נורמות מותרות של מתכות כבדות באדמה. כיצד נקבעות מתכות באדמה?

מתכות כבדות באדמה

לאחרונה, עקב ההתפתחות המהירה של התעשייה, חלה עלייה משמעותית ברמת המתכות הכבדות בסביבה. המונח "מתכות כבדות" מיושם על מתכות או עם צפיפות העולה על 5 גרם/ס"מ 3 או עם מספר אטומי גדול מ-20. אמנם, ישנה נקודת מבט נוספת, לפיה למעלה מ-40 יסודות כימיים בעלי מסה אטומית העולה על 50 מסווגים כמתכות כבדות ב. יחידות מבין היסודות הכימיים, מתכות כבדות הן הרעילות ביותר והן שנייה רק ​​לחומרי הדברה ברמת הסכנה שלהן. יחד עם זאת, היסודות הכימיים הבאים נחשבים רעילים: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

הפיטוטוקסיות של מתכות כבדות תלויה בתכונות הכימיות שלהן: ערכיות, רדיוס יוני ויכולת ליצור קומפלקסים. ברוב המקרים היסודות מסודרים לפי סדר הרעילות: Cu > Ni > Cd > Zn > Pb > Hg > Fe > Mo > Mn. עם זאת, סדרה זו עשויה להשתנות במקצת עקב משקעים לא שוויוניים של יסודות על ידי הקרקע והעברה למצב בלתי נגיש לצמחים, תנאי הגידול והמאפיינים הפיזיולוגיים והגנטיים של הצמחים עצמם. הטרנספורמציה והנדידה של מתכות כבדות מתרחשות תחת השפעה ישירה ועקיפה של תגובת הקומפלקס. בהערכת הזיהום הסביבתי יש לקחת בחשבון את תכונות הקרקע ובראש ובראשונה את ההרכב הגרנולומטרי, תכולת החומוס וכושר החציצה. קיבולת מאגר מתייחסת ליכולת של קרקעות לשמור על ריכוז המתכות בתמיסת הקרקע ברמה קבועה.

בקרקעות, מתכות כבדות קיימות בשני שלבים - מוצק ובתמיסת אדמה. צורת קיומן של מתכות נקבעת על פי תגובת הסביבה, ההרכב הכימי והחומרי של תמיסת הקרקע ובראש ובראשונה תכולת החומרים האורגניים. אלמנטים מורכבים המזהמים את הקרקע מרוכזים בעיקר בשכבה העליונה של 10 ס"מ. עם זאת, כאשר אדמה בעלת חוצץ נמוך מחומצת, חלק ניכר מהמתכות ממצב הספיגה בחילוף עוברים לתמיסת הקרקע. לקדמיום, נחושת, ניקל וקובלט יכולת נדידה חזקה בסביבה חומצית. ירידה ב-pH ב-1.8-2 יחידות מובילה לעלייה בניידות האבץ ב-3.8-5.4, קדמיום ב-4-8, נחושת פי 2-3. .

טבלה 1 תקני ריכוז מקסימלי מותר (MAC), תכולת רקע של יסודות כימיים בקרקעות (מ"ג/ק"ג)

לפיכך, כאשר מתכות כבדות חודרות לאדמה, הן מקיימות אינטראקציה מהירה עם ליגנדים אורגניים ליצירת תרכובות מורכבות. לכן, בריכוזים נמוכים באדמה (20-30 מ"ג/ק"ג), כ-30% מהעופרת הם בצורת קומפלקסים עם חומר אורגני. חלקן של תרכובות עופרת מורכבות עולה עם הגדלת הריכוז עד 400 מ"ג/ג', ואז יורד. מתכות נספגות גם (בהחלפה או בלי להחלפה) על ידי משקעים של הידרוקסידים של ברזל ומנגן, מינרלים חימר וחומרים אורגניים בקרקע. מתכות זמינות לצמחים ומסוגלות לשטוף נמצאות בתמיסת הקרקע בצורה של יונים חופשיים, קומפלקסים וצ'לטים.

ספיגת HMs על ידי אדמה תלויה במידה רבה בתגובת הסביבה ובאילו אניונים השולטים בתמיסת הקרקע. בסביבה חומצית, נחושת, עופרת ואבץ נספגים יותר, ובסביבה אלקלית, קדמיום וקובלט נספגים בצורה אינטנסיבית. נחושת נקשרת באופן מועדף לליגנדים אורגניים ולהידרוקסידי ברזל.

טבלה 2 ניידות של מיקרו-אלמנטים בקרקעות שונות בהתאם ל-pH של תמיסת הקרקע

גורמי קרקע ואקלים קובעים לעתים קרובות את כיוון ומהירות ההגירה והטרנספורמציה של HMs בקרקע. לפיכך, תנאי משטרי הקרקע והמים של אזור ערבות היער תורמים להגירה אנכית אינטנסיבית של HM לאורך פרופיל הקרקע, כולל העברה אפשרית של מתכות עם זרימת מים לאורך סדקים, מעברי שורשים וכו'. .

ניקל (Ni) הוא יסוד מקבוצה VIII של הטבלה המחזורית עם מסה אטומית של 58.71. ניקל, יחד עם Mn, Fe, Co ו-Cu, שייך למתכות המעבר כביכול, שלתרכובותיהן פעילות ביולוגית גבוהה. בשל התכונות המבניות של אורביטלים אלקטרוניים, למתכות לעיל, כולל ניקל, יש יכולת בולטת ליצור קומפלקסים. ניקל מסוגל ליצור קומפלקסים יציבים, למשל, עם ציסטאין וציטראט, כמו גם עם ליגנדים אורגניים ואי-אורגניים רבים. ההרכב הגיאוכימי של סלעי המקור קובע במידה רבה את תכולת הניקל בקרקעות. הכמות הגדולה ביותר של ניקל מצויה בקרקעות הנוצרות מסלעים בסיסיים ואולטרה-בסיסיים. לדברי כמה מחברים, הגבולות של רמות עודף ורעילות של ניקל עבור רוב המינים נעים בין 10 ל-100 מ"ג/ק"ג. עיקר הניקל מקובע ללא תנועה בקרקע, ונדידה חלשה מאוד במצב קולואידי ובהרכב של מתלים מכניים אינה משפיעה על פיזורם לאורך הפרופיל האנכי והיא אחידה למדי.

עופרת (Pb). הכימיה של עופרת באדמה נקבעת על ידי האיזון העדין של תהליכים מכוונים הפוכים: ספיחה-ספיגה, פירוק-מעבר למצב מוצק. עופרת המשתחררת לקרקע כלולה במחזור של טרנספורמציות פיזיקליות, כימיות ופיזיקולוגיות. בתחילה שולטים תהליכי התנועה המכנית (חלקיקי עופרת נעים לאורך פני השטח ודרך סדקים בקרקע) והדיפוזיה ההסעה. לאחר מכן, כאשר תרכובות עופרת בשלב מוצק מתמוססות, נכנסים לתמונה תהליכים פיסיקליים וכימיים מורכבים יותר (במיוחד תהליכי דיפוזיה של יונים), מלווים בטרנספורמציה של תרכובות עופרת המגיעות עם אבק.

הוכח כי עופרת נודדת הן אנכית והן אופקית, כאשר התהליך השני גובר על הראשון. במשך 3 שנים של תצפיות באחו מעורב עשב, אבק עופרת שהוחל באופן מקומי על פני הקרקע נע אופקית ב-25-35 ס"מ, ועומק חדירתו לעובי הקרקע היה 10-15 ס"מ. לגורמים ביולוגיים יש תפקיד חשוב בנדידת עופרת: שורשי הצמח סופגים מתכות יונים; במהלך עונת הגידול הם נעים באדמה; כאשר צמחים מתים ומתפרקים, עופרת משתחררת למסת האדמה שמסביב.

ידוע כי לאדמה יש יכולת לקשור (לספוג) עופרת טכנוגנית הנכנסת אליה. מאמינים שהספיחה כוללת מספר תהליכים: החלפה מלאה עם קטיונים של הקומפלקס הסופג בקרקע (ספיחה לא ספציפית) וסדרה של תגובות של קומפלקס עופרת עם תורמי מרכיבי קרקע (ספיחה ספציפית). באדמה, עופרת קשורה בעיקר לחומרים אורגניים, כמו גם למינרלים של חימר, תחמוצות מנגן והידרוקסיד של ברזל ואלומיניום. על ידי קשירת עופרת, חומוס מונע את נדידתו לסביבות סמוכות ומגביל את כניסתו לצמחים. מבין מינרלי החימר, איליטים מאופיינים בנטייה לספיחה של עופרת. עלייה ב-pH של הקרקע במהלך הסגירה מביאה לקשירה גדולה עוד יותר של עופרת בקרקע עקב היווצרות תרכובות מסיסות בקושי (הידרוקסידים, קרבונטים וכו').

עופרת, הקיימת באדמה בצורות ניידות, מתקבעת על ידי מרכיבי קרקע לאורך זמן ואינה נגישה לצמחים. על פי חוקרים מקומיים, עופרת מקובעת בצורה חזקה ביותר בקרקעות חרנוזם ובקרקעות כבול.

קדמיום (Cd) הייחודיות של קדמיום, המבדילה אותו משאר HMs, היא שבתמיסת הקרקע הוא קיים בעיקר בצורת קטיונים (Cd 2+), אם כי באדמה עם סביבת תגובה ניטרלית הוא יכול להיווצר מסיס בקושי. קומפלקסים עם סולפטים ופוספטים או הידרוקסידים.

על פי נתונים זמינים, ריכוז הקדמיום בתמיסות קרקע של קרקעות רקע נע בין 0.2 ל-6 מיקרוגרם/ליטר. באזורים של זיהום קרקע הוא עולה ל-300-400 מיקרוגרם/ליטר. .

ידוע שקדמיום בקרקעות הוא מאוד נייד, כלומר. מסוגל לנוע בכמויות גדולות מהשלב המוצק לשלב הנוזלי ובחזרה (מה שמקשה על חיזוי כניסתו לצמח). המנגנונים המווסתים את ריכוז הקדמיום בתמיסת הקרקע נקבעים על ידי תהליכי ספיגה (בספיחה אנו מתכוונים לספיחה עצמה, משקעים וקומפלקס). קדמיום נספג באדמה בכמויות קטנות יותר מאשר HMs אחרים. כדי לאפיין את הניידות של מתכות כבדות בקרקע, נעשה שימוש ביחס בין ריכוזי המתכות בשלב המוצק לזה שבתמיסת שיווי המשקל. ערכים גבוהים של יחס זה מצביעים על כך שמתכות כבדות נשמרות בשלב המוצק עקב תגובת הספיחה, ערכים נמוכים - בשל העובדה שהמתכות נמצאות בתמיסה, משם הן יכולות לנדוד למדיה אחרת או להיכנס לתוך תגובות שונות (גיאוכימיות או ביולוגיות). ידוע שהתהליך המוביל בקשירת קדמיום הוא ספיחה על ידי חימר. מחקרים בשנים האחרונות הראו גם את התפקיד החשוב של קבוצות הידרוקסיל, תחמוצות ברזל וחומרים אורגניים בתהליך זה. כאשר רמת הזיהום נמוכה ותגובת הסביבה ניטרלית, הקדמיום נספג בעיקר על ידי תחמוצות ברזל. ובסביבה חומצית (pH=5), חומר אורגני מתחיל לפעול כסופח חזק. בערכי pH נמוכים יותר (pH=4), פונקציות הספיחה עוברות כמעט אך ורק לחומר אורגני. רכיבים מינרלים מפסיקים לשחק כל תפקיד בתהליכים אלה.

ידוע שקדמיום לא רק נספג על ידי פני הקרקע, אלא גם מקובע עקב משקעים, קרישה וספיגה בין חבילות על ידי מינרלים חימריים. הוא מתפזר בתוך חלקיקי אדמה דרך מיקרו-נקבים ובדרכים אחרות.

קדמיום מקובע בצורה שונה בסוגים שונים של קרקעות. עד כה, מעט ידוע על היחסים התחרותיים של קדמיום עם מתכות אחרות בתהליכי ספיגה במתחם סופג הקרקע. על פי מחקר של מומחים מהאוניברסיטה הטכנית של קופנהגן (דנמרק), בנוכחות ניקל, קובלט ואבץ, ספיגת הקדמיום על ידי הקרקע דוכאה. מחקרים אחרים הראו כי תהליכי ספיגת קדמיום על ידי אדמה נרטבים בנוכחות יוני כלור. רוויה של קרקע עם יוני Ca 2+ הובילה לעלייה בספיגת קדמיום. קשרים רבים של קדמיום עם מרכיבי קרקע מתגלים כשבירים; בתנאים מסוימים (למשל תגובה חומצית של הסביבה), הוא משתחרר וחוזר לתמיסה.

נחשף תפקידם של מיקרואורגניזמים בתהליך פירוק הקדמיום ומעברו למצב נייד. כתוצאה מפעילותם החיונית, נוצרים קומפלקסים של מתכת מסיסים במים, או שנוצרים תנאים פיזיקוכימיים נוחים למעבר של קדמיום מהשלב המוצק לשלב הנוזלי.

התהליכים המתרחשים עם קדמיום בקרקע (ספיגה-ספיגה, מעבר לתמיסה וכו') קשורים זה בזה ותלויים זה בזה, אספקת מתכת זו לצמחים תלויה בכיוונם, בעוצמתם ובעומקם. ידוע שכמות ספיגת הקדמיום בקרקע תלויה בערך ה-pH: ככל שה-pH בקרקע גבוה יותר, כך היא סופגת יותר קדמיום. לפיכך, לפי נתונים זמינים, בטווח ה-pH שבין 4 ל-7.7, עם עלייה ב-pH ביחידה אחת, כושר הספיגה של קרקעות ביחס לקדמיום גדל פי שלושה בערך.

אבץ (Zn). מחסור באבץ יכול לבוא לידי ביטוי הן על קרקעות קלות חומציות, עם פודזול גבוה, והן על קרקעות קרבונטיות, דלות באבץ, ועל קרקעות עשירות בחומוס. הביטוי של מחסור באבץ מוגבר על ידי שימוש במינונים גבוהים של דשני זרחן וחריש חזק של תת הקרקע עד לאופק העיבוד.

תכולת האבץ הגולמית הגבוהה ביותר היא בקרקעות טונדרה (53-76 מ"ג/ק"ג) וצ'רנוזם (24-90 מ"ג/ק"ג), הנמוכה ביותר בקרקעות סודי-פודזוליות (20-67 מ"ג/ק"ג). מחסור באבץ מתרחש לרוב על קרקעות קרבונט ניטרליות ומעט אלקליות. בקרקעות חומציות, האבץ נייד יותר וזמין לצמחים.

אבץ באדמה קיים בצורה יונית, כאשר הוא נספג על ידי מנגנון חילופי קטונים בסביבה חומצית או כתוצאה מספיגה כימית בסביבה בסיסית. היון הנייד ביותר הוא Zn 2+. ניידות האבץ באדמה מושפעת בעיקר מ-pH ותכולת מינרלים חימר. ב-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 .

PAGE_BREAK-- מתכות כבדות, המאפיינת קבוצה רחבה של מזהמים, הפכה לאחרונה לנפוצה. ביצירות מדעיות ויישומיות שונות, מחברים מפרשים את המשמעות של מושג זה בצורה שונה. בהקשר זה, כמות היסודות המסווגים כמתכות כבדות משתנה מאוד. מאפיינים רבים משמשים כקריטריונים לחברות: מסה אטומית, צפיפות, רעילות, שכיחות בסביבה הטבעית, מידת המעורבות במחזורים טבעיים ומעשה ידי אדם. במקרים מסוימים, ההגדרה של מתכות כבדות כוללת יסודות המסווגים כשבירים (לדוגמה, ביסמוט) או מטאלואידים (לדוגמה, ארסן).

בעבודות המוקדשות לבעיות של זיהום סביבתי וניטור סביבתי, כיום מתכות כבדותכוללים יותר מ-40 מתכות מהטבלה המחזורית D.I. מנדלייב עם מסה אטומית של למעלה מ-50 יחידות אטומיות: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Biועוד. יחד עם זאת, התנאים הבאים ממלאים תפקיד חשוב בסיווג של מתכות כבדות: רעילותן הגבוהה לאורגניזמים חיים בריכוזים נמוכים יחסית, וכן יכולת הצטברות ביולוגית והגדלה ביולוגית. כמעט כל המתכות שנכללות בהגדרה זו (למעט עופרת, כספית, קדמיום וביסמוט, שתפקידם הביולוגי כרגע לא ברור) מעורבות באופן פעיל בתהליכים ביולוגיים ומהוות חלק מאנזימים רבים. על פי הסיווג של N. Reimers, מתכות בעלות צפיפות של יותר מ-8 גרם/סמ"ק צריכות להיחשב כבדות. לפיכך, מתכות כבדות כוללות Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

מוגדר רשמית מתכות כבדותמתאים למספר רב של אלמנטים. עם זאת, על פי חוקרים העוסקים בפעילויות מעשיות הקשורות לארגון תצפיות על המצב וזיהום הסביבה, תרכובות של יסודות אלה רחוקות מלהיות שוות ערך למזהמים. לפיכך, בעבודות רבות מצטמצם היקף קבוצת המתכות הכבדות, בהתאם לקריטריונים של עדיפות שנקבעים לפי כיוון העבודה ופרטיה. כך, ביצירות הקלאסיות כעת של יו.א. ישראל ברשימת החומרים הכימיים שייקבעו בסביבות טבעיות בתחנות רקע בשמורות ביוספריות, בסעיף מתכות כבדותבשם Pb, Hg, Cd, As.מנגד, על פי החלטת כוח המשימה לפליטות מתכות כבדות, הפועלת בחסות הנציבות הכלכלית של האו"ם לאירופה ואיסוף וניתוח מידע על פליטת מזהמים במדינות אירופה, רק Zn, As, Se ו-Sbיוחסו ל מתכות כבדות. על פי ההגדרה של נ. ריימרס, מתכות אצילות ונדירות עומדות בנפרד ממתכות כבדות, בהתאמה, הן נשארות רק Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. בעבודה יישומית, לרוב מוסיפים מתכות כבדות Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

יוני מתכת הם מרכיבים חיוניים של גופי מים טבעיים. בהתאם לתנאי הסביבה (pH, פוטנציאל חיזור, נוכחות של ליגנדים), הם קיימים במצבי חמצון שונים ומהווים חלק ממגוון תרכובות אנאורגניות ואורגנו-מתכתיות, שניתן להמיס באמת, לפזר קולואידי או לחלק מתרחפי מינרלים ואורגניים.

צורות מומסות באמת של מתכות, בתורן, מגוונות מאוד, הקשורות לתהליכי הידרוליזה, פילמור הידרוליטי (היווצרות קומפלקסים רב-גרעיניים של הידרוקסו) וקומפלקס עם ליגנדים שונים. בהתאם לכך, הן התכונות הקטליטיות של מתכות והן זמינותן עבור מיקרואורגניזמים מימיים תלויות בצורות קיומן במערכת האקולוגית המימית.

מתכות רבות יוצרות קומפלקסים חזקים למדי עם חומר אורגני; מתחמים אלו הם אחת מצורות הנדידה החשובות ביותר של יסודות במים טבעיים. רוב הקומפלקסים האורגניים נוצרים באמצעות מחזור הכלאט והם יציבים. קומפלקסים שנוצרו על ידי חומצות אדמה עם מלחים של ברזל, אלומיניום, טיטניום, אורניום, ונדיום, נחושת, מוליבדן ומתכות כבדות אחרות מסיסים היטב בסביבות ניטרליות, מעט חומציות ומעט אלקליות. לכן, קומפלקסים אורגנו-מתכתיים מסוגלים לנדוד במים טבעיים למרחקים ארוכים מאוד. זה חשוב במיוחד עבור מים בעלי מינרלים נמוכים ובעיקר עיליים, שבהם היווצרותם של מתחמים אחרים היא בלתי אפשרית.

כדי להבין את הגורמים המווסתים את ריכוז המתכת במים טבעיים, התגובתיות הכימית שלהם, הזמינות הביולוגית והרעילות שלהם, יש צורך לדעת לא רק את התוכן הכולל, אלא גם את חלקן של צורות חופשיות וקשורות של המתכת.

למעבר של מתכות בסביבה מימית לצורת מורכבות מתכת יש שלוש השלכות:

1. עלייה בריכוז הכולל של יוני מתכת עלולה להתרחש עקב מעברה לתמיסה ממשקעי תחתית;

2. חדירות הממברנה של יונים מורכבים יכולה להיות שונה באופן משמעותי מחדירות של יונים hydrated;

3. הרעילות של המתכת עשויה להשתנות מאוד כתוצאה מקומפלקס.

אז, צורות קלאט Cu, Cd, Hgפחות רעיל מיונים חופשיים. כדי להבין את הגורמים המווסתים את ריכוז המתכת במים טבעיים, התגובתיות הכימית שלהם, הזמינות הביולוגית והרעילות שלהם, יש צורך לדעת לא רק את התוכן הכולל, אלא גם את חלקן של צורות קשורות וחופשיות.

מקורות לזיהום מים במתכות כבדות הם שפכים מחנויות לציפוי אלקטרוני, מפעלי כרייה, מתכות ברזליות ולא ברזליות ומפעלים לבניית מכונות. מתכות כבדות נמצאות בדשנים ובחומרי הדברה ויכולות לחדור לגופי מים דרך נגר חקלאי.

ריכוז מוגבר של מתכות כבדות במים טבעיים קשור לעתים קרובות לסוגים אחרים של זיהום, כגון החמצה. משקעים חומציים תורמים לירידה ב-pH ולמעבר של מתכות ממצב ספוג על חומרים מינרלים ואורגניים למצב חופשי.

ראשית, אותן מתכות מעניינות הן אלו שמזהמות את האטמוספירה ביותר עקב השימוש בהן בכמויות משמעותיות בפעילות תעשייתית וכתוצאה מהצטברות בסביבה החיצונית מהוות סכנה חמורה מבחינת פעילותן הביולוגית ותכונותיהן הרעילות. . אלה כוללים עופרת, כספית, קדמיום, אבץ, ביסמוט, קובלט, ניקל, נחושת, בדיל, אנטימון, ונדיום, מנגן, כרום, מוליבדן וארסן.
תכונות ביוגיאוכימיות של מתכות כבדות

V - גבוה, U - בינוני, N - נמוך

ונדיום.

ונדיום מצוי ברובו במצב מפוזר ונמצא בעפרות ברזל, נפט, אספלט, ביטומן, פצלי שמן, פחם ועוד. אחד המקורות העיקריים לזיהום המים הטבעיים בונדיום הוא הנפט ומוצריו המזוקקים.

במים טבעיים היא מופיעה בריכוזים נמוכים מאוד: במי הנהר 0.2 - 4.5 מיקרוגרם/דמ"ק, במי ים - בממוצע 2 מיקרוגרם/דמ"ק

במים הוא יוצר קומפלקסים אניונים יציבים (V4O12)4- ו-(V10O26)6-. בנדידת ונדיום, תפקידן של תרכובות מורכבות מומסות עם חומרים אורגניים, במיוחד עם חומצות הומיות, הוא משמעותי.

ריכוזים גבוהים של ונדיום מזיקים לבריאות האדם. ה-MPC של ונדיום הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק (מחוון הסיכון המגביל הוא סניטרי-טוקסיקולוגי), ה-MPCv הוא 0.001 מ"ג/דמ"ק.

מקורות טבעיים של ביסמוט הנכנסים למים טבעיים הם תהליכי שטיפה של מינרלים המכילים ביסמוט. מקור הכניסה למים טבעיים יכול להיות גם שפכים מייצור תרופות ובושם, וכמה מפעלי תעשיית הזכוכית.

הוא נמצא בריכוזים תת-מיקרוגרם במים עיליים לא מזוהמים. הריכוז הגבוה ביותר נמצא במי תהום והוא 20 מיקרוגרם/דמ"ק, במימי ים - 0.02 מיקרוגרם/דמ"ר. ה-MAC הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק

המקורות העיקריים של תרכובות ברזל במים עיליים הם תהליכי בליה כימית של סלעים, המלווים בהרס המכני ובפירוקם. בתהליך האינטראקציה עם חומרים מינרליים ואורגניים הכלולים במים טבעיים, נוצר קומפלקס מורכב של תרכובות ברזל הנמצאות במים במצב מומס, קולואידי ומרחף. כמויות משמעותיות של ברזל מגיעות ממי נגר תת קרקעי ומי שפכים מתעשיות מתכות, עיבוד מתכת, טקסטיל, צבע ולכה ונגר חקלאי.

שיווי משקל בשלב תלוי בהרכב הכימי של המים, pH, Eh ובמידה מסוימת גם בטמפרטורה. בניתוח שגרתי טופס משוקללפולטים חלקיקים גדולים מ-0.45 מיקרון. הוא מורכב בעיקר ממינרלים המכילים ברזל, הידרט תחמוצת ברזל ותרכובות ברזל הנספגות בתרחיפים. הצורות המומסות והקולואידיות באמת נחשבות בדרך כלל יחד. ברזל מומסמיוצג על ידי תרכובות בצורה יונית, בצורה של קומפלקס הידרוקסו וקומפלקסים עם חומרים אנאורגניים ואורגניים מומסים של מים טבעיים. זה בעיקר Fe(II) הנודד בצורה יונית, ו-Fe(III) בהיעדר חומרים מורכבים לא יכול להיות במצב מומס בכמויות משמעותיות.

ברזל נמצא בעיקר במים בעלי ערכי Eh נמוכים.

כתוצאה מחמצון כימי וביוכימי (בהשתתפות חיידקי ברזל), Fe(II) הופך ל-Fe(III), אשר בעת הידרוליזה, משקע בצורה של Fe(OH)3. גם Fe(II) וגם Fe(III) מאופיינים בנטייה ליצור קומפלקסים הידרוקסו מהסוג +, 4+, +, 3+, - ואחרים, המתקיימים במקביל בתמיסה בריכוזים שונים בהתאם ל-pH ובדרך כלל קובעים את מצב מערכת הברזל-הידרוקסיל. הצורה העיקרית של Fe(III) במים עיליים היא התרכובות המורכבות שלו עם תרכובות אנאורגניות ואורגניות מומסות, בעיקר חומרים הומוסיים. ב-pH = 8.0, הצורה העיקרית היא Fe(OH)3. הצורה הקולואידלית של ברזל היא הפחות נחקרה; היא מורכבת מהידרט של תחמוצת ברזל Fe(OH)3 ומתערבת עם חומרים אורגניים.

תכולת הברזל במים העיליים של הקרקע היא עשיריות המיליגרם; ליד ביצות היא כמה מיליגרם. תכולת ברזל מוגברת נצפית במי הביצות, שבהן הוא נמצא בצורה של קומפלקסים עם מלחים של חומצות הומיות - חומטים. הריכוזים הגבוהים ביותר של ברזל (עד כמה עשרות ומאות מיליגרם ל-1 dm3) נצפים במי תהום בעלי ערכי pH נמוכים.

בהיותו יסוד פעיל ביולוגית, ברזל משפיע במידה מסוימת על עוצמת התפתחות הפיטופלנקטון ועל ההרכב האיכותי של המיקרופלורה במאגר.

ריכוזי הברזל נתונים לתנודות עונתיות ניכרות. בדרך כלל, במאגרים בעלי פרודוקטיביות ביולוגית גבוהה בתקופת הקיפאון של הקיץ והחורף, ניכרת עלייה בריכוז הברזל בשכבות התחתונות של המים. ערבוב סתיו-אביב של המוני מים (הומותרמיה) מלווה בחמצון של Fe(II) ל-Fe(III) ובמשקעים של האחרון בצורה של Fe(OH)3.

הוא חודר למים טבעיים באמצעות שטיפת קרקעות, עפרות פולי מתכתיות ונחושת, כתוצאה מפירוק של אורגניזמים מימיים המסוגלים לצבור אותו. תרכובות קדמיום מועברות למים העיליים עם שפכים ממפעלי עופרת-אבץ, מפעלים לעיבוד עפרות, מספר מפעלים כימיים (ייצור חומצה גופרתית), ייצור גלווני וגם עם מי מכרות. ירידה בריכוז תרכובות קדמיום מומסות מתרחשת עקב תהליכי ספיגה, משקעים של קדמיום הידרוקסיד וקרבונט וצריכתם על ידי אורגניזמים מימיים.

צורות מומסות של קדמיום במים טבעיים הן בעיקר קומפלקסים מינרלים ואורגנומינרליים. הצורה המרחפת העיקרית של קדמיום היא התרכובות הנספגות שלו. חלק ניכר מהקדמיום יכול לנדוד בתוך תאים של אורגניזמים מימיים.

במי נהרות לא מזוהמים ומזוהמים קלות, הקדמיום כלול בריכוזים תת-מיקרוגרם; במים מזוהמים ובמי שפכים, ריכוז הקדמיום יכול להגיע לעשרות מיקרוגרם ל-1 dm3.

תרכובות קדמיום ממלאות תפקיד חשוב בתהליכי החיים של בעלי חיים ובני אדם. בריכוזים גבוהים הוא רעיל, במיוחד בשילוב עם חומרים רעילים אחרים.

הריכוז המרבי המותר הוא 0.001 מ"ג/דמ"ק, הריכוז המרבי המותר הוא 0.0005 מ"ג/דמ"ק (הסימן המגביל לנזק הוא טוקסיקולוגי).

תרכובות קובלט חודרות למים טבעיים כתוצאה מתהליכי שטיפה מפיריט נחושת ומעפרות אחרות, מקרקעות במהלך פירוק אורגניזמים וצמחים, וכן עם שפכים ממפעלי מתכות, מתכות וכימיקלים. כמויות מסוימות של קובלט מגיעות מקרקעות כתוצאה מפירוק של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים.

תרכובות קובלט במים טבעיים נמצאות במצב מומס ומרחף, שהיחס הכמותי ביניהם נקבע על פי ההרכב הכימי של המים, ערכי הטמפרטורה וה-pH. צורות מומסות מיוצגות בעיקר על ידי תרכובות מורכבות, כולל. עם חומרים אורגניים של מים טבעיים. תרכובות של קובלט דו ערכי אופייניות ביותר למים עיליים. בנוכחות חומרים מחמצנים, קובלט תלת ערכי יכול להתקיים בריכוזים ניכרים.

קובלט הוא אחד המרכיבים הפעילים ביולוגית והוא נמצא תמיד בגוף של בעלי חיים וצמחים. תכולת קובלט לא מספקת בקרקעות קשורה לתכולת קובלט לא מספקת בצמחים, מה שתורם להתפתחות אנמיה בבעלי חיים (אזור טייגה-יער שאינו צ'רנוזם). כחלק מויטמין B12, קובלט משפיע באופן פעיל מאוד על אספקת החומרים החנקניים, מגביר את תכולת הכלורופיל והחומצה האסקורבית, מפעיל ביו-סינתזה ומגביר את תכולת החנקן החלבון בצמחים. עם זאת, ריכוזים מוגברים של תרכובות קובלט הם רעילים.

במי נהרות לא מזוהמים ומעט מזוהמים תכולתו נעה בין עשיריות לאלפיות המיליגרם ל-1 dm3, התכולה הממוצעת במי ים היא 0.5 מיקרוגרם/dm3. הריכוז המרבי המותר הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק, הריכוז המרבי המותר הוא 0.01 מ"ג/דמ"ק.

מַנגָן

מנגן נכנס למים עיליים כתוצאה משטיפה של עפרות פרומנגן ומינרלים אחרים המכילים מנגן (פירולוזיט, פסילומלן, ברוניט, מנגן, אוקר שחור). כמויות משמעותיות של מנגן מגיעות מפירוק של חיות מים ואורגניזמים צמחיים, במיוחד כחול-ירוק, דיאטומים וצמחי מים גבוהים יותר. תרכובות מנגן מועברות למאגרים עם מי שפכים ממפעלי העשרת מנגן, מפעלים מתכות, מפעלי תעשייה כימית ומי מכרות.

ירידה בריכוז יוני המנגן במים טבעיים מתרחשת כתוצאה מחמצון של Mn(II) ל-MnO2 ותחמוצות גבוהות ערכיות אחרות המשקעות. הפרמטרים העיקריים הקובעים את תגובת החמצון הם ריכוז החמצן המומס, ערך ה-pH והטמפרטורה. ריכוז תרכובות מנגן מומס יורד עקב ניצולם על ידי אצות.

צורת הנדידה העיקרית של תרכובות מנגן במים עיליים היא תרחיפים, שהרכבם נקבע בתורו על ידי הרכב הסלעים המנקזים על ידי המים, וכן הידרוקסידים קולואידים של מתכות כבדות ותרכובות מנגן ספוג. לחומרים אורגניים ולתהליכי היווצרות מורכבת של מנגן עם ליגנדים אנאורגניים ואורגניים יש חשיבות משמעותית בנדידת מנגן בצורות מומסות וקולואידיות. Mn(II) יוצר קומפלקסים מסיסים עם ביקרבונטים וסולפטים. קומפלקסים של מנגן עם יוני כלור הם נדירים. תרכובות מורכבות של Mn(II) עם חומרים אורגניים בדרך כלל פחות יציבות מאשר עם מתכות מעבר אחרות. אלה כוללים תרכובות עם אמינים, חומצות אורגניות, חומצות אמינו וחומרים הומוסיים. Mn(III) בריכוזים גבוהים יכול להיות במצב מומס רק בנוכחות חומרי קומפלקס חזקים; Mn(YII) אינו נמצא במים טבעיים.

במי הנהר תכולת המנגן נעה לרוב בין 1 ל-160 מיקרוגרם/דמ"ק, התכולה הממוצעת במי הים היא 2 מיקרוגרם/דמ"ר, במים תת קרקעיים - n.102 - n.103 מיקרוגרם/דמ"ק.

ריכוזי המנגן במים העיליים נתונים לתנודות עונתיות.

הגורמים הקובעים את השינויים בריכוזי המנגן הם היחס בין נגר עילי ותת-קרקעי, עוצמת צריכתו במהלך הפוטוסינתזה, פירוק פיטופלנקטון, מיקרואורגניזמים וצמחיית מים גבוהה יותר וכן תהליכי שקיעתו לקרקעית מקווי המים. .

תפקידו של המנגן בחיי הצמחים הגבוהים והאצות במקווי המים הוא גדול מאוד. מנגן מקדם את ניצול ה-CO2 על ידי צמחים, מה שמגביר את עוצמת הפוטוסינתזה ומשתתף בתהליכי הפחתת החנקות והטמעת החנקן על ידי הצמחים. מנגן מקדם את המעבר של Fe(II) פעיל ל-Fe(III), המגן על התא מפני הרעלה, מאיץ את צמיחת האורגניזמים וכו'. התפקיד האקולוגי והפיזיולוגי החשוב של המנגן מחייב מחקר והפצה של מנגן במים טבעיים.

עבור מאגרים לשימוש סניטרי, הריכוז המרבי המותר (MPC) (עבור יון מנגן) מוגדר ל-0.1 מ"ג/דמ"ק.

להלן מפות של התפלגות הריכוזים הממוצעים של מתכות: מנגן, נחושת, ניקל ועופרת, שנבנו על פי נתוני תצפית לשנים 1989 - 1993. ב-123 ערים. ההנחה היא שהשימוש בנתונים עדכניים יותר אינו הולם, שכן עקב הפחתת הייצור, ריכוזי החומרים המרחפים ובהתאם לכך, המתכות ירדו באופן משמעותי.

השפעה על הבריאות.מתכות רבות הן חלק מאבק ויש להן השפעה משמעותית על הבריאות.

מנגן נכנס לאטמוספירה מפליטות ממטלורגיית ברזליות (60% מכלל פליטות המנגן), הנדסת מכונות ועיבוד מתכת (23%), מתכות לא ברזליות (9%) וממקורות קטנים רבים, למשל, מריתוך.

ריכוז גבוה של מנגן מוביל להשפעות נוירוטוקסיות, נזק מתקדם למערכת העצבים המרכזית ודלקת ריאות.
הריכוזים הגבוהים ביותר של מנגן (0.57 - 0.66 מיקרוגרם/מ"ק) נצפים במרכזים גדולים של מטלורגיה: ליפטסק וצ'רפובטס, כמו גם מגדן. רוב הערים עם ריכוז גבוה של Mn (0.23 - 0.69 מיקרוגרם/מ"ק) מרוכזות בחצי האי קולה: זפוליארני, קנדלקשה, מנצ'גורסק, אולנגורסק (ראה מפה).

עבור 1991 - 1994 פליטת מנגן ממקורות תעשייתיים ירדה ב-62%, ריכוזים ממוצעים ב-48%.

נחושת היא אחד מיסודות הקורט החשובים ביותר. הפעילות הפיזיולוגית של נחושת קשורה בעיקר עם הכללתה במרכזים הפעילים של אנזימי חיזור. תכולת נחושת לא מספקת בקרקעות משפיעה לרעה על סינתזה של חלבונים, שומנים וויטמינים ותורמת לאי פוריות של אורגניזמים צמחיים. נחושת מעורבת בתהליך הפוטוסינתזה ומשפיעה על ספיגת החנקן על ידי צמחים. יחד עם זאת, לריכוזים מוגזמים של נחושת יש השפעה שלילית על אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים.

תרכובות Cu(II) נפוצות ביותר במים טבעיים. מבין תרכובות ה-Cu(I), הנפוצות ביותר הן Cu2O, Cu2S ו-CuCl, המסיסות מעט במים. בנוכחות ליגנדים במדיום מימי, יחד עם שיווי המשקל של פירוק הידרוקסיד, יש צורך לקחת בחשבון היווצרות של צורות מורכבות שונות הנמצאות בשיווי משקל עם יוני אקוואי מתכת.

המקור העיקרי של כניסת נחושת למים טבעיים הוא שפכים מתעשיות כימיות ומתכות, מי מכרות וריאגנטים אלדהידים המשמשים להשמדת אצות. נחושת יכולה לנבוע מקורוזיה של צנרת נחושת ומבנים אחרים המשמשים במערכות אספקת מים. במי תהום, תכולת הנחושת נקבעת על ידי האינטראקציה של מים עם סלעים המכילים אותם (כלקופיריט, כלקוציט, קובליט, בורניט, מלכיט, אזוריט, כריסקולה, ברונטין).

הריכוז המרבי המותר של נחושת במי מאגרים לשימוש במים סניטריים הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק (הסימן המגביל למפגע הוא סניטרי כללי), במי מאגרי דיג - 0.001 מ"ג/דמ"ק.

עִיר

נורילסק

מונצ'גורסק

קרסנוראלסק

קולצ'וגינו

זפוליארני

פליטות M (אלף טון/שנה) של תחמוצת נחושת וריכוז שנתי ממוצע q (מיקרוגרם/מ"ק) של נחושת.

נחושת נכנסת לאוויר עם פליטות מייצור מתכות. בפליטות מוצקות הוא כלול בעיקר בצורת תרכובות, בעיקר תחמוצת נחושת.

מפעלי מטלורגיה לא ברזליים אחראים ל-98.7% מכלל הפליטות האנתרופוגניות של מתכת זו, מתוכם 71% מבוצעים על ידי מפעלים של קונצרן נורילסק ניקל הממוקמים בזפוליארני וניקל, מונצ'גורסק ונורילסק, וכ-25% מפליטות הנחושת מועברות. ב-Revda ו-Krasnouralsk, Kolchugino ואחרים.

ריכוז גבוה של נחושת מוביל לשיכרון חושים, אנמיה והפטיטיס.

כפי שניתן לראות מהמפה, ריכוזי הנחושת הגבוהים ביותר נצפו בערים ליפטסק ורודניה פריסטן. ריכוזי הנחושת עלו גם בערים של חצי האי קולה, בזפוליארני, מונצ'גורסק, ניקל, אולנגורסק, וכן בנורילסק.

פליטת הנחושת ממקורות תעשייתיים ירדה ב-34%, ריכוזים ממוצעים ב-42%.

מוליבדן

תרכובות מוליבדן נכנסות למים עיליים כתוצאה משטיפה ממינרלים אקסוגניים המכילים מוליבדן. מוליבדן גם נכנס לגופי מים עם שפכים ממפעלי עיבוד ומפעלי מתכות לא ברזליים. ירידה בריכוזי תרכובות מוליבדן מתרחשת כתוצאה ממשקעים של תרכובות מסיסות בקושי, תהליכי ספיחה על ידי תרחיפים מינרלים וצריכה על ידי אורגניזמים מימיים צמחיים.

מוליבדן במים עיליים הוא בעיקר בצורה MoO42-. סביר מאוד שהוא קיים בצורה של קומפלקסים אורגנומינרליים. האפשרות של הצטברות מסוימת במצב הקולואידי נובעת מהעובדה שתוצרי החמצון של מוליבדניט הם חומרים רופפים ומפוזרים דק.

במי הנהר נמצא מוליבדן בריכוזים שבין 2.1 ל-10.6 מיקרוגרם/דמ"ק. מי ים מכילים בממוצע 10 מיקרוגרם/דמ"ק מוליבדן.

בכמויות קטנות, מוליבדן נחוץ להתפתחות תקינה של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים. מוליבדן הוא חלק מהאנזים קסנטין אוקסידאז. עם חוסר מוליבדן, האנזים נוצר בכמות לא מספקת, מה שגורם לתגובות שליליות בגוף. בריכוזים גבוהים, מוליבדן מזיק. עם עודף של מוליבדן, חילוף החומרים מופרע.

הריכוז המרבי המותר של מוליבדן במקווי מים לשימוש סניטרי הוא 0.25 מ"ג/דמ"ק.

ארסן נכנס למים טבעיים ממעיינות מינרליים, אזורים של מינרליזציה של ארסן (ארסן פיריט, רילגאר, אופימנט), וכן מאזורי חמצון של סלעי פולי מתכת, נחושת-קובלט וטונגסטן. חלק מהארסן מגיע מקרקעות וגם מפירוק של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים. צריכת ארסן על ידי אורגניזמים מימיים היא אחת הסיבות לירידה בריכוזו במים, המתבטאת בצורה הברורה ביותר בתקופת פיתוח הפלנקטון האינטנסיבי.

כמויות משמעותיות של ארסן חודרות לגופי מים ממי שפכים ממפעלי עיבוד, פסולת ייצור צבעים, בורסקאות ומפעלי הדברה וכן משטחים חקלאיים שבהם נעשה שימוש בחומרי הדברה.

במים טבעיים, תרכובות הארסן נמצאות במצב מומס ומרחף, שהקשר ביניהם נקבע על פי ההרכב הכימי של המים וערכי ה-pH. בצורה מומסת, ארסן מופיע בצורות תלת ומחומשות, בעיקר בתור אניונים.

במי נהרות לא מזוהמים, ארסן נמצא בדרך כלל בריכוזי מיקרוגרם. במים מינרליים ריכוזו יכול להגיע לכמה מיליגרם ל-1 dm3, במי הים הוא מכיל בממוצע 3 מיקרוגרם/dm3, במים תת קרקעיים הוא נמצא בריכוזים של n.105 µg/dm3. תרכובות ארסן בריכוז גבוה רעילות לגוף של בעלי חיים ובני אדם: הן מעכבות תהליכי חמצון ומעכבות את אספקת החמצן לאיברים ולרקמות.

הריכוז המרבי המותר לארסן הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק (מחוון הסיכון המגביל הוא סניטרי-טוקסיקולוגי) והריכוז המרבי המותר לארסן הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק.

הימצאותו של ניקל במים טבעיים נובעת מהרכב הסלעים שדרכם עוברים המים: הוא נמצא במקומות שבהם מושקעים עפרות נחושת-ניקל גופרתי ועפרות ברזל-ניקל. הוא חודר למים מקרקעות ומאורגניזמים של צמחים ובעלי חיים במהלך ריקבון שלהם. תכולת ניקל מוגברת בהשוואה לסוגים אחרים של אצות נמצאה באצות כחולות-ירקות. תרכובות ניקל נכנסות גם לגופי מים עם שפכים מחנויות ציפוי ניקל, מפעלי גומי סינטטי ומפעלי ריכוז ניקל. פליטת ניקל עצומה מלוות את שריפת הדלקים המאובנים.

ריכוזו עלול לרדת כתוצאה ממשקעים של תרכובות כמו ציאנידים, סולפידים, קרבונטים או הידרוקסידים (בעלי ערכי pH עולים), עקב צריכתו על ידי אורגניזמים מימיים ותהליכי ספיחה.

במים עיליים, תרכובות ניקל נמצאות במצבים מומסים, מרחפים וקולואידים, שהיחס הכמותי ביניהם תלוי בהרכב המים, בטמפרטורה ובערכי ה-pH. סורבנטים לתרכובות ניקל יכולים להיות ברזל הידרוקסיד, חומרים אורגניים, סידן פחמתי מפוזר מאוד וחרסיות. צורות מומסות הן בעיקר יונים מורכבים, לרוב עם חומצות אמינו, חומצות הומיות וחומצות פולוויות, וגם כקומפלקס ציאניד חזק. תרכובות הניקל הנפוצות ביותר במים טבעיים הן אלו שבהן הוא נמצא במצב חמצון +2. תרכובות Ni3+ נוצרות בדרך כלל בסביבה בסיסית.

תרכובות ניקל ממלאות תפקיד חשוב בתהליכים המטופואטיים, בהיותן זרזים. לתוכן המוגבר שלו יש השפעה ספציפית על מערכת הלב וכלי הדם. ניקל הוא אחד המרכיבים המסרטנים. זה יכול לגרום למחלות בדרכי הנשימה. מאמינים שיוני ניקל חופשיים (Ni2+) רעילים בערך פי 2 מהתרכובות המורכבות שלו.

במי נהרות לא מזוהמים ומעט מזוהמים, ריכוז הניקל נע בדרך כלל בין 0.8 ל-10 מיקרוגרם/דמ"ק; במזוהמים זה מסתכם בכמה עשרות מיקרוגרם ל-1 dm3. הריכוז הממוצע של ניקל במי ים הוא 2 מיקרוגרם/דמ"ק, במי תהום - n.103 מיקרוגרם/דמ"ק. במי תהום שטיפת סלעים המכילים ניקל, ריכוז הניקל עולה לעיתים ל-20 מ"ג/דמ"ק.

ניקל נכנס לאטמוספירה ממפעלי מתכות שאינם ברזליים, המהווים 97% מכלל פליטות הניקל, מתוכם 89% מגיעים ממפעלים של קונצרן ניקל נורילסק הממוקמים בזפוליארני ובניקל, מונצ'גורסק ונוריאלסק.

תכולת ניקל מוגברת בסביבה מובילה להופעת מחלות אנדמיות, סרטן הסימפונות. תרכובות ניקל שייכות לקבוצה 1 מסרטנים.
המפה מציגה מספר נקודות עם ריכוזי ניקל ממוצעים גבוהים במיקומים של קונצרן ניקל נורילסק: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.

פליטת ניקל ממפעלי תעשייה ירדה ב-28%, ריכוזים ממוצעים ב-35%.

פליטות M (אלף טון/שנה) וריכוזים שנתיים ממוצעים q (מיקרוגרם/מ"ק) של ניקל.

הוא חודר למים טבעיים כתוצאה מתהליכי שטיפה של מינרלים המכילים פח (קסטריט, סטאנין), וכן עם שפכים מתעשיות שונות (צביעת בדים, סינתזה של צבעים אורגניים, ייצור סגסוגות בתוספת פח וכו'. ).

ההשפעה הרעילה של פח קטנה.

במים עיליים לא מזוהמים, בדיל נמצא בריכוזים תת-מיקרוגרם. במי תהום ריכוזו מגיע לכמה מיקרוגרם ל-1 dm3. הריכוז המרבי המותר הוא 2 מ"ג/דמ"ק.

תרכובות כספית יכולות לחדור למים עיליים כתוצאה משטיפה של סלעים באזור מרבצי כספית (קינבר, מטאקינאבריט, ליווינגסטוניט), במהלך פירוק יצורים מימיים שצוברים כספית. כמויות משמעותיות נכנסות לגופי מים עם מי שפכים ממפעלים המייצרים צבעים, חומרי הדברה, תרופות וכמה חומרי נפץ. תחנות כוח תרמיות פחמיות פולטות כמויות משמעותיות של תרכובות כספית לאטמוספירה, אשר מגיעות לגופי מים כתוצאה משקע רטוב ויבש.

ירידה בריכוז תרכובות כספית מומסות מתרחשת כתוצאה מהפקתן על ידי אורגניזמים ימיים ומתוקים רבים, בעלי יכולת לצבור אותה בריכוזים גבוהים פי כמה מתכולתה במים, וכן תהליכי ספיחה על ידי חומרים מרחפים ו משקעים תחתונים.

במים עיליים, תרכובות כספית נמצאות במצב מומס ומרחף. היחס ביניהם תלוי בהרכב הכימי של המים ובערכי ה-pH. כספית מרחפת היא תרכובות כספית ספוגות. צורות מומסות הן מולקולות בלתי מפורקות, תרכובות אורגניות מורכבות ומינרלים. כספית יכולה להיות נוכחת במים של מקווי מים בצורה של תרכובות מתיל כספית.

תרכובות כספית הן רעילות ביותר, הן משפיעות על מערכת העצבים של האדם, גורמות לשינויים בקרום הרירי, פגיעה בתפקוד המוטורי והפרשת מערכת העיכול, שינויים בדם ועוד. תהליכי מתילציה חיידקיים מכוונים ליצירת תרכובות מתיל כספית, אשר רעילים פי כמה ממלחים מינרלים כספית תרכובות מתיל כספית מצטברות בדגים ויכולות להיכנס לגוף האדם.

הריכוז המרבי המותר של כספית הוא 0.0005 מ"ג/דמ"ק (הסימן המגביל למפגע הוא סניטרי-טוקסיקולוגי), הריכוז המרבי המותר הוא 0.0001 מ"ג/דמ"ק.

מקורות טבעיים של עופרת הנכנסת למים עיליים הם תהליכי פירוק של מינרלים אנדוגניים (גלנה) ואקסוגניים (אנגלסיט, צרוסיט וכו'). עלייה משמעותית בתכולת העופרת בסביבה (כולל במים עיליים) קשורה לשריפת פחם, שימוש בעופרת טטראתיל כחומר נגד דפיקות בדלק מנוע, והזרמה לגופי מים עם שפכים מעפרות. מפעלי עיבוד, כמה מפעלי מתכות, מפעלים כימיים, מכרות וכו'. גורמים משמעותיים להפחתת ריכוז העופרת במים הם ספיחתה על ידי חומרים מרחפים ומשקעים איתם למשקעי תחתית. עופרת, בין יתר המתכות, מופקת ונאגרת על ידי אורגניזמים מימיים.

עופרת מצויה במים טבעיים במצב מומס ומרחף (ספוג). בצורה מומסת הוא נמצא בצורת קומפלקסים מינרלים ואורגנומינרליים, כמו גם יונים פשוטים, בצורה בלתי מסיסים - בעיקר בצורת סולפידים, סולפטים וקרבונטים.

במי הנהר, ריכוז העופרת נע בין עשיריות ליחידות מיקרוגרם ל-1 dm3. אפילו במים של מקווי מים הסמוכים לאזורים של עפרות פולי מתכתיות, ריכוזו מגיע רק לעתים רחוקות לעשרות מיליגרם ל-1 dm3. רק במים תרמיים כלוריים מגיע לפעמים ריכוז העופרת לכמה מיליגרם ל-1 dm3.

האינדיקטור המגביל למזיקה של עופרת הוא סניטרי-טוקסיקולוגי. הריכוז המרבי המותר לעופרת הוא 0.03 מ"ג/דמ"ק, הריכוז המרבי המותר לעופרת הוא 0.1 מ"ג/דמ"ק.

עופרת כלולה בפליטות ממפעלי מתכות, עיבוד מתכת, הנדסת חשמל, פטרוכימיה ותחבורה מוטורית.

ההשפעה של עופרת על הבריאות מתרחשת באמצעות שאיפת אוויר המכיל עופרת ובליעה של עופרת דרך מזון, מים וחלקיקי אבק. עופרת מצטברת בגוף, בעצמות וברקמות פני השטח. עופרת משפיעה על הכליות, הכבד, מערכת העצבים והאיברים היוצרים דם. קשישים וילדים רגישים במיוחד אפילו למינונים נמוכים של עופרת.

פליטות M (אלף טון לשנה) וריכוזים שנתיים ממוצעים q (מיקרוגרם/מ"ק) של עופרת.

במשך שבע שנים, פליטת עופרת ממקורות תעשייתיים ירדה ב-60% עקב קיצוצים בייצור וסגירת מפעלים רבים. הירידה החדה בפליטות תעשייתיות אינה מלווה בירידה בפליטת כלי רכב. ריכוזי העופרת הממוצעים ירדו ב-41% בלבד. ההבדלים בהפחתת פליטת עופרת ובריכוזים עשויים להיות מוסברים בתת דיווח של פליטות רכב בשנים קודמות; נכון לעכשיו, מספר המכוניות ועוצמת התנועה בהן גדלו.

עופרת טטראתיל

הוא חודר למים טבעיים עקב השימוש בו כחומר נגד דפיקות בדלק מנוע של כלי רכב מים, וכן עם נגר עילי מאזורים עירוניים.

חומר זה מאופיין ברעילות גבוהה ובעל תכונות מצטברות.

מקורות כניסת הכסף למים העיליים הם מי תהום ומי שפכים ממכרות, מפעלי עיבוד ומפעלי צילום. תכולת כסף מוגברת קשורה לשימוש בתכשירים קוטלי חיידקים ואלגיים.

בשפכים, כסף יכול להיות נוכח בצורה מומסת ומרחפת, בעיקר בצורה של מלחי הלידים.

במים עיליים לא מזוהמים, כסף נמצא בריכוזים תת-מיקרוגרם. במי תהום ריכוז הכסף נע בין כמה לעשרות מיקרוגרם ל-1 dm3, במי ים - בממוצע 0.3 מיקרוגרם/dm3.

יוני כסף מסוגלים להשמיד חיידקים וגם בריכוזים קטנים הם מעקרים מים (הגבול התחתון של השפעת החיידקים של יוני כסף הוא 2.10-11 מול/דמ"ק). תפקיד הכסף בגוף של בעלי חיים ובני אדם לא נחקר מספיק.

ה-MPC של כסף הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק.

אנטימון נכנס למים עיליים עקב שטיפת מינרלים של אנטימון (סטיבניט, סנרמונטיט, ולנטיניט, סרבנטיט, סטיביוקניט) ועם שפכים ממפעלי גומי, זכוכית, צביעה וגפרורים.

במים טבעיים, תרכובות אנטימון נמצאות במצב מומס ומרחף. בתנאי החיזור האופייניים למים עיליים, קיומו של אנטימון תלת-ערכי וגם מחומש אפשרי.

במים עיליים לא מזוהמים נמצא אנטימון בריכוזים תת-מיקרוגרם, במי ים ריכוזו מגיע ל-0.5 מיקרוגרם/דמ"ק, במי תהום - 10 מיקרוגרם/דמ"ק. ה-MPC של אנטימון הוא 0.05 מ"ג/דמ"ק (מחוון הסיכון המגביל הוא סניטרי-טוקסיקולוגי), ה-MPCv הוא 0.01 מ"ג/דמ"ק.

תרכובות כרום תלת וששה ערכיות חודרות למים עיליים כתוצאה משטיפה מסלעים (כרומיט, קרוקויט, אוברווויט וכו'). כמויות מסוימות מגיעות מפירוק של אורגניזמים וצמחים מקרקעות. כמויות משמעותיות עלולות להיכנס לגופי מים עם שפכים מחנויות לציפוי אלקטרוני, חנויות צביעה של מפעלי טקסטיל, בורסקאות ומפעלי תעשייה כימית. ניתן להבחין בירידה בריכוז יוני הכרום כתוצאה מצריכתם על ידי אורגניזמים מימיים ותהליכי ספיחה.

במים עיליים, תרכובות כרום נמצאות במצבים מומסים ומרחפים, שהיחס ביניהם תלוי בהרכב המים, בטמפרטורה וב-pH של התמיסה. תרכובות כרום מרחפות הן בעיקר תרכובות כרום נספגות. סורבנטים יכולים להיות חימר, ברזל הידרוקסיד, סידן פחמתי מפוזר מאוד, שאריות של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים. בצורה מומסת, ניתן למצוא כרום בצורה של כרומטים ודיכרומטים. בתנאים אירוביים, Cr(VI) הופך ל-Cr(III), שהמלחים שלו עוברים הידרוליזה במדיה ניטרלית ובסיסית כדי לשחרר הידרוקסיד.

במי נהרות לא מזוהמים ומזוהמים מעט, תכולת הכרום נעה בין כמה עשיריות מיקרוגרם לליטר לכמה מיקרוגרם לליטר, במקווי מים מזוהמים היא מגיעה לכמה עשרות ומאות מיקרוגרם לליטר. הריכוז הממוצע במי הים הוא 0.05 µg/dm3, במי תהום - בדרך כלל בטווח של n.10 - n.102 µg/dm3.

לתרכובות של Cr(VI) ו-Cr(III) בכמויות מוגברות יש תכונות מסרטנות. תרכובות Cr(VI) מסוכנות יותר.

הוא חודר למים טבעיים כתוצאה מתהליכי הרס והתמוססות של סלעים ומינרלים המתרחשים בטבע (ספלריט, צינציט, גוסלאריט, סמיתסוניט, קלמין), וכן עם שפכים ממפעלי עיבוד עפרות וחנויות לציפוי, ייצור נייר פרגמנט. , צבעים מינרליים, סיבי ויסקוזה וכו'.

במים הוא קיים בעיקר בצורה יונית או בצורת הקומפלקסים המינרלים והאורגניים שלו. לפעמים נמצא בצורות בלתי מסיסות: כמו הידרוקסיד, קרבונט, גופרית וכו'.

במי הנהר ריכוז האבץ נע לרוב בין 3 ל-120 מיקרוגרם/דמ"ק, במי הים - בין 1.5 ל-10 מיקרוגרם/דמ"ק. התכולה במי עפרות ובמיוחד במי מכרות עם ערכי pH נמוכים יכולה להיות משמעותית.

אבץ הוא אחד המיקרו-אלמנטים הפעילים המשפיעים על הצמיחה וההתפתחות התקינה של אורגניזמים. יחד עם זאת, תרכובות אבץ רבות הן רעילות, בעיקר הסולפט והכלוריד שלו.

ה-MPC עבור Zn2+ הוא 1 מ"ג/dm3 (המדד המגביל לנזק הוא אורגנולפטי), ה-MPC עבור Zn2+ הוא 0.01 מ"ג/dm3 (המדד המגביל לנזק הוא טוקסיקולוגי).

מתכות כבדות כבר תופסות את המקום השני מבחינת הסכנה, נחותות מחומרי הדברה ומקדימות משמעותית מזהמים ידועים כמו פחמן דו חמצני וגופרית, ולפי התחזית הן אמורות להפוך למסוכנת ביותר, מסוכנת יותר מפסולת תחנת כוח גרעינית ומוצקה. בזבוז. זיהום במתכות כבדות קשור לשימוש הנרחב שלהן בייצור תעשייתי, יחד עם מערכות טיהור חלשות, כתוצאה מהן חודרות מתכות כבדות לסביבה, לרבות לקרקע, מזהמות ומרעילות אותה.

מתכות כבדות הן מזהמים בראש סדר העדיפויות, שהניטור שלהם הוא חובה בכל הסביבות. בעבודות מדעיות ויישומיות שונות, המחברים מפרשים את משמעות המושג "מתכות כבדות" בצורה שונה. במקרים מסוימים, ההגדרה של מתכות כבדות כוללת יסודות המסווגים כשבירים (לדוגמה, ביסמוט) או מטאלואידים (לדוגמה, ארסן).

קרקע היא המדיום העיקרי אליו נכנסות מתכות כבדות, כולל מהאטמוספירה ומהסביבה המימית. הוא משמש גם כמקור לזיהום משני של אוויר עילי ומים הזורמים ממנו אל האוקיינוס ​​העולמי. מהאדמה, מתכות כבדות נספגות על ידי צמחים, שהופכות לאחר מכן למזון לבעלי חיים מאורגנים יותר.
הֶמְשֵׁך
--PAGE_BREAK-- 3.3. רעילות עופרת
נכון לעכשיו, עופרת נמצאת במקום הראשון בין הגורמים להרעלה תעשייתית. זאת בשל השימוש הנרחב שלו בתעשיות שונות. עובדים הכורים עפרות עופרת, בהתכת עופרת, בייצור סוללות, בזמן הלחמה, בבתי דפוס, בייצור מוצרי זכוכית קריסטל או קרמיקה, בנזין עם עופרת, צבעי עופרת ועוד נחשפים לעופרת זיהום עופרת של אוויר אטמוספרי. , קרקע ומים בסביבת תעשיות כאלה, כמו גם ליד כבישים מהירים, מהווים איום של חשיפה לעופרת לאוכלוסיה המתגוררת באזורים אלה, ובעיקר לילדים, הרגישים יותר להשפעות של מתכות כבדות.
יש לציין בצער כי ברוסיה אין מדיניות של מדינה בנושא רגולציה חוקית, רגולטורית וכלכלית של השפעת עופרת על הסביבה ובריאות הציבור, על הפחתת פליטות (הפרשות, פסולת) של עופרת ותרכובותיה לסביבה, ועל הפסקה מוחלטת של ייצור בנזין המכיל עופרת.

בשל עבודה חינוכית מאוד לא מספקת להסביר לאוכלוסייה את מידת הסכנה של השפעות של מתכות כבדות על גוף האדם, ברוסיה מספר הגורמים המגיעים למגע מקצועי עם עופרת אינו פוחת, אלא עולה בהדרגה. מקרים של שיכרון עופרת כרוני נרשמו ב-14 תעשיות ברוסיה. התעשיות המובילות הן תעשיית הנדסת החשמל (ייצור סוללות), ייצור מכשירים, הדפסה ומטלורגיה אל-ברזלית, שבהן שיכרון נגרמת כתוצאה מחריגה של 20 או יותר מהריכוז המרבי המותר (MPC) של עופרת באוויר של אזור העבודה. פִּי.

מקור משמעותי לעופרת הוא אדי פליטה של ​​מכוניות, שכן מחצית מרוסיה עדיין משתמשת בבנזין עופרת. עם זאת, מפעלי מתכות, בפרט מתכת נחושת, נותרו המקור העיקרי לזיהום סביבתי. ויש פה מנהיגים. על שטחו של אזור סברדלובסק ישנם 3 מהמקורות הגדולים ביותר לפליטת עופרת במדינה: בערים קרסנוראלסק, קירובוגרד ורבדה.

הארובות של מתכת הנחושת קרסנוראלסק, שנבנתה בשנות התיעוש הסטליניסטי ובאמצעות ציוד משנת 1932, פולטות מדי שנה 150-170 טונות של עופרת לעיר המונה 34,000 נפש, ומכסה הכל באבק עופרת.

ריכוז העופרת באדמת קרסנוראלסק נע בין 42.9 ל-790.8 מ"ג/ק"ג עם ריכוז מרבי מותר של MPC = 130 מיקרון/ק"ג. דגימות מים באספקת המים של כפר שכן. אוקטיאברסקי, הניזון ממקור מים תת קרקעי, חרג עד פי שניים מהריכוז המרבי המותר.

זיהום עופרת של הסביבה משפיע על בריאות האדם. חשיפה לעופרת משבשת את מערכת הרבייה הנשית והגברית. עבור נשים בגיל הריון ופוריות, רמות גבוהות של עופרת בדם מהוות סכנה מיוחדת, שכן בהשפעת עופרת תפקוד הווסת מופרע, לידות מוקדמות, הפלות ומוות עוברי שכיחים יותר עקב חדירת עופרת דרך השליה. מַחסוֹם. לתינוקות שזה עתה נולדו יש שיעור תמותה גבוה.

הרעלת עופרת מסוכנת ביותר לילדים צעירים - היא משפיעה על התפתחות המוח ומערכת העצבים. בדיקה של 165 ילדי קרסנוראלסק בני 4 שנים ומעלה גילתה עיכוב משמעותי בהתפתחות השכלית ב-75.7%, ופיגור שכלי, כולל פיגור שכלי, נמצא ב-6.8% מהילדים שנבדקו.

ילדים בגיל הגן רגישים ביותר להשפעות המזיקות של עופרת מכיוון שמערכת העצבים שלהם נמצאת בשלבי התפתחות. גם במינונים נמוכים, הרעלת עופרת גורמת לירידה בהתפתחות האינטלקטואלית, בקשב וביכולת הריכוז, לפיגור בקריאה, ומובילה להתפתחות אגרסיביות, היפראקטיביות ובעיות נוספות בהתנהגות הילד. הפרעות התפתחותיות אלו יכולות להיות ממושכות ובלתי הפיכות. משקל לידה נמוך, עצירות ואובדן שמיעה נובעים גם מהרעלת עופרת. מינונים גבוהים של שיכרון מובילים לפיגור שכלי, תרדמת, פרכוסים ומוות.

ספר לבן שפורסם על ידי מומחים רוסים מדווח כי זיהום עופרת מכסה את המדינה כולה והוא אחד מאסונות סביבתיים רבים בברית המועצות לשעבר שהתגלו בשנים האחרונות. רוב שטחה של רוסיה חווה עומס מתצהיר עופרת העולה על העומס הקריטי לתפקוד תקין של המערכת האקולוגית. בעשרות ערים ריכוזי העופרת באוויר ובאדמה עולים על הערכים התואמים את הריכוזים המרביים המותרים.

הרמה הגבוהה ביותר של זיהום אוויר בעופרת, העולה על הריכוז המרבי המותר, נצפתה בערים קומסומולסק-און-עמור, טובולסק, טיומן, קרבאש, ולדימיר, ולדיווסטוק.

העומס המרבי של תצהיר עופרת, המוביל להתדרדרות של מערכות אקולוגיות יבשתיות, נצפים באזורי מוסקבה, ולדימיר, ניז'ני נובגורוד, ריאזאן, טולה, רוסטוב ולנינגרד.

מקורות נייחים אחראים להזרמת יותר מ-50 טון עופרת בצורת תרכובות שונות לגופי מים. במקביל, 7 מפעלי סוללות מפרקים מדי שנה 35 טון עופרת דרך מערכת הביוב. ניתוח של התפלגות הפרשות עופרת לגופי מים ברוסיה מראה כי אזורי לנינגרד, ירוסלב, פרם, סמארה, פנזה ואוראל הם המובילים בעומס מסוג זה.

המדינה זקוקה לצעדים דחופים להפחתת זיהום העופרת, אך לעת עתה המשבר הכלכלי של רוסיה מאפיל על בעיות סביבתיות. בשפל תעשייתי ממושך, לרוסיה אין אמצעים לנקות את זיהום העבר, אבל אם הכלכלה תתחיל להתאושש והמפעלים יחזרו לעבוד, הזיהום עלול רק להחמיר.
10 הערים המזוהמות ביותר של ברית המועצות לשעבר

(מתכות רשומות בסדר יורד של רמת עדיפות עבור עיר נתונה)

4. היגיינת קרקע. פינוי פסולת.
הקרקע בערים ובאזורים מיושבים אחרים וסביבתם שונה מזה זמן רב מאדמה טבעית בעלת ערך ביולוגי, אשר ממלאת תפקיד חשוב בשמירה על איזון אקולוגי. הקרקע בערים נתונה לאותן השפעות מזיקות כמו האוויר העירוני וההידרוספירה, כך שהשפלה משמעותית מתרחשת בכל מקום. היגיינת הקרקע אינה זוכה לתשומת לב מספקת, אם כי חשיבותה כאחד המרכיבים העיקריים של הביוספרה (אוויר, מים, קרקע) וגורם סביבתי ביולוגי משמעותי אף יותר ממים, שכן כמות האחרונים (בעיקר איכות של מי תהום) נקבעים על פי מצב הקרקע, ואי אפשר להפריד גורמים אלה זה מזה. לקרקע יש יכולת טיהור עצמי ביולוגי: באדמה מתרחש פירוק הפסולת הנכנסת אליה והמינרליזציה שלה; בסופו של דבר, האדמה מפצה על המינרלים האבודים על חשבונם.

אם כתוצאה מעומס יתר על הקרקע יאבד כל אחד ממרכיבי יכולת המינרליזציה שלה, הדבר יוביל בהכרח לשיבוש מנגנון הטיהור העצמי ולפירוק מוחלט של הקרקע. ולהפך, יצירת תנאים אופטימליים לטיהור עצמי של הקרקע עוזרת לשמור על איזון אקולוגי ותנאים לקיומם של כל היצורים החיים, כולל בני האדם.

לכן, בעיית נטרול הפסולת שיש לה השפעות ביולוגיות מזיקות אינה מוגבלת רק לסוגיית פינויה; זוהי בעיה היגיינית מורכבת יותר, שכן אדמה היא החוליה המקשרת בין מים, אוויר ובני אדם.
4.1.
תפקיד האדמה בחילוף החומרים

הקשר הביולוגי בין אדמה לבני אדם מתבצע בעיקר באמצעות חילוף חומרים. האדמה היא, כביכול, ספק של מינרלים הנחוצים למחזור חילוף החומרים, לצמיחת צמחים הנצרכים על ידי בני אדם ואוכלי עשב, אשר בתורם נאכלים על ידי בני אדם וטורפים. לפיכך, האדמה מספקת מזון לנציגים רבים של עולם הצומח והחי.

כתוצאה מכך, הידרדרות באיכות הקרקע, ירידה בערכה הביולוגי ויכולתה לטיהור עצמית גורמות לתגובת שרשרת ביולוגית, אשר במקרה של השפעות מזיקות ממושכות, עלולה להוביל למגוון הפרעות בריאותיות בקרב האוכלוסייה. יתרה מכך, אם תהליכי מינרליזציה מואטים, חנקות, חנקן, זרחן, אשלגן וכו' הנוצרים במהלך פירוק חומרים עלולים להיכנס למי תהום המשמשים לצורכי שתייה ולגרום למחלות קשות (למשל, חנקות עלולות לגרום למתמוגלובינמיה, בעיקר אצל תינוקות).

צריכת מים מאדמה דלה ביוד עלולה לגרום לזפק אנדמי וכו'.
4.2.
קשר אקולוגי בין אדמה ומים ופסולת נוזלית (מי שפכים)

האדם שואב מהאדמה את המים הדרושים לשמירה על תהליכים מטבוליים והחיים עצמם. איכות המים תלויה בתנאי הקרקע; זה תמיד משקף את המצב הביולוגי של אדמה נתונה.

זה חל במיוחד על מי תהום, שערכם הביולוגי נקבע באופן משמעותי על ידי תכונות הקרקע והאדמה, יכולת הטיהור העצמי של האחרונים, יכולת הסינון שלהם, הרכב המקרופלורה, המיקרו-פאונה שלהם וכו'.

ההשפעה הישירה של הקרקע על המים העיליים פחות משמעותית, היא קשורה בעיקר למשקעים. לדוגמה, לאחר גשמים עזים נשטפים מזהמים שונים מהאדמה לתוך גופי מים פתוחים (נהרות, אגמים), כולל דשנים מלאכותיים (חנקן, פוספט), חומרי הדברה, קוטלי עשבים; באזורים של קרסט ושבר, מזהמים יכולים לחדור דרכם. סדקים לתוך מי התהום השוכנים בעומק.

טיפול לא הולם בשפכים עלול לגרום גם להשפעות ביולוגיות מזיקות על הקרקע ובסופו של דבר להוביל להתדרדרות הקרקע. לכן, הגנה על הקרקע באזורים מיושבים היא אחת הדרישות העיקריות לשמירה על הסביבה כולה.
4.3.
מגבלות עומס הקרקע עם פסולת מוצקה (אשפה ביתית ורחוב, פסולת תעשייתית, בוצה יבשה שנותרה לאחר שקיעה של שפכים, חומרים רדיואקטיביים וכו')

לבעיה מצטרפת העובדה שכתוצאה מייצור כמויות הולכות וגדלות של פסולת מוצקה בערים, הקרקע בסביבתן נתונה ללחץ משמעותי יותר ויותר. תכונות הקרקע והרכבה מתדרדרים בקצב מהיר יותר ויותר.

מתוך 64.3 מיליון טון נייר המיוצרים בארצות הברית, 49.1 מיליון טון מגיעים לפסולת (מתוך כמות זו, 26 מיליון טון "סופקים" על ידי משקי בית, ו-23.1 מיליון טון מסופקים על ידי רשתות שיווק).

בהקשר לאמור לעיל, פינוי וניטרול סופי של פסולת מוצקה מהווה בעיה היגיינית משמעותית ביותר, קשה יותר ליישום בתנאי העיור המתגבר.

הנטרול הסופי של פסולת מוצקה באדמה מזוהמת נראה אפשרי. עם זאת, בשל יכולתה ההולכת ומתדרדרת של אדמה עירונית לטיהור עצמית, נטרול סופי של הפסולת הטמונה באדמה בלתי אפשרי.

אדם יכול היה להשתמש בהצלחה בתהליכים הביוכימיים המתרחשים באדמה, ביכולת הנטרול והחיטוי שלה לנטרל פסולת מוצקה, אך אדמה עירונית, כתוצאה ממאות שנים של מגורים ופעילות אנושית בערים, הפכה מזמן לא מתאימה למטרה זו.

מנגנוני הטיהור העצמי והמינרליזציה המתרחשים בקרקע, תפקידם של החיידקים והאנזימים המעורבים בהם וכן תוצרי ביניים וסופיים של פירוק חומרים ידועים היטב. כיום, המחקר מכוון לאיתור הגורמים המבטיחים את האיזון הביולוגי של הקרקע הטבעית, וכן להבהיר את השאלה איזו כמות פסולת מוצקה (ומה הרכבה) יכולה להוביל להפרעה באיזון הביולוגי של הקרקע.
כמות הפסולת הביתית (אשפה) לתושב בכמה ערים מרכזיות בעולם

יש לציין כי מצבה ההיגייני של הקרקע בערים מתדרדר במהירות כתוצאה מעומס היתר שלה, אם כי יכולת האדמה לטיהור עצמית היא הדרישה ההיגיינית העיקרית לשמירה על איזון ביולוגי. האדמה בערים אינה מסוגלת עוד לעמוד במשימתה ללא עזרה אנושית. הדרך היחידה לצאת ממצב זה היא נטרול מוחלט והשמדה של פסולת בהתאם לדרישות ההיגיינה.

לכן, בניית שירותים ציבוריים צריכה להיות מכוונת לשמר את יכולתה הטבעית של הקרקע לטיהור עצמי, ואם יכולת זו כבר הפכה לבלתי מספקת, אז יש לשחזר אותה באופן מלאכותי.

השלילי ביותר הוא ההשפעה הרעילה של פסולת תעשייתית, גם נוזלית וגם מוצקה. כמות הולכת וגדלה של פסולת כזו נכנסת לאדמה, שהיא אינה מסוגלת להתמודד איתה. כך למשל, הוקם זיהום קרקע בארסן בקרבת מפעלי ייצור סופר-פוספט (ברדיוס של 3 ק"מ). כידוע, חומרי הדברה מסוימים, כמו תרכובות אורגנוכלורין החודרות לקרקע, אינם מתפרקים לאורך זמן.

המצב דומה עם כמה חומרי אריזה סינתטיים (פוליויניל כלוריד, פוליאתילן וכו').

חלק מהתרכובות הרעילות חודרות למי התהום במוקדם או במאוחר, וכתוצאה מכך לא רק האיזון הביולוגי של הקרקע מופרע, אלא גם איכות מי התהום מתדרדרת עד כדי כך שלא ניתן עוד להשתמש בהם כמי שתייה.
אחוז מכמות החומרים הסינתטיים הבסיסיים הכלולים בפסולת ביתית (אשפה)

*
יחד עם פסולת של פלסטיקים אחרים מתקשים בחום.
בעיית הפסולת גדלה בימים אלה גם בגלל שחלק מהפסולת, בעיקר צואת בני אדם ובעלי חיים, משמשת לדישון קרקע חקלאית [צואה מכילה כמות משמעותית של חנקן - 0.4-0.5%, זרחן (P203) - 0.2-0 . 6%, אשלגן (K?0) -0.5-1.5%, פחמן -5-15%]. בעיית העיר הזו התפשטה לאזורי העיר שמסביב.
4.4.
תפקיד הקרקע בהפצת מחלות שונות

לאדמה יש תפקיד מסוים בהפצת מחלות זיהומיות. על כך דיווחו עוד במאה הקודמת על ידי Petterkoffer (1882) ו-Fodor (1875), שהדגישו בעיקר את תפקידה של הקרקע בהפצת מחלות מעיים: כולרה, טיפוס, דיזנטריה וכו'. הם גם הפנו את תשומת הלב לעובדה שחלק חיידקים ווירוסים נשארים בני קיימא וארסיים באדמה במשך חודשים. לאחר מכן, מספר מחברים אישרו את תצפיותיהם, במיוחד ביחס לקרקע עירונית. לדוגמה, הגורם הסיבתי של כולרה נשאר בר-קיימא ופתוגני במי התהום בין 20 ל-200 ימים, הגורם לקדחת הטיפוס בצואה - בין 30 ל-100 ימים, והגורם לקדחת פארטיפוס - בין 30 ל -60 יום. (מנקודת המבט של התפשטות מחלות זיהומיות, אדמה עירונית מהווה סכנה הרבה יותר גדולה מאשר אדמת שדה מופרת בזבל).

כדי לקבוע את מידת זיהום הקרקע, מספר מחברים משתמשים בקביעת ספירת החיידקים (Escherichia coli), כמו בקביעת איכות המים. מחברים אחרים רואים שמומלץ לקבוע, בנוסף, את מספר החיידקים התרמופיליים המשתתפים בתהליך המינרליזציה.

התפשטות מחלות זיהומיות דרך הקרקע מקלה מאוד על ידי השקיה של קרקע עם מי שפכים. במקביל, תכונות המינרליזציה של הקרקע מתדרדרות. לכן, השקיה בשפכים צריכה להתבצע בפיקוח תברואתי קפדני מתמיד ורק מחוץ לשטח העירוני.

4.5.
השפעות מזיקות של סוגי המזהמים העיקריים (פסולת מוצקה ונוזלית) המובילות להתפרקות קרקע

4.5.1.
נטרול פסולת נוזלית באדמה

במספר ישובים שאין בהם ביוב מנוטרלת חלק מהפסולת, לרבות זבל, בקרקע.

כידוע, זוהי השיטה הפשוטה ביותר לנטרול. אולם מותר רק אם עסקינן בקרקע שלמה מבחינה ביולוגית ששמרה על יכולת טיהור עצמית, שאינה אופיינית לקרקעות עירוניות. אם הקרקע כבר לא מחזיקה באיכויות אלו, אזי על מנת להגן עליה מפני התדרדרות נוספת, יש צורך במבנים טכניים מורכבים לנטרול פסולת נוזלית.

במקומות מסוימים מנוטרלת פסולת בבורות קומפוסט. מנקודת מבט טכנית, הפתרון הזה מאתגר. בנוסף, נוזלים יכולים לחדור לאדמה למרחקים ארוכים למדי. המשימה מסובכת עוד יותר בשל העובדה ששפכים עירוניים מכילים כמות הולכת וגדלה של פסולת תעשייתית רעילה, אשר מחמירה את תכונות המינרליזציה של הקרקע במידה רבה אף יותר מאשר צואת בני אדם ובעלי חיים. לכן, מותר להזרים רק שפכים שהושקעו מראש לבורות קומפוסט. אחרת, כושר הסינון של האדמה נפגע, ואז האדמה מאבדת את תכונות ההגנה האחרות שלה, נקבוביות נסתמות בהדרגה וכו'.

השימוש בצואה אנושית להשקיית שדות חקלאיים מייצג שיטה שנייה לנטרול פסולת נוזלית. שיטה זו מהווה סכנה היגיינית כפולה: ראשית, היא עלולה להוביל לעומס יתר בקרקע; שנית, פסולת זו עלולה להפוך למקור זיהום רציני. לכן יש לחטא תחילה צואה ולעבור טיפול מתאים ורק לאחר מכן להשתמש כדשן. כאן מתנגשות שתי נקודות מבט מנוגדות. על פי דרישות ההיגיינה, צואה נתונה להרס כמעט מוחלט, ומנקודת המבט של הכלכלה הלאומית היא מייצגת דשן יקר ערך. לא ניתן להשתמש בצואה טרייה להשקות גינות ושדות מבלי לחטא אותם קודם. אם אתה עדיין צריך להשתמש בצואה טרייה, אז הם דורשים מידה כזו של נטרול שהם כבר לא מייצגים כמעט שום ערך כדשן.

צואה יכולה לשמש כדשן רק באזורים המיועדים לכך - תוך בקרה סניטרית והיגיינית מתמדת, במיוחד על מצב מי התהום, כמות, זבובים וכו'.

הדרישות לפינוי וניטרול קרקע של צואת בעלי חיים אינן, באופן עקרוני, מהדרישות לנטרול צואת בני אדם.

עד לאחרונה, זבל היווה בחקלאות מקור משמעותי של רכיבי תזונה יקרי ערך הנחוצים להגברת פוריות הקרקע. אולם בשנים האחרונות איבד הזבל מחשיבותו, בין היתר בשל מיכון החקלאות, בין היתר בשל השימוש הגובר בדשנים מלאכותיים.

בהיעדר טיפול וניטרול מתאים, גם הזבל מסוכן, ממש כמו צואת אדם לא מנוטרלת. לכן, לפני היציאה לשדות, נותנים לזבל להבשיל כך שבזמן זה יכולים להתרחש בו התהליכים הביותרמיים הדרושים (בטמפרטורה של 60-70 מעלות צלזיוס). לאחר מכן, הזבל נחשב "בוגר" ומשוחרר מרוב הפתוגנים שהוא מכיל (חיידקים, ביצי תולעים וכו').

יש לזכור כי מתקני אחסון זבל יכולים לספק מקומות רבייה אידיאליים לזבובים התורמים להתפשטות זיהומי מעיים שונים. יש לציין כי הזבובים בוחרים בקלות רבה בזבל חזירים לגידול, לאחר מכן בזבל סוסים, זבל כבשים ולבסוף בזבל פרות. לפני הובלת זבל לשדות, יש לטפל בו בקוטלי חרקים.
הֶמְשֵׁך
--PAGE_BREAK--

כיום, שני מונחים שונים נמצאים בשימוש נרחב לציון כמעט אותה קבוצה של יסודות כימיים: יסודות קורט ומתכות כבדות.

מיקרו-אלמנטים הם מושג שמקורו בגיאוכימיה וכיום נעשה בהם שימוש פעיל במדעי החקלאות, רפואה, טוקסיקולוגיה ותברואה. זה מציין קבוצה של יסודות כימיים שנמצאים בעצמים טבעיים בכמויות קטנות מאוד - פחות מ-0.01%, בדרך כלל 10 -3 -10 -12%. מבחינה פורמלית, הזיהוי מתבסס על שכיחותם בטבע, המשתנה באופן משמעותי עבור סביבות ואובייקטים טבעיים שונים (ליתוספירה, פדוספירה, משקעי תחתית, הידרוספירה, צמחים, בעלי חיים וכו').

המונח "מתכות כבדות" משקף במידה רבה את השפעת זיהום הסביבה ואת ההשפעות הרעילות של יסודות כאשר הם נכנסים לביוטה. הוא מושאל מספרות טכנית, שם הוא משמש לייעוד יסודות כימיים בעלי צפיפות של יותר מ-5 גרם/ס"מ 3. בהתבסס על אינדיקטור זה, 43 מתוך 84 המתכות הכלולות בטבלה המחזורית של היסודות של מנדלייב צריכות להיחשב כבדות. עם זאת, עם פרשנות זו, Be - 1.85 גרם/סמ"ק, Al - 2.7, Sc - 3.0, Ti - 4.6, Rb - 1.5, Sr - 2.6, Y אינם נופלים תחת הגדרה זו - 4.5, Cs - 1.9, Ba - 3.8 g/cm 3, שעלול להיות מסוכן גם בריכוזים מופרזים. הצורך לכלול מתכות רעילות קלות בקבוצה זו הושג ע"י שינוי קריטריוני הבחירה, כאשר יסודות בעלי מסה אטומית של יותר מ-40 החלו להיכלל בקבוצה זו. בגישה זו, רק Be ו-Al לא נכללו בקבוצה זו. .

לכן, זה די סביר לכלול קבוצה גדולה של יסודות כימיים רעילים, כולל לא-מתכות, בפרשנות המודרנית של המונח "מתכות כבדות".

יש יותר מ-40 מתכות כבדות בסך הכל. Pb, Cd, Zn, Hg, As ו-Cu נחשבים למזהמים עדיפות, שכן הצטברותם הטכנוגנית בסביבה מתרחשת בקצב גבוה מאוד. ליסודות אלו יש זיקה גבוהה לתרכובות אורגניות חשובות מבחינה פיזיולוגית. הכמויות המופרזות שלהם בגוף של יצורים חיים משבשות את כל התהליכים המטבוליים ומובילות למחלות קשות בבני אדם ובבעלי חיים. יחד עם זאת, רבים מהיסודות שלהם (Co, Cu, Zn, Se, Mn) נמצאים בשימוש נרחב למדי בייצור כלכלי לאומי (במיוחד בחקלאות, ברפואה וכו') תחת השם מיקרו-אלמנטים, כפי שנדון לעיל.

כרום (Cr). תכולת היסוד בקרקעות תלויה בתכולתו בסלעי האם.

כרום נבדל במגוון רחב של מצבי חמצון ויכולת ליצור יונים אנוניים וקטיוניים מורכבים (Cr (OH) 2+, CrO 4 2-, CrO 3 -). בתרכובות טבעיות יש לו ערכיות של +3 (תרכובות כרומיות) ו-+6 (כרומטים). רוב ה-Cr 3+ קיים בכרומט FeCr 2 O 4 או מינרלים אחרים של ספינל שבהם הוא מחליף ברזל ואלומיניום.

בקרקעות, רוב הכרום קיים בצורה של Cr 3+ והוא חלק ממינרלים או יוצר תחמוצות Cr 3+ ו- Fe 3+ שונות. תרכובות כרום בקרקעות יציבות מאוד, שכן בסביבה חומצית הוא אינרטי (ב-pH 5.5 הוא משקע כמעט לחלוטין). התנהגות הכרום תלויה ב-pH ובפוטנציאל החיזור של קרקעות.

גם לקומפלקסים אורגניים יש השפעה רבה על התנהגות הכרום בקרקעות. נקודה חשובה בהתנהגות היסוד, הקשורה לזמינות של כרום לצמחים, היא הקלות שבה Cr 6+ מסיס, בתנאי קרקע רגילים, הופך ל-Cr 3+ בלתי מסיס. כתוצאה מיכולת החמצון של תרכובות מנגן בקרקעות, יכול להתרחש חמצון Cr 3+.

כרום הוא מרכיב חשוב בתזונת הצמח. ירידה בניידות של כרום בקרקעות עלולה להוביל למחסור בצמחים. מסיס בקלות בקרקעות, Cr 6+ רעיל לצמחים ובעלי חיים.

סגירת השימוש בזרחן ובחומר אורגני מפחיתה משמעותית את הרעילות של הכרום בקרקעות מזוהמות.

עופרת (Pb). תכולת העופרת בקרום כדור הארץ היא 1.6×10 -3 אחוזי משקל. התכולה הטבעית של עופרת בקרקעות נעה בין 3 ל-189 מ"ג/ק"ג. בתנאים טבעיים, צורתו העיקרית היא galena PbS. עופרת קיימת בצורה של Pb 2+. כאשר מתבלים, סולפידים עופרת מתחמצנים לאט.

מבחינת תכונות גיאוכימיות, עופרת קרובה לקבוצת יסודות אדמה אלקליין דו ערכיים, ולכן היא מסוגלת להחליף את K, Ba, Sr, Ca הן במינרלים והן במהלך תהליך הספיחה. בשל זיהום עופרת נרחב, רוב הקרקעות, במיוחד האופקים העליונים, מועשרות באלמנט זה.

מבין המתכות הכבדות היא הכי פחות ניידת. עופרת קשורה בעיקר למינרלים חימריים, תחמוצות מנגן, הידרוקסידים של ברזל ואלומיניום וחומרים אורגניים. ב-pH גבוה, משקעים עופרת באדמה בצורה של הידרוקסיד, פוספט וקרבונט. אותם תנאים מקדמים את היווצרותם של קומפלקסים Pb-אורגניים.

הרמות שבהן היסוד הופך לרעיל נעות בין 100-500 מ"ג/ק"ג. זיהום עופרת ממפעלי מטלורגיה לא ברזליים מיוצג על ידי צורות מינרלים, ומגזי פליטה של ​​רכבים - מלחי הליד. חלקיקי גזי פליטה המכילים Pb אינם יציבים והופכים בקלות לתחמוצות, קרבונטים וסולפטים. זיהום הקרקע בעופרת הוא בלתי הפיך, ולכן הצטברות המיקרו-אלמנט באופק הקרקע העליון תימשך גם בתנאים של תוספת קטנה שלו.

זיהום עופרת של קרקעות אינו מהווה כיום דאגה עיקרית בשל חוסר המסיסות של יוני Pb הנספחים והמשקעים בקרקעות. עם זאת, תכולת העופרת בשורשי הצמחים עומדת בקורלציה לתכולתה בקרקעות, מה שמעיד על קליטת היסוד על ידי צמחים. גם להצטברות העופרת באופק הקרקע העליון חשיבות סביבתית רבה, שכן היא משפיעה מאוד על הפעילות הביולוגית של קרקעות וביוטה של ​​הקרקע. הריכוזים הגבוהים שלו יכולים לעכב תהליכים מיקרוביולוגיים, במיוחד בקרקעות עם יכולת חילופי קטונים נמוכה.

קדמיום (Cd). קדמיום הוא יסוד קורט. שפע הקדמיום בקרום כדור הארץ הוא 5×10 -5 אחוזי משקל. הגיאוכימיה של Cd קשורה קשר הדוק לגיאוכימיה של אבץ; הוא מפגין ניידות רבה יותר בסביבות חומציות.

במהלך בליה, קדמיום נכנס בקלות לתמיסה היכן שהוא קיים בצורה של Cd 2+. זה יכול ליצור יונים מורכבים CdCl +, CdOH +, CdHCO 3 +, Cd (OH) 3 -, Cd (OH) 4 2-, כמו גם צ'לטים אורגניים. מצב הערכיות העיקרי של קדמיום בסביבות טבעיות הוא +2. הגורמים החשובים ביותר השולטים בניידות של יוני קדמיום הם ה-pH של הסביבה ופוטנציאל החיזור. בתנאי חמצון גבוהים, Cd מסוגל ליצור מינרלים בעצמו, כמו גם להצטבר בפוספטים ובמשקעים ביוגניים.

הגורם העיקרי הקובע את תכולת היסוד בקרקעות הוא הרכב סלעי האב. תכולת הקדמיום הממוצעת בקרקעות היא בין 0.07 ל-1.1 מ"ג/ק"ג. יחד עם זאת, רמות הרקע אינן עולות על 0.5 מ"ג/ק"ג; ערכים גבוהים יותר הם תוצאה של פעילות אנתרופוגנית.

התהליך המוביל בקשירת קדמיום על ידי מרכיבי קרקע שונים הוא ספיחה תחרותית על חימר. בכל אדמה, פעילות הקדמיום תלויה מאוד ב-pH. היסוד הוא נייד ביותר בקרקעות חומציות בטווח ה-pH של 4.5-5.5; בקרקעות אלקליות הוא לא נייד יחסית. כאשר ה-pH עולה לערכים בסיסיים, מופיע קומפלקס הידרוקסו חד ערכי Cd OH +, שאינו יכול בקלות להחליף מיקומים בקומפלקס חילופי היונים.

סבירות גבוהה יותר של קדמיום לנדוד במורד הפרופיל מאשר להצטבר באופקי הקרקע העליונים; לכן, העשרת השכבות העליונות באלמנט מעידה על זיהום קרקע. זיהום קרקע עם Cd מסוכן לביוטה. בתנאים של עומס טכנוגני, הרמות המקסימליות של קדמיום בקרקעות אופייניות לאזורים של מכרות עופרת-אבץ, ליד מפעלי מתכות לא ברזליים, ובשטחים חקלאיים שבהם נעשה שימוש בשפכים ובדשני פוספט.

כדי להפחית את הרעילות של Cd בקרקעות, נעשה שימוש בשיטות שמטרתן להגדיל את ה-pH ויכולת חילופי הקטיונים של קרקעות.

כספית (Hg). כספית והגופרית שלו (קינבר) ידועים לאדם עוד מימי קדם. זוהי המתכת היחידה שנמצאת בצורה נוזלית בטמפרטורות רגילות. אלכימאים ראו בכספית את הנושא של תכונות מתכתיות וראו בה מרכיב משותף לכל המתכות.

תכונות גיאוכימיות חשובות של כספית הן: יצירת קשרים חזקים עם גופרית, יצירת תרכובות אורגנו-מתכתיות היציבות יחסית בסביבה המימית, תנודתיות הכספית היסודית. כספית אינה פעילה במהלך בליה ונשמרת על ידי הקרקע בעיקר בצורה של קומפלקסים אורגניים ניידים חלשים.

ספיגת Hg 2+ באדמה משתנה בהתאם לערך ה-pH, כשהיא מקסימלית ב-pH 4-5. ריכוזי הכספית הממוצעים בשכבת הקרקע פני השטח אינם עולים על 400 מיקרוגרם/ק"ג. ניתן להעריך את רמות הרקע של היסוד כ-0.n מ"ג/ק"ג, אך קשה לקבוע כמויות מדויקות בגלל זיהום קרקע נרחב במתכת זו. זיהום קרקע בכספית קשור למפעלים המייצרים מתכות כבדות, ייצור כימי ושימוש בקוטלי פטריות.

זיהום קרקע בכספית כשלעצמו אינו בעיה רצינית; עם זאת, אפילו מלחי Hg פשוטים או כספית מתכתית מהווים סכנה לצמחים ולביוטת הקרקע בשל התכונות הרעילות של אדי הכספית. ניתן למזער את צריכת היסוד על ידי שורשי הצמח על ידי הוספת סיד, תרכובות המכילות גופרית ופוספטים מוצקים.

ארסן (אס). ארסן ידוע מאז ימי קדם. אריסטו ותיאופרסטוס מזכירים גם תרכובות גופרית טבעיות של ארסן, ששימשו כחומרים רפואיים וצבעים. התוכן הממוצע של היסוד בקרום כדור הארץ הוא 5×10 -4 אחוזי משקל. הוא מאופיין בפיזור אחיד בסוגי הסלעים העיקריים. יוצר מינרלים משלו והוא חלק מאחרים. היסוד קשור למרבצים של מינרלים אחרים ופועל כאינדיקטור במהלך מחקר גיאוכימי. מינרלים ארסן מסיסים מאוד. עם זאת, עוצמת הנדידה שלו נמוכה עקב ספיגה פעילה של חלקיקי חימר, הידרוקסידים וחומרים אורגניים.

מצבי חמצון נפוצים של As; -3, 0, +3, +5. אניונים מורכבים AsO 2 -, AsO 4 3-, NAsO 4 2-, As 2 O 3 - הם הצורות הניידות הנפוצות ביותר של ארסן. מבחינת התנהגות, AsO 4 3- קרוב לפוספטים. הצורה הנפוצה ביותר של ארסן בתנאי סביבה היא As 5+.

הארסן שנספג באדמה קשה לספוג, ועוצמת החיבור של היסוד לאדמה עולה עם השנים. הרמות הנמוכות ביותר של ארסן אופייניות לקרקעות חוליות. הריכוזים המרביים שלו קשורים לקרקעות סחף ולקרקעות מועשרות בחומר אורגני.

ניתן להפחית רעילות ארסן בקרקעות במגוון דרכים, בהתאם למקור הזיהום ותכונות הקרקע. עלייה במצב החמצון של קרקעות ושימוש בחומרים המקדמים משקעים וקשירה של היסוד (סולפט ברזל, סידן פחמתי) מגבילים את הזמינות הביולוגית של הארסן. היישום של דשני פוספט גם מפחית את אספקת היסוד לביוטה.

ניקל (ני). תכולת הניקל בקרום כדור הארץ היא 8×10 -3 אחוזי משקל. התפלגות הניקל בקרום כדור הארץ דומה לקובלט וברזל. במשקעים יבשתיים הוא קיים בצורה של סולפידים וארסנידים ולעיתים קרובות מחליף ברזל בתרכובות פרומגנזיות. בתרכובות, ניקל הוא בעיקר דו-תלת-ערכי.

כאשר הסלעים מזג אוויר, היסוד משתחרר בקלות ואז מושקע עם תחמוצות של ברזל ומנגן. הוא יציב יחסית בתמיסות מימיות ויכול לנדוד למרחקים ארוכים.

בקרקעות, ניקל קשור קשר הדוק לתחמוצות מנגן וברזל, ובצורה זו הוא נגיש ביותר לצמחים. באופקי הקרקע העליונים, ניקל קיים בצורות הקשורות אורגנית, שחלקן מיוצגות על ידי צ'לטים מסיסים בקלות. תכולת ה-Ni הגבוהה ביותר מצויה בקרקעות חרסיות וחרסיות, קרקעות על סלעים מאפיים ווולקניים, וקרקעות עשירות בחומר אורגני.

ניקל נחשב כיום למזהם רציני. מקורות אנתרופוגניים של ניקל מביאים לגידול משמעותי שלו בקרקעות. בבוצת ביוב, Ni קיים בצורה של צ'לטים אורגניים זמינים ויכול להיות פיטוטוקסיק. תוספת של פוספטים או חומרים אורגניים מסייעת להפחית את זמינותו לצמחים.

חישובים שבוצעו בבלארוס מצביעים על כך ש-72% ארסן, 57% כספית, כ-99% ניקל, 27% קדמיום, 33% כרום, 27% נחושת, 15% עופרת נכנסים לאטמוספירה של הרפובליקה רק מ. מקורות בעירה נייחים בדלק 11% אבץ. ייצור מלט מכניס כמויות משמעותיות של קדמיום, עופרת וכרום. מקורות ניידים מזהמים בעיקר את האטמוספירה באבץ ונחושת.

בנוסף לתצהיר האטמוספרי, כמות ניכרת של מתכות מוכנסת לקרקע באמצעות שימוש בדשנים, לרבות כאלה המבוססים על בוצת ביוב ופסולת ביתית. זיהומים בדשנים כוללים קדמיום, כרום, נחושת, עופרת, אורניום, ונדיום ואבץ, עם פסולת מגידול בעלי חיים ועופות אינטנסיביים - נחושת וארסן, עם קומפוסט וזבל - קדמיום, נחושת, ניקל, אבץ וארסן, עם חומרי הדברה - קדמיום , ארסן, כספית, עופרת, מנגן ואבץ.

המורכבות של הרכב הקרקע ומערך גדול של תרכובות כימיות קובעות את האפשרות להתרחשות בו-זמנית של תגובות כימיות שונות ואת היכולת של שלבים מוצקים של הקרקע לשמור על הרכב קבוע יחסית של תמיסת הקרקע, ממנה שואבים הצמחים ישירות יסודות כימיים. יכולת זו לשמור על הרכב קבוע של תמיסת הקרקע נקראת חציצה בקרקע. בסביבה טבעית, יכולת החציצה של קרקעות מתבטאת בכך שכאשר צורכים יסוד כלשהו מתמיסת הקרקע, מתרחשת פירוק חלקי של שלבים מוצקים ומשחזר ריכוז התמיסה. אם כמויות מופרזות של תרכובות כלשהן נכנסות לתמיסת הקרקע מבחוץ, אז השלבים המוצקים של האדמה קושרים חומרים כאלה, ושוב שומרים על הקביעות של הרכב תמיסת הקרקע. אז, הכלל הכללי חל: יכולת החציצה של קרקעות נובעת מקבוצה גדולה של תגובות כימיות המתרחשות בו-זמנית בין תמיסת הקרקע לחלקים מוצקים של הקרקע. המגוון הכימי הופך את הקרקע לעמידה בפני תנאי סביבה משתנים או פעילויות אנתרופוגניות.

פרק 1. מתכות כבדות: תפקיד ביולוגי,

מתכות כבדותהיא קבוצה של יסודות כימיים בעלי מסה אטומית יחסית של יותר מ-40. הופעת המונח "מתכות כבדות" בספרות הייתה קשורה לביטוי הרעילות של מתכות מסוימות ולסכנתן לאורגניזמים חיים. עם זאת, הקבוצה ה"כבדה" כוללת גם כמה מיקרו-אלמנטים, שההכרח החיוני ומגוון הרחב של השפעותיהם הביולוגיות הוכחו ללא עוררין (Alekseev, 1987; Mineev, 1988; Krasnokutskaya et al., 1990; Saet et al., 1990; Ilyin, 1991; Cadmium: ecological..., 1994; Heavy..., 1997; Pronina, 2000).

ההבדלים בטרמינולוגיה קשורים בעיקר לריכוז המתכות בסביבה הטבעית. מצד אחד, הריכוז של מתכת יכול להיות מוגזם ואפילו רעיל, אז מתכת זו נקראת "כבדה", ומצד שני, בריכוז או מחסור נורמליים היא מסווגת כיסוד קורט. לפיכך, המונחים מיקרו-אלמנטים ומתכות כבדות הם ככל הנראה קטגוריות איכותיות ולא כמותיות, וקשורים לגרסאות קיצוניות של המצב הסביבתי (Alekseev, 1987; Ilyin, 1991; Maistrenko et al., 1996; Ilyin, Syso, 2001).

הפונקציות של אורגניזם חי קשורות קשר בלתי נפרד עם הכימיה של קרום כדור הארץ ויש לחקור אותן בקשר הדוק עם זו האחרונה (Vinogradov, 1957; Vernadsky, 1960; Avtsyn et al., 1991; Dobrovolsky, 1997). לפי א.פ. Vinogradov (1957), התכולה הכמותית של יסוד מסוים בגוף נקבעת על ידי תוכנו בסביבה החיצונית, כמו גם על ידי תכונות היסוד עצמו, תוך התחשבות במסיסות התרכובות שלו. בפעם הראשונה, היסודות המדעיים של תורת המיקרו-אלמנטים בארצנו אומתו על ידי V. I. Vernadsky (1960). מחקר יסודי בוצע על ידי A.P. וינוגרדוב (1957) - מייסד הדוקטרינה של מחוזות ביו-גיאוכימיים ותפקידם בהתרחשות של מחלות אנדמיות של בני אדם ובעלי חיים ו-V.V. קובלסקי (1974) - מייסד האקולוגיה הגיאוכימית והביוגיאוגרפיה של יסודות כימיים, שהיה הראשון שביצע את התכנון הביוגאוכימי של ברית המועצות.

נכון לעכשיו, מתוך 92 היסודות המתרחשים באופן טבעי, 81 נמצאים בגוף האדם. יתר על כן, 15 מהם (Fe, I, Cu, Zn, Co, Cr, Mo, Ni, V, Se, Mn, As, F, Si, Li) מוכרים כחיוניים. עם זאת, הם יכולים להשפיע לרעה על צמחים, בעלי חיים ובני אדם אם ריכוז הצורות הזמינות שלהם חורג מגבולות מסוימים. Cd, Pb, Sn ו-Rb נחשבים הכרחיים על תנאי, מכיוון הם, ככל הנראה, אינם חשובים במיוחד עבור צמחים ובעלי חיים ומסוכנים לבריאות האדם אפילו בריכוזים נמוכים יחסית (Dobrovolsky, 1980; Rautse, Kirstea, 1986; Yagodin et al., 1989; Avtsyn et al., 1991; Davydova, 1991; Vronsky, 1996; Panin, 2000; Pronina, 2000).

במשך זמן רב, מחקרים ביו-גיאוכימיים של יסודות קורט נשלטים על ידי עניין בחריגות גיאוכימיות ובמקורות הטבעיים האנדמיים הנובעים מהן. עם זאת, בשנים שלאחר מכן, עקב ההתפתחות המהירה של התעשייה והזיהום הטכנוגני העולמי של הסביבה, חריגות של אלמנטים, בעיקר HMs, ממקור תעשייתי החלו למשוך את תשומת הלב הגדולה ביותר. כבר עכשיו, באזורים רבים בעולם, הסביבה הופכת ליותר ויותר "אגרסיבית" מבחינה כימית. בעשורים האחרונים, האובייקטים העיקריים של המחקר הביוגאוכימי הפכו לטריטוריות של ערים תעשייתיות ואדמות סמוכות (Geochemistry..., 1986; Lepneva, 1987; Ilyin et al., 1988, 1997; Kabala, Singh, 2001; Kathryn and etc. ., 2002), במיוחד אם מגדלים עליהם צמחים חקלאיים ולאחר מכן משמשים למאכל (Reutse, Kirstea, 1986; Ilyin, 1985, 1987; Kabata-Pendias, Pendias, 1989; Chernykh, 1996, וכו').

השפעת המיקרו-אלמנטים על הפונקציות החיוניות של בעלי חיים ובני אדם נחקרת באופן פעיל למטרות רפואיות. כעת התגלה כי מחלות, תסמונות ומצבים פתולוגיים רבים נגרמים על ידי מחסור, עודף או חוסר איזון של מיקרו-אלמנטים באורגניזם חי ונקראים ביחד "מיקרו-אלמנטוזות" (Avtsyn et al., 1991).

במחקרים שלנו, מתכות נחקרו מנקודת המבט של ההשפעות הרעילות שלהן על אורגניזמים חיים הנגרמות על ידי זיהום סביבתי אנתרופוגני, לכן השתמשנו במונח "מתכות כבדות" עבור היסודות שנחקרו.

1.1. תפקיד ביולוגי והשפעות רעילות של מתכות כבדות

בשנים האחרונות, התפקיד הביולוגי החשוב של רוב המתכות אושר יותר ויותר. מחקרים רבים קבעו כי השפעת המתכות מגוונת מאוד ותלויה בתכולה בסביבה ובמידת הצורך בהן על ידי מיקרואורגניזמים, צמחים, בעלי חיים ובני אדם.

ההשפעה הפיטוטוקסית של HMs מתבטאת, ככלל, ברמה גבוהה של זיהום טכנוגני של קרקעות ותלויה במידה רבה בתכונות ובמאפייני ההתנהגות של מתכת מסוימת. עם זאת, בטבע, יוני מתכת נמצאים לעתים רחוקות מבודדים זה מזה. לכן, שילובים וריכוזים שונים של מתכות שונות בסביבה מובילים לשינויים במאפיינים של יסודות בודדים כתוצאה מהשפעות סינרגיות או אנטגוניסטיות שלהם על אורגניזמים חיים. לדוגמה, תערובת של אבץ ונחושת רעילה פי חמישה מהסכום החשבוני של הרעילות שלהם, שנובעת מההשפעה הסינרגטית של יסודות אלה יחד. תערובת של אבץ וניקל פועלת בצורה דומה. עם זאת, ישנן סטים של מתכות שהפעולה המשולבת שלהן היא תוספת. דוגמה בולטת לכך היא אבץ וקדמיום, המפגינים אנטגוניזם פיזיולוגי הדדי (חימיה..., 1985). ביטויים של סינרגיזם ואנטגוניזם של מתכות ברורות גם בתערובות מרובות הרכיבים שלהן. לכן, ההשפעה הטוקסיקולוגית הכוללת של זיהום סביבתי עם מתכות כבדות תלויה לא רק בסט וברמת התוכן של אלמנטים ספציפיים, אלא גם במאפייני ההשפעה ההדדית שלהם על הביוטה.

לפיכך, ההשפעה של מתכות כבדות על אורגניזמים חיים היא מגוונת מאוד, זאת בשל ראשית, מהמאפיינים הכימיים של מתכות, שנית, מהיחס של אורגניזמים כלפיהן ושלישית, לתנאי הסביבה. להלן, על פי הנתונים הזמינים בספרות (Chemistry..., 1985; Kennett, Falchuk, 1993; Cadmium: Environmental..., 1994;קש, ניצוצות, 2000 וכו'), אנו מספקים תיאור קצר של השפעתו של HM על אורגניזמים חיים.

עוֹפֶרֶת. התפקיד הביולוגי של עופרת נחקר בצורה גרועה מאוד, אבל יש נתונים בספרות (Avtsyn et al., 1991) המאשרים שהמתכת חיונית לאורגניזמים של בעלי חיים באמצעות דוגמה של חולדות. בעלי חיים חווים מחסור באלמנט זה כאשר ריכוזו במזון נמוך מ-0.05-0.5 מ"ג/ק"ג (Ilyin, 1985; Kalnitsky, 1985). צמחים זקוקים לו גם בכמויות קטנות. מחסור בעופרת בצמחים אפשרי כאשר תכולתה בחלק העילי היא בין 2 ל-6 מיקרוגרם/ק"ג של חומר יבש (Kalnitsky, 1985; Kabata-Pendias, Pendias, 1989).

התעניינות מוגברת בעופרת נגרמת על ידי מיקומו העדיפות בין המזהמים הסביבתיים העיקריים (Kovalsky, 1974; Sayet, 1987; Report..., 1997; Snakin, 1998; Makarov, 2002). המתכת רעילה למיקרואורגניזמים, צמחים, בעלי חיים ואנשים.

עודף עופרת בצמחים, הקשור לריכוזה הגבוה באדמה, מעכב את הנשימה ומדכא את תהליך הפוטוסינתזה, ומביא לעיתים לעלייה בתכולת הקדמיום ולירידה באספקת אבץ, סידן, זרחן וגופרית. כתוצאה מכך, תפוקת המפעל יורדת ואיכות המוצרים המיוצרים יורדת בחדות. תסמינים חיצוניים של ההשפעות השליליות של עופרת הם הופעת עלים ירוקים כהים, סלסול של עלים ישנים, עלווה עצומה. עמידות הצמחים לעודף שלו משתנה: דגנים פחות עמידים, קטניות עמידות יותר. לכן, תסמיני רעילות בגידולים שונים יכולים להופיע בתכולת עופרת ברוטו שונה בקרקע - מ-100 עד 500 מ"ג/ק"ג (Kabata-Pendias and Pendias, 1989; Ilyin and Syso, 2001). ריכוז מתכת מעל 10 מ"ג/ק"ג יבש. החומר רעיל לרוב הצמחים התרבותיים (Reutse, Kirstea, 1986).

עופרת חודרת לגוף האדם בעיקר דרך מערכת העיכול. במינונים רעילים היסוד מצטבר ברקמות הכליות, הכבד, הטחול והעצם.עם רעילות עופרת, נפגעים בעיקר האיברים ההמטופואטיים (אנמיה), מערכת העצבים (אנצפלופתיה ונוירופתיה) והכליות (נפרופתיה). המערכת ההמטופואטית רגישה ביותר לעופרת, במיוחד בילדים.

קדמיוםידוע כיסוד רעיל, אך הוא שייך גם לקבוצת המיקרו-אלמנטים ה"חדשים" (קדמיום, ונדיום, סיליקון, בדיל, פלואור) ובריכוזים נמוכים יכול לעורר את צמיחתם בבעלי חיים מסוימים (Avtsyn et al., 1991) . עבור צמחים גבוהים יותר, ערכו של קדמיום לא נקבע בצורה מהימנה.

הבעיות העיקריות הקשורות ליסוד זה עבור האנושות נגרמות על ידי זיהום טכנוגני של הסביבה והרעילות שלה לאורגניזמים חיים גם בריכוזים נמוכים (Ilyin, Syso, 2001).

הרעילות של קדמיום לצמחים מתבטאת בשיבוש פעילות האנזים, עיכוב פוטוסינתזה, הפרעה בטרנספירציה וכן עיכוב הפחתת NO 2 ל-NO בנוסף, במטבוליזם הצמחי הוא אנטגוניסט של מספר חומרי הזנה. (Zn, Cu, Mn, Ni, Se, Ca, Mg, P). כאשר נחשפים למתכת רעילה, הצמחים חווים עיכוב בגדילה, פגיעה במערכת השורשים וכלורוזיס עלים. קדמיום מגיע די בקלות מהאדמה ומהאטמוספירה לצמחים. מבחינת פיטוטוקסיות ויכולת הצטברות בצמחים, הוא נמצא במקום הראשון מבין HMs (Cd > Cu > Zn > Pb) (Ovcharenko et al., 1998).

קדמיום יכול להצטבר בגוף של בני אדם ובעלי חיים, בגלל הוא נספג בקלות יחסית ממזון ומים וחודר לאיברים ורקמות שונות. ההשפעה הרעילה של המתכת באה לידי ביטוי גם בריכוזים נמוכים מאוד. עודף שלו מעכב את הסינתזה של DNA, חלבונים וחומצות גרעין, משפיע על פעילות האנזימים, משבש את הספיגה והמטבוליזם של מיקרו-אלמנטים אחרים (Zn, Cu, Se, Fe), שעלולים לגרום למחסור בהם.

חילוף החומרים של קדמיום בגוף מאופיין בתכונות העיקריות הבאות (Avtsyn et al., 1991): היעדר מנגנון יעיל של בקרה הומאוסטטית; שימור ארוך טווח (הצטברות) בגוף עם זמן מחצית חיים ארוך מאוד (בממוצע 25 שנים); הצטברות מועדפת בכבד ובכליות; אינטראקציה אינטנסיבית עם מתכות דו ערכיות אחרות הן במהלך הספיגה והן ברמת הרקמה.

חשיפה כרונית לקדמיום בבני אדם גורמת לליקוי כליות, אי ספיקת ריאות, אוסטאומלציה, אנמיה ואובדן ריח. קיימות עדויות להשפעה המסרטנת האפשרית של קדמיום ולהשתתפותו הסביר בהתפתחות מחלות לב וכלי דם. הצורה החמורה ביותר של הרעלת קדמיום כרונית היא מחלת איתי-איתי, המאופיינת בעיוות שלד עם ירידה ניכרת בגובה, כאבי מותניים, תופעות כואבות בשרירי הרגליים והליכה של ברווז. בנוסף, ישנם שברים תכופים של עצמות מרוככות גם בעת שיעול, כמו גם חוסר תפקוד של הלבלב, שינויים במערכת העיכול, אנמיה היפוכרומית, חוסר תפקוד כליות ועוד (Avtsyn et al., 1991).

אָבָץ.עניין מיוחד באבץ קשור לגילוי תפקידו במטבוליזם של חומצות גרעין, תהליכי שעתוק, ייצוב של חומצות גרעין, חלבונים ובעיקר רכיבים של ממברנות ביולוגיות (Peive, 1961), וכן בחילוף החומרים של ויטמין A. הוא משחק תפקיד חשוב בסינתזה של חומצות גרעין וחלבון. אבץ קיים בכל 20 הנוקלאוטידיל טרנספראזות, וגילויו בתעתיקים הפוכים איפשר ליצור קשר הדוק עם תהליכי הקרצינוגנזה. האלמנט הכרחי לייצוב המבנה של DNA, RNA, ריבוזומים, ממלא תפקיד חשוב בתהליך התרגום והוא הכרחי בשלבים מרכזיים רבים של ביטוי גנים. אבץ נמצא בלמעלה מ-200 אנזימים השייכים לכל שש המחלקות, כולל הידרולאזות, טרנספראזות, אוקסידודורדוקטזות, ליאזות, ליאזות ואיזומראזות (Avtsyn et al., 1991). ייחודו של אבץ טמון בעובדה שאף יסוד אחר אינו חלק מכל כך הרבה אנזימים ואינו מבצע פונקציות פיזיולוגיות כה מגוונות (Kashin, 1999).

לריכוזים גבוהים של אבץ יש השפעה רעילה על אורגניזמים חיים. בבני אדם הם גורמים לבחילות, הקאות, אי ספיקת נשימה, פיברוזיס ריאתי, ומהווים מסרטן (Kenneth, Falchuk, 1993). עודף אבץ בצמחים מתרחש באזורים של זיהום קרקע תעשייתי, כמו גם בשימוש לא נכון בדשנים המכילים אבץ. לרוב מיני הצמחים יש סבילות גבוהה לעודף שלו בקרקעות. עם זאת, כאשר תכולת מתכת זו גבוהה מאוד בקרקעות, סימפטום שכיח של רעלת אבץ הוא כלורוזיס של עלים צעירים. כאשר הוא מסופק יתר על המידה לצמחים והאנטגוניזם הנובע מכך עם אלמנטים אחרים, ספיגת הנחושת והברזל מצטמצמת ומופיעים תסמינים של מחסור בהם.

בבעלי חיים ובבני אדם, אבץ משפיע על חלוקת תאים ונשימה, על התפתחות השלד, היווצרות המוח ורפלקסים התנהגותיים, ריפוי פצעים, תפקוד הרבייה, תגובה חיסונית ואינטראקציה עם אינסולין. כאשר האלמנט חסר, מתרחשות מספר מחלות עור. הרעילות של אבץ עבור בעלי חיים ובני אדם נמוכה, בגלל במקרה של צריכה עודפת, הוא אינו מצטבר, אלא מוסר. עם זאת, ישנם דיווחים בודדים בספרות על ההשפעות הרעילות של מתכת זו: עלייה במשקל חי בבעלי חיים פוחתת, דיכאון מופיע בהתנהגות והפלות אפשריות (Kalnitsky, 1985). באופן כללי, הבעיה הגדולה ביותר עבור צמחים, בעלי חיים ובני אדם ברוב המקרים היא מחסור באבץ ולא כמויות הרעילות שלו.

נְחוֹשֶׁת- הוא אחד האלמנטים החשובים ביותר שאין להם תחליף הנחוצים לאורגניזמים חיים. בצמחים הוא משתתף באופן פעיל בתהליכי פוטוסינתזה, נשימה, הפחתת וקיבוע חנקן. נחושת היא חלק ממספר אנזימי אוקסידאז - ציטוכרום אוקסידאז, צרולופלזמין, סופראוקסיד דיסמוטאז, אוראט אוקסידאז ואחרים (Shkolnik, 1974; Avtsyn et al., 1991) ומשתתפת בתהליכים ביוכימיים כמרכיב של אנזימים המבצעים תגובות של חמצון של מצעים עם חמצן מולקולרי. נתונים על רעילות היסוד לצמחים נדירים. נכון להיום, הבעיה העיקרית נחשבת לחוסר נחושת בקרקעות או חוסר איזון שלה עם קובלט. הסימנים העיקריים למחסור בנחושת לצמחים הם האטה ולאחר מכן הפסקת היווצרותם של אברי רבייה, הופעת גרגרים זעירים, אוזניים ריקות גרגירים וירידה בעמידות לגורמים סביבתיים שליליים. הרגישים ביותר למחסור בו הם חיטה, שיבולת שועל, שעורה, אספסת, סלק שולחן, בצל וחמניות (Ilyin, Syso 2001; Adriano, 1986).

בגוף הבוגר, מחצית מכמות הנחושת הכוללת מצויה בשרירים ובעצמות ו-10% בכבד. התהליכים העיקריים של ספיגה של יסוד זה מתרחשים בקיבה ובמעי הדק. ספיגתו ומטבוליזם שלו קשורים קשר הדוק לתכולת מאקרו ומיקרו-אלמנטים אחרים ותרכובות אורגניות במזון. יש אנטגוניזם פיזיולוגי של נחושת עם מוליבדן וגופרית גופרתית, כמו גם מנגן, אבץ, עופרת, סטרונציום, קדמיום, סידן וכסף. עודף של יסודות אלו, יחד עם תכולה נמוכה של נחושת במזון ומוצרי מזון, עלול לגרום למחסור משמעותי של אלה בבני אדם ובעלי חיים, אשר בתורו מוביל לאנמיה, ירידה בעוצמת הגדילה, ירידה במשקל חי, במקרה של חוסר מתכת חריף (פחות מ-2-3 מ"ג ליום) עלול לגרום לדלקת מפרקים שגרונית ולזפק אנדמי. מוּפרָז ספיגת נחושת על ידי בני אדם מובילה למחלת וילסון, שבה עודף של היסוד מושקע ברקמת המוח, העור, הכבד, הלבלב ושריר הלב.

ניקל.התפקיד הביולוגי של הניקל הואהשתתפות בארגון ובתפקוד המבני של המרכיבים התאיים העיקריים - DNA, RNA וחלבון. יחד עם זה, הוא קיים גם בוויסות ההורמונלי של הגוף. מבחינת תכונותיו הביוכימיות, ניקל דומה מאוד לברזל וקובלט. מחסור במתכות בחיות משק מעלה גירה מתבטא בירידה בפעילות האנזים ובאפשרות למוות.

עד כה אין נתונים בספרות על מחסור בניקל לצמחים, אולם מספר ניסויים הוכיחו השפעה חיובית של הוספת ניקל לקרקעות על תפוקת היבול, אשר עשויה לנבוע מכך שהיא מעוררת את התהליכים המיקרוביולוגיים של ניטריפיקציה ומינרליזציה של תרכובות חנקן בקרקעות (Kashin, 1998; Ilyin, Syso, 2001; Brown, Wilch, 1987). הרעילות של ניקל לצמחים מתבטאת בדיכוי תהליכי הפוטוסינתזה והטרנספירציה והופעת סימנים של כלורוזיס עלים. עבור אורגניזמים של בעלי חיים, ההשפעה הרעילה של היסוד מלווה בירידה בפעילותם של מספר מטלו-אנזימים, הפרעה בסינתזת חלבון, RNA ו-DNA, והתפתחות של נזק חמור באיברים ורקמות רבות. הרעילות העוברית של ניקל נקבעה בניסוי (Strochkova et al., 1987; Yagodin et al., 1991). צריכת יתר של מתכת לגוף של בעלי חיים ובני אדם עלולה להיות קשורה לזיהום טכנוגני אינטנסיבי של קרקעות וצמחים עם אלמנט זה.

כְּרוֹם. כרום הוא אחד היסודות החיוניים לאורגניזמים של בעלי חיים. תפקידיו העיקריים הם אינטראקציה עם אינסולין בתהליכי חילוף החומרים של פחמימות, השתתפות במבנה ובתפקוד של חומצות גרעין וככל הנראה בלוטת התריס (Avtsyn et al., 1991). אורגניזמים צמחיים מגיבים בחיוב ליישום של כרום ברמות נמוכות של הצורה הזמינה באדמה, אך נושא ההכרחיות של היסוד לאורגניזמים צמחיים ממשיך להיחקר.

ההשפעה הרעילה של מתכת תלויה בערכויות שלה: הקטיון המשושה רעיל הרבה יותר מהקטיון התלת-ערכי. תסמינים של רעילות כרום מתבטאים חיצונית בירידה בקצב הצמיחה וההתפתחות של הצמחים, נבילה של חלקי האוויר, פגיעה במערכת השורשים וכלורוזיס של עלים צעירים. עודף מתכת בצמחים מוביל לירידה חדה בריכוזים של יסודות רבים בעלי חשיבות פיזיולוגית, בעיקר K, P, Fe, Mn, Cu, B. בגוף של בני אדם ובעלי חיים, ל-Cr 6+ יש טוקסיקולוגי כללי, נפרוטוקסי. והשפעת הפטוטוקסיה. הרעילות של הכרום מתבטאת בשינויים בתגובה האימונולוגית של הגוף, ירידה בתהליכי שיקום בתאים, עיכוב אנזימים, פגיעה בכבד, שיבוש תהליכי חמצון ביולוגיים, בפרט מחזור החומצה הטריקרבוקסילית. בנוסף, עודף מתכת גורם לנגעים ספציפיים בעור (דרמטיטיס, כיבים), כיבים ברירית האף, דלקת פנאומוסקלרוזיס, גסטריטיס, כיבי קיבה ותריסריון, הפטוזיס כרומי, הפרעות בוויסות טונוס כלי הדם ופעילות הלב. תרכובות Cr 6+, יחד עם השפעות רעילות כלליות, עלולות לגרום להשפעות מוטגניות ומסרטנות. כרום, בנוסף לרקמת הריאה, מצטבר בכבד, בכליות, בטחול, בעצמות ובמח העצם (Krasnokutskaya et al., 1990).

השפעת ריכוזים רעילים של מתכות כבדות על צמחים מובאת בטבלה 1.1, ועל בריאות האדם ובעלי החיים – בטבלה 1.2.

טבלה 1.1

השפעת ריכוזים רעילים של כמה מתכות כבדות על צמחים

הערה: * - טופס נייד, לפי: Rautse, Kirstea, 1986; Kabata-Pendias, Pendias, 1989; Yagodin et al., 1989;. אילין, Syso, 2002

טבלה 1.2

השפעת זיהום סביבתי עם מתכות כבדות

על בריאות האדם ובעלי החיים

לפי: מתודולוגי..., 1982; קלניצקי, 1985; אבסין וחב', 1991; פוקטילוב, 1993; מקרוב, 2002

1.2. מתכות כבדות בקרקעות

תכולת החמ"ש בקרקעות תלויה, כפי שנקבע על ידי חוקרים רבים, בהרכב הסלעים המקוריים, שהמגוון המשמעותי שבהם קשור להיסטוריה הגיאולוגית המורכבת של התפתחות השטחים (קובדה, 1973). הכימיקלים הרכב סלעי האב, המיוצג על ידי תוצרי בליה של סלעים, נקבע מראש על ידי ההרכב הכימי של הסלעים המקוריים ותלוי בתנאי הטרנספורמציה ההיפרגנית.

בעשורים האחרונים, פעילות אנתרופוגנית של האנושות הייתה מעורבת באופן אינטנסיבי בתהליכי נדידת מתכות כבדות בסביבה הטבעית. כמויות היסודות הכימיים הנכנסים לסביבה כתוצאה מטכנוגנזה, בחלק מהמקרים, עולות משמעותית על רמת הצריכה הטבעית שלהם. למשל, בחירה גלובלית Pb ממקורות טבעיים בשנה הוא 12 אלף טון. ופליטות אנתרופוגניות 332 אלף טון. (נריאגו , 1989). בהיותם כלולים במחזורי הגירה טבעיים, זרימות אנתרופוגניות מובילות להתפשטות מהירה של מזהמים במרכיבים הטבעיים של הנוף העירוני, כאשר האינטראקציה שלהם עם בני אדם היא בלתי נמנעת. נפח המזהמים המכילים מתכות כבדות גדל מדי שנה ופוגע בסביבה הטבעית, מערער את האיזון האקולוגי הקיים ומשפיע לרעה על בריאות האדם.

המקורות העיקריים לכניסה אנתרופוגנית של מתכות כבדות לסביבה הם תחנות כוח תרמיות, מפעלים מתכתיים, מחצבות וממכרות להפקת עפרות פולי מתכתיות, הובלה, אמצעים כימיים להגנה על יבולים מפני מחלות ומזיקים, שריפת נפט ופסולת שונות, הפקת זכוכית, דשנים, מלט וכו'. הילות HM החזקות ביותר מתעוררות סביב מפעלי מתכות ברזליים ובעיקר שאינם ברזליים כתוצאה מפליטות אטמוספריות (קובלסקי, 1974; דוברובולסקי, 1983; ישראל, 1984; Geokhimiya..., 1986; Sayet , 1987; Panin, 2000; Kabala, Singh, 2001). השפעת המזהמים משתרעת על פני עשרות קילומטרים ממקור היסודות הנכנסים לאטמוספירה. לפיכך, מתכות בכמויות שבין 10% ל-30% מסך הפליטות לאטמוספירה מפוזרות על פני מרחק של 10 ק"מ או יותר ממפעל תעשייתי. במקרה זה, נצפה זיהום משולב של צמחים, המורכב מתצהיר ישיר של אירוסולים ואבק על פני העלים וספיגת שורש של מתכות כבדות שהצטברו בקרקע לאורך תקופה ארוכה של קבלת זיהום מהאטמוספרה ( Ilyin, Syso, 2001).

בהתבסס על הנתונים להלן, ניתן לשפוט את גודל הפעילות האנתרופוגנית של האנושות: התרומה של עופרת טכנוגנית היא 94-97% (השאר מקורות טבעיים), קדמיום - 84-89%, נחושת - 56-87%, ניקל - 66-75%, כספית - 58% וכו'. במקביל, 26-44% מהזרימה האנתרופוגנית העולמית של יסודות אלו מתרחשת באירופה, והשטח האירופי של ברית המועצות לשעבר מהווה 28-42% מכלל הפליטות באירופה (Vronsky, 1996). רמת הנשורת הטכנוגנית של מתכות כבדות מהאטמוספרה באזורים שונים בעולם אינה זהה (טבלה 1.3) ותלויה בנוכחות מרבצים מפותחים, מידת הפיתוח של תעשיות הכרייה והעיבוד והתעשייתיות, תחבורה, עיור. של שטחים וכו'.

טבלה 1.3

נשורת של מתכות כבדות מהאטמוספירה על פני השטח הבסיסי

אזורי העולם, אלף טון/שנה (ישראל ואח', 1989, מצוטט על ידי ורונסקי, 1996)

מחקר על חלקן של תעשיות שונות בזרימה העולמית של פליטות HM מראה: 73% מהנחושת ו-55% מהקדמיום קשורים לפליטות ממפעלי ייצור נחושת וניקל; 54% מפליטות הכספית מגיעות משריפת פחם; 46% ניקל - לשריפת מוצרי נפט; 86% מהעופרת נכנסת לאטמוספירה מכלי רכב (Vronsky, 1996). כמות מסוימת של מתכות כבדות מסופקת לסביבה גם על ידי החקלאות, בה משתמשים בחומרי הדברה ודשנים מינרליים; בפרט, סופר-פוספטים מכילים כמויות משמעותיות של כרום, קדמיום, קובלט, נחושת, ניקל, ונדיום, אבץ וכו'.

ליסודות הנפלטים לאטמוספירה דרך צינורות של תעשיות כימיות, כבדות וגרעיניות יש השפעה ניכרת על הסביבה. חלקן של תחנות כוח תרמיות ואחרות בזיהום אטמוספרי הוא 27%, מפעלי מתכות ברזל - 24.3%, מפעלים להפקה והפקה של חומרי בניין - 8.1% (Alekseev, 1987; Ilyin, 1991). HM (למעט כספית) מוכנסים בעיקר לאטמוספירה כחלק מאירוסולים. מערך המתכות ותכולתן באירוסולים נקבעים על פי ההתמחות של פעילויות תעשייתיות ואנרגיה. כאשר שורפים פחם, נפט ופצלים, אלמנטים הכלולים בסוגי דלק אלה נכנסים לאטמוספירה יחד עם עשן. לפיכך, הפחם מכיל צריום, כרום, עופרת, כספית, כסף, בדיל, טיטניום, כמו גם אורניום, רדיום ומתכות אחרות.

הזיהום הסביבתי המשמעותי ביותר נגרם על ידי תחנות כוח תרמיות חזקות (Maistrenko et al., 1996). מדי שנה, רק בעת שריפת פחם, משתחררת כספית לאטמוספירה פי 8700 ממה שניתן לכלול במחזור הביו-גיאוכימי הטבעי, אורניום - פי 60, קדמיום - פי 40, איטריום וזירקוניום - פי 10, בדיל - פי 3-4. . 90% של קדמיום, כספית, בדיל, טיטניום ואבץ המזהמים את האטמוספירה נכנסים אליו בעת שריפת פחם. זה משפיע באופן משמעותי על הרפובליקה של בוריאטיה, שבה מפעלי אנרגיה המשתמשים בפחם הם המזהמים הגדולים ביותר של האטמוספירה. ביניהם (במונחים של תרומה לסך הפליטות) בולטות תחנת הכוח המחוזית Gusinoozerskaya (30%) ותחנת הכוח התרמית-1 באולן-אודה (10%).

זיהום משמעותי של אוויר ואדמה באטמוספירה מתרחש עקב תחבורה. רוב HMs הכלולים בפליטות אבק וגזים ממפעלים תעשייתיים הם, ככלל, מסיסים יותר מאשר תרכובות טבעיות (Bolshakov et al., 1993). בין המקורות הפעילים ביותר של HMs הם ערים מתועשות גדולות. מתכות מצטברות במהירות יחסית בקרקעות עירוניות ומוסרות מהן באיטיות רבה: זמן מחצית החיים של אבץ הוא עד 500 שנים, קדמיום - עד 1100 שנים, נחושת - עד 1500 שנים, עופרת - עד כמה אלפי שנים (Maistrenko). et al., 1996). בערים רבות ברחבי העולם, שיעורים גבוהים של זיהום HM הובילו לשיבוש התפקודים האגרו-אקולוגיים הבסיסיים של קרקעות (Orlov et al., 1991; Kasimov et al., 1995). גידול צמחים חקלאיים המשמשים למזון בקרבת אזורים אלו עלול להיות מסוכן, שכן יבולים צוברים כמויות עודפות של HMs, מה שעלול להוביל למחלות שונות בבני אדם ובבעלי חיים.

על פי מספר מחברים (Ilyin, Stepanova, 1979; Zyrin, 1985; Gorbatov, Zyrin, 1987, וכו'), מידת זיהום הקרקע עם HMs מוערכת בצורה נכונה יותר לפי התוכן של הצורות הניידות הזמינות ביותר שלהן. עם זאת, ריכוזים מקסימליים המותרים (MPC) של צורות ניידות של רוב המתכות הכבדות לא פותחו כעת. לכן, נתוני ספרות על רמת התוכן שלהם המובילים להשלכות סביבתיות שליליות יכולים לשמש קריטריון להשוואה.

להלן תיאור קצר של תכונות המתכות לגבי מאפייני התנהגותן בקרקעות.

מוביל (Pb).מסה אטומית 207.2. מרכיב העדיפות הוא חומר רעיל. כל תרכובות העופרת המסיסות הן רעילות. בתנאים טבעיים, הוא קיים בעיקר בצורה של PbS. Clark Pb בקרום כדור הארץ הוא 16.0 מ"ג/ק"ג (Vinogradov, 1957). בהשוואה ל-HMs אחרים, הוא הכי פחות נייד, ומידת הניידות של האלמנט מופחתת מאוד כאשר קרקעות מסויידות. Mobile Pb קיים בצורה של קומפלקסים עם חומר אורגני (60-80% מ-Pb נייד). בערכי pH גבוהים, עופרת מקובעת בקרקע בצורה כימית בצורה של הידרוקסיד, פוספט, קרבונט וקומפלקסים Pb-אורגניים (אבץ וקדמיום..., 1992; Heavy..., 1997).

התכולה הטבעית של עופרת בקרקעות עוברת בתורשה מסלעי האם והיא קשורה קשר הדוק להרכבם המינרלוגי והכימי (Beus et al., 1976; Kabata-Pendias and Pendias, 1989). הריכוז הממוצע של יסוד זה בקרקעות העולם מגיע, לפי הערכות שונות, מ-10 (Saet et al., 1990) ל-35 מ"ג/ק"ג (Bowen, 1979). הריכוז המרבי המותר של עופרת לקרקעות ברוסיה מתאים ל-30 מ"ג/ק"ג (Instructive..., 1990), בגרמניה - 100 מ"ג/ק"ג (Kloke, 1980).

ריכוזים גבוהים של עופרת בקרקעות יכולים להיות קשורים הן לחריגות גיאוכימיות טבעיות והן להשפעה אנתרופוגנית. במקרה של זיהום טכנוגני, הריכוז הגבוה ביותר של היסוד נמצא לרוב בשכבת הקרקע העליונה. באזורי תעשייה מסוימים הוא מגיע ל-1000 מ"ג/ק"ג (Dobrovolsky, 1983), ובשכבת פני הקרקע סביב מפעלי מתכות לא ברזליים במערב אירופה - 545 מ"ג/ק"ג (Reutse, Kirstea, 1986).

תכולת העופרת בקרקעות ברוסיה משתנה באופן משמעותי בהתאם לסוג הקרקע, הקרבה של מפעלים תעשייתיים וחריגות גיאוכימיות טבעיות. בקרקעות של אזורי מגורים, במיוחד אלה הקשורים לשימוש וייצור של מוצרים המכילים עופרת, תכולת אלמנט זה גבוהה לעתים פי עשרות או יותר מהריכוז המרבי המותר (טבלה 1.4). על פי הערכות ראשוניות, עד 28% משטח המדינה מכילה תכולת Pb בקרקע, בממוצע, מתחת לרמת הרקע, ו-11% ניתן לסווג כאזור סיכון. יחד עם זאת, בפדרציה הרוסית בעיית זיהום הקרקע בעופרת היא בעיקר בעיה באזורי מגורים (Snakin et al., 1998).

קדמיום (CD).מסה אטומית 112.4. קדמיום קרוב בתכונות הכימיות לאבץ, אך נבדל ממנו בניידות רבה יותר בסביבות חומציות ובנגישות טובה יותר לצמחים. בתמיסת הקרקע, המתכת קיימת בצורה של Cd 2+ ויוצרת יונים מורכבים וצ'לטים אורגניים. הגורם העיקרי הקובע את תכולת היסוד בקרקעות בהיעדר השפעה אנתרופוגנית הוא סלעי האם (Vinogradov, 1962; Mineev et al., 1981; Dobrovolsky, 1983; Ilyin, 1991; Zinc and Cadmium..., 1992; קדמיום: אקולוגי..., 1994). קלארק של קדמיום בליתוספירה 0.13 מ"ג/ק"ג (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). בסלעים היוצרים קרקע, תכולת המתכות הממוצעת היא: בחרסיות ובפצלים - 0.15 מ"ג/ק"ג, לס ולס דמוי אדמה - 0.08, חולות וחולות חוליות - 0.03 מ"ג/ק"ג (אבץ וקדמיום..., 1992) . במשקעים רבעוניים של מערב סיביר, ריכוז הקדמיום משתנה בטווח של 0.01-0.08 מ"ג/ק"ג.

הניידות של קדמיום בקרקע תלויה בסביבה ובפוטנציאל החיזור (Heavy..., 1997).

תכולת הקדמיום הממוצעת בקרקעות ברחבי העולם היא 0.5 מ"ג/ק"ג (Sayet et al., 1990). ריכוזו בכיסוי הקרקע של החלק האירופי של רוסיה הוא 0.14 מ"ג/ק"ג באדמה סודי-פודזולית, 0.24 מ"ג/ק"ג בצ'רנוזם (אבץ וקדמיום..., 1992), 0.07 מ"ג/ק"ג בסוגים העיקריים של קרקעות של מערב סיביר (אילין, 1991). התכולה המותרת (ATC) המשוערת של קדמיום עבור אדמה חולית וחולית ברוסיה היא 0.5 מ"ג/ק"ג, בגרמניה ה-MPC של קדמיום הוא 3 מ"ג/ק"ג (Kloke, 1980).

זיהום קרקע בקדמיום נחשב לאחת התופעות הסביבתיות המסוכנות ביותר, שכן הוא מצטבר בצמחים מעל לנורמה גם בזיהום קרקע חלש (קדמיום..., 1994; Ovcharenko, 1998). הריכוזים הגבוהים ביותר של קדמיום בשכבת הקרקע העליונה נצפים באזורי כרייה - עד 469 מ"ג/ק"ג (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), בסביבות מתכת אבץ הם מגיעים ל-1700 מ"ג/ק"ג (Reutse, Cirstea, 1986).

אבץ (Zn).מסה אטומית 65.4. הקלרק שלו בקרום כדור הארץ הוא 83 מ"ג/ק"ג. האבץ מרוכז במשקעי חרסית ובפצלי חרס בכמויות שבין 80 ל-120 מ"ג/ק"ג (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), במרבצי חרס קולוביאליים, דמויי לס וקרבונטיים של אוראל, בחפרות של מערב סיביר - מ-60 עד 80 מ"ג/ק"ג.

גורמים חשובים המשפיעים על הניידות של Zn בקרקעות הם התוכן של מינרלים חימר ו-pH. כאשר ה-pH עולה, היסוד עובר לקומפלקסים אורגניים ונקשר לאדמה. יוני אבץ גם מאבדים את הניידות, נכנסים לחללים הבין-מנותיים של סריג הגביש המונטמורילוניט. Zn יוצר צורות יציבות עם חומר אורגני, ולכן ברוב המקרים הוא מצטבר באופקי קרקע עם תכולת חומוס גבוהה ובכבול.

הסיבות לעלייה בתכולת האבץ בקרקעות יכולות להיות גם חריגות גיאוכימיות טבעיות וגם זיהום טכנוגני. המקורות האנתרופוגניים העיקריים לקבלתו הם בעיקר מפעלי מטלורגיה לא ברזליים. זיהום הקרקע במתכת זו הוביל באזורים מסוימים להצטברות גבוהה במיוחד בשכבת הקרקע העליונה - עד 66,400 מ"ג/ק"ג. באדמות גינה מצטבר עד 250 מ"ג/ק"ג או יותר של אבץ (Kabata-Pendias and Pendias, 1989). ה-MPC של אבץ עבור קרקעות חוליות וחולות הוא 55 מ"ג/ק"ג; מדענים גרמנים ממליצים על MPC של 100 מ"ג/ק"ג (Kloke, 1980).

נחושת (Cu).מסה אטומית 63.5. קלארק בקרום כדור הארץ הוא 47 מ"ג/ק"ג (Vinogradov, 1962). מבחינה כימית, נחושת היא מתכת פעילה נמוכה. הגורם הבסיסי המשפיע על ערכו של תכולת Cu הוא ריכוזו בסלעים היוצרים קרקע (Goryunova et al., 2001). מבין הסלעים המאתיים, הכמות הגדולה ביותר של היסוד מצטברת בסלעים בסיסיים - בזלת (100-140 מ"ג/ק"ג) ואנדזיטים (20-30 מ"ג/ק"ג). כריכה וחול דמוי לס (20-40 מ"ג/ק"ג) עשירות פחות בנחושת. תכולתו הנמוכה ביותר נצפית באבני חול, אבני גיר וגרניט (5-15 מ"ג/ק"ג) (Kovalsky, Andriyanova, 1970; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). ריכוז המתכות בחרסיות של החלק האירופי של שטחה של ברית המועצות לשעבר מגיע ל-25 מ"ג/ק"ג (Malgin, 1978; Kovda, 1989), בחומרים דמויי לס - 18 מ"ג/ק"ג (Kovda, 1989). אדמה חולית וסלעים יוצרי אדמה חולית של הרי אלטאי צוברים בממוצע 31 מ"ג/ק"ג נחושת (Malgin, 1978), בדרום מערב סיביר - 19 מ"ג/ק"ג (Ilyin, 1973).

בקרקעות, נחושת היא יסוד נודד חלש, אם כי התוכן של הצורה הניידת יכול להיות גבוה למדי. כמות הנחושת הניידת תלויה בגורמים רבים: ההרכב הכימי והמינרולוגי של סלע האם, ה-pH של תמיסת הקרקע, תכולת החומר האורגני וכו' (Vinogradov, 1957; Peive, 1961; Kovalsky, Andriyanova, 1970; אלכסייב, 1987 וכו'). הכמות הגדולה ביותר של נחושת באדמה קשורה לתחמוצות של ברזל, מנגן, הידרוקסידים של ברזל ואלומיניום, ובמיוחד עם מונטמורילוניט ורמיקוליט. חומצות הומיות ופולוויות מסוגלות ליצור קומפלקסים יציבים עם נחושת. ב-pH 7-8, מסיסות הנחושת היא הנמוכה ביותר.

תכולת הנחושת הממוצעת בקרקעות העולם היא 30 מ"ג/ק"ג (בואן , 1979). ליד מקורות זיהום תעשייתיים, במקרים מסוימים, ניתן להבחין בזיהום קרקע בנחושת עד 3500 מ"ג/ק"ג (Kabata-Pendias and Pendias, 1989). תכולת המתכות הממוצעת באדמות של אזורי המרכז והדרומי של ברית המועצות לשעבר היא 4.5-10.0 מ"ג/ק"ג, דרום מערב סיביר - 30.6 מ"ג/ק"ג (אילין, 1973), סיביר והמזרח הרחוק - 27.8 מ"ג/ ק"ג (Makeev, 1973). הריכוז המקסימלי המותר של נחושת ברוסיה הוא 55 מ"ג/ק"ג (Instructive..., 1990), הריכוז המרבי המותר עבור קרקעות חוליות וחולות הוא 33 מ"ג/ק"ג (Control..., 1998), בגרמניה - 100 מ"ג/ק"ג ( Kloke, 1980).

ניקל (Ni). מסה אטומית 58.7. במשקעים יבשתיים הוא קיים בעיקר בצורת סולפידים וארסניטים, והוא קשור גם לקרבונטים, פוספטים וסיליקטים. הקלרק של היסוד בקרום כדור הארץ הוא 58 מ"ג/ק"ג (Vinogradov, 1957). סלעים אולטרה-בסיסיים (1400-2000 מ"ג/ק"ג) ובסיסיים (200-1000 מ"ג/ק"ג) צוברים את הכמות הגדולה ביותר של מתכת, בעוד סלעי משקע וחומצי מכילים אותה בריכוזים נמוכים בהרבה - 5-90 ו-5-15 מ"ג/ק"ג, בהתאמה (Reutse, Cîrstea, 1986; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). ההרכב הגרנולומטרי שלהם ממלא תפקיד גדול בהצטברות ניקל בסלעים היוצרים אדמה. אם נשתמש בדוגמה של סלעים יוצרים קרקע של מערב סיביר, ברור שבסלעים קלים יותר התוכן שלו הוא הנמוך ביותר, בסלעים כבדים הוא הגבוה ביותר: בחולות - 17, חוליות וחולות קלות -22, חוצות בינוניות - 36, חרסות וחרסיות כבדות - 46 (אילין, 2002) .

תכולת הניקל בקרקעות תלויה במידה רבה באספקת יסוד זה לסלעים היוצרים קרקע (Kabata-Pendias and Pendias, 1989). הריכוזים הגבוהים ביותר של ניקל נצפים בדרך כלל בקרקעות חרסיות וחרסיות, בקרקעות הנוצרות על סלעים בסיסיים ווולקניים ועשירות בחומר אורגני. התפלגות ה-Ni בפרופיל הקרקע נקבעת על פי תכולת החומר האורגני, תחמוצות אמורפיות וכמות שבריר החרסית.

רמת ריכוז הניקל בשכבת הקרקע העליונה תלויה גם במידת הזיהום הטכנוגני. באזורים עם תעשיית עיבוד מתכת מפותחת, הצטברות גבוהה מאוד של ניקל מצויה בקרקעות: בקנדה התוכן הגולמי שלו מגיע ל-206-26000 מ"ג/ק"ג, ובבריטניה תכולת הצורות הניידות מגיעה ל-506-600 מ"ג/ק"ג. באדמות של בריטניה הגדולה, הולנד, גרמניה, שטופלו בבוצת שפכים, ניקל מצטבר עד 84-101 מ"ג/ק"ג (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). ברוסיה (לפי סקר של 40-60% מהקרקעות על קרקע חקלאית), 2.8% מכיסוי הקרקע מזוהם ביסוד זה. חלקן של הקרקעות המזוהמות ב-Ni בין יתר HMs (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As וכו') הוא למעשה המשמעותי ביותר והוא שני רק לאדמות המזוהמות בנחושת (3.8%) (Aristarkhov, Kharitonova, 2002 ). על פי נתוני ניטור הקרקע מהתחנה הממלכתית של השירות האגרוכימי "בוריאצקאיה" לשנים 1993-1997. בשטח הרפובליקה של בוריאטיה, נרשם חריגה מהריכוז המרבי המותר של ניקל על 1.4% מהאדמות מהשטח החקלאי הנסקר, וביניהן קרקעות הזקמנסקי (20% מהקרקע - 46 אלף דונם מזוהמים) ומחוזות חורינסקי (11% מהקרקע - 8 אלף דונם מזוהמים).

Chrome (Cr).מסה אטומית 52. בתרכובות טבעיות, לכרום יש ערכיות של +3 ו-+6. רוב ה-Cr 3+ קיים בכרומיט FeCr 2 O 4 או במינרלים אחרים מסדרת הספינלים, שם הוא מחליף את Fe ו-Al, אליהם הוא קרוב מאוד בתכונותיו הגיאוכימיות וברדיוס היוני.

קלארק של כרום בקרום כדור הארץ - 83 מ"ג/ק"ג. הריכוזים הגבוהים ביותר שלו בין סלעי בקע אופייניים לסלעים אולטרה-מאפיים ובסיסיים (1600-3400 ו-170-200 מ"ג/ק"ג, בהתאמה), ריכוזים נמוכים יותר לסלעים בינוניים (15-50 מ"ג/ק"ג) והנמוכים ביותר לסלעים חומציים (4- 25 מ"ג/ק"ג). ק"ג). בין סלעי משקע, התכולה המקסימלית של היסוד נמצאה במשקעים חרסיתיים ובפצלים (60-120 מ"ג/ק"ג), המינימום באבני חול ואבני גיר (5-40 מ"ג/ק"ג) (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). תכולת המתכת בסלעים היוצרים אדמה באזורים שונים היא מגוונת מאוד. בחלק האירופי של ברית המועצות לשעבר, תכולתו בסלעים היוצרים אדמה הנפוצים ביותר כמו לס, פחמתי דמוי לס וחומרי כיסוי עומד על 75-95 מ"ג/ק"ג בממוצע (Yakushevskaya, 1973). סלעים יוצרי קרקע של מערב סיביר מכילים בממוצע 58 מ"ג/ק"ג Cr, וכמותו קשורה קשר הדוק להרכב הגרנולומטרי של הסלעים: סלעי אדמה חוליים וחוליים - 16 מ"ג/ק"ג, וסלעי חרסית וחרסיתיים בינוניים - כ-60 מ"ג/ק"ג (Ilyin, Syso, 2001).

בקרקעות, רוב הכרום קיים בצורה של Cr 3+. בסביבה חומצית, יון Cr 3+ אינרטי; ב-pH 5.5, הוא משקע כמעט לחלוטין. יון Cr 6+ אינו יציב במיוחד ומתגייס בקלות גם בקרקע חומצית וגם בקרקע בסיסית. ספיחת הכרום על ידי חימר תלויה ב-pH של המדיום: עם עליית ה-pH, ספיחה של Cr 6+ יורדת, ו-Cr 3+ עולה. חומר אורגני בקרקע ממריץ את הפחתת ה-Cr 6+ ל-Cr 3+.

התכולה הטבעית של הכרום בקרקעות תלויה בעיקר בריכוזו בסלעים היוצרים קרקע (Kabata-Pendias and Pendias, 1989; Krasnokutskaya et al., 1990), והתפלגות לאורך פרופיל הקרקע תלויה במאפייני היווצרות הקרקע, ב. במיוחד על ההרכב הגרנולומטרי של אופקים גנטיים. תכולת הכרום הממוצעת בקרקעות היא 70 מ"ג/ק"ג (Bowen, 1979). התכולה הגבוהה ביותר של היסוד נצפית בקרקעות הנוצרות על סלעים בסיסיים וולקניים העשירים במתכת זו. התכולה הממוצעת של Cr בקרקעות של ארה"ב היא 54 מ"ג/ק"ג, סין - 150 מ"ג/ק"ג (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), אוקראינה - 400 מ"ג/ק"ג (Bespamyatnov, Krotov, 1985). ברוסיה, הריכוזים הגבוהים שלו בקרקעות בתנאים טבעיים נובעים מהעשרה של סלעים יוצרים קרקע. צ'רנוזמים של קורסק מכילים 83 מ"ג/ק"ג של כרום, קרקעות סודי-פודזוליות של אזור מוסקבה - 100 מ"ג/ק"ג. בקרקעות האורל, שנוצרו על סרפנטיניטים, המתכת מכילה עד 10,000 מ"ג/ק"ג, במערב סיביר – 86–115 מ"ג/ק"ג (Yakushevskaya, 1973; Krasnokutskaya et al., 1990; Ilyin, Syso, 2001).

התרומה של מקורות אנתרופוגניים לאספקת הכרום היא משמעותית מאוד. מתכת כרום משמשת בעיקר לציפוי כרום כמרכיב של פלדות סגסוגת. זיהום קרקע ב- Cr נרשם עקב פליטות ממפעלי מלט, מזבלות סיגים של ברזל-כרום, בתי זיקוק לנפט, מפעלי מתכות ברזליות ולא ברזליות, שימוש בבוצת שפכים תעשייתית בחקלאות, במיוחד מבורסקאות, ודשנים מינרליים. הריכוזים הגבוהים ביותר של כרום בקרקעות מזוהמות טכנוגניות מגיעים ל-400 מ"ג/ק"ג או יותר (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), מה שאופייני במיוחד לערים גדולות (טבלה 1.4). בבוריאטיה, על פי נתוני ניטור הקרקע שבוצעו על ידי התחנה הממלכתית של השירות האגרוכימי "בוריאצקאיה" בשנים 1993-1997, 22 אלף דונם מזוהמים בכרום. עודפים של MPC פי 1.6-1.8 נרשמו באזורי דז'ידינסקי (6.2 אלף הקטרים), זקמנסקי (17.0 אלף הקטרים) וטונקינסקי (14.0 אלף הקטרים). הריכוז המרבי המותר לכרום בקרקעות ברוסיה טרם פותח, אך בגרמניה עבור קרקעות קרקע חקלאיות הוא 200-500, עבור חלקות גן - 100 מ"ג/ק"ג (Ilyin, Syso, 2001; Eikmann, Kloke, 1991 ).

1.3. השפעתן של מתכות כבדות על צנוז חיידקים בקרקע

אחד האינדיקטורים האבחוניים היעילים ביותר של זיהום קרקע הוא מצבה הביולוגי, שניתן להעריך על פי הכדאיות של מיקרואורגניזמים בקרקע המאכלסים אותה (Babieva et al., 1980; Levin et al., 1989; Guzev, Levin, 1991; Kolesnikov , 1995; Zvyagintsev et al., 1997; Saeki etc. al., 2002).

כמו כן, יש לקחת בחשבון שלמיקרואורגניזמים תפקיד חשוב בנדידת מתכות כבדות בקרקע. בתהליך החיים הם פועלים כיצרנים, צרכנים וסוכני תחבורה במערכת האקולוגית של הקרקע. פטריות קרקע רבות מפגינות את היכולת לשתק מתכות כבדות, לקבע אותן בתפטיר ולהדיר אותן באופן זמני מהמחזור. בנוסף, פטריות, המשחררות חומצות אורגניות, מנטרלות את השפעת היסודות הללו, ויוצרות איתם רכיבים פחות רעילים ונגישים לצמחים מאשר יונים חופשיים (Pronina, 2000; Zeolites, 2000).

בהשפעת ריכוזים מוגברים של מתכות כבדות, נצפית ירידה חדה בפעילות האנזימים: עמילאז, דהידרוגנאז, אוריאה, אינוורטאז, קטלאז (Grigoryan, 1980; Panikova, Pertsovskaya, 1982), וכן מספר מסוימים מבחינה אגרונומית. קבוצות יקרות ערך של מיקרואורגניזמים (Bulavko, 1982; Babich, Stotzky, 1985). HMs מעכבים את תהליכי המינרליזציה והסינתזה של חומרים שונים בקרקעות (Naplekova, 1982; Evdokimova et al., 1984), מדכאים את הנשימה של מיקרואורגניזמים בקרקע, גורמים להשפעה מיקרובוסטטית (Skvortsova et al., 1980), ויכולים לפעול כ. גורם מוטגני (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). עם תכולה מופרזת של מתכות כבדות בקרקע, הפעילות של תהליכים מטבוליים פוחתת, טרנספורמציות מורפולוגיות מתרחשות במבנה אברי הרבייה ושינויים נוספים בביוטה הקרקע. HMs יכולים לדכא באופן משמעותי פעילות ביוכימית ולגרום לשינויים במספר הכולל של מיקרואורגניזמים בקרקע (Brookes, Mcgrant, 1984).

זיהום קרקע במתכות כבדות גורם לשינויים מסוימים בהרכב המינים של קומפלקס מיקרואורגניזמים בקרקע. כדפוס כללי, קיימת הפחתה משמעותית בעושר המינים ובמגוון של מכלול המיקרומיציטים בקרקע עקב זיהום. בקהילה המיקרוביאלית של קרקע מזוהמת מופיעים מינים של מיקרומיציטים שאינם רגילים לתנאים רגילים ועמידים בפני HM (Kobzev, 1980; Lagauskas et al., 1981; Evdokimova et al., 1984). הסבילות של מיקרואורגניזמים לזיהום קרקע תלויה בהשתייכותם לקבוצות שיטתיות שונות. מינים מהסוג Bacillus, מיקרואורגניזמים מחנקים, רגישים מאוד לריכוזים גבוהים של מתכות כבדות, פסאודומונאדים, סטרפטומיציטים וסוגים רבים של מיקרואורגניזמים מתפוררים תאית עמידים מעט יותר, בעוד שהעמידים ביותר הם פטריות ואקטינומיציטים (Naplekova, 1982; Zeolites. ..., 2000).

בריכוזים נמוכים של מתכות כבדות, נצפה גירוי מסוים של התפתחות הקהילה המיקרוביאלית, ואז, ככל שהריכוזים עולים, מתרחשת עיכוב חלקי ולבסוף, דיכוי מוחלט שלה. שינויים משמעותיים בהרכב המינים נרשמים בריכוזי HM גבוהים פי 50-300 מאלה ברקע.

מידת העיכוב של הפעילות החיונית של קהילות מיקרוביאליות תלויה גם בתכונות הפיזיולוגיות והביוכימיות של מתכות ספציפיות המזהמות קרקעות. עופרת משפיעה לרעה על הפעילות הביוטית בקרקע, מעכבת את פעילות האנזימים, מפחיתה את עוצמת שחרור הפחמן הדו חמצני ואת מספר המיקרואורגניזמים, גורמת להפרעות במטבוליזם של מיקרואורגניזמים, בעיקר בתהליכי הנשימה וחלוקת התאים. יוני קדמיום בריכוז של 12 מ"ג/ק"ג משבשים את קיבוע החנקן האטמוספרי, כמו גם את תהליכי האמוניפיקציה, הניטריפיקציה והדניטריפיקציה (Rautse, Kirstea, 1986). פטריות רגישות ביותר להשפעות של קדמיום, ומינים מסוימים נעלמים לחלוטין לאחר שהמתכת נכנסת לאדמה (קדמיום: אקולוגי..., 1994). עודף אבץ בקרקעות מעכב תסיסה של פירוק תאית, נשימה של מיקרואורגניזמים, פעולת urease וכו', וכתוצאה מכך תהליכי הטרנספורמציה של חומר אורגני בקרקעות משתבשים. בנוסף, ההשפעה הרעילה של מתכות כבדות תלויה במערך המתכות ובהשפעותיהן ההדדיות (אנטגוניסטיות, סינרגיות או מצטברות) על המיקרוביוטה.

לפיכך, בהשפעת זיהום הקרקע במתכות כבדות, מתרחשים שינויים במכלול של מיקרואורגניזמים בקרקע. הדבר בא לידי ביטוי בירידה בעושר ובמגוון המינים ובעלייה בשיעור המיקרואורגניזמים הסובלניים לזיהום. עוצמת הטיהור העצמי של הקרקע ממזהמים תלויה בפעילות תהליכי הקרקע ובפעילות החיונית של המיקרואורגניזמים המאכלסים אותה.

רמת זיהום הקרקע במתכות כבדות משפיעה על האינדיקטורים של פעילות ביוכימית בקרקע, מבנה המינים והמספר הכולל של קהילות חיידקים (Microorganisms..., 1989). בקרקעות שבהן תכולת המתכות הכבדות עולה על הרקע פי 2-5 או יותר, אינדיקטורים בודדים לפעילות אנזימטית משתנים בצורה הבולטת ביותר, הביומסה הכוללת של קהילת החיידקים העמילוליטית עולה מעט, וגם אינדיקטורים מיקרוביולוגיים אחרים משתנים. עם עלייה נוספת בתכולת ה-HM לסדר גודל אחד, מתגלה ירידה משמעותית באינדיקטורים מסוימים לפעילות הביוכימית של מיקרואורגניזמים בקרקע (Grigoryan, 1980; Panikova, Pertsovskaya, 1982). ישנה חלוקה מחדש של הדומיננטיות של קהילת החיידקים העמילוליטים בקרקע. בקרקע המכילה מתכות כבדות בריכוזים אחד עד שניים בסדרי גודל גבוהים מרמות הרקע, שינויים בקבוצה שלמה של פרמטרים מיקרוביולוגיים משמעותיים. מספר המינים של micromycetes בקרקע מצטמצם, והמינים העמידים ביותר מתחילים לשלוט באופן מוחלט. כאשר תכולת המתכות הכבדות בקרקע עולה על הרקע בשלושה סדרי גודל, נצפים שינויים חדים כמעט בכל הפרמטרים המיקרוביולוגיים. בריכוזים המצוינים של מתכות כבדות בקרקעות, המיקרוביוטה הנורמלית לקרקע לא מזוהמת מעוכבת ומומתת. במקביל, מספר מצומצם מאוד של מיקרואורגניזמים עמידים ל-HMs, בעיקר micromycetes, מתפתחים באופן פעיל ואף דומיננטיים לחלוטין. לבסוף, בריכוזי HM בקרקעות העולים על רמות הרקע בארבעה סדרי גודל או יותר, מתגלה ירידה קטסטרופלית בפעילות המיקרוביולוגית של קרקעות, הגובלת במוות מוחלט של מיקרואורגניזמים.

1.4. מתכות כבדות בצמחים

מזון מהצומח הוא המקור העיקרי של HMs בבני אדם ובעלי חיים. לפי נתונים שונים (Panin, 2000; Ilyin, Syso, 2001), מ-40 עד 80% מ-HM מגיעים איתו, ורק 20-40% מגיעים עם אוויר ומים. לכן, בריאות הציבור תלויה במידה רבה ברמת הצטברות המתכות בצמחים המשמשים למזון.

ההרכב הכימי של הצמחים, כידוע, משקף את הרכב היסודות של הקרקעות. לכן, הצטברות יתר של HMs על ידי צמחים נובעת בעיקר מהריכוזים הגבוהים שלהם בקרקעות. בפעילות חייהם, צמחים באים במגע רק עם צורות זמינות של מתכות כבדות, שכמותן, בתורה, קשורה קשר הדוק ליכולת החציצה של הקרקע. עם זאת, ליכולתן של קרקעות לקשור ולנטרל HMs יש גבולות, וכאשר הן אינן יכולות יותר להתמודד עם זרימת המתכות הנכנסת, הופכת חשובה נוכחותם של מנגנונים פיזיולוגיים וביוכימיים בצמחים עצמם המונעים את כניסתם.

מנגנוני ההתנגדות של צמחים לעודפי HMs יכולים להתבטא בכיוונים שונים: מינים מסוימים מסוגלים לצבור ריכוזים גבוהים של HMs, אך מגלים סובלנות כלפיהם; אחרים מבקשים להפחית את צריכתם על ידי מיקסום תפקודי המחסום שלהם. עבור רוב הצמחים, רמת המחסום הראשונה היא השורשים, שם נשמרת הכמות הגדולה ביותר של HMs, הבאה היא הגבעולים והעלים, ולבסוף, האחרונה היא האיברים וחלקי הצמחים האחראים על תפקודי הרבייה (לרוב זרעים ופירות, וכן שורשים ופקעות וכו'). (Garmash G.A. 1982; Ilyin, Stepanova, 1982; Garmash N.Yu., 1986; Alekseev, 1987; Heavy..., 1987; Goryunova, 1995; Orlov et al., 1991 ואחרים; Ilyin, Syso, 2001). רמת הצטברות HM על ידי צמחים שונים בהתאם למאפיינים הגנטיים והמינים שלהם עם תכולת HM זהה בקרקעות מומחשת בבירור על ידי הנתונים המוצגים בטבלה 1.5.

טבלה 1.5

אדמה מזוהמת טכנולוגית, מ"ג/ק"ג משקל רטוב (חלקת גן,

בלובו, אזור קמרובו) (Ilyin, Syso, 2001)

הערה: תוכן ברוטו באדמה Zn הוא 7130, P b - 434 מ"ג/ק"ג

עם זאת, דפוסים אלו לא תמיד חוזרים על עצמם, מה שכנראה נובע מתנאי הגידול של הצמחים והספציפיות הגנטית שלהם. היו מקרים שבהם זנים שונים של אותו יבול שגדלו על אדמה מזוהמת באותה מידה הכילו כמויות שונות של מתכות כבדות. עובדה זו נובעת ככל הנראה מהפולימורפיזם התוך-ספציפי הטמון בכל היצורים החיים, שיכול להתבטא גם במקרה של זיהום טכנוגני של הסביבה הטבעית. תכונה זו בצמחים יכולה להפוך לבסיס למחקר רבייה גנטית במטרה ליצור זנים בעלי יכולות הגנה מוגברות ביחס לריכוזים עודפים של HMs (Ilyin, Syso, 2001).

למרות השונות המשמעותית של צמחים שונים בהצטברות מתכות כבדות, להצטברות הביולוגית של יסודות יש נטייה מסוימת, המאפשרת לסדרם למספר קבוצות: 1) Cd, Cs, Rb - יסודות של ספיגה אינטנסיבית; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co – דרגת ספיגה ממוצעת; 3) Mn, Ni, Cr - ספיגה חלשה ו-4) Se, Fe, Ba, Te - יסודות שקשה לגשת לצמחים (Heavy..., 1987; Cadmium..., 1994; Pronina, 2000).

דרך נוספת של מתכות כבדות להיכנס לצמחים היא באמצעות ספיגת עלים מזרמי אוויר. זה מתרחש כאשר ישנה נפילה משמעותית של מתכות מהאטמוספרה על מנגנון העלים, לרוב ליד מפעלים תעשייתיים גדולים. כניסת אלמנטים לצמחים דרך עלים (או ספיגת עלים) מתרחשת בעיקר באמצעות חדירה לא מטבולית דרך הציפורן. HMs שנספגים עלים יכולים להיות מועברים לאיברים ורקמות אחרים ולהיכלל בחילוף החומרים. מתכות המופקדות עם פליטת אבק על עלים וגבעולים אינן מהוות סכנה לבני אדם אם הצמחים נשטפים היטב לפני האכילה. עם זאת, בעלי חיים שאוכלים צמחייה כזו יכולים להשיג כמויות גדולות של מתכות כבדות.

כאשר צמחים גדלים, האלמנטים מופצים מחדש בכל האיברים שלהם. במקביל, נקבעת התבנית הבאה בתוכן לנחושת ואבץ: שורשים > תבואה > קש. לעופרת, קדמיום וסטרונציום יש לו צורה שונה: שורשים > קש > דגן (Heavy..., 1997). ידוע שיחד עם ספציפיות המין של צמחים ביחס להצטברות של מתכות כבדות, ישנם גם דפוסים כלליים מסוימים. לדוגמה, התכולה הגבוהה ביותר של HMs נמצאה בירקות עלים וגידולי תחמיץ, והנמוכה ביותר בקטניות, דגנים וגידולים תעשייתיים.

לפיכך, החומר הנחשב מצביע על תרומה עצומה לזיהום קרקעות וצמחים על ידי מתכות כבדות מערים גדולות. לכן, הבעיה של TM הפכה לאחת הבעיות ה"חריפות" של מדעי הטבע המודרניים. סקר גיאוכימי שנערך בעבר של קרקעות באולן-אודה (Belogolov, 1989) מאפשר לנו להעריך את רמת הזיהום הכוללת של שכבת 0-5 ס"מ של כיסוי הקרקע עם מגוון רחב של יסודות כימיים. עם זאת, הקרקעות של שיתופיות גן ודאצ'ה, חלקות אישיות ואדמות אחרות בהן האוכלוסייה מגדלת צמחי מזון, כלומר, נותרות כמעט בלתי נחקרות. אותם אזורים שהזיהום שלהם עלול להשפיע ישירות על בריאות אוכלוסיית אולן אודה. אין שום נתונים על התוכן של טפסים ניידים של HMs. לכן, במחקר שלנו ניסינו להתעכב ביתר פירוט על מחקר המצב הנוכחי של זיהום קרקעות גן בעיר אולן-אודה עם HMs, הצורות הניידות המסוכנות ביותר שלהן לביוטה ומאפייני התפוצה וההתנהגות של מתכות בכיסוי הקרקע ובפרופיל של סוגי הקרקעות העיקריים בעיר אולן-אודה.

הגנה על הסביבה מפני זיהום הפכה למשימה דחופה עבור החברה. בין מזהמים רבים, מתכות כבדות תופסות מקום מיוחד. אלה כוללים בדרך כלל יסודות כימיים בעלי מסה אטומית של מעל 50, בעלי תכונות של מתכות. בין היסודות הכימיים, מתכות כבדות נחשבות לרעילות ביותר.

קרקע היא המדיום העיקרי אליו נכנסות מתכות כבדות, כולל מהאטמוספירה ומהסביבה המימית. הוא משמש גם כמקור לזיהום משני של אוויר עילי ומים הזורמים ממנו אל האוקיינוס ​​העולמי.

מתכות כבדות מסוכנות מכיוון שיש להן יכולת להצטבר באורגניזמים חיים, להיכנס למחזור חילוף החומרים, ליצור תרכובות אורגנו-מתכתיות רעילות ביותר ולשנות את צורותיהן בעת ​​מעבר מסביבה טבעית אחת לאחרת, מבלי לעבור פירוק ביולוגי. מתכות כבדות גורמות להפרעות פיזיולוגיות חמורות בבני אדם, רעילות, אלרגיות, סרטן ומשפיעות לרעה על העובר והתורשה הגנטית.

בין המתכות הכבדות, עופרת, קדמיום ואבץ נחשבים למזהמים עדיפות, בעיקר בגלל שהצטברותם הטכנוגנית בסביבה מתרחשת בקצב גבוה. לקבוצת חומרים זו זיקה גבוהה לתרכובות אורגניות חשובות מבחינה פיזיולוגית.

זיהום הקרקע בצורות ניידות של מתכות כבדות הוא הדחוף ביותר, שכן בשנים האחרונות בעיית הזיהום הסביבתי הפכה מאיימת. במצב הנוכחי, יש צורך לא רק לחזק את המחקר על כל ההיבטים של בעיית המתכות הכבדות בביוספרה, אלא גם לבחון מעת לעת את התוצאות המתקבלות בענפי מדע שונים, לעתים קרובות בעלי קשר חלש.

מטרת המחקר היא הקרקעות האנתרופוגניות של מחוז ז'לזנודורוז'ני באוליאנובסק (בדוגמה של רחוב טרנספורנאיה).

המטרה העיקרית של המחקר היא לקבוע את מידת הזיהום של קרקעות עירוניות במתכות כבדות.

מטרות המחקר הן: קביעת ערך ה-pH בדגימות קרקע נבחרות; קביעת הריכוז של צורות ניידות של נחושת, אבץ, קדמיום, עופרת; ניתוח הנתונים שהתקבלו והצעת המלצות להפחתת תכולת המתכות הכבדות בקרקעות עירוניות.

בשנת 2005 נלקחו דגימות לאורך הכביש המהיר ברחוב טרנספורטניה, ובשנת 2006 בשטח של חלקות אישיות (לאורך אותו רחוב), הממוקמים ליד פסי הרכבת. נלקחו דגימות לעומק של 0-5 ס"מ ו-5-10 ס"מ. נלקחו סה"כ 20 דגימות במשקל 500 גרם.

הדגימות שנחקרו מ-2005 ו-2006 שייכות לקרקע ניטרלית. קרקעות ניטרליות סופגות מתכות כבדות מתמיסות במידה רבה יותר מאשר קרקעות חומציות. אך קיימת סכנה להגברת הניידות של מתכות כבדות וחדירתן למי התהום ולמאגר סמוך בעת גשם חומצי (השטח הנסקר ממוקם במישור ההצפה של נהר הסוויאגה), מה שישפיע באופן מיידי על שרשראות המזון. דגימות אלו מכילות תכולת חומוס נמוכה (2-4%). בהתאם לכך, אין יכולת של הקרקע ליצור קומפלקסים אורגנו-מתכתיים.

בהתבסס על מחקרי מעבדה של קרקעות לתכולת Cu, Cd, Zn, Pb, הוסקו מסקנות לגבי ריכוזיהן בקרקעות אזור המחקר. בדגימות של שנת 2005 התגלה כי גבול הריכוז המרבי ל-Cu היה פי 1-1.2, Cd גבוה פי 6-9 ותכולת ה-Zn ו-Pb לא עברה את גבול הריכוז המרבי. בדגימות 2006 שנלקחו מחלקות ביתיות, ריכוז ה-Cu לא עלה על ה-MPC, תכולת ה-Cd קטנה מאשר בדגימות שנלקחו לאורך הכביש, אך עדיין עולה על ה-MPC בנקודות שונות מ-0.3 עד פי 4.6. תכולת ה-Zn גדלה רק בנקודה ה-5 והיא 23.3 מ"ג/ק"ג אדמה בעומק של 0-5 ס"מ (MPC 23 מ"ג/ק"ג), ו-24.8 מ"ג/ק"ג בעומק של 5-10 ס"מ.

בהתבסס על תוצאות המחקר, הוסקו המסקנות הבאות: קרקעות מתאפיינות בתגובה ניטרלית של תמיסת הקרקע; דגימות אדמה מכילות תכולת חומוס נמוכה; בשטח מחוז ז'לזנודורוז'ני באוליאנובסק נצפה זיהום קרקע במתכות כבדות בעוצמה משתנה; נקבע כי בחלק מהדגימות קיים עודף משמעותי של MPC, זה נצפה במיוחד בבדיקות קרקע לריכוז קדמיום; לשיפור מצבה האקולוגי והגיאוגרפי של הקרקע באזור נתון, מומלץ לגדל צמחי צבירת מתכות כבדות ולנהל את התכונות הסביבתיות של הקרקע עצמה באמצעות עיצובה המלאכותי; יש צורך לבצע ניטור שיטתי ולזהות את האזורים המזוהמים והמסוכנים ביותר לבריאות הציבור.

קישור ביבליוגרפי