Транспортные средства являются источником загрязнения. Свинец содержится в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. В результате почва больше загрязнена свинцом вблизи крупных автомагистралей и бульваров. Радиус загрязнения может достигать 200 метров вдоль автомагистралей.
Природные и антропогенные источники тяжелых металлов
Термин «тяжелые металлы» относится к химическим элементам, плотность которых превышает 5 граммов на квадратный сантиметр или атомный номер которых превышает 20. Некоторые тяжелые металлы, попадающие в экосистему, являются микроэлементами, биологически важными для растений и организмов. Поскольку они входят в состав ферментов. Однако, если допустимые концентрации тяжелых металлов значительно превышены, они могут оказывать токсическое и угнетающее воздействие на биологическое сообщество экосистемы.
- Загрязняющие вещества тяжелые металлы ртуть
- кадмий
- Глава
- Медь
- Цинк
- Молибден
-
Промышленные сточные воды
-
Воздействие на гидросферу
Почва действует в первую очередь как предшественник пестицидов, которые постоянно разлагаются и попадают в растения и окружающую среду. Ή действует как склад, и в нем можно жить в течение многих лет после распространения.
Почему происходит загрязнение почвы тяжелыми металлами?
Основными источниками загрязнения окружающей среды являются заводы и отходы. Люди ежедневно производят большое количество отходов. 4% от этого количества используется для вторичной переработки. Количество и размеры свалок увеличиваются, что оказывает негативное влияние на окружающую среду.
Одной из основных проблем, вызванных таким положением дел, является загрязнение почвы тяжелыми металлами. Ртуть, свинец, кадмий, цинк и медь являются наиболее опасными металлами, оседающими в почве. Предельно допустимая концентрация этих веществ в плодородных слоях составляет 16 ПДК. Превышение этого значения может привести к загрязнению почвы. При превышении предела в 10 ПДК наблюдаются изменения физических свойств почвы.
Наиболее распространенными индикаторами загрязнения являются растения и микроорганизмы. У цветов сухие листья — в почве накапливается цинк. Они растут медленно — в почве много меди. Аномальный рост растений обычно указывает на избыточное количество кобальта. Наиболее распространенными биологическими индикаторами загрязнения почвы тяжелыми металлами являются слива и фасоль.
Микроорганизмы в отравленных плодородных слоях ведут себя по-разному в разных местах. В лесных массивах микроорганизмы более активны. Это связано с меньшим загрязнением почвы.
В районах, расположенных вблизи заводов и свалок, сокращается количество микроорганизмов и почвенных животных. Тяжелые металлы влияют на их биологическую активность. Микроорганизмы начинают медленно расти, редко растут, наблюдаются генетические изменения.
Среды обитания умирают или выбирают другие среды обитания.
Как уже упоминалось, срок хранения пестицидов в почве сильно зависит от температуры. Чем выше температура почвы, тем быстрее разлагается пестицид, как под воздействием химических веществ (гидролиз, окисление), так и под воздействием микроорганизмов и других обитателей почвы.
Методы очистки земель от тяжелых металлов
Для предотвращения негативных последствий, связанных с поступлением токсичных веществ в почву, выделяют два направления действий. Первый — снизить концентрацию металлов, попадающих в почву в процессе производства, вместе с отходами и из других источников.
Второй способ решения этой проблемы — восстановление почв, которые уже подверглись негативному воздействию. Это делается с целью снижения концентрации металлов и их нейтрализации.
Обработка известью
Внесение извести в почву оказывает положительное влияние на химические, физические и биологические свойства. В сочетании с известью микроэлементы образуют труднорастворимые соединения, которые постепенно растворяются путем химического поглощения.
Растения, выращенные в обработанной известью почве, содержат минимальное количество минералов в своем составе. При внесении извести изменяется кислотность почвы, что снижает подвижность частиц тяжелых металлов и повышает их растворимость.
Глинизация
Глина оказывает положительное воздействие на почву, влияя на подвижность тяжелых металлов. При внесении глины, содержащей минеральные добавки, емкость катионного обмена почвы увеличивается. Глинистые вещества поглощают металлы сильнее, чем органические добавки. Степень воздействия зависит от характеристик загрязняющих веществ.
Выщелачивание почвы
Промывка почвы реагентами используется при значительных концентрациях токсичных веществ. Этот метод имеет ряд недостатков, таких как инфильтрация металлов в грунтовые воды и одновременное удаление из почвы ценных растительных компонентов.
В качестве выщелачивающего агента используются растворимые соли железа с низкой токсичностью для растений. После промывки почву известкуют и вносят неорганические и органические удобрения.
Натуральные и искусственные абсорбенты
Метод предполагает введение цеолитов — природных абсорбентов, которые увеличивают объем поглощенных микроэлементов. Для биоаэробного сбраживания можно использовать метаболически активные грибы, червей или насекомых. Результаты этого метода зависят от общего состояния почвы, степени загрязнения и ее состава.
Активированный уголь, ионообменные смолы, биологически активные отходы могут быть использованы в качестве искусственных абсорбентов.
Минеральные удобрения
Компоненты минеральных удобрений влияют на подвижность металлов. Однако этот метод не всегда полезен и при неправильном использовании может нанести вред. Побочным эффектом внесения удобрений является повышение кислотности, что негативно сказывается на подвижности токсинов.
Для детоксикации применяются удобрения, содержащие фтор. Метод подходит для сильных загрязнений. Если концентрация низкая, то применение удобрения ухудшит общее состояние почвы.
Органические удобрения
Органическая почва менее подвержена негативному воздействию. С помощью органических удобрений повышается плодородие, увеличивается запас питательных веществ, необходимых для правильного роста растений.
Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами
Метод восстановления почвы включает в себя ряд мер, направленных на восстановление естественного состава почвы. Перед началом процедур определяется вещество, вызывающее ухудшение состояния почвы.
Методы восстановления включают:
- Выращивание растений, устойчивых к источникам загрязнения.
- Восстановление почвы путем фиторемедиации (посадка растений, накапливающих и удерживающих вредные элементы).
- Контролировать подвижность тяжелых металлов в слоях почвы.
- Поддержание баланса микроэлементов в почве.
- Замена или разбавление загрязненного слоя почвы.
Для устранения последствий используются многочисленные методы обработки. Для вспомогательных целей в почву добавляют абсорбенты природного и искусственного происхождения.
Методы защиты почвы от загрязнения тяжелыми металлами
Для снижения концентрации ядовитых элементов используются физические, химические и биологические методы.
- Повышение кислотности почвы с помощью органических и неорганических удобрений.
- Очистка подземных вод.
- Сокращение выбросов металлической пыли в атмосферу.
- 代替エネルギー源。
- Сокращение потерь в процессе производства.
- Переработка и безопасная утилизация промышленных отходов.
Наряду с удалением почвенных масс необходимо принимать меры по снижению вредных выбросов в атмосферу и загрязнения почвы. Поэтому защита почвы от тяжелых металлов является лишь одной из трудностей, связанных с техническим воздействием на окружающую среду.
Для предотвращения негативных последствий, связанных с поступлением токсичных веществ в почву, выделяют два направления действий. Первый — снизить концентрацию металлов, попадающих в почву в процессе производства, вместе с отходами и из других источников.
Методика определения
Для определения степени загрязнения почвы используются различные методы, но каждый из них имеет свои особенности и может быть не одинаково эффективен для различных источников загрязнения. Они перечислены ниже.
- Биологическая адаптация. Это оценка состояния почвы на основе биомаркеров. К ним относятся активность почвенных микроорганизмов, состояние растительности на участке и реакция лишайников и мхов на изменение структуры субстрата.
- Анализ снежного покрова. В промышленно развитых районах токсичные металлы попадают в атмосферу в виде техногенной пыли и оседают на снегу. Оценка количества снежного покрова зимой может помочь рассчитать приблизительное количество металлов, попадающих в землю в течение определенного периода.
- Расчет магнитной восприимчивости почвы. Это очевидная методика и определяет наличие оксида железа в почве. Эти вещества являются основными переносчиками тяжелых металлов при попадании в атмосферу.
В районах, где почва загрязнена тяжелыми металлами, количество микроорганизмов в почве имеет большое значение. Их количество указывает на параметры активности почвы, разложения и адсорбции органических веществ.
Способы очистки
Существуют две основные области вмешательства для минимизации негативных последствий, связанных с попаданием солей тяжелых металлов в почву. Первый связан с уменьшением общей концентрации металлов, поглощенных почвой. Второй связан с восстановлением уже пострадавших характеристик качества почвы. Для этого используются различные методы, в том числе снижение доли токсичных элементов в почве и их нейтрализация.
- Промывка. Если концентрация токсичных металлов низкая, используются методы промывки с применением специальных реагентов. Для этой цели обычно используются растворимые соли железа — они характеризуются низкой токсичностью для растений и животных. Однако у этого метода есть недостатки. В частности, некоторые металлы попадают в грунтовые воды во время очистки. Кроме того, вместе с тяжелыми металлами из почвы вымываются полезные микроэлементы.
- Обработка известью. Добавление извести оказывает благоприятное воздействие на физические, химические и биологические свойства почвы. Микроэлементы соединяются с известью, образуя нерастворимые соединения, которые со временем растворяются путем химического поглощения. При попадании известняка в почву изменяется кислотность почвы, снижается подвижность частиц тяжелых металлов и повышается их растворимость.
- Клейминг. Почвенная глина оказывает положительное влияние. Когда глина вносится в почву, ее катионная емкость увеличивается. Глиняный компонент действует как мощный абсорбент. В результате подвижность тяжелых металлов сводится к минимуму.
- Натуральные и искусственные абсорбенты. Эта технология предполагает введение цеолитов, которые являются природными абсорбентами. Они многократно повышают усвоение микроэлементов. Для биоремедиации обычно используются черви, насекомые и активные грибы. Искусственными абсорбентами являются биоактивные отходы и активированный уголь.
- Удобрения. Активные ингредиенты минеральных удобрений могут влиять на подвижность тяжелых металлов. Однако это не всегда полезно и может нанести вред экосистеме, если концентрации рассчитаны неправильно.
Фторсодержащие формы обычно используются для детоксикации. Они эффективны при сильном загрязнении, но могут ухудшить состояние почвы, если количество металлов невелико.
