С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами

Содержание

С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами

Почва – это поверхность земли, имеющая свойства, которые характеризуют как живую, так и неживую природу.

Почва является индикатором общей техногенной обстановки. Загрязнения поступают в почву с атмосферными осадками, поверхностными отходами. Также они вносятся в почвенный слой почвенными породами и подземными водами.

К группе тяжелых металлов относятся все цветные металлы с плотностью, превышающей плотность железа. Парадокс этих элементов состоит в том, что в определенных количествах они необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности растений и организмов.

Тяжелые металлы, загрязняющие почву Ртуть
Свинец
Кадмий
Медь и цинк
Молибден

Мышьяк

Но их избыток может привести к тяжелым заболеваниям и даже гибели. Пищевой круговорот становится причиной того, что вредные соединения попадают в организм человека и часто наносят огромный вред здоровью.
Источники загрязнения тяжелыми металлами — это промышленные предприятия. Существует методика, по которой рассчитывается допустимая норма содержания металлов. При этом учитывается суммарная величина нескольких металлов Zc.

Выделяют 4 категории загрязнения земель металлами, которые учитываются в сельском хозяйстве:

допустимая;
умеренно опасная;
высоко-опасная;
чрезвычайно опасная.

Очень важна охрана почв. Постоянный контроль и мониторинг не позволяет выращивать сельскохозяйственную продукцию и вести выпас скота на загрязненных землях.

Тяжелые металлы, загрязняющие почву

Негативные последствия провоцируются переизбытком любых инородных примесей в грунтовых слоях. Самыми опасными, с учетом степени их токсичности, считаются ртуть, кадмий и свинец. Но другие вещества, не характерные для состава, также вызывают загрязнение и вредят земле.

С учетом способности к загрязнению выделяют 4 группы микроэлементов:

Cd – Кадмий
Hg – Ртуть
Pb – Свинец
Cr -Хром

Bi – Висмут
Mo – Молибден
Fe – Железо
Se – Селен
Te – Теллур
Ti – Титан
Ba – Барий
U – Уран

Be – Бериллий
Ni – Никель
Co – Кобальт
As – Мышьяк
Li – Литий
B – Бор
W – Вольфрам
Al – Алюминий
V – Ванадий

Sr – Стронций
Zr – Цирконий
La – Лантан
Nb – Ниобий

На основании классификации по степени загрязнения определяется уровень токсичности и способы очистки.

Ртуть

Вещество проникает в почву с пестицидами. Другой источник ртути – промышленные и бытовые отходы. Среди бытовых предметов, в составе которых есть этот элемент, люминесцентные лампы, термометры, другие измерительные приспособления.

Ежегодно в грунт проникает 5 тыс. тонн этого элемента. Учитывая токсичные свойства, загрязнение почвы ртутью относят к наиболее опасным техногенным процессам. Из земли вещество способно отравлять животных и людей. Попадая в организм, ртуть провоцирует сильную интоксикацию с одновременным поражением нервной системы. Часто отравление приводит к летальным исходам.

Свинец

Наибольшее количество свинца попадает в грунт в местах его добычи. На 1 тонну металла приходится 25 кг свинца, попадающего в землю в виде пыли.

Источником загрязнения выступают транспортные средства. Свинец содержится в выхлопных газах, которые выделяются двигателями внутреннего сгорания. Поэтому почва наиболее загрязнена свинцом возле крупных автомагистралей, шоссе. Радиус загрязнения достигает 200 метров вдоль трасс.

Из грунта свинец проникает в растения, которые позже используются в пищу домашними животными. Вместе с мясом и мясными продуктами токсичный элемент попадает в организм человека.

Читайте также: Способы укладки Стеклоизола на деревянную крышу

Главная опасность свинцовой соли заключается в ее канцерогенных свойств. При попадании в организм в избытке, микроэлемент откладывается в органах, в том числе почках и печени. Поражается нервная система, головной мозг. Избыток свинца повышает риск развития онкологических опухолей, врожденных аномалий.

Кадмий

К источникам кадмия, проникающего в землю, относятся промышленные отходы, образующиеся во время добычи и переработки цинковой, свинцово-цинковой и медно-цинковой руды. Кадмий содержится в составе выхлопных газов, фунгицидов, суперфосфатов.

Медь и цинк

Эти микроэлементы входят в состав веществ, провоцирующих загрязнение почв тяжелыми металлами. В малых количествах они не несут угрозы. Но в высоких концентрациях, особенно в сочетании с другими веществами, оказывают токсичное воздействие.

Загрязнение грунта цинком и медью отмечается в непосредственной близости от предприятий, на которых изготавливаются лакокрасочные материалы, электроприборы, кабели. Также высокие концентрации цинка и меди в земле отмечаются в местах непосредственной добычи этих элементов.

Молибден

Попадание в почву происходит при добыче и переработке медно-молибденовых руд.

Поступление молибдена в почву происходит двумя путями:

Попадание в почву на этапе переработке руды.
Вынос из отвалов рудника.

Молибден относится ко 2-ой категории опасности среди загрязняющих веществ. В минимальных количествах микроэлемент поступает вместе с пищей. Суточная норма составляет до 250 мкг. При попадании в организм свыше 15 мг наступает интоксикация. У пациентов возникают патологии костного мозга, селезенки, развивается подагра.

Сурьма

Источником загрязнения считаются производственные предприятия, на которых используется такое вещество. Сурьма применяется при изготовлении лакокрасочных материалов, электротехники, производстве сплавов, цветных металлов, удобрений.

Сурьма образует летучие соединения. Из-за этого вещество распространяется на большие расстояния от промышленного региона.

Мышьяк

Попадает в грунт при обработке гербицидами и инсектицидами, при помощи которых борются с вредителями. Мышьяк известен токсичными свойствами. Он способен накапливаться в почве. При этом вещество не адсорбируется и не поглощается растениями.

При попадании в организм мышьяк провоцирует поражение нервной системы. Нейротоксикоз приводит к осложнениям, в том числе отказу жизненно важных органов.

Марганец

Марганец входит в число незаменимых микроэлементов, но в концентрациях, превышающих норму, обладает негативным воздействием. Источником загрязнения выступают добывающие и перерабатывающие предприятия.

Из почв, загрязненных тяжелыми металлами, марганец попадает в растения. Оттуда вещество попадает в воздух и воду. По биологическим цепям элемент проникает в организм животных и человека.

При переизбытке марганца нервные клетки отмирают. Это приводит к ряду расстройств, способных привести к летальному исходу.

Читайте также: Загрязнение воды: причины, источники и последствия

Сурьма

Сурьма в почве

Присутствует в некоторых рудах.
Входит в состав сплавов, используемых в различных производственных сферах.

Ее избыток вызывает тяжелые пищевые расстройства.

Мышьяк

Основным источником загрязнения почвы мышьяком являются вещества, с помощью которых борются с вредителями сельскохозяйственных растений, например гербициды, инсектициды. Мышьяк – это накапливающийся яд, вызывающий хронические отравления. Его соединения провоцируют заболевания нервной системы, мозга, кожных покровов.

Марганец

В почве и растениях наблюдается высокое содержание этого элемента.

Анализ на тяжелые металлы

При попадании в почву дополнительного количества марганца быстро создается его опасный избыток. На организме человека это сказывается в виде разрушения нервной системы.

Не менее опасен переизбыток и остальных тяжелых элементов.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что накопление тяжелых металлов в почве влечет за собой тяжелые последствия для состояния здоровья человека и окружающей среды в целом.

Оценка степени загрязнения тяжелыми металлами

При диагностике загрязнения почв применяются разные методы. Каждый из них имеет свою специфику и не одинаково эффективен в разных регионах. Поэтому концентрацию элементов определяют с учетом потенциальных источников загрязнения.

Выделяют такие способы оценки:

Биоиндикация. Оценка состояния грунта, отражаемого биологическими индикаторами. К таким индикаторам относят состояние растений на изучаемой территории, активность грунтовых микроорганизмов, реакции мхов, лишайников на изменения в составе грунта.
Оценка загрязнения снежного покрова. В промышленных регионах микроэлементы попадают в грунт через воздух посредством техногенной пыли. Она оседает и в дальнейшем проникает в почвенные слои. За счет оценки снежного покрова в зимний сезон определяется примерный объем металлов, попадающих в грунт в течение отдельного отрезка времени.
Определение магнитной восприимчивости почвы. Представляет собой экспресс-метод, при котором определяется количество содержащихся в грунте оксидов железа. Эти вещества являются основным разносчиком загрязнения при выбросах в атмосферу.

В регионах, где почва наиболее загрязнена тяжелыми металлами, ведется учет численности микроорганизмов. Этот показатель отражает активность почвы и качество протекающих в ней процессов разложения и адсорбции веществ.

К чему приведет загрязнение почвы?

Загрязнение почвы радиоактивными веществами и другими опасными элементами прямым образом связано со здоровьем и благополучием человечества, поскольку все важное для функционирования и жизни вещества мы получаем из грунта и того, что на нем произрастает. Поэтому последствия загрязнения почвы коснуться многих сфер человеческой жизни.
От загрязнения почвы ядохимикатами ухудшается здоровье и самочувствие человека. Пища, состоящая из отравленных растений или нездорового мяса животных, рано или поздно приводит к образованию новых болезней, мутациям, ухудшению функций организма в целом. Особенно опасно загрязнение почвы пестицидами для подрастающего поколения, поскольку чем меньше здоровой пищи и воздуха получает ребенок, тем слабее будет новое поколение.

Земля в ладонях

Загрязнение почвы опасно развитием хронических и генетических заболеваний. Влияние загрязнения почвы на здоровье человека заключается в том, что химические вещества в составе растений или продуктов животноводства могут стать причиной развития в организме человека новых хронических недугов или врожденных заболеваний, которые нельзя будет вылечить известными методами и лекарствами. Ко всему прочему, отравленные химикатами растения и мясо животных могут привести к голоду и пищевым отравлениям, которые нельзя будет остановить на протяжении длительного времени.

Читать статью Хелатирование (хелирование) – эффекты и побочные эффекты

Загрязненная почва влечет за собой мутации и истребление растений. Химические вещества в почве приводят к тому, что растения перестают произрастать и плодоносить на ней, поскольку не имеют способности приспосабливаться к изменениям химического состава грунта. В результате радиоактивного загрязнения почвы может исчезнуть значительное количество культур, а скапливание и мутации некоторых растений могут привести к эрозии грунта, изменению состава почвы и глобальному отравлению.

Отравленная почва — причина появления токсичных веществ в воздухе. Множество видов загрязнения почвы и продуктов жизнедеятельности, которые скапливаются на поверхности грунта, приводят к образованию токсичных испарений и газов. Как влияет загрязнение почвы на человека? Токсичные вещества в воздухе попадают в легкие человека и могут провоцировать развитие аллергических реакций, многих хронических заболеваний, болезней слизистой оболочки, онкологических проблем.

Загрязнение почвы нарушает биологический баланс и структуру грунта. К чему приводит загрязнение почвы? Загрязнение почвы приводит к постепенному истреблению дождевых червей и многих видов насекомых, которые поддерживают баланс флоры и способствуют обновлению грунта. Без этих видов живых существ грунт может изменить свою структуру и стать непригодным для дальнейшего его использования.

Закажите бесплатную консультацию эколога

Оставьте свой телефон и наши специалисты проконсультируют вас по проведению анализа почвы

Методы очистки земель от тяжелых металлов

Для предотвращения негативных последствий, связанных с попаданием в грунт токсичных веществ, выделяют 2 направления мероприятий. Первое связано со снижением концентрации металлов, проникающих в землю при производстве, в совокупности с отбросами и другими источниками.

Второй путь решения проблемы предполагает восстановление почвы, которая уже подверглась пагубному влиянию. Для этого используются методы, направленные на снижение концентрации металлов и их нейтрализацию.

Использование почв в зависимости от из загрязненности тяжелыми металлами

Известкование

Внесение извести в грунт положительно сказывается на химических, физических и биологических свойствах. В сочетании с известью микроэлементы образуют труднорастворимые соединения, которые постепенно рассасываются за счет химического поглощения.

Растения, выращенные в земле, обработанной известью, содержат минимальное количество металлов в составе. При попадании извести меняется кислотность почвы, в результате чего подвижность частиц тяжелых металлов снижается а растворимость увеличивается.

Читайте также: Чем опасен пластик для человека и окружающей среды

Глинование

Глинование положительно отражается на составе почвы, влияя на подвижность тяжелых металлов. При внесении глины, содержащей минеральные добавки, увеличивается катионообменная емкость грунта. Глинистые вещества сорбируют металлы сильнее органических добавок. Степень воздействия зависит от характеристик загрязняющих веществ.

Промывка почв

При значительной концентрации токсичных веществ применяется метод промывки при помощи реагентов. Способ имеет несколько недостатков, среди которых попадание металлов в грунтовые воды и одновременное выведение из грунта ценных для растений компонентов.

В качестве реагента применяют растворимые соли железа, характеризующиеся низкой токсичностью для растений. После промывания проводится известкование почвы, внесение минеральных и органических удобрений.

Природные и искусственные сорбенты

Метод предусматривает внесение цеолитов – природных сорбирующих веществ, повышающих объем впитываемых микроэлементов. Для биоремедиации могут использоваться метаболически активные грибы, черви или насекомые. Результаты данного метода зависят от общего состояния почвы, степени загрязнения, состава.

В качестве искусственных сорбентов применяют активированный уголь, ионообменные смолы, биологически активные отходы.

Минеральные удобрения

Компоненты минеральных удобрений влияют на подвижность металлов. Однако такой способ не всегда полезен, а при неправильном применении наносит вред. Побочным действием внесения удобрений является рост уровня кислотности, что негативно влияет на подвижность токсинов.

Для детоксикации вносят фторсодержащие удобрения. Метод целесообразен при сильных загрязнениях. При незначительной концентрации вредных веществ применение удобрения ухудшит общее состояние почвы.

Органические удобрения

Земля, подпитанная органикой, менее чувствительна к негативному воздействию. При помощи органических удобрений увеличивается плодородность, растет запас питательных компонентов, необходимых растениям для полноценного роста.

Какие причины загрязнения грунта?

На насущный вопрос, с чем связано загрязнение почвы тяжелыми металлами, экологи отвечают: существует несколько основных причин. Наиболее сильно на загрязнение и деградацию почвы, ухудшение ее качества влияет:
1. Развитие промышленной деятельности человечества. Несмотря на то, что прогрессирование промышленной сферы позволило сделать человечеству большой прорыв в развитии, это сфера была и остается опасной для экологии и здоровья планеты. Связано это с тем, что массовая добыча полезных ископаемых, горных пород, создание шахт и рудников способствуют тому, что на поверхности почвы остается большое количество промышленных отходов, которые не распадаются и не перерабатываются на протяжении многих лет. Происходит загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами. Грунт становится непригодным для дальнейшего использования. 2. Развитие сельскохозяйственной сферы. В процессе развития сферы сельского хозяйства все большее количество удобрений и способов обработки взращиваемых культур перестали иметь натуральную основу и стали химическими. Использование химически активных веществ упрощает и улучшает процесс производства продуктов сельского хозяйства, увеличивает урожай. Однако, эти же химикаты становятся опасными и вредоносными для грунта и человечества. Как влияет загрязнение почвы на здоровье человека? Чужеродные вещества не разлагаются и не расщепляются в грунте, просачиваются в воду, отравляя и постепенно снижая плодородность и здоровье почвы. Химические вещества в сельском хозяйстве также отравляют растения, вызывают загрязнение и истощение почвы, становятся серьезной угрозой для атмосферы планеты. 3. Отходы и их утилизация. Несмотря на то, что промышленная сфера деятельности человека наносит ежегодно огромный удар по экологии и чистоте грунта своими отходами, сам человек загрязняет планету не меньше. В настоящее время главными показателями загрязнения почв химическими веществами являются естественные человеческие отходы жизнедеятельности, которые скапливаются в виде огромных куч биологического мусора. В отходах человека содержится большое количество токсичных веществ, которые негативным образом влияют на здоровье и функционирование грунта. 4. Нефтяные аварии. В процессе производства и транспортировки нефтяных продуктов немалое их количество может быть пролито или рассыпано на почву. Примеров этого явления за время производства нефти более чем достаточно. Нефть просачивается в грунт и попадает в грунтовые воды, которые пропитывают почву и провоцируют загрязнение почвы нефтепродуктами, делают ее непригодной для использования в дальнейшем, а воду — опасной для здоровья человека. 5. Кислотные дожди и их последствия. Кислотные дожди являются результатом промышленной деятельности человека. Испарение большого количества химических веществ в атмосферу приводит к их скапливанию и проникновению обратно в грунт в качестве дождя. Химические дожди могут значительным образом нанести урон растениям и грунту, поменять их биологическую структуру и сделать непригодными для дальнейшего использования или употребления в пищу.

Закажите бесплатно консультацию эколога

Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами

Метод рекультивации почв предусматривает ряд мероприятий, направленных на восстановление естественного состава. Перед началом процедур определяется вещество, вызывающие ухудшение состояния земли.

К методам рекультивации относятся:

Взращивание растений, устойчивых к источникам загрязнения.
Восстановление почвы методом фиторемедиации (высадка растений, накапливающих и удерживающих в себе вредные элементы).
Контроль подвижности тяжелых металлов в грунтовых слоях.
Соблюдение баланса микроэлементов в грунте.
Замена или разбавление загрязненного слоя земли.

При рекультивации применяются многочисленные методы очистки. В вспомогательных целях в грунт вносят вещества-сорбенты естественного и искусственного происхождения.

Круговорот тяжелых металлов в почве

Методы защиты почвы от загрязнения тяжелыми металлами

Для снижения концентрации отравляющих элементов применяют физические, химические и биологические методы.

К ним относятся:

Увеличение кислотности почвы за счет органических и минеральных удобрений.
Очистка грунтовых вод.
Снижение выбросов металлической пыли в атмосферу.
Альтернативные источники энергии.
Уменьшение потерь во время производственных процессов.
Переработка и безопасная утилизация промышленных отходов.

Одновременно с очищением почвенных масс требуются меры, направленные на снижение вредных выбросов в атмосферу и загрязнение почвы. Поэтому защита грунта от тяжелых металлов – только одна из трудностей, связанных с техногенным воздействием на окружающую среду.

Как решить проблему загрязнения почвы?

Если с проблемой утилизации мусора и отходов производства можно справиться путем постройки заводов по переработке, то другие причины загрязнения достаточно сложно устранить быстро и легко.
Прежде чем приступать к решению проблемы загрязнения почвы, стоит детально изучить масштабы и серьезность загрязнения, показатели загрязнения почвы, а также разобраться с причинами этого явления в конкретно выделенном участке или области.

Взятие почвы для анализа

Химическое загрязнение почвы может происходить под влиянием нескольких факторов, которые следует учитывать:

Количество и интенсивность поступающих в грунт загрязняющих веществ и отходов.
Общие характеристики почвы, которая претерпевает загрязнение (параметры всасывания почвы, структура грунта, уровень влажности и растворимости грунта, рассыпчатость и др.).
Особенности климата и погодных условий в выбранной зоне или области загрязнения.
Структура и состояние факторов, которые могут распространять загрязнение (наличие и количество подземных вод, количество зеленых насаждений, виды животных, проживающих в выбранной области).
Особенности биологических факторов, которые влияют на распад химических веществ, их всасывание или обеззараживание в почве, гидролизные процессы.

Лаборатория «ЭкоТекстЭспресс» предоставляет современные услуги сканирования и биологического анализа почвы, проверку химического состава грунта и его морфологических характеристик. Высококвалифицированный персонал предоставит по результатам проведения анализа полный пакет документов с данными о состоянии проверяемого грунта, его насыщенности минералами и пригодности к дальнейшему использованию.
Заполните форму ниже, чтобы получить бесплатную консультацию.