3 Миграция токсичных элементов в литосфере
Токсичные элементы - химические элементы, которые могут отрицательно повлиять на рост и развитие живых организмов, на физиологические процессы. Отрицательное влияние начинает проявляться только при достижении некоторой минимальной концентрации, неодинаковой для различных элементов и соединений.
В окружающую среду поступают отбросы, отходы и побочные продукты, сбросные воды, шлаки, зола, аэрозоли, газы. Наиболее токсичными элементами считают ртуть, кадмий, свинец, алюминий, цинк [2].
Эти вещества концентрируются в индустриальных центрах и городах, вдоль автострад, а затем переносятся на расстояния в десятки и сотни километров. Токсичные элементы также задерживаются в лесу. Наиболее тонкие частицы уносятся на тысячи километров, выпадая с пылью, дождями, снегом на растения и почвы.
Значительная часть элементов, поступающих на поверхность почв техногенными потоками, задерживается в верхнем горизонте почвы. Состав и количество удерживаемых элементов зависит от содержания и состава гумуса, кислотно-основных и окислительно-восстановительных условий, интенсивности биологического поглощения. Другая часть элементов проникает внутрь почвенной толщи при нисходящем токе почвенной влаги, а также механическим путем за счет деятельности почвенной фауны [1].
3.1 Миграция ртути
Ртуть мало распространена в земной коре (~10-5 %), однако она концентрируется в сульфидных минералах, главным образом, в виде киновари HgS, что значительно облегчает добычу ртути[3]. В виде сульфидов ртуть относительно безвредна, но атмосферные процессы, подводная вулканическая активность и деятельность человека привели к тому, что в мировом океане накопилось около 50 млн. т этого металла. Естественный вынос ртути в океан в результате эрозии составляет примерно 5000 т/год, вследствие деятельности человека в океан попадает еще 5000 т/год [4].
В кислых почвах с преимущественно окислительными условиями (подзолистые с хорошим дренажем) ртуть образует легкоподвижные соединения, но большинство токсичных элементов в этих условиях малоподвижна [1].
Рисунок 3.1 – Цикл ртути
3.2 Миграция алюминия
Алюминий является литофильным элементом. Литофильные элементы входят в состав силикатных, алюмосиликатных горных пород, образуют сульфатные, карбонатные, фосфатные, боратные и галогенидные минералы. Накоплению алюминия в почве содействует ее закисление [3].
Алюминий в почвах представлен соединениями с резко различной растворимостью, а для почв гумидных областей (подзолистые, дерново-подзолистые, болотные, красноземные) характерно присутствие не только легкорастворимого, но и обменного алюминия. Обменный AI присутствует обычно в количестве от десятых долей до 3—10 мг-экв на 100 г почвы (т. е. от единиц до нескольких десятков миллиграммов на 100 г почвы).
Возможные формы соединений алюминия в почвах очень разнообразны. Это оксиды и гидроксиды алюминия; содержащие алюминий минералы-соли; простые и комплексные соединения А1 с органическими веществами и, наконец, алюмосиликаты [5].
Токсичность ионов алюминия
Трехвалентные катионы Al3+ являются чрезвычайно токсичными для растений. Наличие ионов алюминия в растворе вызывает ограничение роста и урожайности сельскохозяйственных культур. Эффект, производимый ионами алюминия, является специфичным и не может быть замаскирован под общие закономерности токсичности, вызываемой различными металлами, такими как Cd, Cu, Zn, La. Токсическое действие алюминия на растения проявляется в первую очередь в ингибировании корневого роста, которое проявляется достаточно быстро при токсических уровнях алюминия в почвенном растворе.