Влияние тяжелых металлов на состояние почв. Методы мониторинга и восстановления

Влияние тяжелых металлов на состояние почв. Методы мониторинга и восстановления

Почва является индикатором экологического благополучия местности. Загрязнения в ее верхние слои поступают вместе с атмосферными осадками, грунтовыми водами, отходами промышленных предприятий. К их числу относятся тяжелые металлы и их производные.

К этой категории веществ принадлежат более сорока химических элементов таблицы Менделеева, различающихся несколькими параметрами:

• плотностью;
• атомной массой;
• степенью токсичности.

Парадокс заключается в том, что многие из них в определенной концентрации необходимы для жизнедеятельности организмов, но ее превышение влечет за собой губительные последствия.

В рамках лабораторного анализа почв проводится исследование показателей безопасности, среди которых – типичные представители группы. Это медь, свинец, молибден, сурьма, мышьяк, свинец и проч.

Источники отравления почвы тяжелыми металлами

Естественный источник, поставляющий химические соединения данной категории, – магматические и осадочные горные породы. Некоторые токсичные элементы попадают в атмосферу, а затем с вулканическими газами, выбросами гейзеров – в почву.

Но масштабное загрязнение грунтов связано с техногенной деятельностью. Тяжелые металлы проникают в грунт следующими путями:

• с отходами предприятий металлообрабатывающей промышленности;
• в процессе сжигания ископаемых видов топлива. Установлено, что угольная и нефтяная зола содержит практически все тяжелые металлы. Суммарная концентрация доходит до 500 г на одну тонну топлива;
• с автомобильными выхлопами;
• с химикатами, применяемыми в сельском хозяйстве.

Всемирная организация здравоохранения называет три самых токсичных варианта заражения грунта: свинцом, кадмием и ртутью. Именно эти показатели обязательно исследуются при проведении анализа почвы. Но значительный ущерб причиняют земельным ресурсам и другие тяжелые металлы в повышенной концентрации.

Из верхних гумусовых горизонтов почвы они удаляются следующим образом:

• в процессе вымывания водорастворимых соединений;
• путем накапливания растениями;
• в результате выветривания.

Но практически для всех представителей группы период снижения их содержания наполовину очень длительный:

• от 700 до 6000 лет у свинца;
• от 300 до 1500 – у меди;
• от 70 до 500 – у цинка.

Тяжелые металлы могут вступать в химические реакции с органическими составляющими почвы. В содержащих гумус слоях они поглощаются очень слабо. На образование соединений и переходных форм влияют особенности грунта:

• при избытке влаги тяжелые металлы переходят в низшие окислительные степени и растворимые формы;
• в условиях анаэробности они легко поглощаются растениями;
• растения накапливают соединения в листьях и стеблях.

Затем, по питательной цепочке, токсичные вещества попадают в организм человека.

Последствия загрязнения почв тяжелыми металлами

Заражение почвенного слоя кадмием, ртутью, свинцом, цинком отражается на состоянии фауны и флоры:

• снижается численность насекомых;
• наблюдается гибель дождевых червей;
• у деревьев уменьшаются в размерах листья, поскольку падает активность клеточных ферментов;
• наблюдается снижение концентрации олиготрофных бактерий.

Почвенные микроорганизмы необходимы для разложения органических веществ. Отклонение их количества от нормы, вызванное заражением грунта тяжелыми металлами, замедляет, приостанавливает этот процесс.

В результате загрязнения изменяются гумусное состояние, кислотность, структура почвенных покровов, что является причиной снижения плодородия.

Кроме дестабилизации почвенного состава, снижения численности и видов микроорганизмов, загрязнение почвы тяжелыми металлами способствует поступлению по пищевым цепочкам токсичных веществ в организм людей, что приводит к росту заболеваемости и сокращению продолжительности жизни.

Охрана почв от загрязнений

Основное защитное мероприятие – недопущение заражения почвы тяжелыми металлами, поскольку удаление их – очень сложная задача. Если показатели безопасности по результатам анализа почв отличаются от норм, очевидно, что загрязнение уже произошло. Существующие методы восстановления включают следующие мероприятия:

• известкование, внесение органических веществ увеличивает показатели кислотности. В некоторой мере это снижает уровень концентрации токсичных металлов;
• высевание и скашивание некоторых растительных культур. Известно, что клевер способен накапливать токсичные элементы;
• устранение миграции тяжелых металлов;
• детоксикация грунтовых вод.

В случаях значительного превышения допустимых норм применяются кардинальные меры: полное снятие, утилизация почвенного покрова, замена его новым слоем.

Контроль состояния земельных ресурсов осуществляется путем проведения лабораторных исследований. Распространенная методика – атомно-абсорбционный анализ образцов. Ее преимущества:

• высокая чувствительность;
• избирательность;
• простота выполнения исследований.

Таким образом удается определить качественный состав (до 70 токсичных элементов) и количественное содержание с точностью 0,1–0,01 мг/кг.

Определение валового содержания металлов не всегда отражает степень загрязнения. Исследование концентрации подвижных форм и соединений проводится путем экстракции из образцов кислотами, солями, буферными растворами.

Читайте также

На некоторых производственных предприятиях, например, фабриках, выпускающих продукты питания, существуют особые требования к чистоте.

Вода, которую мы в быту называем жесткой, имеет высокое содержание ионов металлов. Взаимодействуя с моющими средствами, они образуют нерастворимые соли жирных кислот.

Когда на рабочих местах проводится специальная оценка условий труда (СОУТ), нередко возникают нестандартные ситуации, в результате чего появляются разногласия.

Орган инспекции

• Экспертиза сроков годности
• Экспертиза проектов СЗЗ, ПДВ, ОВОС
• Экспертиза проектов перепланировки

Тяжёлый металл: так ли безопасны овощи с вашего огорода, как вы думаете

Любой дачник уверен, что в магазине все овощи и фрукты – «пластмассовые», на рынке – с нитратами. Зато свои редиска, клубника, помидорчики, огурчики, картошечка, укропчик и далее по списку, выращенные с заботой, любовью, душой и подобными агротехническими приёмами, – одна сплошная витаминная польза.

А вы уверены в безопасности овощей со своего огорода?

К сожалению, это не всегда так. Нитраты в овощах с огорода, щедро, по-хозяйски удобряемого навозом, могут «зашкаливать» – в отличие от продукции, предлагаемой на рынке, а сочные помидорчики и румяные яблочки, выращенные для внучков на участке между автомобильной трассой и заводом, сравнимы с боевым отравляющим оружием. Предлагаю разобраться с одним из вредных для огорода параметров – тяжёлыми металлами.

Тяжёлые металлы

Если вы не поклонник рока, тяжёлые металлы могут вас интересовать как микроэлементы, необходимые растениям и, следовательно, людям для нормального функционирования. Потребность в них – десятые доли процента, иногда сотые и даже тысячные. Они не являются «строительным материалом» и «топливом», но зато в качестве составных частей ферментов, витаминов, белков регулируют все физиологические процессы.

Так, дефицит железа приводит к нарушению фотосинтеза у растений и анемии у человека. Недостаток марганца сказывается на синтезе хлорофилла в клетках листьев и работе мозга и нервной системы людей. Цинк участвует в клеточном обмене растений и отвечает за состояние кожи, волос, развитие и функционирование обоняния, слуха, зрения, а главное – иммунитета человека.

Красивые сочные овощи со своего огорода могут содержать избыточное количество тяжёлых металлов

Перечислять весь список не станем, потому что в данном случае нас интересует не недостаток, а, наоборот, избыток этих элементов: ни для кого не секрет, что деятельность человека приводит к загрязнению окружающей среды. Среди прочих особо выделяется загрязнение тяжёлыми металлами, потому что они и их соединения весьма распространены и отличаются высокой токсичностью. А главное – имеют способность накапливаться в почве, затем попадать в растения, а после – в прочие живые организмы, приводя к хронической интоксикации.

Поэтому, если в почве вашего участка тяжёлых металлов больше, чем допустимо, нужно и безопасно, помидорчики и огурчики могут стать источником медленно действующего яда. Излишки кадмия и цинка снижают усвоение организмом кальция, что ведёт к плохим зубам и хрупким костям, много кадмия и никеля – это заболевания кожи и онкология. Отравления свинцом приводят к умственной отсталости у потомства, а ртуть провоцирует психические расстройства.

Откуда берутся тяжёлые металлы в нашем огороде?

В таблице Менделеева всего около 40 элементов, так или иначе относящихся к тяжёлым металлам. Вообще-то термин «тяжёлые металлы» довольно условен. Потому что химики так и не договорились о едином способе классификации – по атомному весу, массе, плотности или ещё по какому-то параметру. Поэтому чаще всего это понятие используется в экологическом или медицинском контексте.

Особо токсичных веществ, которые требуют контроля предельно допустимой концентрации, в этом списке примерно четверть: кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром.

Практически любая деятельность человека приводит к загрязнению окружающей среды тяжёлыми металлами: промышленность и автотранспорт, ТЭЦ и котельные, мусоросжигательные заводы и сельское хозяйство.

Тяжёлые металлы могут попасть в почву вашего участка, а затем и в ваш организм

Тяжёлые металлы могут попасть в почву вашего участка, а затем, по цепочке, и в организм – ваш и ваших близких – разными путями. Вот основные источники загрязнения.

Автомобили: в выхлопных газах содержится свинец, цинк и медь, в пыли от истирающихся покрышек – свинец, цинк, кадмий, медь.

Промышленные выбросы: мышьяк, ртуть, свинец, цинк и медь.

Органические удобрения: изготовленные из осадков сточных вод и навоза, они содержат свинец (до 80% общего количества), кадмий, цинк, медь.

Минеральные удобрения: кадмий в больших количествах может быть в примесях, содержащихся в суперфосфатах. А кроме него – свинец, хром, кобальт, никель, ванадий, цинк, медь. Свинец, цинк и медь имеются в калийных и азотных удобрениях в легко усваиваемой (в отличие от тяжёлых металлов в фосфорных удобрениях) растениями форме. Кадмий, свинец, марганец и никель также присутствуют в известковых удобрениях, изготовленных из золы от сжигания сланцев и каменного угля.

Не спешите радоваться цветению, если ваш сад находится вблизи автострады

Понятно, что наиболее уязвимыми в плане загрязнения являются садовые участки, располагающиеся в непосредственной близости от крупных производств чёрной металлургии, производства цемента и изделий из него, подвергающихся высокотемпературному обжигу, лакокрасочных предприятий, заводов, производящих минеральные удобрения, ТЭЦ, работающих на минеральном топливе.

Площадь отрицательного действия любого такого предприятия, в зависимости от розы ветров, может достигать 1000 км². Увеличивает концентрацию тяжёлых металлов в почвах и бесконтрольное внесение удобрений – как минеральных, так и органических.

Близость автострад и железных дорог тоже не радует владельцев загородных участков: по результатам замеров, превышение ПДК по свинцу выявлялось на расстоянии до километра от крупной автомобильной трассы. А способность тяжёлых металлов образовывать растворимые в воде соединения многократно увеличивает «зону поражения» – вредные элементы перемещаются наземными и грунтовыми водами и выпадают «кислотными дождями».

Поэтому не стоит заводить огород в городской черте, а если все же решили – присмотритесь к тенденции озеленения крыш . Это не только модно, но и более экологично: вредные элементы потому и названы «тяжёлыми» – выхлопные газы скапливаются внизу, а на городских крышах относительно чисто.

Как ни парадоксально, в промышленной зоне огороды на крышах гораздо более безопасны, чем на земле

Тяжёлые металлы сильнее накапливаются в кислых, малоплодородных, песчаных почвах. Не стоит надеяться и на то, что дача в районе старой, закрытой промзоны безопасна. Тяжёлые металлы гораздо быстрее накапливаются, нежели выводятся: удаление половины изначальной концентрации для кадмия занимает от 13 до 110 лет, цинка – от 70 до 500, меди – от 300 до 1500, а свинца – до 5900 лет.

Остаётся только продать?

Избыток тяжёлых металлов можно заметить невооружённым глазом. Возможно, вам стоит уделить более пристальное внимание почве, если:

• на участке отсутствуют или имеются в малом количестве дождевые черви – при превышении ПДК многих тяжёлых металлов количество червей в почве резко снижается, при четырехкратном превышении они исчезают вовсе;
• не живут в условиях загрязнённости и муравьи;
• на деревьях нет лишайников;
• у вас плохо удаются гладиолусы, бобовые и шпинат – возможно, в почве избыток меди, свёкла, морковь, репа, горох растут неважно, если много свинца;
• листья на деревьях начинают желтеть раньше положенного срока;
• деревья имеют маленький годовой прирост и мелкую листву;
• среди насекомых-вредителей сосущие преобладают над грызущими.

Возможно, вам стоит задуматься не только о том, как спасти розы от тли

Что же делать с токсичным участком? Продать? Пожалуй, это самое правильное решение, если не учитывать не слишком этичное «на тебе, Боже, что мне негоже».

Сделать продукцию с огорода более безопасной можно, улучшив состояние почвы – в случае, если она не сильно загрязнена соединениями тяжёлых металлов. Это, кстати, несложно проверить, сдав почву на анализ – услуга вполне доступна по цене. А заодно и прочий состав узнаете, и рекомендации получите – надо ли известковать , какие удобрения в каких количествах стоит вносить.

Очищаем

Растения способны впитывать тяжёлые металлы. И этим можно воспользоваться. Например, сеять, скашивать и удалять с участка белый клевер. Правда, учтите, что поначалу расти он будет крайне неохотно – клевер чувствителен к наличию в почве даже малых концентраций кадмия, свинца, цинка и меди.

Не уничтожайте все сорняки на участке — они помогут защитить его от загрязнения тяжёлыми металлами

Не уничтожайте тотально сорную растительность на участке – она способна стать буфером между загрязнением и вашими грядками. Такие сорняки, как полынь и одуванчик, накапливают свинец, марганец, медь, цинк, железо. В листьях щавеля скапливается кадмий.

Пожертвуйте частью участка для создания зеленой кулисы со стороны автомобильной магистрали: трёхъярусная живая изгородь из хеномелеса, жимолости, сирени обыкновенной, чубушника, снежноягодника, шиповника морщинистого, бузины чёрной, бирючины, лещины, жёлтой акации, магонии, боярышника, туи, можжевельника в 5 раз уменьшит концентрацию сернистого газа и в 8 – диоксида азота.

Помогут защитить участок и берёзы, ясень манчжурский, дуб черешчатый, сосна. Используйте сорбенты (цеолит, вермикулит) в качестве добавки к грунту при посадке.

Создайте зеленую кулису со стороны автомобильной магистрали

Понижаем кислотность

Как уже говорилось выше, в кислых почвах соединения тяжёлых металлов более подвижны и доступны для растений. Поэтому следует регулярно раскислять почву , переводя тяжёлые металлы в недоступную для растений форму. Кроме того, нейтральная реакция почвы более благоприятна для растений.

Повышаем количество гумуса

Почвы с высоким содержанием гумуса не только более благоприятны для роста растений, но и снижают воздействие тяжёлых металлов. Мульчируйте, используйте в качестве удобрения компост и биогумус вместо навоза.

Выбираем ассортимент

Если ваш участок находится у дороги, подберите ассортимент растений, меньше всего накапливающих вредные вещества. Не стоит растить зелёные листовые овощи, откажитесь от выращивания корнеплодов (свёклы, моркови, пастернака, сельдерея).

Зеленоплодные сорта крыжовника более безопасны

В плодах и семенах тяжёлые металлы накапливаются меньше . Плодово-овощные культуры – это томаты, перцы, огурцы, кабачки, тыквы. Также специалисты считают, что фрукты с зелёной окраской более безопасны в плане накопления вредных веществ.

Растите свой сад и заботьтесь о своём здоровье!

Источник https://testslab.ru/stati/vliyanie-tyazhelyh-metallov-na-sostoyanie-pochv-metody-monitoringa-i-vosstanovleniya/

Источник https://7dach.ru/NatashaPetrova/tyazhelyy-metall-tak-li-bezopasny-ovoschi-s-vashego-ogoroda-kak-vy-dumaete-251680.html