti K, Ba, Sr, Ca tiek mineraluose, tiek sorbcijos proceso metu. Dėl plačiai paplitusio užterštumo švinu dauguma dirvožemių, ypač viršutiniai horizontai, yra praturtinti šiuo elementu.

Tarp sunkiųjų metalų jis yra mažiausiai mobilus. Švinas daugiausia siejamas su molio mineralais, mangano oksidais, geležies ir aliuminio hidroksidais bei organinėmis medžiagomis. Esant aukštam pH, švinas nusėda dirvožemyje hidroksido, fosfato ir karbonato pavidalu. Tos pačios sąlygos skatina Pb-organinių kompleksų susidarymą.

Lygiai, kai elementas tampa toksiškas, svyruoja nuo 100 iki 500 mg/kg. Švino taršą iš spalvotosios metalurgijos įmonių sudaro mineralinės formos, o iš transporto priemonių išmetamųjų dujų - halogenidų druskos. Išmetamųjų dujų dalelės, kuriose yra Pb, yra nestabilios ir lengvai virsta oksidais, karbonatais ir sulfatais. Dirvožemio užterštumas švinu yra negrįžtamas, todėl mikroelemento kaupimasis viršutiniame dirvožemio horizonte tęsis net ir esant nedideliam jo priedui.

Dirvožemio užterštumas švinu šiuo metu nekelia didelio rūpesčio dėl adsorbuotų ir nusodintų Pb jonų netirpumo dirvožemyje. Tačiau švino kiekis augalų šaknyse koreliuoja su jo kiekiu dirvožemyje, o tai rodo, kaip augalai pasisavina šį elementą. Švino kaupimasis viršutiniame dirvožemio horizonte taip pat yra labai svarbus aplinkai, nes jis stipriai veikia dirvožemio ir dirvožemio biotos biologinį aktyvumą. Didelės jo koncentracijos gali slopinti mikrobiologinius procesus, ypač žemuose katijonų mainų dirvožemiuose.

Kadmis (Cd). Kadmis yra mikroelementas. Kadmio gausa žemės plutoje yra 5×10 -5 masės procentai. Cd geochemija yra glaudžiai susijusi su cinko geochemija; jis pasižymi didesniu mobilumu rūgštinėje aplinkoje.

Atmosferos poveikio metu kadmis lengvai ištirpsta, kur yra Cd 2+ pavidalu. Jis gali sudaryti kompleksinius jonus CdCl +, CdOH +, CdHCO 3 +, Cd (OH) 3 -, Cd (OH) 4 2-, taip pat organinius chelatus. Pagrindinė kadmio valentinė būsena natūralioje aplinkoje yra +2. Svarbiausi veiksniai, kontroliuojantys kadmio jonų judrumą, yra aplinkos pH ir redokso potencialas. Labai oksiduojančiomis sąlygomis Cd gali pats formuoti mineralus, taip pat kauptis fosfatuose ir biogeninėse nuosėdose.

Pagrindinis veiksnys, lemiantis elemento kiekį dirvožemyje, yra pirminių uolienų sudėtis. Vidutinis kadmio kiekis dirvožemyje yra nuo 0,07 iki 1,1 mg/kg. Tuo pačiu metu fono lygis neviršija 0,5 mg/kg; didesnės vertės yra antropogeninės veiklos rezultatas.

Pagrindinis įvairių dirvožemio komponentų kadmio surišimo procesas yra konkurencinė adsorbcija ant molio. Bet kuriame dirvožemyje kadmio aktyvumas labai priklauso nuo pH. Elementas judriausias rūgščiose dirvose, kurių pH yra 4,5–5,5, šarminėse – santykinai nejudrus. Kai pH padidėja iki šarminių verčių, atsiranda monovalentinis hidrokso kompleksas Cd OH +, kuris negali lengvai pakeisti pozicijų jonų mainų komplekse.

Kadmis labiau linkęs migruoti profiliu, o ne kauptis viršutiniuose dirvožemio horizontuose, todėl viršutinių sluoksnių prisotinimas elementu rodo dirvožemio užterštumą. Dirvožemio užterštumas Cd pavojingas biotai. Technogeninės apkrovos sąlygomis didžiausi kadmio kiekiai dirvožemyje būdingi švino-cinko kasyklų teritorijoms, šalia spalvotosios metalurgijos įmonių, žemės ūkio paskirties žemėse, kuriose naudojamos nuotekos ir fosfatinės trąšos.

Cd toksiškumui dirvožemyje sumažinti naudojami metodai, skirti padidinti dirvožemio pH ir katijonų mainų pajėgumus.

Gyvsidabris (Hg). Gyvsidabris ir jo sulfidas (cinobaras) žmonėms buvo žinomi nuo seniausių laikų. Tai vienintelis metalas, esantis įprastoje temperatūroje skysto pavidalo. Alchemikai gyvsidabrį laikė metalinių savybių nešikliu ir laikė jį bendra visų metalų sudedamąja dalimi.

Svarbios geocheminės gyvsidabrio savybės: stiprių ryšių su siera susidarymas, santykinai stabilių vandens aplinkoje organinių metalų junginių susidarymas, elementinio gyvsidabrio lakumas. Gyvsidabris yra neaktyvus oro sąlygų metu ir daugiausia sulaikomas dirvožemyje silpnai judančių organinių kompleksų pavidalu.

Hg 2+ sorbcija dirvožemyje skiriasi priklausomai nuo pH vertės, didžiausia esant pH 4-5. Vidutinė gyvsidabrio koncentracija paviršiniame dirvožemio sluoksnyje neviršija 400 μg/kg. Elemento foninis lygis gali būti įvertintas kaip 0,n mg/kg, tačiau tikslius kiekius sunku nustatyti dėl plačiai paplitusio dirvožemio užterštumo šiuo metalu. Dirvožemio užterštumas gyvsidabriu siejamas su sunkiųjų metalų gamybos įmonėmis, chemijos gamyba, fungicidų naudojimu.

Dirvožemio užterštumas gyvsidabriu savaime nėra rimta problema, tačiau net paprastos Hg druskos ar metalinis gyvsidabris kelia pavojų augalams ir dirvožemio biotai dėl toksinių gyvsidabrio garų savybių. Elemento suvartojimą augalų šaknims galima sumažinti pridedant kalkių, sieros turinčių junginių ir kietųjų fosfatų.

Arsenas (As). Arsenas buvo žinomas nuo antikos laikų. Aristotelis ir Teofrastas taip pat mini natūralius arseno sieros junginius, kurie buvo naudojami kaip vaistiniai preparatai ir dažai. Vidutinis elemento kiekis žemės plutoje yra 5×10 -4 masės procentai. Jam būdingas vienodas pasiskirstymas pagrindinėse uolienų rūšyse. Sukuria savo mineralus ir yra kitų dalis. Elementas yra susijęs su kitų mineralų telkiniais ir veikia kaip indikatorius atliekant geocheminius tyrimus. Arseno mineralai yra labai tirpūs. Tačiau jo migracijos intensyvumas yra mažas dėl aktyvios molio dalelių, hidroksidų ir organinių medžiagų sorbcijos.

Įprastos As oksidacijos būsenos; -3, 0, +3, +5. Sudėtiniai anijonai AsO 2 -, AsO 4 3-, NAsO 4 2-, As 2 O 3 - yra labiausiai paplitusios judrios arseno formos. Kalbant apie elgesį, AsO 4 3- yra artimas fosfatams. Labiausiai paplitusi arseno forma aplinkos sąlygomis yra As 5+.

Dirvožemyje adsorbuotas arsenas sunkiai desorbuojamas, o elemento jungimosi su dirvožemiu stiprumas bėgant metams didėja. Mažiausias arseno kiekis būdingas smėlėtam dirvožemiui. Didžiausios jo koncentracijos siejamos su aliuviniais ir organinėmis medžiagomis praturtintais dirvožemiais.

Arseno toksiškumas dirvožemyje gali būti sumažintas įvairiais būdais, priklausomai nuo taršos šaltinio ir dirvožemio savybių. Dirvožemio oksidacinės būklės padidėjimas ir medžiagų, skatinančių kritulių susidarymą ir elemento surišimą (geležies sulfatas, kalcio karbonatas), naudojimas riboja arseno biologinį prieinamumą. Fosfatinių trąšų naudojimas taip pat sumažina elemento tiekimą į biotą.

Nikelis (Ni). Nikelio kiekis žemės plutoje yra 8×10 -3 masės procentai. Nikelio pasiskirstymas žemės plutoje panašus į kobalto ir geležies. Žemyninėse nuosėdose jis yra sulfidų ir arsenidų pavidalu ir dažnai pakeičia geležį feromagnezo junginiuose. Junginiuose nikelis daugiausia yra dvivalentis ir trivalentis.

Esant uolienų orui, elementas lengvai išsiskiria ir tada nusodinamas geležies ir mangano oksidais. Jis yra gana stabilus vandeniniuose tirpaluose ir gali migruoti dideliais atstumais.

Dirvožemyje nikelis yra glaudžiai susijęs su mangano ir geležies oksidais, o tokia forma jis yra labiausiai prieinamas augalams. Viršutiniuose dirvožemio horizontuose nikelio yra organiškai surištų formų, kai kurias iš jų sudaro lengvai tirpūs chelatai. Didžiausias Ni kiekis randamas molinguose ir priemolio dirvožemiuose, dirvose ant mafinių ir vulkaninių uolienų bei dirvožemiuose, kuriuose gausu organinių medžiagų.

Nikelis dabar laikomas rimtu teršalu. Dėl antropogeninių nikelio šaltinių labai padidėja jo dirvožemis. Nuotekų dumble Ni yra lengvai prieinamų organinių chelatų pavidalu ir gali būti fitotoksiškas. Fosfatų arba organinių medžiagų pridėjimas padeda sumažinti jų prieinamumą augalams.

Baltarusijoje atlikti skaičiavimai rodo, kad į respublikos atmosferą 72% arseno, 57% gyvsidabrio, apie 99% nikelio, 27% kadmio, 33% chromo, 27% vario, 15% švino patenka tik nuo stacionarūs kuro degimo šaltiniai.11% cinko. Cemento gamyboje yra daug kadmio, švino ir chromo. Mobilieji šaltiniai daugiausia teršia atmosferą cinku ir variu.

Be atmosferos nusodinimo, didelis metalų kiekis į dirvą patenka naudojant trąšas, įskaitant nuotekų dumblo ir buitinių atliekų pagrindu pagamintas trąšas. Trąšose yra kadmio, chromo, vario, švino, urano, vanadžio ir cinko, su intensyvios gyvulininkystės ir paukštininkystės atliekomis - varis ir arsenas, su kompostu ir mėšlu - kadmis, varis, nikelis, cinkas ir arsenas, su pesticidais - kadmis. , arsenas, gyvsidabris, švinas, manganas ir cinkas.

Dirvožemio sudėties sudėtingumas ir didelis cheminių junginių rinkinys lemia galimybę vienu metu vykti įvairioms cheminėms reakcijoms ir kietųjų dirvožemio fazių gebėjimą išlaikyti santykinai pastovią dirvožemio tirpalo sudėtį, iš kurios augalai tiesiogiai semiasi cheminių elementų. Šis gebėjimas išlaikyti pastovią dirvožemio tirpalo sudėtį vadinamas dirvožemio buferiu. Natūralioje aplinkoje dirvožemių buferinis pajėgumas išreiškiamas tuo, kad sunaudojus bet kurį elementą iš dirvožemio tirpalo, dalinai ištirpsta kietosios fazės ir atsistato tirpalo koncentracija. Jei į dirvožemio tirpalą iš išorės patenka per didelis bet kokių junginių kiekis, tada kietosios dirvožemio fazės suriša tokias medžiagas ir vėl palaiko dirvožemio tirpalo sudėties pastovumą. Taigi, galioja bendra taisyklė: dirvožemio buferinis pajėgumas atsiranda dėl daugybės vienu metu vykstančių cheminių reakcijų tarp dirvožemio tirpalo ir kietų dirvožemio dalių. Dėl cheminės įvairovės dirvožemis tampa atsparus besikeičiančioms aplinkos sąlygoms ar antropogeninei veiklai.