Teški metali u tlu, deset rješenja za jedan problem. Teški metali su najopasniji elementi koji mogu zagaditi tlo
Standardizacija sadržaja teških metala
u tlu i biljkama izuzetno je teško zbog nemogućnosti potpuno računovodstvo sve čimbenike okoliša. Dakle, promjena je samo agro kemijska svojstva tla (reakcija okoliša, sadržaj humusa, stupanj zasićenosti bazama, granulometrijski sastav) mogu nekoliko puta smanjiti ili povećati sadržaj teških metala u biljkama. Postoje proturječni podaci čak i o pozadinskom sadržaju nekih metala. Rezultati koje daju istraživači ponekad se razlikuju 5-10 puta.
Predložene su mnoge ljestvice
ekološka regulativa teških metala. U nekim slučajevima se kao najveća dopuštena koncentracija uzima najveći udio metala uočen u običnim antropogenim tlima, au drugim se uzima udio koji je granični za fitotoksičnost. U većini slučajeva, MDK su predloženi za teške metale koji su nekoliko puta viši od gornje granice.
Karakterizirati tehnogeno onečišćenje
za teške metale koristi se koeficijent koncentracije jednak omjeru koncentracije elementa u onečišćenom tlu i njegove pozadinske koncentracije. Kod onečišćenja s više teških metala stupanj onečišćenja procjenjuje se vrijednošću indeksa ukupne koncentracije (Zc). Ljestvica onečišćenja tla teškim metalima koju je predložio IMGRE prikazana je u tablici 1.
Tablica 1. Shema za procjenu tla za poljoprivrednu uporabu prema stupnju onečišćenja kemikalijama (Goskomhydromet SSSR-a, br. 02-10 51-233 od 10.12.90.)
| Kategorija tla prema stupnju onečišćenja | Zc | Onečišćenje u odnosu na MPC | Moguće upotrebe tla | Potrebne aktivnosti |
| Prihvatljiv | <16,0 | Premašuje pozadinu, ali ne više od MPC | Koristi se za bilo koji usjev | Smanjenje utjecaja izvora onečišćenja tla. Smanjena dostupnost toksikanata za biljke. |
| Umjereno opasno | 16,1- 32,0 | Prelazi maksimalno dopuštenu koncentraciju za granični opći sanitarni i migracijski indikator štetnosti, ali je niža od maksimalno dopuštene koncentracije za indikator translokacije. | Koristiti za sve usjeve koji podliježu kontroli kvalitete biljnih proizvoda | Aktivnosti slične kategoriji 1. Ako postoje tvari s indikatorom granične migracijske vode, prati se sadržaj tih tvari u površinskim i podzemnim vodama. |
| Vrlo opasno | 32,1- 128 | Prelazi MPC s graničnim indikatorom opasnosti od translokacije | Koristiti za industrijske usjeve bez dobivanja hrane i stočne hrane iz njih. Uklonite biljke glavčine kemijske tvari | Aktivnosti slične kategorijama 1. Obvezna kontrola sadržaja otrovnih tvari u biljkama koje se koriste kao hrana i hrana za životinje. Ograničenje korištenja zelene mase za ishranu stoke, posebno koncentratora. |
| Izuzetno opasno | > 128 | Premašuje MPC u svim pogledima | Isključiti iz poljoprivredne uporabe | Smanjenje razine onečišćenja i sekvestracije toksikanata u atmosferi, tlu i vodama. |
Službeno odobreni MPC-ovi
U tablici 2. prikazane su službeno odobrene najveće granične koncentracije i dopuštene razine njihovog sadržaja prema indikatorima opasnosti. U skladu sa shemom koju su usvojili medicinski higijeničari, regulacija teških metala u tlu dijeli se na translokacijsku (prijelaz elementa u biljke), migracijsku vodu (prijelaz u vodu) i opću sanitarnu (utjecaj na sposobnost samopročišćavanja tla i mikrobiocenoza tla).
Tablica 2. Najveće dopuštene koncentracije (MAC) kemikalija u tlu i dopuštene razine njihovog sadržaja u smislu štetnosti (od 01.01.1991. Državni komitet za zaštitu prirode SSSR-a, br. 02-2333 od 10.12.90.) .
| Naziv tvari | MPC, mg/kg tla, uzimajući u obzir pozadinu | Indikatori štetnosti | ||
| Translokacija | Voda | Opći sanitarni | ||
| Oblici topljivi u vodi | ||||
| Fluor | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Pokretni oblici | ||||
| Bakar | 3,0 | 3,5 | 72,0 | 3,0 |
| nikal | 4,0 | 6,7 | 14,0 | 4,0 |
| Cinkov | 23,0 | 23,0 | 200,0 | 37,0 |
| Kobalt | 5,0 | 25,0 | >1000 | 5,0 |
| Fluor | 2,8 | 2,8 | - | - |
| Krom | 6,0 | - | - | 6,0 |
| Bruto sadržaj | ||||
| Antimon | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 50,0 |
| Mangan | 1500,0 | 3500,0 | 1500,0 | 1500,0 |
| Vanadij | 150,0 | 170,0 | 350,0 | 150,0 |
| Voditi ** | 30,0 | 35,0 | 260,0 | 30,0 |
| Arsen** | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 10,0 |
| Merkur | 2,1 | 2,1 | 33,3 | 5,0 |
| Olovo+živa | 20+1 | 20+1 | 30+2 | 30+2 |
| Bakar* | 55 | - | - | - |
| nikal* | 85 | - | - | - |
| Cinkov* | 100 | - | - | - |
* - bruto sadržaj - približan.
** - kontradikcija; za arsen, prosječni pozadinski sadržaj je 6 mg/kg, pozadinski sadržaj olova obično također premašuje MPC standarde.
Službeno odobren od UEC-a
UDK razvijeni 1995. za bruto sadržaj 6 teških metala i arsena omogućuju dobivanje više puni opis o onečišćenju tla teškim metalima, budući da se uzima u obzir razina reakcije okoliša i granulometrijski sastav tla.
Tablica 3. Približne dopuštene koncentracije (ATC) teških metala i arsena u tlima različitih fizikalno-kemijskih svojstava (bruto sadržaj, mg/kg) (dodatak br. 1 popisu MPC i APC br. 6229-91).
| Element | Grupa tla | ODC uzimajući u obzir pozadinu | Agregat stanje mjesta u tlima | Klase opasnosti | Osobitosti akcije na tijelu |
| nikal | Pješčana i pjeskovita ilovača | 20 | Čvrsto: u obliku soli, u sorbiranom obliku, u sastavu minerala | 2 | Niska toksičnost za toplokrvne životinje i ljude. Ima mutageni učinak |
| <5,5 | 40 | ||||
| Blizu neutralne (ilovaste i glinaste), rNKCl >5,5 | 80 | ||||
| Bakar | Pješčana i pjeskovita ilovača | 33 | 2 | Povećava staničnu propusnost, inhibira glutation reduktazu, remeti metabolizam interakcijom s -SH, -NH2 i COOH- skupinama | |
| Kiselo (ilovasto i glinasto), pH KCl<5,5 | 66 | ||||
| Blizu neutralnog (ilovasto i glinasto), pH KCl>5,5 | 132 | ||||
| Cinkov | Pješčana i pjeskovita ilovača | 55 | Čvrsto: u obliku soli, organo-mineralnih spojeva, u sorbiranom obliku, u sastavu minerala | 1 | Manjak ili višak uzrokuje odstupanja u razvoju. Otrovanje zbog kršenja tehnologije primjene pesticida koji sadrže cink |
| Kiselo (ilovasto i glinasto), pH KCl<5,5 | 110 | ||||
| Blizu neutralnog (ilovasto i glinasto), pH KCl>5,5 | 220 | ||||
| Arsen | Pješčana i pjeskovita ilovača | 2 | Čvrsto: u obliku soli, organo-mineralnih spojeva, u sorbiranom obliku, u sastavu minerala | 1 | Otrovno, inhibira razne enzime, negativno djeluje na metabolizam. Moguće kancerogeno |
| Kiselo (ilovasto i glinasto), pH KCl<5,5 | 5 | ||||
| Blizu neutralnog (ilovasto i glinasto), pH KCl>5,5 | 10 | ||||
| Kadmij | Pješčana i pjeskovita ilovača | 0,5 | Čvrsto: u obliku soli, organo-mineralnih spojeva, u sorbiranom obliku, u sastavu minerala | 1 | Vrlo je toksičan, blokira sulfhidrilne skupine enzima, remeti metabolizam željeza i kalcija te remeti sintezu DNA. |
| Kiselo (ilovasto i glinasto), pH KCl<5,5 | 1,0 | ||||
| Blizu neutralnog (ilovasto i glinasto), pH KCl>5,5 | 2,0 | ||||
| voditi | Pješčana i pjeskovita ilovača | 32 | Čvrsto: u obliku soli, organo-mineralnih spojeva, u sorbiranom obliku, u sastavu minerala | 1 | Svestrano negativno djelovanje. Blokira -SH skupine proteina, inhibira enzime, uzrokuje trovanje i oštećenje živčanog sustava. |
| Kiselo (ilovasto i glinasto), pH KCl<5,5 | 65 | ||||
| Blizu neutralnog (ilovasto i glinasto), pH KCl>5,5 | 130 |
Iz materijala proizlazi da su zahtjevi uglavnom za rasute oblike teških metala. Među pokretnima su samo bakar, nikal, cink, krom i kobalt. Stoga trenutno razvijeni standardi više ne zadovoljavaju sve zahtjeve.
je faktor kapaciteta, prvenstveno odražava potencijalnu opasnost od onečišćenja biljnih proizvoda, infiltracije i površinskih voda. Karakterizira opću kontaminaciju tla, ali ne odražava stupanj dostupnosti elemenata za biljku. Za karakterizaciju stanja ishrane biljaka u tlu koriste se samo njihovi pokretni oblici.
Definicija pokretnih oblika
Određuju se različitim ekstraktantima. Ukupna količina mobilnog oblika metala je korištenjem kiselog ekstrakta (na primjer, 1N HCL). Najpokretljiviji dio mobilnih rezervi teških metala u tlu odlazi u amonijev acetatni pufer. Koncentracija metala u vodenom ekstraktu pokazuje stupanj pokretljivosti elemenata u tlu, kao najopasnije i "najagresivnije" frakcije.
Standardi za pokretne forme
Predloženo je nekoliko indikativnih normativnih ljestvica. U nastavku se nalazi primjer jedne od ljestvica maksimalno dopuštenih mobilnih oblika teških metala.
Tablica 4. Maksimalno dopušteni sadržaj mobilnog oblika teških metala u tlu, mg/kg ekstraktanta 1N. HCl (H. Chuljian i sur., 1988).
| Element | Sadržaj | Element | Sadržaj | Element | Sadržaj |
| Hg | 0,1 | Sb | 15 | Pb | 60 |
| CD | 1,0 | Kao | 15 | Zn | 60 |
| Co | 12 | Ni | 36 | V | 80 |
| Kr | 15 | Cu | 50 | Mn | 600 |
| NAVIGACIJA STRANICOM: | |||||||
| PITANJA? | u tlo | u gel | proizlaziti | Tehnički podaci | cijene | ||
tlo za biljke s teškim metalima
Sadržaj HM u tlima ovisi, kako su utvrdili mnogi istraživači, o sastavu inicijalnog stijene, čija je značajna raznolikost povezana sa složenim geološka povijest razvoj teritorija (Kovda, 1973). Kemijski sastav stijena koje tvore tlo, predstavljen produktima trošenja stijena, unaprijed je određen kemijskim sastavom izvornih stijena i ovisi o uvjetima supergene transformacije.
Posljednjih desetljeća antropogene aktivnosti čovječanstva intenzivno su uključene u procese migracije teških metala u prirodnom okolišu. Količine kemijski elementi, koji ulaze u okoliš kao rezultat tehnogeneze, u nekim slučajevima znatno premašuju razinu njihovog prirodnog unosa. Na primjer, globalno oslobađanje Pb iz prirodnih izvora godišnje iznosi 12 tisuća tona. a antropogene emisije 332 tisuće tona. (Nriagu, 1989). Budući da su uključeni u prirodne migracijske cikluse, antropogeni tokovi dovode do brzog širenja onečišćujućih tvari u prirodnim sastavnicama urbanog krajolika, gdje je njihova interakcija s ljudima neizbježna. Količina onečišćujućih tvari koje sadrže teške metale povećava se svake godine i oštećuje prirodni okoliš, narušava postojeću ekološku ravnotežu i negativno utječe na zdravlje ljudi.
Glavni izvori antropogenog unosa teških metala u okoliš su termoelektrane, metalurška poduzeća, kamenolomi i rudnici za vađenje polimetalnih ruda, promet, kemikalije zaštita poljoprivrednih usjeva od bolesti i štetnika, izgaranje nafte i raznih otpada, proizvodnja stakla, gnojiva, cementa itd. Najsnažniji haloi HM nastaju oko poduzeća crne i osobito obojene metalurgije kao posljedica atmosferskih emisija (Kovalsky , 1974;Dobrovolski, 1984;Geokemija, 1986; Učinak onečišćujućih tvari proteže se na desetke kilometara od izvora elemenata koji ulaze u atmosferu. Tako se metali u količinama od 10 do 30% ukupnih emisija u atmosferu distribuiraju na udaljenosti od 10 km ili više od industrijskog poduzeća. U ovom slučaju promatra se kombinirano onečišćenje biljaka koje se sastoji od izravnog taloženja aerosola i prašine na površini lišća i apsorpcije korijenom teških metala nakupljenih u tlu tijekom dugog vremenskog razdoblja primanja onečišćenja iz atmosfere ( Ilyin, Syso, 2001).
Na temelju podataka u nastavku može se procijeniti veličina ljudske antropogene aktivnosti: doprinos tehnogenog olova je 94-97% (ostatak su prirodni izvori), kadmija - 84-89%, bakra - 56-87%, nikla - 66-75%, živa - 58%, itd. Istovremeno, 26-44% globalnog antropogenog protoka ovih elemenata otpada na Europu, a udio europskog teritorija bivši SSSR- 28-42% svih emisija u Europi (Vronsky, 1996). Razina tehnogenog ispadanja teških metala iz atmosfere u različitim regijama svijeta nije ista i ovisi o prisutnosti razvijenih naslaga, stupnju razvoja rudarske i prerađivačke industrije, transporta, urbanizacije teritorija itd. .
Istraživanje sudjelovanja u kapitalu razne industrije u globalnom tijeku emisija HM pokazuje: 73% bakra i 55% kadmija povezano je s emisijama iz poduzeća za proizvodnju bakra i nikla; 54% emisije žive dolazi od izgaranja ugljena; 46% nikla - za izgaranje naftnih derivata; 86% olova ulazi u atmosferu iz vozila (Vronsky, 1996). Određenu količinu teških metala unosi u okoliš i poljoprivreda, gdje se posebno koriste pesticidi i mineralna gnojiva, a superfosfati sadrže značajne količine kroma, kadmija, kobalta, bakra, nikla, vanadija, cinka itd.
Elementi emitirani u atmosferu kroz cijevi kemijske, teške i nuklearne industrije imaju značajan utjecaj na okoliš. Udio termoelektrana i drugih elektrana u onečišćenju atmosfere je 27%, poduzeća crne metalurgije - 24,3%, rudarska i proizvodna poduzeća Građevinski materijal- 8,1% (Aleksejev, 1987; Iljin, 1991). HM (s izuzetkom žive) uglavnom se unose u atmosferu kao dio aerosola. Skup metala i njihov sadržaj u aerosolima određeni su specijalizacijom industrijskih i energetskih djelatnosti. Kada se ugljen, nafta i škriljevac spaljuju, elementi sadržani u ovim vrstama goriva ulaze u atmosferu zajedno s dimom. Tako ugljen sadrži cerij, krom, olovo, živu, srebro, kositar, titan, kao i uran, radij i druge metale.
Najznačajnije onečišćenje okoliša uzrokuju snažne termoelektrane (Maistrenko i sur., 1996). Svake godine samo pri izgaranju ugljena u atmosferu se ispušta 8700 puta više žive nego što se može uključiti u prirodni biogeokemijski ciklus, urana - 60 puta, kadmija - 40 puta, itrija i cirkonija - 10 puta, kositra - 3-4 puta . 90% kadmija, žive, kositra, titana i cinka koji zagađuju atmosferu ulazi u nju izgaranjem ugljen. Ovo je unutra u Velikoj mjeri također utječe na Republiku Burjatiju, gdje su energetska poduzeća koja koriste ugljen najveći zagađivači atmosfere. Među njima (u smislu doprinosa ukupnim emisijama) ističu se Gusinoozerskaya State District Power Power (30%) i Termoelektrana-1 u Ulan-Udeu (10%).
Do značajnog onečišćenja atmosferskog zraka i tla dolazi zbog prometa. Većina teških metala sadržana je u emisijama prašine i plinova industrijska poduzeća, u pravilu su topljiviji od prirodnih spojeva (Bolshakov et al., 1993). Veliki industrijalizirani gradovi ističu se među najaktivnijim izvorima teških metala. Metali se relativno brzo nakupljaju u urbanim tlima i vrlo sporo se uklanjaju iz njih: poluživot cinka je do 500 godina, kadmija - do 1100 godina, bakra - do 1500 godina, olova - do nekoliko tisuća godina (Maistrenko i sur., 1996). U mnogim gradovima diljem svijeta visoke stope onečišćenja HM dovele su do poremećaja osnovnih agroekoloških funkcija tla (Orlov i sur., 1991.; Kasimov i sur., 1995.). Uzgoj poljoprivrednog bilja koje se koristi za hranu u blizini ovih područja potencijalno je opasno, budući da usjevi nakupljaju prekomjerne količine HM, što može dovesti do razne bolesti ljudi i životinje.
Prema brojnim autorima (Ilyin, Stepanova, 1979; Zyrin, 1985; Gorbatov, Zyrin, 1987, itd.), stupanj kontaminacije tla HM-ovima točnije se procjenjuje sadržajem njihovih najraspoloživijih mobilnih oblika. Međutim, najveće dopuštene koncentracije (MPC) mobilnih oblika većine teških metala trenutno nisu razvijene. Stoga literaturni podaci o razini njihovog sadržaja koji dovodi do štetnih posljedica za okoliš mogu poslužiti kao kriterij za usporedbu.
Ispod su Kratki opis svojstva metala koja se odnose na karakteristike njihovog ponašanja u tlima.
Olovo (Pb). Atomska masa 207,2. Prioritetni element je otrov. Svi topljivi spojevi olova su otrovni. U prirodnim uvjetima postoji uglavnom u obliku PbS. Clark Pb u zemljinoj kori iznosi 16,0 mg/kg (Vinogradov, 1957). U usporedbi s ostalim HM-ima najmanje je pokretljiv, a stupanj pokretljivosti elementa znatno se smanjuje vapnenjem tla. Mobilni Pb prisutan je u obliku kompleksa s organskom tvari (60 - 80% mobilnog Pb). Pri visokim pH vrijednostima olovo se u tlu fiksira kemijski u obliku hidroksida, fosfata, karbonata i Pb-organskih kompleksa (Cink i kadmij..., 1992.; Teški..., 1997.).
Prirodni sadržaj olova u tlima naslijeđen je od matičnih stijena i usko je povezan s njihovim mineraloškim i kemijskim sastavom (Beus i sur., 1976.; Kabata-Pendias i Pendias, 1989.). Prosječna koncentracija ovog elementa u tlima svijeta doseže, prema različitim procjenama, od 10 (Saet i sur., 1990) do 35 mg/kg (Bowen, 1979). Najveća dopuštena koncentracija olova za tla u Rusiji odgovara 30 mg / kg (Instructive ..., 1990), u Njemačkoj - 100 mg / kg (Kloke, 1980).
Visoke koncentracije olova u tlima mogu se povezati i s prirodnim geokemijskim anomalijama i s antropogenim utjecajem. U slučaju tehnogenog onečišćenja, najveća koncentracija elementa obično se nalazi u gornjem sloju tla. U nekim industrijska područja doseže 1000 mg/kg (Dobrovolsky, 1983), au površinskom sloju tla oko poduzeća obojene metalurgije u zapadnoj Europi - 545 mg/kg (Reutse, Kirstea, 1986).
Sadržaj olova u tlima u Rusiji značajno varira ovisno o vrsti tla, blizini industrijskih poduzeća i prirodnim geokemijskim anomalijama. U tlima stambenih područja, posebice onih povezanih s uporabom i proizvodnjom proizvoda koji sadrže olovo, sadržaj ovog elementa često je desetke i više puta veći od maksimalno dopuštene koncentracije (tablica 1.4). Prema preliminarnim procjenama, do 28% teritorija zemlje ima sadržaj Pb u tlu, u prosjeku, ispod pozadinske razine, a 11% se može klasificirati kao zona rizika. Istodobno, u Ruskoj Federaciji problem onečišćenja tla olovom prvenstveno je problem u stambenim područjima (Snakin i sur., 1998).
Kadmij (Cd). Atomska masa 112,4. Kadmij je po kemijskim svojstvima blizak cinku, ali se od njega razlikuje po većoj mobilnosti u kiselim sredinama i boljoj dostupnosti biljkama. U otopini tla metal je prisutan u obliku Cd2+ i tvori kompleksne ione i organske kelate. Glavni faktor, koji određuje sadržaj elementa u tlima u odsutnosti antropogenog utjecaja, matične su stijene (Vinogradov, 1962; Mineev et al., 1981; Dobrovolsky, 1983; Ilyin, 1991; Cink i kadmij..., 1992; Kadmij : ekološki..., 1994). Clarke kadmija u litosferi 0,13 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). U stijenama koje tvore tlo prosječni sadržaj metala je: u glinama i škriljevcima - 0,15 mg/kg, lesu i lesu sličnim ilovačama - 0,08, pijescima i pjeskovitim ilovačama - 0,03 mg/kg (Cink i kadmij..., 1992.) . U kvartarnim sedimentima Zapadnog Sibira koncentracija kadmija varira u rasponu od 0,01-0,08 mg/kg.
Mobilnost kadmija u tlu ovisi o okolišu i redoks potencijalu (Heavy..., 1997).
Prosječni sadržaj kadmija u tlima diljem svijeta je 0,5 mg/kg (Sayet et al., 1990). Njegova koncentracija u pokrovu tla europskog dijela Rusije je 0,14 mg/kg - u sod-podzolic tlu, 0,24 mg/kg - u černozemu (Cink i kadmij ..., 1992), 0,07 mg/kg - u glavnom vrste tla zapadnog Sibira (Ilyin, 1991). Približni dopušteni sadržaj (ATC) kadmija za pjeskovita i pjeskovita ilovasta tla u Rusiji je 0,5 mg/kg, u Njemačkoj je MPC kadmija 3 mg/kg (Kloke, 1980).
Onečišćenje tla kadmijem smatra se jednim od najopasnijih ekoloških fenomena, budući da se čak i pri slaboj kontaminaciji tla nakuplja u biljkama iznad norme (Kadmij..., 1994.; Ovcharenko, 1998.). Najveće koncentracije kadmija u gornjem sloju tla uočene su u rudarskim područjima - do 469 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), oko talionica cinka dosežu 1700 mg/kg (Reutse, Cirstea, 1986).
Cink (Zn). Atomska masa 65,4. Njegov klark u zemljinoj kori iznosi 83 mg/kg. Cink je koncentriran u glinastim sedimentima i škriljevcima u količinama od 80 do 120 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), u koluvijalnim, lesnim i karbonatnim ilovastim naslagama Urala, u ilovačama Zapadnog Sibira - od 60 do 80 mg/kg.
Važni čimbenici koji utječu na pokretljivost Zn u tlima su sadržaj minerala gline i pH. Kad pH poraste, element prelazi u organske komplekse i veže se za tlo. Ioni cinka također gube pokretljivost, ulazeći u interpaketne prostore kristalne rešetke montmorilonita. S organskim tvarima nastaje Zn stabilne forme Stoga se u većini slučajeva nakuplja u horizontima tla s visokim sadržajem humusa iu tresetu.
Uzroci povećanog sadržaja cinka u tlu mogu biti kako prirodne geokemijske anomalije, tako i tehnogeno onečišćenje. Glavni antropogeni izvori njegovog primitka prvenstveno su poduzeća obojene metalurgije. Onečišćenje tla ovim metalom dovelo je u nekim područjima do njegove iznimno visoke akumulacije u gornjem sloju tla – do 66 400 mg/kg. U vrtnim tlima akumulira se do 250 ili više mg/kg cinka (Kabata-Pendias i Pendias, 1989). MDK cinka za pjeskovita i pjeskovita tla je 55 mg/kg; njemački znanstvenici preporučuju MDK od 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Bakar (Cu). Atomska masa 63,5. Klarka u zemljinoj kori iznosi 47 mg/kg (Vinogradov, 1962). Kemijski, bakar je nisko aktivan metal. Temeljni čimbenik koji utječe na vrijednost sadržaja Cu je njegova koncentracija u tlotvornim stijenama (Goryunova i sur., 2001). Od magmatskih stijena najveća količina elementa nakuplja se u bazičnim stijenama - bazaltima (100-140 mg/kg) i andezitima (20-30 mg/kg). Pokrivne i lesne ilovače (20-40 mg/kg) manje su bogate bakrom. Njegov najmanji sadržaj uočen je u pješčenjacima, vapnencima i granitima (5-15 mg/kg) (Kovalsky, Andriyanova, 1970; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Koncentracija metala u glinama europskog dijela teritorija bivšeg SSSR-a doseže 25 mg / kg (Malgin, 1978; Kovda, 1989), u lesnim ilovačama - 18 mg / kg (Kovda, 1989). Pješčana ilovača i pjeskovite stijene koje tvore tlo Gornji Altaj akumuliraju prosječno 31 mg / kg bakra (Malgin, 1978), na jugu zapadnog Sibira - 19 mg / kg (Ilyin, 1973).
U tlima je bakar slabo migratorni element, iako sadržaj mobilnog oblika može biti dosta visok. Količina mobilnog bakra ovisi o mnogim čimbenicima: kemijskom i mineraloškom sastavu matične stijene, pH otopine tla, sadržaju organske tvari itd. (Vinogradov, 1957; Peive, 1961; Kovalsky, Andriyanova, 1970; Alekseev, 1987, itd.). Najveća količina bakar je u tlu povezan s oksidima željeza, mangana, hidroksidima željeza i aluminija te, posebice, s montmorilonitom i vermikulitom. Huminske i fulvinske kiseline sposobne su stvarati stabilne komplekse s bakrom. Pri pH 7-8 topljivost bakra je najmanja.
Prosječni sadržaj bakra u svjetskim tlima je 30 mg/kg (Bowen, 1979). Izbliza industrijskih izvora onečišćenja, u nekim slučajevima može se uočiti onečišćenje tla bakrom do 3500 mg/kg (Kabata-Pendias i Pendias, 1989). Prosječni sadržaj metala u tlima središnjih i južnih regija bivšeg SSSR-a je 4,5-10,0 mg/kg, južnog zapadnog Sibira - 30,6 mg/kg (Ilyin, 1973), Sibira i Dalekog istoka - 27,8 mg/kg. kg (Makeev, 1973). Najveća dopuštena koncentracija bakra u Rusiji je 55 mg / kg (Uputa ..., 1990), najveća dopuštena koncentracija za pjeskovita i pjeskovita ilovasta tla je 33 mg / kg (Kontrola ..., 1998), u Njemačkoj - 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Nikal (Ni). Atomska masa 58,7. U kontinentalnim sedimentima prisutan je uglavnom u obliku sulfida i arsenita, a povezan je i s karbonatima, fosfatima i silikatima. Clarke elementa u zemljinoj kori je 58 mg/kg (Vinogradov, 1957). Ultrabazične (1400-2000 mg/kg) i bazične (200-1000 mg/kg) stijene akumuliraju najveću količinu metala, dok ga sedimentne i kisele stijene sadrže u znatno manjim koncentracijama - 5-90 i 5-15 mg/kg, odnosno (Reutse, Cîrstea, 1986; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Velika važnost Granulometrijski sastav stijena koje tvore tlo igra ulogu u akumulaciji nikla. Na primjeru stijena koje tvore tlo Zapadnog Sibira, jasno je da je u lakšim stijenama njegov sadržaj najmanji, u teškim stijenama najveći: u pijesku - 17, pjeskovitim ilovačama i lakim ilovačama - 22, srednjim ilovačama - 36, teške ilovače i gline - 46 (Ilyin, 2002) .
Sadržaj nikla u tlu uvelike ovisi o opskrbljenosti stijena koje stvaraju tlo ovim elementom (Kabata-Pendias i Pendias, 1989). Najveće koncentracije nikla obično se uočavaju u glinastim i ilovastim tlima, u tlima formiranim na bazičnim i vulkanskim stijenama i bogatim organskom tvari. Raspodjela Ni u profilu tla određena je sadržajem organske tvari, amorfnih oksida i količinom frakcije gline.
Razina koncentracije nikla u gornjem sloju tla također ovisi o stupnju tehnogenog onečišćenja. U područjima s razvijenom metaloprerađivačkom industrijom u tlima se nalazi vrlo visoka akumulacija nikla: u Kanadi njegov bruto sadržaj doseže 206-26000 mg/kg, au Velikoj Britaniji sadržaj pokretnih oblika doseže 506-600 mg/kg. U tlima Velike Britanije, Nizozemske, Njemačke, tretiranim kanalizacijskim muljem, nikal se nakuplja do 84-101 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). U Rusiji (prema istraživanju 40-60% tla na poljoprivrednom zemljištu), 2,8% pokrova tla je kontaminirano ovim elementom. Udio tla onečišćenog Ni među ostalim HM (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As, itd.) zapravo je najznačajniji i na drugom je mjestu nakon zemljišta zagađenih bakrom (3,8%) (Aristarkhov, Kharitonova, 2002. ). Prema podacima praćenja zemljišta Državne stanice agrokemijske službe “Buryatskaya” za 1993.-1997. na području Republike Burjatije, prekoračenje maksimalno dopuštene koncentracije nikla registrirano je na 1,4% zemljišta iz ispitanog poljoprivrednog područja, među kojima su tla Zakamenskog (20% zemljišta - 46 tisuća hektara je kontaminirano) i okrug Khorinsky (11% zemlje - 8 tisuća hektara je kontaminirano).
Krom (Cr). Atomska masa 52. U prirodnim spojevima krom ima valenciju +3 i +6. Većina Cr3+ prisutna je u kromitu FeCr2O4 ili drugim spinelnim mineralima, gdje zamjenjuje Fe i Al, kojima je vrlo blizak po svojim geokemijskim svojstvima i ionskom radijusu.
Clarke kroma u zemljinoj kori - 83 mg/kg. Njegove najveće koncentracije među magmatskim stijenama tipične su za ultramafične i bazične stijene (1600-3400 odnosno 170-200 mg/kg), najniže za srednje stijene (15-50 mg/kg), a najniže za kisele stijene (4- 25 mg/kg). Među sedimentnim stijenama najveći sadržaj elementa utvrđen je u glinovitim sedimentima i škriljevcima (60-120 mg/kg), a najmanji u pješčenjacima i vapnencima (5-40 mg/kg) (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Sadržaj metala u tlotvornim stijenama različite regije vrlo raznolika. U europskom dijelu bivšeg SSSR-a, njegov sadržaj u najčešćim tlotvornim stijenama kao što su les, lesni karbonat i pokrovna ilovača iznosi prosječno 75-95 mg/kg (Yakushevskaya, 1973). Tlotvorne stijene zapadnog Sibira sadrže u prosjeku 58 mg/kg Cr, a njegova je količina usko povezana s granulometrijskim sastavom stijena: pjeskovite i pjeskovite ilovaste stijene - 16 mg/kg, a srednje ilovaste i glinaste stijene - oko 60 mg/kg. mg/kg (Ilyin, Syso, 2001).
U tlima je najviše kroma prisutno u obliku Cr3+. U kiseloj sredini ion Cr3+ je inertan, gotovo se potpuno taloži. Cr6+ ion je izrazito nestabilan i lako se mobilizira i u kiselim i u alkalnim tlima. Adsorpcija kroma glinama ovisi o pH medija: s porastom pH smanjuje se adsorpcija Cr6+, a raste Cr3+. Organska tvar tla potiče redukciju Cr6+ u Cr3+.
Prirodni sadržaj kroma u tlu uglavnom ovisi o njegovoj koncentraciji u stijenama koje tvore tlo (Kabata-Pendias i Pendias, 1989; Krasnokutskaja i sur., 1990), a raspodjela duž profila tla ovisi o karakteristikama formiranja tla, u posebno na granulometrijski sastav genetskih horizonata. Prosječni sadržaj kroma u tlu je 70 mg/kg (Bowen, 1979). Najveći sadržaj elementa uočen je u tlima formiranim na bazičnim i vulkanskim stijenama bogatim ovim metalom. Prosječni sadržaj Cr u tlima SAD-a je 54 mg/kg, Kine - 150 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), Ukrajine - 400 mg/kg (Bespamyatnov, Krotov, 1985). U Rusiji su njegove visoke koncentracije u tlima u prirodnim uvjetima posljedica obogaćivanja stijena koje tvore tlo. Kurski černozemi sadrže 83 mg/kg kroma, sodno-podzolična tla moskovske regije - 100 mg/kg. U tlima Urala, formiranim na serpentinitima, metal sadrži do 10 000 mg / kg, u zapadnom Sibiru - 86 - 115 mg / kg (Yakushevskaya, 1973; Krasnokutskaya et al., 1990; Ilyin, Syso, 2001).
Doprinos antropogenih izvora opskrbi kromom vrlo je značajan. Metalni krom prvenstveno se koristi za kromiranje kao komponenta legiranih čelika. Onečišćenje tla Crom primjećuje se zbog emisija iz tvornica cementa, odlagališta željezno-kromove troske, rafinerija nafte, poduzeća crne i obojene metalurgije, korištenja mulja industrijskih otpadnih voda u poljoprivredi, posebno u kožarama i mineralna gnojiva. Najveće koncentracije kroma u tehnogeno onečišćenim tlima dosežu 400 i više mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), što je posebno karakteristično veliki gradovi(Tablica 1.4). U Burjatiji, prema podacima praćenja zemljišta koje je provela Državna stanica agrokemijske službe “Buryatskaya” za 1993.-1997., 22 tisuće hektara je kontaminirano kromom. Višak MPC-a za 1,6-1,8 puta zabilježen je u regijama Dzhidinsky (6,2 tisuća hektara), Zakamensky (17,0 tisuća hektara) i Tunkinsky (14,0 tisuća hektara).
Teški metali u tlu
U posljednje vrijeme, zbog brzog razvoja industrije, došlo je do značajnog povećanja razine teških metala u okolišu. Izraz "teški metali" odnosi se na metale s gustoćom većom od 5 g/cm 3 ili s atomskim brojem većim od 20. Iako, postoji i drugo gledište, prema kojem više od 40 kemijskih elemenata s atomskom masom većom od 50 klasificiraju se kao teški metali. jedinice Među kemijskim elementima, teški metali su najotrovniji i po stupnju opasnosti su odmah iza pesticida. Pritom se otrovnim smatraju sljedeći kemijski elementi: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.
Fitotoksičnost teških metala ovisi o njihovim kemijskim svojstvima: valenciji, ionskom radijusu i sposobnosti stvaranja kompleksa. U većini slučajeva elementi su poredani po toksičnosti: Cu > Ni > Cd > Zn > Pb > Hg > Fe > Mo > Mn. Međutim, ovaj niz može donekle varirati zbog nejednakog taloženja elemenata u tlu i prijenosa u stanje nedostupno biljkama, uvjeta uzgoja te fizioloških i genetskih karakteristika samih biljaka. Transformacija i migracija teških metala odvija se pod izravnim i neizravnim utjecajem reakcije kompleksiranja. Pri ocjeni onečišćenja okoliša potrebno je uzeti u obzir svojstva tla, a prije svega granulometrijski sastav, sadržaj humusa i pufersku sposobnost. Puferski kapacitet podrazumijeva se kao sposobnost tla da održava koncentraciju metala u otopini tla na konstantnoj razini.
U tlu su teški metali prisutni u dvije faze – kruto i u otopini tla. Oblik postojanja metala određen je reakcijom okoliša, kemijskim i sastav materijala rastvor tla i prije svega sadržaj organske tvari. Kompleksni elementi koji onečišćuju tlo koncentrirani su uglavnom u njegovom gornjem sloju od 10 cm. Međutim, kada se tlo s niskim puferom zakiseli, značajan dio metala iz izmijenjeno apsorbiranog stanja prelazi u otopinu tla. Kadmij, bakar, nikal i kobalt imaju jaku migracijsku sposobnost u kiseloj sredini. Smanjenje pH vrijednosti za 1,8-2 jedinice dovodi do povećanja pokretljivosti cinka za 3,8-5,4, kadmija za 4-8, bakra za 2-3 puta.
Tablica 1 Standardi maksimalno dopuštene koncentracije (MAK), pozadinski sadržaji kemijskih elemenata u tlima (mg/kg)
| Element | Klasa opasnosti | MPC | UEC po grupama tla | Pozadinski sadržaj | |||
| Bruto sadržaj | Može se ekstrahirati puferom amonijevog acetata (pH=4,8) | Pješčana, pjeskovita ilovača | Ilovasto, glinasto | ||||
| pH x l< 5,5 | pH x l > 5,5 | ||||||
| Pb | 1 | 32 | 6 | 32 | 65 | 130 | 26 |
| Zn | 1 | - | 23 | 55 | 110 | 220 | 50 |
| CD | 1 | - | - | 0,5 | 1 | 2 | 0,3 |
| Cu | 2 | - | 3 | 33 | 66 | 132 | 27 |
| Ni | 2 | - | 4 | 20 | 40 | 80 | 20 |
| Co | 2 | - | 5 | - | - | - | 7,2 |
Stoga, kada teški metali uđu u tlo, oni brzo stupaju u interakciju s organskim ligandima stvarajući složene spojeve. Dakle, pri niskim koncentracijama u tlu (20-30 mg/kg) oko 30% olova nalazi se u obliku kompleksa s organskom tvari. Udio složenih spojeva olova raste s povećanjem koncentracije do 400 mg/g, a potom opada. Metali se također apsorbiraju (izmjenjivo ili neizmjenjivo) sedimentima željeznih i manganovih hidroksida, mineralima gline i organskom tvari tla. Metali dostupni biljkama i sposobni za ispiranje nalaze se u otopini tla u obliku slobodnih iona, kompleksa i kelata.
Apsorpcija HM u tlu uvelike ovisi o reakciji okoline io tome koji anioni prevladavaju u otopini tla. U kiseloj sredini jače se apsorbiraju bakar, olovo i cink, a u alkalnoj intenzivno kadmij i kobalt. Bakar se prvenstveno veže na organske ligande i hidrokside željeza.
Tablica 2. Mobilnost mikroelemenata u različitim tlima ovisno o pH otopine tla
Tlo i klimatski čimbenici često određuju smjer i brzinu migracije i transformacije HM u tlu. Dakle, uvjeti tla i vodnog režima šumsko-stepske zone doprinose intenzivnoj vertikalnoj migraciji HM duž profila tla, uključujući mogući prijenos metala s protokom vode duž pukotina, korijenskih prolaza itd.
Nikal(Ni) – element VIII skupine periodni sustav elemenata s atomskom masom 58,71. Nikal, uz Mn, Fe, Co i Cu, spada u takozvane prijelazne metale, čiji spojevi imaju visoku biološku aktivnost. Zbog strukturnih značajki elektronskih orbitala, gore navedeni metali, uključujući nikal, imaju izraženu sposobnost stvaranja kompleksa. Nikal je sposoban formirati stabilne komplekse, na primjer, s cisteinom i citratom, kao i s mnogim organskim i anorganskim ligandima. Geokemijski sastav matičnih stijena uvelike određuje sadržaj nikla u tlu. Najveću količinu nikla sadrže tla nastala od bazičnih i ultrabazičnih stijena. Prema nekim autorima, granice prekomjerne i toksične razine nikla za većinu vrsta variraju od 10 do 100 mg/kg. Glavnina nikla je nepomično fiksirana u tlu, a vrlo slaba migracija u koloidnom stanju iu sastavu mehaničkih suspenzija ne utječe na njihovu raspodjelu po vertikalnom profilu i dosta je jednolika.
Olovo (Pb). Kemizam olova u tlu određen je osjetljivom ravnotežom suprotno usmjerenih procesa: sorpcija-desorpcija, otapanje-prijelaz u čvrsto stanje. Olovo ispušteno u tlo uključeno je u ciklus fizikalnih, kemijskih i fizikalno-kemijskih transformacija. Najprije dominiraju procesi mehaničkog kretanja (čestice olova kreću se po površini i kroz pukotine u tlu) i konvektivne difuzije. Zatim, kako se čvrsti spojevi olova otapaju, stupaju na scenu složeniji fizikalni i kemijski procesi (osobito procesi difuzije iona), praćeni transformacijom spojeva olova koji dolaze s prašinom.
Utvrđeno je da olovo migrira i vertikalno i horizontalno, pri čemu drugi proces prevladava nad prvim. Tijekom 3 godine promatranja na livadi s mješovitom travom, olovna prašina nanesena lokalno na površinu tla pomaknula se horizontalno za 25-35 cm, a dubina njenog prodiranja u debljinu tla bila je 10-15 cm olova igra po biološki faktori: korijenje biljke apsorbira ione metala; tijekom vegetacije kreću se kroz tlo; Kada biljke umiru i raspadaju se, olovo se oslobađa u okolnu masu tla.
Poznato je da tlo ima sposobnost vezati (sorbirati) tehnogeno olovo koje u njega ulazi. Smatra se da sorpcija uključuje nekoliko procesa: potpunu izmjenu s kationima apsorbirajućeg kompleksa tla (nespecifična adsorpcija) i niz reakcija kompleksiranja olova s donorima komponenata tla (specifična adsorpcija). U tlu je olovo povezano uglavnom s organskom tvari, kao i s mineralima gline, manganovim oksidima te željeznim i aluminijevim hidroksidima. Vežući olovo, humus sprječava njegovu migraciju u susjedne sredine i ograničava njegov ulazak u biljke. Od glinenih minerala, ilite karakterizira sklonost sorpciji olova. Povećanje pH tla tijekom vapnenja dovodi do još većeg vezanja olova u tlu zbog stvaranja teško topljivih spojeva (hidroksida, karbonata i dr.).
Olovo, prisutno u tlu u pokretnim oblicima, s vremenom se veže za komponente tla i postaje nedostupno biljkama. Prema domaćim istraživačima, olovo je najčvršće fiksirano u černozemu i tresetno-muljevitim tlima.
Kadmij (Cd) Osobitost kadmija, koja ga razlikuje od ostalih HM, je da je u otopini tla prisutan uglavnom u obliku kationa (Cd 2+), iako u tlu s neutralnom reakcijom okoline može tvoriti teško topljive kompleksi sa sulfatima i fosfatima ili hidroksidi.
Prema dostupnim podacima, koncentracija kadmija u otopinama tla pozadinskih tala kreće se od 0,2 do 6 μg/l. U područjima onečišćenja tla povećava se na 300-400 µg/l.
Poznato je da je kadmij u tlu vrlo pokretljiv, tj. sposoban za useljenje u velike količine iz krute faze u tekuću fazu i natrag (zbog čega je teško predvidjeti njegov ulazak u biljku). Mehanizmi koji reguliraju koncentraciju kadmija u otopini tla određeni su sorpcijskim procesima (pod sorpcijom podrazumijevamo samu adsorpciju, taloženje i kompleksiranje). Tlo apsorbira kadmij u manjim količinama nego druge HM. Za karakterizaciju pokretljivosti teških metala u tlu koristi se omjer koncentracija metala u čvrstoj fazi i one u ravnotežnoj otopini. Visoke vrijednosti ovog omjera pokazuju da se teški metali zadržavaju u čvrstoj fazi zbog reakcije sorpcije, niske vrijednosti zbog činjenice da su metali u otopini, odakle mogu migrirati u druge medije ili ući u razne reakcije (geokemijske ili biološke). Poznato je da je vodeći proces u vezivanju kadmija adsorpcija glinama. Istraživanje zadnjih godina također je pokazao važnu ulogu hidroksilnih skupina, željeznih oksida i organske tvari u ovom procesu. Kad je razina onečišćenja niska i reakcija okoliša neutralna, kadmij se adsorbira uglavnom pomoću željeznih oksida. A u kiseloj sredini (pH=5) organska tvar počinje djelovati kao snažan adsorbent. Pri nižim pH vrijednostima (pH=4), adsorpcijske funkcije prelaze gotovo isključivo na organsku tvar. Mineralne komponente prestaju igrati bilo kakvu ulogu u tim procesima.
Poznato je da se kadmij ne sorbira samo na površini tla, već se i fiksira taloženjem, koagulacijom i interpaketnom apsorpcijom minerala gline. Difundira unutar čestica tla kroz mikropore i na druge načine.
Kadmij je različito fiksiran u različitim vrstama tla. Do sada se malo zna o konkurentskim odnosima kadmija s drugim metalima u sorpcijskim procesima u upijajućem kompleksu tla. Prema specijalističkim istraživanjima Tehničko sveučilište Kopenhagen (Danska), u prisutnosti nikla, kobalta i cinka, apsorpcija kadmija u tlu je bila potisnuta. Druge studije su pokazale da su procesi sorpcije kadmija u tlu prigušeni u prisutnosti iona klora. Zasićenje tla ionima Ca 2+ dovelo je do povećanja sorpcije kadmija. Mnoge veze kadmija s komponentama tla pokazuju se krhkima; pod određenim uvjetima (na primjer, kisela reakcija okoline), on se oslobađa i vraća se u otopinu.
Otkrivena je uloga mikroorganizama u procesu otapanja kadmija i njegovog prijelaza u mobilno stanje. Kao rezultat njihove vitalne aktivnosti nastaju ili metalni kompleksi topljivi u vodi ili se stvaraju fizikalno-kemijski uvjeti koji su povoljni za prijelaz kadmija iz krute faze u tekuću fazu.
Procesi koji se odvijaju s kadmijem u tlu (sorpcija-desorpcija, prijelaz u otopinu itd.) međusobno su povezani i ovisni, a opskrba biljaka tim metalom ovisi o njihovom smjeru, intenzitetu i dubini. Poznato je da količina sorpcije kadmija u tlu ovisi o pH vrijednosti: što je pH tla viši, to više kadmija sorbira. Dakle, prema dostupnim podacima, u rasponu pH od 4 do 7,7, s povećanjem pH za jednu jedinicu, sorpcijski kapacitet tala u odnosu na kadmij povećao se približno tri puta.
Cink (Zn). Nedostatak cinka može se očitovati i na kiselim, jako podzoliziranim lakim tlima, i na karbonatnim tlima, siromašnim cinkom, i na visoko humusnim tlima. Manifestacija nedostatka cinka pojačava se upotrebom visokih doza fosfornih gnojiva i jakim oranjem podzemlja do obradivog horizonta.
Najveći bruto sadržaj cinka je u tlima tundre (53-76 mg/kg) i černozemu (24-90 mg/kg), a najmanji u tlima podzola (20-67 mg/kg). Nedostatak cinka najčešće se javlja na neutralnim i blago alkalnim karbonatnim tlima. U kiselim tlima cink je pokretljiviji i dostupniji biljkama.
Cink je u tlu prisutan u ionskom obliku, gdje se adsorbira mehanizmom kationske izmjene u kiseloj sredini ili kao rezultat kemisorpcije u alkalnoj sredini. Najpokretljiviji ion je Zn 2+. Na pokretljivost cinka u tlu najviše utječu pH i sadržaj minerala gline. Na 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.
Teški metali u biljkamaPrema A. P. Vinogradovu (1952), svi kemijski elementi sudjeluju u jednoj ili drugoj mjeri u životu biljaka, a ako se mnogi od njih smatraju fiziološki značajnim, to je samo zato što za to još nema dokaza. Ulazeći u biljku u malim količinama i postajući sastavni dio ili aktivator enzima, mikroelementi obavljaju servisne funkcije u metaboličkim procesima. Kada neuobičajeno visoke koncentracije elemenata uđu u okoliš, postaju otrovne za biljke. Prodiranje teških metala u biljna tkiva u prekomjernim količinama dovodi do poremećaja normalnog funkcioniranja njihovih organa, a taj je poremećaj to jači što je višak toksikanata veći. Kao rezultat toga produktivnost opada. Toksični učinak HM-a očituje se od ranih faza razvoja biljke, ali u različitim stupnjevima na različitim tlima i za različite usjeve.
Apsorpcija kemijskih elemenata od strane biljaka je aktivan proces. Pasivna difuzija čini samo 2-3% ukupne mase apsorbiranih mineralnih komponenti. Kada je sadržaj metala u tlu na razini pozadine, dolazi do aktivne apsorpcije iona, a ako uzmemo u obzir nisku pokretljivost ovih elemenata u tlu, tada njihovoj apsorpciji treba prethoditi mobilizacija čvrsto vezanih metala. Kada je sadržaj teških metala u sloju korijena u količinama koje znatno premašuju maksimalne koncentracije pri kojima se metal može fiksirati unutarnjim resursima tla, takve količine metala ulaze u korijenje da ih membrane više ne mogu zadržati. Kao rezultat toga, opskrbu ionima ili spojevima elemenata više ne reguliraju stanični mehanizmi. Na kiselim tlima dolazi do intenzivnijeg nakupljanja HM nego na tlima neutralne ili blizu neutralne reakcije okoliša. Mjera stvarnog sudjelovanja HM iona u kemijskim reakcijama je njihova aktivnost. Toksični učinak visokih koncentracija teških metala na biljke može se očitovati u poremećaju opskrbe i distribucije drugih kemijskih elemenata. Priroda interakcije teških metala s drugim elementima varira ovisno o njihovim koncentracijama. Migracija i ulazak u biljku odvija se u obliku kompleksnih spojeva.
Tijekom početnog razdoblja onečišćenja okoliša teškim metalima, zbog puferskih svojstava tla, što dovodi do inaktivacije toksikanata, biljke neće doživjeti gotovo nikakve štetne učinke. Međutim, zaštitne funkcije tla nisu neograničene. Kako se razina onečišćenja teškim metalima povećava, njihova inaktivacija postaje nepotpuna i protok iona napada korijenje. Biljka je sposobna dio iona pretvoriti u manje aktivno stanje i prije nego oni prodru u korijenski sustav biljke. To je, na primjer, kelacija pomoću korijenskih izlučevina ili adsorpcija na vanjskoj površini korijena uz stvaranje kompleksnih spojeva. Osim toga, kako su pokazali vegetacijski pokusi s očito toksičnim dozama cinka, nikla, kadmija, kobalta, bakra i olova, korijenje se nalazi u slojevima koji nisu kontaminirani HM tlima i u tim slučajevima nema simptoma fototoksičnosti.
Unatoč zaštitnim funkcijama korijenskog sustava, teški metali ulaze u korijen u zagađenim uvjetima. U tom slučaju na scenu stupaju zaštitni mehanizmi zahvaljujući kojima dolazi do specifične raspodjele HM-a po biljnim organima, čime je moguće što potpunije zaštititi njihov rast i razvoj. Štoviše, sadržaj, primjerice, teških metala u tkivima korijena i sjemena u jako zagađenim sredinama može varirati 500-600 puta, što ukazuje na velike zaštitne sposobnosti ovog podzemnog biljnog organa.
Višak kemijskih elemenata uzrokuje toksikozu u biljkama. Povećanjem koncentracije teških metala najprije dolazi do usporavanja rasta biljaka, potom dolazi do kloroze lista koju zamjenjuje nekroza i na kraju dolazi do oštećenja korijenskog sustava. Toksični učinak HM može se očitovati izravno i neizravno. Izravan učinak viška teških metala u biljnim stanicama posljedica je reakcija kompleksiranja, koje rezultiraju blokiranjem enzima ili taloženjem proteina. Deaktivacija enzimskih sustava nastaje kao rezultat zamjene enzimskog metala zagađujućim metalom. Kada je sadržaj toksikanta kritičan, katalitička sposobnost enzima značajno je smanjena ili potpuno blokirana.
Biljke su hiperakumulatori teških metalaA. P. Vinogradov (1952) identificirao je biljke koje su sposobne koncentrirati elemente. Ukazao je na dvije vrste postrojenja – koncentratora:
1) biljke koje koncentriraju elemente na masovnoj razini;
2) biljke sa selektivnom (specijskom) koncentracijom.
Biljke prve vrste obogaćuju se kemijskim elementima ako se potonji nalaze u tlu u povećanim količinama. Koncentracija je u ovom slučaju uzrokovana čimbenikom okoliša.
Biljke druge vrste karakteriziraju stalno visoke količine jednog ili drugog kemijskog elementa, bez obzira na njegov sadržaj u okolišu. Određuje ga genetski fiksirana potreba.
S obzirom na mehanizam apsorpcije teških metala iz tla u biljke, možemo govoriti o barijernom (nekoncentrirajućem) i bezbarijernom (koncentrirajućem) tipu nakupljanja elemenata. Akumulacija barijere tipična je za većinu viših biljaka, a nije tipična za briofite i lišajeve. Tako je u radu M. A. Toikka i L. N. Potekhina (1980.) sfagnum (2,66 mg/kg) nazvan kao biljka-koncentrator kobalta; bakar (10,0 mg/kg) - breza, koštunica, đurđica; mangan (1100 mg/kg) – borovnice. Lepp i sur. (1987.) otkrili su visoke koncentracije kadmija u sporoforima gljive Amanita muscaria koja raste u šumama breze. U sporoforima gljive sadržaj kadmija bio je 29,9 mg/kg suhe mase, au tlu na kojem su rasle 0,4 mg/kg. Postoji mišljenje da su biljke koje su koncentratori kobalta također visoko tolerantne na nikal i da ga mogu akumulirati u velikim količinama. To uključuje, posebice, biljke iz obitelji Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae. Među ljekovitim biljkama pronađeni su i koncentratori i superkoncentratori nikla. Superkoncentratori uključuju stablo dinje, belladonna belladonna, žuti mak, matičnjak srdačan, pasifloru i Thermopsis lanceolata. Vrsta nakupljanja kemijskih elemenata koji se nalaze u visokim koncentracijama u hranjivom mediju ovisi o fazama rasta biljke. Akumulacija bez barijere karakteristična je za fazu klijanaca, kada biljke ne diferenciraju nadzemne dijelove u razne organe, te u završnim fazama vegetacije - nakon sazrijevanja, kao i tijekom razdoblja zimskog mirovanja, kada se barijera formira. -slobodna akumulacija može biti praćena otpuštanjem viška kemijskih elemenata u krutu fazu (Kovalevsky, 1991).
Hiperakumulativne biljke nalaze se u obiteljima Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae i Scrophulariaceae (Baker 1995.). Najpoznatija i najproučavanija među njima je Brassica juncea (indijska gorušica), biljka koja razvija veliku biomasu i sposobna je akumulirati Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, 90Sr, B i Se (Nanda Kumar i dr. al., 1995.; Od različitih testiranih biljnih vrsta, B. juncea je imala najizraženiju sposobnost transporta olova iznad zemlje, akumulirajući više od 1,8% ovog elementa u nadzemnim organima (na temelju suhe težine). S iznimkom suncokreta (Helianthus annuus) i duhana (Nicotiana tabacum), ostale biljne vrste koje nisu kupusnjače imale su koeficijent biološke apsorpcije manji od 1.
Prema klasifikaciji biljaka prema njihovoj reakciji na prisutnost teških metala u okruženju gdje rastu, koju koriste mnogi strani autori, biljke imaju tri glavne strategije za rast na tlima kontaminiranim metalima:
Isključivači metala.
Takve biljke održavaju konstantno nisku koncentraciju metala unatoč velikim varijacijama u njegovoj koncentraciji u tlu, zadržavajući uglavnom metal u korijenju. Ekskluzivne biljke mogu promijeniti propusnost membrana i sposobnost vezanja metala staničnih stijenki ili lučiti veliki broj helatna sredstva.
Metalni indikatori.
To uključuje biljne vrste koje aktivno akumuliraju metal u nadzemnim dijelovima i općenito odražavaju razinu sadržaja metala u tlu. Oni toleriraju postojeću razinu koncentracije metala zbog stvaranja izvanstaničnih spojeva koji vežu metal (kelatori) ili mijenjaju prirodu kompartmentacije metala pohranjujući ga u područjima neosjetljivima na metal. Biljne vrste koje akumuliraju metale. Biljke koje pripadaju ovoj skupini mogu akumulirati metal u nadzemnoj biomasi u koncentracijama mnogo većim od onih u tlu. Baker i Brooks definirali su metalne hiperakumulatore kao biljke koje sadrže više od 0,1%, tj. više od 1000 mg/g bakra, kadmija, kroma, olova, nikla, kobalta ili 1% (više od 10 000 mg/g) cinka i mangana u suhoj težini. Za rijetke metale, ova vrijednost je veća od 0,01% u smislu suhe težine. Istraživači identificiraju hiperakumulativne vrste skupljanjem biljaka u područjima gdje tlo sadrži metale u koncentracijama iznad pozadinskih razina, kao što je slučaj u kontaminiranim područjima ili gdje su rudna tijela izložena. Fenomen hiperakumulacije otvara mnoga pitanja za istraživače. Na primjer, kakvo je značenje nakupljanja metala u visoko toksičnim koncentracijama za biljke? Konačan odgovor na ovo pitanje još nije dobiven, ali postoji nekoliko glavnih hipoteza. Pretpostavlja se da takve biljke imaju pojačan sustav unosa iona (hipoteza "nenamjernog" unosa) za obavljanje određenih fizioloških funkcija koje još nisu proučene. Također se vjeruje da je hiperakumulacija jedan od oblika otpornosti biljaka na visok sadržaj metala u okruženju uzgoja.
Fitoremedijacija tala onečišćenih teškim metalimaPrisutnost povišenih koncentracija metala u tlu dovodi do njihove akumulacije u divljoj flori i poljoprivrednim usjevima, što je popraćeno kontaminacijom prehrambenih lanaca. Visoke koncentracije metala čine tlo neprikladnim za rast biljaka, što utječe na biološku raznolikost. Tla onečišćena teškim metalima mogu se obnoviti kemijskim, fizičkim i biološkim sredstvima. Općenito, mogu se svrstati u dvije kategorije.
Ex-situ metoda zahtijeva uklanjanje kontaminiranog tla za obradu na licu mjesta ili izvan njega i vraćanje tretiranog tla na izvorno mjesto. Slijed ex-situ metoda koje se koriste za sanaciju onečišćenog tla uključuje iskopavanje, detoksikaciju i/ili degradaciju onečišćenja fizičkim ili kemijskim sredstvima, što rezultira stabilizacijom, taloženjem, imobilizacijom, spaljivanjem ili razgradnjom onečišćenja.
In-situ metoda uključuje čišćenje kontaminiranog tla bez iskopavanja. Reed i sur. definirao je tehnologije remedijacije na licu mjesta kao razgradnju ili transformaciju onečišćenja, imobilizaciju radi smanjenja bioraspoloživosti i odvajanje onečišćenja od tla. In-situ metoda je poželjnija od ex-situ metode zbog svoje niske cijene i blagog učinka na ekosustav. Tradicionalno, ex-situ metoda uključuje uklanjanje tla kontaminiranog teškim metalima i njegovo zakopavanje, što nije optimalan izbor jer zakopavanje kontaminiranog tla izvan lokacije jednostavno prenosi problem kontaminacije na drugo mjesto; međutim, postoji određeni rizik povezan s transportom kontaminiranog tla. Razrjeđivanjem teških metala na prihvatljive razine dodavanjem čistog tla u kontaminirano tlo i njihovim miješanjem, prekrivanje tla inertnim materijalom može biti alternativa čišćenju tla unutar kontaminiranog mjesta.
Imobilizacija anorganskog onečišćivača može se koristiti kao metoda sanacije tla onečišćenog teškim metalima. Može se postići kompleksiranjem zagađivača ili povećanjem pH tla kalciranjem. Povećanje pH smanjuje topljivost teških metala kao što su Cd, Cu, Ni i Zn u tlu. Iako je rizik od preuzimanja od strane biljaka smanjen, koncentracija metala u tlu ostaje nepromijenjena. Većina ovih tradicionalnih tehnologija čišćenja je skupa i uzrokuje daljnje poremećaje već oštećenog okoliša. Tehnologije bioremedijacije, koje se nazivaju fitoremedijacija, uključuju korištenje zelenih biljaka i povezane mikrobiote za in situ pročišćavanje kontaminiranog tla i podzemnih voda. Ideja o korištenju postrojenja za nakupljanje metala za uklanjanje teških metala i drugih spojeva prvi put je predložena 1983. Izraz fitoremedijacija sastoji se od grčkog prefiksa fito- (biljka) koji je povezan s latinskim korijenom remedium (oporavak).
Rizofiltracija uključuje korištenje biljaka (i kopnenih i vodenih) za adsorpciju, koncentriranje i taloženje kontaminanata u korijenje iz kontaminiranih izvora vode s niskim koncentracijama kontaminanata. Ovom metodom mogu se djelomično pročišćavati industrijske otpadne vode, površinsko otjecanje s poljoprivrednog zemljišta i zgrada ili kisela drenaža iz rudnika i rudnika. Rhizofiltracija se može primijeniti na olovo, kadmij, bakar, nikal, cink i krom, koji se uglavnom zadržavaju u korijenju. Prednosti rizofiltracije uključuju njezinu mogućnost korištenja i "in-situ" i "ex-situ" te korištenje biljnih vrsta koje nisu hiperakumulatori. Proučavana je sposobnost suncokreta, gorušice, duhana, raži, špinata i kukuruza da uklanjaju olovo iz otpadnih voda, pri čemu je suncokret pokazao najveću učinkovitost uklanjanja.
Fitostabilizacija se prvenstveno koristi za obradu tla, sedimenata i kanalizacijskog mulja i ovisi o sposobnosti korijena biljke da ograniči mobilnost i bioraspoloživost kontaminanata u tlu. Fitostabilizacija se provodi sorpcijom, taloženjem i kompleksiranjem metala. Biljke smanjuju količinu vode koja prodire kroz onečišćeno tlo, čime se sprječavaju erozijski procesi i prodor otopljenih onečišćenja u površinske i podzemne vode te njihovo širenje na nezagađena područja. Prednost fitostabilizacije je u tome što ova metoda ne zahtijeva uklanjanje kontaminirane biljne biomase. Međutim, njegov glavni nedostatak je zadržavanje onečišćenja u tlu, pa stoga korištenje ove metode čišćenja mora biti popraćeno stalnim praćenjem sadržaja i bioraspoloživosti onečišćenja.
Fitoekstrakcija je najprikladnija metoda za uklanjanje soli teških metala iz tla bez uništavanja strukture i plodnosti tla. Neki autori ovu metodu nazivaju fitoakumulacijom. Budući da biljka apsorbira, koncentrira i taloži otrovne metale i radionuklide iz kontaminiranog tla u biomasu, to je najbolji način za čišćenje područja s difuznom površinskom kontaminacijom i relativno niskim koncentracijama kontaminanata. Postoje dvije glavne strategije fitoekstrakcije:
Fitoekstrakcija u prisutnosti kelata, ili inducirana fitoekstrakcija, u kojoj dodatak umjetnih kelata povećava pokretljivost i apsorpciju metalnog onečišćenja;
Sekvencijalna fitoekstrakcija, u kojoj uklanjanje metala ovisi o prirodnoj sposobnosti pročišćavanja biljaka; u ovom slučaju pod kontrolom je samo broj biljaka za sjetvu (sadnju). Otkriće hiperakumulativnih vrsta dodatno je pridonijelo razvoju ove tehnologije. Kako bi ova tehnologija bila izvediva, biljke moraju izvući velike koncentracije teških metala kroz svoje korijenje, premjestiti ih u nadzemnu biomasu i proizvesti velike količine biljne biomase. U ovom slučaju važni su čimbenici kao što su brzina rasta, selektivnost elemenata, otpornost na bolesti i način berbe. Međutim, spor rast, plitko širenje korijenskog sustava i niska produktivnost biomase ograničavaju upotrebu hiperakumulativnih vrsta za čišćenje područja kontaminiranih teškim metalima.
Fitoevaporacija uključuje korištenje biljaka za uklanjanje kontaminanata iz tla, njihovu transformaciju u hlapljivi oblik i transpiraciju u atmosferu. Fitoevaporacija se prvenstveno koristi za uklanjanje žive, pretvarajući živin ion u manje toksičnu elementarnu živu. Nedostatak je u tome što će se živa ispuštena u atmosferu vjerojatno ponovno reciklirati taloženjem i zatim ponovno ući u ekosustav. Američki istraživači su otkrili da neke biljke koje rastu na supstratima bogatim selenom proizvode hlapljivi selen u obliku dimetil selenida i dimetil diselenida. Postoje izvještaji da je fitoevaporacija uspješno primijenjena na tricij, radioaktivni izotop vodika), koji se raspada u stabilni helij s vremenom poluraspada od oko 12 godina. Fitorazgradnja. U fitoremedijaciji organske tvari, metabolizam biljaka uključen je u obnavljanje onečišćenja transformacijom, razgradnjom, stabilizacijom ili isparavanjem onečišćenja iz tla i podzemnih voda. Fitorazgradnja je razgradnja organskih tvari koje je biljka apsorbirala na jednostavnije molekule koje se ugrađuju u biljno tkivo.
Biljke sadrže enzime koji mogu razgraditi i pretvoriti otpad od oružja, klorirana otapala kao što je trikloretilen i druge herbicide. Enzimi su obično dehalogenaze, oksigenaze i reduktaze. Rizodegradacija je razgradnja organskih spojeva u tlu djelovanjem mikroba u zoni korijena (rizosferi) i puno je sporiji proces od fitodegradacije. Navedene metode fitoremedijacije mogu se koristiti na sveobuhvatan način. Dakle, iz pregleda literature jasno je da je fitoremedijacija trenutno područje istraživanja koje se brzo razvija. Tijekom proteklih deset godina, istraživači iz mnogih zemalja diljem svijeta dobili su eksperimentalnu potvrdu, uključujući i na terenu, obećanja ove metode za pročišćavanje kontaminiranih okoliša od organskih, anorganskih kontaminanata i radionuklida.
Ova ekološki prihvatljiva i jeftina metoda čišćenja zagađenih područja prava je alternativa tradicionalnim metodama obnove narušenog i zagađenog zemljišta. U Rusiji je komercijalna primjena fitoremedijacije tla onečišćenog teškim metalima i raznim organskim spojevima, poput naftnih derivata, u ranoj fazi. Potrebna su opsežna istraživanja usmjerena na potragu za brzorastućim biljkama koje imaju izraženu sposobnost nakupljanja kontaminanata iz uzgojnih i samoniklih vrsta karakterističnih za pojedino područje, eksperimentalnu potvrdu njihovog visokog fitoremedijacijskog potencijala te proučavanje načina za njegovo povećanje. Posebno važno područje istraživanja je proučavanje problematike recikliranja kontaminirane biljne biomase kako bi se spriječila ponovna kontaminacija različitih komponenti ekosustava i ulazak kontaminanata u prehrambene lance.
PRIJELOM STRANICE-- teški metali, koji karakterizira široku skupinu zagađivača, nedavno je postao široko rasprostranjen. U raznim znanstvenim i primijenjenim radovima autori različito tumače značenje ovog pojma. U tom smislu, količina elemenata klasificiranih kao teški metali jako varira. Kao kriterij članstva koriste se brojne karakteristike: atomska masa, gustoća, toksičnost, rasprostranjenost u prirodnom okolišu, stupanj uključenosti u prirodne cikluse i cikluse koje je stvorio čovjek. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente klasificirane kao krte (na primjer, bizmut) ili metaloide (na primjer, arsen).
U radovima posvećenim problemima onečišćenja okoliša i monitoringa okoliša, danas teški metali uključuje više od 40 metala periodnog sustava D.I. Mendeljejev s atomskom masom od preko 50 atomskih jedinica: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi itd. Istovremeno, sljedeći uvjeti igraju važnu ulogu u kategorizaciji teških metala: njihova visoka toksičnost za žive organizme u relativno niskim koncentracijama, kao i sposobnost bioakumulacije i biomagnifikacije. Gotovo svi metali koji potpadaju pod ovu definiciju (s izuzetkom olova, žive, kadmija i bizmuta, čija je biološka uloga trenutno nejasna) aktivno sudjeluju u biološkim procesima i dio su mnogih enzima. Prema klasifikaciji N. Reimersa, metale gustoće veće od 8 g/cm3 treba smatrati teškima. Dakle, teški metali uključuju Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Formalno definiran teški metali odgovara velikom broju elemenata. Međutim, prema istraživačima koji se bave praktičnim aktivnostima vezanim uz organiziranje promatranja stanja i onečišćenja okoliša, spojevi ovih elemenata daleko su od ekvivalenta zagađivača. Stoga se u mnogim radovima sužava opseg skupine teških metala, sukladno kriterijima prioriteta određenim smjerom i specifičnostima rada. Dakle, u sada već klasičnim djelima Yu.A. Izrael na popisu kemijskih tvari koje treba odrediti u prirodnim okolišima na pozadinskim postajama u rezervatima biosfere, u odjeljku teški metali imenovani Pb, Hg, Cd, As. S druge strane, prema odluci Radne skupine za emisije teških metala, koja radi pod pokroviteljstvom Ekonomske komisije Ujedinjenih naroda za Europu i prikuplja i analizira podatke o emisijama onečišćujućih tvari u europskim zemljama, samo Zn, As, Se i Sb pripisivali su se teški metali. Prema definiciji N. Reimersa, plemeniti i rijetki metali izdvajaju se od teških metala, odnosno ostaju samo Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. U primijenjenom radu najčešće se dodaju teški metali Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.
Metalni ioni bitni su sastojci prirodnih vodenih tijela. Ovisno o uvjetima okoliša (pH, redoks potencijal, prisutnost liganada), oni postoje u različitim oksidacijskim stanjima i dio su raznih anorganskih i organometalnih spojeva, koji mogu biti istinski otopljeni, koloidno dispergirani ili dio mineralnih i organskih suspenzija.
Stvarno otopljeni oblici metala vrlo su raznoliki, što je povezano s procesima hidrolize, hidrolitičke polimerizacije (stvaranje polinuklearnih hidrokso kompleksa) i kompleksiranja s različitim ligandima. Prema tome, i katalitička svojstva metala i njihova dostupnost vodenim mikroorganizmima ovise o oblicima njihovog postojanja u vodenom ekosustavu.
Mnogi metali tvore prilično jake komplekse s organskom tvari; Ovi kompleksi su jedan od najvažnijih oblika migracije elemenata u prirodnim vodama. Većina organskih kompleksa nastaje kroz kelatni ciklus i stabilni su. Kompleksi koje stvaraju kiseline tla sa solima željeza, aluminija, titana, urana, vanadija, bakra, molibdena i drugih teških metala relativno su dobro topljivi u neutralnim, slabo kiselim i blago alkalnim sredinama. Stoga su organometalni kompleksi sposobni migrirati u prirodnim vodama na vrlo velike udaljenosti. To je posebno važno za slabomineralizirane i prvenstveno površinske vode, u kojima je nemoguće stvaranje drugih kompleksa.
Za razumijevanje čimbenika koji reguliraju koncentraciju metala u prirodnim vodama, njihovu kemijsku reaktivnost, bioraspoloživost i toksičnost, potrebno je poznavati ne samo ukupni sadržaj, već i udio slobodnih i vezanih oblika metala.
Prijelaz metala u vodenom okruženju u oblik metalnog kompleksa ima tri posljedice:
1. Može doći do povećanja ukupne koncentracije metalnih iona zbog njegovog prijelaza u otopinu iz pridnenih sedimenata;
2. Propusnost membrane kompleksnih iona može se značajno razlikovati od propusnosti hidratiziranih iona;
3. Toksičnost metala može se uvelike promijeniti kao rezultat kompleksiranja.
Dakle, kelatni oblici Cu, Cd, Hg manje toksični od slobodnih iona. Za razumijevanje čimbenika koji reguliraju koncentraciju metala u prirodnim vodama, njihovu kemijsku reaktivnost, bioraspoloživost i toksičnost, potrebno je poznavati ne samo ukupni sadržaj, već i udio vezanih i slobodnih oblika.
Izvori onečišćenja vode teškim metalima su otpadne vode iz galvanskih radionica, rudarskih poduzeća, crne i obojene metalurgije i pogona za izgradnju strojeva. Teški metali nalaze se u gnojivima i pesticidima i mogu dospjeti u vodena tijela kroz poljoprivredno otjecanje.
Povećane koncentracije teških metala u prirodnim vodama često su povezane s drugim vrstama onečišćenja, poput zakiseljavanja. Kiselo taloženje doprinosi smanjenju pH i prijelazu metala iz stanja sorbiranog na mineralnim i organskim tvarima u slobodno stanje.
Prije svega, od interesa su oni metali koji najviše zagađuju atmosferu zbog svoje uporabe u značajnim količinama u industrijskim djelatnostima te, kao rezultat akumulacije u vanjskom okolišu, predstavljaju ozbiljnu opasnost u smislu svoje biološke aktivnosti i toksičnih svojstava. . Tu spadaju olovo, živa, kadmij, cink, bizmut, kobalt, nikal, bakar, kositar, antimon, vanadij, mangan, krom, molibden i arsen.
Biogeokemijska svojstva teških metala
V - visoka, U - umjerena, N - niska
Vanadij.
Vanadij se nalazi pretežno u raspršenom stanju i nalazi se u željeznim rudama, nafti, asfaltu, bitumenu, uljnom škriljevcu, ugljenu itd. Jedan od glavnih izvora onečišćenja prirodnih voda vanadijem je nafta i njezini rafinirani proizvodi.
U prirodnim vodama nalazi se u vrlo niskim koncentracijama: u riječnoj vodi 0,2 - 4,5 μg/dm3, u morskoj vodi - prosječno 2 μg/dm3.
U vodi stvara stabilne anionske komplekse (V4O12)4- i (V10O26)6-. U migraciji vanadija značajna je uloga otopljenih kompleksnih spojeva s organskim tvarima, posebice s huminskim kiselinama.
Povišene koncentracije vanadija štetne su za ljudsko zdravlje. MDK vanadija je 0,1 mg/dm3 (granični pokazatelj opasnosti je sanitarno-toksikološki), MDKv je 0,001 mg/dm3.
Prirodni izvori ulaska bizmuta u prirodne vode su procesi ispiranja minerala koji sadrže bizmut. Izvor ulaska u prirodne vode mogu biti i otpadne vode iz farmaceutske i parfemske proizvodnje, te nekih poduzeća staklarske industrije.
Nalazi se u submikrogramskim koncentracijama u nezagađenim površinskim vodama. Najveća koncentracija je utvrđena u podzemnim vodama i iznosi 20 μg/dm3, au morskim vodama 0,02 μg/dm3
Glavni izvori spojeva željeza u površinskim vodama su procesi kemijskog trošenja stijena, praćeni njihovim mehaničkim razaranjem i otapanjem. U procesu interakcije s mineralnim i organskim tvarima sadržanim u prirodnim vodama nastaje složeni kompleks spojeva željeza koji se u vodi nalaze u otopljenom, koloidnom i suspendiranom stanju. Značajne količine željeza dolaze iz podzemnih voda i otpadnih voda iz metalurške, metaloprerađivačke, tekstilne industrije, industrije boja i lakova i poljoprivrednih voda.
Fazne ravnoteže ovise o kemijskom sastavu vode, pH, Eh i donekle o temperaturi. U rutinskoj analizi ponderirani oblik emitiraju čestice veće od 0,45 mikrona. Sastoji se pretežno od minerala koji sadrže željezo, hidrata željeznog oksida i spojeva željeza sorbiranih u suspenzijama. Stvarno otopljeni i koloidni oblici obično se razmatraju zajedno. Otopljeno željezo predstavljen je spojevima u ionskom obliku, u obliku hidrokso kompleksa i kompleksa s otopljenim anorganskim i organskim tvarima prirodnih voda. Uglavnom je Fe(II) taj koji migrira u ionskom obliku, a Fe(III) u nedostatku kompleksirajućih tvari ne može biti u otopljenom stanju u značajnijim količinama.
Željezo se nalazi uglavnom u vodama s niskim vrijednostima Eh.
Kao rezultat kemijske i biokemijske (uz sudjelovanje bakterija željeza) oksidacije, Fe (II) se pretvara u Fe (III), koji se hidrolizirajući taloži u obliku Fe (OH) 3. I Fe(II) i Fe(III) karakterizira sklonost stvaranju hidrokso kompleksa tipa +, 4+, +, 3+, - i drugi, koegzistirajući u otopini u različitim koncentracijama ovisno o pH i općenito određujući stanje sustava željezo-hidroksil. Glavni oblik Fe(III) u površinskim vodama su njegovi složeni spojevi s otopljenim anorganskim i organskim spojevima, uglavnom humusnim tvarima. Pri pH = 8,0, koloidni oblik željeza je najmanje istražen; sastoji se od hidrata željeznog oksida Fe(OH)3 i kompleksa s organskim tvarima.
Sadržaj željeza u površinskim vodama kopna je desetinke miligrama; u blizini močvara je nekoliko miligrama. Povećan sadržaj željeza uočen je u močvarnim vodama, u kojima se ono nalazi u obliku kompleksa sa solima huminskih kiselina - humatima. Najveće koncentracije željeza (do nekoliko desetaka i stotina miligrama po 1 dm3) zabilježene su u podzemnim vodama s niskim pH vrijednostima.
Kao biološki aktivan element, željezo u određenoj mjeri utječe na intenzitet razvoja fitoplanktona i kvalitativni sastav mikroflore u rezervoaru.
Koncentracije željeza podložne su izraženim sezonskim fluktuacijama. Tipično, u akumulacijama s visokom biološkom produktivnošću tijekom razdoblja ljetne i zimske stagnacije, primjetno je povećanje koncentracije željeza u donjim slojevima vode. Jesensko-proljetno miješanje vodenih masa (homotermija) prati oksidacija Fe(II) u Fe(III) i taloženje potonjeg u obliku Fe(OH)3.
U prirodne vode dospijeva ispiranjem tla, polimetalnih i bakrenih ruda, kao rezultat razgradnje vodenih organizama sposobnih da ga akumuliraju. Spojevi kadmija se prenose u površinska voda s otpadnim vodama iz tvornica olovo-cinka, tvornica za preradu rude, brojnih kemijskih poduzeća (proizvodnja sumporne kiseline), galvanske proizvodnje, kao i rudničkom vodom. Do smanjenja koncentracije otopljenih spojeva kadmija dolazi zbog procesa sorpcije, taloženja kadmijeva hidroksida i karbonata te njihove konzumacije od strane vodenih organizama.
Otopljeni oblici kadmija u prirodnim vodama uglavnom su mineralni i organomineralni kompleksi. Glavni suspendirani oblik kadmija su njegovi sorbirani spojevi. Značajan dio kadmija može migrirati unutar stanica vodenih organizama.
U nezagađenim i neznatno onečišćenim riječnim vodama kadmij je sadržan u submikrogramskim koncentracijama, u onečišćenim i otpadne vode koncentracija kadmija može doseći desetke mikrograma po 1 dm3.
Spojevi kadmija igraju važnu ulogu u životnim procesima životinja i ljudi. U povišenim koncentracijama je otrovan, osobito u kombinaciji s drugim otrovnim tvarima.
Najviša dopuštena koncentracija je 0,001 mg/dm3, a najveća dopuštena koncentracija 0,0005 mg/dm3 (limitirajući znak štetnosti je toksikološki).
Spojevi kobalta ulaze u prirodne vode kao rezultat procesa ispiranja iz bakrenog pirita i drugih ruda, iz tla tijekom razgradnje organizama i biljaka, kao i s otpadnim vodama metalurških, metaloprerađivačkih i kemijskih postrojenja. Neke količine kobalta dolaze iz tla kao rezultat razgradnje biljnih i životinjskih organizama.
Spojevi kobalta u prirodnim vodama nalaze se u otopljenom i suspendiranom stanju, čiji je kvantitativni odnos određen kemijskim sastavom vode, temperaturom i pH vrijednostima. Otopljeni oblici predstavljeni su uglavnom složenim spojevima, uklj. s organskim tvarima prirodnih voda. Spojevi dvovalentnog kobalta najtipičniji su za površinske vode. U prisutnosti oksidirajućih sredstava, trovalentni kobalt može postojati u zamjetnim koncentracijama.
Kobalt je jedan od biološki aktivnih elemenata i uvijek se nalazi u tijelu životinja i biljaka. Nedovoljan sadržaj kobalta u tlu povezan je s nedovoljnim sadržajem kobalta u biljkama, što pridonosi razvoju anemije kod životinja (zona tajga-šuma bez černozema). Kao dio vitamina B12, kobalt vrlo aktivno utječe na opskrbu dušičnim tvarima, povećava sadržaj klorofila i askorbinske kiseline, aktivira biosintezu i povećava sadržaj proteinskog dušika u biljkama. Međutim, povećane koncentracije spojeva kobalta su toksične.
U nezagađenim i neznatno onečišćenim riječnim vodama njegov sadržaj se kreće od desetinki do tisućinki miligrama po 1 dm3, prosječni sadržaj u morskoj vodi je 0,5 μg/dm3. Najviša dopuštena koncentracija je 0,1 mg/dm3, najveća dopuštena koncentracija 0,01 mg/dm3.
Mangan
Mangan ulazi u površinske vode kao rezultat ispiranja feromanganskih ruda i drugih minerala koji sadrže mangan (piroluzit, psilomelan, braunit, manganit, crni oker). Značajne količine mangana potječu od razgradnje vodenih životinja i biljnih organizama, posebno modrozelenih, dijatomeja i viših vodenih biljaka. Manganovi spojevi se prenose u rezervoare s otpadnom vodom iz tvornica za koncentraciju mangana, metalurških tvornica i poduzeća. kemijska industrija i s rudničkim vodama.
Smanjenje koncentracije iona mangana u prirodnim vodama nastaje kao posljedica oksidacije Mn(II) u MnO2 i druge visokovalentne okside koji se talože. Glavni parametri koji određuju reakciju oksidacije su koncentracija otopljenog kisika, pH vrijednost i temperatura. Koncentracija otopljenih spojeva mangana smanjuje se zbog njihovog iskorištavanja od strane algi.
Glavni oblik migracije spojeva mangana u površinskim vodama su suspenzije, čiji je sastav pak određen sastavom stijena koje vode dreniraju, kao i koloidni hidroksidi teških metala i sorbirani spojevi mangana. Organske tvari i procesi kompleksnog stvaranja mangana s anorganskim i organskim ligandima imaju značajan značaj u migraciji mangana u otopljenom i koloidnom obliku. Mn(II) tvori topive komplekse s bikarbonatima i sulfatima. Rijetki su kompleksi mangana s ionima klora. Kompleksni spojevi Mn(II) s organskim tvarima obično su manje stabilni nego s drugim prijelaznim metalima. Tu spadaju spojevi s aminima, organskim kiselinama, aminokiselinama i humusnim tvarima. Mn(III) u visokim koncentracijama može biti u otopljenom stanju samo u prisutnosti jakih kompleksirajućih agenasa; Mn(YII) se ne nalazi u prirodnim vodama.
U riječnim vodama sadržaj mangana obično se kreće od 1 do 160 μg/dm3, prosječni sadržaj u morskim vodama je 2 μg/dm3, u podzemnim vodama - n.102 - n.103 μg/dm3.
Koncentracije mangana u površinskim vodama podložne su sezonskim fluktuacijama.
Čimbenici koji određuju promjene koncentracija mangana su omjer površinskog i podzemnog otjecanja, intenzitet njegove potrošnje tijekom fotosinteze, razgradnje fitoplanktona, mikroorganizama i više vodene vegetacije, kao i procesi njegovog taloženja na dno vodenih tijela. .
Uloga mangana u životu viših biljaka i algi u vodenim tijelima je vrlo velika. Mangan potiče iskorištavanje CO2 od strane biljaka, čime se povećava intenzitet fotosinteze i sudjeluje u procesima redukcije nitrata i asimilacije dušika u biljkama. Mangan pospješuje prijelaz aktivnog Fe(II) u Fe(III), što štiti stanicu od trovanja, ubrzava rast organizama itd. Važna ekološka i fiziološka uloga mangana zahtijeva proučavanje i distribuciju mangana u prirodnim vodama.
Za vodospremnike sanitarne namjene, najveća dopuštena koncentracija (MDC) (za manganove ione) je postavljena na 0,1 mg/dm3.
Dolje se nalaze karte raspodjele prosječnih koncentracija metala: mangana, bakra, nikla i olova, izrađene prema podacima promatranja za 1989. - 1993. godinu. u 123 grada. Korištenje novijih podataka smatra se neprikladnim, jer su zbog smanjenja proizvodnje značajno smanjene koncentracije suspendiranih tvari, a time i metala.
Utjecaj na zdravlje. Mnogi metali su dio prašine i imaju značajan utjecaj na zdravlje.
Mangan u atmosferu ulazi emisijama iz crne metalurgije (60% svih emisija mangana), strojarstva i obrade metala (23%), obojene metalurgije (9%) te brojnih malih izvora, primjerice iz zavarivanja.
Visoke koncentracije mangana dovode do neurotoksičnih učinaka, progresivnog oštećenja središnjeg živčanog sustava i upale pluća.
Najveće koncentracije mangana (0,57 - 0,66 μg/m3) uočene su u velikim središtima metalurgije: Lipetsk i Cherepovets, kao i Magadan. Većina gradova s visokim koncentracijama Mn (0,23 - 0,69 μg/m3) koncentrirana je na poluotoku Kola: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (vidi kartu).
Za 1991.-1994 emisije mangana iz industrijskih izvora smanjene su za 62%, prosječne koncentracije za 48%.
Bakar je jedan od najvažnijih elemenata u tragovima. Fiziološka aktivnost bakra povezana je uglavnom s njegovim uključivanjem u aktivne centre redoks enzima. Nedovoljan sadržaj bakra u tlu negativno utječe na sintezu bjelančevina, masti i vitamina te doprinosi neplodnosti biljnih organizama. Bakar je uključen u proces fotosinteze i utječe na apsorpciju dušika u biljkama. Istodobno, prevelike koncentracije bakra nepovoljno djeluju na biljne i životinjske organizme.
Spojevi Cu(II) najčešći su u prirodnim vodama. Od spojeva Cu(I) najčešći su Cu2O, Cu2S i CuCl koji su slabo topljivi u vodi. U prisutnosti liganada u vodenom mediju, uz ravnotežu disocijacije hidroksida, potrebno je voditi računa o stvaranju različitih kompleksnih oblika koji su u ravnoteži s metalnim aqua ionima.
Glavni izvor bakra koji ulazi u prirodne vode su otpadne vode iz kemijske i metalurške industrije, rudničke vode i aldehidni reagensi koji se koriste za uništavanje algi. Bakar može nastati uslijed korozije bakrenih cjevovoda i drugih struktura koje se koriste u vodoopskrbnim sustavima. U podzemnim vodama sadržaj bakra određen je interakcijom vode sa stijenama koje ga sadrže (halkopirit, halkocit, kovelit, bornit, malahit, azurit, krizakola, brotantin).
Maksimalno dopuštena koncentracija bakra u vodi akumulacija za korištenje sanitarne vode je 0,1 mg/dm3 (ograničavajuća oznaka opasnosti je opća sanitarna), u vodi ribarskih akumulacija - 0,001 mg/dm3.
Grad
Norilsk
Monchegorsk
Krasnouralsk
Kolčugino
Zapolarny
Emisije M (tisuću tona/godina) bakrenog oksida i prosječne godišnje koncentracije q (μg/m3) bakra.
Bakar ulazi u zrak s emisijama iz metalurške proizvodnje. U krutim emisijama sadržan je uglavnom u obliku spojeva, uglavnom bakrenog oksida.
Poduzeća obojene metalurgije čine 98,7% svih antropogenih emisija ovog metala, od čega 71% izvode poduzeća koncerna Norilsk Nickel smještena u Zapolyarny i Nikel, Monchegorsk i Norilsk, a oko 25% emisija bakra se prenosi u Revdi i Krasnouralsku, Kolčuginu i drugima.
Visoke koncentracije bakra dovode do intoksikacije, anemije i hepatitisa.
Kao što se može vidjeti na karti, najveće koncentracije bakra zabilježene su u gradovima Lipetsk i Rudnaya Pristan. Koncentracije bakra također su povećane u gradovima na poluotoku Kola, u Zapolyarnyju, Monchegorsku, Nikelu, Olenegorsku, kao iu Norilsku.
Emisija bakra iz industrijskih izvora smanjena je za 34%, prosječne koncentracije za 42%.
Molibden
Spojevi molibdena ulaze u površinske vode kao rezultat ispiranja iz egzogenih minerala koji sadrže molibden. Molibden također ulazi u vodena tijela s otpadnom vodom iz prerađivačkih postrojenja i poduzeća obojene metalurgije. Smanjenje koncentracija molibdenovih spojeva nastaje kao posljedica taloženja teško topivih spojeva, procesa adsorpcije mineralnim suspenzijama i konzumacije biljnim vodenim organizmima.
Molibden se u površinskim vodama uglavnom nalazi u obliku MoO42-. Vrlo je vjerojatno da postoji u obliku organomineralnih kompleksa. Mogućnost nakupljanja u koloidnom stanju proizlazi iz činjenice da su oksidacijski proizvodi molibdenita labave, fino raspršene tvari.
U riječnim vodama molibden je pronađen u koncentracijama od 2,1 do 10,6 μg/dm3. Morska voda sadrži prosječno 10 µg/dm3 molibdena.
U malim količinama molibden je neophodan za normalan razvoj biljnih i životinjskih organizama. Molibden je dio enzima ksantin oksidaze. S nedostatkom molibdena, enzim se formira u nedovoljnim količinama, što uzrokuje negativne reakcije u tijelu. U povišenim koncentracijama molibden je štetan. Uz višak molibdena, metabolizam je poremećen.
Najveća dopuštena koncentracija molibdena u vodnim tijelima za sanitarnu uporabu je 0,25 mg/dm3.
Arsen ulazi u prirodne vode iz mineralnih izvora, područja mineralizacije arsena (arsenski pirit, realgar, orpiment), kao i iz zona oksidacije polimetalnih, bakar-kobaltnih i volframovih stijena. Dio arsena dolazi iz tla i također iz razgradnje biljnih i životinjskih organizama. Potrošnja arsena u vodenim organizmima jedan je od razloga smanjenja njegove koncentracije u vodi, što se najjasnije očituje u razdoblju intenzivnog razvoja planktona.
Značajne količine arsena ulaze u vodena tijela iz otpadnih voda iz postrojenja za preradu, otpada od proizvodnje boja, kožara i tvornica pesticida, kao i iz poljoprivrednih zemljišta na kojima se koriste pesticidi.
U prirodnim vodama spojevi arsena nalaze se u otopljenom i suspendiranom stanju, čiji je odnos određen kemijskim sastavom vode i pH vrijednostima. U otopljenom obliku, arsen se pojavljuje u tro- i peterovalentnom obliku, uglavnom kao anioni.
U nezagađenim riječnim vodama arsen se obično nalazi u mikrogramskim koncentracijama. U mineralnim vodama njegova koncentracija može doseći nekoliko miligrama po 1 dm3, u morskim vodama sadrži prosječno 3 µg/dm3, u podzemnim vodama nalazi se u koncentracijama od n.105 µg/dm3. Spojevi arsena u visokim koncentracijama otrovni su za organizam životinja i ljudi: inhibiraju oksidativne procese i inhibiraju opskrbu organa i tkiva kisikom.
Najviša dopuštena koncentracija za arsen je 0,05 mg/dm3 (granični pokazatelj opasnosti je sanitarno-toksikološki), a za arsen 0,05 mg/dm3.
Prisutnost nikla u prirodnim vodama posljedica je sastava stijena kroz koje voda prolazi: nalazi se na mjestima gdje su taložene sulfidne rude bakra i nikla i rude željeza i nikla. U vodu ulazi iz tla te iz biljnih i životinjskih organizama tijekom njihovog truljenja. Kod modrozelenih algi pronađen je povećan sadržaj nikla u usporedbi s drugim vrstama algi. Spojevi nikla također ulaze u vodena tijela s otpadnom vodom iz tvornica za poniklavanje, tvornica sintetičke gume i tvornica za koncentraciju nikla. Ogromne emisije nikla prate izgaranje fosilnih goriva.
Njegova koncentracija može se smanjiti kao rezultat taloženja spojeva kao što su cijanidi, sulfidi, karbonati ili hidroksidi (s povećanjem pH vrijednosti), zbog njegove potrošnje od strane vodenih organizama i procesa adsorpcije.
U površinskim vodama spojevi nikla nalaze se u otopljenom, suspendiranom i koloidnom stanju, čiji količinski omjer ovisi o sastavu vode, temperaturi i pH vrijednostima. Sorbenti za spojeve nikla mogu biti željezni hidroksid, organske tvari, visoko dispergirani kalcijev karbonat i gline. Otopljeni oblici su prvenstveno složeni ioni, najčešće s aminokiselinama, huminskim i fulvo kiselinama, a također i kao jaki cijanidni kompleks. Najčešći spojevi nikla u prirodnim vodama su oni u kojima se on nalazi u oksidacijskom stanju +2. Ni3+ spojevi obično nastaju u alkalnoj sredini.
Spojevi nikla igraju važnu ulogu u hematopoetskim procesima, kao katalizatori. Njegov povećani sadržaj ima specifičan učinak na kardiovaskularni sustav. Nikal je jedan od kancerogenih elemenata. Može uzrokovati bolesti dišnog sustava. Vjeruje se da su slobodni ioni nikla (Ni2+) približno 2 puta toksičniji od njegovih kompleksnih spojeva.
U nezagađenim i neznatno onečišćenim riječnim vodama koncentracija nikla obično se kreće od 0,8 do 10 μg/dm3; u onečišćenima iznosi nekoliko desetaka mikrograma po 1 dm3. Prosječna koncentracija nikla u morskoj vodi je 2 μg/dm3, u podzemnoj vodi - n.103 μg/dm3. U podzemnim vodama koje ispiraju stijene koje sadrže nikal, koncentracija nikla ponekad raste do 20 mg/dm3.
Nikal ulazi u atmosferu iz poduzeća obojene metalurgije, koja čine 97% svih emisija nikla, od čega 89% dolazi iz poduzeća koncerna Norilsk Nickel smještenih u Zapolyarny i Nikel, Monchegorsk i Norilsk.
Povećani sadržaj nikla u okolišu dovodi do pojave endemskih bolesti, raka bronha. Spojevi nikla pripadaju skupini 1 karcinogena.
Karta prikazuje nekoliko točaka s visokim prosječnim koncentracijama nikla na lokacijama koncerna Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.
Emisije nikla iz industrijskih poduzeća smanjene su za 28%, prosječne koncentracije za 35%.
Emisije M (tisuću tona/godina) i prosječne godišnje koncentracije q (µg/m3) nikla.
U prirodne vode dospijeva kao rezultat procesa ispiranja minerala koji sadrže kositar (kasiterit, stanin), kao i s otpadnim vodama raznih industrija (bojanje tkanina, sinteza organskih boja, proizvodnja legura s dodatkom kositra itd.). ).
Toksični učinak kositra je mali.
U nezagađenim površinskim vodama kositar se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. U podzemnim vodama njegova koncentracija doseže nekoliko mikrograma po 1 dm3. Najveća dopuštena koncentracija je 2 mg/dm3.
Živini spojevi mogu dospjeti u površinske vode kao posljedica ispiranja stijena u području naslaga žive (cinobarit, metacinabarit, livingstonit), tijekom razgradnje vodenih organizama koji nakupljaju živu. Značajne količine ulaze u vodena tijela s otpadnom vodom iz poduzeća koja proizvode boje, pesticide, lijekove i neke eksplozive. Termoelektrane na ugljen ispuštaju značajne količine živinih spojeva u atmosferu, koji završavaju u vodenim tijelima kao rezultat vlažnog i suhog taloženja.
Smanjenje koncentracije otopljenih živinih spojeva nastaje kao posljedica njihove ekstrakcije od strane mnogih morskih i slatkovodnih organizama, koji imaju sposobnost nakupljanja iste u koncentracijama višestruko većim od njenog sadržaja u vodi, kao i procesa adsorpcije suspendiranih tvari i donji sedimenti.
U površinskim vodama živini spojevi su u otopljenom i suspendiranom stanju. Omjer između njih ovisi o kemijskom sastavu vode i pH vrijednostima. Suspendirana živa je sorbirani živin spoj. Otopljeni oblici su nedisocirane molekule, složeni organski i mineralni spojevi. Živa može biti prisutna u vodi vodenih tijela u obliku metilživinih spojeva.
Živini spojevi su vrlo toksični, djeluju na živčani sustav čovjeka, uzrokuju promjene na sluznici, poremećaj motoričke funkcije i sekrecije probavnog trakta, promjene u krvi itd. Bakterijski procesi metilacije usmjereni su na stvaranje metilživinih spojeva, koji višestruko su toksičniji od mineralnih soli žive Metilživini spojevi nakupljaju se u ribama i mogu ući u ljudsko tijelo.
Najviša dopuštena koncentracija žive je 0,0005 mg/dm3 (ograničavajuća oznaka opasnosti je sanitarno-toksikološka), najveća dopuštena koncentracija je 0,0001 mg/dm3.
Prirodni izvori ulaska olova u površinske vode su procesi otapanja endogenih (galenit) i egzogenih (anglezit, cerusit i dr.) minerala. Značajno povećanje sadržaja olova u okolišu (uključujući površinske vode) povezano je sa izgaranjem ugljena, uporabom tetraetil olova kao antidetonatora u motornom gorivu i ispuštanjem u vodna tijela s otpadnim vodama iz rude tvornice za preradu, neka metalurška postrojenja, kemijska postrojenja, rudnici itd. Značajni čimbenici u smanjenju koncentracije olova u vodi su njegova adsorpcija suspendiranim tvarima i taloženje s njima u pridnene sedimente. Olovo, među ostalim metalima, ekstrahiraju i akumuliraju vodeni organizmi.
Olovo se nalazi u prirodnim vodama u otopljenom i suspendiranom (sorbiranom) stanju. U otopljenom obliku nalazi se u obliku mineralnih i organomineralnih kompleksa, kao i jednostavnih iona, u netopljivom obliku - uglavnom u obliku sulfida, sulfata i karbonata.
U riječnim vodama koncentracija olova kreće se od desetina do jedinica mikrograma po 1 dm3. Čak iu vodi vodenih tijela koja graniče s područjima polimetalnih ruda, njegova koncentracija rijetko doseže desetke miligrama po 1 dm3. Jedino u kloridnim termalnim vodama koncentracija olova ponekad doseže nekoliko miligrama po 1 dm3.
Limitirajući pokazatelj štetnosti olova je sanitarno-toksikološki. Najviša dopuštena koncentracija za olovo je 0,03 mg/dm3, a za olovo 0,1 mg/dm3.
Olovo je sadržano u emisijama iz metalurgije, obrade metala, elektrotehnike, petrokemije i poduzeća za motorni promet.
Utjecaj olova na zdravlje javlja se udisanjem zraka koji sadrži olovo te unošenjem olova hranom, vodom i česticama prašine. Olovo se nakuplja u tijelu, u kostima i površinskim tkivima. Olovo utječe na bubrege, jetru, živčani sustav i krvotvorne organe. Starije osobe i djeca posebno su osjetljivi čak i na male doze olova.
Emisije M (tisuću tona/godina) i prosječne godišnje koncentracije q (µg/m3) olova.
Tijekom sedam godina, emisije olova iz industrijskih izvora pale su za 60% zbog smanjenja proizvodnje i zatvaranja mnogih tvornica. Naglo smanjenje industrijskih emisija nije popraćeno smanjenjem emisija iz vozila. Prosječne koncentracije olova pale su za samo 41%. Razlike u smanjenju emisija i koncentracijama olova mogu se objasniti nedovoljno prijavljenim emisijama iz vozila u prethodnim godinama; Trenutno je povećan broj automobila i intenzitet njihovog prometa.
Tetraetil olovo
U prirodne vode dospijeva zbog upotrebe kao antidetonatora u motornom gorivu vodenih vozila, kao i površinskim otjecanjem iz urbanih područja.
Ova tvar karakterizira visoka toksičnost i ima kumulativna svojstva.
Izvori ulaska srebra u površinske vode su podzemne vode i otpadne vode iz rudnika, pogona za preradu i fotografskih poduzeća. Povećan sadržaj srebra povezan je s primjenom baktericidnih i algicidnih pripravaka.
U otpadnim vodama srebro može biti prisutno u otopljenom i suspendiranom obliku, uglavnom u obliku halogenih soli.
U nezagađenim površinskim vodama srebro se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. U podzemnim vodama koncentracija srebra kreće se od nekoliko do desetaka mikrograma po 1 dm3, u morskoj vodi prosječno 0,3 μg/dm3.
Srebrni ioni sposobni su uništavati bakterije i već u malim koncentracijama steriliziraju vodu (donja granica baktericidnog djelovanja srebrnih iona je 2,10-11 mol/dm3). Uloga srebra u organizmu životinja i ljudi nije dovoljno proučena.
MDK srebra je 0,05 mg/dm3.
Antimon dospijeva u površinske vode ispiranjem minerala antimona (stibnita, senarmontita, valentinita, servantita, stibiokanita) te s otpadnim vodama tvornica gume, stakla, bojadisanja i žigica.
U prirodnim vodama spojevi antimona su u otopljenom i suspendiranom stanju. U redoks uvjetima karakterističnim za površinske vode moguće je postojanje i trovalentnog i peterovalentnog antimona.
U nezagađenim površinskim vodama antimon se nalazi u submikrogramskim koncentracijama, u morskoj vodi njegova koncentracija doseže 0,5 μg/dm3, u podzemnim vodama - 10 μg/dm3. MDK antimona je 0,05 mg/dm3 (granični pokazatelj opasnosti je sanitarno-toksikološki), MDKv je 0,01 mg/dm3.
Tro- i heksavalentni kromovi spojevi dospijevaju u površinske vode kao rezultat ispiranja iz stijena (kromit, krokoit, uvarovit i dr.). Neke količine potječu od razgradnje organizama i biljaka iz tla. Značajne količine mogu ući u vodena tijela s otpadnom vodom iz radionica za galvanizaciju, bojadnica tekstilnih tvornica, kožara i poduzeća kemijske industrije. Smanjenje koncentracije iona kroma može se primijetiti kao rezultat njihove potrošnje od strane vodenih organizama i procesa adsorpcije.
U površinskim vodama spojevi kroma su u otopljenom i suspendiranom stanju, čiji omjer ovisi o sastavu vode, temperaturi i pH otopine. Suspendirani spojevi kroma uglavnom su sorbirani spojevi kroma. Sorbenti mogu biti gline, željezni hidroksid, visoko dispergirani taloženi kalcijev karbonat, ostaci biljnih i životinjskih organizama. U otopljenom obliku krom se može naći u obliku kromata i dikromata. U aerobnim uvjetima Cr(VI) prelazi u Cr(III), čije soli hidroliziraju u neutralnom i alkalnom mediju i oslobađaju hidroksid.
U nezagađenim i neznatno onečišćenim riječnim vodama sadržaj kroma kreće se od nekoliko desetina mikrograma po litri do nekoliko mikrograma po litri; u onečišćenim vodnim tijelima doseže nekoliko desetaka i stotina mikrograma po litri. Prosječna koncentracija u morskim vodama je 0,05 µg/dm3, u podzemnim vodama - obično u rasponu od n.10 - n.102 µg/dm3.
Spojevi Cr(VI) i Cr(III) u povećanim količinama imaju kancerogena svojstva. Cr(VI) spojevi su opasniji.
U prirodne vode dospijeva kao rezultat procesa razaranja i otapanja stijena i minerala koji se javljaju u prirodi (sfalerit, cincit, goslarit, smitsonit, kalamin), kao i s otpadnim vodama tvornica za preradu ruda i galvanskih pogona, proizvodnje pergament papira. , mineralne boje, viskozna vlakna itd.
U vodi postoji uglavnom u ionskom obliku ili u obliku svojih mineralnih i organskih kompleksa. Ponekad se nalazi u netopljivim oblicima: kao hidroksid, karbonat, sulfid itd.
U riječnim vodama koncentracija cinka obično se kreće od 3 do 120 μg/dm3, u morskim vodama - od 1,5 do 10 μg/dm3. Sadržaj u rudnim vodama, a posebno u rudničkim vodama s niskim pH vrijednostima može biti značajan.
Cink je jedan od aktivnih mikroelemenata koji utječu na rast i normalan razvoj organizma. Istodobno, mnogi spojevi cinka su otrovni, prvenstveno njegov sulfat i klorid.
MDK za Zn2+ je 1 mg/dm3 (granični pokazatelj štetnosti je organoleptički), MDK za Zn2+ je 0,01 mg/dm3 (graničavajući pokazatelj štetnosti je toksikološki).
Teški metali već zauzimaju drugo mjesto po opasnosti, inferiorni su pesticidima i znatno ispred poznatih zagađivača kao što su ugljični dioksid i sumpor, a prema prognozama bi trebali postati najopasniji, opasniji od otpada nuklearnih elektrana i krutog materijala gubljenje. Onečišćenje teškim metalima povezano je s njihovom širokom uporabom u industrijskoj proizvodnji, uz slabe sustave pročišćavanja, zbog čega teški metali ulaze u okoliš, uključujući i tlo, zagađujući ga i trujući.
Teški metali su prioritetni zagađivači, čije je praćenje obavezno u svim sredinama. U raznim znanstvenim i primijenjenim radovima autori različito tumače značenje pojma “teški metali”. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente klasificirane kao krte (na primjer, bizmut) ili metaloide (na primjer, arsen).
Tlo je glavni medij u koji teški metali ulaze, uključujući iz atmosfere i vodenog okoliša. Služi i kao izvor sekundarnog onečišćenja površinskog zraka i voda koje iz njega otječu u Svjetski ocean. Iz tla biljke apsorbiraju teške metale, koji zatim postaju hrana za više organizirane životinje.
nastavak
--PRIJELOM STRANICE-- 3.3. Toksičnost olova
Trenutno je olovo na prvom mjestu među uzrocima industrijskog trovanja. To je zbog njegove široke upotrebe u raznim industrijama. Onečišćenju atmosferskog zraka olovom izloženi su radnici koji vade rudu olova, u talionicama olova, pri lemljenju, u tiskarama, u proizvodnji proizvoda od kristalnog stakla ili keramike, olovnog benzina i sl , tla i vode u blizini takvih industrija, kao i u blizini glavnih autocesta, predstavlja opasnost od izloženosti olovu stanovništvu koje živi u tim područjima, a prije svega djeci, koja su osjetljivija na djelovanje teških metala.
Sa žaljenjem treba primijetiti da u Rusiji ne postoji državna politika o zakonskoj, regulatornoj i ekonomskoj regulativi utjecaja olova na okoliš i javno zdravlje, o smanjenju emisija (ispuštanja, otpada) olova i njegovih spojeva u okoliš, te na potpuno zaustavljanje proizvodnje benzina koji sadrži olovo.
Zbog izrazito nezadovoljavajućeg obrazovnog rada na objašnjavanju stanovništvu stupnja opasnosti od učinaka teških metala na ljudski organizam, u Rusiji se broj kontingenata koji imaju profesionalni kontakt s olovom ne smanjuje, već se postupno povećava. Slučajevi kroničnog trovanja olovom zabilježeni su u 14 industrija u Rusiji. Vodeće industrije su elektrotehnička industrija (proizvodnja baterija), instrumentogradnja, tiskarstvo i obojena metalurgija, u kojima je intoksikacija uzrokovana prekoračenjem maksimalno dopuštene koncentracije (MDK) olova u zraku radnog prostora za 20 i više. puta.
Značajan izvor olova su ispušni plinovi automobila, jer pola Rusije još uvijek koristi olovni benzin. Međutim, metalurška postrojenja, posebice talionice bakra, ostaju glavni izvor onečišćenja okoliša. I ovdje ima vođa. Na području Sverdlovske regije postoje 3 najveća izvora emisije olova u zemlji: u gradovima Krasnouralsk, Kirovograd i Revda.
Dimnjaci talionice bakra Krasnouralsk, izgrađene tijekom godina staljinističke industrijalizacije i korištenjem opreme iz 1932., godišnje izbacuju 150-170 tona olova u grad od 34.000 stanovnika, pokrivajući sve olovnom prašinom.
Koncentracija olova u tlu Krasnouralsk varira od 42,9 do 790,8 mg/kg s maksimalnom dopuštenom koncentracijom MPC = 130 μ/kg. Uzorci vode u vodovodu susjednog sela. Oktyabrsky, koja se napaja iz podzemnog izvora vode, premašila je maksimalno dopuštenu koncentraciju do dva puta.
Onečišćenje okoliša olovom utječe na ljudsko zdravlje. Izloženost olovu oštećuje ženski i muški reproduktivni sustav. Posebnu opasnost za žene u trudnoći i reproduktivnoj dobi predstavlja povišena razina olova u krvi, jer pod utjecajem olova dolazi do poremećaja menstrualne funkcije, češći su prijevremeni porodi, pobačaji i fetalna smrt zbog prodiranja olova kroz posteljicu. prepreka. Novorođenčad ima visoku stopu smrtnosti.
Trovanje olovom izuzetno je opasno za malu djecu – ono utječe na razvoj mozga i živčanog sustava. Testiranje 165 Krasnouralsk djece u dobi od 4 godine i starije otkrilo je značajno kašnjenje u mentalnom razvoju u 75,7%, a mentalna retardacija, uključujući mentalnu retardaciju, pronađena je u 6,8% ispitane djece.
Djeca predškolske dobi su najosjetljivija na štetne učinke olova jer je njihov živčani sustav u fazi razvoja. Čak i pri malim dozama, trovanje olovom uzrokuje smanjenje intelektualnog razvoja, pažnje i sposobnosti koncentracije, zaostajanje u čitanju, te dovodi do razvoja agresivnosti, hiperaktivnosti i drugih problema u ponašanju djeteta. Ove razvojne abnormalnosti mogu biti dugotrajne i nepovratne. Niska porođajna težina, zastoj u rastu i gubitak sluha također su posljedica trovanja olovom. Visoke doze intoksikacije dovode do mentalne retardacije, kome, konvulzija i smrti.
Bijela knjiga koju su objavili ruski stručnjaci navodi da zagađenje olovom pokriva cijelu zemlju i da je jedna od brojnih ekoloških katastrofa u bivšem Sovjetskom Savezu koje su izašle na vidjelo posljednjih godina. Veći dio teritorija Rusije ima opterećenje od taloženja olova koje premašuje kritično opterećenje za normalno funkcioniranje ekosustava. U desecima gradova koncentracije olova u zraku i tlu prelaze vrijednosti koje odgovaraju maksimalno dopuštenim koncentracijama.
Najviša razina onečišćenja zraka olovom, koja prelazi maksimalnu dopuštenu koncentraciju, zabilježena je u gradovima Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok.
Maksimalna opterećenja taloženja olova, što dovodi do degradacije kopnenih ekosustava, uočena su u regijama Moskve, Vladimira, Nižnjeg Novgoroda, Rjazana, Tule, Rostova i Lenjingrada.
Stacionarni izvori odgovorni su za ispuštanje više od 50 tona olova u obliku različitih spojeva u vodna tijela. Istodobno, 7 tvornica akumulatora godišnje kroz kanalizacijski sustav ispusti 35 tona olova. Analiza distribucije ispuštanja olova u vodna tijela u Rusiji pokazuje da su regije Lenjingrad, Jaroslavl, Perm, Samara, Penza i Orel vodeće u ovoj vrsti opterećenja.
Zemlji su potrebne hitne mjere za smanjenje onečišćenja olovom, ali za sada ruska gospodarska kriza zasjenjuje probleme okoliša. U dugotrajnoj industrijskoj depresiji Rusiji nedostaju sredstva za čišćenje prijašnjeg zagađenja, ali ako se gospodarstvo počne oporavljati i tvornice vrate s radom, zagađenje bi se moglo samo pogoršati.
10 najzagađenijih gradova bivšeg SSSR-a
(Metali su navedeni silaznim redoslijedom prema razini prioriteta za dati grad)
4. Higijena tla. Odlaganje smeća.
Tlo u gradovima i drugim naseljenim mjestima te njihovoj okolici odavno se razlikuje od prirodnog, biološki vrijednog tla koje ima važnu ulogu u održavanju ekološke ravnoteže. Tlo u gradovima podložno je istim štetnim utjecajima kao urbani zrak i hidrosfera, pa se značajna degradacija događa posvuda. Higijeni tla ne pridaje se dovoljno pozornosti, iako je njegova važnost kao jedne od glavnih komponenti biosfere (zrak, voda, tlo) i biološkog čimbenika okoliša još značajnija od vode, budući da je količina potonje (prvenstveno kvaliteta podzemna voda) određena je stanjem tla, te je ove čimbenike nemoguće odvojiti jedan od drugog. Tlo ima sposobnost biološkog samopročišćavanja: u tlu dolazi do razgradnje otpada koji u njega dospije i njegove mineralizacije; U konačnici, tlo na njihovu štetu nadoknađuje izgubljene minerale.
Ako se zbog preopterećenja tla izgubi bilo koja komponenta njegove mineralizirajuće sposobnosti, to će neizbježno dovesti do poremećaja mehanizma samopročišćavanja i potpune degradacije tla. I, naprotiv, stvaranje optimalnih uvjeta za samopročišćavanje tla pomaže u održavanju ekološke ravnoteže i uvjeta za postojanje svih živih organizama, uključujući i čovjeka.
Dakle, problem neutralizacije otpada koji ima štetno biološko djelovanje nije ograničen samo na pitanje njihovog uklanjanja; to je složeniji higijenski problem, budući da je tlo poveznica između vode, zraka i čovjeka.
4.1.
Uloga tla u metabolizmu
Biološki odnos između tla i čovjeka odvija se uglavnom metabolizmom. Tlo je poput dobavljača minerali, neophodan za metabolički ciklus, za rast biljaka koje konzumiraju ljudi i biljojedi, a koje zauzvrat jedu ljudi i mesojedi. Dakle, tlo daje hranu mnogim predstavnicima biljnog i životinjskog svijeta.
Posljedično, pogoršanje kakvoće tla, smanjenje njegove biološke vrijednosti i sposobnosti samopročišćavanja uzrokuje lančanu biološku reakciju koja u slučaju dugotrajnog štetnog djelovanja može dovesti do raznih zdravstvenih poremećaja stanovništva. Štoviše, ako su procesi mineralizacije usporeni, nitrati, dušik, fosfor, kalij i dr. koji nastaju pri razgradnji tvari mogu dospjeti u podzemne vode koje se koriste za piće i izazvati ozbiljne bolesti (npr. nitrati mogu izazvati methemoglobinemiju, prvenstveno kod dojenčadi).
Konzumacija vode iz tla siromašnog jodom može uzrokovati endemsku gušavost, itd.
4.2.
Ekološki odnos između tla i vode i tekućeg otpada (otpadne vode)
Čovjek iz tla izvlači vodu potrebnu za održavanje metaboličkih procesa i samog života. Kvaliteta vode ovisi o uvjetima tla; uvijek odražava biološko stanje danog tla.
To se posebno odnosi na podzemne vode, čija je biološka vrijednost značajno određena svojstvima tla i tla, sposobnošću potonjeg za samopročišćavanje, njegovom filtracijskom sposobnošću, sastavom njene makroflore, mikrofaune itd.
Izravni utjecaj tla na površinske vode je manje značajan; uglavnom je povezan s oborinama. Na primjer, nakon obilnih kiša, različiti zagađivači se ispiru iz tla u otvorene vodene površine (rijeke, jezera), uključujući umjetna gnojiva (dušik, fosfat), pesticide, herbicide; u područjima krša i raspucanim naslagama, zagađivači mogu prodrijeti pukotine u duboko ležeće podzemne vode.
Neodgovarajuće pročišćavanje otpadnih voda također može uzrokovati štetne biološke učinke na tlo iu konačnici dovesti do degradacije tla. Stoga je zaštita tla u naseljenim područjima jedan od glavnih uvjeta zaštite okoliša u cjelini.
4.3.
Granice opterećenja tla krutim otpadom (kućno i ulično smeće, industrijski otpad, suhi mulj koji ostaje nakon taloženja otpadnih voda, radioaktivne tvari itd.)
Problem se dodatno usložnjava činjenicom da je, kao rezultat stvaranja sve veće količine krutog otpada u gradovima, tlo u njihovoj okolici izloženo sve većem opterećenju. Svojstva i sastav tla se sve brže pogoršavaju.
Od 64,3 milijuna tona proizvedenog papira u SAD-u, 49,1 milijun tona završi u otpadu (od te količine 26 milijuna tona “dobavljaju” kućanstva, a 23,1 milijun tona trgovački lanci).
U vezi s navedenim, uklanjanje i konačna neutralizacija krutog otpada predstavlja vrlo značajan, teže izvediv higijenski problem u uvjetima sve veće urbanizacije.
Konačna neutralizacija krutog otpada u kontaminiranom tlu čini se mogućom. Međutim, zbog stalnog pogoršanja sposobnosti samopročišćavanja urbanog tla, konačna neutralizacija otpada zakopanog u tlu je nemoguća.
Čovjek bi mogao uspješno iskoristiti biokemijske procese koji se odvijaju u tlu, njegovu sposobnost neutralizacije i dezinfekcije za neutralizaciju krutog otpada, ali urbano tlo, kao rezultat stoljetnog ljudskog stanovanja i aktivnosti u gradovima, odavno je postalo neprikladno za tu svrhu.
Mehanizmi samopročišćavanja i mineralizacije koji se odvijaju u tlu, uloga bakterija i enzima koji u njima sudjeluju, kao i međuprodukti i konačni produkti razgradnje tvari dobro su poznati. Trenutno su istraživanja usmjerena na utvrđivanje čimbenika koji osiguravaju biološku ravnotežu prirodnog tla, kao i na razjašnjavanje pitanja koja količina krutog otpada (i kakav je njegov sastav) može dovesti do poremećaja biološke ravnoteže tla.
Količina kućnog otpada (smeća) po stanovniku nekih većih gradova svijeta
Treba napomenuti da se higijensko stanje tla u gradovima brzo pogoršava kao posljedica njegovog preopterećenja, iako je sposobnost tla za samopročišćavanje glavni higijenski uvjet za održavanje biološke ravnoteže. Tlo u gradovima više nije u stanju nositi se sa svojom zadaćom bez ljudske pomoći. Jedini izlaz iz ove situacije je potpuna neutralizacija i uništavanje otpada u skladu sa higijenskim zahtjevima.
Stoga izgradnja komunalnih objekata treba biti usmjerena na očuvanje prirodne sposobnosti tla za samopročišćavanje, a ako je ta sposobnost već postala nezadovoljavajuća, potrebno ju je vratiti umjetnim putem.
Najnepovoljniji je toksični učinak industrijskog otpada, kako tekućeg tako i krutog. Sve veća količina takvog otpada ulazi u tlo s kojim se ono ne može nositi. Na primjer, u blizini pogona za proizvodnju superfosfata (u krugu od 3 km) utvrđena je kontaminacija tla arsenom. Kao što je poznato, neki pesticidi, poput organoklornih spojeva koji ulaze u tlo, dugo se ne razgrađuju.
Slična je situacija i s nekim sintetičkim materijalima za pakiranje (polivinil klorid, polietilen i dr.).
Neki otrovni spojevi prije ili kasnije dospijevaju u podzemne vode, zbog čega se ne samo narušava biološka ravnoteža tla, nego se i kakvoća podzemne vode pogoršava do te mjere da se više ne može koristiti kao voda za piće.
Postotak količine osnovnih sintetičkih materijala sadržanih u kućnom otpadu (smeće)
*
Zajedno s otpadom od ostale plastike koja otvrdnjava toplinom.
Problem otpada se ovih dana povećao i zbog toga što se dio otpada, uglavnom ljudski i životinjski izmet, koristi za gnojidbu poljoprivrednog zemljišta [izmet sadrži značajnu količinu dušika - 0,4-0,5%, fosfora (P203) - 0,2-0. 6%, kalij (K?0) -0,5-1,5%, ugljik -5-15%]. Ovaj gradski problem proširio se i na okolna područja grada.
4.4.
Uloga tla u širenju raznih bolesti
Tlo ima određenu ulogu u širenju zaraznih bolesti. O tome su još u prošlom stoljeću izvještavali Petterkoffer (1882.) i Fodor (1875.), koji su uglavnom isticali ulogu tla u širenju crijevnih bolesti: kolere, trbušnog tifusa, dizenterije itd. Oni su također upozorili na činjenicu da neke bakterije i virusi ostaju održivi i virulentni u tlu mjesecima. Naknadno je niz autora potvrdio svoja zapažanja, posebice u odnosu na urbano tlo. Na primjer, uzročnik kolere ostaje sposoban za život i patogen u podzemnim vodama od 20 do 200 dana, uzročnik trbušnog tifusa u izmetu - od 30 do 100 dana, a uzročnik paratifusa - od 30 do 60 dana. (Sa stajališta širenja zaraznih bolesti gradsko tlo predstavlja mnogo veću opasnost od poljskog tla gnojenog stajskim gnojem.)
Za određivanje stupnja onečišćenja tla niz autora koristi određivanje broja bakterija (Escherichia coli), kao i kod određivanja kakvoće vode. Drugi autori smatraju da je uputno odrediti i broj termofilnih bakterija koje sudjeluju u procesu mineralizacije.
Širenje zaraznih bolesti kroz tlo uvelike je olakšano navodnjavanjem zemljišta otpadnim vodama. Istodobno se pogoršavaju svojstva mineralizacije tla. Stoga navodnjavanje otpadnom vodom treba provoditi pod stalnim strogim sanitarnim nadzorom i samo izvan gradskog područja.
4.5.
Štetni učinci glavnih vrsta onečišćivača (kruti i tekući otpad) koji dovode do degradacije tla
4.5.1.
Neutralizacija tekućeg otpada u tlu
U nizu naselja koja nemaju kanalizaciju, dio otpada, uključujući i gnojivo, neutralizira se u tlu.
Kao što znate, ovo je najjednostavniji način neutralizacije. No, to je dopušteno samo ako se radi o biološki potpunom tlu koje je zadržalo sposobnost samopročišćavanja, što nije tipično za urbana tla. Ako tlo više ne posjeduje te kvalitete, tada su za njegovu zaštitu od daljnje degradacije potrebne složene tehničke strukture za neutralizaciju tekućeg otpada.
Ponegdje se otpad neutralizira u kompostnim jamama. S tehničkog stajališta ovo rješenje je izazovno. Osim toga, tekućine mogu prodrijeti u tlo na prilično velikim udaljenostima. Zadatak je dodatno kompliciran činjenicom da gradske otpadne vode sadrže sve veću količinu toksičnog industrijskog otpada, koji pogoršava svojstva mineralizacije tla u još većoj mjeri nego ljudski i životinjski izmet. Stoga je u kompostne jame dopušteno ispuštati samo prethodno taloženu otpadnu vodu. U suprotnom dolazi do narušavanja filtracijske sposobnosti tla, zatim tlo gubi ostala zaštitna svojstva, pore se postupno začepljuju itd.
Korištenje ljudskog izmeta za navodnjavanje poljoprivrednih polja predstavlja drugu metodu neutralizacije tekućeg otpada. Ova metoda predstavlja dvostruku higijensku opasnost: prvo, može dovesti do preopterećenja tla; drugo, ovaj otpad može postati ozbiljan izvor infekcije. Stoga se izmet prvo mora dezinficirati i podvrgnuti odgovarajućoj obradi, a tek onda koristiti kao gnojivo. Ovdje se sudaraju dva suprotna gledišta. Prema higijenskim zahtjevima, izmet je podložan gotovo potpunom uništenju, a sa stajališta nacionalne ekonomije predstavlja dragocjeno gnojivo. Svježi izmet ne može se koristiti za zalijevanje vrtova i polja, a da se prethodno ne dezinficiraju. Ako ipak morate koristiti svježi izmet, onda oni zahtijevaju takav stupanj neutralizacije da više ne predstavljaju gotovo nikakvu vrijednost kao gnojivo.
Izmet se može koristiti kao gnojivo samo u posebno određenim prostorima - uz stalnu sanitarno-higijensku kontrolu, posebno stanja podzemnih voda, količine, muha i sl.
Zahtjevi za uklanjanje i neutralizaciju životinjskog izmeta u tlu u načelu se ne razlikuju od zahtjeva za neutralizaciju ljudskog izmeta.
Donedavno je stajski gnoj u poljoprivredi predstavljao značajan izvor vrijednih hranjiva potrebnih za povećanje plodnosti tla. Međutim, posljednjih godina stajski gnoj gubi na važnosti, što zbog mehanizacije poljoprivrede, što zbog sve veće upotrebe umjetnih gnojiva.
U nedostatku odgovarajuće obrade i neutralizacije gnoj je također opasan, baš kao i neneutralizirani ljudski izmet. Stoga se prije iznošenja na polja stajnjak ostavlja da sazri kako bi se za to vrijeme u njemu mogli odvijati potrebni biotermički procesi (na temperaturi od 60-70°C). Nakon toga, gnoj se smatra "zrelim" i oslobođen je većine patogena koje sadrži (bakterije, jaja crva, itd.).
Treba imati na umu da skladišta gnojiva mogu biti idealna tla za razmnožavanje muha koje pridonose širenju raznih crijevnih infekcija. Valja napomenuti da muhe za razmnožavanje najradije biraju svinjski gnoj, zatim konjski, ovčji i na kraju kravlji. Prije prijevoza stajnjaka na polja potrebno ga je tretirati insekticidima.
nastavak
--PRIJELOM STRANICE--
Kontaminacija tla teškim metalima
Teški metali (HM) uključuju oko 40 metala s atomskom masom većom od 50 i gustoćom većom od 5 g/cm 3 , iako je laki berilij također uključen u kategoriju HM. Obje su karakteristike prilično proizvoljne i popisi TM-ova za njih se ne podudaraju.
Na temelju toksičnosti i rasprostranjenosti u okolišu može se izdvojiti prioritetna skupina HM: Pb, Hg, Cd, As, Bi, Sn, V, Sb. Nešto manjeg značaja su: Cr, Cu, Zn, Mn, Ni, Co, Mo.
Sve HM su u jednom ili drugom stupnju otrovne, iako neke od njih (Fe, Cu, Co, Zn, Mn) ulaze u sastav biomolekula i vitamina.
Teški metali antropogenog podrijetla ulaze u tlo iz zraka u obliku krutih ili tekućih oborina. Šume s razvijenom kontaktnom površinom posebno intenzivno zadržavaju teške metale.
Općenito, opasnost od onečišćenja teškim metalima iz zraka postoji jednako za svako tlo. Teški metali negativno utječu na procese u tlu, plodnost tla i kvalitetu poljoprivrednih proizvoda. Obnavljanje biološke produktivnosti tala onečišćenih teškim metalima jedan je od najtežih problema zaštite biocenoza.
Važna značajka metala je njihova otpornost na onečišćenje. Sam element ne može se uništiti prelaskom iz jednog spoja u drugi ili prelaskom između tekuće i čvrste faze. Mogući su redoks prijelazi metala s promjenjivom valencijom.
Koncentracije HM opasnih za biljke ovise o genetskom tipu tla. Glavni pokazatelji koji utječu na nakupljanje teških metala u tlu su kiselo-bazna svojstva I sadržaj humusa.
Gotovo je nemoguće uzeti u obzir svu raznolikost tla i geokemijskih uvjeta pri određivanju MDK za teške metale. Trenutno su za niz teških metala utvrđene MDK za njihov sadržaj u tlu, koje se koriste kao MDK (Prilog 3).
Kada su prekoračene dopuštene vrijednosti sadržaja HM u tlu, ti se elementi nakupljaju u biljkama u količinama koje prelaze njihove maksimalno dopuštene koncentracije u hrani i hrani.
U kontaminiranom tlu, dubina prodiranja HM obično ne prelazi 20 cm, međutim, kod jakog onečišćenja, TM mogu prodrijeti do dubine do 1,5 m. Od svih teških metala cink i živa imaju najveću sposobnost migracije i ravnomjerno su raspoređeni u sloju tla na dubini od 0...20 cm, dok se olovo nakuplja samo u površinskom sloju (0...2,5 cm). Kadmij zauzima srednji položaj između ovih metala.
U voditi postoji jasno izražena tendencija nakupljanja u tlu jer njegovi ioni su neaktivni čak i pri niskim pH vrijednostima. Za različite tipove tala stopa ispiranja olova kreće se od 4 g do 30 g/ha godišnje. Istodobno, količina unesenog olova može biti 40...530 g/ha godišnje u različitim područjima. Olovo koje ulazi u tlo kao rezultat kemijske kontaminacije relativno lako stvara hidroksid u neutralnom ili alkalnom okruženju. Ako tlo sadrži topljive fosfate, tada olovni hidroksid prelazi u teško topljive fosfate.
Značajno onečišćenje tla olovom može se pronaći duž glavnih autocesta, u blizini poduzeća obojene metalurgije i u blizini spalionica otpada gdje nema obrade otpadnih plinova. Postupna zamjena motornog goriva koje sadrži tetraetil olovo gorivom bez olova koja je u tijeku daje pozitivne rezultate: ulazak olova u tlo naglo je smanjen iu budućnosti će ovaj izvor onečišćenja biti uglavnom eliminiran.
Opasnost od ulaska olova u organizam djeteta s česticama tla jedan je od odlučujućih faktora pri procjeni opasnosti od onečišćenja tla u naseljenim područjima. Pozadinske koncentracije olova u različitim tipovima tala kreću se od 10...70 mg/kg. Prema američkim znanstvenicima, sadržaj olova u urbanim tlima ne smije prelaziti 100 mg/kg - to će zaštititi dječji organizam od prekomjernog unosa olova putem ruku i kontaminiranih igračaka. U stvarnim uvjetima sadržaj olova u tlu znatno premašuje ovu razinu. U većini gradova sadržaj olova u tlu varira između 30...150 mg/kg, s prosječnom vrijednošću od oko 100 mg/kg. Najveći sadržaj olova - od 100 do 1000 mg/kg - nalazi se u tlu gradova u kojima se nalaze metalurška i baterijska poduzeća (Alčevsk, Zaporožje, Dnjeprodžeržinsk, Dnjepropetrovsk, Donjeck, Mariupol, Krivoj Rog).
Biljke su tolerantnije na olovo nego ljudi i životinje, stoga je potrebno pažljivo pratiti razine olova u hrani i stočnoj hrani biljnog podrijetla.
Kod životinja na pašnjacima prvi znakovi trovanja olovom uočavaju se pri dnevnoj dozi od oko 50 mg/kg suhog sijena (na tlima jako onečišćenim olovom dobiveno sijeno može sadržavati 6,5 g olova/kg suhog sijena!) . Za ljude, kod konzumiranja zelene salate, MPC je 7,5 mg olova na 1 kg lišća.
Za razliku od olova kadmij ulazi u tlo u znatno manjim količinama: oko 3...35 g/ha godišnje. Kadmij se unosi u tlo iz zraka (oko 3 g/ha godišnje) ili s gnojivima koja sadrže fosfor (35...260 g/t). U nekim slučajevima, postrojenja za preradu kadmija mogu biti izvor kontaminacije. U kiselim tlima s pH vrijednošću<6 ионы кадмия весьма подвижны и накопления металла не наблюдается. При значениях рН>6 kadmij se taloži zajedno s hidroksidima željeza, mangana i aluminija te dolazi do gubitka protona OH skupinama. Takav proces postaje reverzibilan kada se pH smanji, a kadmij, kao i drugi teški metali, mogu nepovratno sporo difundirati u kristalnu rešetku oksida i gline.
Spojevi kadmija s huminskim kiselinama mnogo su manje stabilni od sličnih spojeva olova. Sukladno tome, nakupljanje kadmija u humusu događa se u znatno manjoj mjeri nego nakupljanje olova.
Specifičan spoj kadmija u tlu je kadmijev sulfid koji nastaje iz sulfata u povoljnim redukcijskim uvjetima. Kadmijev karbonat nastaje samo pri pH vrijednostima >8, stoga su preduvjeti za njegovu primjenu krajnje beznačajni.
U novije vrijeme se velika pozornost pridaje činjenici da se povećana koncentracija kadmija nalazi u biološkom mulju koji se unosi u tlo radi njegova poboljšanja. Oko 90% kadmija prisutnog u otpadnoj vodi prelazi u biološki mulj: 30% tijekom početnog taloženja i 60...70% tijekom njegove daljnje obrade.
Gotovo je nemoguće ukloniti kadmij iz mulja. Međutim, pažljivijom kontrolom sadržaja kadmija u otpadnim vodama može se smanjiti njegov sadržaj u mulju na ispod 10 mg/kg suhe tvari. Stoga je praksa korištenja mulja postrojenja za tretman kao gnojivo uvelike varira u različitim zemljama.
Glavni parametri koji određuju sadržaj kadmija u otopinama tla ili njegovu sorpciju mineralima i organskim komponentama tla su pH i vrsta tla, kao i prisutnost drugih elemenata, poput kalcija.
U otopinama tla koncentracija kadmija može biti 0,1...1 µg/l. U gornjim slojevima tla, do 25 cm dubine, ovisno o koncentraciji i tipu tla, element se može zadržati 25...50 godina, au nekim slučajevima i 200...800 godina.
Biljke apsorbiraju iz minerala tla ne samo elemente koji su im vitalni, već i one čiji je fiziološki učinak biljci nepoznat ili indiferentan. Sadržaj kadmija u biljci u potpunosti je određen njezinim fizičkim i morfološkim svojstvima – genotipom.
Koeficijent prijenosa teških metala iz tla u biljke dat je u nastavku:
Pb 0,01…0,1 Ni 0,1…1,0 Zn 1…10
Cr 0,01…0,1 Cu 0,1…1,0 Cd 1…10
Kadmij je sklon aktivnoj biokoncentraciji, što u relativno kratkom vremenu dovodi do njegove akumulacije u prekomjernim bioraspoloživim koncentracijama. Stoga je kadmij, u usporedbi s ostalim HM, najjači toksikant tla (Cd > Ni > Cu > Zn).
Između pojedinih biljnih vrsta postoje značajne razlike. Ako je špinat (300 ppm), zelena salata(42 ppb), peršin (31 ppb), kao i celer, potočarka, cikla i vlasac mogu se svrstati u biljke “obogaćene” kadmijem, dok mahunarke, rajčice, koštičavo i jabučasto voće sadrže relativno malo kadmija (10... 20 milijardi -1). Sve koncentracije odnose se na težinu svježe biljke (ili ploda). Među usjevima žitarica, zrno pšenice je više onečišćeno kadmijem od zrna raži (50 i 25 ppb), međutim, 80...90% kadmija primljenog iz korijena ostaje u korijenju i slami.
Usvajanje kadmija biljkama iz tla (prijenos tlo/biljka) ne ovisi samo o biljnoj vrsti, već i o sadržaju kadmija u tlu. Pri visokoj koncentraciji kadmija u tlu (više od 40 mg/kg) na prvom je mjestu njegova apsorpcija korijenjem; pri nižim sadržajima najveća se apsorpcija događa iz zraka preko mladih izdanaka. Trajanje rasta također utječe na obogaćivanje kadmijem: što je kraća sezona rasta, to je manji prijenos iz tla u biljku. To je razlog što je nakupljanje kadmija u biljkama iz gnojiva manje nego njegovo razrjeđivanje zbog ubrzanja rasta biljaka izazvanog djelovanjem istih gnojiva.
Ako se u biljkama postigne visoka koncentracija kadmija, to može dovesti do poremećaja u normalnom rastu biljaka. Primjerice, prinos graha i mrkve smanjuje se za 50% ako je sadržaj kadmija u supstratu 250 ppm. Listovi mrkve venu pri koncentraciji kadmija od 50 mg/kg supstrata. Kod graha u ovoj koncentraciji pojavljuju se hrđaste (oštro izražene) pjege na lišću. Kod zobi se na krajevima listova može uočiti kloroza (nizak sadržaj klorofila).
U usporedbi s biljkama, mnoge vrste gljiva nakupljaju velike količine kadmija. U gljive s visokim sadržajem kadmija ubrajaju se neke sorte šampinjona, posebice ovčji šampinjon, dok livadski i kultivirani šampinjoni sadrže relativno malo kadmija. Prilikom istraživanja razne dijelove gljive, utvrđeno je da pločice u njima sadrže više kadmija nego sam klobuk, a najmanje kadmija ima u stručku gljive. Kao što pokazuju pokusi na uzgoju šampinjona, dva do tri puta se povećava sadržaj kadmija u gljivama ako se njegova koncentracija u supstratu poveća 10 puta.
Gliste imaju sposobnost brzog nakupljanja kadmija iz tla, zbog čega su se pokazale pogodnima za bioindikaciju ostataka kadmija u tlu.
Pokretljivost iona bakar čak i veća od pokretljivosti iona kadmija. Time se stvaraju povoljniji uvjeti za apsorpciju bakra u biljkama. Zbog velike pokretljivosti bakar se lakše ispire iz tla od olova. Topivost spojeva bakra u tlu izrazito se povećava pri pH vrijednostima< 5. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества.
Poznato je algicidno djelovanje bakra. Bakar ima i toksični učinak na mikroorganizme; dovoljna je koncentracija od oko 0,1 mg/l. Pokretljivost bakrenih iona u humusnom sloju manja je nego u podležućem mineralnom sloju.
Relativno mobilni elementi u tlu uključuju cinkov. Cink je jedan od metala uobičajenih u tehnologiji i svakodnevnom životu, pa je njegova godišnja primjena u tlo prilično velika: iznosi 100...2700 g po hektaru. Posebno je zagađeno tlo u blizini poduzeća koja prerađuju rude koje sadrže cink.
Topivost cinka u tlu počinje rasti pri pH vrijednostima<6. При более высоких значениях рН и в присутствии фосфатов усвояемость цинка растениями значительно понижается. Для сохранения цинка в почве важнейшую роль играют процессы адсорбции и десорбции, определяемые значением рН, в глинах и различных оксидах. В лесных гумусовых почвах цинк не накапливается; например, он быстро вымывается благодаря постоянному естественному поддержанию кислой среды.
Za biljke toksičan učinak stvara se pri sadržaju od oko 200 mg cinka po kg suhog materijala. Ljudski organizam prilično je otporan na cink i rizik od trovanja pri korištenju poljoprivrednih proizvoda koji sadrže cink je nizak. Međutim, onečišćenje tla cinkom ozbiljan je ekološki problem jer su pogođene mnoge biljne vrste. Pri pH vrijednostima >6, cink se nakuplja u tlu u velikim količinama zbog interakcije s glinom.
Razne veze žlijezda igraju značajnu ulogu u procesima u tlu zbog sposobnosti elementa da mijenja stupanj oksidacije uz stvaranje spojeva različite topljivosti, oksidacije i pokretljivosti. Željezo je u vrlo visokoj mjeri uključeno u antropogenu aktivnost; karakterizira ga takva visoka tehnofilnost da se često govori o modernoj "ironizaciji" biosfere. Više od 10 milijardi tona željeza trenutno je uključeno u tehnosferu, od čega je 60% raspršeno u svemiru.
Prozračivanje obnovljenih horizonata tla, raznih odlagališta, gomila otpada dovodi do oksidacijskih reakcija; u ovom slučaju, željezni sulfidi prisutni u takvim materijalima pretvaraju se u željezne sulfate uz istodobno stvaranje sumporne kiseline:
4FeS 2 + 6H 2 O + 15O 2 = 4FeSO 4 (OH) + 4H 2 SO 4
U takvim sredinama pH vrijednosti mogu pasti na 2,5...3,0. Sumporne kiseline razara karbonate stvarajući gips, magnezij i natrij sulfate. Povremene promjene redoks okolišnih uvjeta dovode do dekarbonizacije tla, daljnjeg razvoja stabilnog kiselog okoliša s pH 4...2,5, a spojevi željeza i mangan nakupljaju u površinskim horizontima.
Hidroksidi i oksidi željeza i mangana pri stvaranju taloga lako hvataju i vežu nikal, kobalt, bakar, krom, vanadij i arsen.
Glavni izvori onečišćenja tla nikal – poduzeća metalurgije, strojarstva, kemijske industrije, izgaranja ugljena i loživog ulja u termoelektranama i kotlovnicama. Antropogeno onečišćenje nikal se opaža na udaljenosti do 80...100 km ili više od izvora emisije.
Mobilnost nikla u tlu ovisi o koncentraciji organske tvari (huminskih kiselina), pH i potencijalu okoliša. Migracija nikla je složena. S jedne strane, nikal dolazi iz tla u obliku otopine tla u biljke i površinske vode, s druge strane, njegova količina u tlu se nadoknađuje razgradnjom minerala tla, smrću biljaka i mikroorganizama, kao i zbog unošenja u tlo s oborinama i prašinom, s mineralnim gnojivima.
Glavni izvor onečišćenja tla krom – izgaranje goriva i otpada iz galvanske proizvodnje, kao i odlagališta troske iz proizvodnje ferokroma i krom čelika; neki fosfatna gnojiva sadrže kroma do 10 2 ... 10 4 mg/kg.
Budući da je Cr +3 inertan u kiseloj sredini (taloži se gotovo u potpunosti pri pH 5,5), njegovi su spojevi u tlu vrlo stabilni. Nasuprot tome, Cr+6 je izuzetno nestabilan i lako se mobilizira u kiselim i alkalnim tlima. Smanjenje mobilnosti kroma u tlu može dovesti do njegovog nedostatka u biljkama. Krom je dio klorofila, koji daje lišće biljke zelene boje, te osigurava apsorpciju ugljičnog dioksida iz zraka od strane biljaka.
Utvrđeno je da kalcizacija, kao i uporaba organskih tvari i spojeva fosfora, značajno smanjuje toksičnost kromata u onečišćenim tlima. Kada su tla onečišćena heksavalentnim kromom, koristi se zakiseljavanje, a zatim upotreba redukcijskih sredstava (na primjer, sumpora) kako bi se reduciralo na Cr +3, nakon čega slijedi kalcizacija kako bi se istaložili spojevi Cr +3.
Visoka koncentracija kroma u gradskom tlu (9...85 mg/kg) povezana je s njegovim visokim sadržajem u kišnici i površinskim vodama.
Akumulacija ili ispiranje toksičnih elemenata koji su dospjeli u tlo uvelike ovisi o sadržaju humusa koji veže i zadržava niz toksičnih metala, a prvenstveno bakar, cink, mangan, stroncij, selen, kobalt, nikal (količina ovih elemenata u humusu stotine do tisuće puta više nego u mineralnoj komponenti tla).
Prirodni procesi ( solarno zračenje, klima, trošenje, migracija, raspadanje, ispiranje) doprinose samopročišćavanju tla, čija je glavna karakteristika njegovo trajanje. Trajanje samočišćenja– to je vrijeme tijekom kojeg se maseni udio onečišćujuće tvari smanji za 96% od početne vrijednosti ili do svoje pozadinske vrijednosti. Samopročišćavanje tala, kao i njihova obnova, zahtijeva dosta vremena, što ovisi o prirodi onečišćenja i prirodnim uvjetima. Proces samopročišćavanja tla traje od nekoliko dana do nekoliko godina, a proces obnove narušenog zemljišta traje stotinama godina.
Sposobnost tla za samopročišćavanje od teških metala je niska. Iz umjerenih šumskih tala koja su prilično bogata organskom tvari, samo oko 5% atmosferskog olova i oko 30% cinka i bakra uklanja se površinskim otjecanjem. Ostatak otpalih HM gotovo se u potpunosti zadržava u površinskom sloju tla, jer se migracija niz profil tla odvija izuzetno sporo: brzinom od 0,1...0,4 cm/god. Stoga, poluvrijeme olova, ovisno o vrsti tla, može biti u rasponu od 150 do 400 godina, a za cink i kadmij - 100 ... 200 godina.
Poljoprivredna tla se nešto brže čiste od suvišnih količina nekih HM zbog intenzivnije migracije zbog površinskog i unutarzemaljskog otjecanja, kao i zbog činjenice da značajan dio mikroelemenata prolazi kroz korijenski sustav u zelenu biomasu i odnosi se sa usjev.
Treba napomenuti da onečišćenje tla nekim otrovnim tvarima značajno inhibira proces samopročišćavanja tla od bakterija skupine coli. Tako je pri sadržaju 3,4-benzpirena od 100 μg/kg tla broj ovih bakterija u tlu 2,5 puta veći nego u kontroli, a pri koncentraciji većoj od 100 μg/kg i do 100 mg/kg, ima ih znatno više.
Studije tla na tom području metalurška središta provedena od strane Instituta za tloznanstvo i agrokemiju pokazuju da je u krugu od 10 km sadržaj olova 10 puta veći od pozadinske vrijednosti. Najveće prekoračenje zabilježeno je u gradovima Dnjepropetrovsk, Zaporožje i Mariupol. Sadržaj kadmija 10...100 puta veći od pozadinske razine zabilježen je oko Donjecka, Zaporožja, Harkova, Lisičanska; krom - oko Donjecka, Zaporožja, Krivog Roga, Nikopolja; željezo, nikal - oko Krivoy Rog; mangan - u regiji Nikopol. Općenito, prema istom institutu, oko 20% teritorija Ukrajine je kontaminirano teškim metalima.
Pri procjeni stupnja onečišćenja teškim metalima koriste se podaci o najvećim dopuštenim koncentracijama i njihovom pozadinskom sadržaju u tlima glavnih klimatskih zona Ukrajine. Ako se u tlu otkriju povišene razine nekoliko metala, onečišćenje se procjenjuje prema metalu čiji sadržaj u najvećoj mjeri prelazi normu.