Bahay Dentistry Malakas na metal na polusyon sa kapaligiran sa madaling sabi. Malakas na polusyon sa metal

Malakas na metal na polusyon sa kapaligiran sa madaling sabi. Malakas na polusyon sa metal

6. Ang polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal

Ang mga mabibigat na metal (mercury, lead, cadmium, zinc, copper, arsenic) ay karaniwan at lubhang nakakalason na mga pollutant. Malawakang ginagamit ang mga ito sa iba't ibang mga prosesong pang-industriya, samakatuwid, sa kabila ng mga hakbang sa paggamot, ang nilalaman ng mga compound ng mabibigat na metal sa pang-industriyang wastewater ay medyo mataas. Ang malalaking masa ng mga compound na ito ay pumapasok sa karagatan sa pamamagitan ng atmospera. Para sa marine biocenoses, ang pinaka-mapanganib ay mercury, lead at cadmium. Ang Mercury ay dinadala sa karagatan sa pamamagitan ng continental runoff at sa pamamagitan ng atmospera. Ang alikabok sa atmospera ay naglalaman ng humigit-kumulang 12 libong tonelada ng mercury, isang mahalagang bahagi nito ay mula sa anthropogenic na pinagmulan. Humigit-kumulang kalahati ng taunang produksyon ng industriya ng metal na ito (910 libong tonelada/taon) ay napupunta sa karagatan sa iba't ibang paraan. Sa mga lugar na polluted ng pang-industriya na tubig, ang konsentrasyon ng mercury sa solusyon at suspended matter ay tumataas nang malaki. Kasabay nito, ang ilang mga bakterya ay nagko-convert ng mga klorido sa lubhang nakakalason na methylmercury. Ang kontaminasyon ng pagkaing-dagat ay paulit-ulit na humantong sa pagkalason ng mercury sa mga populasyon sa baybayin. Ang lead ay isang tipikal na elemento ng bakas na matatagpuan sa lahat ng mga bahagi kapaligiran: sa mga bato, lupa, natural na tubig, atmospera, mga buhay na organismo.

Ang polusyon ng kapaligiran sa pamamagitan ng tingga at ang mga compound nito ng mga negosyo sa industriya ng metalurhiko ay tinutukoy ng mga detalye ng kanilang mga aktibidad sa produksyon: direktang produksyon ng lead at mga compound nito; kaugnay na pagkuha ng tingga mula sa iba pang uri ng hilaw na materyales na naglalaman ng tingga bilang isang karumihan; paglilinis ng mga nagresultang produkto mula sa mga impurities ng lead, atbp.

Noong 1995, sa kabuuang mga emisyon ng lead mula sa industriya ng metalurhiko patungo sa kapaligiran (671 tonelada), humigit-kumulang 98.4% ay nagmula sa mga non-ferrous metalurgy enterprise. Sa 640 kg ng tingga bawat taon na itinatapon sa mga katawan ng tubig na may wastewater, 570 kg (89%) ay kabilang sa mga negosyong gumagawa ng mga non-ferrous na metal. Medyo maliit na lead emissions mula sa ferrous metalurgy enterprises Russian Federation ay natutukoy sa pamamagitan ng kawalan ng anumang makabuluhang nilalaman ng lead sa mga hilaw na materyales, bagaman sa isang bilang ng mga binuo bansa sa mundo ang pagkakaroon ng tingga sa mga hilaw na materyales at scrap ay lumilikha ng malubhang problema sa kapaligiran sa blast furnace, open-hearth at electric smelting na mga lugar .

99.86% ng lead na ibinubuga sa atmospera ay nagmumula sa 11 sa 30 non-ferrous metalurgy enterprise, kabilang ang humigit-kumulang 94% ng metal na ito na ibinubuga ng 5 negosyo: Sredneuralsky Copper Smelter (291 t/taon); JSC "Svyatogor" - Krasnouralsk copper smelter (170 tonelada/taon); Kirovgrad Copper Smelting Plant (114 t/taon); JSC Dalpolimetal (28 t/taon); Electrozinc plant (16 tonelada/taon).

Ang pagsusuri sa mga pinagmumulan ng paglabas ng lead ay nagpakita ng:

    57% ng tingga ay ibinubuga sa atmospera na may malalaking bulto ng maalikabok na gas mula sa mapanimdim na pagtunaw ng tanso (naglalaman ng tingga) hilaw na materyales, na sa lahat ng mga halaman na gumagamit ng teknolohiyang ito ay ipinapadala sa mga tsimenea nang walang paglilinis ng alikabok;

    37% ng lead ay ibinubuga ng mga gas ng sobre dahil sa kawalan o hindi sapat na antas ng paglilinis mula sa sublimated na alikabok na mayaman sa nilalaman ng lead;

    Ang isang makabuluhang kadahilanan ay ang hindi sapat na kahusayan ng pagkolekta ng alikabok ay nangangahulugan na umiiral sa mga non-ferrous na metalurhiya na negosyo.

Ang pagkontamina sa lupa, sink at fluorine ay nagdudulot ng pagbaba sa ani hindi lamang dahil sa direktang nakakalason na epekto, kundi pati na rin sa pagbabago ng ratio ng mga sustansya sa lupa. Ang mga natutunaw na compound ay gumagalaw kasama ang profile ng lupa na may pababang daloy ng mga solusyon sa lupa at maaaring pumasok sa tubig sa lupa. Ang polusyon sa lupa ay sumisira sa istraktura ng lupa, binabawasan ang pagkamatagusin ng lupa at pinipigilan ang paglaki ng mga mikroorganismo, binabawasan ang aktibidad ng enzymatic ng mga lupa, at binabawasan ang mga ani ng halaman.

Dapat tandaan na ang toxicity ng mabibigat na metal ay tumataas kapag sila ay kumikilos nang magkasama sa mga buhay na organismo sa lupa. Ang pinagsamang epekto ng zinc at cadmium ay may ilang beses na mas malakas na epekto sa pagbabawal sa mga microorganism kaysa sa parehong konsentrasyon ng bawat elemento nang hiwalay. Dahil ang mga mabibigat na metal ay karaniwang matatagpuan sa iba't ibang kumbinasyon kapwa sa mga produkto ng pagkasunog ng gasolina at sa mga emisyon mula sa industriya ng metalurhiko, ang epekto nito sa kalikasan na nakapalibot sa mga pinagmumulan ng polusyon ay mas malakas kaysa sa inaasahan batay sa konsentrasyon ng mga indibidwal na elemento.

Malapit sa mga negosyo, ang mga natural na phytocenoses ng mga negosyo ay nagiging mas magkakaibang sa komposisyon ng mga species, dahil maraming mga species ang hindi makatiis sa pagtaas ng mga konsentrasyon ng mabibigat na metal sa lupa. Ang bilang ng mga species ay maaaring bawasan sa 2-3, at kung minsan hanggang sa mabuo ang mga monocenoses. Sa forest phytocenoses, lichens at mosses ang unang tumutugon sa polusyon. Ang layer ng puno ay ang pinaka-matatag. Gayunpaman, ang matagal o mataas na intensity na pagkakalantad ay nagdudulot ng dry-resistant phenomena dito.

Ang pagtuklas ng kontaminasyon ng lupa na may mabibigat na metal ay isinasagawa sa pamamagitan ng direktang pamamaraan ng pag-sample ng lupa sa mga lugar ng pag-aaral at ang kanilang pagsusuri sa kemikal para sa nilalaman ng mga mabibigat na metal. Epektibo rin ang paggamit ng ilang di-tuwirang pamamaraan para sa mga layuning ito: visual na pagtatasa ng estado ng phytogenesis, pagsusuri ng pamamahagi at pag-uugali ng mga species ng indicator sa mga halaman, invertebrates at microorganism.

Upang matukoy ang mga spatial na pattern ng polusyon sa lupa, ginagamit ang isang comparative heograpikal na paraan at pamamaraan ng pagmamapa sa mga istruktural na bahagi ng biogeocenoses, kabilang ang mga lupa, ang ginagamit. Ang ganitong mga mapa ay hindi lamang nagtatala ng antas ng kontaminasyon ng lupa na may mabibigat na metal at kaukulang mga pagbabago sa takip ng lupa, ngunit ginagawang posible upang mahulaan ang mga pagbabago sa estado ng natural na kapaligiran.

Ang pagtuklas ng mga nakakalason na antas ng mabibigat na metal ay hindi madali. Para sa mga lupa na may iba't ibang mekanikal na komposisyon at nilalaman ng organikong bagay, ang antas na ito ay magkakaiba. Sa kasalukuyan, ang mga empleyado ng mga institute ng kalinisan ay gumawa ng mga pagtatangka upang matukoy ang pinakamataas na pinahihintulutang konsentrasyon ng mga metal sa lupa. Ang barley, oats at patatas ay inirerekomenda bilang mga halaman sa pagsubok. Ang isang nakakalason na antas ay isinasaalang-alang kapag nagkaroon ng 5-10% na pagbawas sa ani. Ang iminungkahing maximum na pinahihintulutang konsentrasyon para sa mercury ay 25 mg/kg, arsenic ay 12-15, at cadmium ay 20 mg/kg. Ang ilang mga nakakapinsalang konsentrasyon ng isang bilang ng mga mabibigat na metal sa mga halaman (g/milyon) ay naitatag: lead - 10, mercury - 0.04, chromium - 2, cadmium - 3, zinc at manganese - 300, tanso - 150, cobalt - 5, molibdenum at nikel - 3, vanadium - 2.

Ang proteksyon ng mga lupa mula sa mabibigat na metal na polusyon ay batay sa pinahusay na produksyon. Halimbawa, para makagawa ng 1 toneladang chlorine, ang isang teknolohiya ay gumagamit ng 45 kg ng mercury, at ang isa ay gumagamit ng 14-18 kg. Sa hinaharap, itinuturing na posible na bawasan ang halagang ito sa 0.1 kg. Ang bagong diskarte para sa pagprotekta sa mga lupa mula sa mabigat na metal na polusyon ay nagsasangkot din ng paglikha ng mga saradong teknolohikal na sistema at ang organisasyon ng produksyon na walang basura.

7. Pag-uuri ng solid waste mula sa ferrous metalurgy, ang kanilang mga katangian

Ang pag-uuri ng basurang pang-industriya ay posible ayon sa iba't ibang pamantayan, kung saan ang mga sumusunod ay maaaring isaalang-alang ang mga pangunahing:

    sa pamamagitan ng industriya - ferrous at non-ferrous metalurhiya, mineral at coal mining, langis at gas, atbp.;

    sa pamamagitan ng komposisyon ng bahagi - solid (alikabok, putik, slag), likido (mga solusyon, emulsyon, suspensyon), gas (carbon oxides, nitrogen oxides, sulfur compound, atbp.);

    sa pamamagitan ng mga siklo ng produksyon - sa pagkuha ng mga hilaw na materyales (overburden at oval na bato), sa pagpapayaman (tailings, sludge, basura), sa pyrometallurgy (slag, putik, alikabok, gas), sa hydrometallurgy (mga solusyon, sediments, gas).

Sa isang planta ng metalurhiko na may saradong siklo (mga produktong iron-steel-rolled), ang solidong basura ay maaaring may dalawang uri - alikabok at slag. Kadalasan ginagamit ang wet gas purification, pagkatapos ay sa halip na alikabok ang basura ay putik. Ang pinakamahalaga para sa ferrous metalurgy ay ang mga basurang naglalaman ng bakal (dust, sludge, scale), habang ang slag ay pangunahing ginagamit sa ibang mga industriya.

Sa panahon ng pagpapatakbo ng mga pangunahing yunit ng metalurhiko, isang malaking halaga ng pinong alikabok ang nabuo, na binubuo ng mga oxide ng iba't ibang elemento. Ang huli ay kinukuha ng mga pasilidad sa paggamot ng gas at pagkatapos ay ipinakain sa isang tangke ng imbakan ng putik o ipinadala para sa karagdagang pagproseso.

Ang putik ay maaaring nahahati sa:

    putik mula sa mga halaman ng sinter;

    putik ng blast furnace:

    1. paglilinis ng gas ng blast furnace;

b) mga silid ng bunker ng mga blast furnace;

    putik mula sa paglilinis ng gas ng mga open-hearth furnace;

    converter gas paglilinis putik;

    paglilinis ng gas na putik mula sa mga electric furnaces.

      mayaman (55-67%) - alikabok at putik mula sa paglilinis ng gas ng mga open-hearth furnace at converter;

b) medyo mayaman (40-55%) - putik at alikabok mula sa paggawa ng sinter blast furnace;

c) mahirap (30-40%) - putik at alikabok mula sa paglilinis ng gas ng produksyon ng electric furnace.

Ang mga pangunahing katangian ng putik ay ang kemikal at granulometric na komposisyon, gayunpaman, kapag naghahanda ng putik para sa pagtatapon, kinakailangang malaman ang mga parameter tulad ng density, kahalumigmigan, tiyak na ani, atbp. Dapat tandaan na ang alikabok (putik) ng mga metalurhiko na negosyo naiiba sa bawat isa sa komposisyon ng kemikal, kaya ang mga Ang mga katangian ay ipinakita sa ibaba sa karaniwang anyo.

Ang mga putik mula sa blast furnace na mga kagamitan sa pagkolekta ng alikabok ay nabuo sa panahon ng paglilinis ng mga gas na umaalis dito. Ang mga radial o tangential dry dust collectors ay naka-install sa harap nila, kung saan ang pinakamalaking alikabok ay nakuha, na ibinalik sa sinter production bilang isang bahagi ng singil. Komposisyon ng kemikal putik sa pamamagitan ng mga pangunahing bahagi, %: Fetot 30-50; SiO2 6.0-12%; MgO 1.5-2.0; Commun 0.2-0.9; Comm 2.5-30; Al2O3 1.2-3.0; P 0.015-0.05; Zn 0.05-5.3. Ang kanilang density ay umaabot sa 2.7-3.8 g/cm, ang tiyak na ani ay nasa average na 2.75-3.84%. Ang rate ng paggamit ng mga putik na ito ay nag-iiba-iba (para sa iba't ibang mga negosyo) nang malaki - mula 0.1 hanggang 0.8. Ito ay medyo pinong dispersed na materyal: mga fraction >0.063 mm hanggang 10-13%, 0.016-0.032 mm mula 16 hanggang 50% at 1%), na nangangailangan ng paunang dezincification ng sludge.

8. Mga prospect ng pag-unlad

Sa nakikinita na hinaharap, ang mga makabuluhang pagbabago ay dapat mangyari sa teknikal na kondisyon ng metalurgical complex at sa mga proseso ng pamamahala sa kapaligiran, na makabuluhang malulutas ang maraming mga problema sa kapaligiran. Tanging sa non-ferrous metalurgy ay inaasahan na ang halaga ng mapaminsalang mga pollutant emissions ay mababawasan ng 12-15%, at ang karamihan sa mga negosyo ay makakamit ang pinakamataas na pinahihintulutang mga pamantayan sa paglabas. Ang pagtaas sa paggamit ng mga sistema ng pagmimina na may backfilling ng mined-out na espasyo sa mga lugar ng pagmimina ng hilaw na materyales ng 20%, na ibinigay para sa programa ng pagpapaunlad ng metalurhiya sa Russia, ay gagawing posible, kasama ang pagpapabuti ng mga teknikal na tagapagpahiwatig sa pagmimina ng mineral, upang matiyak ang kaligtasan ng ibabaw ng lupa sa pagmimina, at upang makabuluhang bawasan ang pagkonsumo ng mga materyales para sa pangkabit, kabilang ang napakamahal na mga metal.

Ang malalaking reserba at pagkakataon para sa paglutas ng mga problema sa kapaligiran ay nakasalalay sa pagiging kumplikado ng pagproseso ng mga hilaw na materyales, sa buong paggamit ng mga kapaki-pakinabang na bahagi sa komposisyon at mga deposito nito.

Listahan ng ginamit na panitikan:

    Ulat ng estado "Sa estado at proteksyon ng kapaligiran ng Russian Federation noong 2002" // Ministry of Natural Resources ng Russian Federation, Moscow, 2003.

    Sangguniang aklat na "Proteksyon ng kapaligiran mula sa polusyon sa industriya" // Inedit ni S. Calvert at G.M. Englund (pagsasalin mula sa Ingles), Moscow "Metallurgy", 1988

    Sangguniang aklat sa heograpiya "Heograpiya ng ekonomiya ng Russia", "Pisikal na heograpiya" // Pashkang K.V.

    Pagsusuri ng produksyon at pang-ekonomiyang aktibidad ng ferrous metallurgy enterprise // Yuzov O. V., Moscow "Metallurgy", 1980.

Sa lahat ng 104 na elemento ng kemikal na kilala sa sangkatauhan ngayon, 82 ay mga metal. Sinasakop nila ang isang kilalang lugar sa buhay ng mga tao sa industriyal, biyolohikal at kapaligiran. Makabagong agham hinahati ang mga metal sa mabigat, magaan at marangal. Sa artikulong ito titingnan natin ang listahan ng mga mabibigat na metal at ang kanilang mga tampok.

Pagpapasiya ng mabibigat na metal

Sa una, kaugalian na tawagan ang mga mabibigat na metal sa mga kinatawan na may atomic mass sa itaas 50. Gayunpaman, ang paggamit ng terminong ito ngayon ay nangyayari nang mas madalas hindi mula sa isang kemikal na pananaw, ngunit depende sa kanilang epekto sa polusyon sa kapaligiran. Kaya, ang listahan ng mga mabibigat na metal ay kinabibilangan ng mga metal at metalloid (semi-metal) na nagpaparumi sa mga elemento ng biosphere ng tao (lupa, tubig). Tingnan natin sila.

Ilang elemento ang kasama sa listahan ng mga mabibigat na metal?

Ngayon ay walang pinagkasunduan sa bilang ng mga elemento sa listahang ito, dahil walang pangkalahatang pamantayan na nag-uuri sa mga metal bilang mabigat. Gayunpaman, ang listahan ng mga mabibigat na metal ay maaaring mabuo depende sa iba't ibang katangian mga metal at ang kanilang mga katangian. Kabilang dito ang:

  • Timbang ng atom. Batay sa pamantayang ito, kabilang dito ang higit sa 40 elemento na may atomic mass na higit sa 50 amu (g/mol).
  • Densidad. Batay sa pamantayang ito, ang mga metal na ang densidad ay katumbas o lumampas sa bakal ay itinuturing na mabigat.
  • Pinagsasama ng biological toxicity ang mga mabibigat na metal na negatibong nakakaapekto sa buhay ng mga tao at mga buhay na organismo. Mayroong humigit-kumulang 20 elemento sa kanilang listahan.

Epekto sa katawan ng tao

Karamihan sa mga sangkap na ito ay may negatibong epekto sa lahat ng nabubuhay na organismo. Dahil sa kanilang makabuluhang atomic mass, ang mga ito ay hindi maganda ang transportasyon at maipon sa mga tisyu ng tao, na nagiging sanhi ng iba't ibang mga sakit. Kaya, para sa katawan ng tao, ang cadmium, mercury at lead ay kinikilala bilang ang pinaka-mapanganib at pinakamabigat na metal.

Ang listahan ng mga nakakalason na elemento ay pinagsama ayon sa antas ng panganib ayon sa tinatawag na mga panuntunan ng Mertz, ayon sa kung saan ang pinaka-nakakalason na mga metal ay may pinakamaliit na saklaw ng pagkakalantad:

  1. Cadmium, mercury, thallium, lead, arsenic (isang pangkat ng mga pinaka-mapanganib na lason sa metal, labis katanggap-tanggap na mga pamantayan na maaaring humantong sa malubhang psycho-physiological disorder at maging kamatayan).
  2. Cobalt, chromium, molibdenum, nickel, antimony, scandium, zinc.
  3. Barium, mangganeso, strontium, vanadium, tungsten

Hindi ito nangangahulugan, gayunpaman, na wala sa mga elementong nakagrupo sa itaas, ayon sa mga tuntunin ni Mertz, ang dapat na naroroon sa katawan ng tao. Sa kabilang banda, ang listahan ng mga mabibigat na metal ay kinabibilangan ng mga ito at higit sa 20 iba pang mga elemento, ang isang maliit na konsentrasyon na kung saan ay hindi lamang hindi mapanganib para sa buhay ng tao, ngunit kinakailangan din sa mga proseso ng metabolic, lalo na ang bakal, tanso, kobalt, molibdenum at kahit na. sink.

Ang polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal

Ang mga elemento ng biosphere na nadudumihan ng mabibigat na metal ay lupa at tubig. Kadalasan, ang mga may kasalanan para dito ay mga metalurhiko na negosyo na nagpoproseso ng mga magaan at mabibigat na metal.

Ang pinakakaraniwang mga lason ay: lead (automotive production), mercury (halimbawa ng pamamahagi: mga thermometer na sira sa pang-araw-araw na buhay at fluorescent lighting fixtures), cadmium (nabuo bilang resulta ng pagsunog ng basura). Bilang karagdagan, ang karamihan sa mga pabrika sa produksyon ay gumagamit ng isa o ibang elemento na maaaring mailalarawan bilang mabigat. Ang pangkat ng metal, ang listahan na ibinigay sa itaas, ay madalas na pumapasok sa mga katawan ng tubig sa anyo ng basura at pagkatapos ay umabot sa mga tao.

Bilang karagdagan sa mga kadahilanan na ginawa ng tao ng polusyon ng kalikasan na may mabibigat na metal, mayroon ding mga natural - ito ay mga pagsabog ng bulkan, sa lava kung saan natagpuan ang isang pagtaas ng nilalaman ng cadmium.

Mga tampok ng pamamahagi ng mga pinaka nakakalason na metal sa kalikasan

Ang Mercury sa kalikasan ay pinaka-localize sa tubig at hangin. Ang Mercury ay pumapasok sa tubig ng mga karagatan sa mundo mula sa mga pang-industriyang drains, at ang mga mercury vapor na nabuo bilang resulta ng pagkasunog ng karbon ay matatagpuan din. Ang mga nakakalason na compound ay naiipon sa mga buhay na organismo, lalo na sa pagkaing-dagat.

Ang tingga ay may malawak na lugar ng pamamahagi. Naiipon ito sa mga bundok, at sa lupa, at sa tubig, at sa mga buhay na organismo, at maging sa hangin, sa anyo ng mga maubos na gas mula sa mga kotse. Siyempre, ang tingga ay pumapasok din sa kapaligiran bilang resulta ng antropolohikal na pagkilos sa anyo ng basurang pang-industriya at hindi na-recycle na basura (mga accumulator at baterya).

At ang pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran na may cadmium ay natural din na mga kadahilanan: pag-weather ng mga copper ores, pag-leaching ng lupa, pati na rin ang mga resulta ng aktibidad ng bulkan.

Saklaw ng aplikasyon ng mabibigat na metal

Sa kabila ng toxicity, ang modernong industriya ay lumilikha ng malaking uri ng malusog na produkto, pagproseso ng mabibigat na haluang metal na kinabibilangan ng mga haluang metal na tanso, sink, tingga, lata, nikel, titanium, zirconium, molibdenum, atbp.

Ang tanso ay isang mataas na plastik na materyal kung saan ang iba't ibang mga wire, tubo, kagamitan sa kusina, alahas, pantakip sa bubong at marami pang iba. Bilang karagdagan, ito ay malawakang ginagamit sa mechanical engineering at paggawa ng mga barko.

Ang zinc ay may mataas na mga katangian ng anti-corrosion, kaya malawak itong ginagamit para sa patong ng mga produktong metal (tinatawag na galvanizing). Mga lugar ng aplikasyon para sa mga produktong zinc: konstruksiyon, mechanical engineering, pag-print (produksyon ng mga naka-print na form), rocket science, industriya ng kemikal (produksyon ng mga barnis at pintura) at kahit na gamot ( antiseptics atbp.).

Madaling natutunaw ang tingga, kaya ginagamit ito bilang hilaw na materyal sa maraming industriya: pintura at barnis, kemikal, automotive (bahagi ng mga baterya), radio electronics, medikal (paggawa ng mga proteksiyon na apron para sa mga pasyente sa panahon ng pagsusuri sa X-ray).

MGA MABIBIGAT NA METAL SA EKOLOHIKAL NA PAGsubaybay sa mga SISTEMA NG TUBIG

MGA MABIBIGAT NA METAL SA EKOLOHIKAL NA PAGsubaybay sa mga SISTEMA NG TUBIG

H. S. BUDNIKOV

Ang ilang mga aspeto ng polusyon sa kapaligiran, lalo na ang mga tubig sa ibabaw ng mabibigat na metal, ay tinatalakay sa interdisciplinary level. Ang dalawahang biyolohikal na papel ng mga metal bilang mga bahagi ng buhay at bilang mga nakakalason ay minarkahan. Kinakailangan ang gawaing analitikal para sa regular na pagsusuri ng kalagayan sa kapaligiran.

G.K. Budnikov
Kazan State University

Kabilang sa mga pollutant sa biosphere na pinaka-interesante sa iba't ibang serbisyo sa pagkontrol ng kalidad, ang mga metal (pangunahing mabigat, iyon ay, may atomic na timbang na higit sa 40) ay kabilang sa pinakamahalaga. Ito ay higit sa lahat dahil sa biological na aktibidad ng marami sa kanila. Ang pisyolohikal na epekto ng mga metal sa katawan ng tao at mga hayop ay iba at depende sa likas na katangian ng metal, ang uri ng tambalan kung saan ito umiiral sa natural na kapaligiran, pati na rin ang konsentrasyon nito. Maraming mga mabibigat na metal ang nagpapakita ng malinaw na mga katangian ng kumplikado. Kaya, sa may tubig na media, ang mga ions ng mga metal na ito ay hydrated at may kakayahang bumuo ng iba't ibang mga hydroxo complex, ang komposisyon nito ay nakasalalay sa kaasiman ng solusyon. Kung mayroong anumang mga anion o molekula sa solusyon mga organikong compound, pagkatapos ay ang mga ion ng mga metal na ito ay bumubuo ng iba't ibang mga complex ng iba't ibang istraktura at katatagan. Kabilang sa mga mabibigat na metal, ang ilan ay lubhang kailangan para sa suporta sa buhay ng mga tao at iba pang mga nabubuhay na organismo at nabibilang sa tinatawag na mga biogenic na elemento. Ang iba ay nagiging sanhi ng kabaligtaran na epekto at, kapag sila ay pumasok sa isang buhay na organismo, humahantong sa pagkalason o kamatayan nito. Ang mga metal na ito ay nabibilang sa klase ng xenobiotics, iyon ay, dayuhan sa mga nabubuhay na bagay. Natukoy ng mga espesyalista sa pangangalaga sa kapaligiran ang isang priority group sa mga nakakalason na metal. Kabilang dito ang cadmium, copper, arsenic, nickel, mercury, lead, zinc at chromium bilang ang pinaka-mapanganib sa kalusugan ng tao at hayop. Sa mga ito, ang mercury, lead at cadmium ang pinakanakakalason. Ang mga posibleng pinagmumulan ng polusyon ng biosphere na may mabibigat na metal ay kinabibilangan ng mga negosyo ng ferrous at non-ferrous metallurgy (aerosol emissions na nagpaparumi sa atmospera, mga industrial effluent na nagpaparumi sa ibabaw ng tubig), mechanical engineering (plating baths of copper plating, nickel plating, chrome plating, cadmium plating), mga planta sa pagpoproseso ng baterya, at transportasyon ng sasakyan.

Bilang karagdagan sa mga anthropogenic na pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal, mayroong iba pang mga likas na mapagkukunan, tulad ng mga pagsabog ng bulkan: ang cadmium ay natuklasan kamakailan lamang sa mga produkto ng pagsabog ng Mount Etna sa isla ng Sicily sa Mediterranean Sea. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng mga nakakalason na metal sa tubig sa ibabaw ng ilang lawa ay maaaring mangyari bilang resulta ng acid rain, na humahantong sa pagkatunaw ng mga mineral at bato na hinugasan ng mga lawa na ito. Ang lahat ng mga pinagmumulan ng polusyon na ito ay nagdudulot ng pagtaas sa nilalaman ng mga metal na pollutant sa biosphere o mga bahagi nito (hangin, tubig, lupa, mga buhay na organismo) kumpara sa natural, tinatawag na antas ng background. Bagaman, tulad ng nabanggit sa itaas, ang pagpasok ng mga nakakalason na metal ay maaari ding mangyari sa pamamagitan ng paglipat ng aerosol, pangunahin silang tumagos sa isang buhay na organismo sa pamamagitan ng tubig. Sa sandaling nasa katawan, ang mga nakakalason na metal ay kadalasang hindi sumasailalim sa anumang makabuluhang pagbabago, tulad ng nangyayari sa mga organikong lason, at, na pumasok sa biochemical cycle, iniiwan nila ito nang napakabagal.

Upang masubaybayan ang kalidad ng mga tubig sa ibabaw, ang iba't ibang mga serbisyo ng pagmamasid sa hydrobiological ay nilikha. Sinusubaybayan nila ang estado ng polusyon ng aquatic ecosystem sa ilalim ng impluwensya ng impluwensyang anthropogenic. Dahil ang naturang ecosystem ay kinabibilangan ng parehong daluyan mismo (tubig) at iba pang mga bahagi (mga ilalim na sediment at mga buhay na organismo - hydrobionts), ang impormasyon sa pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa pagitan ng mga indibidwal na bahagi ng ecosystem ay napakahalaga. Ang maaasahang data sa kasong ito ay maaaring makuha gamit ang mga modernong pamamaraan analitikal na kimika, na nagbibigay-daan upang matukoy ang nilalaman ng mga mabibigat na metal sa antas ng mga konsentrasyon sa background.

Dapat pansinin na ang mga pagsulong sa pagbuo ng mga pamamaraan ng pagsusuri ay naging posible upang malutas ang mga ito mga suliraning pandaigdig kung paano makita ang mga pangunahing mapagkukunan
polusyon sa biosphere, na nagtatatag ng dinamika ng polusyon at pagbabago ng mga pollutant, ang kanilang paglipat at paglipat. Kasabay nito, ang mga mabibigat na metal ay inuri bilang isa sa pinakamahalagang bagay ng pagsusuri. Dahil ang kanilang nilalaman sa mga likas na materyales ay maaaring magkakaiba, ang mga pamamaraan para sa kanilang pagpapasiya ay dapat magbigay ng solusyon sa problema. Bilang resulta ng mga pagsisikap ng mga analytical scientist sa maraming bansa, ang mga pamamaraan ay binuo na ginagawang posible upang matukoy ang mga mabibigat na metal sa antas ng femtogram (10 - 15 g) o sa pagkakaroon ng isang (!) atom sa nasuri na dami ng sample , halimbawa, nickel sa isang buhay na cell. Hindi lamang mga analytical chemist, biologist at ecologist (ang kanilang mga aktibidad ay tradisyonal na nauugnay sa problemang ito) ay nagpapakita ng propesyonal na interes sa kumplikado at multifaceted na problema na kinakatawan ng kemikal na polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal at sumasaklaw sa iba't ibang mga disiplina at naging isang independiyenteng interdisciplinary. larangan ng kaalaman, kundi pati na rin ang mga doktor. Sa daloy ng siyentipiko at tanyag na impormasyon sa agham, pati na rin sa media, ang mga materyales tungkol sa impluwensya ng mabibigat na metal sa kalusugan ng tao ay lalong lumalabas. Kaya, sa Estados Unidos, binigyang pansin ang pagpapakita ng pagiging agresibo sa mga bata dahil sa pagtaas ng nilalaman ng tingga sa kanilang mga katawan. Sa ibang mga rehiyon ng planeta, ang pagtaas ng bilang ng mga krimen at pagpapakamatay ay nauugnay din sa pagtaas ng nilalaman ng mga nakakalason na ito sa kapaligiran. Interesado na talakayin ang ilang kemikal at ekolohikal-kemikal na aspeto ng problema ng pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa kapaligiran, lalo na sa ibabaw ng tubig.

Sa loob ng mahabang panahon, nagkaroon ng malakas na paniniwala na ang mahahalagang biological function ay ginagampanan lamang ng sodium, potassium, magnesium, iron at calcium, na magkakasamang nagbibigay ng halos 99% ng lahat ng metal atoms sa katawan ng tao at (maliban sa iron) ay kabilang din. sa pangkat ng mga macroelement. Ang mga hydrated atoms ng apat sa mga metal na ito, katulad ng sodium, potassium, magnesium at calcium, ay kasangkot sa mga proseso ng osmosis at paghahatid ng mga signal ng nerve, at tinutukoy din ang lakas ng skeletal bone tissue. Ang bakal ay bahagi ng molekula ng hemoglobin - ang pinakamahalagang protina na kasangkot sa pagbubuklod ng oxygen sa atmospera at paglilipat nito sa mga selula ng mga organo at tisyu, iyon ay, sa panahon ng paghinga. Ang interes sa mga pag-andar ng mga elemento ng paglipat, na (kabilang ang bakal) ay inuri bilang mabibigat na metal at matatagpuan sa mga bakas na halaga sa katawan, ay lumitaw kamakailan. Ang isang bagong sangay ng agham ay lumitaw - bioinorganic chemistry, na pinag-aaralan ang istraktura, mga katangian at mga reaksyon ng mga compound ng mga biogenic na elemento sa vivo. Dahil sa kanilang mababang nilalaman sa buhay na katawan, nagsimula silang tawaging microelements.

Ang kahalagahan ng mga microelement sa pagpapatupad ng mga mahahalagang pag-andar ng tao ay napatunayan na para sa maraming mga elemento (mangganeso, sink, molibdenum, fluorine, yodo at selenium) para sa iba (chromium, nikel, vanadium, lata, arsenic, silikon) ito ay malamang . Ang pangunahing pamantayan kung saan ang mga macroelement ay nakikilala mula sa mga microelement ay ang pangangailangan ng katawan para sa elemento, na tinutukoy sa mg / kg ng timbang bawat araw. Ang lahat ng mga microelement na ito ay gumagana sa katawan alinman sa anyo ng mga hydrated ions o, tulad ng bakal, sa anyo ng mga compound ng koordinasyon.

Alam din na ang katawan ng tao ay naglalaman ng karamihan sa mga non-transition na metal, at sa mga bakas na dami, halimbawa: mercury mula sa dental fillings, lead, antimony at arsenic mula sa printing ink sa mga pahayagan at libro, tanso, lata, mangganeso at aluminyo mula sa kusina mga kagamitan. Gayunpaman, una sa lahat, ang mga metal na ito ay hindi isasaalang-alang, ngunit ang mga mahahalagang bagay, iyon ay, mga biogenic. Sa katawan ng tao at hayop, sa proseso ng buhay, maraming mga reaksyon ng enzymatic na kemikal ang nangyayari, na sinamahan ng pagkalagot ng napakalakas na mga bono, iyon ay, ang mga maaari lamang isagawa sa mga setting ng laboratoryo sa ilalim ng malupit na mga kondisyon, halimbawa, sa mataas. presyon o temperatura.

Bagama't ang isang molekula ng isang enzyme na naglalaman ng metal ay maaaring makatiis ng maraming libu-libong catalytic cycle, ang mga metabolic na proseso na nagaganap sa isang buhay na organismo ay maaaring humantong sa pagkasira ng ilang mga enzyme at ang pag-alis ng katumbas na halaga ng mga metal mula sa katawan. Samakatuwid, may pangangailangan na mabayaran ang mga pagkalugi na ito, dahil ang kakulangan ng mga microelement ay hahantong sa pagkagambala sa mga mahahalagang pag-andar ng katawan, na maaaring magresulta sa iba't ibang mga sakit. Ang halaga ng mga microelement na ipinakilala ay maaaring kontrolin ng diyeta, at kung kinakailangan, halimbawa, upang maiwasan ang sakit, sa pamamagitan ng pagkuha ng mga espesyal na gamot, kadalasang ginawa sa anyo ng mga additives ng pagkain. Bilang halimbawa, maaari nating banggitin ang mga kilalang complex ng mga bitamina at microelement na ginagamit sa nutrisyon ng mga atleta at mga propesyonal na grupo nagtatrabaho sa matinding mga kondisyon sa kapaligiran.

Dapat pansinin na ang lakas ng mga kemikal na bono ng mga protina at iba pang biologically mahalagang bahagi ng dugo na may mga ion ng anumang metal ay sapat para sa isang makabuluhang bahagi ng oras na ang metal ay nananatili sa katawan sa anyo ng isang kumplikadong may mga protina, amino acid at iba pang biologically active compounds. Samakatuwid, kung ang labis na mga metal ay pumasok sa katawan, ang huli ay maaaring maging sanhi ng pagkagambala sa mga pag-andar nito, pagkalason o kamatayan. Ang antas ng naturang epekto ay nakasalalay hindi lamang sa konsentrasyon na lumampas sa isang tiyak na antas, kundi pati na rin sa likas na katangian ng metal, lalo na ang kakayahang kumplikado nito. Kaya, kung ang kakayahan sa pagbuo ng kumplikado ng isang nakakalason na metal ay sapat na mataas, kung gayon maaari nitong palitan ang biogenic metal catalyst mula sa aktibong sentro bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mapagkumpitensya o itali sa sarili nito ang napakaraming mga biologically active compound na ginagamit para sa synthesis ng isa o isa pang mahahalagang enzyme.

Dapat ding tandaan na ang magagamit lamang na mga biogenic na elemento na nakapaloob sa mga produktong pagkain sa anyo ng mga asing-gamot ng mga organic na acid at iba pang natutunaw na mga compound ng kemikal, kadalasang kumplikado, ay may biological na halaga. Sa panitikan sa pagtatasa ng kalidad mga produktong pagkain, ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa nilalaman ng ilang microelement sa mga prutas, gulay, karne, gatas, atbp.

Ang mga konsepto ng macro at microelements ay hindi palaging malinaw na nakikilala kung ang paghahati na ito ay inilalapat sa iba't ibang grupo ng mga organismo. Halimbawa, para sa mga halaman ang hanay ng mga mahahalagang microelement ay malinaw na naiiba mula sa para sa mas matataas na hayop. Gayunpaman, ang mga halaman ay nangangailangan din ng isang tiyak na antas ng mga microelement sa lupa, na kadalasang nakakamit sa pamamagitan ng paglalapat ng tinatawag na microfertilizers, na mahalagang isang hanay ng mga biogenic microelement: sink, vanadium, molibdenum, tanso, kobalt, bakal, mangganeso.

Ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig ng kalidad ng tirahan ay ang antas ng kadalisayan ng mga tubig sa ibabaw. Ang isang nakakalason na metal, minsan sa isang reservoir o ilog, ay ipinamamahagi sa mga bahagi ng aquatic ecosystem na ito. Gayunpaman, hindi lahat ng dami ng metal ay nagdudulot ng pagkagambala sa sistemang ito. Kapag sinusuri ang kakayahan ng isang ecosystem na labanan ang mga panlabas na nakakalason na epekto, kaugalian na pag-usapan ang tungkol sa kapasidad ng buffer ng ecosystem. Kaya, ang kapasidad ng buffer ng mga freshwater ecosystem na may kaugnayan sa mga mabibigat na metal ay nauunawaan bilang isang halaga ng nakakalason na metal, ang supply nito ay hindi makabuluhang nakakagambala sa natural na paggana ng buong ecosystem na pinag-aaralan. Sa kasong ito, ang nakakalason na metal mismo ay ipinamamahagi sa mga sumusunod na bahagi: 1) metal sa dissolved form; 2) sorbed at naipon ng phytoplankton, iyon ay, mga microorganism ng halaman; 3) pinanatili ng ilalim na mga sediment bilang resulta ng sedimentation ng mga nasuspinde na organiko at mineral na mga particle mula sa aquatic na kapaligiran; 4) adsorbed sa ibabaw ilalim ng mga sediment direkta mula sa aquatic na kapaligiran sa natutunaw na anyo; 5) na matatagpuan sa adsorbed form sa mga nasuspinde na mga particle. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 1 ang eskematiko ng distribusyon ng mga nakakalason na metal (M) sa aquatic ecosystem.

Ang mga anyo ng paglitaw ng mga metal sa tubig ay naiimpluwensyahan ng mga hydrobionts (halimbawa, mga mollusk). Kaya, kapag pinag-aaralan ang pag-uugali ng tanso sa ibabaw ng tubig, ang mga pana-panahong pagbabagu-bago sa konsentrasyon nito ay sinusunod: sa taglamig sila ay maximum, at sa tag-araw ay bumababa dahil sa aktibong paglaki ng biomass. Kapag nasuspinde ang mga organikong particle, na may kakayahang mag-adsorb ng mga ion ng tanso, tumira, ang huli ay pumasa sa ilalim ng mga sediment, na humahantong sa naobserbahang epekto. Dapat ding tandaan na ang intensity ng prosesong ito ay nakasalalay sa rate ng sedimentation ng mga suspensyon, iyon ay, hindi direkta sa mga kadahilanan tulad ng laki at singil ng mga particle na adsorbing mga ion ng tanso.

Bilang karagdagan sa akumulasyon ng mga metal dahil sa adsorption at kasunod na sedimentation, ang iba pang mga proseso ay nangyayari sa ibabaw ng tubig na sumasalamin sa paglaban ng mga ecosystem sa mga nakakalason na epekto ng naturang mga pollutant. Ang pinakamahalaga sa kanila ay ang pagbubuklod ng mga metal ions sa may tubig na kapaligiran sa pamamagitan ng dissolved organic substances. Sa kasong ito, ang kabuuang konsentrasyon ng nakakalason sa tubig ay hindi nagbabago. Gayunpaman, karaniwang tinatanggap na ang mga hydrated metal ions ay pinakanakakalason, habang ang mga nakagapos sa mga complex ay hindi gaanong mapanganib o halos hindi nakakapinsala. Ipinakita ng mga espesyal na pag-aaral na walang malinaw na kaugnayan sa pagitan ng kabuuang konsentrasyon ng isang nakakalason na metal sa natural na tubig sa ibabaw at ang kanilang toxicity.

Ang mga natural na tubig sa ibabaw ay naglalaman ng maraming mga organikong sangkap, 80% nito ay mga highly oxidized polymers tulad ng humic substance na tumagos sa tubig mula sa mga lupa. Ang natitirang mga organikong sangkap na natutunaw sa tubig ay mga basurang produkto ng mga organismo (polypeptides, polysaccharides, fatty acids at amino acids) o mga impurities na anthropogenic na pinagmulan na katulad ng mga kemikal na katangian. Lahat sila, siyempre, ay sumasailalim sa iba't ibang pagbabago sa kapaligiran ng tubig. Ngunit sa parehong oras, ang lahat ng mga ito ay isang uri ng mga kumplikadong bumubuo ng mga reagents na nagbubuklod sa mga ion ng metal sa mga kumplikado at sa gayon ay binabawasan ang toxicity ng tubig.

Ang iba't ibang tubig sa ibabaw ay nagbubuklod ng mga nakakalason na mga ion ng metal sa iba't ibang paraan, na nagpapakita ng iba't ibang mga kapasidad ng buffer. Ang mga tubig sa timog na mga lawa, ilog, at mga reservoir, na may malaking hanay ng mga natural na bahagi (mga humic substance, humic acid at fulvic acid) at ang kanilang mataas na konsentrasyon, ay may kakayahang mas epektibong natural na detoxification kumpara sa mga tubig ng mga reservoir sa North at ang temperate zone. Kaya, ang iba pang mga bagay ay pantay, ang toxicity ng tubig na naglalaman ng mga pollutant ay nakasalalay din sa klimatiko na kondisyon ng natural na sona. Dapat tandaan na ang kapasidad ng buffer ng mga tubig sa ibabaw na may kaugnayan sa mga nakakalason na metal ay tinutukoy

Ang mga paraan kung saan ang mga nakakalason na metal M ay pumapasok sa mga aquatic ecosystem at ang mga anyo ng kanilang paglitaw ay hindi lamang ang pagkakaroon ng dissolved organic matter at suspended matter, kundi pati na rin ang accumulating kakayahan ng hydrobionts, pati na rin ang kinetics ng pagsipsip ng mga metal ions ng lahat ng mga bahagi. ng ecosystem, kabilang ang kumplikadong pagbuo na may mga dissolved organic substance. Ang lahat ng ito ay nagpapahiwatig ng pagiging kumplikado ng mga proseso na nagaganap sa ibabaw ng tubig kapag ang mga metal pollutants ay pumapasok sa kanila. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 2 ang isang diagram ng distribusyon ng mga nakakalason na metal sa natural na tubig sa ibabaw, na sumasalamin sa mga pangkalahatang termino ng kemikal at physicochemical na proseso ng kanilang pagbubuklod sa iba't ibang anyo. Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na ang mga humic acid, ang mga tiyak na natural na high-molecular compound na nabuo sa panahon ng pagbabago ng mga nalalabi ng halaman sa mga lupa sa ilalim ng impluwensya ng mga mikroorganismo, ay tila may kakayahang magbigkis ng mabibigat na mga ion ng metal sa mga matatag na complex sa pinakamalaking lawak. Kaya, ang stability constants ng kaukulang humates (mga complex ng heavy metal ions na may humic acids) ay may mga halaga sa hanay na 10 5 –10 12 depende sa likas na katangian ng metal. Ang katatagan ng humates ay nakasalalay sa kaasiman ng kapaligiran sa tubig.

Kahit na ang chemical-analytical na aspeto ng problema sa pagtukoy sa mga anyo ng pagkakaroon ng mga metal sa natural na tubig ay nabuo mga 20 taon na ang nakalilipas, ito ay sa pagdating lamang ng mga pinakabagong pamamaraan ng pagsusuri na ang problemang ito ay naging accessible sa solusyon. Noong nakaraan, tanging ang kabuuang nilalaman ng mabibigat na metal sa tubig ang natukoy at ang pamamahagi sa pagitan ng mga nasuspinde at natunaw na mga form ay itinatag. Ang kalidad ng tubig na kontaminado ng mga metal ay hinuhusgahan batay sa paghahambing ng data sa kanilang kabuuang nilalaman sa mga halaga ng MPC. Ngayon ang naturang pagtatasa ay itinuturing na hindi kumpleto at walang batayan, dahil ang biological na epekto ng isang metal ay tinutukoy ng estado nito sa mga tubig, at ito ay, bilang panuntunan, mga kumplikadong may iba't ibang mga bahagi (Larawan 2). Tulad ng nabanggit sa itaas, sa ilang mga kaso, halimbawa, kapag kumplikado sa mga organikong compound ng natural na pinagmulan, ang mga kumplikadong ito ay hindi lamang mababa ang nakakalason, ngunit kadalasan ay may nakapagpapasigla na epekto sa pag-unlad ng mga nabubuhay na organismo, dahil sa kasong ito sila ay magagamit sa biologically. sa mga organismo.

Kapag bumubuo ng mga umiiral na MPC, ang mga proseso ng kumplikado ay hindi isinasaalang-alang at ang epekto ng mga hindi organikong asing-gamot ng mabibigat na metal sa mga nabubuhay na organismo ay nasuri sa mga purong may tubig na solusyon sa kawalan ng mga natunaw na organikong sangkap ng natural na pinagmulan. Sa mahigpit na pagsasalita, ang gayong pagtatasa ay mahirap at kung minsan ay imposible.

Kaya, ang toxicity ng tubig kapag nadumhan ng mabibigat na metal ay pangunahing tinutukoy ng konsentrasyon ng alinman sa mga metal aqua ions o simpleng mga complex na may mga inorganic na ion. Ang pagkakaroon ng iba pang mga kumplikadong sangkap, at pangunahin ang mga organiko, ay binabawasan ang toxicity. Ang nabanggit na kababalaghan ng akumulasyon ng mga nakakalason sa ilalim na sediment ay maaaring magdulot ng pangalawang toxicity ng tubig. Sa katunayan, kahit na ang pinagmumulan ng polusyon ay inalis at, gaya ng sinasabi nila, "ang tubig ay normal," ang baligtad na paglipat ng metal mula sa ilalim ng mga sediment patungo sa tubig ay magiging posible sa hinaharap. Ang pagtataya ng estado ng mga sistema ng tubig ay dapat na batay sa data mula sa pagsusuri ng lahat ng kanilang mga bahagi, na isinasagawa sa ilang mga agwat.

Ang isang kakaibang kaso ay ang pagtuklas ng mga deposito ng cinnabar (mercury sulfide) sa isa sa mga rehiyon ng Carpathians. Para sa mga geologist, ang paghahanap na ito ay dumating bilang isang sorpresa. Ito ay lumabas na sa Middle Ages, sa mga nayon na matatagpuan sa mga bundok sa itaas ng ilog, ang mercury ay sistematikong ginamit upang gamutin ang ilang mga sakit. Sa paglipas ng mga taon, nakolekta ng ilog ang metal na ito, dinala ito sa ibaba ng agos at naipon ito sa isa sa mga natural na bitag sa anyo ng mga ilalim na sediment. Ang karagdagang pagbabago nito ay sa huli ay nakamit ng cinnabar. Ang halimbawang ito ay nagpapakita na sa kalikasan mayroong isang tuluy-tuloy na paggalaw, paglipat at akumulasyon ng mga nakakalason na pinagmulan ng anthropogenic, habang sila ay napapailalim din sa pagbabagong kemikal sa mas matatag na mga anyo.

Mula sa listahan ng mga priyoridad na pollutant ng metal, isinasaalang-alang namin ang mercury, lead at cadmium bilang kumakatawan sa pinakamalaking panganib sa kalusugan ng tao at hayop.

Mercury.

Sa kapaligiran, ang mercury compound ay may iba't ibang antas oksihenasyon ng metal, iyon ay, Hg(0), Hg(I), Hg(II), ay maaaring tumugon sa isa't isa. Ang pinakamalaking panganib ay ibinabanta ng mga organiko, pangunahin ang alkyl, mga compound.

Mga anyo ng pagkakaroon ng mga metal sa ibabaw ng tubig

Nabawasan ang toxicity (hanggang 97%) – ibabaw ng tubig ng karagatan. Humigit-kumulang kalahati ng lahat ng mercury ang pumapasok sa natural na kapaligiran dahil sa gawa ng tao.

Ang acidity ng kapaligiran at ang oxidative potential nito ay nakakaapekto sa pagkakaroon ng isa o ibang anyo ng mercury sa aquatic na kapaligiran. Kaya, sa well-aerated reservoirs, ang Hg(II) compounds ay nangingibabaw. Ang mga mercury ion ay madaling nagbubuklod sa mga matatag na complex na may iba't ibang mga organikong sangkap na matatagpuan sa tubig at kumikilos bilang mga ligand. Ang mga partikular na malakas na complex ay nabuo sa mga compound na naglalaman ng asupre. Ang Mercury ay madaling na-adsorbed sa mga nasuspinde na particle ng tubig. Sa kasong ito, ang tinatawag na kadahilanan ng konsentrasyon kung minsan ay umaabot sa 10 5, iyon ay, isang daang libong beses na mas maraming mercury ang nakakonsentra sa mga particle na ito kaysa sa equilibrium sa kapaligiran ng tubig. Kasunod nito na ang kapalaran ng metal ay matutukoy sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga nasuspinde na mga particle na sinusundan ng sedimentation, iyon ay, mahalagang ang pag-alis ng mercury mula sa sistema ng tubig ay magaganap, tulad ng inilarawan sa halimbawa ng pagbuo ng mga deposito ng cinnabar sa rehiyon ng Carpathian. Dapat pansinin na ang pag-desorption ng mercury mula sa ilalim ng mga sediment ay nangyayari nang dahan-dahan, kaya ang muling kontaminasyon ng mga tubig sa ibabaw pagkatapos matukoy at maalis ang pinagmulan ng polusyon ay humadlang din sa kinetics. Sa aqueous media, ang mercury ay bumubuo ng mga organometallic compound ng uri ng R–Hg–X at R–Hg–R, kung saan ang R ay isang methyl o ethyl radical. Mula sa mga anthropogenic na mapagkukunan, ang mercury ay pumapasok sa mga sistema ng tubig sa anyo ng nakararami na metal na mercury, Hg(II) ions, at phenylmercuric acetate. Ang nangingibabaw na anyo ng mercury na matatagpuan sa isda ay methylmercury, na biologically nabuo ng mga enzyme mula sa mga microorganism. Sa hindi maruming tubig sa ibabaw, ang nilalaman ng mercury ay umaabot sa 0.2–0.1 μg/l, sa tubig dagat ito ay tatlong beses na mas mababa. Ang mga aquatic na halaman ay sumisipsip ng mercury. Ang mga organikong compound na R–Hg–R" ay matatagpuan sa mas mataas na konsentrasyon sa freshwater plankton kaysa sa sea plankton. Ang mga organikong mercury compound ay inilalabas mula sa katawan nang mas mabagal kaysa sa mga inorganic. Ang umiiral na pamantayan para sa maximum na nilalaman ng nakakalason na ito (0.5 μg/kg ) ay ginagamit para sa kalidad ng mga produktong pagkain.

Nangunguna.

Kalahati ng kabuuang halaga ng nakakalason na ito ay pumapasok sa kapaligiran bilang resulta ng pagsunog ng lead na gasolina. Sa aquatic system, ang lead ay pangunahing nauugnay sa pamamagitan ng adsorption na may mga suspendido na particle o nasa anyo ng mga natutunaw na complex na may humic acid. Kapag na-biomethylated, tulad ng sa mercury, ang lead ay bumubuo ng tetramethyl lead. Sa hindi maruming tubig sa ibabaw ng lupa, ang nilalaman ng lead ay karaniwang hindi lalampas sa 3 µg/l. Ang mga ilog sa mga industriyal na rehiyon ay may mas mataas na antas ng tingga. Maaaring maipon ng snow ang nakakalason na ito sa isang makabuluhang lawak: sa paligid mga pangunahing lungsod ang nilalaman nito ay maaaring umabot ng halos 1 milyong μg/L, at sa ilang distansya mula sa kanila ~ 1–100 μg/L.

Ang mga aquatic na halaman ay nag-iipon ng tingga, ngunit sa iba't ibang paraan. Minsan pinapanatili ito ng phytoplankton na may concentration factor na hanggang 10 5, tulad ng mercury. Bahagyang naiipon ang tingga sa isda, kaya medyo hindi gaanong mapanganib para sa mga tao sa link na ito ng trophic chain. Ang mga methylated compound ay medyo bihira sa isda sa ilalim ng normal na kondisyon ng tubig. Sa mga rehiyon na may mga pang-industriyang emisyon, ang akumulasyon ng tetramethyl lead sa mga tisyu ng isda ay nangyayari nang epektibo at mabilis - talamak at talamak na pagkakalantad ang tingga ay nangyayari sa antas ng kontaminasyon na 0.1–0.5 μg/l. Sa katawan ng tao, ang lead ay maaaring maipon sa balangkas, na pinapalitan ang calcium.

Cadmium.

Ang mga kemikal na katangian ng metal na ito ay katulad ng zinc. Maaari nitong palitan ang huli sa mga aktibong sentro ng mga enzyme na naglalaman ng metal, na humahantong sa isang matalim na pagkagambala sa paggana ng mga proseso ng enzymatic. Sa mga deposito ng mineral, ang cadmium ay karaniwang naroroon kasama ng zinc. Sa mga sistemang may tubig, ang cadmium ay nagbubuklod sa mga natunaw na organikong sangkap, lalo na kung ang mga pangkat ng sulfhydryl SH ay naroroon sa kanilang istraktura. Ang Cadmium ay bumubuo rin ng mga complex na may mga amino acid, polysaccharides, at humic acid. Ito ay pinaniniwalaan, gayunpaman, na ang pagkakaroon lamang ng mataas na konsentrasyon ng mga ligand na ito na may kakayahang magbigkis ng cadmium ay hindi pa sapat upang bawasan ang konsentrasyon ng mga libreng cadmium aqua ions sa isang antas na ligtas para sa mga buhay na organismo. Ang adsorption ng mga cadmium ions sa ilalim ng mga sediment ay lubos na nakasalalay sa kaasiman ng medium. Sa mga neutral na may tubig na kapaligiran, ang libreng cadmium ion ay halos ganap na na-sorbed ng mga particle ng ilalim na sediment.

Ilang taon lang ang nakalipas, napakaraming mapagkukunan ng cadmium na pumapasok sa kapaligiran. Matapos mapatunayan ang mataas na toxicity nito, bumaba nang husto ang kanilang bilang (kahit sa mga industriyalisadong bansa). Ngayon ang pangunahing pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran na may ganitong nakakalason ay ang mga lugar ng paglilibing ng mga baterya ng nickel-cadmium. Tulad ng nabanggit na, ang cadmium ay natagpuan sa mga produkto ng pagsabog ng Mount Etna. Ang mga konsentrasyon ng cadmium sa tubig-ulan ay maaaring lumampas sa 50 µg/l.

Sa mga reservoir at ilog ng tubig-tabang, ang nilalaman ng cadmium ay mula 20–400 ng/l. Ang pinakamababang nilalaman nito sa karagatan ay naitala sa Karagatang Pasipiko, silangan ng Japanese Islands (∼ 0.8–9.6 ng/L sa lalim na 8–5500 m). Naiipon ang metal na ito sa mga halamang nabubuhay sa tubig at sa mga tisyu ng mga panloob na organo ng isda (ngunit hindi sa mga kalamnan ng kalansay).

Ang Cadmium ay karaniwang hindi gaanong nakakalason sa mga halaman kaysa sa methylmercury at maihahambing sa toxicity sa lead. Sa nilalamang cadmium na ∼ 0.2–1 mg/l, bumagal ang photosynthesis at paglago ng halaman. Ang sumusunod na naitala na epekto ay kawili-wili: ang toxicity ng cadmium ay kapansin-pansing nabawasan sa pagkakaroon ng ilang mga halaga ng zinc, na muling nagpapatunay sa palagay na ang mga ions ng mga metal na ito ay maaaring makipagkumpitensya sa katawan para sa pakikilahok sa proseso ng enzymatic.

Ang acute toxicity threshold para sa cadmium ay nag-iiba mula 0.09 hanggang 105 μg/L para sa freshwater fish. Ang pagtaas ng katigasan ng tubig ay nagpapataas ng antas ng proteksyon ng katawan mula sa pagkalason ng cadmium. May mga kilalang kaso ng matinding pagkalason ng mga taong may cadmium na pumasok sa katawan sa pamamagitan ng mga trophic chain (Itai-Itai disease). Ang Cadmium ay tinanggal mula sa katawan sa loob mahabang panahon(mga 30 taong gulang).

Ang biosphere ay maaaring ituring bilang isang pangkalahatang bagay ng pagsusuri. Sa pagsasagawa, ang isang espesyalista sa isang partikular na larangan ng agham ay tumatalakay sa alinman sa mga bahagi nito. Gayunpaman, ang bawat tiyak na bagay ay nasa pare-parehong dinamika, sa isa't isa na koneksyon sa iba pang mga bagay at samakatuwid ay nagbabago hindi lamang sa komposisyon nito, kundi pati na rin sa mga katangian nito. Minsan ang mga pagbabagong ito ay maliit, upang sila ay mapansin, ito ay tumatagal ng isang tiyak na tagal ng panahon kung kailan magaganap ang mga pagbabagong ito. Gayunpaman, ang mga pamamaraan ng pagmamasid na ginamit, i.e. biomonitoring, ay dapat na parehong sensitibo at tumpak. Ang pagiging kumplikado ng kapaligiran bilang isang bagay ng pagsusuri at ang pagkakaiba-iba nito ay ginagawang kinakailangan na pana-panahong suriin ang data at pagbutihin ang parehong mga pamamaraan ng pagpapasiya at mga indibidwal na yugto ng pagsusuri. Kamakailan lamang, ang naturang rebisyon ay isinagawa kaugnay sa data sa paglaganap ng mercury at tanso sa kapaligiran. Lumalabas na ang mga nakaraang yugto ng sampling, pagpili at paghahanda ng sample ay hindi sapat na perpekto at may kasamang sistematikong pagkakamali. Ang accounting nito sa huli ay humantong sa katotohanan na ang data sa nilalaman ng mercury sa mga indibidwal na bagay sa kapaligiran ay minsan ay na-overestimated ng isang order ng magnitude. Bagaman ang pagtataya para sa nilalaman ng mercury sa mga paglabas ng atmospera para sa panahon hanggang 2025 ay ipinapalagay ang pagdodoble ng mga halaga ng nakakalason na ito, naitatag na sa katotohanan ang konsentrasyon nito ay halos isang order ng magnitude na mas mababa. Katulad kritikal na pagsusuri Inaasahan din na matantya ng data ang nilalaman ng tanso. Ang impormasyon tungkol sa pamamahagi ng mga metal bilang mga pollutant ay pangunahing nakukuha ng mga environmental analyst, na tumatanggap ng pangunahing impormasyon, bagaman ang mga espesyalista mula sa mga kaugnay na larangan ng agham ay nakikilahok sa paglutas ng problema ng pangangalaga sa kapaligiran. Ang isa sa mga direksyon ng modernong reporma ng mas mataas na edukasyon ay ang pagsasanay ng mga highly qualified na espesyalista sa agham
mga tagasubok na may malawak na kaalaman sa mga kaugnay na larangan ng kimika, biyolohiya, pisika, ekolohiya, na may kakayahang lutasin ang mga kumplikado at mahahalagang problema, ang ilan sa mga ito ay tinatalakay sa artikulong ito.

1. Mirkin B.M., Naumova L.G. Ekolohiya ng Russia. M.: 1995. 232 p.

2. Nikanorov A.M., Zhulidov A.V. Biomonitoring ng mga metal sa freshwater ecosystem. St. Petersburg: Gidrometeoizdat, 1991. 312 p.

3. Moore J., Ramamurthy S. Mabibigat na metal sa natural na tubig. M.: Mir, 1987. 286 p.

4. Williams D. Mga metal ng buhay. M.: Mir, 1975. 236 p.

5. Mga materyales ng mga kumperensya sa pagsusuri ng natural at basurang tubig sa USSR (Russia) sa nakalipas na 5-10 taon.

6. Shustov S.B., Shustova L.V. Mga kemikal na pundasyon ng ekolohiya. M.: Edukasyon, 1995. 240 p.

7. Maistrenko V.N., Khamitov R.Z., Budnikov G.K. Pagsubaybay sa ekolohiya ng mga supertoxicant. M.: Chemistry, 1996. 320 p.

German Konstantinovich Budnikov, Doctor of Chemical Sciences, Propesor ng Department of Analytical Chemistry ng Kazan State University, Kaukulang Miyembro ng Academy of Natural Sciences ng Russian Federation at ng Russian Ecological Academy, Academician ng International Academy of Higher Education Sciences.

Lugar ng mga interes sa agham: electroanalytical chemistry, chemically modified electrodes, biosensors para sa environmental-analytical monitoring. May-akda ng higit sa 550 mga publikasyon, kung saan 12 mga libro ay tungkol sa mga problema ng electroanalytics at analytical chemistry.

Ang pagsusumite ng iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay madali. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Nai-post sa http://www.allbest.ru/

Ministri ng Edukasyon ng Republika ng Belarus

Institusyong pang-edukasyon

"Gomel State University na pinangalanan kay Francis Skaryna"

Biological Faculty

Kagawaran ng Chemistry

Proyekto ng kurso

sa paksa: Mga problema ng polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal

Mag-aaral ng grupo BI-21 Chembergenova G.R.

Gomel 2015

NILALAMANANIE

PANIMULA

Mabibigat na metal sa biosphere

Ang mga mabibigat na metal bilang mga nakakalason sa natural na tubig

Mabibigat na metal sa mga lupa

Epekto ng mabibigat na metal sa halaga ng microbial ng mga lupa

Mabibigat na metal sa mga halaman

Paglilinis ng mga anyong tubig mula sa alkali at mabibigat na metal gamit ang mas mataas na aquatic na halaman

KONGKLUSYON

PANIMULA

Kabilang sa mga pollutant sa biosphere na pinaka-interesante sa iba't ibang serbisyo sa pagkontrol ng kalidad, ang mga metal (pangunahing mabigat, iyon ay, may atomic na timbang na higit sa 40) ay kabilang sa pinakamahalaga. Ito ay higit sa lahat dahil sa biological na aktibidad ng marami sa kanila. Ang pisyolohikal na epekto ng mga metal sa katawan ng tao at mga hayop ay iba at depende sa likas na katangian ng metal, ang uri ng tambalan kung saan ito umiiral sa natural na kapaligiran, pati na rin ang konsentrasyon nito. Maraming mga mabibigat na metal ang nagpapakita ng malinaw na mga katangian ng kumplikado. Kaya, sa may tubig na media, ang mga ions ng mga metal na ito ay hydrated at may kakayahang bumuo ng iba't ibang mga hydroxo complex, ang komposisyon nito ay nakasalalay sa kaasiman ng solusyon. Kung ang anumang mga anion o molekula ng mga organikong compound ay naroroon sa solusyon, kung gayon ang mga ion ng mga metal na ito ay bumubuo ng iba't ibang mga kumplikado ng iba't ibang mga istraktura at katatagan.

Kabilang sa mga mabibigat na metal, ang ilan ay lubhang kailangan para sa suporta sa buhay ng mga tao at iba pang mga nabubuhay na organismo at nabibilang sa tinatawag na mga biogenic na elemento. Ang iba ay nagiging sanhi ng kabaligtaran na epekto at, kapag sila ay pumasok sa isang buhay na organismo, humahantong sa pagkalason o kamatayan nito. Ang mga metal na ito ay nabibilang sa klase ng xenobiotics, iyon ay, dayuhan sa mga nabubuhay na bagay. Natukoy ng mga espesyalista sa pangangalaga sa kapaligiran ang isang priority group sa mga nakakalason na metal. Kabilang dito ang cadmium, copper, arsenic, nickel, mercury, lead, zinc at chromium bilang ang pinaka-mapanganib sa kalusugan ng tao at hayop. Sa mga ito, ang mercury, lead at cadmium ang pinakanakakalason.

Ang mga posibleng pinagmumulan ng polusyon ng biosphere na may mabibigat na metal ay kinabibilangan ng mga negosyo ng ferrous at non-ferrous metallurgy (aerosol emissions na nagpaparumi sa atmospera, mga industrial effluent na nagpaparumi sa ibabaw ng tubig), mechanical engineering (plating baths of copper plating, nickel plating, chrome plating, cadmium plating), mga planta sa pagpoproseso ng baterya, at transportasyon ng sasakyan.

Bilang karagdagan sa mga anthropogenic na pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal, mayroong iba pang mga likas na mapagkukunan, tulad ng mga pagsabog ng bulkan: ang cadmium ay natuklasan kamakailan lamang sa mga produkto ng pagsabog ng Mount Etna sa isla ng Sicily sa Mediterranean Sea. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng mga nakakalason na metal sa tubig sa ibabaw ng ilang lawa ay maaaring mangyari bilang resulta ng acid rain, na humahantong sa pagkatunaw ng mga mineral at bato na hinugasan ng mga lawa na ito. Ang lahat ng mga pinagmumulan ng polusyon na ito ay nagdudulot ng pagtaas sa nilalaman ng mga metal na pollutant sa biosphere o mga bahagi nito (hangin, tubig, lupa, mga buhay na organismo) kumpara sa natural, tinatawag na antas ng background.

Bagaman, tulad ng nabanggit sa itaas, ang pagpasok ng mga nakakalason na metal ay maaari ding mangyari sa pamamagitan ng paglipat ng aerosol, pangunahin silang tumagos sa isang buhay na organismo sa pamamagitan ng tubig. Sa sandaling nasa katawan, ang mga nakakalason na metal ay kadalasang hindi sumasailalim sa anumang makabuluhang pagbabago, tulad ng nangyayari sa mga organikong lason, at, na pumasok sa biochemical cycle, iniiwan nila ito nang napakabagal.

Upang masubaybayan ang kalidad ng mga tubig sa ibabaw, ang iba't ibang mga serbisyo ng pagmamasid sa hydrobiological ay nilikha. Sinusubaybayan nila ang estado ng polusyon ng aquatic ecosystem sa ilalim ng impluwensya ng impluwensyang anthropogenic. Dahil kabilang sa naturang ecosystem ang parehong kapaligiran mismo (tubig) at iba pang mga bahagi (ilalim na sediment at mga buhay na organismo - hydrobionts), ang impormasyon sa pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa pagitan ng mga indibidwal na bahagi ng ecosystem ay napakahalaga. Ang maaasahang data sa kasong ito ay maaaring makuha gamit ang mga modernong pamamaraan ng analytical chemistry, na ginagawang posible upang matukoy ang nilalaman ng mga mabibigat na metal sa antas ng mga konsentrasyon sa background.

Dapat pansinin na ang mga pagsulong sa pagbuo ng mga pamamaraan ng pagsusuri ay naging posible upang malutas ang mga pandaigdigang problema tulad ng pagtukoy sa mga pangunahing pinagmumulan ng polusyon sa biosphere, pagtatatag ng dinamika ng polusyon at pagbabago ng mga pollutant, ang kanilang paglipat at paglipat. Kasabay nito, ang mga mabibigat na metal ay inuri bilang isa sa pinakamahalagang bagay ng pagsusuri. Dahil ang kanilang nilalaman sa mga likas na materyales ay maaaring magkakaiba, ang mga pamamaraan para sa kanilang pagpapasiya ay dapat magbigay ng solusyon sa problema. Bilang resulta ng mga pagsisikap ng mga analytical scientist sa maraming bansa, ang mga pamamaraan ay binuo na ginagawang posible upang matukoy ang mga mabibigat na metal sa antas ng femtogram (10-15 g) o sa pagkakaroon ng isang (!) atom sa nasuri na dami ng sample , halimbawa, nickel sa isang buhay na cell.

Hindi lamang mga analytical chemist, biologist at ecologist (ang kanilang mga aktibidad ay tradisyonal na nauugnay sa problemang ito) ay nagpapakita ng propesyonal na interes sa kumplikado at multifaceted na problema na kinakatawan ng kemikal na polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal at sumasaklaw sa iba't ibang mga disiplina at naging isang independiyenteng interdisciplinary. larangan ng kaalaman, kundi pati na rin ang mga doktor. Sa daloy ng siyentipiko at tanyag na impormasyon sa agham, pati na rin sa media, ang mga materyales tungkol sa impluwensya ng mabibigat na metal sa kalusugan ng tao ay lalong lumalabas. Kaya, sa Estados Unidos, binigyang pansin ang pagpapakita ng pagiging agresibo sa mga bata dahil sa pagtaas ng nilalaman ng tingga sa kanilang mga katawan. Sa ibang mga rehiyon ng planeta, ang pagtaas ng bilang ng mga krimen at pagpapakamatay ay nauugnay din sa pagtaas ng nilalaman ng mga nakakalason na ito sa kapaligiran. Ito ay kawili-wiling pag-usapan ang ilang kemikal at kapaligiran-kemikal na aspeto ng problema ng pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa kapaligiran.

Mabibigat na metal sa biosphere

Kasama sa mabibigat na metal ang higit sa 40 elemento ng kemikal ng periodic table na may atomic mass na higit sa 50 a. e.m. Minsan ang mga mabibigat na metal ay mga elemento na may densidad na higit sa 7 - 8 libong kg/m³ (maliban sa mga marangal at bihira). Ang isang pangkat ng mga elemento, na itinalagang TM, ay aktibong kasangkot sa mga biological na proseso, marami sa kanila ay bahagi ng mga enzyme. Ang hanay ng mga mabibigat na metal ay higit na tumutugma sa listahan ng mga microelement. Karamihan sa mga microelement ay gumaganap ng mga function ng mga initiator at activator ng mga biochemical na proseso sa mga buhay na organismo.

Ang mga lugar kung saan ang konsentrasyon ng mga elemento ng kemikal dahil sa mga natural na dahilan ay mas mataas o mas mababa kaysa sa antas ng background ay tinatawag na biochemical provinces. Ang pagbuo ng mga biochemical na lalawigan ay dahil sa mga katangian ng mga bato na bumubuo ng lupa, ang proseso ng pagbuo ng lupa, pati na rin ang pagkakaroon ng mga anomalya ng ore. Kapag nadumihan ang biosphere, nabubuo ang mga technogenic anomalya kung saan ang nilalaman ng mga elemento ay lumampas sa antas ng background ng 10 beses o higit pa.

Kabilang sa mabibigat na metal ang chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, molibdenum, cadmium, tin, antimony, tellurium, tungsten, mercury, thallium, lead, bismuth. Ang pangunahing likas na pinagmumulan ng mabibigat na metal ay mga bato (igneous at sedimentary) at mga mineral na bumubuo ng bato. Maraming mga mineral sa anyo ng mataas na dispersed particle ay kasama bilang microimpurities sa masa ng mga bato. Halimbawa, ang mga titanium mineral (brookite, ilmenite). Ang mga mineral na bumubuo ng bato ay naglalaman din ng mga elemento ng bakas bilang mga isomorphic na dumi sa istruktura ng mga metal na sala-sala, na pinapalitan ang mga macroelement na may katulad na laki ng radius. Halimbawa, K sa Sr, Pb, B; Na - Cd, Mn, Cr, Bi; Mg - Ni, Co, Zn, Sb, Sn, Pb, Mn; Fe - Cd, Mn, Sr, Bi.

Sa nakalipas na mga dekada, ang aktibidad ng anthropogenic ng tao ay masinsinang kasangkot sa mga proseso ng paglipat ng mga mabibigat na metal sa natural na kapaligiran. Ang mga halaga ng mga elemento ng kemikal na pumapasok sa kapaligiran bilang isang resulta ng technogenesis, sa ilang mga kaso, ay makabuluhang lumampas sa antas ng kanilang natural na paggamit. Halimbawa, ang pandaigdigang paglabas ng Pb mula sa mga likas na mapagkukunan bawat taon ay 12 libong tonelada. at anthropogenic emissions 332 thousand tons. Batay sa data sa ibaba, maaaring hatulan ng isa ang laki ng aktibidad ng anthropogenic ng sangkatauhan: ang kontribusyon ng technogenic lead ay 94-97% (ang iba ay natural na pinagkukunan), cadmium - 84-89%, tanso - 56-87%, nickel - 66-75%, mercury - 58%, atbp. Kasabay nito, 26-44% ng pandaigdigang anthropogenic na daloy ng mga elementong ito ay nahuhulog sa Europa, at ang bahagi ng teritoryo ng Europa dating USSR- 28-42% ng lahat ng emisyon sa Europa (Vronsky, 1996). Nasa ibaba ang mga maikling paglalarawan mga katangian ng mga metal na nauugnay sa mga katangian ng kanilang pag-uugali sa mga lupa.

Mga anyo ng pagkakaroon ng mabibigat na metal samga tubig sa ibabaw

Ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig ng kalidad ng tirahan ay ang antas ng kadalisayan ng mga tubig sa ibabaw. Ang isang nakakalason na metal, minsan sa isang reservoir o ilog, ay ipinamamahagi sa mga bahagi ng aquatic ecosystem na ito. Gayunpaman, hindi lahat ng dami ng metal ay nagdudulot ng pagkagambala sa sistemang ito. Kapag sinusuri ang kakayahan ng isang ecosystem na labanan ang mga panlabas na nakakalason na epekto, kaugalian na pag-usapan ang tungkol sa kapasidad ng buffer ng ecosystem. Kaya, ang kapasidad ng buffer ng mga freshwater ecosystem na may kaugnayan sa mga mabibigat na metal ay nauunawaan bilang isang halaga ng nakakalason na metal, ang supply nito ay hindi makabuluhang nakakagambala sa natural na paggana ng buong ecosystem na pinag-aaralan. Sa kasong ito, ang nakakalason na metal mismo ay ipinamamahagi sa mga sumusunod na bahagi: 1) metal sa dissolved form; 2) sorbed at naipon ng phytoplankton, iyon ay, mga microorganism ng halaman; 3) pinanatili ng ilalim na mga sediment bilang resulta ng sedimentation ng mga nasuspinde na organiko at mineral na mga particle mula sa aquatic na kapaligiran; 4) na-adsorbed sa ibabaw ng ilalim na mga sediment nang direkta mula sa aquatic na kapaligiran sa natutunaw na anyo; 5) na matatagpuan sa adsorbed form sa mga nasuspinde na mga particle.

Ang mga anyo ng paglitaw ng mga metal sa tubig ay naiimpluwensyahan ng mga hydrobionts (halimbawa, mga mollusk). Kaya, kapag pinag-aaralan ang pag-uugali ng tanso sa ibabaw ng tubig, ang mga pana-panahong pagbabagu-bago sa konsentrasyon nito ay sinusunod: sa taglamig sila ay maximum, at sa tag-araw ay bumababa dahil sa aktibong paglaki ng biomass. Kapag nasuspinde ang mga organikong particle, na may kakayahang mag-adsorb ng mga ion ng tanso, tumira, ang huli ay pumasa sa ilalim ng mga sediment, na humahantong sa naobserbahang epekto. Dapat ding tandaan na ang intensity ng prosesong ito ay nakasalalay sa rate ng sedimentation ng mga suspensyon, iyon ay, hindi direkta sa mga kadahilanan tulad ng laki at singil ng mga particle na adsorbing mga ion ng tanso.

Bilang karagdagan sa akumulasyon ng mga metal dahil sa adsorption at kasunod na sedimentation, ang iba pang mga proseso ay nangyayari sa ibabaw ng tubig na sumasalamin sa paglaban ng mga ecosystem sa mga nakakalason na epekto ng naturang mga pollutant. Ang pinakamahalaga sa kanila ay ang pagbubuklod ng mga metal ions sa may tubig na kapaligiran sa pamamagitan ng dissolved organic substances. Sa kasong ito, ang kabuuang konsentrasyon ng nakakalason sa tubig ay hindi nagbabago. Gayunpaman, karaniwang tinatanggap na ang mga hydrated metal ions ay pinakanakakalason, habang ang mga nakagapos sa mga complex ay hindi gaanong mapanganib o halos hindi nakakapinsala. Ipinakita ng mga espesyal na pag-aaral na walang malinaw na kaugnayan sa pagitan ng kabuuang konsentrasyon ng isang nakakalason na metal sa natural na tubig sa ibabaw at ang kanilang toxicity.

Ang mga natural na tubig sa ibabaw ay naglalaman ng maraming mga organikong sangkap, 80% nito ay mga highly oxidized polymers tulad ng humic substance na tumagos sa tubig mula sa mga lupa. Ang natitirang mga organikong sangkap na natutunaw sa tubig ay mga basurang produkto ng mga organismo (polypeptides, polysaccharides, fatty acids at amino acids) o mga impurities na anthropogenic na pinagmulan na katulad ng mga kemikal na katangian. Lahat sila, siyempre, ay sumasailalim sa iba't ibang pagbabago sa kapaligiran ng tubig. Ngunit sa parehong oras, ang lahat ng mga ito ay isang uri ng mga kumplikadong bumubuo ng mga reagents na nagbubuklod sa mga ion ng metal sa mga kumplikado at sa gayon ay binabawasan ang toxicity ng tubig.

Ang iba't ibang tubig sa ibabaw ay nagbubuklod ng mga nakakalason na mga ion ng metal sa iba't ibang paraan, na nagpapakita ng iba't ibang mga kapasidad ng buffer. Ang mga tubig sa timog na mga lawa, ilog, at mga reservoir, na may malaking hanay ng mga natural na bahagi (mga humic substance, humic acid at fulvic acid) at ang kanilang mataas na konsentrasyon, ay may kakayahang mas epektibong natural na detoxification kumpara sa mga tubig ng mga reservoir sa North at ang temperate zone. Kaya, ang iba pang mga bagay ay pantay, ang toxicity ng tubig na naglalaman ng mga pollutant ay nakasalalay din sa klimatiko na kondisyon ng natural na sona. Dapat pansinin na ang kapasidad ng buffer ng mga tubig sa ibabaw na may kaugnayan sa mga nakakalason na metal ay natutukoy hindi lamang sa pagkakaroon ng natunaw na organikong bagay at nasuspinde na bagay, kundi pati na rin sa pag-iipon ng kakayahan ng mga hydrobionts, pati na rin ang kinetics ng pagsipsip ng mga ion ng metal. ng lahat ng bahagi ng ecosystem, kabilang ang kumplikadong pagbuo na may mga dissolved organic substance. Ang lahat ng ito ay nagpapahiwatig ng pagiging kumplikado ng mga proseso na nagaganap sa ibabaw ng tubig kapag ang mga metal pollutants ay pumapasok sa kanila.

Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na ang mga humic acid, ang mga tiyak na natural na high-molecular compound na nabuo sa panahon ng pagbabago ng mga nalalabi ng halaman sa mga lupa sa ilalim ng impluwensya ng mga mikroorganismo, ay tila may kakayahang magbigkis ng mabibigat na mga ion ng metal sa mga matatag na complex sa pinakamalaking lawak. Kaya, ang mga constant ng katatagan ng kaukulang humates (mga complex ng heavy metal ions na may humic acids) ay may mga halaga sa hanay na 105-1012, depende sa likas na katangian ng metal. Ang katatagan ng humates ay nakasalalay sa kaasiman ng kapaligiran sa tubig.

Kahit na ang chemical-analytical na aspeto ng problema sa pagtukoy sa mga anyo ng pagkakaroon ng mga metal sa natural na tubig ay nabuo mga 20 taon na ang nakalilipas, ito ay sa pagdating lamang ng mga pinakabagong pamamaraan ng pagsusuri na ang problemang ito ay naging accessible sa solusyon. Noong nakaraan, tanging ang kabuuang nilalaman ng mabibigat na metal sa tubig ang natukoy at ang pamamahagi sa pagitan ng mga nasuspinde at natunaw na mga form ay itinatag. Ang kalidad ng tubig na kontaminado ng mga metal ay hinuhusgahan batay sa paghahambing ng data sa kanilang kabuuang nilalaman sa mga halaga ng MPC. Ngayon ang naturang pagtatasa ay itinuturing na hindi kumpleto at walang batayan, dahil ang biological na epekto ng isang metal ay tinutukoy ng estado nito sa tubig, at ito ay, bilang isang panuntunan, mga kumplikadong may iba't ibang mga bahagi. Tulad ng nabanggit sa itaas, sa ilang mga kaso, halimbawa, kapag kumplikado sa mga organikong compound ng natural na pinagmulan, ang mga kumplikadong ito ay hindi lamang mababa ang nakakalason, ngunit kadalasan ay may nakapagpapasigla na epekto sa pag-unlad ng mga nabubuhay na organismo, dahil sa kasong ito sila ay magagamit sa biologically. sa mga organismo.

Kapag bumubuo ng mga umiiral na MPC, ang mga proseso ng kumplikado ay hindi isinasaalang-alang at ang epekto ng mga hindi organikong asing-gamot ng mabibigat na metal sa mga nabubuhay na organismo ay nasuri sa mga purong may tubig na solusyon sa kawalan ng mga natunaw na organikong sangkap ng natural na pinagmulan. Sa mahigpit na pagsasalita, ang gayong pagtatasa ay mahirap at kung minsan ay imposible.

Kaya, ang toxicity ng tubig kapag nadumhan ng mabibigat na metal ay pangunahing tinutukoy ng konsentrasyon ng alinman sa mga metal aqua ions o simpleng mga complex na may mga inorganic na ion. Ang pagkakaroon ng iba pang mga kumplikadong sangkap, at pangunahin ang mga organiko, ay binabawasan ang toxicity. Ang nabanggit na kababalaghan ng akumulasyon ng mga nakakalason sa ilalim na sediment ay maaaring magdulot ng pangalawang toxicity ng tubig. Sa katunayan, kahit na maalis ang pinagmumulan ng polusyon at, gaya ng sinasabi nila, "normal ang tubig," sa hinaharap ay magiging posible ang reverse migration ng metal mula sa ilalim ng mga sediment patungo sa tubig. Ang pagtataya ng estado ng mga sistema ng tubig ay dapat na batay sa data mula sa pagsusuri ng lahat ng kanilang mga bahagi, na isinasagawa sa ilang mga agwat.

Ang isang kakaibang kaso ay ang pagtuklas ng mga deposito ng cinnabar (mercury sulfide) sa isa sa mga rehiyon ng Carpathians. Para sa mga geologist, ang paghahanap na ito ay dumating bilang isang sorpresa. Ito ay lumabas na sa Middle Ages, sa mga nayon na matatagpuan sa mga bundok sa itaas ng ilog, ang mercury ay sistematikong ginamit upang gamutin ang ilang mga sakit. Sa paglipas ng mga taon, nakolekta ng ilog ang metal na ito, dinala ito sa ibaba ng agos at naipon ito sa isa sa mga natural na bitag sa anyo ng mga ilalim na sediment. Ang karagdagang pagbabago nito ay sa huli ay nakamit ng cinnabar.

Mabibigat na metal bilang mga nakakalason sa natural na tubig

Mula sa listahan ng mga priyoridad na pollutant ng metal, isinasaalang-alang namin ang mercury, lead at cadmium bilang kumakatawan sa pinakamalaking panganib sa kalusugan ng tao at hayop.

Mercury. Sa kapaligiran, ang mga mercury compound na may iba't ibang antas ng metal oxidation, iyon ay, Hg(0), Hg(I), Hg(II), ay maaaring mag-react sa isa't isa. Ang pinakamalaking panganib ay ibinabanta ng mga organiko, pangunahin ang alkyl, mga compound. Ang pinakamalawak na nagtitipon ng mga mercury compound (hanggang sa 97%) ay ang ibabaw na tubig ng mga karagatan. Humigit-kumulang kalahati ng lahat ng mercury ang pumapasok sa natural na kapaligiran dahil sa gawa ng tao.

Ang acidity ng kapaligiran at ang oxidative potential nito ay nakakaapekto sa pagkakaroon ng isa o ibang anyo ng mercury sa aquatic na kapaligiran. Kaya, sa well-aerated reservoirs, ang Hg(II) compounds ay nangingibabaw. Ang mga mercury ion ay madaling nagbubuklod sa mga matatag na complex na may iba't ibang mga organikong sangkap na matatagpuan sa tubig at kumikilos bilang mga ligand. Ang mga partikular na malakas na complex ay nabuo sa mga compound na naglalaman ng asupre. Ang Mercury ay madaling na-adsorbed sa mga nasuspinde na particle ng tubig. Sa kasong ito, ang tinatawag na kadahilanan ng konsentrasyon kung minsan ay umabot sa 105, iyon ay, isang daang libong beses na mas maraming mercury ang nakakonsentra sa mga particle na ito kaysa sa equilibrium sa kapaligiran ng tubig. Kasunod nito na ang kapalaran ng metal ay matutukoy sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga nasuspinde na mga particle na sinusundan ng sedimentation, iyon ay, mahalagang ang pag-alis ng mercury mula sa sistema ng tubig ay magaganap, tulad ng inilarawan sa halimbawa ng pagbuo ng mga deposito ng cinnabar sa rehiyon ng Carpathian. Dapat pansinin na ang pag-desorption ng mercury mula sa ilalim ng mga sediment ay nangyayari nang dahan-dahan, kaya ang muling kontaminasyon ng mga tubig sa ibabaw pagkatapos matukoy at maalis ang pinagmulan ng polusyon ay humadlang din sa kinetics.

Sa may tubig na kapaligiran, ang mercury ay bumubuo ng mga organometallic compound ng uri ng R-Hg-X at R-Hg-R, kung saan ang R ay isang methyl o ethyl radical. Mula sa mga anthropogenic na mapagkukunan, ang mercury ay pumapasok sa mga sistema ng tubig sa anyo ng nakararami na metal na mercury, Hg(II) ions, at phenylmercuric acetate. Ang nangingibabaw na anyo ng mercury na matatagpuan sa isda ay methylmercury, na biologically nabuo ng mga enzyme mula sa mga microorganism. Sa hindi maruming tubig sa ibabaw, ang nilalaman ng mercury ay mula sa 0.2-0.1 μg/l, sa tubig dagat ito ay tatlong beses na mas mababa. Ang mga aquatic na halaman ay sumisipsip ng mercury. Ang mga organikong compound na R-Hg-R" sa freshwater plankton ay nasa mas mataas na konsentrasyon kaysa sa sea plankton. Ang mga organikong mercury compound ay inilalabas mula sa katawan nang mas mabagal kaysa sa mga inorganic. Ang umiiral na pamantayan para sa maximum na nilalaman ng nakakalason na ito (0.5 μg/kg ) ay ginagamit para sa kalidad ng mga produktong pagkain.

Nangunguna. Kalahati ng kabuuang halaga ng nakakalason na ito ay pumapasok sa kapaligiran bilang resulta ng pagsunog ng lead na gasolina. Sa aquatic system, ang lead ay pangunahing nauugnay sa pamamagitan ng adsorption na may mga suspendido na particle o nasa anyo ng mga natutunaw na complex na may humic acid. Kapag na-biomethylated, tulad ng sa mercury, ang lead ay bumubuo ng tetramethyl lead. Sa hindi maruming tubig sa ibabaw ng lupa, ang nilalaman ng lead ay karaniwang hindi lalampas sa 3 µg/l. Ang mga ilog sa mga industriyal na rehiyon ay may mas mataas na antas ng tingga. Maaaring maipon ng snow ang nakakalason na ito sa isang makabuluhang lawak: sa paligid ng mga malalaking lungsod ang nilalaman nito ay maaaring umabot sa halos 1 milyong μg / l, at sa ilang distansya mula sa kanila ~ 1-100 μg / l.

Ang mga aquatic na halaman ay nag-iipon ng tingga, ngunit sa iba't ibang paraan. Minsan pinapanatili ito ng phytoplankton na may concentration factor na hanggang 105, tulad ng mercury. Bahagyang naiipon ang tingga sa isda, kaya medyo hindi gaanong mapanganib para sa mga tao sa link na ito ng trophic chain. Ang mga methylated compound ay medyo bihira sa isda sa ilalim ng normal na kondisyon ng tubig. Sa mga rehiyon na may mga pang-industriyang emisyon, ang akumulasyon ng tetramethyl lead sa mga tisyu ng isda ay nangyayari nang mahusay at mabilis - ang talamak at talamak na pagkakalantad sa tingga ay nangyayari sa antas ng kontaminasyon na 0.1-0.5 μg/l. Sa katawan ng tao, ang lead ay maaaring maipon sa balangkas, na pinapalitan ang calcium.

Cadmium. Ang mga kemikal na katangian ng metal na ito ay katulad ng zinc. Maaari nitong palitan ang huli sa mga aktibong sentro ng mga enzyme na naglalaman ng metal, na humahantong sa isang matalim na pagkagambala sa paggana ng mga proseso ng enzymatic.

Sa mga deposito ng mineral, ang cadmium ay karaniwang naroroon kasama ng zinc. Sa mga sistemang may tubig, ang cadmium ay nagbubuklod sa mga natunaw na organikong sangkap, lalo na kung ang mga pangkat ng sulfhydryl SH ay naroroon sa kanilang istraktura. Ang Cadmium ay bumubuo rin ng mga complex na may mga amino acid, polysaccharides, at humic acid. Ito ay pinaniniwalaan, gayunpaman, na ang pagkakaroon lamang ng mataas na konsentrasyon ng mga ligand na ito na may kakayahang magbigkis ng cadmium ay hindi pa sapat upang bawasan ang konsentrasyon ng mga libreng cadmium aqua ions sa isang antas na ligtas para sa mga buhay na organismo. Ang adsorption ng mga cadmium ions sa ilalim ng mga sediment ay lubos na nakasalalay sa kaasiman ng medium. Sa mga neutral na may tubig na kapaligiran, ang libreng cadmium ion ay halos ganap na na-sorbed ng mga particle ng ilalim na sediment.

Ilang taon lang ang nakalipas, napakaraming mapagkukunan ng cadmium na pumapasok sa kapaligiran. Matapos mapatunayan ang mataas na toxicity nito, bumaba nang husto ang kanilang bilang (kahit sa mga industriyalisadong bansa). mabigat na metal pond lupa

Ngayon ang pangunahing pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran na may ganitong nakakalason ay ang mga lugar ng paglilibing ng mga baterya ng nickel-cadmium. Tulad ng nabanggit na, ang cadmium ay natagpuan sa mga produkto ng pagsabog ng Mount Etna. Ang mga konsentrasyon ng cadmium sa tubig-ulan ay maaaring lumampas sa 50 µg/l.

Sa mga reservoir at ilog ng tubig-tabang, ang nilalaman ng cadmium ay mula 20-400 ng/l.

Ang pinakamababang nilalaman nito sa karagatan ay naitala sa Karagatang Pasipiko, silangan ng Japanese Islands (~ 0.8-9.6 ng/l sa lalim na 8-5500 m). Naiipon ang metal na ito sa mga halamang nabubuhay sa tubig at sa mga tisyu ng mga panloob na organo ng isda (ngunit hindi sa mga kalamnan ng kalansay).

Ang Cadmium ay karaniwang hindi gaanong nakakalason sa mga halaman kaysa sa methylmercury at maihahambing sa toxicity sa lead.

Ang acute toxicity threshold para sa cadmium ay nag-iiba mula 0.09 hanggang 105 μg/L para sa freshwater fish. Ang pagtaas ng katigasan ng tubig ay nagpapataas ng antas ng proteksyon ng katawan mula sa pagkalason ng cadmium. May mga kilalang kaso ng matinding pagkalason ng mga taong may cadmium na pumasok sa katawan sa pamamagitan ng mga trophic chain (Itai-Itai disease). Ang Cadmium ay tinanggal mula sa katawan sa loob ng mahabang panahon (mga 30 taon).

Mabibigat na metal sa mga lupa

Ang nilalaman ng mabibigat na metal sa mga lupa ay nakasalalay, tulad ng itinatag ng maraming mga mananaliksik, sa komposisyon ng mga orihinal na bato, ang makabuluhang pagkakaiba-iba nito ay nauugnay sa kumplikadong kasaysayan ng geological ng pag-unlad ng mga teritoryo. Ang kemikal na komposisyon ng mga magulang na bato, na kinakatawan ng mga produkto ng rock weathering, ay paunang natukoy ng kemikal na komposisyon ng orihinal na mga bato at depende sa mga kondisyon ng supergene transformation. mabigat na metal pond lupa

Ang unang yugto ng pagbabagong-anyo ng mabibigat na metal oxide sa mga lupa ay ang kanilang pakikipag-ugnayan sa solusyon ng lupa at mga bahagi nito. Kahit na sa isang simpleng sistema tulad ng tubig sa equilibrium na may CO2, atmospheric air, ang mga HM ​​oxide ay sumasailalim sa mga pagbabago at naiiba nang malaki sa katatagan.

Ang proseso ng pagbabagong-anyo ng mga HM ​​na pumapasok sa lupa sa panahon ng technogenesis ay kinabibilangan ng mga sumusunod na yugto:

1) conversion ng mabibigat na metal oxides sa hydroxides (carbonates, bicarbonates);

2) paglusaw ng mabibigat na metal hydroxides at adsorption ng kaukulang HM cations sa pamamagitan ng solid phase ng mga lupa;

3) ang pagbuo ng mabibigat na metal phosphates at ang kanilang mga compound na may organikong bagay sa lupa.

Ang mga mabibigat na metal na inilabas sa ibabaw ng lupa ay naiipon sa haligi ng lupa, lalo na sa itaas na abot-tanaw, at dahan-dahang inaalis sa pamamagitan ng pag-leaching, pagkonsumo ng halaman, at pagguho. Ang unang kalahating buhay ng HMs ay makabuluhang nag-iiba para sa iba't ibang elemento: Zn - 70 - 510 taon, Cd - 13 - 110 taon, Cu - 310 - 1500 taon, Pb - 740 - 5900 taon.

Lead (Pb). Mass ng atom 207.2. Ang priyoridad na elemento ay isang nakakalason. Lahat ng natutunaw na lead compound ay nakakalason. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ito ay umiiral pangunahin sa anyo ng PbS. Clark Pb sa crust ng lupa 16.0 mg/kg. Kung ikukumpara sa iba pang mga HM, ito ay ang pinaka-kaunting mobile, at ang antas ng kadaliang mapakilos ng elemento ay lubhang nababawasan kapag ang mga lupa ay limed. Ang Mobile Pb ay naroroon sa anyo ng mga complex na may organikong bagay. Sa mataas na mga halaga ng pH, ang lead ay naayos sa lupa sa kemikal na anyo ng hydroxide, phosphate, carbonate at Pb-organic complex.

Ang likas na nilalaman ng tingga sa mga lupa ay minana mula sa mga magulang na bato at malapit na nauugnay sa kanilang mineralogical at kemikal na komposisyon. Ang average na konsentrasyon ng elementong ito sa mga lupa ng mundo ay umabot, ayon sa iba't ibang mga pagtatantya, mula 10 hanggang 35 mg/kg. Ang maximum na pinapayagang konsentrasyon ng lead para sa mga lupa sa Russia ay tumutugma sa 30 mg / kg, sa Germany - 100 mg / kg.

Ang mataas na konsentrasyon ng lead sa mga lupa ay maaaring iugnay sa parehong natural na geochemical anomalya at anthropogenic na epekto. Sa kaso ng technogenic pollution, ang pinakamataas na konsentrasyon ng elemento ay karaniwang matatagpuan sa tuktok na layer ng lupa. Sa ilang mga pang-industriya na lugar umabot ito sa 1000 mg/kg, at sa ibabaw na layer ng lupa sa paligid ng mga non-ferrous metalurgy enterprise sa Kanlurang Europa - 545 mg/kg.

Ang nilalaman ng lead sa mga lupa sa Russia ay makabuluhang nag-iiba depende sa uri ng lupa, ang kalapitan ng mga pang-industriya na negosyo at mga natural na geochemical anomalya. Sa mga lupa ng mga lugar ng tirahan, lalo na ang mga nauugnay sa paggamit at paggawa ng mga produktong naglalaman ng lead, ang nilalaman ng elementong ito ay madalas na sampu o higit pang beses na mas mataas kaysa sa maximum na pinapayagang konsentrasyon. Ayon sa mga paunang pagtatantya, hanggang sa 28% ng teritoryo ng bansa ay may nilalamang Pb sa lupa, sa karaniwan, mas mababa sa antas ng background, at 11% ay maaaring mauri bilang isang risk zone. Kasabay nito, sa Russian Federation ang problema ng kontaminasyon ng lupa na may tingga ay pangunahing problema sa mga lugar ng tirahan.

Cadmium (Cd). Mass ng atom 112.4. Ang Cadmium ay malapit sa mga kemikal na katangian sa zinc, ngunit naiiba mula dito sa pamamagitan ng higit na kadaliang kumilos sa acidic na kapaligiran at mas mahusay na accessibility sa mga halaman. Sa solusyon sa lupa, ang metal ay naroroon sa anyo ng Cd2+ at bumubuo ng mga kumplikadong ion at mga organikong chelate. Ang pangunahing kadahilanan sa pagtukoy ng nilalaman ng elemento sa mga lupa sa kawalan ng impluwensyang anthropogenic ay ang mga bato ng magulang. Clarke ng cadmium sa lithosphere 0.13 mg/kg. Sa mga bato na bumubuo ng lupa, ang average na nilalaman ng metal ay: sa clays at shales - 0.15 mg/kg, loess at loess-like loams - 0.08, sands at sandy loams - 0.03 mg/kg. Sa Quaternary sediments ng Western Siberia, ang konsentrasyon ng cadmium ay nag-iiba sa loob ng saklaw na 0.01-0.08 mg/kg.

Ang kadaliang kumilos ng cadmium sa lupa ay nakasalalay sa kapaligiran at potensyal na redox.

Ang average na nilalaman ng cadmium sa mga lupa sa mundo ay 0.5 mg/kg. Ang konsentrasyon nito sa takip ng lupa ng European na bahagi ng Russia ay 0.14 mg/kg sa soddy-podzolic na lupa, 0.24 mg/kg sa chernozem, 0.07 mg/kg sa pangunahing uri ng mga lupa sa Kanlurang Siberia. Ang tinatayang pinahihintulutang nilalaman (ATC) ng cadmium para sa sandy at sandy loam soils sa Russia ay 0.5 mg/kg, sa Germany ang MPC ng cadmium ay 3 mg/kg.

Ang kontaminasyon ng lupa na may cadmium ay itinuturing na isa sa mga pinaka-mapanganib na phenomena sa kapaligiran, dahil naipon ito sa mga halaman sa itaas ng pamantayan kahit na may mahinang kontaminasyon sa lupa. Ang pinakamataas na konsentrasyon ng cadmium sa tuktok na layer ng lupa ay sinusunod sa mga lugar ng pagmimina - hanggang sa 469 mg/kg sa paligid ng zinc smelters umabot sila sa 1700 mg/kg;

Sink (Zn). Mass ng atom 65.4. Ang clarke nito sa crust ng lupa ay 83 mg/kg. Ang zinc ay puro sa clayey sediments at shales sa dami mula 80 hanggang 120 mg/kg, sa deluvial, loess-like at carbonate loamy deposits ng Urals, sa loams ng Western Siberia - mula 60 hanggang 80 mg/kg.

Ang mga mahahalagang salik na nakakaimpluwensya sa mobility ng Zn sa mga lupa ay ang nilalaman ng mga mineral na luad at pH. Kapag tumaas ang pH, ang elemento ay pumasa sa mga organic complex at nagbubuklod sa lupa. Nawawalan din ng mobility ang mga zinc ions, na pumapasok sa mga interpacket space ng montmorillonite crystal lattice. Ang Zn ay bumubuo ng mga matatag na anyo na may organikong bagay, kaya sa karamihan ng mga kaso ay naipon ito sa mga horizon ng lupa na may mataas na nilalaman ng humus at sa pit.

Ang mga dahilan para sa tumaas na nilalaman ng zinc sa mga lupa ay maaaring parehong natural na geochemical anomalya at technogenic pollution. Ang pangunahing anthropogenic na pinagmumulan ng resibo nito ay pangunahing mga non-ferrous metalurgy enterprise. Ang kontaminasyon ng lupa sa metal na ito ay humantong sa ilang lugar sa napakataas na akumulasyon nito sa itaas na layer ng lupa - hanggang 66,400 mg/kg. Hanggang sa 250 mg/kg ng zinc ay naipon sa mga lupa sa hardin. Ang MPC ng zinc para sa sandy at sandy loam soils ay 55 mg/kg.

Copper (Cu). Mass ng atom 63.5. Ang Clark sa crust ng lupa ay 47 mg/kg (Vinogradov, 1962). Sa kemikal, ang tanso ay isang mababang-aktibong metal. Ang pangunahing kadahilanan na nakakaimpluwensya sa halaga ng nilalaman ng Cu ay ang konsentrasyon nito sa mga batong bumubuo ng lupa. Sa mga igneous na bato, ang pinakamalaking halaga ng elemento ay naipon sa mga pangunahing bato - basalts (100-140 mg/kg) at andesites (20-30 mg/kg). Ang cover at loess-like loams (20-40 mg/kg) ay hindi gaanong mayaman sa tanso. Ang pinakamababang nilalaman nito ay sinusunod sa mga sandstone, limestone at granite (5-15 mg/kg). Ang konsentrasyon ng metal sa mga luad ng European na bahagi ng dating USSR ay umabot sa 25 mg / kg, sa loess-like loams - 18 mg / kg. Sandy loam at sandy soil-forming rocks Gorny Altai makaipon sa average na 31 mg/kg ng tanso, sa timog ng Western Siberia - 19 mg/kg.

Sa mga lupa, ang tanso ay isang mahinang migratory element, kahit na ang nilalaman ng mobile form ay maaaring masyadong mataas. Ang dami ng mobile na tanso ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan: ang kemikal at mineralogical na komposisyon ng parent rock, ang pH ng solusyon sa lupa, ang nilalaman ng organikong bagay, atbp. Ang pinakamalaking halaga ng tanso sa lupa ay nauugnay sa mga oxide ng bakal, manganese, hydroxides ng iron at aluminum, at, lalo na, na may montmorillonite at vermiculite. Ang mga humic at fulvic acid ay may kakayahang bumuo ng mga matatag na complex na may tanso. Sa pH 7-8, ang solubility ng tanso ay ang pinakamababa.

Ang karaniwang nilalaman ng tanso sa mga lupa sa mundo ay 30 mg/kg. Malapit sa mga pang-industriyang pinagmumulan ng polusyon, sa ilang mga kaso, ang kontaminasyon sa lupa na may tanso hanggang 3500 mg/kg ay maaaring maobserbahan. Ang average na nilalaman ng metal sa mga lupa ng gitnang at timog na mga rehiyon ng dating USSR ay 4.5-10.0 mg / kg, sa timog ng Western Siberia - 30.6 mg / kg, Siberia at ang Malayong Silangan - 27.8 mg / kg. Ang maximum na pinapayagang konsentrasyon ng tanso sa Russia ay 55 mg/kg, ang maximum na pinapayagang konsentrasyon para sa sandy at sandy loam soils ay 33 mg/kg, sa Germany ito ay 100 mg/kg.

Nikel (Ni). Mass ng atom 58.7. Sa continental sediments ito ay naroroon pangunahin sa anyo ng sulfides at arsenites, at nauugnay din sa carbonates, phosphates at silicates. Ang Clarke ng elemento sa crust ng lupa ay 58 mg/kg. Ang mga ultrabasic (1400-2000 mg/kg) at pangunahing (200-1000 mg/kg) na mga bato ay nag-iipon ng pinakamalaking halaga ng metal, habang ang sedimentary at acidic na mga bato ay naglalaman nito sa mas mababang konsentrasyon - 5-90 at 5-15 mg/kg, ayon sa pagkakabanggit. Ang kanilang granulometric na komposisyon ay gumaganap ng isang mahusay na papel sa akumulasyon ng nickel sa mga bato na bumubuo ng lupa. Gamit ang halimbawa ng mga bato na bumubuo ng lupa ng Kanlurang Siberia, malinaw na sa mas magaan na mga bato ang nilalaman nito ay ang pinakamababa, sa mabibigat na bato ito ay pinakamataas: sa mga buhangin - 17, sandy loams at light loams -22, medium loams - 36, mabibigat na loam at clay -49.

Ang nilalaman ng nikel sa mga lupa ay higit na nakasalalay sa supply ng elementong ito sa mga batong bumubuo ng lupa. Ang pinakamataas na konsentrasyon ng nickel ay karaniwang sinusunod sa clayey at loamy soils, sa mga soils na nabuo sa basic at volcanic na mga bato at mayaman sa organikong bagay. Ang pamamahagi ng Ni sa profile ng lupa ay tinutukoy ng nilalaman ng organikong bagay, mga amorphous oxide at ang dami ng bahagi ng luad.

Ang antas ng konsentrasyon ng nickel sa tuktok na layer ng lupa ay nakasalalay din sa antas ng technogenic pollution. Sa mga lugar na may binuo na industriya ng metalworking, ang napakataas na akumulasyon ng nikel ay matatagpuan sa mga lupa: sa Canada ang kabuuang nilalaman nito ay umabot sa 206-26000 mg/kg, at sa Great Britain ang nilalaman ng mga mobile form ay umabot sa 506-600 mg/kg. Sa mga lupa ng Great Britain, Holland, Germany, na ginagamot sa dumi ng dumi sa alkantarilya, ang nickel ay naipon hanggang 84-101 mg/kg. Sa Russia (ayon sa isang survey ng 40-60% ng mga lupa sa lupang pang-agrikultura), 2.8% ng takip ng lupa ay nahawahan ng elementong ito. Ang bahagi ng mga lupang kontaminado ng Ni kasama ng iba pang mga HM ​​(Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As, atbp.) ay talagang pinakamahalaga at pangalawa lamang sa mga lupang kontaminado ng tanso (3.8%). Ayon sa data ng pagsubaybay sa lupa mula sa State Station of Agrochemical Service "Buryatskaya" para sa 1993-1997. sa teritoryo ng Republika ng Buryatia, ang labis sa pinakamataas na pinahihintulutang konsentrasyon ng nikel ay nakarehistro sa 1.4% ng mga lupain mula sa nasuri na lugar ng agrikultura, kung saan ang mga lupa ng Zakamensky (20% ng lupain - 46 libong ektarya ay kontaminado) at mga distrito ng Khorinsky (11% ng lupain - 8 libong ektarya ang kontaminado).

Chromium (Cr). Atomic mass 52. Sa natural compounds, ang chromium ay may valence na +3 at +6. Karamihan sa Cr3+ ay naroroon sa chromite FeCr2O4 o iba pang mineral ng spinel, kung saan pinapalitan nito ang Fe at Al, kung saan ito ay napakalapit sa mga katangiang geochemical nito at ionic radius.

Clarke ng chromium sa crust ng lupa - 83 mg/kg. Ang pinakamataas na konsentrasyon nito sa mga igneous na bato ay tipikal para sa ultramafic at pangunahing mga bato (1600-3400 at 170-200 mg/kg, ayon sa pagkakabanggit), ang pinakamababa para sa mga medium na bato (15-50 mg/kg) at ang pinakamababa para sa acidic na mga bato (4- 25 mg/kg). Sa mga sedimentary rock, ang pinakamataas na nilalaman ng elemento ay natagpuan sa clayey sediments at shales (60-120 mg/kg), ang pinakamababa sa sandstones at limestones (5-40 mg/kg). Ang nilalaman ng metal sa mga batong bumubuo ng lupa ng iba't ibang rehiyon ay napaka-magkakaibang. Sa European na bahagi ng dating USSR, ang nilalaman nito sa pinakakaraniwang mga bato na bumubuo ng lupa tulad ng loess, loess-like carbonate at cover loams ay nasa average na 75-95 mg/kg. Ang mga batong bumubuo sa lupa ng Kanlurang Siberia ay naglalaman ng average na 58 mg/kg Cr, at ang halaga nito ay malapit na nauugnay sa granulometric na komposisyon ng mga bato: sandy at sandy loam rocks - 16 mg/kg, at medium loamy at clayey na bato - humigit-kumulang 60 mg/kg.

Sa mga lupa, karamihan sa chromium ay naroroon sa anyo ng Cr3+. Sa isang acidic na kapaligiran, ang Cr3+ ion ay hindi gumagalaw sa pH 5.5, ito ay halos ganap na namuo. Ang Cr6+ ion ay lubhang hindi matatag at madaling mapakilos sa parehong acidic at alkaline na mga lupa. Ang adsorption ng chromium sa pamamagitan ng clays ay depende sa pH ng medium: sa pagtaas ng pH, ang adsorption ng Cr6+ ay bumababa, at ang Cr3+ ay tumataas. Ang organikong bagay ng lupa ay nagpapasigla sa pagbawas ng Cr6+ sa Cr3+.

Ang likas na nilalaman ng chromium sa mga lupa ay higit na nakasalalay sa konsentrasyon nito sa mga bato na bumubuo ng lupa, at ang pamamahagi nito sa profile ng lupa ay nakasalalay sa mga katangian ng pagbuo ng lupa, lalo na sa granulometric na komposisyon ng mga genetic horizon. Ang average na nilalaman ng chromium sa mga lupa ay 70 mg/kg. Ang pinakamataas na nilalaman ng elemento ay sinusunod sa mga lupang nabuo sa basic at volcanic na mga bato na mayaman sa metal na ito. Ang average na nilalaman ng Cr sa mga lupa sa USA ay 54 mg/kg, sa China - 150 mg/kg, sa Ukraine - 400 mg/kg. Sa Russia, ang mataas na konsentrasyon nito sa mga lupa sa ilalim ng mga natural na kondisyon ay dahil sa pagpapayaman ng mga bato na bumubuo ng lupa. Ang Kursk chernozems ay naglalaman ng 83 mg/kg ng chromium, soddy-podzolic soils ng rehiyon ng Moscow - 100 mg/kg. Sa mga lupa ng Urals, na nabuo sa mga serpentinit, ang metal ay naglalaman ng hanggang 10,000 mg/kg, sa Western Siberia - 86 - 115 mg/kg.

Ang kontribusyon ng mga anthropogenic na mapagkukunan sa supply ng chromium ay napakahalaga. Ang Chromium metal ay pangunahing ginagamit para sa chrome plating bilang isang bahagi ng mga bakal na haluang metal. Ang kontaminasyon ng lupa sa Cr ay napapansin dahil sa mga emisyon mula sa mga pabrika ng semento, iron-chromium slag dumps, oil refineries, ferrous at non-ferrous metallurgy enterprise, ang paggamit ng industrial wastewater sludge sa agrikultura, lalo na ang mga tannery, at mineral fertilizers. Ang pinakamataas na konsentrasyon ng chromium sa technogenically contaminated soils ay umaabot sa 400 mg/kg o higit pa, na partikular na karaniwan para sa malalaking lungsod. Sa Buryatia, ayon sa data ng pagsubaybay sa lupa na isinagawa ng State Station of Agrochemical Service "Buryatskaya" para sa 1993-1997, 22 libong ektarya ang nahawahan ng chromium. Ang mga labis na MPC ng 1.6-1.8 beses ay nabanggit sa mga rehiyon ng Dzhidinsky (6.2 libong ektarya), Zakamensky (17.0 libong ektarya) at Tunkinsky (14.0 libong ektarya). Ang maximum na pinahihintulutang konsentrasyon para sa kromo sa mga lupa sa Russia ay hindi pa binuo, ngunit sa Alemanya para sa mga lupa ng lupang pang-agrikultura ito ay 200-500, para sa mga plots ng sambahayan - 100 mg / kg.

Ang impluwensya ng mabibigat na metal sa microbial cenosis ng lupa

Ang isa sa mga pinaka-epektibong diagnostic indicator ng polusyon sa lupa ay ang biological state nito, na maaaring masuri ng viability ng mga microorganism sa lupa na naninirahan dito.

Dapat ding isaalang-alang na ang mga mikroorganismo ay may mahalagang papel sa paglipat ng mabibigat na metal sa lupa. Sa proseso ng buhay, kumikilos sila bilang mga producer, consumer at transport agent sa ecosystem ng lupa. Maraming mga fungi sa lupa ang nagpapakita ng kakayahang i-immobilize ang mga mabibigat na metal, pag-aayos ng mga ito sa mycelium at pansamantalang hindi kasama ang mga ito mula sa cycle. Bilang karagdagan, ang mga kabute, pagtatago mga organikong asido, neutralisahin ang epekto ng mga elementong ito, na bumubuo kasama ng mga ito ng mga sangkap na hindi gaanong nakakalason at naa-access sa mga halaman kaysa sa mga libreng ion.

Sa ilalim ng impluwensya ng pagtaas ng mga konsentrasyon ng mabibigat na metal, ang isang matalim na pagbawas sa aktibidad ng mga enzyme ay sinusunod: amylase, dehydrogenase, urease, invertase, catalase, pati na rin ang bilang ng ilang mga agronomically mahalagang grupo ng mga microorganism. Pinipigilan ng mga HM ​​ang mga proseso ng mineralization at synthesis ng iba't ibang mga sangkap sa mga lupa, pinipigilan ang paghinga ng mga microorganism sa lupa, nagdudulot ng microbiostatic effect, at maaaring kumilos bilang isang mutagenic factor. Sa labis na nilalaman ng mabibigat na metal sa lupa, bumababa ang aktibidad ng mga proseso ng metabolic, ang mga pagbabagong morphological ay nangyayari sa istraktura ng mga organo ng reproduktibo at iba pang mga pagbabago sa biota ng lupa. Ang mga HM ​​ay maaaring makabuluhang sugpuin ang biochemical na aktibidad at magdulot ng mga pagbabago sa kabuuang bilang ng mga mikroorganismo sa lupa.

Ang kontaminasyon ng lupa na may mabibigat na metal ay nagdudulot ng ilang pagbabago sa komposisyon ng mga species ng complex ng mga microorganism sa lupa. Bilang isang pangkalahatang pattern, mayroong isang makabuluhang pagbawas sa kayamanan ng mga species at pagkakaiba-iba ng complex ng micromycetes ng lupa dahil sa polusyon. Sa microbial community ng kontaminadong lupa, lumilitaw ang mga species ng micromycetes na hindi pangkaraniwan para sa normal na kondisyon at lumalaban sa HM. Ang pagpapaubaya ng mga mikroorganismo sa polusyon sa lupa ay nakasalalay sa kanilang pag-aari sa iba't ibang sistematikong grupo. Ang mga species ng genus Bacillus, mga nitrifying microorganism, ay napaka-sensitibo sa mataas na konsentrasyon ng mga mabibigat na metal, ang mga pseudomonads, streptomycetes at maraming uri ng cellulose-degrading microorganism ay medyo mas lumalaban sa mga fungi at actinomycetes;

Sa mababang konsentrasyon ng mabibigat na metal, ang ilang pagpapasigla ng pag-unlad ng komunidad ng microbial ay sinusunod, pagkatapos, habang tumataas ang mga konsentrasyon, nangyayari ang bahagyang pagsugpo at, sa wakas, ang kumpletong pagsugpo nito. Ang mga makabuluhang pagbabago sa komposisyon ng mga species ay naitala sa mga konsentrasyon ng HM na 50-300 beses na mas mataas kaysa sa mga nasa background.

Ang antas ng pagsugpo sa mahahalagang aktibidad ng microbiocenosis ay nakasalalay din sa mga katangian ng pisyolohikal at biochemical ng mga partikular na metal na nagpaparumi sa mga lupa. Ang lead ay negatibong nakakaapekto sa biotic na aktibidad sa lupa, inhibiting ang aktibidad ng mga enzyme, binabawasan ang intensity ng carbon dioxide release at ang bilang ng mga microorganism, na nagiging sanhi ng mga kaguluhan sa metabolismo ng mga microorganism, lalo na ang mga proseso ng paghinga at cell division. Ang mga cadmium ions sa isang konsentrasyon na 12 mg/kg ay nakakagambala sa pag-aayos ng atmospheric nitrogen, pati na rin ang mga proseso ng ammonification, nitrification at denitrification. Ang mga mushroom ay pinaka-madaling kapitan sa mga epekto ng cadmium, at ang ilang mga species ay ganap na nawawala pagkatapos na ang metal ay pumasok sa lupa. Ang labis na zinc sa mga lupa ay humahadlang sa pagbuburo ng pagkabulok ng selulusa, ang paghinga ng mga mikroorganismo, ang pagkilos ng urease, atbp., Bilang isang resulta kung saan ang mga proseso ng pagbabagong-anyo ng organikong bagay sa mga lupa ay nagambala. Bilang karagdagan, ang nakakalason na epekto ng mga mabibigat na metal ay nakasalalay sa hanay ng mga metal at ang kanilang magkaparehong epekto (antagonistic, synergistic o pinagsama-samang) sa microbiota. Kaya, sa ilalim ng impluwensya ng kontaminasyon ng lupa na may mabibigat na metal, ang mga pagbabago ay nangyayari sa kumplikadong mga microorganism sa lupa. Ito ay ipinahayag sa isang pagbaba sa kayamanan at pagkakaiba-iba ng mga species at isang pagtaas sa proporsyon ng mga microorganism na mapagparaya sa polusyon Ang intensity ng paglilinis sa sarili ng lupa mula sa mga pollutant ay nakasalalay sa aktibidad ng mga proseso ng lupa at ang mahahalagang aktibidad ng mga microorganism na naninirahan dito Ang antas ng kontaminasyon sa lupa na may mabibigat na metal ay nakakaapekto sa mga tagapagpahiwatig ng biochemical na aktibidad ng mga lupa, ang istraktura ng mga species at ang kabuuang bilang ng mga microbial na komunidad. Sa mga lupa kung saan ang nilalaman ng mabibigat na metal ay lumampas sa background ng 2-5 o higit pang beses, ang mga indibidwal na tagapagpahiwatig ng aktibidad ng enzymatic ay nagbabago nang kapansin-pansin, ang kabuuang biomass ng amylolytic microbial community ay bahagyang tumataas, at iba pang mga microbiological indicator ay nagbabago din. Sa karagdagang pagtaas sa nilalaman ng HM sa isang pagkakasunud-sunod ng magnitude, isang makabuluhang pagbaba sa ilang mga tagapagpahiwatig ng aktibidad ng biochemical ng mga microorganism sa lupa ay napansin. Mayroong muling pamamahagi ng dominasyon ng amylolytic microbial community sa lupa. Sa lupa na naglalaman ng mabibigat na metal sa mga konsentrasyon ng isa hanggang dalawang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa mga antas ng background, ang mga pagbabago sa isang buong grupo ng mga microbiological parameter ay makabuluhan. Ang bilang ng mga species ng micromycetes ng lupa ay nabawasan, at ang pinaka-lumalaban na species ay nagsisimulang ganap na mangibabaw. Kapag ang nilalaman ng mabibigat na metal sa lupa ay lumampas sa background sa pamamagitan ng tatlong mga order ng magnitude, ang mga matalim na pagbabago sa halos lahat ng microbiological parameter ay sinusunod. Sa ipinahiwatig na konsentrasyon ng mabibigat na metal sa mga lupa, ang microbiota na normal para sa hindi kontaminadong lupa ay pinipigilan at pinapatay. Kasabay nito, ang isang napakalimitadong bilang ng mga mikroorganismo na lumalaban sa mga HM, pangunahin ang mga micromycetes, ay aktibong umuunlad at maging ganap na nangingibabaw. Sa wakas, kapag ang mga konsentrasyon ng HM sa mga lupa ay lumampas sa mga antas ng background ng apat o higit pang mga order ng magnitude, ang isang sakuna na pagbaba sa microbiological na aktibidad ng mga lupa ay nakita, na malapit sa kumpletong pagkamatay ng mga microorganism.

Mabibigat na metal sa mga halaman

Ang mga pagkaing halaman ang pangunahing pinagmumulan ng HM sa mga tao at hayop. Ayon sa iba't ibang mga mapagkukunan, mula 40 hanggang 80% ng HM ang kasama nito, at 20-40% lamang ang may kasamang hangin at tubig. Samakatuwid, ang kalusugan ng publiko ay higit na nakasalalay sa antas ng akumulasyon ng mga metal sa mga halaman na ginagamit para sa pagkain.

Ang kemikal na komposisyon ng mga halaman, tulad ng nalalaman, ay sumasalamin sa elementong komposisyon ng mga lupa. Samakatuwid, ang labis na akumulasyon ng mga HM ​​ng mga halaman ay pangunahin dahil sa kanilang mataas na konsentrasyon sa mga lupa. Sa kanilang aktibidad sa buhay, ang mga halaman ay nakikipag-ugnayan lamang sa mga magagamit na anyo ng mabibigat na metal, ang halaga nito, sa turn, ay malapit na nauugnay sa kapasidad ng buffering ng lupa. Gayunpaman, ang kakayahan ng mga lupa na magbigkis at mag-inactivate ng mga HM ​​ay may mga limitasyon, at kapag hindi na nila makayanan ang papasok na daloy ng mga metal, ang pagkakaroon ng mga mekanismo ng physiological at biochemical sa mga halaman mismo na pumipigil sa kanilang pagpasok ay nagiging mahalaga.

Ang mga mekanismo ng paglaban ng halaman sa labis na mga HM ​​ay maaaring magpakita ng kanilang mga sarili sa iba't ibang direksyon: ang ilang mga species ay nakakaipon ng mataas na konsentrasyon ng mga HM, ngunit nagpapakita ng pagpapaubaya sa kanila; ang iba ay naghahangad na bawasan ang kanilang paggamit sa pamamagitan ng pag-maximize sa paggamit ng kanilang mga function ng hadlang. Para sa karamihan ng mga halaman, ang unang antas ng hadlang ay ang mga ugat, kung saan ang pinakamalaking halaga ng HMs ay nananatili, ang susunod ay ang mga tangkay at dahon, at, sa wakas, ang huli ay ang mga organo at bahagi ng mga halaman na responsable para sa mga function ng reproductive (madalas na mga buto. at prutas, pati na rin ang mga ugat at tubers at iba pa.)

Gayunpaman, ang mga pattern na ito ay hindi palaging paulit-ulit, na marahil ay dahil sa lumalaking kondisyon ng mga halaman at ang kanilang genetic specificity. May mga kaso kung saan ang iba't ibang uri ng parehong pananim na tumutubo sa parehong kontaminadong lupa ay naglalaman ng iba't ibang dami ng mabibigat na metal. Ang katotohanang ito ay tila dahil sa intraspecific polymorphism na likas sa lahat ng mga nabubuhay na organismo, na maaari ring magpakita mismo sa kaganapan ng technogenic pollution ng natural na kapaligiran. Ang pag-aari na ito sa mga halaman ay maaaring maging batayan para sa pananaliksik sa genetic breeding na may layuning lumikha ng mga varieties na may mas mataas na mga kakayahan sa proteksiyon na may kaugnayan sa labis na konsentrasyon ng mga HM.

Sa kabila ng makabuluhang pagkakaiba-iba ng iba't ibang mga halaman sa akumulasyon ng mabibigat na metal, ang bioaccumulation ng mga elemento ay may isang tiyak na ugali, na nagpapahintulot sa kanila na mai-order sa ilang mga grupo: 1) Cd, Cs, Rb - mga elemento ng matinding pagsipsip; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co - katamtamang antas ng pagsipsip; 3) Mn, Ni, Cr - mahina ang pagsipsip at 4) Se, Fe, Ba, Te - mga elemento na mahirap ma-access ng mga halaman.

Ang isa pang paraan para makapasok ang mga mabibigat na metal sa mga halaman ay sa pamamagitan ng foliar absorption mula sa mga agos ng hangin. Ito ay nangyayari kapag mayroong isang makabuluhang pagbagsak ng mga metal mula sa atmospera papunta sa mga dahon ng kagamitan, kadalasang malapit sa malalaking pang-industriya na negosyo. Ang pagpasok ng mga elemento sa mga halaman sa pamamagitan ng mga dahon (o foliar uptake) ay nangyayari pangunahin sa pamamagitan ng non-metabolic penetration sa pamamagitan ng cuticle. Ang mga HM ​​na hinihigop ng mga dahon ay maaaring ilipat sa ibang mga organo at tisyu at maisama sa metabolismo. Ang mga metal na idineposito na may mga emisyon ng alikabok sa mga dahon at tangkay ay hindi nagdudulot ng panganib sa mga tao kung ang mga halaman ay lubusang hugasan bago kainin. Gayunpaman, ang mga hayop na kumakain ng gayong mga halaman ay maaaring makakuha ng malalaking halaga ng mabibigat na metal.

Habang lumalaki ang mga halaman, ang mga elemento ay muling ipinamamahagi sa kanilang mga organo. Kasabay nito, ang sumusunod na pattern sa kanilang nilalaman ay itinatag para sa tanso at sink: mga ugat > butil > dayami. Para sa lead, cadmium at strontium ito ay may ibang anyo: mga ugat > dayami > butil. Nabatid na, kasama ang pagtitiyak ng mga species ng mga halaman na may kaugnayan sa akumulasyon ng mabibigat na metal, mayroon ding ilang pangkalahatang mga pattern. Halimbawa, ang pinakamataas na nilalaman ng mga HM ​​ay natagpuan sa mga madahong gulay at mga pananim na silage, at ang pinakamababa sa mga legume, cereal at mga pang-industriyang pananim.

Nililinis ang mga anyong tubig mula sa alkali at mabibigat na metal gamit ang matataas na aquatic na halaman

Zhutov A.S., Lobkova G.V., Gubina T.I., Rogacheva S.M. Saratov State Technical University na pinangalanan kay Gagarin Yu.A. Isang mahalagang isyu modernong ekolohiya ay ang pag-iingat at pagpaparami ng mga yamang tubig, na nakakaranas ng makabuluhang anthropogenic pressure bilang resulta ng aktibidad ng ekonomiya ng tao. Sa kasalukuyan, ang mga compound ng mabibigat na metal (HM) ay ang pinakakaraniwang mga pollutant na pumapasok sa mga katawan ng tubig na may mga basurang pang-industriya at nagdudulot ng malaking panganib sa biocenoses kapag ang konsentrasyon ng HM sa tubig ay lumampas sa mga sanitary at hygienic na pamantayan. Isa pa suliraning pangkapaligiran lumikha ng mga saradong sistema ng paggamit ng tubig sa mga pasilidad ng enerhiya. Ang tubig ay patuloy na sumingaw mula sa ibabaw ng mga artipisyal na reservoir, na nag-aambag sa pagtaas ng nilalaman ng asin sa mga cooling pond (CP). Ang mga ito ay higit sa lahat chlorides at sulfates ng alkali at alkaline earth metals. Ang pagtaas ng mineralization ay humahantong sa mga pagbabago sa mga parameter ng hydrochemical ng mga katawan ng tubig at nagpapalubha sa karagdagang paggamit ng tubig sa industriya, lalo na sa pag-recycle ng supply ng tubig, at nangangailangan ng karagdagang paglilinis. Ang kaasinan ng mga anyong tubig ay may malaking impluwensya sa akumulasyon ng mga sustansya, sa pagkakaiba-iba ng mga species ng mga halaman, at sa mga mekanismo ng pagbagay ng huli. Kamakailan, ginamit ang mga ito upang linisin ang mga sistema ng tubig. biyolohikal na pamamaraan , sa partikular na phytoremediation, na gumagamit ng kakayahan ng higher aquatic plants (HAP) na mag-ipon, gumamit at mag-transform ng mga substance ng iba't ibang kemikal na kalikasan. Sa panahon ng proseso ng phytoremediation, ang mga nakakalason na sangkap ay hinihigop ng mga halaman, hindi aktibo, at pagkatapos ay inalis mula sa mga katawan ng tubig kasama ng biomass. Inilalarawan na ang VVR ay maaaring gamitin upang linisin ang mga anyong tubig mula sa mabibigat na metal, pestisidyo, radionuclides, atbp. Tulad ng para sa mga pag-aaral sa kakayahan ng iba't ibang mga halaman sa tubig na bawasan ang kaasinan ng mga anyong tubig, ang mga naturang pag-aaral ay hindi pa naisasagawa hanggang sa kasalukuyan. Gayunpaman, batay sa mga gawa ng mga may-akda sa tugon ng iba't ibang mga ahente na tumutugon sa tubig sa kaasinan ng mga katawan ng tubig, maaaring ipagpalagay na posible na gumamit ng mga nalalabi sa tubig sa phytodemineralization ng mga katawan ng tubig. Sa gawaing ito, pinag-aaralan ang mga proseso ng phytoextraction ng mga metal salt ng iba't ibang kalikasan (alkaline at heavy) gamit ang VVR. Ang kakayahan ng VVR: hornwort (Ceratophillum demersum L.), elodea (Elodea сanadensis Rich. et Michx.) at eichornia (Eichornia crassipes Mart.) na sumipsip ng mga alkali metal salts sa tubig ay pinag-aralan. Gamit ang halimbawa ng cooling pond ng Balakovo NPP, natukoy ang kakayahan ng mga ganitong uri ng water at water treatment system na bawasan ang kaasinan ng tubig. Ito ay itinatag na ang lahat ng macrophytes ay mapagparaya sa NaCl, Na2SO4 at KCl salts sa mga konsentrasyon hanggang sa 0.5-1 g/l. Ang Eichornia ay may pinakamalaking kakayahan sa pagkuha sa mga konsentrasyon ng asin na hanggang 1 g/l. Gayunpaman, ang nilalaman ng mga asing-gamot na ito sa BalNPP CP ay mas mababa kaysa sa ipinahiwatig na mga halaga, na nagpapahiwatig ng posibilidad ng paglilinang ng mga napiling halaman sa reservoir na ito. Para sa Elodea, ang pinakamataas na pagsipsip ng mga asing-gamot ay sinusunod sa kanilang paunang konsentrasyon: 1.5 g/l Na2SO4; 1 g/l NaCl; 0.5 g/l KCl at umabot sa 6.9%; 5.7%; 2.4% ayon sa pagkakabanggit. Para sa hornwort, ang prosesong ito ay epektibo sa nilalamang NaCl na 1 g/l (7%); Na2SO4 - 2 g/l (14.3%); KCl - 2 g/l (10.9%). Ang matinding pagsipsip ng mga asing-gamot ng Eichornia ay nabanggit sa mga paunang konsentrasyon ng NaCl na 0.5 g/l (8.8%); Na2SO4 - 0.5 g/l (8.4%); KCl - 1 g/l (9.5%). Natukoy ang impluwensya ng mga abiotic na kadahilanan sa intensity ng mga proseso ng desalting. Ipinakita na ang pagtaas ng temperatura at haba ng araw ay nagpapataas ng intensity ng mga proseso ng pagsipsip ng asin. Kaya, ang pinakamainam na halaga para sa paglilinang ng elodea, hornwort at eichornia ay isang temperatura na 24°C at isang araw na haba ng 12 oras ay epektibong binabawasan ng Eichornia ang konsentrasyon ng mga sodium at calcium cations. Kasabay nito, sa pagtaas ng temperatura, tumaas ang porsyento ng pagsipsip ng mga ion na ito. Kaya, sa temperatura na 20°C, ang porsyento ng pagsipsip ng mga sodium ions ay 10.0%, at sa temperatura na 27°C - 21.5%. Para sa mga calcium ions, ang mga katulad na numero ay 32.1% at 36.3%, ayon sa pagkakabanggit. Ipinakita sa unang pagkakataon na kapag bumaba ang temperatura sa 14°C, ang mga asing-gamot ay inilabas mula sa elodea at hornwort, na maaaring magdulot ng pangalawang polusyon ng reservoir. Sa mesa Ang Figure 1 ay nagpapakita ng pang-eksperimentong data sa pagsipsip ng iba't ibang mga ion bilang resulta ng 10-araw na paglilinang ng mga halaman sa BalNPP CP, na nagpapahiwatig na ang Eichornia ay mayroon ding pinakamahusay na kakayahang sumipsip ng mga anion.

...

Mga katulad na dokumento

    Pangkalahatang katangian ng mabibigat na metal, ang kanilang mga anyo sa kapaligiran. Pinagmumulan ng mabibigat na metal na pumapasok sa kapaligiran. Teorya at pamamaraan ng bioindication. Mga biyolohikal na bagay bilang mga tagapagpahiwatig ng polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal.

    course work, idinagdag 09/27/2013

    Pinagmumulan ng mabibigat na metal na pumapasok sa aquatic ecosystem. Nakakalason na epekto ng mabibigat na metal sa mga tao. Pagtatasa ng antas ng kontaminasyon ng mga tubig sa ibabaw ng mga reservoir na matatagpuan sa teritoryo ng lungsod ng Gomel na may tingga, tanso, kromo, sink, at nikel.

    thesis, idinagdag noong 06/08/2013

    Pag-aaral ng mga pangunahing aspeto ng kapaligiran at kemikal ng problema ng pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa kapaligiran. Mga anyo ng mabibigat na metal sa ibabaw ng tubig at ang kanilang toxicity. Mabibigat na metal sa mga lupa at halaman. Microbial cenosis ng mga lupa.

    abstract, idinagdag noong 12/25/2010

    Ang konsepto ng mabibigat na metal, ang kanilang mga biogeochemical na katangian at mga anyo ng paglitaw sa kapaligiran. Ang kadaliang mapakilos ng mabibigat na metal sa mga lupa. Mga uri ng regulasyon ng mabibigat na metal sa mga lupa at halaman. Aerogenic at hydrogenic na pamamaraan ng polusyon sa lupa sa lunsod.

    course work, idinagdag 07/10/2015

    Mga pinagmumulan, kalikasan at antas ng polusyon ng mga lupa at lupa sa kalunsuran. Ang mga lugar ng Chelyabinsk ay napapailalim sa pinakamatinding polusyon. Epekto ng kontaminasyon ng lupa na may mabibigat na metal sa mga halaman. Mga anyo ng paglitaw ng mabibigat na metal sa mga emisyon at lupa.

    thesis, idinagdag noong 10/02/2015

    Pagkilala sa mga pamamaraan para sa pag-detect ng mga mabibigat na metal sa mas mataas na aquatic na halaman ng mga anyong tubig ng lungsod ng Gomel. Manganese bilang isang katalista sa mga proseso ng paghinga at asimilasyon ng mga nitrates. Isinasaalang-alang ang mga tampok ng proseso ng pagsipsip ng mga metal ng isang organismo ng halaman.

    thesis, idinagdag noong 08/31/2013

    Mga katangian ng mabibigat na metal at ang kanilang pamamahagi sa kapaligiran. Clinical at environmental toxicology ng mabibigat na metal. Paraan ng pagsipsip ng atom para sa pagtukoy ng nilalaman ng mga mabibigat na metal, paghahanda at pagkolekta ng mga organikong sample ng mga nabubuhay na organismo.

    gawaing pang-agham, idinagdag noong 02/03/2016

    Mga pisikal at kemikal na katangian ng mabibigat na metal, standardisasyon ng kanilang nilalaman sa tubig. Ang polusyon ng natural na tubig bilang resulta ng mga aktibidad na anthropogenic, mga pamamaraan ng kanilang paglilinis mula sa pagkakaroon ng mabibigat na metal. Pagpapasiya ng mga katangian ng sorption ng cation exchangers.

    course work, idinagdag 02/23/2014

    Mga panukalang teknikal upang bawasan ang antas kaligtasan sa kapaligiran kapaligirang dagat. Nililinis ang kapaligiran ng dagat mula sa mga heavy metal compound at produktong petrolyo. Desorption ng pabagu-bago ng isip na mga impurities. Paglilinis ng kontaminadong tubig gamit ang reverse osmosis at ultrafiltration.

    praktikal na gawain, idinagdag 02/09/2015

    Mabibigat na metal sa kapaligiran ng tubig. Ang epekto ng heavy metal oxides sa katawan ng ilang freshwater animals. Pagsipsip at pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa hydrophytes. Ang impluwensya ng mabibigat na metal oxide sa nanoform sa paglago at dami ng namamatay ng mga guppies.

Ang isa sa pinakamalakas at pinakakaraniwang polusyon ng kemikal ay polusyon sa mabibigat na metal.

Ang mabibigat na metal ay mga elemento ng periodic table ng mga kemikal na elemento, na may molekular na timbang na higit sa 50 atomic units. Ang pangkat na ito ng mga elemento ay aktibong kasangkot sa mga biological na proseso, bilang bahagi ng maraming mga enzyme. Ang pangkat ng mga "mabibigat na metal" ay higit na tumutugma sa pangkat ng mga microelement. Sa kabilang banda, ang mga mabibigat na metal at ang kanilang mga compound ay may nakakapinsalang epekto sa katawan. Kabilang dito ang: lead, zinc, cadmium, mercury, molibdenum, chromium, manganese, nickel, tin, cobalt, titanium, copper, vanadium.

Ang mga mabibigat na metal, na pumapasok sa katawan, ay nananatili doon magpakailanman; Bilang karagdagan sa katotohanan na nilalason nila mismo ang katawan ng tao, purong mekanikal din nilang binabara ito - ang mga mabibigat na metal na ion ay naninirahan sa mga dingding ng pinakamagagandang sistema ng katawan at bumabara sa mga channel ng bato at atay, kaya binabawasan ang kapasidad ng pagsasala ng mga organo na ito. Alinsunod dito, ito ay humahantong sa akumulasyon ng mga lason at mga produktong basura ng mga selula ng ating katawan, i.e. pagkalason sa sarili ng katawan, dahil Ang atay ang may pananagutan sa pagproseso ng mga nakakalason na sangkap na pumapasok sa ating katawan at mga dumi ng katawan, at ang mga bato ay may pananagutan sa pag-alis ng mga ito mula sa katawan.

Ang mga pinagmumulan ng mabibigat na metal ay nahahati sa natural(weathering ng mga bato at mineral, proseso ng pagguho, aktibidad ng bulkan) at gawa ng tao(pagkuha at pagproseso ng mga mineral, pagkasunog ng gasolina, trapiko, mga aktibidad sa agrikultura).

Ang ilan sa mga gawa ng tao na emisyon na pumapasok sa natural na kapaligiran sa anyo ng mga pinong aerosol ay dinadala sa malalayong distansya at nagdudulot ng pandaigdigang polusyon.

Ang iba pang bahagi ay pumapasok sa mga walang tubig na reservoir, kung saan ang mga mabibigat na metal ay nag-iipon at nagiging pinagmumulan ng pangalawang polusyon, i.e. pagbuo ng mga mapanganib na pollutant sa panahon ng mga prosesong pisikal at kemikal na nangyayari nang direkta sa kapaligiran (halimbawa, pagbuo mula sa mga hindi nakakalason).

Ang mga mabibigat na metal ay karaniwang pumapasok sa mga katawan ng tubig na may wastewater mula sa pagmimina at metalurhiko na mga negosyo, pati na rin ang mga kemikal at magaan na industriya ng negosyo, kung saan ang kanilang mga compound ay ginagamit sa iba't ibang mga teknolohikal na proseso. Halimbawa, maraming mga chromium salt ang ibinubuhos mula sa mga pabrika ng pangungulti ng balat; Ang mga compound ng tanso, sink, kobalt, titanium ay ginagamit bilang mga tina, atbp.

Ang mga posibleng pinagmumulan ng polusyon ng biosphere na may mabibigat na metal ay kinabibilangan ng: mga negosyo ng ferrous at non-ferrous metalurgy (aerosol emissions, mechanical engineering (plating baths of copper plating, nickel plating, chrome plating), pabrika para sa pagproseso ng mga baterya, transportasyon sa kalsada.

Bilang karagdagan sa mga anthropogenic na pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal, mayroon ding iba pang natural, tulad ng mga pagsabog ng bulkan. Ang lahat ng mga pinagmumulan ng polusyon na ito ay nagdudulot ng pagtaas sa nilalaman ng mga metal na pollutant sa biosphere o mga bahagi nito (hangin, tubig, lupa, mga buhay na organismo) kumpara sa natural, tinatawag na antas ng background.

Ang panahon ng kalahating pag-alis o pag-alis ng kalahati ng paunang konsentrasyon ay mahabang panahon: para sa zinc - mula 70 hanggang 510 taon, para sa cadmium - mula 13 hanggang 110 taon, para sa tanso - mula 310 hanggang 1500 taon at para sa tingga - mula sa 740 hanggang 5900 taon.

Ang mabibigat na metal ay may mataas na kakayahan para sa iba't ibang kemikal, physicochemical at biological na reaksyon. Marami sa kanila ang may variable na valency at nakikilahok sa mga proseso ng redox.

Ang mga sumusunod ay karaniwang matatagpuan bilang mga nakakalason sa mga katawan ng tubig: mercury, lead, cadmium, lata, zinc, manganese, nickel, bagaman ang mataas na toxicity ng iba pang mabibigat na metal ay kilala - cobalt, pilak, ginto, uranium at iba pa. Sa pangkalahatan, ang mataas na toxicity para sa mga nabubuhay na nilalang ay isang katangian ng pag-aari ng mabibigat na metal compound at ions.

Kabilang sa mga mabibigat na metal, ang ilan ay lubhang kailangan para sa suporta sa buhay ng mga tao at iba pang mga nabubuhay na organismo at nabibilang sa tinatawag na mga biogenic na elemento. Ang iba ay nagiging sanhi ng kabaligtaran na epekto at, kapag sila ay pumasok sa isang buhay na organismo, humahantong sa pagkalason o kamatayan nito. Ang mga metal na ito ay nabibilang sa klase ng xenobiotics, iyon ay, dayuhan sa mga nabubuhay na bagay. Sa mga nakakalason na metal, isang priority group ang natukoy: cadmium, copper, arsenic, nickel, mercury, lead, zinc at chromium bilang ang pinaka-mapanganib sa kalusugan ng tao at hayop. Sa mga ito, ang mercury, lead at cadmium ang pinakanakakalason.

Ang nakakalason na epekto ng mabibigat na metal sa katawan ay pinahusay ng katotohanan na maraming mabibigat na metal ang nagpapakita ng malinaw na mga katangian na bumubuo ng kumplikado. Kaya, sa may tubig na media, ang mga ions ng mga metal na ito ay hydrated at may kakayahang bumuo ng iba't ibang mga hydroxo complex, ang komposisyon nito ay nakasalalay sa kaasiman ng solusyon. Kung mayroong anumang mga anion o molekula ng mga organikong compound sa solusyon, kung gayon ang mga mabibigat na metal na ion ay bumubuo ng iba't ibang mga kumplikado ng iba't ibang mga istraktura at katatagan.

Halimbawa, ang mercury ay madaling bumubuo ng mga compound at complex na may mga organikong sangkap sa mga solusyon at sa katawan, ay mahusay na hinihigop ng mga organismo mula sa tubig at ipinapadala sa pamamagitan ng food chain. Ayon sa hazard class, ang mercury ay kabilang sa unang klase (lubhang mapanganib kemikal na sangkap). Ang Mercury ay tumutugon sa mga pangkat ng SH ng mga molekula ng protina, kabilang ang mga enzyme na mahalaga para sa katawan. Ang Mercury ay tumutugon din sa mga pangkat ng protina - COOH at NH 2 upang bumuo ng malakas na mga complex - metalloproteins. At ang mga mercury ions na nagpapalipat-lipat sa dugo, na nakukuha doon mula sa mga baga, ay bumubuo rin ng mga compound na may mga molekula ng protina. Ang pagkagambala sa normal na paggana ng mga protina ng enzyme ay humahantong sa malalalim na paglabag sa katawan, at higit sa lahat sa gitna sistema ng nerbiyos, at gayundin sa mga bato.

Ang mga paglabas ng mercury sa tubig ay lalong mapanganib, dahil bilang isang resulta ng aktibidad ng mga microorganism na naninirahan sa ilalim, ang mga nakakalason na organikong mercury compound ay nabuo, natutunaw sa tubig, na mas nakakalason kaysa sa mga hindi organiko. Ang mga microorganism na naninirahan doon ay nagko-convert sa kanila sa dimethylmercury (CH 3) 2 Hg, na isa sa mga pinaka-nakakalason na sangkap. Dimethylmercury pagkatapos ay madaling transforms sa tubig-matutunaw cation HgCH 3 +. Ang parehong mga sangkap ay hinihigop ng mga nabubuhay na organismo at pumapasok sa kadena ng pagkain; una silang naipon sa mga halaman at maliliit na organismo, pagkatapos ay sa isda. Ang methylated mercury ay inaalis sa katawan nang napakabagal—buwan sa tao at taon sa isda.

Ang mga mabibigat na metal ay tumagos sa mga buhay na organismo pangunahin sa pamamagitan ng tubig (ang pagbubukod ay mercury, ang mga singaw nito ay lubhang mapanganib). Sa sandaling nasa katawan, ang mga mabibigat na metal ay kadalasang hindi sumasailalim sa anumang makabuluhang pagbabago, tulad ng nangyayari sa mga organikong lason, at, na pumasok sa biochemical cycle, iniiwan nila ito nang napakabagal.

Ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig ng kalidad ng tirahan ay ang antas ng kadalisayan ng mga tubig sa ibabaw. Ang isang nakakalason na metal, minsan sa isang reservoir o ilog, ay ipinamamahagi sa mga bahagi ng aquatic ecosystem na ito. Gayunpaman, hindi lahat ng dami ng metal ay nagdudulot ng kaguluhan sa ecosystem.

Kapag sinusuri ang kakayahan ng isang ecosystem na labanan ang mga panlabas na nakakalason na epekto, kaugalian na pag-usapan ang tungkol sa kapasidad ng buffer ng ecosystem. Kaya, ang kapasidad ng buffer ng mga freshwater ecosystem na may kaugnayan sa mga mabibigat na metal ay nauunawaan bilang isang halaga ng nakakalason na metal, ang supply nito ay hindi makabuluhang nakakagambala sa natural na paggana ng buong ecosystem na pinag-aaralan.

Sa kasong ito, ang nakakalason na metal mismo ay ipinamamahagi sa mga sumusunod na bahagi:

Metal sa dissolved form;

Sorbed at naipon ng phytoplankton, iyon ay, mga microorganism ng halaman;

Pinipigilan ng ilalim na mga sediment bilang resulta ng sedimentation ng mga nasuspinde na organic at mineral na mga particle mula sa aquatic na kapaligiran;

Na-adsorbed sa ibabaw ng ilalim na mga sediment nang direkta mula sa aquatic na kapaligiran sa natutunaw na anyo;

Natagpuan sa adsorbed form sa mga nasuspinde na particle.

Bilang karagdagan sa akumulasyon ng mga metal dahil sa adsorption at kasunod na sedimentation, ang iba pang mga proseso ay nangyayari sa ibabaw ng tubig na sumasalamin sa paglaban ng mga ecosystem sa mga nakakalason na epekto ng naturang mga pollutant. Ang pinakamahalaga sa kanila ay ang pagbubuklod ng mga metal ions sa may tubig na kapaligiran sa pamamagitan ng dissolved organic substances. Sa kasong ito, ang kabuuang konsentrasyon ng nakakalason sa tubig ay hindi nagbabago. Gayunpaman, karaniwang tinatanggap na ang mga hydrated metal ions ay pinakanakakalason, habang ang mga nakagapos sa mga complex ay hindi gaanong mapanganib o halos hindi nakakapinsala. Ipinakita ng mga espesyal na pag-aaral na walang malinaw na kaugnayan sa pagitan ng kabuuang konsentrasyon ng isang nakakalason na metal sa natural na tubig sa ibabaw at ang kanilang toxicity.

Ang mga natural na tubig sa ibabaw ay naglalaman ng maraming mga organikong sangkap, 80% nito ay mga highly oxidized polymers tulad ng humic substance na tumagos sa tubig mula sa mga lupa. Ang natitirang mga organikong sangkap na natutunaw sa tubig ay mga basurang produkto ng mga organismo (polypeptides, polysaccharides, fatty acids at amino acids) o mga impurities na anthropogenic na pinagmulan na katulad ng mga kemikal na katangian. Lahat sila, siyempre, ay sumasailalim sa iba't ibang pagbabago sa kapaligiran ng tubig. Ngunit sa parehong oras, ang lahat ng mga ito ay isang uri ng mga kumplikadong bumubuo ng mga reagents na nagbubuklod sa mga ion ng metal sa mga kumplikado at sa gayon ay binabawasan ang toxicity ng tubig.

Ang iba't ibang mga tubig sa ibabaw ay nagbubuklod ng mga mabibigat na metal na ion sa iba't ibang paraan, na nagpapakita ng iba't ibang mga kapasidad ng buffering. Ang mga tubig sa timog na mga lawa, ilog, at mga reservoir, na may malaking hanay ng mga natural na bahagi (mga humic substance, humic acid at fulvic acid) at ang kanilang mataas na konsentrasyon, ay may kakayahang mas epektibong natural na detoxification kumpara sa mga tubig ng mga reservoir sa North at ang temperate zone. Samakatuwid, ang toxicity ng tubig na naglalaman ng mga pollutant ay nakasalalay din sa klimatiko na kondisyon ng natural na sona. Dapat pansinin na ang kapasidad ng buffer ng mga tubig sa ibabaw na may kaugnayan sa mga nakakalason na metal ay natutukoy hindi lamang sa pagkakaroon ng natunaw na organikong bagay at nasuspinde na bagay, kundi pati na rin sa pag-iipon ng kakayahan ng mga hydrobionts, pati na rin ang kinetics ng pagsipsip ng mga ion ng metal. ng lahat ng bahagi ng ecosystem, kabilang ang kumplikadong pagbuo na may mga dissolved organic substance. Ang lahat ng ito ay nagpapahiwatig ng pagiging kumplikado ng mga proseso na nagaganap sa ibabaw ng tubig kapag ang mga metal pollutants ay pumapasok sa kanila.

Tulad ng para sa tingga, kalahati ng kabuuang halaga ng nakakalason na ito ay pumapasok sa kapaligiran bilang resulta ng pagsunog ng lead na gasolina. Sa aquatic system, ang lead ay pangunahing nauugnay sa pamamagitan ng adsorption na may mga suspendido na particle o nasa anyo ng mga natutunaw na complex na may humic acid. Kapag na-biomethylated, tulad ng sa mercury, ang lead ay bumubuo ng tetramethyl lead. Sa hindi maruming tubig sa ibabaw ng lupa, ang nilalaman ng lead ay karaniwang hindi lalampas sa 3 µg/l. Ang mga ilog sa mga industriyal na rehiyon ay may mas mataas na antas ng tingga. Maaaring maipon ng snow ang nakakalason na ito sa isang makabuluhang lawak: sa paligid ng mga malalaking lungsod ang nilalaman nito ay maaaring umabot sa halos 1 milyong μg / l, at sa ilang distansya mula sa kanila ~ 1-100 μg / l.

Ang mga aquatic na halaman ay nag-iipon ng tingga, ngunit sa iba't ibang paraan. Minsan pinapanatili ito ng phytoplankton na may concentration factor na hanggang 105, tulad ng mercury. Bahagyang naiipon ang tingga sa isda, kaya medyo hindi gaanong mapanganib para sa mga tao sa link na ito ng trophic chain. Ang mga methylated compound ay medyo bihira sa isda sa ilalim ng normal na kondisyon ng tubig. Sa mga rehiyon na may mga pang-industriyang emisyon, ang akumulasyon ng tetramethyl lead sa mga tisyu ng isda ay nangyayari nang mahusay at mabilis - ang talamak at talamak na pagkakalantad sa tingga ay nangyayari sa antas ng kontaminasyon na 0.1-0.5 μg/l. Sa katawan ng tao, ang lead ay maaaring maipon sa balangkas, na pinapalitan ang calcium.

Ang isa pang mahalagang pollutant ng mga anyong tubig ay cadmium. Ang mga kemikal na katangian ng metal na ito ay katulad ng zinc. Maaari nitong palitan ang huli sa mga aktibong sentro ng mga enzyme na naglalaman ng metal, na humahantong sa isang matalim na pagkagambala sa paggana ng mga proseso ng enzymatic.

Ang Cadmium ay karaniwang hindi gaanong nakakalason sa mga halaman kaysa sa methylmercury at maihahambing sa toxicity sa lead. Kapag ang nilalaman ng cadmium ay ~0.2-1 mg/l, bumabagal ang photosynthesis at paglaki ng halaman. Ang sumusunod na naitala na epekto ay kawili-wili: ang toxicity ng cadmium ay kapansin-pansing nabawasan sa pagkakaroon ng ilang mga halaga ng zinc, na muling nagpapatunay sa palagay na ang mga ions ng mga metal na ito ay maaaring makipagkumpitensya sa katawan para sa pakikilahok sa proseso ng enzymatic.

Ang acute toxicity threshold para sa cadmium ay nag-iiba mula 0.09 hanggang 105 μg/L para sa freshwater fish. Ang pagtaas ng katigasan ng tubig ay nagpapataas ng antas ng proteksyon ng katawan mula sa pagkalason ng cadmium. May mga kilalang kaso ng matinding pagkalason ng mga taong may cadmium na pumasok sa katawan sa pamamagitan ng mga trophic chain (Itai-Itai disease). Ang Cadmium ay tinanggal mula sa katawan sa loob ng mahabang panahon (mga 30 taon).

Sa mga sistemang may tubig, ang cadmium ay nagbubuklod sa mga natunaw na organikong sangkap, lalo na kung ang mga pangkat ng sulfhydryl SH ay naroroon sa kanilang istraktura. Ang Cadmium ay bumubuo rin ng mga complex na may mga amino acid, polysaccharides, at humic acid. Tulad ng kaso ng mercury at iba pang mabibigat na metal, ang adsorption ng mga cadmium ions sa ilalim ng mga sediment ay lubos na nakasalalay sa kaasiman ng kapaligiran. Sa mga neutral na may tubig na kapaligiran, ang libreng cadmium ion ay halos ganap na na-sorbed ng mga particle ng ilalim na sediment.

Upang masubaybayan ang kalidad ng mga tubig sa ibabaw, ang iba't ibang mga serbisyo ng pagmamasid sa hydrobiological ay nilikha. Sinusubaybayan nila ang estado ng polusyon ng aquatic ecosystem sa ilalim ng impluwensya ng impluwensyang anthropogenic.

MGA TANONG SA PAGSUBOK PARA SA MODULE 3

1. Ano ang tumutukoy sa papel ng Karagatan ng Daigdig bilang isang pangunahing link sa biosphere?

2. Ilarawan ang komposisyon ng hydrosphere.

3. Paano nakikipag-ugnayan ang hydrosphere sa iba pang mga shell ng Earth?

4. Ano ang kahalagahan ng aqueous solution para sa mga buhay na organismo?

5. Ilista ang pinakakaraniwan mga elemento ng kemikal bilang bahagi ng hydrosphere.

6. Sa anong mga yunit sinusukat ang kaasinan ng tubig dagat?

7. Sa anong mga prinsipyo nakabatay ang klasipikasyon ng natural na tubig?

8. Kemikal na komposisyon ng natural na tubig.

9. Mga surfactant sa mga anyong tubig.

10. Isotopic na komposisyon ng tubig.

11. Ang impluwensya ng acid rain sa mga bagay na hydrosphere.

12. Buffer capacity ng mga natural na reservoir.

13. Bioaccumulation ng mabibigat na metal, pestisidyo, radionuclides sa mga organismong naninirahan sa kapaligirang nabubuhay sa tubig.

14. Pahalang at patayong paggalaw ng mga masa ng tubig.

15. Upwelling.

16. Natural na ikot ng tubig.

17. Mga proseso ng oksihenasyon at pagbawas sa mga likas na anyong tubig.

18. Oil pollution ng natural na tubig.

19. Anthropogenic polusyon ng hydrosphere.

20. Mga katotohanang nagpapakilala sa pagkasira ng palanggana ng tubig?

21. Magbigay ng mga katangian ng mga tagapagpahiwatig ng kalidad ng tubig.

22. Oxidability ng tubig sa lupa.

23. Pangunahing pisikal na katangian ng tubig.

24. Anomalya pisikal na katangian tubig.

25. Ipaliwanag ang diagram ng pandaigdigang siklo ng tubig?

26. Ilista ang mga pangunahing uri ng kontaminadong wastewater.

27. Mga prinsipyo para sa pagtatasa ng kalidad ng tubig?



Bago sa site

>

Pinakasikat