Охрана почв от загрязнения тяжелыми металлами.
ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»
Агротехнологический институт
Кафедра почвоведения
Реферат
на тему:
«Загрязнение почв металлами»
Выполнили: Колобов А.
Самсонова А.
Группа: Б-ЭПЭ11
Проверил: Ахтямова А. А.
Тюмень, 2017
Содержание
Введение……………………………………………………………………………………...3
1. Источники загрязнения почв тяжелыми металлами………...………………………….4
2. Основные тяжелые металлы……………………………………………………………...5
2.1 Свинец……………………..………………………………………………………5
2.2 Кадмий………………………..………………………………....………………...6
2.3 Ртуть………………………..……………………………………………………...7
2.4 Цинк………………………..……………………………………………………...8
2.5 Медь………………………..……………………………………………………...9
2.6 Никель……………..……………………………………………………………..10
3. Охрана почв от загрязнения тяжелыми металлами…………………………………...11
4. Основные методы борьбы с загрязнением тяжелыми металлами…………………...12
5. Влияние тяжелых металлов на здоровье человека……………………………………13
6. Список литературы…………....………………………………………………………...15
Введение.
Тяжелые металлы относятся к распространенным загрязняющим веществам, наблюдение за содержанием которых обязательно в почвах и грунтах. В качестве критериев принадлежности к тяжелым металлам используются разные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде. В одних работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды, на сегодняшний день к тяжелым относят более 40 металлов с атомной массой свыше 50 атомных единиц, а в других считают металлы с плотностью более 8 г/см3 (свинец, медь, никель, кадмий, кобальт, ртуть, сурьма, олово).
|
|
|
В загрязненных почвах глубина проникновения тяжелых металлов обычно не превышает 20 см, однако при сильном загрязнении ТМ могут проникать на глубину до 1,5м. Среди всех тяжелых металлов цинк и ртуть обладают наибольшей проникающей способностью и распределяются равномерно в слое почвы на глубине 0…20 см, в то время как свинец накапливается только в поверхностном слое (0…2,5 см). Промежуточное положение между этими металлами занимает кадмий.
Тяжелые металлы являются природными микрокомпонентами почв, содержание которых обусловлено механическим и химическим составом почвообразующих пород. Фоновое содержание химических соединений и элементов в почвах — содержание, соответствующее их естественным концентрациям в почвах различных почвенно-климатических зон, не испытывающих заметного антропогенного воздействия.
|
|
|
Парадокс этих элементов состоит в том, что в определенных количествах они необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности растений и организмов. Но их избыток может привести к тяжелым заболеваниям и даже гибели. Пищевой круговорот становится причиной того, что вредные соединения попадают в организм человека и часто наносят огромный вред здоровью.
Источники загрязнения почв тяжелыми металлами.
Существуют различные источники загрязнения почвы. Принято разделять их на естественные и техногенные. Первые возникают без участия человека в результате биологических процессов. В этом случае в почву поступают загрязняющие вещества из другой природной среды. Например, в результате выветривания горных пород, извержения вулканов, наносов с рек и т. д. Однако процент отрицательного воздействия, как правило, невелик и не может причинить существенного урона экосистемам.
Первичное вместилище тяжелых металлов на планете - верхняя мантия, базальты и граниты, поэтому естественными источниками тяжелых металлов для почв являются горные породы (осадочные, магматические, метаморфические), на продуктах выветривания которых сформировался почвенный покров.
|
|
|
К важнейшим источникам антропогенного поступления тяжелых металлов в биосферу относятся следующие: карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд; предприятия цветной и черной металлургии; электростанции, сжигающие уголь; сжигание различных отходов; металлообрабатывающие предприятия; автотранспорт и железнодорожный транспорт; минеральные и органические удобрения, сточные воды и отходы животноводческих комплексов.
В сельском хозяйстве также используется много химикатов: пестицидов, ингибиторов роста, минеральных удобрений.
Основные тяжелые металлы.
Свинец.
У свинцачетко выражена тенденция к накоплению в почве, так как его ионы малоподвижны даже при низких значениях рН. Для различных видов почв скорость вымывания свинца колеблется от 4 г до 30 г/га в год. В то же время количество вносимого свинца может составлять в различных районах от 40 до 530 г/га в год. Попадающий при химическом загрязнении в почву свинец сравнительно легко образует гидроксид в нейтральной или щелочной среде. Если почва содержит растворимые фосфаты, тогда гидроксид свинца переходит в труднорастворимые фосфаты.
Значительные загрязнения почвы свинцом можно обнаружить вдоль крупных автомагистралей, вблизи предприятий цветной металлургии, вблизи установок по сжиганию отходов, где отсутствует очистка отходящих газов. Проводимая постепенная замена моторного топлива, содержащего тетраэтилсвинец, топливом без свинца дает положительные результаты: поступление свинца в почву резко снизилось и в будущем этот источник загрязнения в значительной степени будет ликвидирован.
|
|
|
Фоновые концентрации свинца в почвах разного типа колеблются в пределах 10 –70 мг/кг. По мнению американских исследователей, содержание свинца в городских почвах не должно превышать 100 мг/кг. В реальных же условиях содержание свинца в почве значительно превышает этот уровень. В большинстве городов содержание свинца в почве варьируется в пределах от 30 до 150 мг/кг. Наиболее высокое содержание свинца – от 100 до 1000 мг/кг – обнаруживается в почве городов, в которых расположены металлургические и аккумуляторные предприятия.
Кадмий.
Кадмийпопадает в почву в значительно меньших количествах чем свинец: около 3–35 г/га в год. Кадмий заносится в почву из воздуха (около 3 г/га в год) либо с фосфорсодержащими удобрениями (35–260 г/т). В некоторых случаях источником загрязнения могут быть предприятия, связанные с переработкой кадмия. В кислых почвах со значением рН<6 ионы кадмия весьма подвижны и накопления металла не наблюдается. При значениях рН>6 кадмий отлагается вместе с гидроксидами железа, марганца и алюминия.
В качестве соединения кадмия в почве можно назвать сульфид кадмия, который образуется из сульфатов при благоприятных условиях восстановления. Карбонат кадмия образуется только при значениях рН>8, таким образом, предпосылки для его осуществления крайне незначительны.
В последнее время большое внимание стали уделять тому обстоятельству, что в биологическом иле, который вносится в почву для ее улучшения, обнаруживается повышенная концентрация кадмия. Около 90% кадмия, имеющегося в сточных водах, переходит в биологический ил: 30% при первоначальном осаждении и 60–70% при его дальнейшей обработке.
Удалить кадмий из ила практически невозможно. Однако, более тщательный контроль за содержанием кадмия в сточных водах позволяет снизить его содержание в иле до значений ниже 10 мг/кг сухого вещества.
Основными параметрами, определяющими содержания кадмия в почве, являются рН и вид почвы, а также присутствие других элементов, например, кальция.
В почвенных растворах концентрация кадмия может составлять 0,1…1мкг/л. В верхних слоях почвы, глубиной до 25см, в зависимости от концентрации и типа почвы элемент может удерживаться в течение 25–50 лет, а в отдельных случаях даже 200–800 лет.
Ртуть.
Ртуть находится в природе в виде паров металла, образующихся при ее испарении из земной коры; в виде неорганических солей и в виде органического соединения метилртути.
Загрязнение почв ртутью определяется функционированием предприятий цветной металлургии, применением ртутьсодержащих фунгицидов, использованием сточных вод в целях орошения и разработкой месторождений ртути.
Ртуть в почвенном покрове распределяется неоднородно и слабо мигрирует в более глубокие ее слои, концентрации ртути зависят от уровня содержания её в почвообразующих породах и колеблется в пределах 0,005-1,275 мг/кг. Ртуть накапливается в верхнем горизонте почвы – от 0 до 40 см. Её соединения относятся к высокостабильным веществам почвы. Растения, произрастающие на загрязненной ртутью почве, усваивают значительное количество элемента и накапливают его в опасных концентрациях, либо не произрастают.
Органические соединения ртути используются в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов, пестицидов, а также в фармацевтической промышленности. В основе рекультивации земель, загрязненных ртутью, лежит перевод ртути в химически и биологически малоактивные формы. Использование биохимического метода основано на использовании растений - концентратов селена. Они способствуют "вытягиванию" ртути из более глубоких в верхние горизонты почвы и затем превращают ее в малорастворимый селенид ртути, не участвующий в биохимических процессах. Как полагают, эти растения могут найти применение для перевода ртути в биологически неактивный селенид при лечении ртутных интоксикаций.
Цинк.
Цинк принадлежит к числу распространенных в технике и быту металлов, поэтому ежегодное внесение его в почву достаточно велико: оно составляет 100–2700г на гектар. Особенно загрязнена почва вблизи предприятий, перерабатывающих цинксодержащие руды.
Основным источником цинка в почве являются материнские породы. Дополнительными источниками служат атмосферные осадки и агрохимические средства (удобрение, известкование).
Обычно цинк не проникает на глубину более 15-30 см. Растворимость в почве начинает увеличиваться при значениях рН<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. Только в условиях избыточного увлажнения вынос цинка с водными потоками выше, чем его поступление.
Для растений токсический эффект создается при содержании около 200мг цинка на кг сухого материала. Организм человека достаточно устойчив по отношению к цинку и опасность отравления при использовании сельскохозяйственных продуктов, содержащих цинк, невелика. Тем не менее, загрязнение почвы цинком представляет серьезную экологическую проблему, так как при этом страдают многие виды растений. При значениях рН>6 происходит накопление цинка в почве в больших количествах благодаря взаимодействию с глинами.
Медь.
Основными источниками меди в почве являются черная и цветная металлургия, обжиг цементного сырья, сжигание минерального топлива, орошение почв водами с повышенным содержанием меди, вношение в почву пестицидов.
Высокая подвижность ионов медисоздает более благоприятные условия для усвоения её растениями. Благодаря своей высокой подвижности она легче вымывается из почвы. Растворимость соединений меди в почве заметно увеличивается при значениях рН<5. Хотя медь в небольших концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества.
Медь оказывает токсическое действие и на микроорганизмы, при этом достаточна концентрация около 0,1мг/л. Подвижность ионов меди в гумусном слое ниже, чем в расположенном ниже минеральном слое.
Загрязненная почва, в которой содержание меди превышает допустимый уровень, теряет четкую структуру, общая порозность ее уменьшается. Разрушение структуры приводит к нарушению водопроницаемости, ухудшению вводно-воздушного режима.
Никель.
Основные источники загрязнения почвы никелем– предприятия металлургии, машиностроения, химической промышленности, сжигание каменного угля и мазута на ТЭЦ и котельных, а также фосфатные удобрения. Антропогенное загрязнение никелем наблюдается на расстоянии до 80–100 км и более от источника выброса.
Подвижность никеля в почве зависит от концентрации органического вещества (гумусовых кислот), рН и потенциала среды. Миграция никеля носит сложный характер. С одной стороны, никель поступает из почвы в виде почвенного раствора в растения и поверхностные воды, с другой – его количество в почве пополняется вследствие разрушения почвенных минералов, отмирания растений и микроорганизмов, а также за счет его внесения в почву с атмосферными осадками и пылью, с минеральными удобрениями.
Снижению доступности никеля для растений способствуют внесение фосфатов или органического вещества.
Охрана почв от загрязнения тяжелыми металлами.
Для предотвращения загрязнения почв вредными веществами используют экологические, биологические, агротехнические и дрметоды защиты, повышающие природную способность почв к самоочищению.
Защита почв от загрязнения тяжелыми металлами заключается в основном на предупредительных мерах, т. е. на совершенствовании производства (создание безотходных производств и замкнутых производственных схем), снижение загрязнений атмосферных выбросов и сточных вод. К мерам борьбы с уже имеющимся загрязнением почвы тяжелыми металлами относятся известкование, внесение органических удобрений и химическое осаждение. Известкование снижает подвижность тяжелых металлов, способствует закреплению их в малоподвижной, недоступной растениям форме. Органическиеудобрения выступают как хороший сорбент и способствуют снижению токсического действия тяжелых металлов. При химическом осаждении происходит образование труднорастворимых соединений, но этот метод эффективен только при высоких концентрациях тяжелых металлов, т. к. для образования таких соединений необходимо определенное пороговое количество атомов. Кроме того, можно выращивать растения, слабо реагирующие на высокие концентрации в почве тяжелых металлов и не аккумулирующие их в опасных для животных и человека количествах, например, технические культуры. Очень эффективна посадка на содержащих тяжелые металлы почвах лесных насаждений, так как в этом случае исключаются какие-либо санитарные ограничения.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 921; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!