Негативное воздействие при поступлении тяжелых металлов в окружающую среду

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.

Еще

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.
Статья научная