Источники загрязнения почв тяжелыми металлами

    Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его значение для жизни общества велико и определяется тем, что почва – основной источник продовольствия, обеспечивающий 97—98% продовольственных ресурсов населения планеты. Вместе с тем, почвенный покров является местом деятельности человека, на котором размещается промышленное и сельскохозяйственное производство. Даже на нераспаханных территориях постоянная пастьба скота, систематическое выжигание растительных остатков, подсев удобрений и трав на культурных пастбищах вызывают существенные изменения в почвах, имеющих как положительный эффект-увеличение биологической продуктивности, так и отрицательный, например, разрушение структуры, развитие водной и ветровой эрозии, загрязнение и т.д.

   Во второй половине двадцатого века объемы и темпы техногенного загрязнения почвы и всей окружающей среды в целом настолько возросли, что потребовалось принятие специальных международных программ по охране природы. В 1972 году была разработана программа ООН по окружающей среде, включающая проблемы мониторинга природной среды в целях раннего предупреждения о наступающих естественных или антропогенных изменениях, которые могут причинить вред здоровью или благополучию людей.

   Хорошо  известно, что тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам почвы. Они уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы.   

  Термин «тяжелые металлы» характеризует широкую группу загрязняющих веществ, которые имеют следующие характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают химические элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк). В современной науке к тяжелым металлам относят более 40 элементов периодической системы Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,Mo,Cd,Sn,Hg, Pb, Bi и др.

  Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет следующие источники:

1. промышленные выбросы;
2. автомобильные выхлопы отработанных газов отходы;
3. продукты сгорания топлива;
4. металлообрабатывающей промышленности;
5. средства химизации сельского хозяйства.

  Металлургические предприятия ежегодно выбрасывают на поверхность земли более 150 тыс. тонн меди, 120 тыс. тонн цинка, около 90 тыс. тонн свинца, 12 тыс. тонн никеля, 1,5 тыс. тонн молибдена, около 800 тонн кобальта и около 30 тонн ртути. На 1 грамм черновой меди отходы медеплавильной промышленности содержат 2,09 тонн пыли, в составе которой содержится до 15% меди, 60% окиси железа и по 4% мышьяка, ртути, цинка и свинца. Отходы машиностроительных и химических производств содержат до 1 тыс. мг/кг свинца, до 3 тыс. мг/кг меди, до 10 тыс. мг/кг хрома и железа, до 100 г/кг фосфора и до 10 г/кг марганца и никеля.

  Рассмотрим  источники некоторых наиболее  опасных тяжелых металлов подробнее.

   Один  из самых токсичных загрязнителей, ртуть, попадает в почву из атмосферы (при сжигании каменного угля и при испарении вод из загрязненных водоемов). С помощью исследований доказано, что ртуть хорошо сорбируется в верхних сантиметрах перегнойно-аккумулятивного горизонта разных типов почв суглинистого механического состава.

    Мышьяк попадает в почву с продуктами сгорания угля, с отходами металлургической промышленности, с предприятий по производству удобрений. Наиболее прочно мышьяк удерживается в почвах, содержащих активные формы железа, алюминия, кальция.

  Фтор попадает в почву с выбросами алюминиевых заводов, а также как примесь при внесении суперфосфата и некоторых других инсектицидов.

  Медь может появляться в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения. В подземных водах содержание меди обусловлено взаимодействием воды с горными породами, содержащими ее (халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит, малахит, азурит, хризаколла, бротантин).

   Соединения молибдена попадают в почву в результате выщелачивания подземных вод из экзогенных минералов, содержащих молибден. Молибден попадает в водоемы также со сточными водами обогатительных фабрик, предприятий цветной металлургии.

   Значительное повышение содержания свинца в верхнем слое литосферы связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д

   Область загрязнения может увеличиваться в результате миграции тяжелых металлов.  Миграция тяжелых металлов в почвах может происходить с жидкостью и суспензией при помощи корней растений или почвенных микроорганизмов. Миграции растворимых соединений происходит вместе с почвенным раствором (диффузия) или путем перемещения самой жидкости. Вымывание глин и органического вещества приводит к миграции всех связанных с ними металлов. Дождевые черви и другие организмы также могут содействовать миграции тяжелых металлов механическим или биологическим путями, перемешивая почву или включая металлы в свои ткани.

  Тяжелые металлы, поступая из почвы в растения, передаваясь по цепям питания, оказывают токсическое действие на растения, животных и человека в том числе.

  Последствия загрязнения  почвы тяжелыми  металлами для  здоровья людей.

  Сатурнизм - отравление свинцом. Существует острая и хроническая форма болезни. Острая форма возникает при попадании значительных его доз через желудочно-кишечный тракт или при вдыхании паров свинца, или при распылении свинцовых красок. Хроническое отравление наиболее часто возникает у детей.     

    Нормальная  концентрация свинца в крови и в тканях человека составляет до 25 мгр/100 мл. Для возникновения клинических признаков болезни достаточно уже 80 мгр/100 мл.

   Наличие большого количества свинца в почве оказывает негативное влияние на здоровье людей:

- нарушение женской и мужской половой системы;

- преждевременные  роды, выкидыши и смерть плода;

- высокая смертность среди младенцев;

- развитие болезней мозга и нервной системы, в том числе задержка психического развития, умственная отсталость, олигофрения;

- низкий вес  при рождении, отставание в росте,  потеря слуха у детей;

- кома и  конвульсия;

- развитие  анемии.

    Высокие концентрации меди приводят к интоксикации, анемии и заболеванию гепатитом.

    Высоко токсичны и особо опасны соединения ртути. Они поражают нервную систему человека, вызывают изменения со стороны слизистой оболочки, нарушение двигательной функции и секреции желудочно-кишечного тракта, изменения в крови и др. Хроническая интоксикация ртутью сопровождается более характерными изменениями. В ротовой полости из-за выделения ртути усиленно функционирующими слюнными железами возникает обильное слюноотделение. Ртуть скапливается по краям десен и вызывает гингивит и окраску десен, похожую на “свинцовую каемку”. Могут расшатываться зубы. Часто возникает хронический гастрит, который сопровождается изъязвлениями слизистой. Следствием хронической интоксации является поражение почек, поражение коры головного мозга, преимущественно затылочных долей и в области задних рогов боковых желудочков.

    Отравление  мышьяком (арсенизм) в наше время очень редкая болезнь. Довольно маленькая доза в 30 мгр триоксида мышьяка может быть смертельной. Значительные дозы этого сильнейшего яда могут убить в течение 1-2 часов, вызывая резкое уменьшение объема циркулирующей крови и шок. Предполагают, что мышьяк действует как депрессор центральной нервной системы и ведет к параличу вазомоторных центров. Если отравление менее значительно, то после первых суток основные морфологические изменения обнаруживаются в сосудах, в головном мозге, пищеварительном тракте и коже. 
Если больной пережил два или три дня, в желудке и в кишечнике можно наблюдать выраженное полнокровие, отек, участки геморрагии. В сосудах микроциркуляторного русла формируются тромбы, которые могут быть причиной инфарктов мозга. Если больной пережил 4-5 дней, в паренхиматозных органах, таких как почки, печень и сердце выявляется жировая дистрофия. У этих больных быстро развивается кардиоваскулярный коллапс, депрессия ЦНС, приводящие к коме и смерти через несколько часов.

   Нередко первичный диагноз отравления мышьяком связан с появлением кожных пигментных пятен, характерных для хронической интоксикации.

  Таким  образом, основными источниками  загрязнения почвы тяжелыми металлами  являются металлургические предприятия.  Именно их выбросы способствуют  накоплению в почве большинства  вредных веществ, которые оказывают  вредное влияние на здоровье  людей. Хочется отметить, что диапазон  влияния тяжелых металлов на  организм человека широк: он  затрагивает все важные системы  – половую, кровеносную, дыхательную,  нервную и др. Это заставляет  задуматься о важности отслеживания концентрации содержащихся в почве тяжелых металлов и их солей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.Глазовская М.А.Почвы  мира. География почв.- М.: Издательство Московского университета 1973г.

2. Добровольский Г. В., Гришина Л. А. Охрана почв - М.: МГУ, 1985.

3. Ильин В. Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение - Новосибирск: Наука, 1991. 

4. Крискунов Е. А., Пасечник В. В., Сидорин А. П. Экология. учебник для 9-го класса.- М.: "Дрофа" 1995