Težke kovine so najnevarnejši elementi, ki lahko onesnažijo tla. Mobilne oblike težkih kovin v tleh

Celotna onesnaženost tal označuje bruto količino težkih kovin. Razpoložljivost elementov za rastline določajo njihove mobilne oblike. Zato je vsebnost mobilnih oblik težkih kovin v tleh najpomembnejši kazalnik, ki označuje sanitarno in higiensko stanje in določa potrebo po ukrepih za razstrupljanje melioracije.
Odvisno od uporabljenega ekstraktanta se ekstrahira različna količina mobilne oblike težke kovine, ki se z določenim dogovorom lahko šteje za dostopno rastlinam. Za ekstrakcijo mobilnih oblik težkih kovin se uporabljajo različne kemične spojine, ki imajo neenako ekstrakcijsko moč: kisline, soli, puferske raztopine in voda. Najpogostejša ekstrakcijska sredstva so 1N HCl in amonijev acetatni pufer pH 4,8. Trenutno ni nabranega dovolj eksperimentalnega materiala, da bi opredelili odvisnost vsebnosti težkih kovin v rastlinah, ki se ekstrahirajo z različnimi kemičnimi raztopinami, od njihove koncentracije v tleh. Kompleksnost te situacije je tudi posledica dejstva, da je razpoložljivost mobilne oblike težke kovine za rastline v veliki meri odvisna od lastnosti tal in specifičnih značilnosti rastlin. Hkrati ima vedenje vsakega elementa v tleh svoje specifične vzorce, ki so mu lastni.
Za proučevanje vpliva lastnosti tal na pretvorbo spojin težkih kovin so bili izvedeni modelni poskusi s tlemi z močno različnimi lastnostmi (tabela 8). Uporabljeni ekstrakti so bili močna kislina, 1N HNO3, nevtralna sol Ca(NO3)2, pufrska raztopina amonijevega acetata in voda.

Na to kažejo analitični podatki v tabelah 9-12. da je vsebnost v kislini topnih spojin cinka, svinca in kadmija, ki prehajajo v ekstrakt 1n HNO3, blizu njihove količine, vnesene v tla.Ta ekstraktant ekstrahira 78-90% Pb, 88-100% Cd in 78- 96% Zn, ki je vstopil v tla. Število trdno fiksiranih spojin teh elementov je bilo odvisno od stopnje rodovitnosti tal. Njihova vsebnost v slabo obdelanih travnato-podzolskih tleh je bila nižja kot v travnato-podzolskih srednje kultiviranih in tipičnem černozemu.
Količina izmenljivih spojin Cd, Pb in Zn, ekstrahiranih z 1-n raztopino nevtralne soli Ca(NO3)2, je bila nekajkrat manjša od njihove mase vnesene v tla in je bila odvisna tudi od stopnje rodovitnosti tal. Najnižjo vsebnost elementov ekstrahiranih z raztopino Ca(NO3)2 smo dosegli na černozemu. S povečanjem obdelovanja travnato-podzolastih tal se je zmanjšala tudi mobilnost težkih kovin. Sodeč po izvlečku soli so najbolj mobilne kadmijeve spojine, nekoliko manj pa cinkove. Za spojine svinca, ekstrahirane z nevtralno soljo, je značilna najmanjša mobilnost.
Vsebnost mobilnih oblik kovin, ekstrahiranih s pufersko raztopino amonijevega acetata s pH 4,8, je bila prav tako določena predvsem z vrsto tal, njihovo sestavo in fizikalno-kemijskimi lastnostmi.
Pri izmenljivih (izločljivih 1 N Ca(NO3)2) oblikah teh elementov je ohranjena pravilnost, ki se izraža v povečanju količine mobilnih spojin Cd, Pb in Zn v kislih tleh ter mobilnosti Cd in Zn je višji od Pb. Količina kadmija, ekstrahirana s tem izvlečkom, je bila 90-96% uporabljenega odmerka za slabo obdelana tla, 70-76% za sod-podzolska srednje obdelana tla in 44-48% za černozem. Količina cinka in svinca, ki prehajata v pufersko raztopino CH3COONH4, sta enaka: 57-71 in 42-67% za sodno-podzolnata slabo obdelana tla, 49-70 in 37-48% za zmerno obdelana tla; 46-65 in 20-42% za černozem. Zmanjšanje ekstrakcijske sposobnosti CH3COONH4 za svinec na černozemu je mogoče razložiti s tvorbo njegovih bolj stabilnih kompleksov in spojin s stabilnimi humusnimi spojinami.
Tla, uporabljena v modelnem poskusu, so se razlikovala po številnih parametrih rodovitnosti tal, predvsem pa po kislih lastnostih in številu izmenljivih baz. Eksperimentalni podatki, ki so dostopni v literaturi in smo jih pridobili, kažejo, da reakcija medija v tleh močno vpliva na mobilnost elementov.
Povečanje koncentracije vodikovih ionov v raztopini tal je povzročilo prehod slabo topnih svinčevih soli v bolj topne soli (prehod PbCO3 v Pb (HCO3) 2 je še posebej značilen (B.V. Nekrasov, 1974). Poleg tega zakisljevanje zmanjša stabilnost svinčevo-humusnih kompleksov.Vrednost pH talne raztopine je eden najpomembnejših parametrov, ki določajo količino sorpcije ionov težkih kovin v tleh.Ko se pH zniža, se poveča topnost večine težkih kovin in , posledično njihovo mobilnost v sistemu trdna faza tla - raztopina J. Esser, N. Bassam (1981) sta pri raziskovanju mobilnosti kadmija v aerobnih pogojih tal ugotovila, da v območju pH 4-6 mobilnost kadmija je določena z ionsko močjo raztopine, pri pH več kot 6 postane vodilni pomen sorpcija z manganovimi oksidi.Topne organske spojine po mnenju avtorjev tvorijo le šibke komplekse s kadmijem in vplivajo na njegovo sorpcijo le pri pH 8.
Najbolj mobilni in rastlinam dostopen del spojin težkih kovin v tleh je njihova vsebnost v talni raztopini. Količina kovinskih ionov, ki vstopijo v raztopino tal, določa toksičnost določenega elementa v tleh. Stanje ravnovesja v sistemu trdna faza-raztopina določa sorpcijske procese, katerih narava in smer sta odvisni od lastnosti in sestave tal. Vpliv lastnosti tal na mobilnost težkih kovin in njihov prehod v vodni izvleček potrjujejo podatki o različnih količinah vodotopnih spojin Zn, Pb in Cd, ki so prešle iz tal z različnimi stopnjami rodovitnosti pri enakih odmerkih kovin (tabela 13). V primerjavi s černozemom je bilo v travnato-podzolnih srednje obdelanih tleh vsebovanih več vodotopnih kovinskih spojin. Največja vsebnost vodotopnih spojin Zn, Pb in Cd je bila v slabo obdelani zemlji. Obdelava tal je zmanjšala mobilnost težkih kovin. V tratno-podzolnih slabo obdelanih tleh je vsebnost vodotopnih oblik Zn. Pb in Cd sta bila 20-35 % višja kot v povprečno obdelani zemlji in 1,5-2,0-krat višja kot v tipičnem černozemu. Povečanje rodovitnosti tal, ki ga spremlja povečanje vsebnosti humusa, fosfatov, nevtralizacija odvečne kislosti in povečanje puferskih lastnosti, vodi do zmanjšanja vsebnosti najbolj agresivne vodotopne oblike težkih kovin.

Odločilno vlogo pri porazdelitvi težkih kovin v sistemu prst-raztopina imajo procesi sorpcije-desorpcije na trdni fazi tal, ki so določeni z lastnostmi tal in niso odvisni od oblike uvedena spojina. Nastale spojine težkih kovin s trdno fazo tal so termodinamično stabilnejše od vnesenih spojin in določajo koncentracijo elementov v raztopini tal (R. I. Pervunina, 1983).
Tla so močan in aktiven absorber težkih kovin, sposobna jih je trdno vezati in s tem zmanjšati pretok toksičnih snovi v rastline. Mineralne in organske sestavine tal aktivno inaktivirajo kovinske spojine, vendar so kvantitativni izrazi njihovega delovanja odvisni od vrste tal (B A. Bolshakov et al., 1978, V. B. Ilyin, 1987).
Zbrano eksperimentalno gradivo kaže na to. da se največ težkih kovin izvleče iz tal z 1 n kislinskim izvlečkom. Hkrati so podatki blizu celotni vsebnosti elementov v tleh. To obliko elementov lahko obravnavamo kot skupno rezervno količino, ki se lahko premakne v mobilno mobilno obliko. Vsebnost težkih kovin pri ekstrakciji iz tal z acetatno-amonijevim pufrom označuje bolj mobilni mobilni del. Še bolj mobilna je menjalna oblika težke kovine. ekstrahirati z nevtralno fiziološko raztopino. V.S. Gorbatov in N.G. Zyrin (1987) verjame, da je za rastline najbolj dostopna oblika izmenjave težkih kovin, selektivno ekstrahirana s solnimi raztopinami, katerih anion ne tvori kompleksov s težkimi kovinami, kation pa ima visoko silo premika. Te lastnosti ima Ca(NO3)2, uporabljen v našem poskusu. Najbolj agresivna topila - kisline, najpogosteje uporabljeni 1N HCl in 1N HNO3, izvlečejo iz tal ne le oblike, ki jih rastline asimilirajo, ampak tudi del bruto elementov, ki so najbližja rezerva, za prehod v mobilne spojine.
Koncentracija težkih kovin, ekstrahiranih z vodnim ekstraktom v raztopini tal, je značilna za najbolj aktiven del njihovih spojin. To je najbolj agresivna in dinamična frakcija težkih kovin, ki označuje stopnjo mobilnosti elementov v tleh. Visoka vsebnost vodotopnih oblik TM lahko privede ne le do kontaminacije rastlinskih proizvodov, ampak tudi do močnega zmanjšanja pridelka do njegove smrti. Z zelo visoko vsebnostjo vodotopne oblike težke kovine v tleh postane neodvisen dejavnik, ki določa velikost pridelka in stopnjo njegove onesnaženosti.
Pri nas so nakopičene informacije o vsebnosti mobilne oblike TM v neonesnaženih tleh, predvsem tistih, ki so znani kot elementi v sledovih - Mn, Zn, Cu, Mo. Co (tabela 14). Za določitev mobilne oblike so bili najpogosteje uporabljeni posamezni ekstrakti (po Peive Ya.V. in Rinkis G.Ya.). Kot je razvidno iz tabele 14, so se prsti posameznih regij bistveno razlikovale po količini mobilne oblike iste kovine.

Razlog bi lahko bil po mnenju V.B. Ilyin (1991), genetske značilnosti tal, predvsem specifičnost granulometrične in mineraloške sestave, raven vsebnosti humusa, reakcija okolja. Zaradi tega se lahko tla ene naravne regije zelo razlikujejo in so znotraj te regije celo iste genetske vrste.
Razlika med najmanjšo in največjo količino premične oblike je lahko v matematičnem redu. O vsebnosti mobilne oblike Pb, Cd, Cr, Hg in drugih najbolj strupenih elementov v tleh je popolnoma premalo podatkov. Pravilna ocena mobilnosti TM v tleh oteži uporabo kemikalij, ki se močno razlikujejo po svoji topnostni moči, kot ekstraktantov. Tako je na primer 1 N HCl ekstrahirala mobilne oblike iz ornega horizonta v mg/kg: Mn - 414, Zn - 7,8, Ni - 8,3, Cu - 3,5, Pb - 6,8, Co - 5,3 (tla Zahodne Sibirije), medtem ko 2,5 % ekstrahiran CH3COOH 76; 0,8; 1,2; 1,3; 0,3; 0,7 (tla regije Tomsk Ob, podatki iz Ilyin, 1991). Ti materiali kažejo, da 1 N HCl ekstrahira iz zemlje, z izjemo cinka, približno 30% kovin celotne količine in 2,5% CH3COOH - manj kot 10%. Zato ima ekstraktant 1N HCl, ki se pogosto uporablja v agrokemičnih raziskavah in karakterizaciji tal, visoko sposobnost mobilizacije zalog težkih kovin.
Glavnina mobilnih spojin težkih kovin je omejena na humusna ali koreninska obzorja tal, v katerih aktivno potekajo biokemični procesi in vsebujejo veliko organskih snovi. Težke kovine. ki so del organskih kompleksov, imajo visoko mobilnost. V.B. Ilyin (1991) nakazuje možnost akumulacije težkih kovin v iluvialnih in karbonatnih horizontih, v katere migrirajo drobni delci, nasičeni s težkimi kovinami iz zgornje plasti in vodotopnih oblik elementov. V iluvialnem in karbonatnem horizontu se izločajo spojine, ki vsebujejo kovine. To je najbolj olajšano zaradi močnega povečanja pH medija v tleh teh obzorij zaradi prisotnosti karbonatov.
Sposobnost težkih kovin, da se kopičijo v nižjih horizontih tal, dobro ponazarjajo podatki o talnih profilih v Sibiriji (tabela 15). V humusnem horizontu opazimo povečano vsebnost številnih elementov (Sr, Mn, Zn, Ni itd.), ne glede na njihovo genezo. V mnogih primerih je jasno vidno povečanje vsebnosti mobilnega Sr v karbonatnem horizontu. Skupna vsebnost mobilnih oblik v manjši količini je značilna za peščena tla in veliko več - za ilovnata. To pomeni, da obstaja tesna povezava med vsebnostjo mobilnih oblik elementov in granulometrično sestavo tal. Podobno pozitivno povezavo lahko zasledimo med vsebnostjo mobilnih oblik težkih kovin in vsebnostjo humusa.

Vsebnost mobilnih oblik težkih kovin je podvržena močnim nihanjem, kar je povezano s spreminjajočo se biološko aktivnostjo tal in vplivom rastlin. Torej, glede na raziskavo, ki jo je izvedel V.B. Ilyin, se je vsebnost mobilnega molibdena v sodno-podzolskih tleh in južnem černozemu med rastno dobo spremenila 5-krat.
V zadnjih letih nekatere raziskovalne ustanove preučujejo vpliv dolgotrajne uporabe mineralnih, organskih in apnenih gnojil na vsebnost mobilnih oblik težkih kovin v tleh.
Na agrokemični eksperimentalni postaji Dolgoprudnaya (DAOS, Moskovska regija) so preučevali kopičenje težkih kovin, strupenih elementov v tleh in njihovo mobilnost v pogojih dolgotrajne uporabe fosforjevih gnojil na apnenčastih sodno-podzolnih težkih ilovnatih tleh. (Yu.A. Potatueva et al., 1994. ). Sistematična uporaba balastnih in koncentriranih gnojil 60 let, različnih oblik fosfatov 20 let in fosfatne kamnine iz različnih nahajališč 8 let ni pomembno vplivala na skupno vsebnost težkih kovin in toksičnih elementov (TE) v prsti, vendar je povzročilo povečanje mobilnosti vsebuje nekaj TM in TE. Vsebnost mobilnih in vodotopnih oblik v tleh se je s sistematično uporabo vseh proučevanih oblik fosforjevih gnojil povečala za približno 2-krat, vendar je znašala le 1/3 MPC. Količina mobilnega stroncija se je v zemlji, ki je prejela preprost superfosfat, povečala za 4,5-krat. Vnos surovih fosforitov iz nahajališča Kingisep je povzročil povečanje vsebnosti mobilnih oblik v tleh (AAB pH 4,8): svinca za 2-krat, niklja za 20% in kroma za 17%, kar je znašalo 1/4 in 1/10 MPC oz. V zemlji, ki je prejela surove fosforite iz nahajališča Chilisai, so opazili povečanje vsebnosti mobilnega kroma za 17% (tabela 16).



Primerjava eksperimentalnih podatkov dolgotrajnih poljskih poskusov z DAOS s sanitarnimi in higienskimi standardi za vsebnost mobilnih oblik težkih kovin v tleh in v njihovi odsotnosti s priporočili, predlaganimi v literaturi, kaže, da je vsebnost mobilnih oblik teh elementov v tleh pod dovoljenimi vrednostmi. Ti eksperimentalni podatki kažejo, da tudi zelo dolgotrajna uporaba fosforjevih gnojil 60 let ni povzročila presežka ravni MPC v tleh, niti glede bruto niti mobilnih oblik težkih kovin. Hkrati ti podatki kažejo, da razmerje težkih kovin v tleh samo v bruto oblikah ni dovolj utemeljeno in bi ga bilo treba dopolniti z vsebino mobilne oblike, ki odraža tako kemijske lastnosti samih kovin kot lastnosti zemljo, na kateri rastejo rastline.
Na podlagi dolgoletnih izkušenj na terenu, postavljenih pod vodstvom akademika N.S. Avdonin na eksperimentalni bazi Moskovske državne univerze "Chashnikovo" je bila izvedena študija o vplivu dolgotrajne uporabe mineralnih, organskih, apnenih gnojil in njihove kombinacije na vsebnost mobilnih oblik težkih kovin v tleh 41 let. (V.G. Mineev et al., 1994). Rezultati študij v tabeli 17 so pokazali, da se je z ustvarjanjem optimalnih pogojev za rast in razvoj rastlin bistveno zmanjšala vsebnost mobilnih oblik svinca in kadmija v tleh. Sistematična uporaba dušikovih in kalijevih gnojil, zakisljevanje raztopine tal in zmanjšanje vsebnosti mobilnega fosforja, je podvojilo koncentracijo mobilnih spojin svinca in niklja ter povečalo vsebnost kadmija v tleh za 1,5-krat.

Vsebnost bruto in mobilnih oblik TM v sodno-podzolnih lahkih ilovnatih tleh Belorusije so proučevali z dolgotrajno uporabo blata iz mestnih čistilnih naprav: termofilno fermentiranega iz muljevih polj (TIP) in termofilno fermentiranega s kasnejšo mehansko dehidracijo (TMD).
V 8 letih raziskav je bila nasičenost kolobarja z OCB 6,25 t/ha (enkratni odmerek) in 12,5 t/ha (dvojni odmerek), kar je približno 2-3 krat več od priporočenih odmerkov.
Kot je razvidno iz tabele 18, obstaja jasen vzorec povečanja vsebnosti bruto in mobilnih oblik TM kot posledica trikratne uporabe WWS. Poleg tega je za cink značilna največja mobilnost, katere količina se je v mobilni obliki povečala za 3-4 krat v primerjavi s kontrolno zemljo (N.P. Reshetsky, 1994). Hkrati se vsebnost mobilnih spojin kadmija, bakra, svinca in kroma ni bistveno spremenila.

Raziskave znanstvenikov beloruske strani - x. akademije so pokazale, da se je ob vnosu blata iz čistilnih naprav (mokri sediment SIP iz muljnih polj, HIP, TMF) opazno povečala vsebnost mobilnih oblik elementov v tleh, vendar najmočneje kadmija, cinka in bakra (tabela 19). ). Apnenje praktično ni vplivalo na mobilnost kovin. Po mnenju avtorjev. uporaba ekstrakta v 1 N HNO3 za karakterizacijo stopnje mobilnosti kovin ni uspešna, saj vanj preide več kot 80% celotne vsebnosti elementa (A.I. Gorbyleva et al., 1994).

Vzpostavitev določenih odvisnosti sprememb mobilnosti TM v tleh od stopnje kislosti je bila izvedena v mikropoljskih poskusih na izluženih černozemih osrednjega černozema Ruske federacije. Istočasno smo določili kadmij, cink in svinec v naslednjih ekstraktih: klorovodikova, dušikova, žveplova kislina, amonijev acetatni pufer pri pH 4,8 in pH 3,5, amonijev nitrat, destilirana voda. Ugotovljena je tesna povezava med skupno vsebnostjo cinka in njegovimi mobilnimi oblikami, ekstrahiranimi s kislinami R=0,924-0,948. Pri uporabi AAB pH 4,8 R=0,784, AAB pH 3,5=0,721. Svinec, pridobljen s klorovodikovo in dušikovo kislino, je manj koreliran z bruto vsebnostjo: R=0,64-0,66. Drugi izvlečki so imeli vrednosti korelacijskih koeficientov precej nižje. Korelacija med kislinsko ekstrahiranimi kadmijevimi spojinami in bruto zalogami je bila zelo visoka (R=0,98-0,99). pri ekstrakciji AAB pH 4,8-R=0,92. Uporaba drugih ekstraktov je dala rezultate, ki kažejo na šibko razmerje med bruto in mobilnimi oblikami težkih kovin v tleh (N.P. Bogomazov, P.G. Akulov, 1994).
V dolgotrajnem poljskem poskusu (Vseruski raziskovalni inštitut za lan, Tverska regija) se je s podaljšano uporabo gnojil na travnato-podzolnih tleh delež mobilnih kovinskih spojin iz vsebnosti njihovih potencialno dostopnih oblik zmanjšal še posebej opazno v 3. leto po učinku apna v odmerku 2 g q (tabela . dvajset). V 13. letu po delovanju je apno v enakem odmerku zmanjšalo le vsebnost mobilnega železa in aluminija v tleh. v 15. letu - železo, aluminij in mangan (L.I. Petrova. 1994).

Zato je za zmanjšanje vsebnosti mobilnih oblik svinca in bakra v tleh potrebno večkratno apnenje tal.
Študija mobilnosti težkih kovin v černozemih Rostovske regije je pokazala, da se je v metrski plasti navadnih černozemov količina cinka, ekstrahiranega z ekstraktom amonijevega acetatnega pufra s pH 4,8, gibala v območju 0,26-0,54 mg / kg. mangan 23,1-35,7 mg / kg, baker 0,24-0,42 (G.V. Agafonov, 1994).Primerjava teh številk z bruto zalogami mikroelementov v tleh istih parcel je pokazala, da se mobilnost različnih elementov bistveno razlikuje. Cink na karbonatnem černozemu je rastlinam 2,5-4,0-krat manj dostopen kot baker in 5-8-krat manj kot mangan (tabela 21).

Tako kažejo rezultati opravljene raziskave. da je problem mobilnosti težkih kovin v tleh kompleksen in večfaktorski. Vsebnost mobilnih oblik težkih kovin v tleh je odvisna od mnogih pogojev. Glavna metoda, ki vodi do zmanjšanja vsebnosti te oblike težkih kovin, je povečanje rodovitnosti tal (apnenje, povečanje vsebnosti humusa in fosforja itd.). Hkrati pa ni splošno sprejete formulacije za mobilne kovine. V tem razdelku smo predlagali naše razumevanje različnih frakcij mobilnih kovin v tleh:
1) skupna zaloga mobilnih oblik (ekstrahiranih s kislinami);
2) mobilna mobilna oblika (obnovljiva z medpomnilniškimi rešitvami):
3) zamenljive (ekstrahirane z nevtralnimi solmi);
4) topen v vodi.

VSEBINA

Uvod

1. Pokrovnost tal in njena uporaba

2. Erozija tal (vodna in vetrna) in načini ravnanja z njo

3. Industrijsko onesnaženje tal

3.1 Kisli dež

3.2 Težke kovine

3.3 Zastrupitev s svincem

4. Higiena tal. Odlaganje odpadkov

4.1 Vloga tal pri presnovi

4.2 Ekološko razmerje med zemljo in vodo ter tekočimi odpadki (odpadno vodo)

4.3 Mejne vrednosti obremenitve tal za trdne odpadke (odpadki iz gospodinjstev in ulic, industrijski odpadki, suho blato po usedanju v odplakah, radioaktivne snovi)

4.4 Vloga tal pri širjenju različnih bolezni

4.5 Škodljivi učinki glavnih vrst onesnaževal (trdni in tekoči odpadki), ki povzročajo degradacijo tal

4.5.1 Dekontaminacija tekočih odpadkov v tleh

4.5.2.1 Dekontaminacija trdnih odpadkov v tleh

4.5.2.2 Zbiranje in odlaganje odpadkov

4.5.3 Končna odstranitev in odlaganje

4.6 Odlaganje radioaktivnih odpadkov

Zaključek

Seznam uporabljenih virov

Uvod.

Določen del tal, tako v Rusiji kot po svetu, vsako leto izgine iz kmetijskega obtoka zaradi različnih razlogov, ki so podrobno obravnavani v UIR. Na tisoče ali več hektarjev zemlje je prizadetih zaradi erozije, kislega dežja, slabega upravljanja in strupenih odpadkov. Da bi se temu izognili, se morate seznaniti z najproduktivnejšimi in najcenejšimi melioracijskimi ukrepi (glej definicijo melioracije v glavnem delu dela), ki povečujejo rodovitnost talnega pokrova, predvsem pa z zelo negativen vpliv na tla in kako se temu izogniti.

Te študije zagotavljajo vpogled v škodljive učinke na tla in so bile izvedene v številnih knjigah, člankih in znanstvenih revijah o tleh in okoljskih vprašanjih.

Sam problem onesnaževanja in degradacije tal je bil vedno aktualen. Sedaj pa lahko k povedanemu dodamo, da v našem času antropogeni vpliv močno vpliva na naravo in se le še povečuje, prst pa je za nas eden glavnih virov hrane in oblačil, da o tem, da po njej hodimo, niti ne govorimo. in bo vedno v tesnem stiku z njo.

1. Pokrovnost tal in njena uporaba.

Talni pokrov je najpomembnejša naravna tvorba. Njegov pomen za življenje družbe določa dejstvo, da so tla glavni vir hrane, saj zagotavljajo 97-98% prehranskih virov svetovnega prebivalstva. Obenem je talni pokrov prostor človekove dejavnosti, kjer poteka industrijska in kmetijska proizvodnja.

Ob poudarjanju posebne vloge hrane v življenju družbe je celo V. I. Lenin poudaril: "Pravi temelji gospodarstva so živilski sklad."

Najpomembnejša lastnost talnega pokrova je njegova rodovitnost, ki jo razumemo kot celoto lastnosti tal, ki zagotavljajo pridelek kmetijskih pridelkov. Naravno rodovitnost tal uravnavajo preskrbljenost s hranili v tleh ter njen vodni, zračni in toplotni režim. Vloga talne odeje pri produktivnosti kopenskih ekoloških sistemov je velika, saj tla hranijo kopenske rastline z vodo in številnimi spojinami ter so bistvena sestavina fotosintetske dejavnosti rastlin. Rodovitnost prsti je odvisna tudi od količine v njej akumulirane sončne energije. Živi organizmi, rastline in živali, ki živijo na Zemlji, fiksirajo sončno energijo v obliki fito- ali zoomase. Produktivnost kopenskih ekoloških sistemov je odvisna od toplotne in vodne bilance zemeljskega površja, ki določa pestrost oblik izmenjave snovi in ​​snovi v geografskem ovoju planeta.

Ko je analiziral pomen zemlje za družbeno proizvodnjo, je K. Marx izpostavil dva pojma: zemljiško snov in zemljiški kapital. Prvo od teh je treba razumeti dežela, ki je nastala v procesu njenega evolucijskega razvoja mimo volje in zavesti ljudi in je kraj človekove naselitve in vir njegove prehrane.. Od trenutka, ko zemlja v procesu razvoja človeške družbe postane produkcijsko sredstvo, nastopa v novi kvaliteti - kapitalu, brez katerega si je proces dela nepredstavljiv, »...ker daje delavcu ... mesto, na katerem stoji ... , in njegov procesni obseg ...«. Zaradi tega je zemlja univerzalni dejavnik vsake človeške dejavnosti.

Vloga in mesto zemlje nista enaka v različnih sferah materialne proizvodnje, predvsem v industriji in kmetijstvu. V predelovalni industriji, gradbeništvu, prometu je zemljišče prostor, kjer potekajo delovni procesi, ne glede na naravno rodovitnost tal. V drugačni vlogi je zemljišče v kmetijstvu. Pod vplivom človeškega dela se naravna rodovitnost spremeni iz potencialne v ekonomsko. Posebnost uporabe zemljiških virov v kmetijstvu vodi do dejstva, da delujejo v dveh različnih kvalitetah, kot predmet dela in kot proizvodno sredstvo. K. Marx je zapisal: »Samo z novo naložbo kapitala v zemljišča ... so ljudje povečali zemljiški kapital brez povečanja zemeljske materije, tj. zemeljskega prostora.«

Zemlja v kmetijstvu deluje kot produktivna sila zaradi svoje naravne rodovitnosti, ki ne ostaja konstantna. Z smotrno rabo zemljišč lahko takšno rodovitnost povečamo z izboljšanjem vodnega, zračnega in toplotnega režima z melioracijskimi ukrepi in povečanjem vsebnosti hranil v tleh. Nasprotno, z neracionalno uporabo zemeljskih virov se njihova rodovitnost zmanjša, zaradi česar pride do zmanjšanja pridelka. Ponekod pridelava poljščin postane popolnoma onemogočena, zlasti na slanih in erodiranih tleh.

Z nizko stopnjo razvoja proizvodnih sil družbe pride do širitve proizvodnje hrane zaradi vključevanja novih zemljišč v kmetijstvo, kar ustreza obsežnemu razvoju kmetijstva. K temu prispevata dva pogoja: razpoložljivost proste zemlje in možnost kmetovanja po dostopni povprečni ravni stroškov kapitala na enoto površine. Ta raba zemljiških virov in kmetijstva je značilna za številne države v razvoju v sodobnem svetu.

V dobi znanstvene in tehnološke revolucije je prišlo do ostre razmejitve sistema kmetovanja v industrializiranih državah in državah v razvoju. Za prve je značilna intenzifikacija kmetijstva z uporabo dosežkov znanstvene in tehnološke revolucije, v kateri se kmetijstvo ne razvija s povečanjem površine obdelovalne zemlje, temveč s povečanjem količine kapitala, vloženega v zemljo. Dobro znana omejenost zemljiških virov za večino industrializiranih kapitalističnih držav, povečanje povpraševanja po kmetijskih proizvodih po vsem svetu zaradi visokih stopenj rasti prebivalstva in višji standard kmetovanja so prispevali k prenosu kmetijstva v teh državah v 50. letih prejšnjega stoletja na pot intenzivnega razvoja. Pospeševanje procesa intenzifikacije kmetijstva v industrializiranih kapitalističnih državah ni povezano le z dosežki znanstvene in tehnološke revolucije, temveč predvsem z donosnostjo vlaganja v kmetijstvo, ki je kmetijsko proizvodnjo koncentriralo v rokah veleposestnikov in propadalo. mali kmetje.

Kmetijstvo se je v državah v razvoju razvilo drugače. Med akutnimi problemi naravnih virov teh držav je mogoče razlikovati: nizko kmetijsko kulturo, ki je povzročila degradacijo tal (povečana erozija, zasoljevanje, zmanjšana rodovitnost) in naravne vegetacije (na primer tropski gozdovi), izčrpavanje vodnih virov, dezertifikacija zemljišč, ki je še posebej izrazita na afriški celini. Vsi ti dejavniki, povezani s socialno-ekonomskimi težavami držav v razvoju, so privedli do kroničnega pomanjkanja hrane v teh državah. Tako so bile države v razvoju v začetku osemdesetih let 20. stoletja po oskrbi z žitom (222 kg) in mesom (14 kg) na osebo nekajkrat slabše od industrijsko razvitih kapitalističnih držav. Rešitev prehranskega problema v državah v razvoju je nepredstavljiva brez večjih družbeno-ekonomskih preobrazb.

Pri nas je temelj zemljiških razmerij vsedržavna (vsedržavna) lastnina zemlje, ki je nastala kot posledica nacionalizacije vse zemlje. Agrarni odnosi so zgrajeni na podlagi načrtov, po katerih naj bi se kmetijstvo razvijalo v prihodnje, ob finančni in kreditni pomoči države ter dobavi potrebne količine mehanizacije in gnojil. Plačilo kmetijskih delavcev po količini in kakovosti dela spodbuja nenehno zviševanje njihovega življenjskega standarda.

Uporaba zemljiškega sklada kot celote se izvaja na podlagi dolgoročnih državnih načrtov. Primer takšnih načrtov je bil razvoj nedotaknjenih in neobdelanih zemljišč na vzhodu države (sredi petdesetih let prejšnjega stoletja), zaradi česar je bilo mogoče v kratkem času uvesti več kot 41 milijonov hektarjev novih površin v obdelovalne zemlje. Drug primer je nabor ukrepov v zvezi z izvajanjem Prehranskega programa, ki predvideva pospešitev razvoja kmetijske proizvodnje z izboljšanjem kulture kmetijstva, širokim izvajanjem melioracijskih ukrepov, pa tudi izvajanjem širok program družbenoekonomske obnove kmetijskih površin.

Zemljiški viri sveta kot celote zagotavljajo hrano za več ljudi, kot je trenutno na voljo in bo v bližnji prihodnosti. Vendar se zaradi rasti prebivalstva, zlasti v državah v razvoju, zmanjšuje količina obdelovalnih površin na prebivalca.

1

Varovanje okolja pred onesnaževanjem je postalo nujna naloga družbe. Težke kovine zavzemajo posebno mesto med številnimi onesnaževalci. Sem spadajo pogojno kemični elementi z atomsko maso nad 50, ki imajo lastnosti kovin. Med kemičnimi elementi velja, da so težke kovine najbolj strupene.

Tla so glavni medij, v katerega vstopajo težke kovine, tudi iz ozračja in vodnega okolja. Služi tudi kot vir sekundarnega onesnaženja površinskega zraka in voda, ki iz njega vstopajo v Svetovni ocean.

Težke kovine so nevarne, ker se lahko kopičijo v živih organizmih, se vključujejo v presnovni cikel, tvorijo zelo strupene organokovinske spojine, spreminjajo svojo obliko pri prehodu iz enega naravnega okolja v drugega, ne da bi bile podvržene biološkemu razpadu. Težke kovine povzročajo resne fiziološke motnje pri ljudeh, toksikozo, alergije, onkološke bolezni, negativno vplivajo na plod in genetsko dednost.

Med težkimi kovinami veljajo za prednostna onesnaževala svinec, kadmij in cink, predvsem zato, ker njihovo tehnogeno kopičenje v okolju poteka z visoko hitrostjo. Ta skupina snovi ima visoko afiniteto do fiziološko pomembnih organskih spojin.

Onesnaženost tal z mobilnimi oblikami težkih kovin je najbolj pereča, saj je v zadnjih letih problematika onesnaženosti okolja dobila grozeč značaj. V sedanjih razmerah je treba ne le intenzivirati raziskave vseh vidikov problematike težkih kovin v biosferi, temveč tudi občasno sešteti rezultate, da bi razumeli rezultate, pridobljene v različnih, med seboj pogosto slabo povezanih vejah. znanost.

Predmet te študije so antropogena tla okrožja Zheleznodorozhny v Uljanovsku (na primeru ulice Transportnaya).

Glavni cilj študije je ugotoviti stopnjo onesnaženosti urbanih tal s težkimi kovinami.

Cilji študije so: določitev pH vrednosti v izbranih vzorcih tal; določanje koncentracije mobilnih oblik bakra, cinka, kadmija, svinca; analiza pridobljenih podatkov in predlog priporočil za zmanjšanje vsebnosti težkih kovin v urbanih tleh.

Vzorci leta 2005 so bili odvzeti ob avtocesti ob ulici Transportnaya, leta 2006 pa na ozemlju osebnih gospodinjskih parcel (ob isti ulici), ki se nahajajo v bližini železniških tirov. Vzorce smo odvzeli do globine 0-5 cm in 5-10 cm, skupaj smo odvzeli 20 vzorcev, vsak je tehtal 500 g.

Raziskani vzorci vzorcev iz let 2005 in 2006 spadajo v nevtralna tla. Nevtralna tla absorbirajo težke kovine iz raztopin v večji meri kot kisla. Vendar pa obstaja nevarnost povečanja mobilnosti težkih kovin in njihovega prodiranja v podtalnico in bližnji rezervoar, ko pade kisli dež (raziskano območje se nahaja na poplavnem območju reke Sviyaga), kar bo takoj vplivalo na prehranjevalne verige. V teh vzorcih opazimo nizko vsebnost humusa (2-4%). V skladu s tem ni sposobnosti tal za tvorbo organsko-kovinskih kompleksov.

Na podlagi laboratorijskih raziskav tal na vsebnost Cu, Cd, Zn, Pb so sklepali o njihovih koncentracijah v tleh raziskovanega območja. V vzorcih iz leta 2005 je bil ugotovljen presežek MPC Cu za 1-1,2-krat, Cd za 6-9-krat, vsebnost Zn in Pb pa ni presegla MPC. V vzorcih, odvzetih leta 2006 z gospodinjskih parcel, koncentracija Cu ni presegla MDK, vsebnost Cd je bila manjša kot v vzorcih, odvzetih ob cesti, vendar je še vedno presegala MDK na različnih točkah od 0,3 do 4,6-krat. Vsebnost Zn je povečana le na 5. točki in znaša na globini 0-5 cm 23,3 mg/kg tal (MPC 23 mg/kg), na globini 5-10 cm pa 24,8 mg/kg.

Na podlagi rezultatov študije so bili narejeni naslednji zaključki: za tla je značilna nevtralna reakcija raztopine tal; vzorci tal imajo nizko vsebnost humusa; na ozemlju okrožja Zheleznodorozhny v Uljanovsku opazimo onesnaženje tal s težkimi kovinami različne intenzivnosti; ugotovljeno, da je v nekaterih vzorcih precejšen presežek MPC, zlasti opažen pri študijah tal o koncentraciji kadmija; za izboljšanje ekološko-geografskega stanja tal na tem območju je priporočljivo gojiti rastline akumulatorjev težkih kovin in urejati ekološke lastnosti tal z umetnim oblikovanjem; potrebno je izvajati sistematičen monitoring in identificirati najbolj onesnažena in za javno zdravje nevarna območja.

Bibliografska povezava

Antonova Yu.A., Safonova M.A. TEŽKE KOVINE V MESTNIH TLEH // Fundamentalne raziskave. - 2007. - št. 11. - Str. 43-44;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3676 (datum dostopa: 31.3.2019). Predstavljamo vam revije, ki jih je izdala založba "Academy of Natural History"

Težke kovine so biokemično aktivni elementi, ki vstopajo v kroženje organskih snovi in ​​vplivajo predvsem na žive organizme. Težke kovine vključujejo elemente, kot so svinec, baker, cink, kadmij, nikelj, kobalt in številne druge.

Migracija težkih kovin v tleh je odvisna predvsem od alkalno-kislih in redoks razmer, ki določajo pestrost talno-geokemičnih razmer. Pomembno vlogo pri migraciji težkih kovin v talnem profilu igrajo geokemične ovire, ki v nekaterih primerih povečajo, v drugih oslabijo (zaradi svoje ohranitvene sposobnosti) odpornost tal na onesnaženje s težkimi kovinami. Na vsaki od geokemičnih ovir se zadržuje določena skupina kemijskih elementov s podobnimi geokemičnimi lastnostmi.

Posebnosti glavnih procesov oblikovanja tal in vrste vodnega režima določajo naravo porazdelitve težkih kovin v tleh: kopičenje, ohranjanje ali odstranjevanje. Identificirane so bile skupine tal z akumulacijo težkih kovin v različnih delih talnega profila: na površini, v zgornjem, v sredini, z dvema maksimumoma. Poleg tega so bila v coni identificirana tla, za katera je značilna koncentracija težkih kovin zaradi kriogenega ohranjanja znotraj profila. Posebno skupino tvorijo prsti, kjer se v pogojih izpiralnih in periodičnih izpiralnih režimov iz profila odstranjujejo težke kovine. Porazdelitev težkih kovin znotraj profila je velikega pomena za oceno onesnaženosti tal in napovedovanje intenzivnosti kopičenja onesnaževal v njih. Značilnost znotrajprofilne porazdelitve težkih kovin je dopolnjena z razvrščanjem prsti v skupine glede na intenzivnost njihove vključenosti v biološki cikel. Skupno ločimo tri stopnje: visoko, zmerno in šibko.

Svojevrstno je geokemično okolje migracije težkih kovin v tleh rečnih poplavnih območij, kjer se s povečanim zalivanjem znatno poveča mobilnost kemičnih elementov in spojin. Posebnost geokemičnih procesov tukaj je predvsem posledica izrazite sezonskosti spremembe redoks pogojev. To je posledica posebnosti hidrološkega režima rek: trajanja spomladanskih poplav, prisotnosti ali odsotnosti jesenskih poplav in narave obdobja nizke vode. Trajanje poplavljanja poplavnih teras s poplavno vodo določa prevlado oksidativnih (kratkotrajno poplavljanje) ali redoks (dolgotrajno poplavljanje) pogojev.

Obdelovalna tla so podvržena največjim tehnogenim vplivom arealne narave. Glavni vir onesnaževanja, s katerim v obdelovalna tla pride do 50 % celotne količine težkih kovin, so fosfatna gnojila. Za določitev stopnje potencialne onesnaženosti obdelovalnih tal je bila izvedena sklopljena analiza lastnosti tal in lastnosti onesnaževal: upoštevana je bila vsebnost, sestava humusa in granulometrijska porazdelitev tal ter alkalno-kisle razmere. Podatki o koncentraciji težkih kovin v fosforitih nahajališč različne geneze so omogočili izračun njihove povprečne vsebnosti ob upoštevanju približnih odmerkov gnojil, ki se uporabljajo za obdelovalna tla v različnih regijah. Ocena lastnosti tal je povezana z vrednostmi agrogene obremenitve. Kumulativna integralna ocena je bila osnova za ugotavljanje stopnje potencialne onesnaženosti tal s težkimi kovinami.

Najbolj nevarna glede na stopnjo onesnaženosti s težkimi kovinami so večhumusna, glineno-ilovnata tla z alkalno reakcijo okolja: temno sivi gozd in temno kostanjeva tla z visoko akumulativno sposobnostjo. Za regije Moskve in Bryansk je značilno tudi povečano tveganje onesnaženja tal s težkimi kovinami. Razmere s sodno-podzoličnimi tlemi ne prispevajo k kopičenju težkih kovin tukaj, vendar je na teh območjih tehnogena obremenitev visoka in tla nimajo časa za "samoočiščenje".

Ekološka in toksikološka ocena tal za vsebnost težkih kovin je pokazala, da je 1,7% kmetijskih zemljišč onesnaženih s snovmi razreda nevarnosti I (zelo nevarno) in 3,8% - razreda nevarnosti II (zmerno nevarno). Onesnaženost tal s težkimi kovinami in vsebnostjo arzena nad uveljavljenimi normami je bila ugotovljena v Republiki Burjatiji, Republiki Dagestan, Republiki Mordovia, Republiki Tyva, v Krasnojarskem in Primorskem ozemlju, v Ivanovu, Irkutsku, Kemerovu, Kostromi , regije Murmansk, Novgorod, Orenburg, Sahalin, Chita.

Lokalno onesnaženje tal s težkimi kovinami je povezano predvsem z velikimi mesti in. Ocena tveganja onesnaženja tal s kompleksi težkih kovin je bila izvedena po skupnem indikatorju Zc.

Ni skrivnost, da si vsi želijo imeti kočo na ekološko čistem območju, kjer ni onesnaženosti v mestih. Okolje vsebuje težke kovine (arzen, svinec, baker, živo srebro, kadmij, mangan in druge), ki prihajajo celo iz izpušnih plinov avtomobilov. Ob tem je treba razumeti, da je zemlja naravna čistilka ozračja in podtalnice, ne kopiči le težkih kovin, temveč tudi škodljive pesticide z ogljikovodiki. Rastline pa sprejmejo vse, kar jim daje zemlja. Kovina, ki se naseli v tleh, ne škoduje samo zemlji, temveč tudi rastlinam in posledično ljudem.

Ob glavni cesti je veliko saj, ki prodrejo v površinske plasti tal in se usedajo na liste rastlin. Na takšni parceli ni mogoče gojiti korenovk, sadja, jagodičja in drugih plodnih rastlin. Minimalna oddaljenost od ceste je 50 m.

Tla, polna težkih kovin, so slaba prst, težke kovine so strupene. Na njem nikoli ne boste videli mravelj, zemeljskih hroščev in deževnikov, bo pa veliko kopičenje sesajočih žuželk. Rastline pogosto trpijo zaradi glivičnih bolezni, suhe in nestabilne za škodljivce.

Najbolj nevarne so mobilne spojine težkih kovin, ki jih zlahka dobimo v kislih tleh. Dokazano je, da rastline, ki rastejo v kislih ali rahlih peščenih tleh, vsebujejo več kovin kot v nevtralnih ali apnenčastih tleh. Še posebej nevarna je peščena tla s kislo reakcijo, ki se zlahka kopiči in prav tako zlahka izpere, pade v podtalnico. Tudi vrtna parcela, kjer je levji delež glina, je zlahka nagnjena k kopičenju težkih kovin, medtem ko samočiščenje traja dolgo in počasi. Najbolj varna in stabilna je črna prst, obogatena z apnom in humusom.

Kaj storiti, če so v zemlji težke kovine? Težavo lahko rešite na več načinov.

1. Neuspešno spletno mesto je mogoče prodati.

2. Apnenje je dober način za zmanjšanje koncentracije težkih kovin v tleh. Obstajajo različni. Najenostavnejši: v posodo s kisom vrzite pest zemlje, če se pojavi pena, je zemlja alkalna. Ali pa prekopajte malo zemlje, če v njej najdete belo plast, potem je prisotna kislost. Vprašanje je koliko. Po apnenju redno preverjajte kislost, morda bo treba postopek ponoviti. Apneno z dolomitno moko, plavžno žlindro, šotnim pepelom, apnencem.

Če se je v tleh že nabralo veliko težkih kovin, bo koristno odstraniti zgornjo plast zemlje (20-30 cm) in jo nadomestiti s črnico.

3. Stalno gnojenje z organskimi gnojili (gnoj, kompost). Več kot je humusa v tleh, manj je v njem težkih kovin in manjša je toksičnost. Slaba, pusta zemlja ni sposobna zaščititi rastlin. Ne prenasičite z mineralnimi gnojili, zlasti z dušikovimi. Mineralna gnojila hitro razgradijo organske snovi.

4. Površinsko rahljanje. Po rahljanju se prepričajte, da opravite s šoto ali kompostom. Pri rahljanju je koristno dodati vermikulit, ki bo postal ovira med rastlinami in strupenimi snovmi v tleh.

5. Pranje zemlje samo z dobro drenažo. V nasprotnem primeru se bodo z vodo težke kovine razširile po celotnem območju. Prelijemo s čisto vodo, tako da se spere plast zemlje 30-50 cm za zelenjavne pridelke in do 120 cm za sadno grmovje in drevesa. Izpiranje se izvaja spomladi, ko je v tleh po zimi dovolj vlage.

6. Odstranite zgornjo plast zemlje, naredite dobro drenažo iz ekspandirane gline ali kamenčkov in na vrhu pokrijte s črno zemljo.

7. Rastline je treba gojiti v posodah ali rastlinjaku, kjer je zemljo enostavno zamenjati. Opazujte, ne gojite rastline na enem mestu dolgo časa.

8. Če je vrtna parcela blizu ceste, potem obstaja velika verjetnost, da je v zemlji svinec, ki izstopa z izpušnimi plini avtomobilov. Svinec pridobivamo tako, da grah posadimo med rastline, ne pobiramo. Grah izkopljemo jeseni in ga skupaj s plodovi sežgemo. Rastline z močnim globokim koreninskim sistemom bodo izboljšale zemljo, ki bo prenesla fosfor, kalij in kalcij iz globoke v zgornjo plast.

9. Zelenjavo in sadje, pridelano na težkih tleh, je treba vedno toplotno obdelati ali vsaj oprati pod tekočo vodo, s čimer odstranimo atmosferski prah.

10. Na onesnaženih območjih ali odsekih ob cesti je nameščena trdna ograja, verižna mreža ne bo postala ovira za cestni prah. Ne pozabite posaditi listavcev () za ograjo. Kot možnost bodo večstopenjski pristanki, ki bodo igrali vlogo branilcev pred atmosferskim prahom in sajami, postali odlična zaščita.

Prisotnost težkih kovin v tleh ni stavek, glavna stvar je, da jih pravočasno prepoznamo in nevtraliziramo.