Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами.

Под загрязнением окружающей среды понимают поступление в биосферу любых твердых, жидких, и газообразных веществ или видов энергии (теплота, звук, радиоактивность и т.п.) в количествах, оказывающих вредное влияние на человека, животных и растения как непосредственно, так и косвенным путем [4].

Одним из главных загрязнителей биосферы являются тяжелые металлы. Главными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в окружающую среду являются предприятия по производству цветных металлов и сплавов, нефтепереработки, автомобильный транспорт, химическая промышленность, тепловые электростанции, работающие на угле, бытовые отходы [6].

Загрязнение среды – сложный, многообразный процесс[2]. При изучении или описании современных процессов в экосистемах и в биосфере принято выделять загрязнение:

химическое, заключающееся в изменении химического состава среды;

физическое, связанное с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды:

биологическое, включающее микробиологическое (бактериями и вирусами – возбудителями болезней, носящих характер эпидемий) и макробиологическое (животными и растениями, случайно либо ошибочно интродуцированными в новые экосистемы).

В наши дни наиболее масштабным и значительным для окружающей природной среды считается химическое загрязнение. В большинстве случаев химическое загрязнение рассматривается отдельно для атмосферы, литосферы и гидросферы [2].

Загрязнение рек, озер, морей и даже океанов происходит с нарастающей скоростью [3]. При прохождении через гидрологический цикл вода загрязняется взвешенными и растворенными веществами – как природными компонентами, так и отходами человеческой деятельности. Источники загрязнения вод делятся на 4 большие группы:

производственные или промышленные сточные воды;

городские сточные воды, включая преимущественно бытовые стоки;

атмосферные воды – дождевые и от таяния снега;

сточные воды сельскохозяйственных предприятий [4].

Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде тонких аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Определенную опасность для окружающей среды представляют атмосферные выбросы тепловых электростанций, особенно работающих на высокозольных углях. Основное их количество выпадает на расстоянии 25-40 км от источника загрязнения. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Основная масса выбросов осаждается в непосредственной близости от источника загрязнения, и переходит в почву. Центральное положение почвы в экосистеме и возможные пути поступления в нее химических загрязняющих веществ иллюстрирует схема 4 [7].

Почвенный покров служит мощным аккумулятором тяжелых металлов и практически не теряет их со временем. Первый период полуудаления (т.е. удаления половины от начальной концентрации) тяжелых металлов значительно варьирует для разных элементов, но составляет весьма продолжительные периоды времени, например: для Zn – от 70 до 510 лет; для Cd – от 13 до 110 лет; для Cu – от 310 до 1500 лет; для Pb – от 740 до 5900 лет [7]. Верхние гумуссодержащие горизонты прочно фиксируют тяжелые металлы и многие неметаллы. Как показали исследования, слой толщиной ~ 0 - 20 см прочно удерживает все количество газопылевых выбросов выпавших из атмосферы или поступающих в почву другими путями, например с пойменными и оросительными водами [12].

Разработка месторождений полезных ископаемых, обогащение руд, их транспортировка и накопление отходов промышленных предприятий, металлургическое производство привели к обогащению почв такими микроэлементами, как хром, ртуть, кадмий, стронций, бериллий, никель, цинк, медь, которые аккумулируются, в основном, в верхнем слое почвы ~ 3-5 сантиметров. В районах действия обогатительных фабрик и металлургических заводов наблюдается образование поясов с повышенными содержаниями ряда микроэлементов в почве. Складирование промышленных отходов также приводит к загрязнению почв, вод и растений рядом химических элементов.Поступление в почву тех или иных химических элементов и соединений связано также с производством и применением в сельском хозяйстве удобрений и ядохимикатов [5].

В ненаселенных районах имеется соответствие между концентрациями тяжелых металлов на поверхности почвы и в земной коре, что свидетельствует об относительно низкой подвижности тяжелых металлов в естественных условиях. Однако в загрязненных почвах могут проходить различные процессы, которые приводят к накоплению тяжелых металлов и их миграции [6]. Например, выбросы предприятий цветной металлургии представлены преимущественно оксидами металлов. Трансформация поступивших в почву в процессе техногенеза тяжелых металлов включает стадии преобразования оксидов тяжелых металлов в гидроксиды (карбонаты, гидрокарбонаты); растворения гидроксидов (карбонатов, гидрокарбонатов) тяжелых металлов и адсорбции соответствующих катионов тяжелых металлов твердыми фазами почвы; образования фосфатов тяжелых металлов и их соединений с органическими веществами почвы [7].

Накопление в почве тяжелых металлов, отрицательно сказывается на росте и развитии растений. Возможны случаи вынужденного поступления вредных для жизнедеятельности растений элементов или необходимых им элементов, но в количествах, токсичных для их развития, вследствие чего возникают своеобразные патологические формы, нарушается цикл развития растения, а в ряде случаев наблюдается и его гибель [5]. Поступление избыточных ионов в растения на загрязненной территории усиливается, они могут накапливаться в количествах, значительно превосходящих их нормальное содержание (рис.3) [11].

Из графика на Рис.3 следует, что при возрастании содержания меди в почве с ~300 до ~8400 мг/кг концентрация ее в растении сохранялась на одном уровне. Дальнейшее повышение количества меди в почве обусловило увеличение ее содержания в золе растений - в 7 раз [11].

Таким образом, увеличение концентрации тяжелых металлов в почве вследствие загрязнения окружающей среды влечет за собой увеличение их содержания в тканях растений. Растения являются основным звеном в пищевой цепи «почва-растение-человек», по которой тяжелые металлы поступают в организм человека и накапливаются в нем.

• К предыдущему разделу
• К следующему разделу