Негативное воздействие при поступлении тяжелых металлов в окружающую среду
Автор: Тарасова Ю.И.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 6-4 (93), 2024 года.
Бесплатный доступ
В данной статье рассматривается проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, вызванная деятельностью промышленных предприятий. Предприятия тяжелой промышленности цветной и черной металлургии, а также металлообрабатывающие и машиностроительные предприятия, являются основными источниками загрязнения. Приводятся конкретные примеры видов загрязнения окружающей среды, описывается процесс накопления тяжелых металлов в почве, их вредное воздействие на биоценозы и последующее попадание в пищевые цепи. В заключении автор делает вывод о необходимости постоянного мониторинга загрязнения почв и его влияния на живые организмы с целью предотвращения серьезных последствий для окружающей среды и человека. Таким образом, статья подчеркивает важность принятия мер по охране окружающей среды и контролю за выбросами тяжелых металлов в природу.
Источник негативного воздействия, загрязнение почвы, тяжелые металлы, предельно допустимые концентрации
Короткий адрес: https://sciup.org/170205502
IDR: 170205502 | DOI: 10.24412/2500-1000-2024-6-4-18-21
Текст научной статьи Негативное воздействие при поступлении тяжелых металлов в окружающую среду
Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, являются огромной проблемой для народного хозяйства и экологии. Человек потребляет с питьевой водой тяжелые металлы, которые попадают в грунтовые воды и водоемы. Через растения тяжелые металлы поступают в продукты животного и растительного происхождения. Половина тяжелых металлов попадает с испарением из земли и с транспирацией этих растений в воздух, после чего органы дыхания попадает в организм человека. Также физические поля не безопасны для окружающей среды, т.к. они трансформируются и попадают в тяжелые металлы. Практически вся флора и фауна суши и водоемов страдает от накопления тяжелых металлов. При всем этом половина изменений путем накопления на генетическом уровне действует на биоту [1].
Принято считать, что тяжелыми металлами являются все химические элементы, имеющие атомную массу выше 40-50 и которые обладают свойства металлов. В первую очередь это цинк, свинец, медь, кадмий, марганец, железо, хром, никель и т.п.
Главными источниками антропогенного загрязнения антропогенного загрязнения являются предприятия тяжелой промышленности: цветной и черной металлургии, металлообрабатывающие, машиностроительные.
Опираясь на справочные данные описанные выше предприятия, являются источниками техногенного попадания тяжелых металлов в биосферу, и их величина примерно составляет 80-90% валового объема.
Свалки бытового мусора и промышленные полигоны занимают второе место опасных источников загрязнения. Больше всего источниками тяжелых металлов являются предприятия горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности [2].
По Самарской области работают около 198 промышленных предприятий, из которых 52 являются главными источниками загрязнения воздуха.
В Самаре имеются предприятия тяжелой промышленности цветной и черной металлургии, такими представителями являются Самарский завод вторичных сплавов и ОАО «Самарский сталелитейный завод», к ряду машиностроительных предприятий относятся ОАО «Авиаагрегат», завод «Прогресс», опытно-механический завод ЗАО
АС «Перспектива»,
ОАО «Моторостроитель»,
ОАО «Самарский подшипниковый завод», а такие заводы как ОАО «Самарское станкостроительное предприятие»,
ОАО «Волгостальмонтаж», ОАО «Металлист-Самара», ООО «Станкоагрегат»,
ОАО «Волгабурмаш» являются металлообрабатывающими предприятиями.
В регионах, где развито промышленное и сельскохозяйственное производство, есть всегда опасность загрязнения избыточным количеством тяжелых металлов окружающей среды.
Одним из таких примеров является Самарский регион, поскольку соли тяжелых металлов в первую очередь занимают большую часть отходов предприятия, а также имеют большой спектр применения в разных отраслях промышленности [4].
К примеру, соли тяжелых металлов используют, чтобы создать антикоррозийные покрытия (соли марганца, никеля, хрома, цинка, кадмия), применяют в качестве катализатора (соли кобальта, молибдена, никеля, ванадия, хрома), а также используют в красильной промышленности (соли марганца, кобальта, молибдена, ванадия, хрома, цинка).
Так как промышленные предприятия расположены на почве, то основная часть технологической нагрузки приходится именно на землю, которая также имеет свойство складировать в себе тяжелые металлы.
По причине того, что почва обладает ярко выраженной катионной поглотительной способностью и может хорошо удерживать положительно заряженные ионы металлов, это служит следствием большого накопления ионов металла в почве, т.к. учитывается даже малое количество ионов, поступающее продолжительное время [5].
Согласно информации в литературных источниках ясно, что как только тяжелые металлы попадают в грунт, они меняют свои агрохимические свойства, состав и активность биоценозов почв и грунтов, также уменьшается число микроорганиз- мов (актиномицетов, грибов), беспозвоночных (дождевых червей, пауков, многоножек), мелких членистоногих (клещей, ногохвосток).
Продолжительное действие тяжелых металлов на организмы, живущие в почве, может привести к исчезновению ряда таксонов (Lumbicidae, Gastropoda, Miriapoda), уменьшению числа беспозвоночных гидробионтов (8 тыс./м2 в контроле и 4 тыс./м2 в загрязненной почве), уменьшению числа групп мезофауны, изменение трофической структуры сообществ (понижение числа сапрофагов и увеличение числа хищников).
Тяжелые металлы подвергают экосистему дестабилизации, это происходит из-за того, что тяжелые металлы могут накапливаться в почве и активно влиять на флору. Как следствие негативного влияния на структуру биоценоза тяжелых металлов происходит гибель наиболее чувствительных видов и выпадение определенных ярусов растительных сообществ, например, выпадение мохово-лишайникового яруса.
Особо опасным является тот факт, что растения могут накапливать большое количество металлов без визуальных признаков отравления, в тот момент, когда пищевая цепь открывается через растениеводческую продукцию, и конечным звеном является животное и человек.
Тяжелые металлы в отличие, от органических соединений продвигаясь по цепи питания, не подвергаются превращениям и деструкции. Например, когда люди потребляют рыбу, даже при содержании относительно низкой концентрации в ней ртути (это примерно 0,8 мг/кг у окуня и 1,6 мг/кг у щуки), то они автоматически подвергаются накоплению в волосах металла (50 мг/кг), а также появлению признаков отравления.
Тем самым, во время того, когда тяжелые металлы накапливаются в организме, они крепко остаются на костях, печени, почках и крови и нарушают процессы метаболизма.
В результате такого поступления тяжелых металлов может образоваться опасные заболевания такие как канцерогенез, кад- миевая кардиомиопатия, нарушение репродуктивной функции, работы почек, кишечного тракта и других систем.
Поэтому всегда необходимо проводить постоянный мониторинг почв, чтобы отследить распределение тяжелых металлов в биоценозе, а также обнаружить влияние на живые организмы и возможность войти в пищевые цепочки.
Классификация загрязненных почв
По значениям предельно-допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в почвах и их фоновому содержанию проводят классификацию почв (табл. 1)
По степени загрязненности почвы разделяются на:
-
1) сильнозагрязненные;
-
2) среднезагрязненные;
-
3) слабозагрязненные.
Почвы, которые содержат загрязняющие вещества, которые в несколько раз превышают ПДК, называют сильнозагряз-ненными. Они имеют низкую биологическую продуктивность, а также существенные изменения физических, химических и биологических свойств.
Если в почвах ПДК превышается без видимых изменений в составе почвы, то такие земли являются среднезагрязненны-ми. Слабозагрязненных почвы содержат химические соединения, содержание которых не превышает ПДК, но при этом выше естественного фона [6].
Показатели уровня загрязнения земель тяжелыми металлами представлены в таблице 1.
Таблица 1. Показатели уровня загрязнения земель тяжелыми металлами
Элемент |
Содержание (мг/кг), соответствующее уровню загрязнения |
||||
1-й уровень, допустимый |
2-й уровень, низкий |
3-й уро- вень, сред-ний |
4-й уро- вень, вы-со-кий |
5-й уровень, очень высокий |
|
Cd |
< ПДК |
от 1 до 3 ПДК |
от 3 до 5 |
от 5 до 20 |
> 20 |
Pb |
< ПДК |
от ПДКдо 125 |
от 125 до 250 |
от 250 до 600 |
> 600 |
Hg |
< ПДК |
от ПДКдо 3 |
от 3 до 5 |
от 5 до 10 |
> 10 |
As |
< ПДК |
от ПДКдо 20 |
от 20 до 30 |
от 30 до 50 |
> 50 |
Zn |
< ПДК |
от ПДКдо 500 |
от 500 до 1500 |
от 1500 до 3000 |
> 3000 |
Cu |
< ПДК |
от ПДКдо 200 |
от 200 до 300 |
от 300 до 500 |
> 500 |
Co |
< ПДК |
от ПДКдо 50 |
от 50 до 150 |
от 150 до 300 |
> 300 |
Ni |
< ПДК |
от ПДКдо 150 |
от 150 до 300 |
от 300 до 500 |
> 500 |
Mo |
< ПДК |
от ПДКдо 40 |
от 40 до 100 |
от 100 до 200 |
> 200 |
Sn |
< ПДК |
от ПДКдо 20 |
от 20 до 50 |
от 50 до 300 |
> 300 |
Ba |
< ПДК |
от ПДКдо 200 |
от 200 до 400 |
от 400 до 2000 |
> 2000 |
Cr |
< ПДК |
от ПДКдо 250 |
от 250 до 500 |
от 500 до 800 |
> 800 |
V |
< ПДК |
от ПДКдо 225 |
от 225 до 300 |
от 300 до 350 |
> 350 |
Список литературы Негативное воздействие при поступлении тяжелых металлов в окружающую среду
- Абросимов, А.А. Экология переработки углеводородных систем / Под ред. М.Ю. Доломатова, Э.Г. Теляшева. - М.: Химия, 2002. - 608 с.
- ГОСТ 17.4.4.02-01 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. - Введ. 2001-01-01. - М.: Госстандарт России: Издво стандартов, 200. - 127 с.
- ГОСТ Р 53123-2008 (ИСО 10381-52005) Качество почвы. Отбор проб. Часть 5. Руководство по изучению городских и промышленных участков на предмет загрязнения почвы. - Введ. 2008-03-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2008. - IV, 75.
- ГОСТ Р 56157-2014 Почва. Методики (методы) анализа состава и свойств проб почв. Общие требования к разработке. - Введ. 2014- 01-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2014. - 45 с.
- ГОСТ Р ИСО 22030-2009 Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений. - Введ. 2009-01-09. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2009. - 27 с.
- Добровольский, В.В. Основы почвоведения и география почв / В.В. Добровольский - М., Владос, 2001. - 213 с.