Лекция №6 Загрязнение земель тяжелыми металлами и другими элементами.
Тяжелые металлы – цветные металлы с плотностью больше, чем у железа: свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьма, олово, висмут, ртуть и т.д.
Существует 3 вида загрязнения земель тяжелыми металлами и другими загрязнителями: агрогенный, гидрогенный и аэрогенный.
Аэрогенный перенос загрязнений является наиболее масштабным способом воздействия на природную среду. В связи с тем, что аэрогенный поток является непрерывно действующим, очень важно знать эффекты его непосредственного воздействия на биосферу, а также масштабы, скорость поступления и трансформации загрязнителей в почвах.
Почва в отношении аэрогенного потока техногенных веществ является мощным фильтром, очищающим биосферу, геохимическим барьером, как правило прочно фиксирующим загрязнители в результате процессов трансформации их соединений и существенно ослабляющим поступления их через корневую систему в надземную растительную массу и миграцию в грунтовые воды. В то же время в почве происходит дифференциация форм загрязнителей и перераспределение их с внутрипочвенным и поверхностным стоком с образованием на территориях вторичных техногенных аномалий.
Ареалы повышенных концентраций загрязнителей, фиксируемых по растительности, часто отличаются более высокой интенсивностью и выходят за пределы аналогичных ареалов, фиксируемых по почвам. В связи с этим проведение экологической экспертизы почв должно сопровождаться экологической экспертизой состояния растительного покрова, животного мира и здоровья человека.
Элементы-загрязнители подразделяются по классам опасногсти.
Таблица № 1 – Характеристика элементов по классу опасности
Класс опасности |
Елемент |
1 |
As(мышьяк); Cd(кадмий); Hg(ртуть); Pb(свинец); Se(селен); Zn(цинк); Ti(титан) |
2 |
Co(кобальт); Ni(никель); Mo(молибден); Cu(медь); Sb(сурьма); Cr(цезий) |
3 |
Ba(барий); V(ванидий); W(вольфрам); Mn(марганец); Sr(стронций) |
С целью познания закономерностей рассеивания техногенных выбросов через атмосферу целесообразно закладывать элементарные участки с отбором проб с двух глубин 0-5 и 5-20(25) см. Раздельное обследование и картографирование уровней загрязненности слоев 0-5 и 5-20(25) см. позволяет вскрыть закономерности переноса и рассеивания техногенных выбросов, а также миграцию элементов в верхних слоях почвы.
Изменение структуры биоценозов связываются с величиной техногенного модуля, характеризующегося массой вещества, выпадающей в единицу времени, на единицу площади, либо коэффициентом концентрации (Кс), равным отношению концентрации ингредиента в загрязненной почве к фоновой концентрации.
При загрязнении почвы несколькими химическими элементами (веществами) оценка степени загрязнения проводится по величине суммарного показателя концентрации Zс.
Zс=
где n – число определяемых ингридиентов.
При величине суммарного показателя Zс менее 16 почва относится к 1 категории наиболее слабого загрязнения, 16 – 32 – ко 2 категории; 32 – 128 – к 3 категории, более 128 – к 4 категории наиболее сильного загрязнения.
Согласно принятой медиками-гигиенистами схеме, нормирование подразделяется на транслокационное (переход нормируемого элемента в растение), миграционное воздушное (переход в воздух), миграционное водное (переход в воду) и общесанитарное, гигиеническое (влияние на самоочещающую способность почвы и почвенный микробиоценоз).
Аналитические данные о степени загрязнения почв оцениваются с учетом показателей, включающих предельно допустимые концентрации (ПДК) этих веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности. В последние годы медики-гигиенисты проводят нормирование не только по общему содержанию, но и по концентрациям их подвижных форм (табл. 2).
Анализ элементов-загрязнителей в почвах, растениях, водах проводится в аналитических лабораториях по утвержденным и аттестованным методикам. Определение элементов-загрязнителей проводятся различными методами: химическими (как наиболее доступными); инструментальными – атомно-абсорционными, атомно-эмиссионными прямыми и с концентрированием; рентген-флюоресцентными; нейтронно-активационными; полярографическими.
Таблица 2 – ПДК химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности
Вещество
|
ПДК мг/кг почвы с учетом фона |
Показатели вредности |
|||
транслокационные |
миграционный |
общесанитарный |
|||
водный |
воздушный |
||||
Медь |
3,0 |
3,5 |
72,0 |
- |
3,0 |
Никель |
4,0 |
6,7 |
14,0 |
- |
4,0 |
Цинк |
23,0 |
23,0 |
200 |
- |
37,0 |
Кобальт |
5,0 |
25,0 |
>100 |
- |
5,0 |
Сурьма |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
- |
50,0 |
Марганец |
1500 |
3500 |
1500 |
- |
1500 |
Ванадий |
150 |
170 |
350 |
- |
150 |
Марганец+ванадий |
1000+100 |
1500+150 |
2000+200 |
- |
100+100 |
Свинец |
30,0 |
35,0 |
260 |
- |
30,0 |
Мышьяк |
2,0 |
2,0 |
15,0 |
- |
10,0 |
Ртуть |
2,1 |
2,1 |
33,3 |
2,5 |
5,0 |
Свинец+ ртуть |
20+1 |
20+1 |
30+2 |
- |
30+2 |
Анализ содержания тяжелых металлов следует осуществлять в следующем порядке:
проведение инвентаризации уровней загрязнения почв тяжелыми металлами и выявление мест, подверженных наибольшему загрязнению;
разработка принципов и методов нормирования тяжелых металлов в почвах;
создание методов контроля загрязнения земель и ландшафтов тяжелыми металлами и другими веществами.