Природные и антропогенные источники тяжелых металлов

Все источники поступления поллютантов (загрязнителей) можно разделить на природные и антропогенные. Среди природных источников поступления ТМ в атмосферу выделяются ветровая эрозия, извержения вулканов, лесные пожары, испарение с поверхности почв и растений, поступление с поверхности почвы и др. Причем для Cd, Zn и Pb доля антропогенных поступлений в атмосферу значительно превышает природные (табл. 3).

Табл. 3

Поступление тяжелых металлов в атмосферу, % от суммы

Источник	Тяжелый металл
	Сd	Zn	Pb	Hg
Общий природный источник	26,3	29,0	4,5	81,0
Антропогенный источник	73,7	71,0	95,5	19,0

По хозяйственным и территориальным признакам источники металлотоксикантов подразделяют на локальные и пространственные, а по скорости эмиссии в окружающую среду и объекты живой природы – на регулярные и залповые.

Особую опасность для окружающей среды представляют распределенные в пространстве источники тяжелых металлов, так как именно они загрязняют сравнительно большие территории. К этой группе относятся: автомобильный транспорт, сельскохозяйственные угодья (после обработки содержащими металлы пестицидами), домашние печи, использующие уголь. Вклад различных отраслей промышленности в загрязнение природной среды ТМ отражен в табл. 4.

Табл.4

Отрасли промышленности, загрязняющие природную среду

тяжелыми металлами

Название отрасли	Cd	Cr	Cu	Hg	Pb	Ni	Sn	Zn
Целлюлозно-бумажная промышленность		+	+	+	+	+		+
Горно-добывающая промышленность	+	+		+	+		+	+
Производство хлора и щелочей	+	+		+	+		+	+
Производство удобрений	+	+	+	+	+	+		+
Очистка нефти	+	+	+		+	+		+
Производство стали	+	+	+	+	+	+	+	+
Цветная металлургия		+	+	+	+			+
Авто- и авиастроение	+	+	+	+	+		+	+
Стекло, цемент, керамика		+
Текстильная промышленность		+
Кожевенная промышленность		+
Паросиловые установки		+						+

На предприятиях железнодорожного транспорта источниками поступления тяжелых металлов в окружающую среду служат котельные, участки сварки и резки, химической и электрохимической обработки металлов, аккумуляторные, медницкие отделения. ТМ поступают также при потерях перевозимого сырья и руд, в составе сточных вод предприятий.

Особый интерес для экологических исследований представляют Cd, Pb и Hg, относящиеся к металлам первого класса опасности.

Содержание кадмия в почвах определяется химическим составом материнских пород. Среднее содержание Cd в почвах лежит между 0,07 и 1,1 мг/кг. При этом фоновые уровни Cd в почвах не превосходят 0,5 мг/кг, и все более высокие значения свидетельствуют об антропогенном вкладе в содержание Cd в верхнем слое почв.

Ежегодно в атмосферу выбрасывается свыше 25 тыс. т кадмия. С атмосферными осадками и пылью на поверхность почвы в России ежегодно выпадает 1,9-5,4 г/га кадмия. Из-за несовершенства технологий производства минеральных удобрений выбросы ТМ в окружающую среду превышают проектные величины в 2-3 раза. В то же время при внесении органических удобрений в дозе 50 т/га в почву поступает: свинца – 38, кадмия – 2,3 и никеля – 75 г/га.

Свинец поступает в окружающую среду из антропогенных источников с выбросами промышленных предприятий и автомобильного транспорта, определенную долю вносят сельскохозяйственный сектор, а также природные источники (ветровая эрозия почвы, вулканическая деятельность, лесные пожары). По некоторым оценкам, в результате природной эмиссии в атмосферу поступает в среднем 27 тыс. т свинца в год, а в результате антропогенной деятельности - 425 тыс. т в год.

Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями, как правило, связывают с автомобильным транспортом и деятельностью предприятий цветной металлургии.

Состав парка автомобилей по видам используемого топлива таков: количество автомобилей, использующих газ в качестве топлива, не превышает 2 %, доля грузовых автомобилей с дизельным двигателем составляет в среднем по России 28 %, а автобусов с дизелем - примерно 63 %. Остальные автомобили используют бензин в качестве топлива.

Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно варьируют. Ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать от 10 м до 100-150 м. Это содержание асимметрично по отношению к поперечному профилю дороги, что находит свое отражение в растениях, лесные полосы вдоль дорог задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых аномалий определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В настоящее время на свалках находится до 1 млн. т свинца в отработанных аккумуляторах.

Соединения ртути встречаются в фунгицидах (до последнего времени ртутьсодержащие соединения использовались для протравливания семян), при производстве бумаги и синтезе пластмасс. Отдельные соединения различаются по своей токсичности и устойчивости.

Из всего количества ртути, которое человек получает с пищей, примерно половина приходится на продукты животного происхождения и одна треть - на растительную пищу. Всего в мире ежегодно производится 9000 тонн ртути, из них 5000 тонн впоследствии оказываются в океанах. В озере Вашингтон за последние 100 лет содержание ртути в донных осадках увеличилось в 100 раз. Проходя через пищевые цепи, соединения ртути могут менять свою токсичность. Так, было установлено, что в США в одном озере, в которое фабрика спускала сточные воды, содержавшие связанную в форме неорганических соединений (мало токсичную) ртуть, эти ртутные соединения поглощались растениями (например, камышом), восстанавливались и затем уходили в атмосферу в виде элементарной (очень ядовитой) ртути в газообразном состоянии.