โลหะหนักในดิน โลหะหนักในดิน
การปกป้องสิ่งแวดล้อมจากมลพิษกลายเป็นภารกิจเร่งด่วนของสังคม ในบรรดาสารมลพิษจำนวนมาก โลหะหนักก็เป็นสถานที่พิเศษ โดยทั่วไปองค์ประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่มีมวลอะตอมมากกว่า 50 ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นโลหะ เชื่อกันว่าในหมู่ องค์ประกอบทางเคมีโลหะหนักมีพิษมากที่สุด
ดินเป็นตัวกลางหลักที่โลหะหนักเข้าไปทั้งจากชั้นบรรยากาศและ สภาพแวดล้อมทางน้ำ. นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดมลพิษทุติยภูมิอีกด้วย อากาศพื้นผิวและน้ำที่ไหลจากมันลงสู่มหาสมุทรโลก
โลหะหนักเป็นอันตรายเนื่องจากมีความสามารถในการสะสมในสิ่งมีชีวิต เข้าสู่วงจรเมแทบอลิซึม ก่อตัวเป็นสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกที่เป็นพิษสูง และเปลี่ยนรูปแบบเมื่อเคลื่อนย้ายจากสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โดยไม่ผ่านการย่อยสลายทางชีวภาพ โลหะหนักทำให้เกิดความผิดปกติทางสรีรวิทยาร้ายแรงในมนุษย์ พิษ ภูมิแพ้ โรคมะเร็งส่งผลเสียต่อเอ็มบริโอและมรดกทางพันธุกรรม
ในบรรดาโลหะหนัก ตะกั่ว แคดเมียม และสังกะสีถือเป็นมลพิษที่มีลำดับความสำคัญ สาเหตุหลักมาจากการสะสมทางเทคโนโลยีในสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นในอัตราที่สูง สารกลุ่มนี้มีความสัมพันธ์สูงกับสารประกอบอินทรีย์ที่มีความสำคัญทางสรีรวิทยา
การปนเปื้อนในดินด้วยโลหะหนักในรูปแบบเคลื่อนที่ถือเป็นเรื่องเร่งด่วนที่สุด เนื่องจากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเริ่มคุกคาม ในสถานการณ์ปัจจุบัน มีความจำเป็นไม่เพียงแต่จะต้องเสริมสร้างการวิจัยในทุกแง่มุมของปัญหาโลหะหนักในชีวมณฑลเท่านั้น แต่ยังต้องรวบรวมผลลัพธ์ที่ได้รับในสาขาวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันซึ่งมักจะเชื่อมโยงถึงกันเล็กน้อยเป็นระยะๆ
การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์คือดินที่สร้างโดยมนุษย์ของเขต Zheleznodorozhny ของ Ulyanovsk (โดยใช้ตัวอย่างของถนน Transportnaya)
เป้าหมายหลักของการศึกษาคือเพื่อกำหนดระดับของการปนเปื้อนของโลหะหนักในดินในเมือง
การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์: การหาค่า pH ในตัวอย่างดินที่เลือก การหาความเข้มข้นของทองแดง สังกะสี แคดเมียม ตะกั่วในรูปแบบเคลื่อนที่ วิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับและเสนอข้อแนะนำในการลดปริมาณโลหะหนักในดินในเมือง
ในปี 2548 มีการเก็บตัวอย่างบนทางหลวงบนถนน Transportnaya และในปี 2549 ในอาณาเขตของที่ดินส่วนตัว (ตามถนนสายเดียวกัน) ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับรางรถไฟ เก็บตัวอย่างที่ความลึก 0-5 ซม. และ 5-10 ซม. เก็บตัวอย่างทั้งหมด 20 ตัวอย่าง น้ำหนัก 500 กรัม
ตัวอย่างที่ศึกษาระหว่างปี 2548 และ 2549 เป็นดินที่เป็นกลาง ดินที่เป็นกลางจะดูดซับโลหะหนักจากสารละลายได้ดีกว่าดินที่เป็นกรด แต่มีอันตรายจากการเคลื่อนย้ายโลหะหนักที่เพิ่มขึ้นและการแทรกซึมลงสู่น้ำใต้ดินและอ่างเก็บน้ำใกล้เคียงในช่วงฝนกรด (พื้นที่สำรวจตั้งอยู่ในที่ราบน้ำท่วมถึงแม่น้ำ Sviyaga) ซึ่งจะส่งผลทันที ห่วงโซ่อาหาร. ตัวอย่างเหล่านี้มีปริมาณฮิวมัสต่ำ (2-4%) ดังนั้นจึงไม่มีความสามารถของดินในการสร้างสารเชิงซ้อนออร์กาโนโลหะ
จากการศึกษาในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับปริมาณ Cu, Cd, Zn, Pb ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับความเข้มข้นของดินในพื้นที่ศึกษา ในตัวอย่างปี 2548 พบว่าขีดจำกัดความเข้มข้นสูงสุดของ Cu อยู่ที่ 1-1.2 เท่า Cd สูงกว่า 6-9 เท่า และปริมาณของ Zn และ Pb ไม่เกินขีดจำกัดความเข้มข้นสูงสุด ตัวอย่างที่นำมาจากแปลงครัวเรือน พ.ศ. 2549 ความเข้มข้นของ Cu ไม่เกิน MPC ปริมาณ Cd น้อยกว่าตัวอย่างที่ถ่ายตามถนน แต่ยังคงเกิน MPC ที่จุดต่างๆ ตั้งแต่ 0.3 ถึง 4.6 เท่า ปริมาณธาตุสังกะสีเพิ่มขึ้นเฉพาะจุดที่ 5 คือ 23.3 มก./กก. ของดินที่ความลึก 0-5 ซม. (MPC 23 มก./กก.) และ 24.8 มก./กก. ที่ความลึก 5-10 ซม.
จากผลการศึกษาได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้: ดินมีลักษณะเป็นปฏิกิริยาที่เป็นกลางของสารละลายในดิน ตัวอย่างดินมีปริมาณฮิวมัสต่ำ ในอาณาเขตของเขต Zheleznodorozhny ของ Ulyanovsk สังเกตเห็นการปนเปื้อนของดินด้วยโลหะหนักที่มีความเข้มข้นต่างกัน เป็นที่ยอมรับกันว่าในบางตัวอย่างมี MPC มากเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะสังเกตได้ในการทดสอบดินเพื่อหาความเข้มข้นของแคดเมียม เพื่อปรับปรุงสภาพทางนิเวศวิทยาและภูมิศาสตร์ของดินในพื้นที่ที่กำหนด แนะนำให้ปลูกพืชสะสมโลหะหนัก และจัดการคุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อมของดินด้วยการออกแบบที่ประดิษฐ์ขึ้น มีความจำเป็นต้องดำเนินการติดตามอย่างเป็นระบบและระบุพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนและอันตรายที่สุดด้านสาธารณสุข
ลิงค์บรรณานุกรม
Antonova Yu.A., Safonova M.A. โลหะหนักในดินในเมือง // การวิจัยขั้นพื้นฐาน. – 2550. – ลำดับที่ 11. – หน้า 43-44;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3676 (วันที่เข้าถึง: 31/03/2019) เรานำเสนอนิตยสารที่คุณจัดพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ "Academy of Natural Sciences"
PAGE_BREAK-- โลหะหนักซึ่งเป็นลักษณะของมลพิษกลุ่มกว้างที่ได้รับ เมื่อเร็วๆ นี้การแพร่กระจายที่สำคัญ ในงานทางวิทยาศาสตร์และงานประยุกต์ต่างๆ ผู้เขียนตีความความหมายของแนวคิดนี้แตกต่างออกไป ทั้งนี้ปริมาณของธาตุที่จัดว่าเป็นโลหะหนักนั้นแตกต่างกันอย่างมาก คุณลักษณะหลายประการถูกใช้เป็นเกณฑ์การเป็นสมาชิก: มวลอะตอม ความหนาแน่น ความเป็นพิษ ความชุกในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ระดับการมีส่วนร่วมในวัฏจักรทางธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น ในบางกรณี คำจำกัดความของโลหะหนักรวมถึงธาตุที่จัดอยู่ในประเภทเปราะ (เช่น บิสมัท) หรือเมทัลลอยด์ (เช่น สารหนู)
ในงานที่อุทิศให้กับปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและ การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม, วันนี้ถึง โลหะหนักรวมกว่า 40 โลหะของตารางธาตุ D.I. เมนเดเลเยฟที่มีมวลอะตอมมากกว่า 50 หน่วยอะตอม: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, ซีดี, Sn, Hg, Pb, Biเป็นต้น ในขณะเดียวกัน เงื่อนไขต่อไปนี้มีบทบาทสำคัญในการแบ่งประเภทของโลหะหนัก ได้แก่ ความเป็นพิษสูงต่อสิ่งมีชีวิตที่มีความเข้มข้นค่อนข้างต่ำ ตลอดจนความสามารถในการสะสมทางชีวภาพและการขยายขนาดทางชีวภาพ โลหะเกือบทั้งหมดที่อยู่ภายใต้คำจำกัดความนี้ (ยกเว้นตะกั่ว ปรอท แคดเมียม และบิสมัท ซึ่งบทบาททางชีวภาพซึ่งยังไม่ชัดเจนในปัจจุบัน) มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างแข็งขันในกระบวนการทางชีวภาพและเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์หลายชนิด ตามการจำแนกประเภทของ N. Reimers โลหะที่มีความหนาแน่นมากกว่า 8 g/cm3 ควรถือว่ามีน้ำหนักมาก ดังนั้นโลหะหนักจึงได้แก่ Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
กำหนดอย่างเป็นทางการ โลหะหนักสอดคล้องกัน จำนวนมากองค์ประกอบ อย่างไรก็ตาม ตามที่นักวิจัยมีส่วนร่วมในกิจกรรมภาคปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบการสังเกตสถานะและมลพิษของสิ่งแวดล้อม สารประกอบขององค์ประกอบเหล่านี้ยังห่างไกลจากสิ่งที่เทียบเท่ากับมลพิษ ดังนั้นในงานหลายชิ้นขอบเขตของกลุ่มโลหะหนักจึงแคบลงตามเกณฑ์ลำดับความสำคัญที่กำหนดโดยทิศทางและลักษณะเฉพาะของงาน ดังนั้นในผลงานคลาสสิกของ Yu.A. อิสราเอลอยู่ในรายชื่อ สารเคมีจะถูกกำหนดในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่สถานีพื้นหลังใน เขตสงวนชีวมณฑล, ในบทที่ โลหะหนักชื่อ Pb, Hg, Cd, เช่นในทางกลับกันตามการตัดสินใจของ Task Force on Heavy Metal Emission ที่ทำงานภายใต้การอุปถัมภ์ของคณะกรรมาธิการเศรษฐกิจแห่งสหประชาชาติประจำยุโรปและรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับการปล่อยมลพิษในประเทศยุโรปเท่านั้น Zn, As, Se และ Sbมีสาเหตุมาจาก โลหะหนัก. ตามคำจำกัดความของ N. Reimers โลหะมีตระกูลและโลหะหายากมีความโดดเด่นจากโลหะหนักตามลำดับ โดยยังคงอยู่ เฉพาะ Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. ในงานประยุกต์มักมีการเติมโลหะหนักบ่อยที่สุด Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.
ไอออนของโลหะเป็นส่วนประกอบสำคัญของแหล่งน้ำตามธรรมชาติ ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม (pH, ศักยภาพรีดอกซ์, การมีอยู่ของลิแกนด์) สิ่งเหล่านี้มีอยู่ในสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันและเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอนินทรีย์และออร์แกโนเมทัลลิกหลายชนิด ซึ่งสามารถละลายได้จริง กระจายตัวเป็นคอลลอยด์ หรือเป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุและสารแขวนลอยอินทรีย์
ในทางกลับกัน รูปแบบของโลหะที่ละลายอย่างแท้จริงนั้นมีความหลากหลายมาก ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการไฮโดรไลซิส ไฮโดรไลติกพอลิเมอไรเซชัน (การก่อตัวของโพลีนิวเคลียร์ไฮดรอกโซเชิงซ้อน) และการเกิดเชิงซ้อนกับลิแกนด์ต่างๆ ดังนั้นทั้งคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาของโลหะและความพร้อมของจุลินทรีย์ในน้ำจึงขึ้นอยู่กับรูปแบบการดำรงอยู่ของพวกมันในระบบนิเวศทางน้ำ
โลหะหลายชนิดก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่ค่อนข้างแข็งแกร่งกับอินทรียวัตถุ คอมเพล็กซ์เหล่านี้เป็นหนึ่งในรูปแบบที่สำคัญที่สุดของการอพยพขององค์ประกอบในน่านน้ำธรรมชาติ สารเชิงซ้อนอินทรีย์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากวงจรคีเลตและมีความเสถียร คอมเพล็กซ์ที่เกิดจากกรดในดินที่มีเกลือของเหล็ก อลูมิเนียม ไทเทเนียม ยูเรเนียม วาเนเดียม ทองแดง โมลิบดีนัม และโลหะหนักอื่น ๆ ค่อนข้างละลายได้ดีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง เป็นกรดเล็กน้อย และเป็นด่างเล็กน้อย ดังนั้นสารประกอบเชิงซ้อนออร์แกโนเมทัลลิกจึงสามารถอพยพไปในน้ำธรรมชาติได้ในระยะทางที่ไกลมาก นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับน้ำผิวดินที่มีแร่ธาตุต่ำและส่วนใหญ่เป็นน้ำ ซึ่งการก่อตัวของสารเชิงซ้อนอื่นๆ นั้นเป็นไปไม่ได้
เพื่อทำความเข้าใจปัจจัยที่ควบคุมความเข้มข้นของโลหะในน้ำธรรมชาติ ปฏิกิริยาทางเคมี การดูดซึมทางชีวภาพ และความเป็นพิษ จำเป็นต้องรู้ไม่เพียงแต่ปริมาณทั้งหมดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัดส่วนของรูปแบบอิสระและพันธะของโลหะด้วย
การเปลี่ยนผ่านของโลหะในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำไปเป็นรูปแบบโลหะที่ซับซ้อนมีผลกระทบสามประการ:
1. ความเข้มข้นรวมของไอออนโลหะเพิ่มขึ้นอาจเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนเป็นสารละลายจากตะกอนด้านล่าง
2. ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนของไอออนเชิงซ้อนอาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากการซึมผ่านของไอออนไฮเดรต
3. ความเป็นพิษของโลหะอาจเปลี่ยนแปลงอย่างมากอันเป็นผลมาจากการเกิดสารเชิงซ้อน
ดังนั้นแบบฟอร์มคีเลต Cu, Cd, Hgเป็นพิษน้อยกว่าไอออนอิสระ เพื่อทำความเข้าใจปัจจัยที่ควบคุมความเข้มข้นของโลหะในน้ำธรรมชาติ ปฏิกิริยาทางเคมี การดูดซึม และความเป็นพิษ จำเป็นต้องรู้ไม่เพียงแต่ปริมาณทั้งหมดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัดส่วนของรูปแบบที่ถูกผูกมัดและอิสระด้วย
แหล่งที่มาของมลพิษทางน้ำที่มีโลหะหนักได้แก่ น้ำเสียร้านค้าชุบสังกะสี, สถานประกอบการเหมืองแร่, โลหะวิทยาที่มีเหล็กและอโลหะ, โรงงานสร้างเครื่องจักร โลหะหนักพบได้ในปุ๋ยและยาฆ่าแมลง และสามารถเข้าสู่แหล่งน้ำผ่านทางน้ำที่ไหลบ่าทางการเกษตร
ความเข้มข้นของโลหะหนักที่เพิ่มขึ้นในน้ำธรรมชาติมักเกี่ยวข้องกับมลพิษประเภทอื่นๆ เช่น การทำให้เป็นกรด หลุดออกไป การตกตะกอนของกรดส่งเสริมการลดค่า pH และการเปลี่ยนโลหะจากสถานะที่ดูดซับแร่ธาตุและสารอินทรีย์ไปเป็นสถานะอิสระ
ประการแรก โลหะที่น่าสนใจเหล่านั้นคือโลหะที่ก่อให้เกิดมลพิษในบรรยากาศมากที่สุดเนื่องจากมีการใช้งานในปริมาณที่มีนัยสำคัญในกิจกรรมการผลิต และเป็นผลมาจากการสะสมในสภาพแวดล้อมภายนอก อันตรายร้ายแรงจากมุมมองของกิจกรรมทางชีวภาพและคุณสมบัติที่เป็นพิษ ซึ่งรวมถึงตะกั่ว ปรอท แคดเมียม สังกะสี บิสมัท โคบอลต์ นิกเกิล ทองแดง ดีบุก พลวง วานาเดียม แมงกานีส โครเมียม โมลิบดีนัม และสารหนู
คุณสมบัติทางชีวธรณีเคมีของโลหะหนัก
V - สูง, U - ปานกลาง, N - ต่ำ
วาเนเดียม
วานาเดียมส่วนใหญ่อยู่ในสถานะกระจายตัวและพบได้ใน แร่เหล็ก, น้ำมัน, ยางมะตอย, น้ำมันดิน, หินน้ำมัน, ถ่านหิน ฯลฯ หนึ่งในแหล่งที่มาหลักของมลพิษทางน้ำธรรมชาติที่มีวานาเดียมคือน้ำมันและผลิตภัณฑ์กลั่น
ในน้ำธรรมชาติจะเกิดขึ้นที่ความเข้มข้นต่ำมาก: ในน้ำในแม่น้ำ 0.2 - 4.5 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร ในน้ำทะเล - โดยเฉลี่ย 2 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร
ในน้ำจะเกิดสารเชิงซ้อนประจุลบที่เสถียร (V4O12)4- และ (V10O26)6- ในการอพยพของวานาเดียม บทบาทของสารประกอบเชิงซ้อนที่ละลายกับสารอินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกรดฮิวมิก มีความสำคัญ
วานาเดียมที่มีความเข้มข้นสูงเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ MPC ของวานาเดียมคือ 0.1 mg/dm3 (ตัวบ่งชี้อันตรายจำกัดคือด้านสุขอนามัย-พิษวิทยา) MPCv คือ 0.001 mg/dm3
แหล่งธรรมชาติของบิสมัทใน น้ำธรรมชาติเป็นกระบวนการชะล้างแร่ธาตุที่มีบิสมัท แหล่งที่มาของการเข้าสู่น้ำธรรมชาติอาจเป็นน้ำเสียจากการผลิตยาและน้ำหอมและสถานประกอบการอุตสาหกรรมแก้วบางแห่ง
พบได้ในความเข้มข้นต่ำกว่าไมโครกรัมในน้ำผิวดินที่ปราศจากมลภาวะ พบความเข้มข้นสูงสุดใน น้ำบาดาล ah และคือ 20 µg/dm3 ในน้ำทะเล - 0.02 µg/dm3 MAC คือ 0.1 mg/dm3
แหล่งที่มาหลักของสารประกอบเหล็กในน้ำผิวดินคือกระบวนการทางเคมีของการผุกร่อนของหิน ตามมาด้วยการทำลายและการละลายทางกล ในกระบวนการทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุและสารอินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำธรรมชาติจะเกิดสารประกอบเชิงซ้อนเหล็กที่ซับซ้อนซึ่งอยู่ในน้ำในสถานะละลายคอลลอยด์และแขวนลอย เหล็กจำนวนมากมาจากการไหลบ่าใต้ดินและน้ำเสียจากอุตสาหกรรมโลหะวิทยา งานโลหะ สิ่งทอ สีและสารเคลือบเงา และการไหลบ่าทางการเกษตร
สมดุลของเฟสขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของน้ำ, pH, Eh และอุณหภูมิในระดับหนึ่ง ในการวิเคราะห์ตามปกติ แบบฟอร์มถ่วงน้ำหนักปล่อยอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.45 ไมครอน ประกอบด้วยแร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กเป็นส่วนใหญ่ เหล็กออกไซด์ไฮเดรต และสารประกอบเหล็กที่ถูกดูดซับในสารแขวนลอย โดยทั่วไปจะพิจารณารูปแบบที่ละลายอย่างแท้จริงและรูปแบบคอลลอยด์ร่วมกัน เหล็กละลายแสดงโดยสารประกอบในรูปแบบไอออนิกในรูปแบบของไฮดรอกโซเชิงซ้อนและเชิงซ้อนด้วยสารอนินทรีย์และอินทรีย์ที่ละลายในน้ำธรรมชาติ Fe(II) ส่วนใหญ่จะเคลื่อนที่ในรูปแบบไอออนิก และ Fe(III) ในกรณีที่ไม่มีสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อน จะไม่สามารถอยู่ในสถานะละลายในปริมาณที่มีนัยสำคัญได้
เหล็กมักพบในน้ำที่มีค่า Eh ต่ำ
จากผลของปฏิกิริยาออกซิเดชันทางเคมีและชีวเคมี (โดยการมีส่วนร่วมของแบคทีเรียเหล็ก) Fe(II) จึงเปลี่ยนเป็น Fe(III) ซึ่งเมื่อถูกไฮโดรไลซ์จะตกตะกอนในรูปของ Fe(OH)3 ทั้ง Fe(II) และ Fe(III) มีลักษณะเฉพาะโดยมีแนวโน้มที่จะสร้างสารเชิงซ้อนไฮดรอกโซประเภทนี้ +, 4+, +, 3+, - และอื่นๆ อยู่ร่วมกันในสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกันขึ้นอยู่กับ pH และโดยทั่วไปจะเป็นตัวกำหนดสถานะของระบบเหล็ก-ไฮดรอกซิล รูปแบบหลักของการปรากฏตัวของ Fe (III) ในน้ำผิวดินคือสารประกอบเชิงซ้อนที่มีอนินทรีย์ละลายและ สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่เป็นสารฮิวมิก ที่ pH = 8.0 รูปแบบหลักคือ Fe(OH)3 มีการศึกษารูปแบบคอลลอยด์ของเหล็กน้อยที่สุด ประกอบด้วยเหล็กออกไซด์ไฮเดรต Fe(OH)3 และสารเชิงซ้อนที่มีสารอินทรีย์
ปริมาณธาตุเหล็กในน้ำผิวดินคือหนึ่งในสิบของมิลลิกรัม ใกล้หนองน้ำมีเพียงไม่กี่มิลลิกรัม เนื้อหาที่เพิ่มขึ้นพบธาตุเหล็กในน้ำพรุซึ่งพบได้ในรูปของสารเชิงซ้อนที่มีเกลือของกรดฮิวมิก - ฮิวเมต ความเข้มข้นของธาตุเหล็กสูงสุด (สูงถึงหลายสิบหลายร้อยมิลลิกรัมต่อ 1 dm3) พบได้ในน้ำใต้ดินที่มีค่า pH ต่ำ
เหล็กในระดับหนึ่งส่งผลกระทบต่อการพัฒนาแพลงก์ตอนพืชและองค์ประกอบเชิงคุณภาพของจุลินทรีย์ในอ่างเก็บน้ำในฐานะองค์ประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ
ความเข้มข้นของธาตุเหล็กขึ้นอยู่กับความผันผวนตามฤดูกาล โดยปกติแล้วในอ่างเก็บน้ำที่มีผลผลิตทางชีวภาพสูงในช่วงฤดูร้อนและฤดูหนาวที่ซบเซา ความเข้มข้นของธาตุเหล็กในชั้นล่างสุดของน้ำจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ฤดูใบไม้ร่วง-ฤดูใบไม้ผลิผสม ฝูงน้ำ(homothermy) จะมาพร้อมกับปฏิกิริยาออกซิเดชันของ Fe(II) ถึง Fe(III) และการตกตะกอนของ Fe(OH)3 อย่างหลัง
มันเข้าสู่น้ำธรรมชาติผ่านการชะล้างของดิน แร่โพลีเมทัลลิก และทองแดง ซึ่งเป็นผลมาจากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตในน้ำที่สามารถสะสมได้ สารประกอบแคดเมียมจะถูกลำเลียงลงสู่น้ำผิวดินด้วยน้ำเสียจากโรงงานตะกั่ว-สังกะสี โรงงานแปรรูปแร่ บริษัทเคมีหลายแห่ง (การผลิตกรดซัลฟิวริก) การผลิตกัลวานิก และรวมถึงน้ำจากเหมืองด้วย ความเข้มข้นของสารประกอบแคดเมียมละลายลดลงเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการดูดซับการตกตะกอนของแคดเมียมไฮดรอกไซด์และคาร์บอเนตและการบริโภค สิ่งมีชีวิตในน้ำ.
แคดเมียมในรูปแบบที่ละลายในน้ำธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นแร่ธาตุและสารประกอบเชิงซ้อนออร์แกโนมิเนอรัล แคดเมียมรูปแบบแขวนลอยหลักคือสารประกอบที่ถูกดูดซับ แคดเมียมส่วนสำคัญสามารถเคลื่อนตัวภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในน้ำได้
ในน้ำในแม่น้ำที่ไม่มีมลพิษและมีมลพิษเล็กน้อย แคดเมียมบรรจุอยู่ในความเข้มข้นต่ำกว่าไมโครกรัม ส่วนในน้ำเสียและน้ำเสีย ความเข้มข้นของแคดเมียมสามารถสูงถึงสิบไมโครกรัมต่อ 1 dm3
สารประกอบแคดเมียมมีบทบาทสำคัญในกระบวนการชีวิตของสัตว์และมนุษย์ เมื่อความเข้มข้นสูงขึ้นจะเป็นพิษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผสมกับสารพิษอื่นๆ
ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 0.001 mg/dm3 ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 0.0005 mg/dm3 (สัญญาณจำกัดของอันตรายคือทางพิษวิทยา)
สารประกอบโคบอลต์เข้าสู่น้ำธรรมชาติอันเป็นผลมาจากกระบวนการชะล้างจากคอปเปอร์ไพไรต์และแร่อื่น ๆ จากดินระหว่างการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตและพืชตลอดจนน้ำเสียจากโรงงานโลหะวิทยา งานโลหะ และเคมี โคบอลต์บางส่วนมาจากดินอันเป็นผลจากการย่อยสลายสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์
สารประกอบโคบอลต์ในน้ำธรรมชาติอยู่ในสถานะละลายและแขวนลอย ความสัมพันธ์เชิงปริมาณจะพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมีของน้ำ อุณหภูมิ และค่า pH รูปแบบที่ละลายจะแสดงโดยสารประกอบเชิงซ้อนเป็นหลัก ได้แก่ ด้วยสารอินทรีย์จากน้ำธรรมชาติ สารประกอบของโคบอลต์ไดเวเลนต์มีลักษณะโดยทั่วไปมากที่สุดสำหรับน้ำผิวดิน เมื่อมีสารออกซิไดซ์ ไตรวาเลนต์โคบอลต์สามารถมีอยู่ในความเข้มข้นที่เห็นได้ชัดเจน
โคบอลต์เป็นองค์ประกอบทางชีวภาพชนิดหนึ่งและมักพบในร่างกายของสัตว์และพืช ปริมาณโคบอลต์ไม่เพียงพอในดินสัมพันธ์กับปริมาณโคบอลต์ไม่เพียงพอในพืชซึ่งก่อให้เกิดการพัฒนาของโรคโลหิตจางในสัตว์ (เขตไทกา - ป่าที่ไม่ใช่เชอร์โนเซม) โคบอลต์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิตามินบี 12 มีอิทธิพลอย่างมากต่อการจัดหาสารไนโตรเจน เพิ่มปริมาณคลอโรฟิลล์และกรดแอสคอร์บิก กระตุ้นการสังเคราะห์ทางชีวภาพ และเพิ่มปริมาณโปรตีนไนโตรเจนในพืช อย่างไรก็ตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของสารประกอบโคบอลต์เป็นพิษ
ในน่านน้ำในแม่น้ำที่ไม่มีมลพิษและมีมลพิษเล็กน้อย ปริมาณจะอยู่ในช่วงตั้งแต่หนึ่งในสิบถึงหนึ่งในพันของมิลลิกรัมต่อ 1 dm3 ปริมาณน้ำทะเลโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 0.5 μg/dm3 ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 0.1 มก./เดม3 ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 0.01 มก./เดม3
แมงกานีส
แมงกานีสเข้าสู่ผิวน้ำเนื่องจากการชะล้างแร่เฟอร์โรแมงกานีสและแร่ธาตุอื่น ๆ ที่มีแมงกานีส (ไพโรลูไซต์, ไซโลมีเลน, บราไนต์, แมงกาไนต์, ดินเหลืองดำ) แมงกานีสในปริมาณมากมาจากการย่อยสลายของสัตว์น้ำและ สิ่งมีชีวิตของพืชโดยเฉพาะสีน้ำเงิน-เขียว ไดอะตอมและพืชน้ำชั้นสูง สารประกอบแมงกานีสจะถูกลำเลียงไปยังแหล่งกักเก็บด้วยน้ำเสียจากโรงงานเสริมสมรรถนะแมงกานีส โรงงานโลหะ สถานประกอบการอุตสาหกรรมเคมี และน้ำจากเหมือง
ความเข้มข้นของแมงกานีสไอออนในน้ำธรรมชาติลดลงเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการออกซิเดชันของ Mn(II) ถึง MnO2 และออกไซด์ที่มีวาเลนท์สูงอื่นๆ ที่ตกตะกอน พารามิเตอร์หลักที่กำหนดปฏิกิริยาออกซิเดชันคือความเข้มข้นของออกซิเจนละลายน้ำ ค่า pH และอุณหภูมิ ความเข้มข้นของสารประกอบแมงกานีสที่ละลายน้ำจะลดลงเนื่องจากการใช้ประโยชน์จากสาหร่าย
รูปแบบหลักของการอพยพของสารประกอบแมงกานีสในน้ำผิวดินคือสารแขวนลอยซึ่งองค์ประกอบนั้นจะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบของหินที่ถูกระบายออกจากน้ำรวมถึงไฮดรอกไซด์คอลลอยด์ของโลหะหนักและสารประกอบแมงกานีสที่ถูกดูดซับ สารอินทรีย์และกระบวนการก่อตัวของแมงกานีสที่ซับซ้อนด้วยลิแกนด์อนินทรีย์และอินทรีย์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการอพยพของแมงกานีสในรูปแบบที่ละลายและคอลลอยด์ Mn(II) ก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้โดยมีไบคาร์บอเนตและซัลเฟต คอมเพล็กซ์ของแมงกานีสกับคลอรีนไอออนนั้นหายาก สารประกอบเชิงซ้อนของ Mn(II) กับสารอินทรีย์มักจะมีความเสถียรน้อยกว่าโลหะทรานซิชันอื่นๆ ซึ่งรวมถึงสารประกอบที่มีเอมีน กรดอินทรีย์ กรดอะมิโน และสารฮิวมิก Mn(III) ที่มีความเข้มข้นสูงสามารถอยู่ในสถานะละลายได้เมื่อมีสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนรุนแรงเท่านั้น Mn(YII) ไม่พบในน้ำธรรมชาติ
ในน่านน้ำของแม่น้ำ ปริมาณแมงกานีสมักจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 160 μg/dm3 ปริมาณเฉลี่ยในน้ำทะเลคือ 2 μg/dm3 ในน้ำใต้ดิน - n.102 - n.103 μg/dm3
ความเข้มข้นของแมงกานีสในน้ำผิวดินขึ้นอยู่กับความผันผวนตามฤดูกาล
ปัจจัยที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของแมงกานีส ได้แก่ อัตราส่วนระหว่างพื้นผิวและน้ำที่ไหลบ่าใต้ดิน ความเข้มข้นของการบริโภคในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง การสลายตัวของแพลงก์ตอนพืช จุลินทรีย์ และพืชน้ำที่สูงขึ้น ตลอดจนกระบวนการสะสมของมันลงสู่ด้านล่าง แหล่งน้ำ.
บทบาทของแมงกานีสในชีวิตของพืชชั้นสูงและสาหร่ายในแหล่งน้ำมีขนาดใหญ่มาก แมงกานีสส่งเสริมการใช้คาร์บอนไดออกไซด์ของพืช ซึ่งจะเพิ่มความเข้มข้นของการสังเคราะห์ด้วยแสง และมีส่วนร่วมในกระบวนการลดไนเตรตและการดูดซึมไนโตรเจนโดยพืช แมงกานีสส่งเสริมการเปลี่ยนจาก Fe(II) ที่เป็นแอคทีฟไปเป็น Fe(III) ซึ่งช่วยปกป้องเซลล์จากพิษ เร่งการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต ฯลฯ บทบาทที่สำคัญทางนิเวศวิทยาและสรีรวิทยาของแมงกานีสจำเป็นต้องมีการศึกษาและการแพร่กระจายของแมงกานีสในแหล่งน้ำธรรมชาติ
สำหรับอ่างเก็บน้ำเพื่อการสุขาภิบาล ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MPC) (สำหรับไอออนแมงกานีส) จะตั้งไว้ที่ 0.1 มก./ลูกบาศก์เมตร
ด้านล่างนี้คือแผนที่แสดงการกระจายตัวของความเข้มข้นเฉลี่ยของโลหะ: แมงกานีส ทองแดง นิกเกิล และตะกั่ว ซึ่งสร้างขึ้นตามข้อมูลเชิงสังเกตระหว่างปี 1989 - 1993 ใน 123 เมือง การใช้ข้อมูลล่าสุดจะถือว่าไม่เหมาะสม เนื่องจากเนื่องจากการผลิตลดลง ความเข้มข้นของสารแขวนลอย และด้วยเหตุนี้ โลหะจึงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
ผลกระทบต่อสุขภาพโลหะหลายชนิดเป็นส่วนหนึ่งของฝุ่นและมีผลกระทบอย่างมากต่อสุขภาพ
แมงกานีสเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากโลหะวิทยาที่เป็นเหล็ก (60% ของการปล่อยก๊าซแมงกานีสทั้งหมด) วิศวกรรมเครื่องกลและงานโลหะ (23%) โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก (9%) และแหล่งขนาดเล็กจำนวนมาก เช่น จากการเชื่อม
แมงกานีสที่มีความเข้มข้นสูงทำให้เกิดพิษต่อระบบประสาท ความเสียหายต่อระบบประสาทส่วนกลาง และโรคปอดบวม
ความเข้มข้นสูงสุดของแมงกานีส (0.57 - 0.66 μg/m3) พบได้ในศูนย์กลางโลหะวิทยาขนาดใหญ่: Lipetsk และ Cherepovets รวมถึง Magadan เมืองส่วนใหญ่ที่มีความเข้มข้น Mn สูง (0.23 - 0.69 μg/m3) กระจุกตัวอยู่บนคาบสมุทร Kola: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (ดูแผนที่)
สำหรับปี 2534 - 2537 การปล่อยแมงกานีสจาก แหล่งอุตสาหกรรมลดลง 62% ความเข้มข้นเฉลี่ย - 48%
ทองแดงเป็นหนึ่งในธาตุที่สำคัญที่สุด กิจกรรมทางสรีรวิทยาของทองแดงส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการรวมไว้ในศูนย์กลางของเอนไซม์รีดอกซ์ ปริมาณทองแดงที่ไม่เพียงพอในดินส่งผลเสียต่อการสังเคราะห์โปรตีน ไขมัน และวิตามิน และก่อให้เกิดภาวะมีบุตรยากของสิ่งมีชีวิตในพืช ทองแดงมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและส่งผลต่อการดูดซึมไนโตรเจนจากพืช ในเวลาเดียวกันความเข้มข้นของทองแดงที่มากเกินไปก็ส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์
สารประกอบ Cu(II) พบมากที่สุดในน้ำธรรมชาติ สารประกอบ Cu(I) ที่พบมากที่สุดคือ Cu2O, Cu2S และ CuCl ซึ่งละลายได้ในน้ำเพียงเล็กน้อย ในการปรากฏตัวของลิแกนด์ในตัวกลางที่เป็นน้ำพร้อมกับความสมดุลของการแยกตัวของไฮดรอกไซด์จำเป็นต้องคำนึงถึงการก่อตัวของรูปแบบที่ซับซ้อนต่าง ๆ ที่อยู่ในสมดุลกับไอออนของน้ำโลหะ
แหล่งที่มาหลักของทองแดงที่ไหลเข้าสู่น้ำธรรมชาติคือน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเคมีและโลหะ น้ำจากเหมือง และสารรีเอเจนต์อัลดีไฮด์ที่ใช้ในการทำลายสาหร่าย ทองแดงอาจเป็นผลมาจากการกัดกร่อนของท่อทองแดงและโครงสร้างอื่นๆ ที่ใช้ในระบบประปา ในน้ำใต้ดินปริมาณทองแดงจะถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาของน้ำกับหินที่บรรจุอยู่ (chalcopyrite, chalcocite, Covellite, Bornite, Malachite, Azurite, chrysacolla, Brotantine)
ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของทองแดงในน้ำของอ่างเก็บน้ำสำหรับการใช้น้ำสุขาภิบาลคือ 0.1 mg/dm3 (สัญญาณจำกัดของอันตรายคือสุขอนามัยทั่วไป) ในน้ำของอ่างเก็บน้ำประมง - 0.001 mg/dm3
เมือง
โนริลสค์
มอนเชกอร์สค์
ครัสนูรัลสค์
โคลชูจิโน
ซาโปเลียร์นี
การปล่อยคอปเปอร์ออกไซด์ M (พันตัน/ปี) และความเข้มข้นเฉลี่ยต่อปี q (μg/m3) ของทองแดง
ทองแดงเข้าสู่อากาศโดยมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตโลหะวิทยา ในการปล่อยของแข็งนั้นส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของสารประกอบ ส่วนใหญ่เป็นคอปเปอร์ออกไซด์
วิสาหกิจโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็กคิดเป็น 98.7% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากมนุษย์ทั้งหมดของโลหะนี้ ซึ่ง 71% ดำเนินการโดยองค์กรของความกังวล Norilsk Nickel ซึ่งตั้งอยู่ใน Zapolyarny และ Nikel, Monchegorsk และ Norilsk และมีการปล่อยทองแดงประมาณ 25% ใน Revda และ Krasnouralsk , Kolchugino และคนอื่นๆ
ความเข้มข้นของทองแดงสูงทำให้เกิดอาการมึนเมา โรคโลหิตจาง และโรคตับอักเสบ
ดังที่เห็นได้จากแผนที่ เมือง Lipetsk และ Rudnaya Pristan มีความเข้มข้นของทองแดงสูงสุด ความเข้มข้นของทองแดงยังเพิ่มขึ้นในเมืองต่างๆ ของคาบสมุทร Kola ใน Zapolyarny, Monchegorsk, Nikel, Olenegorsk และใน Norilsk
การปล่อยทองแดงจากแหล่งอุตสาหกรรมลดลง 34% ความเข้มข้นเฉลี่ย 42%
โมลิบดีนัม
สารประกอบโมลิบดีนัมเข้าสู่ผิวน้ำเนื่องจากการชะล้างจากแร่ธาตุที่มีโมลิบดีนัมจากภายนอก โมลิบดีนัมยังเข้าสู่แหล่งน้ำด้วยน้ำเสียจากโรงงานแปรรูปและสถานประกอบโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก ความเข้มข้นของสารประกอบโมลิบดีนัมลดลงเกิดขึ้นเนื่องจากการตกตะกอนของสารประกอบที่ละลายน้ำได้น้อย กระบวนการดูดซับโดยสารแขวนลอยของแร่ธาตุ และการบริโภคของสิ่งมีชีวิตในน้ำจากพืช
โมลิบดีนัมในน้ำผิวดินส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปแบบ หมู่42-. มีโอกาสมากที่มันจะมีอยู่ในรูปของสารเชิงซ้อนออร์แกโนมิเนอรัล ความเป็นไปได้ที่จะเกิดการสะสมในสถานะคอลลอยด์เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันของโมลิบดีไนต์เป็นสารที่หลวมและกระจายตัวอย่างประณีต
ในน่านน้ำของแม่น้ำ พบโมลิบดีนัมที่ความเข้มข้นตั้งแต่ 2.1 ถึง 10.6 μg/dm3 น้ำทะเลมีโมลิบดีนัมเฉลี่ย 10 µg/dm3
โมลิบดีนัมในปริมาณเล็กน้อยจำเป็นต่อการพัฒนาสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์ตามปกติ โมลิบดีนัมเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์แซนทีนออกซิเดส เมื่อขาดโมลิบดีนัมเอนไซม์จะเกิดขึ้นในปริมาณที่ไม่เพียงพอซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาทางลบในร่างกาย โมลิบดีนัมเป็นอันตรายหากความเข้มข้นสูง เมื่อมีโมลิบดีนัมมากเกินไป การเผาผลาญจะหยุดชะงัก
ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของโมลิบดีนัมในแหล่งน้ำเพื่อการสุขาภิบาลคือ 0.25 mg/dm3
สารหนูเข้าสู่น้ำธรรมชาติจากแหล่งน้ำแร่ พื้นที่ที่เกิดการทำให้เป็นแร่ของสารหนู (สารหนูไพไรต์ เรียลการ์ orpiment) รวมถึงจากโซนที่เกิดออกซิเดชันของหินโพลีเมทัลลิก คอปเปอร์โคบอลต์ และทังสเตน สารหนูบางชนิดมาจากดินและจากการย่อยสลายสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์ด้วย การบริโภคสารหนูจากสิ่งมีชีวิตในน้ำเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ความเข้มข้นในน้ำลดลงซึ่งเห็นได้ชัดเจนที่สุดในช่วงระยะเวลาของการพัฒนาแพลงก์ตอนที่เข้มข้น
สารหนูเข้าไปในปริมาณมาก แหล่งน้ำด้วยน้ำเสียจากโรงงานแปรรูป ของเสียจากการผลิตสีย้อม โรงฟอกหนัง และโรงงานยาฆ่าแมลง รวมถึงจากพื้นที่เกษตรกรรมที่ใช้สารกำจัดศัตรูพืช
ในน้ำธรรมชาติ สารประกอบอาร์เซนิกจะอยู่ในสถานะละลายและแขวนลอย ความสัมพันธ์ระหว่างนี้จะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีของน้ำและค่า pH ในรูปแบบที่ละลาย สารหนูจะเกิดขึ้นในรูปแบบไตรและเพนตะวาเลนต์ โดยส่วนใหญ่เป็นแอนไอออน
ในน่านน้ำแม่น้ำที่ไม่มีมลพิษ มักพบสารหนูในระดับไมโครกรัม ใน น้ำแร่ความเข้มข้นอาจสูงถึงหลายมิลลิกรัมต่อ 1 dm3 ในน้ำทะเลจะมีความเข้มข้นเฉลี่ย 3 µg/dm3 ในน้ำใต้ดินพบได้ที่ความเข้มข้น n.105 µg/dm3 สารประกอบสารหนูที่มีความเข้มข้นสูงเป็นพิษต่อร่างกายของสัตว์และมนุษย์ โดยยับยั้งกระบวนการออกซิเดชั่นและยับยั้งการส่งออกซิเจนไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่อ
ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับสารหนูคือ 0.05 มก./ลูกบาศก์เมตร (ตัวบ่งชี้อันตรายที่เป็นขีดจำกัดคือด้านพิษวิทยาด้านสุขอนามัย) และความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับสารหนูคือ 0.05 มก./ลูกบาศก์เมตร
การปรากฏตัวของนิกเกิลในน้ำธรรมชาติเกิดจากองค์ประกอบของหินที่น้ำไหลผ่าน: พบในบริเวณที่มีแร่ทองแดง - นิกเกิลซัลไฟด์และแร่เหล็ก - นิกเกิลสะสมอยู่ มันเข้าสู่น้ำจากดินและจากสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์ระหว่างการสลายตัว ปริมาณนิกเกิลที่เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับสาหร่ายประเภทอื่นพบได้ในสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว สารประกอบนิกเกิลยังเข้าสู่แหล่งน้ำด้วยน้ำเสียจากร้านชุบนิกเกิล โรงงานยางสังเคราะห์ และโรงงานความเข้มข้นของนิกเกิล การปล่อยนิกเกิลจำนวนมากมาพร้อมกับการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล
ความเข้มข้นของสารอาจลดลงเนื่องจากการตกตะกอนของสารประกอบ เช่น ไซยาไนด์ ซัลไฟด์ คาร์บอเนต หรือไฮดรอกไซด์ (ที่มีค่า pH เพิ่มขึ้น) เนื่องจากสิ่งมีชีวิตในน้ำและกระบวนการดูดซับใช้สารดังกล่าว
ในน้ำผิวดิน สารประกอบนิกเกิลจะอยู่ในสถานะละลาย สารแขวนลอย และคอลลอยด์ อัตราส่วนเชิงปริมาณจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำ อุณหภูมิ และค่า pH ตัวดูดซับสำหรับสารประกอบนิกเกิลอาจเป็นเหล็กไฮดรอกไซด์ สารอินทรีย์ แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีการกระจายตัวสูง และดินเหนียว รูปแบบที่ละลายน้ำส่วนใหญ่เป็นไอออนเชิงซ้อน โดยทั่วไปจะมีกรดอะมิโน กรดฮิวมิกและกรดฟุลวิค และยังเป็นสารเชิงซ้อนไซยาไนด์เข้มข้นอีกด้วย สารประกอบนิกเกิลที่พบมากที่สุดในน้ำธรรมชาติคือสารประกอบที่พบในสถานะออกซิเดชัน +2 สารประกอบ Ni3+ มักเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง
สารประกอบนิกเกิลมีบทบาทสำคัญในกระบวนการสร้างเม็ดเลือดโดยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เนื้อหาที่เพิ่มขึ้นมีผลเฉพาะต่อระบบหัวใจและหลอดเลือด นิกเกิลเป็นองค์ประกอบหนึ่งของสารก่อมะเร็ง อาจทำให้เกิดโรคระบบทางเดินหายใจได้ เชื่อกันว่าไอออนนิกเกิลอิสระ (Ni2+) มีพิษมากกว่าสารประกอบเชิงซ้อนประมาณ 2 เท่า
ในน้ำในแม่น้ำที่ไม่มีมลพิษและมีมลพิษเล็กน้อย ความเข้มข้นของนิกเกิลมักจะอยู่ในช่วง 0.8 ถึง 10 μg/dm3; ในมลภาวะจะมีค่าหลายสิบไมโครกรัมต่อ 1 dm3 ความเข้มข้นเฉลี่ยของนิกเกิลในน้ำทะเลคือ 2 μg/dm3 ในน้ำใต้ดิน - n.103 μg/dm3 ในการล้างหินที่มีนิกเกิลในน้ำใต้ดิน บางครั้งความเข้มข้นของนิกเกิลอาจเพิ่มขึ้นเป็น 20 มก./ลูกบาศก์เมตร
นิกเกิลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากองค์กรโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก ซึ่งคิดเป็น 97% ของการปล่อยนิกเกิลทั้งหมด ซึ่ง 89% มาจากองค์กรของความกังวลเกี่ยวกับนิกเกิล Norilsk ซึ่งตั้งอยู่ใน Zapolyarny และ Nikel, Monchegorsk และ Norilsk
ปริมาณนิกเกิลที่เพิ่มขึ้นในสิ่งแวดล้อมทำให้เกิดโรคประจำถิ่นและมะเร็งหลอดลม สารประกอบนิกเกิลอยู่ในกลุ่มสารก่อมะเร็งกลุ่ม 1
แผนที่แสดงจุดต่างๆ ที่มีความเข้มข้นของนิกเกิลโดยเฉลี่ยสูงในตำแหน่งที่เกี่ยวข้องกับนิกเกิลของ Norilsk: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk
การปล่อยนิกเกิลจากสถานประกอบการอุตสาหกรรมลดลง 28% ความเข้มข้นเฉลี่ย 35%
การปล่อยก๊าซ M (พันตัน/ปี) และความเข้มข้นเฉลี่ยต่อปี q (µg/m3) ของนิกเกิล
มันเข้าสู่น้ำธรรมชาติอันเป็นผลมาจากกระบวนการชะล้างแร่ธาตุที่มีดีบุก (แคสซิเทอไรต์, สแตนนิน) รวมถึงน้ำเสียจากอุตสาหกรรมต่าง ๆ (การตายของผ้า, การสังเคราะห์สีอินทรีย์, การผลิตโลหะผสมด้วยการเติมดีบุก ฯลฯ ).
พิษของดีบุกมีน้อย
ในน้ำผิวดินที่ปราศจากมลภาวะ ดีบุกจะพบได้ในความเข้มข้นต่ำกว่าไมโครกรัม ในน้ำใต้ดินมีความเข้มข้นถึงไม่กี่ไมโครกรัมต่อ 1 dm3 ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 2 มก./ลูกบาศก์เมตร
สารประกอบปรอทสามารถเข้าสู่ผิวน้ำได้เนื่องจากการชะล้างของหินในบริเวณที่มีสารปรอท (ชาด, เมตาซินนาบาไรต์, ลิฟวิงสโตนไนต์) ในระหว่างการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตในน้ำที่สะสมสารปรอท ปริมาณน้ำจำนวนมากเข้าสู่แหล่งน้ำด้วยน้ำเสียจากสถานประกอบการที่ผลิตสีย้อม ยาฆ่าแมลง ยารักษาโรค และวัตถุระเบิดบางชนิด โรงไฟฟ้าพลังความร้อนโรงไฟฟ้าถ่านหินปล่อยสารประกอบปรอทจำนวนมากออกสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งไปจบลงในแหล่งน้ำอันเป็นผลจากการสะสมตัวแบบเปียกและแบบแห้ง
ความเข้มข้นของสารประกอบปรอทที่ละลายลดลงเกิดขึ้นเนื่องจากการสกัดโดยสิ่งมีชีวิตในทะเลและน้ำจืดจำนวนมากซึ่งมีความสามารถในการสะสมในความเข้มข้นที่สูงกว่าเนื้อหาในน้ำหลายเท่ารวมถึงกระบวนการดูดซับโดยสารแขวนลอยและ ตะกอนด้านล่าง
ในน้ำผิวดิน สารประกอบปรอทจะอยู่ในสถานะละลายและแขวนลอย อัตราส่วนระหว่างสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของน้ำและค่า pH สารปรอทที่ถูกแขวนลอยจะถูกดูดซับด้วยสารประกอบปรอท รูปแบบที่ละลายคือโมเลกุลที่ไม่แยกออกจากกัน สารประกอบอินทรีย์และแร่ธาตุที่ซับซ้อน ปรอทสามารถอยู่ในน้ำของแหล่งน้ำได้ในรูปของสารประกอบเมทิลเมอร์คิวรี
สารประกอบปรอทมีความเป็นพิษสูง ส่งผลต่อระบบประสาทของมนุษย์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเยื่อเมือก การทำงานของมอเตอร์และการหลั่งบกพร่อง ระบบทางเดินอาหารการเปลี่ยนแปลงในเลือด ฯลฯ กระบวนการเมทิลเลชั่นของแบคทีเรียมุ่งเป้าไปที่การก่อตัวของสารประกอบเมทิลเมอร์คิวรีซึ่งเป็นพิษมากกว่าเกลือแร่ปรอทหลายเท่า สารประกอบเมทิลเมอร์คิวรี่สะสมในปลาและสามารถเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้
ความเข้มข้นสูงสุดของปรอทที่อนุญาตคือ 0.0005 mg/dm3 (สัญญาณจำกัดของอันตรายคือด้านสุขอนามัย-พิษวิทยา) ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 0.0001 mg/dm3
แหล่งที่มาตามธรรมชาติของตะกั่วที่ไหลลงสู่ผิวน้ำคือกระบวนการละลายของแร่ธาตุภายนอก (กาลีนา) และแร่ธาตุภายนอก (แองเกิลไซต์, เซรัสไซต์ ฯลฯ) ปริมาณตะกั่วที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในสิ่งแวดล้อม (รวมถึงในน้ำผิวดิน) มีความเกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ถ่านหินการใช้ตะกั่วเตตระเอทิลเป็นสารป้องกันการน็อคในเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์และการปล่อยลงสู่แหล่งน้ำด้วยน้ำเสียจากแร่ โรงงานแปรรูป, โรงงานโลหะวิทยาบางแห่ง, โรงงานเคมี, เหมืองแร่ ฯลฯ ปัจจัยสำคัญในการลดความเข้มข้นของตะกั่วในน้ำคือการดูดซับโดยสารแขวนลอยและการตกตะกอนพร้อมกับสารตะกั่วลงในตะกอนด้านล่าง ตะกั่วและโลหะอื่นๆ ถูกสกัดและสะสมโดยสิ่งมีชีวิตในน้ำ
ตะกั่วพบได้ในน้ำธรรมชาติในสถานะละลายและแขวนลอย (ดูดซับ) ในรูปแบบที่ละลายน้ำจะพบได้ในรูปของแร่ธาตุและสารเชิงซ้อนออร์แกโนมิเนอรัล เช่นเดียวกับไอออนอย่างง่าย ในรูปแบบที่ไม่ละลายน้ำ โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของซัลไฟด์ ซัลเฟต และคาร์บอเนต
ในน่านน้ำของแม่น้ำ ความเข้มข้นของตะกั่วมีตั้งแต่หนึ่งในสิบถึงหน่วยไมโครกรัมต่อ 1 dm3 แม้แต่ในน้ำในแหล่งน้ำที่อยู่ติดกับบริเวณแร่โพลีเมทัลลิก ความเข้มข้นของมันก็ยังไม่ถึงสิบมิลลิกรัมต่อ 1 dm3 เฉพาะในน้ำร้อนคลอไรด์เท่านั้นที่ความเข้มข้นของตะกั่วบางครั้งอาจสูงถึงหลายมิลลิกรัมต่อ 1 dm3
ตัวบ่งชี้ที่จำกัดของความเป็นอันตรายของตะกั่วคือด้านสุขอนามัยและพิษวิทยา ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับตะกั่วคือ 0.03 มก./เดม3 ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับตะกั่วคือ 0.1 มก./เดม3
ตะกั่วมีอยู่ในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากอุตสาหกรรมโลหะวิทยา งานโลหะ วิศวกรรมไฟฟ้า ปิโตรเคมี และการขนส่งยานยนต์
ผลกระทบของสารตะกั่วต่อสุขภาพเกิดขึ้นจากการสูดอากาศที่มีสารตะกั่วเข้าไป และการกินสารตะกั่วผ่านทางอาหาร น้ำ และฝุ่นละออง ตะกั่วสะสมในร่างกาย กระดูก และเนื้อเยื่อพื้นผิว ตะกั่วส่งผลต่อไต ตับ ระบบประสาท และอวัยวะที่สร้างเม็ดเลือด ผู้สูงอายุและเด็กมีความไวต่อสารตะกั่วแม้แต่น้อยเป็นพิเศษ
การปล่อยก๊าซ M (พันตัน/ปี) และความเข้มข้นเฉลี่ยต่อปี q (µg/m3) ของตะกั่ว
ตลอดระยะเวลาเจ็ดปีที่ผ่านมา การปล่อยสารตะกั่วจากแหล่งอุตสาหกรรมลดลง 60% เนื่องจากการลดการผลิตและการปิดโรงงานหลายแห่ง การปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมที่ลดลงอย่างรวดเร็วไม่ได้มาพร้อมกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ลดลง ความเข้มข้นของตะกั่วโดยเฉลี่ยลดลงเพียง 41% ความแตกต่างในการลดการปล่อยสารตะกั่วและความเข้มข้นอาจอธิบายได้ด้วยการรายงานการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของยานพาหนะน้อยเกินไปในปีก่อนหน้า ปัจจุบันจำนวนรถยนต์และการจราจรหนาแน่นเพิ่มขึ้น
ตะกั่วเตตระเอทิล
มันลงสู่น้ำธรรมชาติได้เนื่องจากใช้เป็นสารป้องกันการน็อคในเชื้อเพลิงของยานพาหนะทางน้ำ เช่นเดียวกับการไหลบ่าบนพื้นผิวจากพื้นที่เมือง
สารนี้มีความเป็นพิษสูงและมีคุณสมบัติสะสม
แหล่งที่มาของเงินที่เข้าสู่ผิวน้ำคือน้ำบาดาลและน้ำเสียจากเหมืองแร่ โรงงานแปรรูป และสถานประกอบการถ่ายภาพ ปริมาณธาตุเงินที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวข้องกับการใช้สารเตรียมฆ่าเชื้อแบคทีเรียและฆ่าเชื้อแบคทีเรีย
ในน้ำเสีย เงินสามารถมีอยู่ในรูปแบบละลายและแขวนลอย ส่วนใหญ่ในรูปของเกลือเฮไลด์
ในน้ำผิวดินที่ปราศจากมลภาวะ จะพบธาตุเงินในระดับความเข้มข้นต่ำกว่าไมโครกรัม ในน้ำใต้ดิน ความเข้มข้นของเงินอยู่ในช่วงตั้งแต่ไม่กี่ถึงสิบไมโครกรัมต่อ 1 dm3 ในน้ำทะเล โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 0.3 μg/dm3
ซิลเวอร์ไอออนสามารถทำลายแบคทีเรียและฆ่าเชื้อในน้ำได้แม้ในปริมาณความเข้มข้นเล็กน้อย (ขีดจำกัดล่างของผลการฆ่าเชื้อแบคทีเรียของไอออนเงินคือ 2.10-11 โมล/ลูกบาศก์เมตร) บทบาทของธาตุเงินในร่างกายของสัตว์และมนุษย์ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ
MPC ของเงินคือ 0.05 mg/dm3
พลวงเข้าสู่ผิวน้ำเนื่องจากการชะล้างแร่พลวง (สติบไนต์, เซนาร์มอนไทต์, วาเลนติไนต์, เซเวนไทต์, สติบิโอคาไนต์) และน้ำเสียจากยาง แก้ว การย้อมสี และโรงงานไม้ขีด
ในน้ำธรรมชาติ สารประกอบพลวงจะอยู่ในสถานะละลายและแขวนลอย ภายใต้ลักษณะเฉพาะของสภาวะรีดอกซ์ของน้ำผิวดิน การมีอยู่ของพลวงทั้งไตรวาเลนต์และเพนตะวาเลนต์เป็นไปได้
ในน้ำผิวดินที่ไม่มีมลพิษ พลวงจะพบได้ในความเข้มข้นต่ำกว่าไมโครกรัม ในน้ำทะเลมีความเข้มข้นถึง 0.5 μg/dm3 ในน้ำใต้ดิน - 10 μg/dm3 MPC ของพลวงคือ 0.05 mg/dm3 (ตัวบ่งชี้อันตรายจำกัดคือด้านสุขอนามัย-พิษวิทยา) MPCv คือ 0.01 mg/dm3
สารประกอบโครเมียมไตรและเฮกซะวาเลนต์จะเข้าสู่ผิวน้ำเนื่องจากการชะล้างจากหิน (โครไมต์, โครคอยต์, ยูวาโรไวต์ ฯลฯ) จำนวนบางส่วนมาจากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตและพืชจากดิน ปริมาณจำนวนมากอาจเข้าสู่แหล่งน้ำด้วยน้ำเสียจากร้านชุบด้วยไฟฟ้า ร้านย้อมผ้าของโรงงานสิ่งทอ โรงฟอกหนัง และสถานประกอบการอุตสาหกรรมเคมี ความเข้มข้นของโครเมียมไอออนที่ลดลงสามารถสังเกตได้อันเป็นผลมาจากการบริโภคโดยสิ่งมีชีวิตในน้ำและกระบวนการดูดซับ
ในน้ำผิวดิน สารประกอบโครเมียมอยู่ในสถานะละลายและแขวนลอย อัตราส่วนระหว่างนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำ อุณหภูมิ และ pH ของสารละลาย สารประกอบโครเมียมแขวนลอยส่วนใหญ่เป็นสารประกอบโครเมียมที่ถูกดูดซับ ตัวดูดซับอาจเป็นดินเหนียว เหล็กไฮดรอกไซด์ แคลเซียมคาร์บอเนตที่ตกตะกอนซึ่งมีการกระจายตัวสูง ซากสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์ ในรูปแบบละลาย โครเมียมสามารถพบได้ในรูปของโครเมตและไดโครเมต ภายใต้สภาวะที่ใช้ออกซิเจน Cr(VI) จะเปลี่ยนรูปเป็น Cr(III) ซึ่งเป็นเกลือที่ไฮโดรไลซ์ในตัวกลางที่เป็นกลางและเป็นด่างเพื่อปล่อยไฮดรอกไซด์
ในน้ำในแม่น้ำที่ไม่มีมลพิษและมีมลพิษเล็กน้อย ปริมาณโครเมียมมีตั้งแต่สองสามในสิบของไมโครกรัมต่อลิตรไปจนถึงหลายไมโครกรัมต่อลิตร ในแหล่งน้ำที่มีมลพิษจะมีถึงหลายสิบและหลายร้อยไมโครกรัมต่อลิตร ความเข้มข้นเฉลี่ยในน้ำทะเลคือ 0.05 µg/dm3 ในน้ำบาดาล - โดยปกติจะอยู่ในช่วง n.10 - n.102 µg/dm3
สารประกอบของ Cr(VI) และ Cr(III) ในปริมาณที่เพิ่มขึ้นมีคุณสมบัติเป็นสารก่อมะเร็ง สารประกอบ Cr(VI) มีอันตรายมากกว่า
มันเข้าสู่น้ำธรรมชาติอันเป็นผลมาจากกระบวนการทำลายและการละลายของหินและแร่ธาตุที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ (สฟาเลอไรต์, ซิงค์ไซต์, กอสลาไรต์, สมิธโซไนต์, คาลาไมน์) รวมถึงน้ำเสียจากโรงงานแปรรูปแร่และร้านชุบด้วยไฟฟ้าการผลิตกระดาษ parchment , สีแร่, เส้นใยวิสโคส และอื่นๆ
ในน้ำส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปไอออนิกหรือในรูปของแร่ธาตุและสารเชิงซ้อนอินทรีย์ บางครั้งพบอยู่ในรูปแบบที่ไม่ละลายน้ำ เช่น ไฮดรอกไซด์ คาร์บอเนต ซัลไฟด์ เป็นต้น
ในน่านน้ำของแม่น้ำ ความเข้มข้นของสังกะสีมักจะอยู่ระหว่าง 3 ถึง 120 μg/dm3 ในน้ำทะเล - ตั้งแต่ 1.5 ถึง 10 μg/dm3 ปริมาณในน้ำแร่และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในน้ำเหมืองที่มีค่า pH ต่ำอาจมีนัยสำคัญ
สังกะสีเป็นหนึ่งในองค์ประกอบย่อยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตและ การพัฒนาตามปกติสิ่งมีชีวิต ในเวลาเดียวกัน สารประกอบสังกะสีหลายชนิดเป็นพิษ โดยหลักๆ คือซัลเฟตและคลอไรด์
MPC สำหรับ Zn2+ คือ 1 mg/dm3 (ขีดจำกัดของอันตรายคือทางประสาทสัมผัส), MPC สำหรับ Zn2+ คือ 0.01 mg/dm3 (ขีดจำกัดของอันตรายคือทางพิษวิทยา)
โลหะหนักครองอันดับที่สองในแง่ของอันตราย รองจากยาฆ่าแมลงและเหนือกว่ามลพิษที่รู้จักกันดีอย่างคาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์อย่างมาก และในการคาดการณ์พวกมันควรจะกลายเป็นสิ่งที่อันตรายที่สุดและอันตรายมากกว่าขยะและของแข็งจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ของเสีย. มลพิษจากโลหะหนักมีความเกี่ยวข้องกับการใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตภาคอุตสาหกรรม ควบคู่ไปกับระบบการทำให้บริสุทธิ์ที่อ่อนแอ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่โลหะหนักเข้าสู่สิ่งแวดล้อม รวมถึงดิน ก่อให้เกิดมลพิษและเป็นพิษ
โลหะหนักถือเป็นมลพิษลำดับต้นๆ ซึ่งจำเป็นต้องมีการตรวจสอบติดตามในทุกสภาพแวดล้อม ในงานทางวิทยาศาสตร์และงานประยุกต์ต่างๆ ผู้เขียนตีความความหมายของแนวคิดเรื่อง "โลหะหนัก" แตกต่างกัน ในบางกรณี คำจำกัดความของโลหะหนักรวมถึงธาตุที่จัดอยู่ในประเภทเปราะ (เช่น บิสมัท) หรือเมทัลลอยด์ (เช่น สารหนู)
ดินเป็นตัวกลางหลักที่โลหะหนักเข้ามา รวมทั้งจากชั้นบรรยากาศและสิ่งแวดล้อมทางน้ำ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นแหล่งมลพิษทุติยภูมิของอากาศผิวดินและน้ำที่ไหลจากนั้นลงสู่มหาสมุทรโลก พืชดูดซับโลหะหนักจากดิน ซึ่งต่อมากลายเป็นอาหารของสัตว์ที่มีการจัดระเบียบสูง
ความต่อเนื่อง
--PAGE_BREAK-- 3.3. ความเป็นพิษของสารตะกั่ว
ปัจจุบันสารตะกั่วเป็นสาเหตุหนึ่งของพิษทางอุตสาหกรรมเป็นอันดับแรก เนื่องจากมีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ คนงานเหมืองแร่ตะกั่ว, ในโรงถลุงตะกั่ว, ในการผลิตแบตเตอรี่, ในระหว่างการบัดกรี, ในโรงพิมพ์, ในการผลิตแก้วคริสตัลหรือผลิตภัณฑ์เซรามิก, น้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่ว, สีตะกั่ว ฯลฯ ล้วนสัมผัสกับสารตะกั่ว มลภาวะจากสารตะกั่วในอากาศในบรรยากาศ ดินและน้ำในบริเวณใกล้เคียงกับอุตสาหกรรมดังกล่าว รวมถึงใกล้ทางหลวงสายหลัก ก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อการสัมผัสสารตะกั่วต่อประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เหล่านี้ และเหนือสิ่งอื่นใดคือเด็กๆ ที่ไวต่อผลกระทบของโลหะหนักมากกว่า
ควรสังเกตด้วยความเสียใจว่าในรัสเซียไม่มีนโยบายของรัฐเกี่ยวกับกฎหมาย กฎระเบียบ และกฎระเบียบทางเศรษฐกิจเกี่ยวกับผลกระทบของสารตะกั่วต่อสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุข ในการลดการปล่อยก๊าซ (การปล่อยของเสีย) ของตะกั่วและสารประกอบออกสู่สิ่งแวดล้อม และหยุดการผลิตน้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่วโดยสิ้นเชิง
เนื่องจากงานด้านการศึกษาที่ไม่น่าพอใจอย่างยิ่งที่จะอธิบายให้ประชากรทราบถึงระดับอันตรายของผลกระทบของโลหะหนักในร่างกายมนุษย์จำนวนที่อาจเกิดขึ้นในรัสเซีย ติดต่ออย่างมืออาชีพด้วยตะกั่ว กรณีของพิษจากสารตะกั่วเรื้อรังได้รับการบันทึกไว้ใน 14 อุตสาหกรรมในรัสเซีย อุตสาหกรรมชั้นนำ ได้แก่ อุตสาหกรรมไฟฟ้า (การผลิตแบตเตอรี่) การทำเครื่องมือ การพิมพ์ และ โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็กในนั้นความมึนเมาเกิดจากการเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MPC) ของตะกั่วในอากาศในพื้นที่ทำงาน 20 ครั้งขึ้นไป
แหล่งที่มาของสารตะกั่วที่สำคัญคือควันไอเสียจากรถยนต์ เนื่องจากครึ่งหนึ่งของรัสเซียยังคงใช้น้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่ว อย่างไรก็ตาม โรงงานโลหะวิทยา โดยเฉพาะโรงถลุงทองแดง ยังคงเป็นแหล่งที่มาหลักของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม และมีผู้นำอยู่ที่นี่ ในอาณาเขต ภูมิภาคสแวร์ดลอฟสค์แหล่งปล่อยสารตะกั่วที่ใหญ่ที่สุดในประเทศมี 3 แหล่ง: ในเมือง Krasnouralsk, Kirovograd และ Revda
ปล่องไฟของโรงถลุงทองแดง Krasnouralsk สร้างขึ้นในช่วงหลายปีของการพัฒนาอุตสาหกรรมของสตาลินและใช้อุปกรณ์ตั้งแต่ปี 1932 พ่นตะกั่ว 150-170 ตันต่อปีไปยังเมือง 34,000 แห่งซึ่งครอบคลุมทุกสิ่งด้วยฝุ่นตะกั่ว
ความเข้มข้นของตะกั่วในดิน Krasnouralsk แตกต่างกันไปตั้งแต่ 42.9 ถึง 790.8 มก./กก. โดยความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ MPC = 130 μ/kg ตัวอย่างน้ำประปาในหมู่บ้านใกล้เคียง Oktyabrsky ซึ่งเลี้ยงโดยแหล่งน้ำใต้ดินเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตได้ถึงสองเท่า
มลพิษจากสารตะกั่วในสิ่งแวดล้อมส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ การสัมผัสกับสารตะกั่วทำให้ผู้หญิงและผู้ชายบกพร่อง ระบบสืบพันธุ์. สำหรับสตรีตั้งครรภ์และวัยเจริญพันธุ์ ระดับสารตะกั่วในเลือดที่สูงขึ้นก่อให้เกิดอันตรายเป็นพิเศษ เนื่องจากภายใต้อิทธิพลของการทำงานของประจำเดือนของสารตะกั่วจะหยุดชะงัก การคลอดก่อนกำหนด การแท้งบุตร และการเสียชีวิตของทารกในครรภ์ เป็นเรื่องปกติมากขึ้นเนื่องจากการแทรกซึมของสารตะกั่วผ่านรก สิ่งกีดขวาง ทารกแรกเกิดมีอัตราการเสียชีวิตสูง
พิษจากสารตะกั่วเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อเด็กเล็ก - ส่งผลต่อพัฒนาการของสมองและระบบประสาท การทดสอบเด็ก Krasnouralsk 165 คนที่มีอายุ 4 ปีขึ้นไปเผยให้เห็นความล่าช้าอย่างมาก การพัฒนาจิตเด็กที่เข้ารับการตรวจร้อยละ 75.7 และ 6.8 พบว่ามีความบกพร่องทางจิตรวมทั้งปัญญาอ่อนด้วย
เด็ก อายุก่อนวัยเรียนมีความอ่อนไหวต่อผลร้ายของสารตะกั่วมากที่สุดเพราะพวกเขา ระบบประสาทอยู่ในขั้นสร้าง. แม้ในปริมาณที่น้อย พิษจากสารตะกั่วก็จะลดลง การพัฒนาทางปัญญาความสนใจและความสามารถในการมีสมาธิ ความล่าช้าในการอ่านนำไปสู่การพัฒนาความก้าวร้าว การสมาธิสั้น และปัญหาอื่น ๆ ในพฤติกรรมของเด็ก ความผิดปกติของพัฒนาการเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ยาวนานและไม่สามารถรักษาให้หายได้ น้ำหนักแรกเกิดน้อย อาการแคระแกร็น และการสูญเสียการได้ยินยังเป็นผลมาจากพิษจากสารตะกั่วอีกด้วย การมึนเมาในปริมาณมากทำให้เกิดภาวะปัญญาอ่อน โคม่า อาการชัก และการเสียชีวิต
เอกสารไวท์เปเปอร์ที่ตีพิมพ์โดยผู้เชี่ยวชาญชาวรัสเซียรายงานว่ามลพิษจากสารตะกั่วครอบคลุมทั่วทั้งประเทศ และเป็นหนึ่งในภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมจำนวนมากในอดีตสหภาพโซเวียตที่เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ดินแดนส่วนใหญ่ของรัสเซียประสบกับภาระจากการสะสมของตะกั่วที่เกินภาระวิกฤตสำหรับการทำงานปกติของระบบนิเวศ ในหลายสิบเมือง ความเข้มข้นของสารตะกั่วในอากาศและดินเกินค่าที่สอดคล้องกับความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต
ระดับสูงสุดของมลพิษทางอากาศที่มีตะกั่วซึ่งเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตนั้นพบได้ในเมือง Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok
การสะสมของตะกั่วในปริมาณสูงสุดซึ่งนำไปสู่การเสื่อมโทรมของระบบนิเวศภาคพื้นดินนั้นพบได้ในภูมิภาคมอสโก, วลาดิเมียร์, นิจนีนอฟโกรอด, Ryazan, Tula, Rostov และ Leningrad
แหล่งที่อยู่นิ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการปล่อยตะกั่วมากกว่า 50 ตันในรูปของสารประกอบต่าง ๆ ลงสู่แหล่งน้ำ ในเวลาเดียวกัน โรงงานแบตเตอรี่ 7 แห่งจะปล่อยสารตะกั่ว 35 ตันต่อปีผ่านระบบท่อระบายน้ำ การวิเคราะห์การกระจายตัวของการปล่อยสารตะกั่วลงสู่แหล่งน้ำในรัสเซียแสดงให้เห็นว่าผู้นำในการบรรทุกประเภทนี้ ได้แก่ Leningrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza และ ภูมิภาคออยอล.
ประเทศนี้จำเป็นต้องมีมาตรการเร่งด่วนเพื่อลดมลพิษจากสารตะกั่ว แต่ขณะนี้วิกฤตเศรษฐกิจของรัสเซียกำลังบดบังอยู่ ปัญหาทางนิเวศวิทยา. ท่ามกลางภาวะตกต่ำทางอุตสาหกรรมที่ดำเนินมายาวนาน รัสเซียขาดวิธีการในการทำความสะอาดมลพิษในอดีต แต่หากเศรษฐกิจเริ่มฟื้นตัวและโรงงานต่างๆ กลับมาทำงานอีกครั้ง มลพิษก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น
10 เมืองที่มีมลพิษมากที่สุดของอดีตสหภาพโซเวียต
(โลหะจะแสดงตามลำดับลำดับความสำคัญสำหรับเมืองที่กำหนดจากมากไปน้อย)
4. สุขอนามัยของดิน การกำจัดของเสีย.
ดินในเมืองและพื้นที่ที่มีประชากรอื่นๆ และสภาพแวดล้อมโดยรอบมีความแตกต่างกันมานานแล้วจากดินที่มีคุณค่าทางชีวภาพตามธรรมชาติ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรักษาสมดุลของระบบนิเวศ ดินในเมืองได้รับผลกระทบที่เป็นอันตรายเช่นเดียวกับอากาศในเมืองและไฮโดรสเฟียร์ ดังนั้นการย่อยสลายที่สำคัญจึงเกิดขึ้นทุกที่ สุขอนามัยของดินไม่ได้รับการเอาใจใส่มากพอ แม้ว่าความสำคัญของดินในฐานะองค์ประกอบหลักประการหนึ่งของชีวมณฑล (อากาศ น้ำ ดิน) และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมทางชีวภาพนั้นมีความสำคัญมากกว่าน้ำ เนื่องจากปริมาณของสิ่งหลัง (โดยหลักคือคุณภาพของ น้ำบาดาล) ถูกกำหนดโดยสภาพของดินและไม่สามารถแยกปัจจัยเหล่านี้ออกจากกันได้ ดินมีความสามารถในการทำให้บริสุทธิ์ด้วยตนเองทางชีวภาพ: ในดินการสลายของเสียที่เข้ามาและการเกิดแร่จะเกิดขึ้น ในที่สุด ดินก็ชดเชยแร่ธาตุที่สูญเสียไป
หากเป็นผลมาจากการบรรทุกดินมากเกินไป หากส่วนประกอบใด ๆ ของความสามารถในการทำให้เป็นแร่หายไป สิ่งนี้จะนำไปสู่การหยุดชะงักของกลไกการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองและทำให้ดินเสื่อมโทรมโดยสมบูรณ์ ในทางกลับกัน การสร้างสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการทำให้ดินบริสุทธิ์ด้วยตนเอง จะช่วยรักษาสมดุลทางนิเวศวิทยาและเงื่อนไขสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด รวมถึงมนุษย์ด้วย
ดังนั้นปัญหาในการทำให้ขยะเป็นกลางซึ่งมีผลกระทบทางชีวภาพที่เป็นอันตรายจึงไม่ได้จำกัดอยู่เพียงปัญหาการกำจัดเท่านั้น แต่เป็นปัญหาด้านสุขอนามัยที่ซับซ้อนกว่า เนื่องจากดินเป็นจุดเชื่อมโยงระหว่างน้ำ อากาศ และมนุษย์
4.1.
บทบาทของดินต่อการเผาผลาญ
ความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างดินกับมนุษย์นั้นดำเนินการผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมเป็นหลัก ดินเป็นแหล่งแร่ธาตุที่จำเป็นสำหรับวงจรการเผาผลาญ สำหรับการเจริญเติบโตของพืชที่มนุษย์และสัตว์กินพืชบริโภค ซึ่งในทางกลับกันจะถูกมนุษย์และสัตว์กินเนื้อกินเป็นอาหาร ดังนั้นดินจึงเป็นอาหารของตัวแทนพืชและสัตว์โลกจำนวนมาก
ส่งผลให้คุณภาพดินเสื่อมโทรม คุณค่าทางชีวภาพลดลง และความสามารถในการชำระล้างตัวเองให้บริสุทธิ์เป็นสาเหตุทางชีวภาพ ปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งในกรณีที่ได้รับสารที่เป็นอันตรายเป็นเวลานานอาจนำไปสู่ความผิดปกติด้านสุขภาพที่หลากหลายในประชากรได้ นอกจากนี้หากกระบวนการทำให้เป็นแร่ช้าลง ไนเตรต ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม ฯลฯ ที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายสารสามารถเข้าสู่น้ำใต้ดินที่ใช้สำหรับการดื่มความต้องการและสาเหตุ โรคร้ายแรง(เช่น ไนเตรตสามารถทำให้เกิดภาวะเมธฮีโมโกลบินในเลือดได้ โดยเฉพาะในทารก)
การบริโภคน้ำจากดินที่มีไอโอดีนต่ำอาจทำให้เกิดโรคคอพอกประจำถิ่น ฯลฯ
4.2.
ความสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยาระหว่างดินกับน้ำกับของเสียที่เป็นของเหลว (น้ำเสีย)
มนุษย์สกัดน้ำจากดินที่จำเป็นต่อการรักษากระบวนการเผาผลาญและสิ่งมีชีวิต คุณภาพน้ำขึ้นอยู่กับสภาพดิน มันสะท้อนถึงสถานะทางชีวภาพของดินที่กำหนดเสมอ
สิ่งนี้ใช้กับน้ำบาดาลโดยเฉพาะซึ่งคุณค่าทางชีวภาพจะถูกกำหนดอย่างมีนัยสำคัญโดยคุณสมบัติของดินและดินความสามารถในการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองของน้ำความสามารถในการกรององค์ประกอบของแมโครฟลอราสัตว์ขนาดเล็ก ฯลฯ
อิทธิพลโดยตรงของดินที่มีต่อน้ำผิวดินมีความสำคัญน้อยกว่าโดยสัมพันธ์กับการตกตะกอนเป็นหลัก ตัวอย่างเช่น หลังจากฝนตกหนัก มลพิษต่างๆ จะถูกชะล้างจากดินลงสู่แหล่งน้ำเปิด (แม่น้ำ ทะเลสาบ) รวมถึงปุ๋ยเทียม (ไนโตรเจน ฟอสเฟต) ยาฆ่าแมลง ยากำจัดวัชพืช ในพื้นที่ของคาร์สต์และคราบสะสมที่แตกหัก มลพิษสามารถทะลุผ่านได้ แตกร้าวเป็นชั้นลึกของน้ำบาดาล
การบำบัดน้ำเสียที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดอันตรายได้เช่นกัน การกระทำทางชีวภาพบนดินและนำไปสู่ความเสื่อมโทรมในที่สุด ดังนั้นการปกป้องดินในพื้นที่ที่มีประชากรจึงเป็นข้อกำหนดหลักประการหนึ่งในการปกป้องสิ่งแวดล้อมโดยรวม
4.3.
ขีดจำกัดปริมาณดินที่มีขยะมูลฝอย (ขยะในครัวเรือนและข้างถนน ขยะอุตสาหกรรม ตะกอนแห้งที่เหลือหลังจากการตกตะกอนของน้ำเสีย สารกัมมันตภาพรังสี ฯลฯ)
ปัญหามีความซับซ้อนด้วยความจริงที่ว่าเป็นผลมาจากการก่อตัวมากขึ้นเรื่อยๆ ขยะมูลฝอยในเมืองต่างๆ ดินที่อยู่รอบๆ อาจมีความเครียดที่มีนัยสำคัญมากขึ้น คุณสมบัติและองค์ประกอบของดินกำลังเสื่อมโทรมอย่างรวดเร็วมากขึ้น
จากกระดาษ 64.3 ล้านตันที่ผลิตในสหรัฐอเมริกา มี 49.1 ล้านตันที่ต้องกลายเป็นขยะ (ในจำนวนนี้ 26 ล้านตันถูก "จัดหา" โดยครัวเรือน และ 23.1 ล้านตันถูกจัดหาโดยเครือข่ายค้าปลีก)
จากสิ่งที่กล่าวมาข้างต้น การกำจัดและการวางตัวเป็นกลางขั้นสุดท้ายของขยะมูลฝอยถือเป็นปัญหาด้านสุขอนามัยที่สำคัญมากและยากกว่าในการดำเนินการในสภาวะการขยายตัวของเมืองที่เพิ่มขึ้น
ดูเหมือนว่าการกำจัดขยะมูลฝอยในดินที่ปนเปื้อนขั้นสุดท้ายจะเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสามารถของดินในเมืองในการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองลดลงอย่างต่อเนื่อง การกำจัดของเสียที่ฝังอยู่ในพื้นดินขั้นสุดท้ายจึงเป็นไปไม่ได้
บุคคลสามารถใช้กระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในดินได้สำเร็จ ความสามารถในการทำให้เป็นกลางและฆ่าเชื้อโรคในการทำให้ขยะมูลฝอยเป็นกลาง แต่ดินในเมืองซึ่งเป็นผลมาจากการอยู่อาศัยและกิจกรรมของมนุษย์ในเมืองมานานหลายศตวรรษกลับกลายเป็นสิ่งไม่เหมาะสมสำหรับจุดประสงค์นี้มานานแล้ว
กลไกการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองและการทำให้เป็นแร่ที่เกิดขึ้นในดินบทบาทของแบคทีเรียและเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องตลอดจนผลิตภัณฑ์ระดับกลางและขั้นสุดท้ายของการสลายตัวของสารเป็นที่รู้จักกันดี ปัจจุบันการวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อระบุปัจจัยที่ทำให้เกิดความสมดุลทางชีวภาพ ดินธรรมชาติรวมทั้งชี้แจงคำถามว่าขยะมูลฝอย (และองค์ประกอบของมัน) จำนวนเท่าใด (และองค์ประกอบของมัน) สามารถนำไปสู่การหยุดชะงักของสมดุลทางชีวภาพของดินได้
ปริมาณขยะในครัวเรือน (ขยะ) ต่อประชากรในเมืองใหญ่บางแห่งของโลก
ควรสังเกตว่าสภาพที่ถูกสุขลักษณะของดินในเมืองเสื่อมโทรมอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากการโอเวอร์โหลดแม้ว่าความสามารถของดินในการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองเป็นข้อกำหนดหลักด้านสุขอนามัยในการรักษาสมดุลทางชีวภาพ ดินในเมืองไม่สามารถรับมือกับงานของตนได้อีกต่อไปหากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากมนุษย์ ทางเดียวที่จะออกจากสถานการณ์นี้ ตำแหน่ง - เต็มการทำให้เป็นกลางและการทำลายของเสียตามข้อกำหนดด้านสุขอนามัย
ดังนั้นการก่อสร้างระบบสาธารณูปโภคจึงควรมุ่งเป้าไปที่การรักษาความสามารถตามธรรมชาติของดินในการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองและหากความสามารถนี้ไม่เป็นที่พอใจก็จะต้องได้รับการฟื้นฟูโดยเทียม
สิ่งที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดคือผลกระทบที่เป็นพิษ ขยะอุตสาหกรรม- ทั้งของเหลวและของแข็ง ของเสียดังกล่าวเข้าสู่ดินเพิ่มมากขึ้นซึ่งไม่สามารถจัดการได้ ตัวอย่างเช่น มีการปนเปื้อนในดินด้วยสารหนูในบริเวณใกล้เคียงกับโรงงานผลิตซูเปอร์ฟอสเฟต (ภายในรัศมี 3 กม.) ดังที่ทราบกันดีว่ายาฆ่าแมลงบางชนิด เช่น สารประกอบออร์กาโนคลอรีนที่เข้าไปในดิน จะไม่สลายตัวเป็นเวลานาน
สถานการณ์จะคล้ายกับวัสดุบรรจุภัณฑ์สังเคราะห์บางชนิด (โพลีไวนิลคลอไรด์ โพลีเอทิลีน ฯลฯ)
สารประกอบที่เป็นพิษบางชนิดจะเข้าสู่น้ำใต้ดินไม่ช้าก็เร็ว ซึ่งไม่เพียงแต่จะรบกวนความสมดุลทางชีวภาพของดินเท่านั้น แต่คุณภาพของน้ำใต้ดินก็เสื่อมลงเช่นกันจนไม่สามารถใช้เป็นน้ำดื่มได้อีกต่อไป
ร้อยละของวัสดุสังเคราะห์ที่สำคัญที่มีอยู่ใน ขยะในครัวเรือน(ขยะ)
*
รวมไปถึงขยะพลาสติกแข็งตัวด้วยความร้อนอื่นๆ
ปัญหาขยะเพิ่มมากขึ้นในปัจจุบันเนื่องจากขยะส่วนหนึ่ง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอุจจาระของมนุษย์และสัตว์ ถูกนำมาใช้ในการปฏิสนธิในพื้นที่เกษตรกรรม [อุจจาระมีไนโตรเจนจำนวนมาก - 0.4-0.5%, ฟอสฟอรัส (P203) - 0.2-0 6% โพแทสเซียม (K?0) -0.5-1.5% คาร์บอน -5-15%] ปัญหาเมืองนี้แพร่กระจายไปยังพื้นที่โดยรอบเมือง
4.4.
บทบาทของดินในการแพร่กระจายของโรคต่างๆ
ดินมีบทบาทในการกระจายตัว โรคติดเชื้อ. รายงานนี้ย้อนกลับไปในศตวรรษที่แล้วโดย Petterkoffer (1882) และ Fodor (1875) ซึ่งเน้นย้ำถึงบทบาทของดินในการแพร่กระจายของโรคในลำไส้เป็นหลัก เช่น อหิวาตกโรค ไทฟอยด์ โรคบิด ฯลฯ นอกจากนี้ พวกเขายังดึงความสนใจไปที่ข้อเท็จจริงที่ว่า แบคทีเรียและไวรัสยังคงมีชีวิตอยู่และมีความรุนแรงในดินได้นานหลายเดือน ต่อจากนั้น ผู้เขียนจำนวนหนึ่งได้ยืนยันข้อสังเกตของตน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับดินในเมือง ตัวอย่างเช่นสาเหตุของอหิวาตกโรคยังคงมีชีวิตอยู่และทำให้เกิดโรคในน้ำใต้ดินจาก 20 ถึง 200 วัน สาเหตุของไข้ไทฟอยด์ในอุจจาระ - จาก 30 ถึง 100 วัน และสาเหตุของไข้ไข้รากสาดเทียม - จาก 30 ถึง 60 วัน (จากมุมมองของการแพร่กระจายของโรคติดเชื้อ ดินในเมืองมีอันตรายมากกว่าดินนาที่ใส่ปุ๋ยคอก)
เพื่อกำหนดระดับของการปนเปื้อนในดิน ผู้เขียนจำนวนหนึ่งใช้การวัดจำนวนแบคทีเรีย (Escherichia coli) เช่นเดียวกับการพิจารณาคุณภาพน้ำ ผู้เขียนคนอื่นๆ เห็นว่าแนะนำให้กำหนดจำนวนแบคทีเรียที่ชอบความร้อนที่มีส่วนร่วมในกระบวนการทำให้เป็นแร่ด้วย
การแพร่กระจายของโรคติดเชื้อผ่านทางดินได้รับการอำนวยความสะดวกอย่างมากโดยการชลประทานที่ดินด้วยน้ำเสีย ในขณะเดียวกันคุณสมบัติการทำให้เป็นแร่ของดินก็ลดลง ดังนั้นการชลประทานด้วยน้ำเสียควรดำเนินการภายใต้การดูแลด้านสุขอนามัยที่เข้มงวดอย่างต่อเนื่องและอยู่นอกเขตเมืองเท่านั้น
4.5.
ผลกระทบที่เป็นอันตรายของมลพิษประเภทหลัก (ของเสียที่เป็นของแข็งและของเหลว) ที่นำไปสู่การเสื่อมโทรมของดิน
4.5.1.
การทำให้ของเสียที่เป็นของเหลวในดินเป็นกลาง
ในจำนวนหนึ่ง การตั้งถิ่นฐานหากไม่มีระบบบำบัดน้ำเสีย ของเสียบางส่วนรวมทั้งมูลสัตว์จะถูกทำให้เป็นกลางในดิน
ดังที่คุณทราบ นี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการวางตัวเป็นกลาง อย่างไรก็ตาม จะได้รับอนุญาตเฉพาะในกรณีที่เราต้องจัดการกับดินที่สมบูรณ์ทางชีวภาพซึ่งยังคงรักษาความสามารถในการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองได้ ซึ่งไม่ใช่เรื่องปกติสำหรับดินในเมือง หากดินไม่มีคุณสมบัติเหล่านี้อีกต่อไป เพื่อป้องกันดินจากการย่อยสลายเพิ่มเติม จำเป็นต้องมีโครงสร้างทางเทคนิคที่ซับซ้อนสำหรับการทำให้ของเสียที่เป็นของเหลวเป็นกลาง
ในบางสถานที่ ของเสียจะถูกทำให้เป็นกลางในบ่อปุ๋ยหมัก ในทางเทคนิคแล้ววิธีแก้ปัญหานี้คือ งานที่ยากลำบาก. นอกจากนี้ของเหลวยังสามารถซึมผ่านดินได้ในระยะทางที่ค่อนข้างไกล งานนี้มีความซับซ้อนมากขึ้นด้วยความจริงที่ว่าน้ำเสียในเมืองมีของเสียจากอุตสาหกรรมที่เป็นพิษในปริมาณเพิ่มมากขึ้น ซึ่งทำให้คุณสมบัติของแร่ในดินแย่ลงยิ่งกว่าอุจจาระของมนุษย์และสัตว์อีกด้วย ดังนั้นจึงอนุญาตให้ระบายเฉพาะน้ำเสียที่ได้รับการตกตะกอนล่วงหน้าลงในบ่อปุ๋ยหมักเท่านั้น มิฉะนั้นความสามารถในการกรองของดินจะลดลง ดินจะสูญเสียคุณสมบัติในการป้องกันอื่นๆ รูพรุนจะค่อยๆ อุดตัน เป็นต้น
การใช้อุจจาระของมนุษย์เพื่อชลประทานในพื้นที่เกษตรกรรมถือเป็นวิธีที่สองในการทำให้ของเสียที่เป็นของเหลวเป็นกลาง วิธีการนี้ก่อให้เกิดอันตรายด้านสุขอนามัยสองเท่า ประการแรก อาจทำให้ดินมีปริมาณมากเกินไป ประการที่สอง ของเสียนี้อาจกลายเป็นแหล่งที่มาของการติดเชื้อร้ายแรง ดังนั้นจึงต้องฆ่าเชื้ออุจจาระก่อนและผ่านการบำบัดที่เหมาะสมแล้วจึงใช้เป็นปุ๋ยเท่านั้น ที่นี่สองมุมมองของฝ่ายตรงข้ามปะทะกัน ตาม ข้อกำหนดด้านสุขอนามัยอุจจาระอาจถูกทำลายเกือบทั้งหมดและจากมุมมองของเศรษฐกิจของประเทศ อุจจาระเหล่านี้เป็นตัวแทนของปุ๋ยที่มีคุณค่า อุจจาระสดไม่สามารถใช้ในสวนน้ำและทุ่งนาได้หากไม่ได้ฆ่าเชื้อก่อน หากคุณยังต้องใช้อุจจาระสด อุจจาระเหล่านั้นจำเป็นต้องมีการทำให้เป็นกลางในระดับหนึ่งจนไม่มีคุณค่าใดๆ เทียบเท่ากับปุ๋ยอีกต่อไป
อุจจาระสามารถใช้เป็นปุ๋ยได้เฉพาะในพื้นที่ที่กำหนดเป็นพิเศษ - โดยมีการควบคุมด้านสุขอนามัยและสุขอนามัยอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับสถานะของน้ำใต้ดิน ปริมาณ แมลงวัน ฯลฯ
โดยหลักการแล้วข้อกำหนดสำหรับการกำจัดและการทำให้อุจจาระสัตว์เป็นกลางนั้นไม่แตกต่างจากข้อกำหนดสำหรับการกำจัดอุจจาระของมนุษย์
จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ปุ๋ยคอกถือเป็นแหล่งสำคัญของสารอาหารที่มีคุณค่าซึ่งจำเป็นต่อการเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดินในการเกษตร อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มูลสัตว์ได้สูญเสียความสำคัญไปส่วนหนึ่งเนื่องจากการใช้เครื่องจักร เกษตรกรรมส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการใช้ปุ๋ยเทียมเพิ่มมากขึ้น
หากไม่มีการรักษาที่เหมาะสมและการวางตัวเป็นกลาง ปุ๋ยคอกก็เป็นอันตรายเช่นกัน เช่นเดียวกับอุจจาระของมนุษย์ที่ไม่ทำให้เป็นกลาง ดังนั้น ก่อนที่จะนำออกสู่ทุ่งนา ปุ๋ยคอกจะได้รับอนุญาตให้สุกเพื่อให้ในระหว่างนี้กระบวนการความร้อนทางชีวภาพที่จำเป็นสามารถเกิดขึ้นได้ (ที่อุณหภูมิ 60-70°C) หลังจากนั้น ปุ๋ยคอกจะถือว่า "โตเต็มที่" และปลอดจากเชื้อโรคส่วนใหญ่ที่มีอยู่ (แบคทีเรีย ไข่หนอน ฯลฯ)
ต้องจำไว้ว่าโรงเก็บมูลสัตว์สามารถเป็นแหล่งเพาะพันธุ์ที่เหมาะสำหรับแมลงวันซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการแพร่กระจายของการติดเชื้อในลำไส้ต่างๆ ควรสังเกตว่าแมลงวันมักจะเลือกมูลหมูเพื่อการผสมพันธุ์ ตามด้วยมูลม้า มูลแกะ และสุดท้ายคือมูลวัว ก่อนที่จะขนส่งมูลสัตว์ไปยังทุ่งนาจะต้องได้รับการบำบัดด้วยยาฆ่าแมลงก่อน
ความต่อเนื่อง
--PAGE_BREAK--
โลหะหนักในดิน
เมื่อเร็ว ๆ นี้เนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม ระดับของโลหะหนักในสิ่งแวดล้อมจึงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ คำว่า "โลหะหนัก" ใช้กับโลหะที่มีความหนาแน่นเกิน 5 g/cm3 หรือ เลขอะตอมมากกว่า 20 แม้ว่าจะมีมุมมองอื่นตามที่โลหะหนักประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 40 องค์ประกอบที่มีมวลอะตอมเกิน 50 ที่ หน่วย ในบรรดาองค์ประกอบทางเคมี โลหะหนักมีพิษมากที่สุดและเป็นรองเพียงยาฆ่าแมลงในระดับอันตรายเท่านั้น ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบทางเคมีต่อไปนี้ถือว่าเป็นพิษ: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt
ความเป็นพิษต่อพืชของโลหะหนักขึ้นอยู่กับพวกมัน คุณสมบัติทางเคมี: วาเลนซ์ รัศมีไอออนิก และความสามารถเชิงซ้อน ในกรณีส่วนใหญ่ องค์ประกอบต่างๆ จะถูกจัดเรียงตามลำดับความเป็นพิษ: Cu > Ni > Cd > Zn > Pb > Hg > Fe > Mo > Mn อย่างไรก็ตาม ซีรีส์นี้อาจแตกต่างกันบ้างเนื่องจากการตกตะกอนของธาตุในดินไม่เท่ากัน และการถ่ายโอนไปยังสภาวะที่พืชไม่สามารถเข้าถึงได้ สภาพการเจริญเติบโต และลักษณะทางสรีรวิทยาและพันธุกรรมของพืชเอง การเปลี่ยนแปลงและการเคลื่อนย้ายของโลหะหนักเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลทั้งทางตรงและทางอ้อมของปฏิกิริยาการเกิดสารเชิงซ้อน เมื่อประเมินมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมจำเป็นต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของดินและประการแรกคือองค์ประกอบแกรนูเมตริกปริมาณฮิวมัสและความสามารถในการบัฟเฟอร์ ความจุบัฟเฟอร์หมายถึงความสามารถของดินในการรักษาความเข้มข้นของโลหะในสารละลายดินให้อยู่ในระดับคงที่
ในดิน โลหะหนักมีอยู่ 2 ระยะ คือ ของแข็งและในสารละลายดิน รูปแบบของการดำรงอยู่ของโลหะถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อม องค์ประกอบทางเคมีและวัสดุของสารละลายดิน และประการแรกคือปริมาณของสารอินทรีย์ องค์ประกอบเชิงซ้อนที่สร้างมลพิษให้กับดินส่วนใหญ่จะกระจุกตัวอยู่ที่ชั้นบนสุดที่ความสูง 10 ซม. อย่างไรก็ตาม เมื่อดินที่มีบัฟเฟอร์ต่ำถูกทำให้เป็นกรด โลหะในสัดส่วนที่มีนัยสำคัญจากสถานะที่ถูกดูดซับด้วยการแลกเปลี่ยนจะผ่านเข้าไปในสารละลายของดิน แคดเมียม ทองแดง นิกเกิล และโคบอลต์มีความสามารถในการเคลื่อนย้ายที่แข็งแกร่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด การลดลงของ pH 1.8-2 หน่วยทำให้การเคลื่อนที่ของสังกะสีเพิ่มขึ้น 3.8-5.4 แคดเมียม 4-8 ทองแดง 2-3 เท่า .
ตารางที่ 1 มาตรฐานความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MAC) ปริมาณพื้นหลังขององค์ประกอบทางเคมีในดิน (มก./กก.)
ระดับอันตราย |
UEC โดยกลุ่มดิน |
||||||
สกัดได้ด้วยบัฟเฟอร์แอมโมเนียมอะซิเตต (pH=4.8) |
ดินร่วนปนทราย |
ดินร่วน, ดินเหนียว |
|||||
พีเอช เอ็กซ์แอล< 5,5 |
pHxl > 5.5 |
||||||
ดังนั้นเมื่อโลหะหนักเข้าสู่ดิน พวกมันจะทำปฏิกิริยากับลิแกนด์อินทรีย์อย่างรวดเร็วเพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อน ดังนั้น ที่ความเข้มข้นต่ำในดิน (20-30 มก./กก.) ตะกั่วประมาณ 30% จะอยู่ในรูปของสารเชิงซ้อนที่มีอินทรียวัตถุ สัดส่วนของสารประกอบตะกั่วเชิงซ้อนจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นจนถึง 400 มก./กรัม แล้วลดลง โลหะยังถูกดูดซับ (แบบแลกเปลี่ยนหรือไม่แลกเปลี่ยนได้) ด้วยตะกอนของเหล็กและแมงกานีสไฮดรอกไซด์ แร่ดินเหนียว และอินทรียวัตถุในดิน โลหะที่พืชหาได้และมีความสามารถในการชะละลายจะพบได้ในสารละลายดินในรูปของไอออนอิสระ สารเชิงซ้อน และคีเลต
การดูดซึมของ HMs โดยดินส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของสภาพแวดล้อมและประจุลบที่มีอิทธิพลเหนือกว่าในสารละลายของดิน ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ทองแดง ตะกั่ว และสังกะสีจะถูกดูดซับได้มากกว่า และในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง แคดเมียมและโคบอลต์จะถูกดูดซึมอย่างเข้มข้น ทองแดงจับกับลิแกนด์อินทรีย์และไฮดรอกไซด์ของเหล็กเป็นพิเศษ
ตารางที่ 2 การเคลื่อนตัวของธาตุขนาดเล็กในดินต่างๆ ขึ้นอยู่กับค่า pH ของสารละลายในดิน
ปัจจัยของดินและภูมิอากาศมักเป็นตัวกำหนดทิศทางและความเร็วของการอพยพและการเปลี่ยนแปลงของ HMs ในดิน ดังนั้นสภาพดินและ ระบอบการปกครองของน้ำ โซนป่าบริภาษส่งเสริมการอพยพในแนวดิ่งของ HM ตามแนวดิน รวมถึงการถ่ายโอนที่เป็นไปได้ของโลหะที่มีน้ำไหลไปตามรอยแตก ทางเดินของราก ฯลฯ .
นิกเกิล (Ni) เป็นองค์ประกอบของกลุ่ม VIII ของตารางธาตุซึ่งมีมวลอะตอมเท่ากับ 58.71 นิกเกิลพร้อมด้วย Mn, Fe, Co และ Cu เป็นของโลหะทรานซิชันที่เรียกว่าซึ่งเป็นสารประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสูง เนื่องจากคุณสมบัติโครงสร้างของออร์บิทัลอิเล็กทรอนิกส์ โลหะข้างต้นรวมถึงนิกเกิลจึงมีความสามารถที่เด่นชัดในการสร้างสารเชิงซ้อน นิกเกิลสามารถสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่เสถียรได้เช่นกับซิสเตอีนและซิเตรตรวมถึงลิแกนด์อินทรีย์และอนินทรีย์หลายชนิด องค์ประกอบทางธรณีเคมีของหินแหล่งกำเนิดส่วนใหญ่จะกำหนดปริมาณนิกเกิลในดิน ปริมาณนิกเกิลที่มากที่สุดมีอยู่ในดินที่เกิดจากหินพื้นฐานและหินอัลตราเบสิก ผู้เขียนบางคนระบุว่าขอบเขตของระดับนิกเกิลที่มากเกินไปและเป็นพิษสำหรับสปีชีส์ส่วนใหญ่แตกต่างกันไปตั้งแต่ 10 ถึง 100 มก./กก. นิกเกิลจำนวนมากได้รับการแก้ไขอย่างถาวรในดินและการอพยพที่อ่อนแอมากในสถานะคอลลอยด์และในองค์ประกอบของสารแขวนลอยทางกลไม่ส่งผลกระทบต่อการกระจายตัวตามแนวแนวตั้งและค่อนข้างสม่ำเสมอ
ตะกั่ว (Pb) เคมีของสารตะกั่วในดินถูกกำหนดโดยความสมดุลอันละเอียดอ่อนของกระบวนการที่มีทิศทางตรงกันข้าม ได้แก่ การดูดซับ-การดูดซับ การละลาย-การเปลี่ยนไปสู่สถานะของแข็ง ตะกั่วที่ปล่อยลงสู่ดินจะรวมอยู่ในวงจรของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เคมี และเคมีกายภาพ กระบวนการครอบงำก่อน การเคลื่อนไหวทางกล(อนุภาคตะกั่วเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวและผ่านรอยแตกในดิน) และการแพร่กระจายของการพาความร้อน จากนั้น เมื่อสารประกอบตะกั่วในเฟสโซลิดละลาย กระบวนการทางกายภาพและเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้นก็เข้ามามีบทบาท (โดยเฉพาะกระบวนการการแพร่กระจายของไอออน) พร้อมด้วยการเปลี่ยนแปลงของสารประกอบตะกั่วที่มาพร้อมกับฝุ่น
เป็นที่ยอมรับกันว่าลูกค้าเป้าหมายจะโยกย้ายทั้งแนวตั้งและแนวนอน โดยกระบวนการที่สองจะมีชัยเหนือกระบวนการแรก จากการสังเกตการณ์ในทุ่งหญ้าผสมหญ้าเป็นเวลากว่า 3 ปี ฝุ่นตะกั่วที่ทาเฉพาะที่บนผิวดินเคลื่อนตัวในแนวนอนประมาณ 25-35 ซม. และความลึกของการเจาะเข้าไปในความหนาของดินคือ 10-15 ซม. บทบาทสำคัญปัจจัยทางชีวภาพมีบทบาทในการอพยพของสารตะกั่ว เช่น รากพืชดูดซับไอออนของโลหะ ในช่วงฤดูปลูกพวกมันจะเคลื่อนที่ผ่านดิน เมื่อพืชตายและสลายตัว ตะกั่วจะถูกปล่อยออกสู่มวลดินโดยรอบ
เป็นที่ทราบกันว่าดินมีความสามารถในการจับ (ดูดซับ) ตะกั่วเทคโนโลยีที่เข้ามาได้ เชื่อกันว่าการดูดซับประกอบด้วยหลายกระบวนการ: การแลกเปลี่ยนอย่างสมบูรณ์กับแคตไอออนของสารดูดซับในดิน (การดูดซับแบบไม่จำเพาะ) และชุดของปฏิกิริยาของสารเชิงซ้อนตะกั่วกับผู้บริจาคส่วนประกอบของดิน (การดูดซับจำเพาะ) ในดิน ตะกั่วมีความเกี่ยวข้องกับอินทรียวัตถุเป็นหลัก เช่นเดียวกับแร่ธาตุจากดิน แมงกานีสออกไซด์ และไฮดรอกไซด์ของเหล็กและอลูมิเนียม ด้วยการจับตะกั่ว ฮิวมัสจะป้องกันการอพยพไปสู่สภาพแวดล้อมที่อยู่ติดกัน และจำกัดการเข้าสู่พืช ในบรรดาแร่ดินเหนียว อิลไลต์มีลักษณะเฉพาะคือมีแนวโน้มที่จะดูดซับตะกั่ว การเพิ่มขึ้นของค่า pH ของดินในระหว่างการปูนจะนำไปสู่การจับตัวของตะกั่วในดินมากยิ่งขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของสารประกอบที่ละลายน้ำได้น้อย (ไฮดรอกไซด์, คาร์บอเนต ฯลฯ )
ตะกั่วซึ่งมีอยู่ในดินในรูปแบบเคลื่อนที่จะถูกตรึงไว้ด้วยส่วนประกอบของดินเมื่อเวลาผ่านไป และทำให้พืชไม่สามารถเข้าถึงได้ ตามที่นักวิจัยในประเทศระบุว่าตะกั่วได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนาที่สุดในดินเชอร์โนเซมและดินพีทตะกอน
แคดเมียม (Cd) ลักษณะเฉพาะของแคดเมียมซึ่งแตกต่างจาก HM อื่น ๆ ก็คือในสารละลายดินส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของแคตไอออน (Cd 2+) แม้ว่าในดินที่มีสภาพแวดล้อมปฏิกิริยาที่เป็นกลางก็สามารถละลายได้เพียงเล็กน้อย เชิงซ้อนกับซัลเฟตและฟอสเฟตหรือไฮดรอกไซด์
จากข้อมูลที่มีอยู่ ความเข้มข้นของแคดเมียมในสารละลายดินของดินพื้นหลังอยู่ระหว่าง 0.2 ถึง 6 ไมโครกรัม/ลิตร ในพื้นที่ที่มีมลพิษในดินจะเพิ่มขึ้นเป็น 300-400 ไมโครกรัม/ลิตร .
เป็นที่ทราบกันว่าแคดเมียมในดินสามารถเคลื่อนที่ได้มากเช่น สามารถเคลื่อนที่ในปริมาณมากจากสถานะของแข็งไปยังสถานะของเหลวและย้อนกลับได้ (ซึ่งทำให้ยากต่อการคาดเดาการเข้าสู่โรงงาน) กลไกที่ควบคุมความเข้มข้นของแคดเมียมในสารละลายดินถูกกำหนดโดยกระบวนการดูดซับ (โดยการดูดซับเราหมายถึงการดูดซับเอง การตกตะกอน และการเกิดเชิงซ้อน) แคดเมียมถูกดูดซับโดยดินในปริมาณที่น้อยกว่า HM อื่นๆ เพื่อระบุลักษณะการเคลื่อนที่ของโลหะหนักในดิน จะใช้อัตราส่วนของความเข้มข้นของโลหะในเฟสของแข็งต่อความเข้มข้นในสารละลายสมดุล ค่าที่สูงของอัตราส่วนนี้บ่งชี้ว่าโลหะหนักยังคงอยู่ในเฟสของแข็งเนื่องจากปฏิกิริยาการดูดซึม ค่าต่ำ - เนื่องจากโลหะอยู่ในสารละลายจากที่ซึ่งสามารถโยกย้ายไปยังตัวกลางอื่นหรือเข้าสู่ ปฏิกิริยาต่างๆ (ธรณีเคมีหรือชีวภาพ) เป็นที่ทราบกันว่ากระบวนการสำคัญในการจับแคดเมียมคือการดูดซับด้วยดินเหนียว วิจัย ปีที่ผ่านมายังแสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของหมู่ไฮดรอกซิล เหล็กออกไซด์ และอินทรียวัตถุในกระบวนการนี้ เมื่อระดับมลพิษต่ำและปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมเป็นกลาง แคดเมียมจะถูกดูดซับโดยเหล็กออกไซด์เป็นหลัก และในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (pH=5) อินทรียวัตถุเริ่มทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับที่ทรงพลัง ที่ค่า pH ต่ำกว่า (pH=4) ฟังก์ชันการดูดซับจะเปลี่ยนไปเกือบเฉพาะ อินทรียฺวัตถุ. ส่วนประกอบแร่ยุติบทบาทใด ๆ ในกระบวนการเหล่านี้
เป็นที่ทราบกันว่าแคดเมียมไม่เพียงถูกดูดซับโดยพื้นผิวดินเท่านั้น แต่ยังถูกตรึงไว้เนื่องจากการตกตะกอน การแข็งตัวของตะกอน และการดูดซึมระหว่างแพ็คเก็ตโดยแร่ธาตุจากดินเหนียว โดยจะแพร่กระจายภายในอนุภาคของดินผ่านรูพรุนขนาดเล็กและด้วยวิธีอื่นๆ
แคดเมียมได้รับการแก้ไขในดินด้วยวิธีต่างๆ ประเภทต่างๆ. จนถึงขณะนี้ ยังไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับความสัมพันธ์ทางการแข่งขันของแคดเมียมกับโลหะอื่นๆ ในกระบวนการดูดซับในบริเวณที่ซับซ้อนในการดูดซับดิน จากการวิจัยของผู้เชี่ยวชาญ มหาวิทยาลัยเทคนิคโคเปนเฮเกน (เดนมาร์ก) ซึ่งมีนิกเกิล โคบอลต์ และสังกะสี การดูดซึมแคดเมียมจากดินจึงถูกระงับ การศึกษาอื่นๆ แสดงให้เห็นว่ากระบวนการดูดซับแคดเมียมโดยดินจะถูกทำให้หมาดเมื่อมีคลอรีนไอออน ความอิ่มตัวของดินด้วยไอออน Ca 2+ ส่งผลให้การดูดซับแคดเมียมเพิ่มขึ้น พันธะแคดเมียมจำนวนมากกับส่วนประกอบของดินกลายเป็นความเปราะบาง ภายใต้เงื่อนไขบางประการ (เช่น ปฏิกิริยาที่เป็นกรดของสิ่งแวดล้อม) มันถูกปล่อยออกมาและกลับไปสู่สารละลาย
บทบาทของจุลินทรีย์ในกระบวนการละลายแคดเมียมและการเปลี่ยนไปเป็นสถานะเคลื่อนที่ได้รับการเปิดเผยแล้ว อันเป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญของพวกเขาทำให้เกิดสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะที่ละลายน้ำได้หรือมีการสร้างสภาวะทางเคมีกายภาพที่เอื้ออำนวยต่อการเปลี่ยนแคดเมียมจากสถานะของแข็งไปเป็นสถานะของเหลว
กระบวนการที่เกิดขึ้นกับแคดเมียมในดิน (การดูดซึม - การดูดซับ, การเปลี่ยนไปสู่สารละลาย ฯลฯ ) มีการเชื่อมต่อและพึ่งพาซึ่งกันและกัน การจัดหาโลหะนี้ให้กับพืชขึ้นอยู่กับทิศทางความเข้มและความลึก เป็นที่ทราบกันดีว่าปริมาณการดูดซับแคดเมียมในดินขึ้นอยู่กับค่า pH ยิ่งค่า pH ในดินสูงเท่าใด แคดเมียมก็จะดูดซับได้มากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นตามข้อมูลที่มีอยู่ ในช่วง pH ตั้งแต่ 4 ถึง 7.7 โดยมีค่า pH เพิ่มขึ้นหนึ่งหน่วย ความสามารถในการดูดซับของดินเมื่อเทียบกับแคดเมียมจึงเพิ่มขึ้นประมาณสามเท่า
สังกะสี (Zn) การขาดธาตุสังกะสีสามารถแสดงออกมาได้ทั้งในดินที่มีแสงเป็นกรดและมีพอซโซไลซ์สูง และในดินคาร์บอเนตที่มีธาตุสังกะสีน้อย และในดินที่มีฮิวมัสสูง การแสดงการขาดธาตุสังกะสีจะเพิ่มขึ้นโดยการใช้ปุ๋ยฟอสฟอรัสในปริมาณที่สูงและการไถพรวนดินใต้ผิวดินจนถึงขอบฟ้าซึ่งเหมาะแก่การเพาะปลูก
ปริมาณสังกะสีรวมสูงสุดอยู่ในดินทุนดรา (53-76 มก./กก.) และดินเชอร์โนเซม (24-90 มก./กก.) ซึ่งต่ำที่สุดในดินโซดดี้-พอซโซลิก (20-67 มก./กก.) การขาดธาตุสังกะสีมักเกิดขึ้นในดินคาร์บอเนตที่เป็นกลางและเป็นด่างเล็กน้อย ในดินที่เป็นกรด สังกะสีจะเคลื่อนที่ได้มากกว่าและใช้ได้กับพืช
สังกะสีในดินมีอยู่ในรูปไอออนิก ซึ่งถูกดูดซับโดยกลไกการแลกเปลี่ยนแคตไอออนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด หรือเป็นผลมาจากการดูดซึมทางเคมีในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ไอออนที่เคลื่อนที่ได้มากที่สุดคือ Zn 2+ การเคลื่อนตัวของสังกะสีในดินส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบจากค่า pH และปริมาณแร่ธาตุจากดินเหนียว ที่พีเอช<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе .
โลหะหนักอาจเป็นหนึ่งในการปนเปื้อนในดินที่ร้ายแรงที่สุด ซึ่งคุกคามเราด้วยผลที่ไม่พึงประสงค์มากมาย และยิ่งกว่านั้นยังส่งผลที่เป็นอันตรายอีกด้วย
โดยธรรมชาติแล้ว ดินคือส่วนผสมของแร่ธาตุดินเหนียวต่างๆ ที่มีต้นกำเนิดจากอินทรีย์และอนินทรีย์ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของดิน ข้อมูลทางภูมิศาสตร์ และระยะทางจากเขตอุตสาหกรรม ดินอาจมีโลหะหนักหลายประเภท ซึ่งแต่ละชนิดมีระดับอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกันไป เนื่องจากโครงสร้างของดินอาจแตกต่างกันในสถานที่ต่างกัน สภาพรีดอกซ์ ปฏิกิริยา รวมถึงกลไกการจับโลหะหนักในดินจึงแตกต่างกันเช่นกัน
อันตรายที่ใหญ่ที่สุดต่อดินมาจากปัจจัยทางเทคโนโลยี อุตสาหกรรมต่างๆ ของเสียที่เป็นอนุภาคของโลหะหนัก โชคไม่ดี ที่ถูกติดตั้งในลักษณะที่แม้แต่ตัวกรองที่ดีที่สุดก็ยอมให้องค์ประกอบของโลหะหนักผ่านไปได้ ซึ่งไปจบลงในชั้นบรรยากาศก่อนแล้วจึงแทรกซึมลงสู่ดินตามไปด้วย ขยะอุตสาหกรรม มลพิษประเภทนี้เรียกว่าเทคโนโลยี ในกรณีนี้ องค์ประกอบทางกลของดิน ปริมาณคาร์บอเนต และความสามารถในการดูดซับมีความสำคัญอย่างยิ่ง โลหะหนักแตกต่างกันไม่เพียงแต่ในระดับของผลกระทบต่อดินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสถานะที่พบในดินด้วย
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอนุภาคโลหะหนักเกือบทั้งหมดสามารถปรากฏอยู่ในดินในสถานะต่อไปนี้: เป็นส่วนผสมของอนุภาคไอโซมอร์ฟิก ออกซิไดซ์ ในรูปแบบของการสะสมของเกลือ ในตาข่ายคริสตัล รูปแบบที่ละลายได้ โดยตรงในสารละลายดิน และแม้กระทั่งเป็นส่วนหนึ่งของอินทรียวัตถุ ควรคำนึงว่าพฤติกรรมของอนุภาคโลหะอาจเปลี่ยนแปลงไปขึ้นอยู่กับสภาวะรีดอกซ์ องค์ประกอบของดิน และระดับคาร์บอนไดออกไซด์
โลหะหนักเป็นอันตรายไม่เพียงเพราะมีอยู่ในองค์ประกอบของดินเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะสามารถเคลื่อนย้าย เปลี่ยนแปลง และแทรกซึมเข้าไปในพืชได้ ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมได้ การเคลื่อนย้ายของอนุภาคโลหะหนักอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับว่ามีความแตกต่างระหว่างองค์ประกอบในสถานะของแข็งและของเหลวหรือไม่ ในกรณีนี้ มลพิษเป็นองค์ประกอบของโลหะหนัก มักจะอยู่ในรูปแบบที่คงที่เมื่อแทรกซึมเข้าไปในชั้นดิน ในรูปแบบนี้พืชจะไม่สามารถเข้าถึงโลหะได้ ในกรณีอื่น ๆ โลหะจะทะลุเข้าไปในพืชได้ง่าย
ธาตุโลหะที่ละลายน้ำจะแทรกซึมเข้าไปในดินได้อย่างรวดเร็ว ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันไม่เพียงแต่เข้าไปในชั้นดินเท่านั้น แต่ยังสามารถอพยพผ่านได้อีกด้วย จากโรงเรียน ทุกคนรู้ดีว่าเมื่อเวลาผ่านไป สารประกอบแร่ธาตุที่ละลายน้ำได้น้ำหนักโมเลกุลต่ำจะเกิดขึ้นในดิน ซึ่งจะอพยพไปยังส่วนล่างของชั้นหิน และสารประกอบโลหะหนักก็เคลื่อนตัวไปก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนโมเลกุลต่ำซึ่งก็คือเปลี่ยนเป็นสถานะอื่น
ปริมาณโลหะหนัก (HMs) ในดินขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของหินดั้งเดิมตามที่นักวิจัยหลายคนกำหนดไว้ ซึ่งความหลากหลายที่มีนัยสำคัญซึ่งสัมพันธ์กับประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาที่ซับซ้อนของการพัฒนาดินแดน องค์ประกอบทางเคมีของหินที่ก่อตัวเป็นดินซึ่งแสดงโดยผลิตภัณฑ์จากการผุกร่อนของหิน ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าโดยองค์ประกอบทางเคมีของหินดั้งเดิม และขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการเปลี่ยนแปลงของยีนพิเศษ
ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา กิจกรรมทางมานุษยวิทยาของมนุษยชาติมีส่วนร่วมอย่างเข้มข้นในกระบวนการอพยพของโลหะหนักในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ
กลุ่มสารพิษที่สำคัญที่สุดกลุ่มหนึ่งที่ก่อให้เกิดมลพิษในดินคือโลหะหนัก ซึ่งรวมถึงโลหะที่มีความหนาแน่นมากกว่า 8,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร (ยกเว้นโลหะมีค่าและหายาก): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be ในงานประยุกต์ มักจะเพิ่ม Pt, Ag, W, Fe และ Mn เข้าไปในรายการโลหะสำคัญ โลหะหนักเกือบทั้งหมดเป็นพิษ การแพร่กระจายของมนุษย์ของสารมลพิษกลุ่มนี้ (รวมถึงในรูปของเกลือ) ในชีวมณฑลนำไปสู่การเป็นพิษหรือภัยคุกคามจากพิษของสิ่งมีชีวิต
การจำแนกประเภทของโลหะหนักที่เข้าสู่ดินตั้งแต่การปล่อยมลพิษขยะของเสียจนถึงระดับความเป็นอันตราย (ตาม GOST 17.4.1.02-83 การอนุรักษ์ธรรมชาติ ดิน) แสดงไว้ในตาราง 1.
ตารางที่ 1.การจำแนกประเภทของสารเคมีตามประเภทความเป็นอันตราย
ทองแดง– เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดที่ไม่สามารถทดแทนได้ซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต ในพืช มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการสังเคราะห์แสง การหายใจ การลดลง และการตรึงไนโตรเจน ทองแดงเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ออกซิเดสจำนวนหนึ่ง - ไซโตโครมออกซิเดส, เซรูโลพลาสมิน, ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส, ยูเรตออกซิเดสและอื่น ๆ และมีส่วนร่วมในกระบวนการทางชีวเคมีในฐานะส่วนสำคัญของเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารตั้งต้นด้วยออกซิเจนโมเลกุล
คลาร์กในเปลือกโลก 47 มก./กก. ในทางเคมี ทองแดงเป็นโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำ ปัจจัยพื้นฐานที่มีอิทธิพลต่อค่าของปริมาณ Cu คือความเข้มข้นในหินที่ก่อตัวเป็นดิน ในบรรดาหินอัคนี ธาตุจำนวนมากที่สุดสะสมอยู่ในหินพื้นฐาน ได้แก่ หินบะซอลต์ (100-140 มก./กก.) และแอนดีไซต์ (20-30 มก./กก.) ดินร่วนคล้ายดินเหลืองและดินเหลือง (20-40 มก./กก.) มีทองแดงน้อยกว่า มีปริมาณน้อยที่สุดในหินทราย หินปูน และหินแกรนิต (5-15 มก./กก.) ความเข้มข้นของโลหะในดินเหนียวของพื้นที่ยุโรปในรัสเซียสูงถึง 25 มก./กก. ในดินร่วนคล้ายดินเหลือง - 18 มก./กก. ดินร่วนทรายและหินที่ก่อตัวเป็นดินทรายของเทือกเขาอัลไตสะสมทองแดงโดยเฉลี่ย 31 มก./กก. ทางตอนใต้ของไซบีเรียตะวันตก - 19 มก./กก.
ในดิน ทองแดงเป็นธาตุที่อพยพได้น้อย แม้ว่าเนื้อหาในรูปแบบเคลื่อนที่จะค่อนข้างสูงก็ตาม ปริมาณทองแดงเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: องค์ประกอบทางเคมีและแร่วิทยาของหินต้นกำเนิด, pH ของสารละลายดิน, ปริมาณอินทรียวัตถุ ฯลฯ ปริมาณทองแดงที่ใหญ่ที่สุดในดินเกี่ยวข้องกับออกไซด์ของเหล็ก แมงกานีส ไฮดรอกไซด์ของเหล็กและอลูมิเนียม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับมอนต์มอริลโลไนต์และเวอร์มิคูไลต์ กรดฮิวมิกและกรดฟุลวิคสามารถสร้างสารเชิงซ้อนที่เสถียรกับทองแดงได้ ที่ pH 7-8 ความสามารถในการละลายของทองแดงจะต่ำที่สุด
ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของทองแดงในรัสเซียคือ 55 มก./กก. ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับดินร่วนปนทรายและดินร่วนปนทรายคือ 33 มก./กก.
ข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นพิษของธาตุสำหรับพืชยังมีน้อย ปัจจุบันปัญหาหลักคือการขาดทองแดงในดินหรือความไม่สมดุลกับโคบอลต์ สัญญาณหลักของการขาดทองแดงสำหรับพืชคือการชะลอตัวและการหยุดการก่อตัวของอวัยวะสืบพันธุ์, การปรากฏตัวของเมล็ดที่ไม่แข็งแรง, หูที่เป็นเม็ดเปล่าและความต้านทานต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ลดลง สิ่งที่อ่อนไหวต่อการขาดมากที่สุดคือข้าวสาลี ข้าวโอ๊ต ข้าวบาร์เลย์ อัลฟัลฟา หัวบีท หัวหอม และทานตะวัน
แมงกานีสแพร่หลายในดิน แต่พบได้ในปริมาณน้อยเมื่อเทียบกับธาตุเหล็ก แมงกานีสพบได้ในดินหลายรูปแบบ รูปแบบเดียวที่มีสำหรับพืชคือแมงกานีสในรูปแบบที่แลกเปลี่ยนได้และละลายน้ำได้ ความพร้อมของแมงกานีสในดินจะลดลงตามค่า pH ที่เพิ่มขึ้น (เนื่องจากความเป็นกรดของดินลดลง) อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องยากที่จะพบว่าดินหมดลงเนื่องจากการชะล้างจนทำให้มีแมงกานีสไม่เพียงพอสำหรับเลี้ยงพืช
ปริมาณแมงกานีสจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของดิน: เกาลัด 15.5 ± 2.0 มก./กก. ดินสีเทา 22.0 ± 1.8 มก./กก. ทุ่งหญ้า 6.1 ± 0.6 มก./กก. ดินสีเหลือง 4.7 ± 3.8 มก./กก. ทราย 6.8 ± 0.7 มก./กก.
สารประกอบแมงกานีสเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับดินเชอร์โนเซมคือ
ดิน 1500 มก./กก.
ปริมาณแมงกานีสในอาหารจากพืชที่ปลูกในทุ่งหญ้า ดินเหลือง และดินทรายมีความสัมพันธ์กับปริมาณแมงกานีสในดินเหล่านี้ ปริมาณแมงกานีสในอาหารประจำวันในจังหวัดธรณีเคมีเหล่านี้น้อยกว่าความต้องการของมนุษย์ในแต่ละวันมากกว่า 2 เท่าและอาหารของผู้คนที่อาศัยอยู่ในโซนของดินเกาลัดและเซียโรเซม