الوكالة الفيدرالية للتعليم مؤسسة تعليمية حكومية
التعليم المهني العالي "جامعة ولاية فورونيج"
تلوث التربة بالمعادن الثقيلة. طرق التحكم وتنظيم التربة الملوثة
الدليل التربوي والمنهجي للجامعات
إعداد: ح.أ. جوفيليكيان ، دي. شيجلوف، ن.س. جوربونوفا
مركز النشر والطباعة بجامعة ولاية فورونيج
تمت الموافقة عليه من قبل المجلس العلمي والمنهجي لكلية الأحياء وعلوم التربة في 4 يوليو 2009 البروتوكول رقم 10
المراجع الدكتور بيول. العلوم، البروفيسور. لوس أنجلوس يابلونسكيخ
تم إعداد الدليل التعليمي في قسم علوم وإدارة التربة موارد الأراضيكلية الأحياء والتربة، جامعة ولاية فورونيج.
للتخصص 020701 – علم التربة
معلومات عامة عن التلوث ................................ ................................ . ........................... ............................. .. | |
مفهوم الشذوذات التي من صنع الإنسان ........................................... ................................ .......................... | |
تلوث التربة بالمعادن الثقيلة ............... ........................... ............... | |
هجرة المعادن الثقيلة في التربة ........................................... ........... | |
مفهوم الرصد البيئي للتربة ........................................... ................ | |
مؤشرات حالة التربة التي يتم تحديدها أثناء مراقبتها ........................................ | |
التقييس البيئي لنوعية التربة الملوثة ........................................... | |
المتطلبات العامة لتصنيف الترب المعرضة للتلوث...... | |
الأدب................................................. .................................................. ...... ........ |
معلومات عامة عن التلوث
الملوثات- هذه هي المواد ذات الأصل البشري التي تدخل البيئة بكميات تتجاوز المستوى الطبيعي لاستهلاكها. تلوث التربة- نوع من التدهور البشري المنشأ يتجاوز فيه محتوى المواد الكيميائية في التربة الخاضعة للتأثيرات البشرية مستوى الخلفية الإقليمية الطبيعية. تجاوز محتوى بعض المواد الكيميائية في البيئة البشرية (مقارنة ب المستويات الطبيعية) بسبب استلامهم من المصادر البشريةيشكل خطرا بيئيا.
الاستخدام البشري للمواد الكيميائية في النشاط الاقتصاديومشاركتهم في دورة التحولات البشرية في البيئة تتزايد باستمرار. خصائص الاستخراج وكثافة الاستخدام العناصر الكيميائيةهي محبة التكنولوجيا - نسبة الاستخراج أو الإنتاج السنوي لعنصر ما بالطن إلى كلاركه في الغلاف الصخري (A.I. Perelman, 1999). تعد التقنية العالية من سمات العناصر الأكثر استخدامًا من قبل البشر، خاصة تلك التي يكون مستواها الطبيعي في الغلاف الصخري منخفضًا. تعد المستويات العالية من عشاق التكنولوجيا من سمات معادن مثل Bi وHg وSb وPb وCu وSe وAg وAs وMo وSn وCr وZn، والتي يزداد الطلب عليها أنواع مختلفةالإنتاج كبير. عندما يكون محتوى هذه العناصر في الصخور منخفضًا (10-2-10-6%)، يكون استخلاصها مهمًا. ويؤدي ذلك إلى استخراج كميات هائلة من الخامات التي تحتوي على هذه العناصر من أعماق الأرض، ثم انتشارها عالميًا في البيئة.
بالإضافة إلى محبي التكنولوجيا، تم اقتراح خصائص كمية أخرى للتولد التكنولوجي. وبالتالي، فإن نسبة محبة التكنولوجيا لعنصر ما إلى محبته الحيوية (المحبة الحيوية هي تركيز كلارك للعناصر الكيميائية في المادة الحية) M.A. اسمه جلازوفسكايا النشاط المدمر لعناصر التكنلوجيا. يميز النشاط المدمر لعناصر التولد التكنولوجي درجة خطورة العناصر على الكائنات الحية. آخر الخصائص الكميةالمشاركة البشرية للعناصر الكيميائية في دوراتها العالمية على الكوكب هي عامل التعبئةأو عامل التخصيب التكنولوجي، والتي يتم حسابها على أنها نسبة التدفق التكنولوجي للعنصر الكيميائي إلى تدفقه الطبيعي. إن مستوى عامل التخصيب التكنولوجي، فضلاً عن مدى حب العناصر للتكنولوجيا، ليس فقط مؤشراً على تعبئتها من الغلاف الصخري إلى البيئات الطبيعية الأرضية، ولكنه أيضاً انعكاس لمستوى انبعاثات العناصر الكيميائية مع النفايات الصناعية في البيئة .
مفهوم الشذوذات التكنولوجية
الشذوذ الجيوكيميائي- قسم من القشرة الأرضية (أو سطح الأرض) يتميز بزيادة كبيرة في تركيزات أي عناصر كيميائية أو مركباتها مقارنة بالقيم الأساسية وموقعه الطبيعي بالنسبة لتراكمات المعادن. يعد تحديد الحالات الشاذة التي من صنع الإنسان أحد أهم المهام البيئية والجيوكيميائية في تقييم حالة البيئة. بيئة. تتشكل الحالات الشاذة في مكونات المناظر الطبيعية نتيجة لتوريد مواد مختلفة من مصادر تكنولوجية وتمثل حجمًا معينًا تكون فيه قيم التركيزات الشاذة للعناصر أكبر من قيم الخلفية. وفقًا لانتشار الذكاء الاصطناعي. بيرلمان وإن إس. يميز كاسيموف (1999) بين الحالات الشاذة التالية التي من صنع الإنسان:
1) عالمي - يغطي الكرة الأرضية بأكملها (على سبيل المثال، زيادة
2) إقليمي - يتشكل في أجزاء معينة من القارات والمناطق الطبيعية والمناطق نتيجة لاستخدام المبيدات الحشرية والأسمدة المعدنية وتحمض هطول الأمطار في الغلاف الجوي مع انبعاثات مركبات الكبريت وما إلى ذلك؛
3) محلي - يتشكل في الغلاف الجوي والتربة والمياه والنباتات حول المصادر التكنولوجية المحلية: المصانع والمناجم وما إلى ذلك.
وفقا لبيئة التكوين تنقسم الشذوذات التي من صنع الإنسان إلى:
1) إلى الكيمياء الحجرية (في التربة والصخور)؛
2) الهيدروجيوكيميائية (في المياه)؛
3) الجيوكيميائية الجوية (في الغلاف الجوي، الثلوج)؛
4) الكيمياء الحيوية (في الكائنات الحية).
وتنقسم حسب مدة مصدر التلوث إلى:
– على المدى القصير (الانبعاثات الطارئة، وما إلى ذلك)؛
– على المدى المتوسط (مع توقف التأثير، على سبيل المثال، وقف تطوير الرواسب المعدنية)؛
– ثابتة طويلة الأجل (شذوذ المصانع والمدن والمناظر الطبيعية الزراعية، على سبيل المثال KMA، نوريلسك نيكل).
عند تقييم الحالات الشاذة التي هي من صنع الإنسان، يتم اختيار مناطق الخلفية بعيدًا عن مصادر الملوثات التي هي من صنع الإنسان، وعادةً ما تزيد عن 30-50 كيلومترًا. أحد معايير الشذوذ هو معامل التركيز التكنولوجي أو الشذوذ Kc، وهو نسبة محتوى عنصر ما في الجسم الشاذ قيد النظر إلى محتوى خلفيته في مكونات المناظر الطبيعية.
ولتقييم تأثير كمية الملوثات التي تدخل الجسم، يتم أيضًا استخدام معايير التلوث الصحية - قبل-
التركيزات المسموح بها بشكل منفصل. هذا هو الحد الأقصى لمحتوى المادة الضارة في جسم أو منتج طبيعي (الماء، الهواء، التربة، الغذاء)، والذي لا يؤثر على صحة الإنسان أو الكائنات الحية الأخرى.
يتم تقسيم الملوثات إلى فئات حسب خطورتها (GOST
17.4.1.0283): الفئة الأولى (شديدة الخطورة) - مثل، Cd، Hg، Se، Pb، F، benzo(a)pyrene، Zn؛ الفئة الثانية (خطيرة إلى حد ما) - B، Co، Ni، Mo، Cu، Sb، Cr؛ الدرجة الثالثة(قليل الخطورة) - Ba، V، W، Mn، Sr، acetophenone.
تلوث التربة بالمعادن الثقيلة
تحتل المعادن الثقيلة بالفعل المرتبة الثانية من حيث الخطر، بعد المبيدات الحشرية، وتتفوق بشكل كبير على الملوثات المعروفة مثل ثاني أكسيد الكربون والكبريت. وقد تصبح في المستقبل أكثر خطورة من النفايات محطات الطاقة النوويةوالنفايات الصلبة. ويرتبط التلوث بالمعادن الثقيلة بها استخدام شائعفي الإنتاج الصناعي. بسبب أنظمة التنقية غير الكاملة، تدخل المعادن الثقيلة إلى البيئة، بما في ذلك التربة، مما يؤدي إلى تلويثها وتسممها. HMs هي ملوثات محددة، ومراقبتها إلزامية في جميع البيئات.
التربة هي البيئة الرئيسية التي تدخل إليها المعادن الثقيلة، بما في ذلك من الغلاف الجوي و البيئة المائية. كما أنه بمثابة مصدر للتلوث الثانوي للهواء السطحي والمياه التي تتدفق منه إلى المحيط العالمي. من التربة، تمتص النباتات HMs، والتي تنتهي بعد ذلك في الغذاء.
لقد اكتسب مصطلح "المعادن الثقيلة"، الذي يصف مجموعة واسعة من الملوثات، شعبية كبيرة في الآونة الأخيرة. في الأعمال العلمية والتطبيقية المختلفة، يفسر المؤلفون معنى هذا المفهوم بشكل مختلف. وفي هذا الصدد، تختلف كمية العناصر المصنفة كمعادن ثقيلة بشكل كبير. يتم استخدام العديد من الخصائص كمعايير للعضوية: الكتلة الذرية، والكثافة، والسمية، والانتشار في البيئة الطبيعية، ودرجة المشاركة في الدورات الطبيعية والتي من صنع الإنسان.
في الأعمال المخصصة لمشاكل التلوث البيئي بيئة طبيعيةو المراقبة البيئيةواليوم يتم تصنيف أكثر من 40 عنصرًا على أنها معادن ثقيلة الجدول الدوريدي. مندليف كتلته الذرية أكبر من 40 الوحدات الذرية: V، Cr، Mn، Fe، Co، Ni، Cu، Zn، Mo، Cd، Sn، Hg، Pb، Bi، إلخ. حسب تصنيف N. Reimers (1990)،
تعتبر المعادن التي تزيد كثافتها عن 8 جم/سم3 ثقيلة. وفي الوقت نفسه، يلعب دورا هاما في تصنيف المعادن الثقيلة وفقا للشروط: سميتها العالية للكائنات الحية بتركيزات منخفضة نسبيًا، فضلاً عن قدرتها على التراكم الحيوي والتضخم الحيوي. تقريبا جميع المعادن تندرج تحت هذا التعريف
(باستثناء الرصاص والزئبق والكادميوم والبزموت، الذي يكون دوره البيولوجي حالياًغير واضح)، تشارك بنشاط في العمليات البيولوجية، وهي جزء من العديد من الإنزيمات.
أقوى موردي النفايات المخصبة بالمعادن هم شركات صهر المعادن غير الحديدية (الألومنيوم، الألومينا، النحاس والزنك، صهر الرصاص، النيكل والتيتانيوم والمغنيسيوم والزئبق، وما إلى ذلك)، وكذلك للمعالجة. المعادن غير الحديدية (هندسة الراديو، الهندسة الكهربائية، صناعة الأجهزة، الجلفانية، إلخ).
في غبار الصناعات المعدنية ومصانع معالجة الخام، يمكن زيادة تركيز Pb، Zn، Bi، Sn بعدة أوامر من حيث الحجم (تصل إلى 10-12) مقارنة بالغلاف الصخري، وتركيز Cd، V، Sb - عشرات الآلاف من المرات، Cd، Mo، Pb، Sn، Zn، Bi، Ag - مئات المرات. يتم إثراء النفايات الناتجة عن شركات المعادن غير الحديدية ومصانع صناعة الطلاء والورنيش والهياكل الخرسانية المسلحة بالزئبق. يتم زيادة تركيزات W وCd وPb في غبار مصانع بناء الآلات (الجدول 1).
تحت تأثير الانبعاثات الغنية بالمعادن، تتشكل مناطق تلوث المناظر الطبيعية بشكل رئيسي على المستويين الإقليمي والمحلي. إن تأثير مؤسسات الطاقة على التلوث البيئي لا يرجع إلى تركز المعادن في النفايات، بل إلى كميتها الهائلة. كتلة النفايات، على سبيل المثال. المراكز الصناعية، يتجاوز إجمالي كميتها القادمة من جميع مصادر التلوث الأخرى. يتم إطلاق كمية كبيرة من الرصاص في البيئة مع غازات عادم المركبات، وهو ما يتجاوز كمية الرصاص التي يتم تناولها مع النفايات الناتجة عن المؤسسات المعدنية.
تتلوث التربة الصالحة للزراعة بعناصر مثل الزئبق، والزئبق، والرصاص، والنحاس، والقصدير، والثنائي، والتي تدخل التربة كجزء من المبيدات الحشرية، والمبيدات الحيوية، ومنشطات نمو النبات، وصانعي البنية. غالبًا ما تحتوي الأسمدة غير التقليدية، المصنوعة من نفايات مختلفة، على مجموعة واسعة من الملوثات بتركيزات عالية. ومن بين الأسمدة المعدنية التقليدية، تحتوي أسمدة الفوسفور على شوائب مثل المنغنيز والزنك والنيكل والكروم والرصاص والنحاس والكادميوم (جابونيوك، 1985).
يتم تحديد توزيع المعادن المنبعثة في الغلاف الجوي من المصادر التكنولوجية في المناظر الطبيعية من خلال المسافة من مصدر التلوث، والظروف المناخية (قوة الرياح واتجاهها)، والتضاريس، والعوامل التكنولوجية (حالة النفايات، وطريقة دخول النفايات إلى البيئة). ، ارتفاع أنابيب المؤسسة).
يعتمد تشتت المعادن الثقيلة على ارتفاع مصدر الانبعاثات في الغلاف الجوي. وفقًا لحسابات م. بيرلاند (1975)، مع المداخن العالية، يتم إنشاء تركيز كبير من الانبعاثات في الطبقة السطحية للغلاف الجوي على مسافة 10-40 ارتفاعًا للمدخنة. هناك 6 مناطق حول مصادر التلوث هذه (الجدول 2). يمكن أن تصل مساحة تأثير المؤسسات الصناعية الفردية على الأراضي المجاورة إلى 1000 كيلومتر مربع.
الجدول 2
مناطق تلوث التربة حول مصادر التلوث
المسافة من | المحتوى الزائد |
|||
مصدر ل | نسب TM فيما يتعلق ب |
|||
الأوساخ بالكيلومتر | إلى الخلفية |
|||
المنطقة الأمنية للمؤسسة | ||||
ترتبط مناطق تلوث التربة وحجمها ارتباطًا وثيقًا بنواقل الرياح السائدة. يمكن للتضاريس والغطاء النباتي والمباني الحضرية تغيير اتجاه وسرعة حركة الطبقة السطحية من الهواء. وعلى غرار مناطق تلوث التربة، يمكن أيضًا تحديد مناطق تلوث الغطاء النباتي.
هجرة المعادن الثقيلة في ملف التربة
ويلاحظ تراكم الجزء الرئيسي من الملوثات بشكل رئيسي في أفق التربة المتراكم الدبال، حيث ترتبط بالألومينوسيليكات والمعادن غير السيليكاتية والمواد العضوية بسبب تفاعلات التفاعل المختلفة. يعتمد تكوين وكمية العناصر المحتجزة في التربة على محتوى وتكوين الدبال، وظروف الأكسدة والاختزال الحمضي، وقدرة الامتصاص، وكثافة الامتصاص البيولوجي. يتم الاحتفاظ ببعض المعادن الثقيلة بقوة بواسطة هذه المكونات ولا تشارك في الهجرة على طول ملف التربة فحسب، بل لا تشكل خطرًا أيضًا
للكائنات الحية. ترتبط العواقب البيئية السلبية لتلوث التربة بالمركبات المعدنية المتنقلة.
في داخل ملف التربة، يواجه التدفق التكنولوجي للمواد عددًا من المشكلاتالحواجز الجيوكيميائية التربة. وتشمل هذه الكربونات والجبس والآفاق الطميية (الدبال الغريني – الحديد – الحديد). يمكن لبعض العناصر شديدة السمية أن تتحول إلى مركبات يصعب على النباتات الوصول إليها؛ ويمكن للعناصر الأخرى، المتنقلة في بيئة جيوكيميائية معينة للتربة، أن تهاجر في عمود التربة، مما يمثل خطراً محتملاً على الكائنات الحية. تعتمد حركة العناصر إلى حد كبير على الظروف الحمضية والقاعدة والأكسدة في التربة. في التربة المحايدة، تكون مركبات Zn وV وAs وSe متحركة ويمكن ترشيحها أثناء ترطيب التربة الموسمي.
يعتمد تراكم المركبات المتنقلة للعناصر التي تشكل خطورة خاصة على الكائنات الحية على أنظمة الماء والهواء في التربة: لوحظ أدنى تراكم في التربة النفاذية لنظام الترشيح، ويزداد في التربة ذات نظام عدم الترشيح ويبلغ الحد الأقصى في التربة مع نظام الافرازات. عند التركيز التبخيري و رد فعل قلوي Se، As، V يمكن أن يتراكم في التربة في شكل يسهل الوصول إليه، وفي بيئة مختزلة، يمكن أن يتراكم الزئبق في شكل مركبات ميثيلية.
ومع ذلك، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنه في ظل ظروف نظام الترشيح، يتم تحقيق الحركة المحتملة للمعادن، ويمكن حملها خارج نطاق التربة، كونها مصادر للتلوث الثانوي المياه الجوفية.
في في التربة الحمضية التي تسود فيها الظروف المؤكسدة (التربة البودولية، جيدة التصريف)، تشكل المعادن الثقيلة مثل الكادميوم والزئبق أشكالًا متحركة بسهولة. على العكس من ذلك، تشكل Pb وAs وSe مركبات منخفضة الحركة يمكن أن تتراكم في الدبال والآفاق الطميية وتؤثر سلبًا على حالة الكائنات الحية في التربة. إذا كان S موجودًا في الملوثات، في ظل ظروف مخفضة يتم إنشاء بيئة كبريتيد الهيدروجين الثانوية وتشكل العديد من المعادن كبريتيدات غير قابلة للذوبان أو قابلة للذوبان قليلاً.
في في التربة المستنقعية، توجد Mo وV وAs وSe في أشكال مستقرة. يوجد جزء كبير من العناصر الموجودة في تربة المستنقعات الحمضية في أشكال متحركة نسبيًا وخطيرة على المادة الحية؛ هذه هي المركبات Pb وCr وNi وCo وCu وZn وCd وHg. في التربة الحمضية قليلاً والمحايدة ذات التهوية الجيدة، تتشكل مركبات الرصاص قليلة الذوبان، خاصة أثناء التجيير. في التربة المحايدة، تكون مركبات Zn وV وAs وSe متحركة، ويمكن الاحتفاظ بالكادميوم والزئبق في الآفاق الدبالية والطميية. ومع زيادة القلوية، يزداد خطر تلوث التربة بالعناصر المذكورة.
مفهوم المراقبة البيئية للتربة
مراقبة البيئة للتربة – نظام منتظم غير الحد
محدودة في التحكم في المكان والزمان للتربة، مما يوفر معلومات عن حالتها من أجل تقييم الماضي والحاضر والتنبؤ بالتغيرات في المستقبل. يهدف رصد التربة إلى تحديد التغيرات البشرية في التربة التي قد تضر في نهاية المطاف بصحة الإنسان. ويرجع الدور الخاص لرصد التربة إلى حقيقة أن جميع التغييرات في تكوين التربة وخصائصها تنعكس في أداء الوظائف البيئية للتربة، وبالتالي على حالة المحيط الحيوي.
ومن الأهمية بمكان أنه في التربة، على عكس الهواء الجوي والمياه السطحية، تظهر العواقب البيئية للتأثيرات البشرية عادة في وقت لاحق، ولكنها أكثر استقرارا وتستمر لفترة أطول. هناك حاجة لتقييم العواقب طويلة المدى لهذا التأثير، على سبيل المثال، إمكانية تعبئة الملوثات في التربة، ونتيجة لذلك يمكن أن تتحول التربة من "مستودع" للملوثات إلى مصدر ثانوي لها.
أنواع المراقبة البيئية للتربة
يعتمد تحديد أنواع المراقبة البيئية للتربة على الاختلافات في مجموعة مؤشرات التربة الإعلامية التي تتوافق مع مهام كل منها. بناءً على الاختلافات في آليات وحجم تدهور التربة، يمكن التمييز بين مجموعتين من أنواع الرصد:
الحلقة : المجموعة الأولى –الرصد العالمي، والثاني – المحلي والإقليمي.
مراقبة التربة العالمية – عنصر المراقبة العالميةالمحيط الحيوي. يتم إجراؤه لتقييم تأثير العواقب البيئية على حالة التربة لانتقال الملوثات في الغلاف الجوي بعيد المدى فيما يتعلق بخطر التلوث الكوكبي للمحيط الحيوي والعمليات المصاحبة له. المستوى العالمي. تميز نتائج المراقبة العالمية أو مراقبة المحيط الحيوي التغيرات العالمية في حالة الكائنات الحية على الكوكب تحت تأثير النشاط البشري.
الغرض من الرصد المحلي والإقليمي هو تحديد تأثير تدهور التربة على النظم البيئية المحلية والإقليمية المستويات الإقليميةوبشكل مباشر على الظروف المعيشية للإنسان في مجال الإدارة البيئية.
المراقبة المحليةوتسمى أيضًا النظافة الصحية أو التأثير. ويهدف إلى التحكم في مستوى الملوثات في البيئة التي تنبعث من مؤسسة معينة.
واحدة من أقوى وأكثر انتشارا التلوث الكيميائيهو التلوث بالمعادن الثقيلة. تشمل المعادن الثقيلة أكثر من 40 عنصرًا كيميائيًا من الجدول الدوري D.I. مندلييف الذي تبلغ كتلة ذراته أكثر من 50 وحدة ذرية.
تشارك هذه المجموعة من العناصر بنشاط في العمليات البيولوجية، كونها جزءًا من العديد من الإنزيمات. تتزامن مجموعة "المعادن الثقيلة" إلى حد كبير مع مفهوم "العناصر الدقيقة". ومن ثم فإن الرصاص والزنك والكادميوم والزئبق والموليبدينوم والكروم والمنغنيز والنيكل والقصدير والكوبالت والتيتانيوم والنحاس والفاناديوم هي معادن ثقيلة.
تنقسم مصادر المعادن الثقيلة إلى مصادر طبيعية (عوامل جوية الصخوروالمعادن، وعمليات التآكل، والنشاط البركاني) والتكنولوجيا (التعدين ومعالجة المعادن، واحتراق الوقود، وحركة المرور، والأنشطة زراعة). يتم نقل بعض الانبعاثات التي يتسبب فيها الإنسان والتي تدخل البيئة الطبيعية في شكل هباء جوي ناعم عبر مسافات كبيرة وتسبب تلوثًا عالميًا.
أما الجزء الآخر فيدخل إلى الخزانات التي لا صرف لها، حيث تتراكم المعادن الثقيلة وتصبح مصدرا للتلوث الثانوي، أي. تعليم التلوث الخطيرأثناء العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث مباشرة في البيئة (على سبيل المثال، تكوين غاز الفوسجين السام من مواد غير سامة). تتراكم المعادن الثقيلة في التربة، وخاصة في آفاق الدبال العليا، ويتم إزالتها ببطء عن طريق الترشيح، واستهلاك النباتات، والتآكل والانكماش - نفخ التربة.
فترة نصف الإزالة أو إزالة نصف التركيز الأولي هي فترة طويلة: للزنك - من 70 إلى 510 سنة، للكادميوم - من 13 إلى 110 سنة، للنحاس - من 310 إلى 1500 سنة وللرصاص - من 740 إلى 5900 سنة. في الجزء الدبال من التربة، يحدث التحول الأولي للمركبات الموجودة فيه.
المعادن الثقيلة لديها قدرة عاليةلمجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية. العديد منهم لديهم تكافؤ متغير ويشاركون في عمليات الأكسدة والاختزال. المعادن الثقيلة ومركباتها وغيرها مركبات كيميائية، قادرون على التحرك وإعادة التوزيع في البيئات المعيشية، أي. يهاجر.
تحدث هجرة مركبات المعادن الثقيلة إلى حد كبير في شكل مكون عضوي معدني. جزء مركبات العضويةالتي ترتبط بها المعادن، يتم تمثيلها بمنتجات النشاط الميكروبيولوجي. ويتميز الزئبق بالقدرة على التراكم في وحدات " السلسلة الغذائية" (تمت مناقشة هذا سابقًا). يمكن للكائنات الحية الدقيقة في التربة أن تنتج مجموعات مقاومة للزئبق تحول الزئبق المعدني إلى مواد سامة للكائنات الحية العليا. بعض الطحالب والفطريات والبكتيريا قادرة على تجميع الزئبق في الخلايا.
يدخل في تركيبها الزئبق والرصاص والكادميوم القائمة العامةأهم الملوثات البيئية التي اتفقت عليها الدول الأعضاء في الأمم المتحدة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه المواد.
معادن ثقيلة- مجموعة من العناصر الكيميائية ذات خصائص المعادن (بما في ذلك أشباه المعادن) ووزنها الذري الكبير أو كثافتها. حوالي أربعين معروفة تعريفات مختلفةمصطلح المعادن الثقيلة، ومن المستحيل الإشارة إلى أحدها على أنه الأكثر قبولًا. وعليه فإن قائمة المعادن الثقيلة حسب تعريفات مختلفةسوف تشمل عناصر مختلفة. وقد يكون المعيار المستخدم هو الوزن الذري أكثر من 50، وفي هذه الحالة يتم إدراج جميع المعادن التي تبدأ بالفاناديوم في القائمة، بغض النظر عن كثافتها. معيار آخر شائع الاستخدام هو الكثافة التي تساوي تقريبًا أو كثافة عاليةحديد (8 جم/سم3)، ثم تتضمن القائمة عناصر مثل الرصاص والزئبق والنحاس والكادميوم والكوبالت، وعلى سبيل المثال، يسقط القصدير الأخف من القائمة. هناك تصنيفات تعتمد على قيم أخرى لكثافة العتبة أو الوزن الذري. بعض التصنيفات تجعل استثناءات للنبيلة و المعادن النادرةودون تصنيفها على أنها ثقيلة، يستبعد البعض المعادن غير الحديدية (الحديد، المنغنيز).
شرط معادن ثقيلةفي أغلب الأحيان لا يتم اعتباره من مادة كيميائية، ولكن من وجهة نظر طبية وبيئية، وبالتالي، عند إدراجه في هذه الفئة، لا يتم أخذ الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعنصر في الاعتبار فحسب، بل أيضًا خصائصه. النشاط البيولوجيوالسمية، وكذلك حجم الاستخدام في الأنشطة الاقتصادية.
بالإضافة إلى الرصاص، تمت دراسة الزئبق بشكل كامل مقارنة بالعناصر الدقيقة الأخرى.
يتم توزيع الزئبق بشكل سيء للغاية قشرة الأرض(-0.1 × 10-4%)، إلا أنه مناسب للاستخلاص، لأنه يتركز في بقايا الكبريتيد، على سبيل المثال، في شكل الزنجفر (HgS). وفي هذا الشكل يكون الزئبق غير ضار نسبيا، إلا أن العمليات الجوية والنشاط البركاني والبشري أدت إلى تراكم حوالي 50 مليون طن من هذا المعدن في محيطات العالم. وتبلغ الإزالة الطبيعية للزئبق إلى المحيط نتيجة التآكل 5000 طن/سنة، ويتم إخراج 5000 طن أخرى/سنة من الزئبق نتيجة للنشاط البشري.
في البداية، يدخل الزئبق إلى المحيط على شكل Hg2+، ثم يتفاعل مع المواد العضوية ويتحول بمساعدة الكائنات اللاهوائية إلى مواد سامة مثل ميثيل الزئبق (CH3Hg)+ وثنائي ميثيل الزئبق (CH3-Hg-CH3). فقط في الغلاف المائي، ولكن أيضًا في الغلاف الجوي، لأنه نسبيًا ضغط مرتفعبخار المحتوى الطبيعي للزئبق هو ~ 0.003-0.009 ميكروغرام / م 3.
ويتميز الزئبق بفترة بقاءه القصيرة في الماء وينتقل بسرعة إلى الرواسب على شكل مركبات تحتوي على مواد عضوية. وبما أن الزئبق يتم امتصاصه بواسطة الرواسب، فإنه يمكن أن يتحرر ببطء ويذوب في الماء، مما يخلق مصدراً للتلوث المزمن الذي يستمر لفترة طويلة بعد اختفاء المصدر الأصلي للتلوث.
ويبلغ الإنتاج العالمي من الزئبق حاليا أكثر من 10000 طن سنويا، معظموتستخدم هذه الكمية في إنتاج الكلور. يدخل الزئبق إلى الهواء نتيجة احتراق الوقود الأحفوري. أظهر تحليل الجليد من قبة جرينلاند الجليدية أنه منذ عام 800 بعد الميلاد. حتى الخمسينيات من القرن الماضي، ظل محتوى الزئبق ثابتًا، ولكن منذ الخمسينيات. وفي هذا القرن، تضاعفت كمية الزئبق. ويبين الشكل 1 مسارات الهجرة الدورية للزئبق. الزئبق ومركباته تشكل خطرا على الحياة. ميثيل الزئبق خطير بشكل خاص على الحيوانات والبشر، لأنه ينتقل بسرعة من الدم إلى أنسجة المخ، مما يؤدي إلى تدمير المخيخ والقشرة الدماغية. أعراض مرضيةمثل هذه الآفة - خدر، وفقدان التوجه في الفضاء، وفقدان الرؤية. لا تظهر أعراض التسمم بالزئبق على الفور. ومن النتائج غير السارة الأخرى للتسمم بميثيل الزئبق هو دخول الزئبق إلى المشيمة وتراكمه في الجنين دون أن تعاني الأم من أي ألم. ميثيل الزئبق له تأثير ماسخ في البشر. ينتمي الزئبق إلى فئة الخطر الأولى.
يعد معدن الزئبق خطيرًا إذا تم ابتلاعه أو استنشاق أبخرةه. في هذه الحالة، يصاب الشخص بطعم معدني في الفم، وغثيان، وقيء، وتشنجات في البطن، وتتحول الأسنان إلى اللون الأسود وتبدأ في التفتت. وينتشر الزئبق المسكوب في قطرات، وإذا حدث ذلك، يجب جمع الزئبق بعناية.
مركبات الزئبق غير العضوية غير متطايرة عمليا، وبالتالي فإن الخطر يكمن عندما يدخل الزئبق الجسم عن طريق الفم والجلد. تعمل أملاح الزئبق على تآكل الجلد والأغشية المخاطية في الجسم. يؤدي تناول أملاح الزئبق إلى الجسم إلى التهاب البلعوم وصعوبة البلع والتنميل والقيء وآلام البطن.
في حالة الشخص البالغ، يمكن أن يؤدي تناول حوالي 350 ملغ من الزئبق إلى الوفاة.
يمكن الحد من التلوث بالزئبق عن طريق حظر إنتاج واستخدام بعض المنتجات. ليس هناك شك في أنه سيكون هناك دائمًا تلوث بالزئبق مشكلة حادة. ولكن مع فرض رقابة صارمة على النفايات الصناعية التي تحتوي على الزئبق، كذلك منتجات الطعاميمكنك تقليل خطر التسمم بالزئبق.
كل عام، يهاجر حوالي 180 ألف طن من الرصاص حول العالم نتيجة للعمليات الجوية. أثناء التعدين ومعالجة خامات الرصاص، يتم فقدان أكثر من 20٪ من الرصاص. وحتى في هذه المراحل، فإن إطلاق الرصاص في البيئة يساوي الكمية التي تدخل البيئة نتيجة تأثير العمليات الجوية على الصخور النارية.
أخطر مصدر للتلوث بالرصاص في موطن الكائنات الحية هو العادم محرك السيارة. تمت إضافة العامل المضاد للخبط رباعي ميثيل - أو رباعي إيثيل سوينب - إلى معظم أنواع البنزين منذ عام 1923 بكمية تبلغ حوالي 80 ملجم / لتر. عند قيادة السيارة، يتم إطلاق ما بين 25 إلى 75% من هذا الرصاص في الغلاف الجوي، اعتمادًا على ظروف القيادة. ويستقر الجزء الأكبر منه على الأرض، ولكن يبقى جزء ملحوظ منه في الهواء.
لا يغطي غبار الرصاص جوانب الطرق السريعة والتربة في المدن الصناعية وما حولها فحسب، بل يوجد أيضًا في جليد شمال جرينلاند، وفي عام 1756 كان محتوى الرصاص في الجليد 20 ميكروجرام/طن، وفي عام 1860 كان بالفعل 50 ميكروجرام. /طن، وفي عام 1965 - 210 ميكروغرام/طن.
تشمل المصادر النشطة للتلوث بالرصاص محطات توليد الطاقة والمواقد المنزلية التي تعمل بالفحم.
قد تشمل مصادر التلوث بالرصاص في المنزل الفخار المزجج؛ الرصاص الموجود في أصباغ التلوين.
الرصاص ليس عنصرا حيويا. وهي سامة وتنتمي إلى فئة الخطر الأولى. مركباته غير العضوية تعطل عملية التمثيل الغذائي وهي مثبطات الإنزيم (مثل معظم المعادن الثقيلة). واحدة من أكثر عواقب العمل غدرا المركبات غير العضويةويعتبر الرصاص قادراً على استبدال الكالسيوم في العظام ويكون مصدراً دائماً للتسمم لفترة طويلة. يبلغ عمر النصف البيولوجي للرصاص في العظام حوالي 10 سنوات. تزداد كمية الرصاص المتراكمة في العظام مع تقدم العمر، وعند عمر 30-40 سنة لدى الأشخاص الذين لا ترتبط مهنتهم بالتلوث بالرصاص، تبلغ 80-200 ملغ.
تعتبر مركبات الرصاص العضوية أكثر سمية من مركبات الرصاص غير العضوية.
ويعتبر الكادميوم والزنك والنحاس من أهم المعادن عند دراسة مشاكل التلوث، فهي منتشرة على نطاق واسع في العالم ولها خصائص سامة. يوجد الكادميوم والزنك (وكذلك الرصاص والزئبق) بشكل رئيسي في رواسب الكبريتيد. ونتيجة للعمليات الجوية، تدخل هذه العناصر بسهولة إلى المحيطات.
ويدخل نحو مليون كيلوغرام من الكادميوم إلى الغلاف الجوي سنوياً نتيجة نشاط مصانع الصهر فيه، وهو ما يشكل نحو 45% من إجمالي التلوث بهذا العنصر. 52% من الملوثات تأتي من حرق أو إعادة تدوير المنتجات التي تحتوي على الكادميوم. يتميز الكادميوم بقابلية تقلب عالية نسبيًا، لذا فهو يتغلغل بسهولة في الغلاف الجوي. مصادر تلوث الهواء بالزنك هي نفس مصادر الكادميوم.
يدخل الكادميوم إلى المياه الطبيعية نتيجة استخدامه في العمليات والمعدات الكلفانية. أخطر مصادر تلوث الزنك في المياه هي مصاهر الزنك ومصانع الطلاء الكهربائي.
الأسمدة هي مصدر محتمل لتلوث الكادميوم. وفي هذه الحالة، يتم إدخال الكادميوم إلى النباتات التي يستهلكها الإنسان كغذاء، وفي نهاية السلسلة يدخل إلى جسم الإنسان. يدخل الكادميوم والزنك بسهولة إلى مياه البحر والمحيطات من خلال شبكات المياه السطحية والجوفية.
يتراكم الكادميوم والزنك في بعض الأعضاء الحيوانية (خاصة الكبد والكلى).
الزنك هو الأقل سمية بين جميع المعادن الثقيلة المذكورة أعلاه. ومع ذلك، فإن جميع العناصر تصبح سامة إذا وجدت بكثرة؛ الزنك ليس استثناء. التأثيرات الفسيولوجيةالزنك هو عمله كمنشط للإنزيم. في كميات كبيرةفهو يسبب القيء، وتصل هذه الجرعة إلى 150 ملغ تقريباً للشخص البالغ.
الكادميوم أكثر سمية من الزنك. وينتمي هو ومركباته إلى فئة الخطر الأولى. يخترق جسم الإنسان على مدى فترة طويلة. استنشاق الهواء لمدة 8 ساعات بتركيز كادميوم 5 ملغم/م3 يمكن أن يؤدي إلى الوفاة.
في حالة التسمم المزمن بالكادميوم، يظهر البروتين في البول ويرتفع ضغط الدم.
وعند دراسة وجود الكادميوم في المنتجات الغذائية تبين وجود الإفرازات جسم الإنسانونادرا ما تحتوي على نفس القدر من الكادميوم الذي تم امتصاصه. لا يوجد حاليًا إجماع حول المحتوى الآمن المقبول للكادميوم في الغذاء.
ومن الطرق الفعالة لمنع دخول الكادميوم والزنك على شكل تلوث هو إدخال ضوابط على محتوى هذه المعادن في الانبعاثات الصادرة عن المصاهر والمؤسسات الصناعية الأخرى.
بالإضافة إلى المعادن التي ناقشناها سابقاً (الزئبق والرصاص والكادميوم والزنك)، هناك عناصر سامة أخرى يشكل دخولها إلى موطن الكائنات الحية نتيجة للأنشطة البشرية مصدر قلق بالغ.
يوجد الأنتيمون مع الزرنيخ في الخامات التي تحتوي على كبريتيدات معدنية. يبلغ الإنتاج العالمي من الأنتيمون حوالي 70 طنًا سنويًا. الأنتيمون هو أحد مكونات السبائك، ويستخدم في إنتاج أعواد الثقاب، وفي شكله النقي يستخدم في أشباه الموصلات.
التأثير السام للأنتيمون يشبه الزرنيخ. تسبب الكميات الكبيرة من الأنتيمون القيء؛ وفي حالة التسمم المزمن بالأنتيمون يحدث اضطراب في الجهاز الهضمي، مصحوبًا بالقيء وانخفاض في درجة الحرارة. يوجد الزرنيخ بشكل طبيعي على شكل كبريتات. محتواه في مركزات الرصاص والزنك حوالي 1٪. بسبب تقلبه، فإنه يدخل الغلاف الجوي بسهولة.
وأقوى مصادر التلوث بهذا المعدن هي مبيدات الأعشاب ( المواد الكيميائيةلمكافحة الحشائش الضارة) ومبيدات الفطريات (مواد لمكافحة أمراض النباتات الفطرية) والمبيدات الحشرية (مواد لمكافحة الحشرات الضارة).
وفقا لخصائصه السامة، يعتبر الزرنيخ سما متراكما. واستناداً إلى درجة السمية، ينبغي التمييز بين عنصر الزرنيخ ومركباته. يعتبر عنصر الزرنيخ قليل السمية نسبيًا، ولكن له خصائص ماسخة. الآثار الضارة على المواد الوراثية (الطفرات) متنازع عليها.
يتم امتصاص مركبات الزرنيخ ببطء عبر الجلد ويتم امتصاصها بسرعة عبر الرئتين والجهاز الهضمي. جرعة قاتلةللإنسان - 0.15-0.3 جم التسمم المزمن يسبب أمراض عصبية وضعف وتنميل في الأطراف وحكة وسواد الجلد وضمور نخاع العظم وتغيرات في الكبد. مركبات الزرنيخ مسرطنة للإنسان. ينتمي الزرنيخ ومركباته إلى فئة الخطر الثانية.
لا يستخدم الكوبالت على نطاق واسع. على سبيل المثال، يتم استخدامه في صناعة الصلب وفي إنتاج البوليمرات. عند تناوله بكميات كبيرة، يؤثر الكوبالت سلبًا على محتوى الهيموجلوبين في دم الإنسان ويمكن أن يسبب أمراض الدم. ويعتقد أن الكوبالت يسبب مرض جريفز. يشكل هذا العنصر خطورة على حياة الكائنات الحية بسبب ارتفاعه الشديد التفاعلوينتمي إلى فئة الخطر الأولى.
يوجد النحاس في رواسب الكبريتيد بالإضافة إلى الرصاص والكادميوم والزنك. وهو موجود بكميات صغيرة في مركزات الزنك ويمكن نقله إلى مسافات طويلةمع الهواء والماء. يوجد محتوى غير طبيعي من النحاس في النباتات التي تحتوي على الهواء والماء. تم العثور على مستويات غير طبيعية من النحاس في النباتات والتربة على بعد أكثر من 8 كيلومترات من المصهر. تنتمي أملاح النحاس إلى فئة الخطر الثانية. تمت دراسة الخصائص السامة للنحاس بشكل أقل بكثير من نفس خصائص العناصر الأخرى. يؤدي امتصاص الإنسان لكميات كبيرة من النحاس إلى الإصابة بمرض ويلسون، حيث يترسب النحاس الزائد في أنسجة المخ والجلد والكبد والبنكرياس.
المحتوى الطبيعي للمنغنيز في النباتات والحيوانات والتربة مرتفع جدًا. المجالات الرئيسية لإنتاج المنغنيز هي إنتاج سبائك الفولاذ والسبائك والبطاريات الكهربائية ومصادر التيار الكيميائي الأخرى. إن وجود المنغنيز في الهواء بشكل زائد عن المعدل الطبيعي (متوسط MPC اليومي للمنغنيز في الغلاف الجوي - هواء المناطق المأهولة بالسكان - هو 0.01 ملغم / م 3) له تأثير ضار على جسم الإنسان، والذي يتم التعبير عنه بشكل تدريجي تدمير الجهاز العصبي المركزي. ينتمي المنغنيز إلى فئة الخطر الثانية.
الأيونات المعدنية هي مكونات أساسية للمسطحات المائية الطبيعية. اعتمادًا على الظروف البيئية (درجة الحموضة، وإمكانية الأكسدة والاختزال، ووجود الروابط)، فهي موجودة في درجات مختلفةالأكسدة وهي جزء من مجموعة متنوعة من المركبات غير العضوية والفلزية العضوية، والتي يمكن أن تكون مذابة حقًا أو مشتتة غروية أو جزءًا من المعلقات المعدنية والعضوية. الأشكال الذائبة حقًا من المعادن، بدورها، متنوعة للغاية، والتي ترتبط بعمليات التحلل المائي، والبلمرة المائية (تكوين مجمعات هيدروكسيو متعددة النوى) والتعقيد مع بروابط مختلفة. وبناءً على ذلك، فإن الخواص التحفيزية للمعادن وتوافرها للكائنات الحية الدقيقة المائية تعتمد على أشكال وجودها في النظام البيئي المائي. تشكل العديد من المعادن مجمعات قوية إلى حد ما مع المواد العضوية؛ وتعتبر هذه المجمعات من أهم أشكال هجرة العناصر إليها المياه الطبيعية. تتشكل معظم المجمعات العضوية عبر دورة المخلب وهي مستقرة. المجمعات التي تتكون من أحماض التربة مع أملاح الحديد والألومنيوم والتيتانيوم واليورانيوم والفاناديوم والنحاس والموليبدينوم وغيرها من المعادن الثقيلة قابلة للذوبان بشكل جيد نسبيًا في البيئات المحايدة والحمضية قليلاً والقلوية قليلاً. ولذلك، فإن المجمعات المعدنية العضوية قادرة على الهجرة في المياه الطبيعية لمسافات طويلة جدا. وهذا مهم بشكل خاص بالنسبة للمياه قليلة المعادن والمياه السطحية في المقام الأول، حيث يكون تكوين مجمعات أخرى مستحيلا.
تعتبر المعادن الثقيلة وأملاحها من الملوثات الصناعية المنتشرة على نطاق واسع. يدخلون المسطحات المائية من مصادر طبيعية(الصخور والطبقات السطحية من التربة والمياه الجوفية)، مع مياه الصرف الصحي الناتجة عن العديد من المؤسسات الصناعية والأمطار الجوية الملوثة بانبعاثات الدخان.
توجد المعادن الثقيلة كعناصر دقيقة باستمرار في الخزانات الطبيعية وأعضاء الكائنات المائية (انظر الجدول). اعتمادا على الظروف الجيوكيميائية، لوحظت تقلبات واسعة في مستواها.
المصادر الطبيعية للرصاص الذي يدخل المياه السطحية هي عمليات ذوبان المعادن الداخلية (جالينا) والخارجية (الأنجليزيت، السيروسيت، وما إلى ذلك). وترتبط الزيادة الكبيرة في محتوى الرصاص في البيئة (بما في ذلك المياه السطحية) باحتراق الفحم، واستخدام رباعي إيثيل الرصاص كعامل مضاد للخبط في وقود المحركات، وإزالة مصانع معالجة الخام وبعض الصناعات المعدنية. النباتات في المسطحات المائية مع مياه الصرف الصحي. الإنتاج الكيميائي، الألغام، الخ.
يعود وجود النيكل في المياه الطبيعية إلى تركيبة الصخور التي تمر عبرها المياه: فهو يتواجد في الأماكن التي تترسب فيها خامات كبريتيد النحاس والنيكل وخامات الحديد والنيكل. يدخل الماء من التربة ومن الكائنات النباتية والحيوانية أثناء تحللها. تم العثور على زيادة في محتوى النيكل مقارنة بأنواع الطحالب الأخرى في الطحالب الخضراء المزرقة. كما تدخل مركبات النيكل إلى المسطحات المائية مع مياه الصرف الصحي الناتجة عن محلات ومصانع طلاء النيكل. مطاط صناعيمصانع تركيز النيكل . تصاحب انبعاثات النيكل الضخمة حرق الوقود الأحفوري. وقد ينخفض تركيزه نتيجة ترسيب مركبات مثل السيانيد أو الكبريتيدات أو الكربونات أو الهيدروكسيدات (مع زيادة قيم الرقم الهيدروجيني)، بسبب استهلاكه من قبل الكائنات المائية وعمليات الامتزاز. في المياه السطحية، تكون مركبات النيكل في حالات مذابة ومعلقة وغروية، وتعتمد النسبة الكمية بينها على تركيبة الماء ودرجة الحرارة وقيم الرقم الهيدروجيني. يمكن أن تكون المواد الماصة لمركبات النيكل هي هيدروكسيد الحديد والمواد العضوية وكربونات الكالسيوم شديدة التشتت والطين.
تدخل مركبات الكوبالت إلى المياه الطبيعية نتيجة لعمليات الترشيح من بيريت النحاس والخامات الأخرى، ومن التربة أثناء تحلل الكائنات الحية والنباتات، وكذلك مع مياه الصرف الصحي من مصانع المعادن وأشغال المعادن والكيماويات. تأتي بعض كميات الكوبالت من التربة نتيجة تحلل الكائنات النباتية والحيوانية. مركبات الكوبالت الموجودة في المياه الطبيعية تكون في حالة مذابة ومعلقة ويتم تحديد النسبة الكمية بينها التركيب الكيميائيالماء ودرجة الحرارة وقيم الرقم الهيدروجيني.
يوجد حاليًا مجموعتان رئيسيتان من الطرق التحليلية لتحديد المعادن الثقيلة: الطرق الكهروكيميائية والطرق الطيفية. في الآونة الأخيرة، مع تطور الإلكترونيات الدقيقة، تلقت الطرق الكهروكيميائية تطورًا جديدًا، في حين تم استبدالها تدريجيًا بالطرق الطيفية. من بين الطرق الطيفية لتحديد المعادن الثقيلة، يحتل المقام الأول مطياف الامتصاص الذري مع ذرات مختلفة للعينات: مطياف الامتصاص الذري اللهبي (FAAS) ومطياف الامتصاص الذري مع الانحلال الكهروحراري في خلية الجرافيت (GF AAS). الطرق الرئيسية لتحديد عدة عناصر في وقت واحد هي قياس طيف الانبعاث الذري للبلازما المقترنة حثيًا (ICP-AES) ومطياف كتلة البلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS). باستثناء ICP-MS، فإن الطرق الطيفية الأخرى لها حدود كشف عالية جدًا لتحديد المعادن الثقيلة في الماء.
يتم تحديد محتوى المعادن الثقيلة في العينة عن طريق نقل العينة إلى المحلول - من خلال الذوبان الكيميائي في مذيب مناسب (الماء، المحاليل المائية للأحماض، والقلويات في كثير من الأحيان) أو الانصهار مع تدفق مناسب من القلويات والأكاسيد، الأملاح، ثم الترشيح بالماء. بعد ذلك، يتم تحويل مركب المعدن المطلوب إلى راسب عن طريق إضافة محلول الكاشف المناسب - ملح أو قلوي، ويتم فصل الراسب وتجفيفه أو تكليسه إلى وزن ثابت، ويتم تحديد محتوى المعادن الثقيلة عن طريق الوزن. على التوازن التحليلي وإعادة حساب المحتوى الأولي في العينة. عند استخدامها بشكل احترافي، فإن الطريقة تعطي أقصى استفادة القيم الدقيقةمحتوى المعادن الثقيلة، ولكن يتطلب الكثير من الوقت.
لتحديد محتوى المعادن الثقيلة الطرق الكهروكيميائيةويجب أيضًا نقل العينة إلى محلول مائي. بعد ذلك، يتم تحديد محتوى المعادن الثقيلة من خلال طرق كهروكيميائية مختلفة - بولاروغرافيك (فولتامتري)، قياس الجهد، قياس الكولوم، قياس الموصلية وغيرها، بالإضافة إلى مزيج من بعض هذه الطرق مع المعايرة. أساس تحديد محتوى المعادن الثقيلة بهذه الطرق هو تحليل خصائص التيار والجهد، وإمكانات الأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات، والشحنة المتكاملة اللازمة لترسيب المعدن المطلوب على قطب الخلية الكهروكيميائية (الكاثود). ، والتوصيل الكهربائي للمحلول، وما إلى ذلك، وكذلك التحكم الكهروكيميائي في تفاعلات التعادل وغيرها في المحاليل. باستخدام هذه الطرق، من الممكن تحديد المعادن الثقيلة بنسبة تصل إلى 10-9 مول/لتر.
التربة هي الوسيلة الرئيسية التي تدخل إليها المعادن الثقيلة، بما في ذلك من الغلاف الجوي والبيئة المائية. كما أنه بمثابة مصدر للتلوث الثانوي للهواء السطحي والمياه التي تتدفق منه إلى المحيط العالمي. تمتص النباتات المعادن الثقيلة من التربة، والتي تصبح بعد ذلك غذاءً للحيوانات الأكثر تنظيماً.
مدة بقاء المكونات الملوثة في التربة أعلى بكثير مما هي عليه في أجزاء أخرى من المحيط الحيوي، مما يؤدي إلى تغييرات في تكوين وخصائص التربة كنظام ديناميكي ويؤدي في النهاية إلى خلل في العمليات البيئية.
في ظل الظروف الطبيعية العادية، تكون جميع العمليات التي تحدث في التربة متوازنة. يمكن أن يكون سبب التغيرات في تكوين وخصائص التربة الظواهر الطبيعية، ولكن في أغلب الأحيان يقع اللوم على البشر في انتهاك حالة توازن التربة:
- انتقال الملوثات في الغلاف الجوي على شكل هباء جوي وغبار (معادن ثقيلة، الفلور، الزرنيخ، أكاسيد الكبريت، النيتروجين، إلخ.)
- التلوث الزراعي (الأسمدة والمبيدات الحشرية)
- التلوث غير الأرضي - مقالب الإنتاج والانبعاثات واسعة النطاق من مجمعات الوقود والطاقة
- التلوث بالنفط والمنتجات النفطية
- فضلات النبات. تمتص الأوراق العناصر السامة في أي حالة أو تترسب على سطح الورقة. وبعد ذلك، عندما تتساقط الأوراق، تدخل هذه المركبات إلى التربة.
يتم تحديد المعادن الثقيلة في المقام الأول في التربة الموجودة في المناطق كارثة بيئيةوعلى الأراضي الزراعية المحاذية للتربة الملوثة بالمعادن الثقيلة، وفي الحقول المخصصة لزراعة المنتجات العضوية.
يتم في عينات التربة تحديد الأشكال "المتنقلة" للمعادن الثقيلة أو محتواها الإجمالي. كقاعدة عامة، عندما يكون ذلك ضروريا للسيطرة التلوث التكنولوجيالتربة التي تحتوي على معادن ثقيلة، من المعتاد تحديد محتواها الإجمالي. ومع ذلك، لا يمكن للمحتوى الإجمالي أن يصف دائمًا درجة خطر تلوث التربة، لأن التربة قادرة على ربط المركبات المعدنية، وتحويلها إلى مركبات لا يمكن للنباتات الوصول إليها. من الأصح الحديث عن دور الأشكال "المتنقلة" و"التي يمكن الوصول إليها" للنباتات. ومن المستحسن تحديد محتوى الأشكال المتحركة من المعادن في حالة وجود كميات إجمالية عالية في التربة، وكذلك عندما يكون من الضروري توصيف هجرة الملوثات المعدنية من التربة إلى النباتات.
إذا كانت التربة ملوثة بالمعادن الثقيلة والنويدات المشعة، يكاد يكون من المستحيل تنظيفها. معروف حتى الآن الطريقة الوحيدة: زرع هذه التربة بمحاصيل سريعة النمو تنتج كتلة نباتية كبيرة. ويجب تدمير مثل هذه المحاصيل التي تستخرج المعادن الثقيلة بعد نضجها. يستغرق الأمر عقودًا لاستعادة التربة الملوثة.
تشمل المعادن الثقيلة شديدة السمية الرصاص والزئبق والنيكل والنحاس والكادميوم والزنك والقصدير والمنغنيز والكروم والزرنيخ والألمنيوم والحديد. تستخدم هذه المواد على نطاق واسع في الإنتاج، ونتيجة لذلك تتراكم بكميات هائلة في البيئة وتدخل بسهولة إلى جسم الإنسان سواء مع الطعام أو الماء أو عن طريق استنشاق الهواء.
عندما يزيد محتوى المعادن الثقيلة في الجسم عن الحد الأقصى للتركيزات المسموح بها، يبدأ تأثيرها السلبي على الإنسان. بالإضافة إلى العواقب المباشرة في شكل تسمم، هناك أيضا عواقب غير مباشرة - أيونات المعادن الثقيلة تسد قنوات الكلى والكبد، مما يقلل من قدرة هذه الأعضاء على التصفية. ونتيجة لذلك، تتراكم السموم وفضلات الخلايا في الجسم، مما يؤدي إلى تدهور عام في صحة الإنسان.
يكمن الخطر الكامل للتعرض للمعادن الثقيلة في حقيقة بقائها في جسم الإنسان إلى الأبد. لا يمكن إزالتها إلا عن طريق استهلاك البروتينات الموجودة في الحليب وفطر البورسيني، وكذلك البكتين الذي يمكن العثور عليه في مربى البرتقال وهلام الفاكهة والتوت. من المهم جدًا أن يتم الحصول على جميع المنتجات في مناطق صديقة للبيئة ولا تحتوي على مواد ضارة.
الوكالة الفيدرالية للنقل البحري والنهري
المؤسسة التعليمية ذات الميزانية الفيدرالية
التعليم المهني العالي
جامعة مارين ستيت
سميت على اسم الأدميرال جي. نيفيلسكي
قسم حماية البيئة
خلاصة
في تخصص "العمليات الفيزيائية والكيميائية"
عواقب تلوث التربة بالمعادن الثقيلة والنويدات المشعة.
فحص من قبل المعلم:
فيرسوفا إل يو.
أكملها الطالب غرام. ___
خودانوفا إس.
فلاديفوستوك 2012
محتوى
مقدمة
1 المعادن الثقيلة في التربة
خاتمة
قائمة المصادر المستخدمة
مقدمة
التربة ليست مجرد وسط خامل يتم على سطحه النشاط البشري، بل هي نظام ديناميكي متطور يضم العديد من المكونات العضوية وغير العضوية، التي لها شبكة من التجاويف والمسام، وهذه بدورها تحتوي على غازات وسوائل . يحدد التوزيع المكاني لهذه المكونات الأنواع الرئيسية للتربة في العالم.
بالإضافة إلى ذلك، تحتوي التربة على عدد كبير من الكائنات الحية، وتسمى الكائنات الحية: من البكتيريا والفطريات إلى الديدان والقوارض. تتشكل التربة على الصخور الأم تحت التأثير المشترك للمناخ والغطاء النباتي وكائنات التربة والوقت. ولذلك فإن التغيرات في أي من هذه العوامل يمكن أن تؤدي إلى تغيرات في التربة. يعد تكوين التربة عملية طويلة: حيث يستغرق تكوين طبقة من التربة يبلغ سمكها 30 سم من 1000 إلى 10000 عام. ونتيجة لذلك، فإن معدلات تكوين التربة منخفضة للغاية بحيث يمكن اعتبار التربة مورداً غير متجدد.
الغطاء الأرضي للأرض هو محتوي اساسيالمحيط الحيوي للأرض. إن قشرة التربة هي التي تحدد العديد من العمليات التي تحدث في المحيط الحيوي. وأهم أهمية للتربة هو تراكم المواد العضوية والعناصر الكيميائية المختلفة والطاقة. يعمل غطاء التربة كممتص بيولوجي ومدمر ومعادل للملوثات المختلفة. إذا تم تدمير هذا الارتباط من المحيط الحيوي، فسيتم تعطيل الأداء الحالي للمحيط الحيوي بشكل لا رجعة فيه. ولهذا السبب من المهم للغاية دراسة الأهمية البيوكيميائية العالمية لغطاء التربة الوضع الحاليوالتغيرات الناجمة عن الأنشطة البشرية.
1 المعادن الثقيلة في التربة
- مصادر المعادن الثقيلة التي تدخل التربة
هناك العديد من العناصر النزرة بين HMs ذات الأهمية البيولوجية للكائنات الحية. إنها مكونات ضرورية ولا غنى عنها للمحفزات الحيوية والمنظمات الحيوية لأهم العمليات الفسيولوجية. ومع ذلك، فإن المحتوى الزائد للمعادن الثقيلة في كائنات مختلفة من المحيط الحيوي له تأثير محبط وحتى سام على الكائنات الحية.
تنقسم مصادر المعادن الثقيلة التي تدخل التربة إلى طبيعية (تجوية الصخور والمعادن، عمليات التآكل، النشاط البركاني) وتكنولوجية (استخراج ومعالجة المعادن، احتراق الوقود، تأثير المركبات، الزراعة، إلخ)، بالإضافة إلى الأراضي الزراعية. للتلوث من خلال الغلاف الجوي، كما تتلوث HMs على وجه التحديد، أثناء استخدام المبيدات والأسمدة المعدنية والعضوية، والجير، والاستخدام مياه الصرف. في الآونة الأخيرة، أولى العلماء اهتمامًا خاصًا للتربة الحضرية. وتشهد هذه الأخيرة عملية تكنولوجية كبيرة، وجزء لا يتجزأ منها هو تلوث HM.
تصل HMs إلى سطح التربة بأشكال مختلفة. هذه هي أكاسيد و أملاح مختلفةالمعادن القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان عمليًا في الماء (الكبريتيدات والكبريتات والزرنيخات وما إلى ذلك). في انبعاثات شركات معالجة الخام وشركات المعادن غير الحديدية - المصدر الرئيسي للتلوث البيئي بالمعادن الثقيلة - الجزء الأكبر من المعادن (70-90٪) في شكل أكاسيد.
بمجرد وصولها إلى سطح التربة، يمكن أن تتراكم أو تتبدد HMs، اعتمادًا على طبيعة الحواجز الجيوكيميائية الكامنة في منطقة معينة.
يتم تثبيت معظم HMs التي تصل إلى سطح التربة في آفاق الدبال العليا. يتم امتصاص HMs على سطح جزيئات التربة، وترتبط بالمواد العضوية في التربة، وخاصة في شكل مركبات عضوية عنصرية، وتتراكم في هيدروكسيدات الحديد، وتشكل جزءًا من الشبكات البلورية للمعادن الطينية، وتنتج معادنها الخاصة نتيجة التماثل. الاستبدال، وتكون في حالة قابلة للذوبان في رطوبة التربة وفي الحالة الغازية في هواء التربة جزء لا يتجزأالكائنات الحية في التربة.
تعتمد درجة حركة المعادن الثقيلة على الوضع الجيوكيميائي ومستوى التأثير التكنولوجي. يؤدي توزيع حجم الجسيمات الثقيلة والمحتوى العالي من المواد العضوية إلى ربط HMs في التربة. تؤدي الزيادة في قيم الأس الهيدروجيني إلى زيادة امتصاص المعادن المكونة للكاتيونات (النحاس والزنك والنيكل والزئبق والرصاص وما إلى ذلك) وزيادة حركة المعادن المكونة للأنيون (الموليبدينوم والكروم والفاناديوم وما إلى ذلك). زيادة الظروف المؤكسدة تزيد من قدرة المعادن على الهجرة. نتيجة لذلك، وفقًا لقدرتها على ربط غالبية HMs، تشكل التربة السلسلة التالية: التربة الرمادية > التربة السوداء > التربة السودي بودزوليك.
- تلوث التربة بالمعادن الثقيلة
ثانيًا، تتراكم HMs بكميات كبيرة في التربة، وهي قادرة على تغيير العديد من خصائصها. بادئ ذي بدء، تؤثر التغييرات على الخصائص البيولوجية للتربة: يتناقص العدد الإجمالي للكائنات الحية الدقيقة، ويضيق تكوين الأنواع (التنوع)، وتتغير بنية المجتمعات الميكروبية، وتقل شدة العمليات الميكروبيولوجية الأساسية ونشاط إنزيمات التربة، وما إلى ذلك . يؤدي التلوث الشديد بالمعادن الثقيلة إلى تغيرات في خصائص التربة الأكثر تحفظًا، مثل حالة الدبال والبنية ودرجة الحموضة وما إلى ذلك. وتكون نتيجة ذلك فقدانًا جزئيًا، وفي بعض الحالات، لخصوبة التربة تمامًا.
- الشذوذات الطبيعية والتي من صنع الإنسان
التربة، على عكس المكونات الأخرى للبيئة الطبيعية، لا تتراكم مكونات التلوث جيوكيميائيًا فحسب، بل تعمل أيضًا كمنطقة عازلة طبيعية تتحكم في نقل العناصر والمركبات الكيميائية إلى الغلاف الجوي والغلاف المائي والمواد الحية.
تتطلب النباتات والحيوانات والبشر المختلفة تركيبة معينة من التربة والمياه لحياتهم. في أماكن الشذوذات الجيوكيميائية، يحدث انتقال متفاقم للانحرافات عن القاعدة في التركيب المعدني في جميع أنحاء السلسلة الغذائية. نتيجة للاضطرابات في التغذية المعدنية، والتغيرات في تكوين الأنواع في المجتمعات النباتية والحيوانية والميكروبية، وأمراض أشكال النباتات البرية، وانخفاض كمية ونوعية محاصيل النباتات الزراعية والمنتجات الحيوانية، وزيادة معدلات الإصابة بالأمراض بين السكان ويلاحظ انخفاض في متوسط العمر المتوقع.
التأثيرات السامة لـ HM على النظم البيولوجيةيرجع ذلك في المقام الأول إلى حقيقة أنها ترتبط بسهولة بمجموعات البروتينات السلفهيدريل (بما في ذلك الإنزيمات)، مما يؤدي إلى تثبيط تخليقها، وبالتالي تعطيل عملية التمثيل الغذائي في الجسم.
طورت الكائنات الحية آليات مختلفة لمقاومة HMs: بدءًا من تقليل أيونات HM إلى مركبات أقل سمية إلى تنشيط أنظمة نقل الأيونات التي تزيل الأيونات السامة بشكل فعال ومحدد من الخلية إلى البيئة الخارجية.
تتجلى النتيجة الأكثر أهمية لتأثير المعادن الثقيلة على الكائنات الحية في التكاثر الحيوي و مستويات المحيط الحيويتنظيم المادة الحية هو منع عمليات أكسدة المادة العضوية. وهذا يؤدي إلى انخفاض معدل تمعدنه وتراكمه في النظم البيئية. وفي الوقت نفسه، تؤدي الزيادة في تركيز المادة العضوية إلى ربط HM، مما يخفف مؤقتًا العبء على النظام البيئي. يعتبر الانخفاض في معدل تحلل المواد العضوية بسبب انخفاض عدد الكائنات الحية وكتلتها الحيوية وكثافة النشاط الحيوي استجابة سلبية للنظم البيئية لتلوث HM. تتجلى المقاومة النشطة للكائنات الحية للأحمال البشرية فقط أثناء تراكم المعادن طوال الحياة في الأجسام والهياكل العظمية. الأنواع الأكثر مقاومة هي المسؤولة عن هذه العملية.
إن مقاومة الكائنات الحية، وخاصة النباتات، للتركيزات المرتفعة من المعادن الثقيلة وقدرتها على تجميع تركيزات عالية من المعادن يمكن أن تشكل خطرا كبيرا على صحة الإنسان، لأنها تسمح باختراق الملوثات في السلسلة الغذائية.
- توحيد محتوى المعادن الثقيلة في التربة وتطهير التربة
هناك نهجان رئيسيان لمسألة معالجة التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة. الأول يهدف إلى تطهير التربة من جلالة الملك. يمكن إجراء التنقية عن طريق الترشيح، عن طريق استخراج HM من التربة بمساعدة النباتات، عن طريق إزالة الطبقة العليا الملوثة من التربة، وما إلى ذلك. ويعتمد النهج الثاني على تثبيت HMs في التربة، وتحويلها إلى أشكال غير قابلة للذوبان في الماء ولا يمكن للكائنات الحية الوصول إليها. ولتحقيق ذلك، يُقترح إضافة المواد العضوية والأسمدة المعدنية الفوسفورية وراتنجات التبادل الأيوني والزيوليت الطبيعي والفحم البني وتجير التربة وما إلى ذلك إلى التربة. ومع ذلك، فإن أي طريقة لتثبيت HMs في التربة لها فترة صلاحية خاصة بها. عاجلاً أم آجلاً، سيبدأ جزء من HM مرة أخرى في دخول محلول التربة، ومن هناك إلى الكائنات الحية.
- النويدات المشعة في التربة. التلوث النووي
تحتوي التربة على جميع العناصر الكيميائية المعروفة في الطبيعة تقريبًا، بما في ذلك النويدات المشعة.
النويدات المشعة هي عناصر كيميائية قادرة على التحلل التلقائي مع تكوين عناصر جديدة، وكذلك النظائر المشكلة لأي عناصر كيميائية. نتيجة الاضمحلال النووي هي الإشعاع المؤين في شكل تدفق جسيمات ألفا (تدفق نوى الهيليوم والبروتونات) وجسيمات بيتا (تدفق الإلكترونات) والنيوترونات وإشعاع جاما والأشعة السينية. وتسمى هذه الظاهرة النشاط الإشعاعي. تسمى العناصر الكيميائية القادرة على التحلل التلقائي بالعناصر المشعة. المرادف الأكثر شيوعًا للإشعاع المؤين هو الإشعاع المشع.
الإشعاع المؤين هو تدفق الجسيمات المشحونة أو المحايدة والكمات الكهرومغناطيسية التي يؤدي تفاعلها مع الوسط إلى تأين وإثارة ذراته وجزيئاته. للإشعاع المؤين طبيعة كهرومغناطيسية (أشعة جاما والأشعة السينية) وجسيمية (إشعاع ألفا، إشعاع بيتا، إشعاع النيوترون).
إشعاع جاما هو إشعاع كهرومغناطيسي ناتج عن أشعة جاما (أشعة منفصلة أو كوانتا تسمى الفوتونات) إذا ظلت النواة في حالة مثارة بعد اضمحلال ألفا أو بيتا. يمكن لأشعة جاما الموجودة في الهواء أن تنتقل لمسافات كبيرة. فوتون أشعة جاما مع طاقة عاليةيمكن أن تمر عبر جسم الإنسان. يمكن لأشعة غاما الشديدة أن تلحق الضرر ليس فقط بالجلد، بل أيضًا بالأعضاء الداخلية. والمواد الكثيفة والثقيلة والحديد والرصاص تحمي من هذا الإشعاع. يمكن إنشاء إشعاع جاما بشكل مصطنع في مسرعات الجسيمات المصابة (الميكروترون)، على سبيل المثال، إشعاع جاما bremsstrahlung من إلكترونات التسريع السريعة عندما تصطدم بالهدف.
إشعاع الأشعة السينية يشبه إشعاع جاما. يمتص الغلاف الجوي الأشعة السينية الكونية. يتم إنتاج الأشعة السينية بشكل مصطنع وتقع في الجزء السفلي من طيف طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
الإشعاع الإشعاعي هو عامل طبيعي في المحيط الحيوي لجميع الكائنات الحية، والكائنات الحية نفسها لديها نشاط إشعاعي معين. من بين كائنات المحيط الحيوي، تتمتع التربة بأعلى درجة طبيعية من النشاط الإشعاعي. في ظل هذه الظروف، ازدهرت الطبيعة لملايين السنين، إلا في حالات استثنائية بسبب الشذوذات الجيوكيميائية المرتبطة بترسبات الصخور المشعة، على سبيل المثال، خامات اليورانيوم.
ومع ذلك، في القرن العشرين، واجهت البشرية نشاطًا إشعاعيًا كان أعلى بكثير من المستوى الطبيعي، وبالتالي غير طبيعي من الناحية البيولوجية. أول من عانى من الجرعات المفرطة من الإشعاع كان العلماء العظماء الذين اكتشفوا العناصر المشعة (الراديوم والبولونيوم)، والزوجان ماري سكلودوفسكا كوري وبيير كوري. وبعد ذلك: هيروشيما وناجازاكي، تجارب الأسلحة الذرية والنووية، العديد من الكوارث، بما في ذلك تشيرنوبيل، إلخ.
أهم كائنات المحيط الحيوي، التي تحدد الوظائف البيولوجية لجميع الكائنات الحية، هي التربة.
يرجع النشاط الإشعاعي للتربة إلى محتوى النويدات المشعة فيها. يتم التمييز بين النشاط الإشعاعي الطبيعي والاصطناعي.
ينجم النشاط الإشعاعي الطبيعي للتربة عن النظائر المشعة الطبيعية، والتي تتواجد دائمًا بكميات متفاوتة في التربة والصخور المكونة للتربة. تنقسم النويدات المشعة الطبيعية إلى 3 مجموعات.
تشمل المجموعة الأولى العناصر المشعة - العناصر التي تكون جميع نظائرها مشعة: اليورانيوم (238)
إلخ.................
التربة هي سطح الأرض الذي له خصائص تميز الكائنات الحية و الطبيعة الجامدة.
التربة هي مؤشر عام.يدخل التلوث إلى التربة مع هطول الأمطار والنفايات السطحية. ويتم إدخالها أيضًا إلى طبقة التربة عن طريق صخور التربة والمياه الجوفية.
تشمل مجموعة المعادن الثقيلة كل ما تزيد كثافته عن كثافة الحديد. المفارقة في هذه العناصر هي أنها ضرورية بكميات معينة لضمان الأداء الطبيعي للنباتات والكائنات الحية.
لكن فائضهم يمكن أن يؤدي إلى أمراض خطيرةوحتى الموت. تسبب الدورة الغذائية مركبات ضارةتدخل جسم الإنسان وغالباً ما تسبب ضرراً كبيراً للصحة.
مصادر التلوث بالمعادن الثقيلة هي: هناك طريقة يتم من خلالها حساب المحتوى المعدني المسموح به. هذا يأخذ في الاعتبار القيمة الإجماليةعدة معادن Zc.
- مقبول؛
- خطير إلى حد ما.
- خطير للغاية؛
- خطير للغاية.
الحفاظ على التربة مهم جدا. ولا تسمح المراقبة والمراقبة المستمرة بزراعة المنتجات الزراعية ورعي الماشية في الأراضي الملوثة.
المعادن الثقيلة تلوث التربة
هناك ثلاث فئات خطر للمعادن الثقيلة. وتعتبر منظمة الصحة العالمية أن أخطر التلوثات هي الرصاص والزئبق والكادميوم.لكن التركيزات العالية من العناصر الأخرى لا تقل ضررا.
الزئبق
يحدث تلوث التربة بالزئبق عند استخدام المبيدات الحشرية المختلفة النفايات المنزليةعلى سبيل المثال، مصابيح الفلورسنت، وعناصر أدوات القياس التالفة.
وبحسب البيانات الرسمية فإن انبعاث الزئبق السنوي يزيد عن خمسة آلاف طن. يمكن أن يدخل الزئبق إلى جسم الإنسان من التربة الملوثة.
إذا حدث هذا بانتظام، قد تواجهك اضطرابات شديدةعمل العديد من الأجهزة، بما في ذلك الجهاز العصبي.
إذا لم يتم علاجها بشكل صحيح، يمكن أن يحدث الموت.
يقود
الرصاص خطير جدًا على البشر وجميع الكائنات الحية.
إنها سامة للغاية. عندما يتم استخراج طن واحد من الرصاص، يدخل خمسة وعشرون كيلوغراماً إلى البيئة. عدد كبير منيدخل الرصاص إلى التربة مع إطلاق غازات العادم. 
تبلغ مساحة تلوث التربة على طول الطرق أكثر من مائتي متر. بمجرد وصوله إلى التربة، يتم امتصاص الرصاص من قبل النباتات التي يأكلها البشر والحيوانات، بما في ذلك الماشية، والتي يوجد لحومها أيضًا في قائمتنا. يؤثر الرصاص الزائد على الجهاز العصبي المركزي والدماغ والكبد والكلى.إنه خطير بسبب آثاره المسببة للسرطان والمطفرة.
الكادميوم
يشكل تلوث التربة بالكادميوم خطراً كبيراً على جسم الإنسان. عند تناوله يسبب تشوه الهيكل العظمي وتوقف النمو عند الأطفال وآلام شديدة في الظهر.
النحاس والزنك
يؤدي التركيز العالي لهذه العناصر في التربة إلى تباطؤ نمو النبات وتدهور الإثمار، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض حاد في المحصول. يعاني الشخص من تغيرات في الدماغ والكبد والبنكرياس.
الموليبدينوم
الموليبدينوم الزائد يسبب النقرس وتلف الجهاز العصبي.
وتكمن خطورة المعادن الثقيلة في سوء إخراجها من الجسم وتراكمها فيه. ويمكن أن تشكل مركبات شديدة السمية، وتنتقل بسهولة من بيئة إلى أخرى، ولا تتحلل. وفي الوقت نفسه، تسبب أمراضًا خطيرة، تؤدي في كثير من الأحيان إلى عواقب لا رجعة فيها.الأنتيمون
موجود في بعض الخامات .
وهو جزء من السبائك المستخدمة في مختلف المجالات الصناعية.
فائضه يسبب اضطرابات الأكل الشديدة.
الزرنيخ
المصدر الرئيسي لتلوث التربة بالزرنيخ هي المواد المستخدمة لمكافحة آفات النباتات الزراعية، على سبيل المثال، مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية. الزرنيخ هو سم متراكم يسبب مزمنًا. مركباته تثير أمراض الجهاز العصبي والدماغ والجلد.
المنغنيز
لوحظ في التربة والنباتات محتوى عاليهذا العنصر. 
عندما يدخل المنغنيز الإضافي إلى التربة، فإنه يخلق بسرعة فائضًا خطيرًا. وهذا يؤثر على جسم الإنسان في شكل تدمير للجهاز العصبي.
ولا تقل خطورة وفرة العناصر الثقيلة الأخرى.
ومما سبق يمكن أن نستنتج أن تراكم المعادن الثقيلة في التربة يترتب عليه عواقب خطيرة على صحة الإنسان والبيئة ككل.
الطرق الأساسية لمكافحة تلوث التربة بالمعادن الثقيلة
يمكن أن تكون طرق مكافحة تلوث التربة بالمعادن الثقيلة فيزيائية وكيميائية وبيولوجية. ومن بينها الطرق التالية:
- وزيادة حموضة التربة تزيد من احتمالية ذلك، فإن إضافة المواد العضوية والطين والجير يساعد إلى حد ما في مكافحة التلوث.
- إن زرع وقص وإزالة بعض النباتات، مثل البرسيم، من سطح التربة يقلل بشكل كبير من تركيز المعادن الثقيلة في التربة. بجانب هذه الطريقةصديقة للبيئة تمامًا.
- إزالة السموم من المياه الجوفية وضخها وتنقيتها.
- التنبؤ والقضاء على هجرة الشكل القابل للذوبان للمعادن الثقيلة.
- في بعض الحالات الشديدة بشكل خاص يكون ذلك ضروريا الانسحاب الكاملطبقة التربة واستبدالها بطبقة جديدة.
أخطر المعادن المذكورة هو الرصاص. لديها القدرة على التراكم ومهاجمة جسم الإنسان. لا يشكل الزئبق خطورة إذا دخل إلى جسم الإنسان مرة واحدة أو عدة مرات؛ ولكن بخار الزئبق فقط هو الذي يشكل خطورة خاصة. أعتقد أن المؤسسات الصناعية يجب أن تستخدم تقنيات إنتاج أكثر تقدمًا وليست مدمرة لجميع الكائنات الحية. ليس شخصًا واحدًا فقط، بل يجب على الجماهير أن تفكر، عندها سنصل إلى نتيجة جيدة.
تلوث التربة بالمعادن الثقيلة له مصادر مختلفة:
- 1. النفايات الناتجة عن صناعة تشغيل المعادن.
- 2. الانبعاثات الصناعية.
- 3. منتجات احتراق الوقود.
- 4. غازات عادم السيارات.
- 5. وسائل كيماوية الزراعة
تلوث التربة نتيجة عوامل طبيعية، والمصادر البشرية المنشأ بشكل رئيسي لا تغير فقط مسار عمليات تكوين التربة، مما يؤدي إلى انخفاض المحصول، ويضعف التنقية الذاتية للتربة من الكائنات الضارة، ولكن لها أيضًا تأثير مباشر أو غير مباشر (من خلال النباتات أو الأغذية النباتية أو الحيوانية) ) تأثير. المعادن الثقيلة، التي تأتي من التربة إلى النباتات وتنتقل عبر السلسلة الغذائية، لها تأثير سام على النباتات والحيوانات وصحة الإنسان.
المعادن الثقيلة حسب الدرجة تأثير ساموتنقسم المخاطر البيئية إلى ثلاث فئات: 1. مثل، Cd، Hg، Pb، Se، Zn، Ti؛
- 2. كو، ني، مو، نحاس، لذلك، كروم؛
- 3. بار، V، W، Mn، Sr.
تأثير التلوث على غلة المحاصيل وجودة المنتج.
المخالفات التي تحدث في الكائنات النباتيةتحت تأثير المعادن الثقيلة الزائدة، يؤدي إلى تغيرات في إنتاجية وجودة منتجات المحاصيل (ويرجع ذلك في المقام الأول إلى زيادة محتوى المعادن نفسها. إن تنفيذ تدابير لمعالجة التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة في حد ذاته لا يضمن إنتاجية عالية من المعادن الثقيلة) يتم التحكم في حركة المعادن الثقيلة وتوافرها للنباتات إلى حد كبير من خلال خصائص التربة مثل الظروف الحمضية القاعدية، وأنظمة الأكسدة والاختزال، ومحتوى الدبال، وتوزيع حجم الجسيمات والقدرة على الامتصاص المرتبطة بها تدابير محددة لاستعادة خصوبة التربة الملوثة، فمن الضروري تحديد معايير تصنيفها وفقا لخطر التلوث بالمعادن الثقيلة، استنادا إلى مجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية إنتاجية المحاصيل الزراعية تنخفض بشكل حاد.
في التربة، تتراكم مستويات الملوثات السامة ببطء، ولكنها تبقى في التربة لفترة طويلة، مما يؤثر سلبًا الوضع البيئيمناطق بأكملها. التربة ملوثة معادن ثقيلةويكاد يكون من المستحيل تنظيفه بالنويدات المشعة. وحتى الآن فإن السبيل الوحيد معروف: زرع محاصيل سريعة النمو تنتج كتلة خضراء ضخمة في مثل هذه التربة؛ حيث تستخرج هذه المحاصيل العناصر السامة من التربة، ومن ثم يجب تدمير المحصول المحصود. لكن هذا إجراء طويل ومكلف إلى حد ما. يمكنك تقليل حركة المركبات السامة ودخولها إلى النباتات عن طريق زيادة درجة حموضة التربة عن طريق الجير أو إضافة جرعات كبيرة من المواد العضوية، مثل الخث. يمكن أن يكون للحراثة العميقة تأثير جيد، عندما يتم خفض الطبقة العليا من التربة الملوثة إلى عمق 50-70 سم أثناء الحرث، ويتم رفع الطبقات العميقة من التربة إلى السطح. للقيام بذلك، يمكنك استخدام محاريث خاصة متعددة الطبقات، ولكن الطبقات العميقة لا تزال ملوثة. وأخيرا، في التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة (وليس النويدات المشعة)، يمكن زراعة المحاصيل التي لا تستخدم كغذاء أو علف، مثل الزهور. منذ عام 1993، تم إجراء الرصد الزراعي الإيكولوجي للمواد السامة البيئية الرئيسية - المعادن الثقيلة والمبيدات الحشرية والنويدات المشعة - في أراضي جمهورية بيلاروسيا. وفي المنطقة التي تقع فيها المزرعة، لم يتم اكتشاف زيادة في التركيزات القصوى المسموح بها للمعادن الثقيلة.