Zaga?enje tla prema veli?ini zona dijeli se na pozadinsko, lokalno, regionalno i globalno Pozadinsko zaga?enje blisko prirodnom sastavu. Lokalno zaga?enje je zaga?enje tla u blizini jednog ili vi?e izvora zaga?enja. Regionalno zaga?enje se smatra kada se zaga?iva?i transportuju do 40 km od izvora zaga?enja, a globalno zaga?enje se smatra kada su zaga?ena tla nekoliko regija.

Prema stepenu zaga?enosti tla se dijele na jako zaga?ena, srednje zaga?ena, slabo zaga?ena.

U jako zaga?enim zemlji?tima koli?ina zaga?iva?a je nekoliko puta ve?a od MPC. Imaju niz biolo?ke produktivnosti i zna?ajne promjene u fizi?ko-hemijskim, hemijskim i biolo?kim karakteristikama, zbog ?ega sadr?aj hemikalija u uzgojenim usjevima prelazi normu. U umjereno zaga?enim tlima vi?ak MPC je neznatan, ?to ne dovodi do primjetnih promjena u njegovim svojstvima.

U slabo zaga?enim zemlji?tima sadr?aj hemikalija ne prelazi MPC, ali prema?uje pozadinu.

Zaga?enje zemlji?ta uglavnom zavisi od klase opasnih materija koje ulaze u tlo:

Klasa 1 - visoko opasne materije;

Klasa 2 - umjereno opasne tvari;

Klasa 3 - tvari male opasnosti.

Klasa opasnosti tvari utvr?uje se indikatorima.

Tabela 1 - Pokazatelji i klase opasnih materija

Kontaminacija tla radioaktivnim supstancama je uglavnom posljedica testiranja atomskog i nuklearnog oru?ja u atmosferi, koje pojedine dr?ave do danas nisu zaustavile. Ispadanje sa radioaktivnim padavinama, 90 Sr, 137 Cs i drugim nuklidima, ulaze?i u biljke, a zatim u hranu i ljudski organizam, uzrokuje radioaktivnu kontaminaciju zbog unutra?njeg izlaganja.

Radionuklidi - hemijski elementi sposobni za spontani raspad sa stvaranjem novih elemenata, kao i formirani izotopi bilo kojih hemijskih elemenata. Hemijski elementi sposobni za spontani raspad nazivaju se radioaktivni. Naj?e??i sinonim za jonizuju?e zra?enje je radioaktivno zra?enje.

Radioaktivno zra?enje je prirodni faktor u biosferi za sve ?ive organizme, a i sami ?ivi organizmi imaju odre?enu radioaktivnost. Tla imaju najve?i prirodni stepen radioaktivnosti me?u biosferskim objektima.

Me?utim, u 20. veku ?ove?anstvo je bilo suo?eno sa radioaktivno??u koja prevazilazi granice prirodne, a samim tim i biolo?ki abnormalne. Prve ?rtve prevelikih doza zra?enja bili su veliki nau?nici koji su otkrili radioaktivne elemente (radijum, polonijum) supru?nici Maria Sklodowska-Curie i Pierre Curie. A onda: Hiro?ima i Nagasaki, testiranje atomskog i nuklearnog oru?ja, mnoge katastrofe, uklju?uju?i ?ernobil, itd. Ogromne povr?ine bile su kontaminirane dugovje?nim radionuklidima - 137 Cs i 90 Sr. Prema va?e?em zakonodavstvu, jedan od kriterijuma za svrstavanje teritorija u zonu radioaktivne kontaminacije je vi?ak gustine kontaminacije sa 137 Cs od 37 kBq/m 2 . Takav vi?ak je postavljen na 46,5 hiljada km 2 u svim regionima Bjelorusije.

Nivoi zaga?enja 90 Sr iznad 5,5 kBq/m 2 (zakonski kriterijum) detektovani su na povr?ini od 21,1 hiljada km 2 u Gomeljskoj i Mogiljovskoj oblasti, ?to je ?inilo 10% teritorije zemlje. Kontaminacija sa 238.239+240 Pu izotopima sa gustinom ve?om od 0,37 kBq/m 2 (zakonski utvr?eni kriterijum) pokrila je oko 4,0 hiljada km 2, ili oko 2% teritorije, uglavnom u regionu Gomel (Braginsky, Narovlyansky, Khoiniki , Rechitsa, Dobrush i Loevsky okrug) i Cherikovsky okrug Mogilevske oblasti.

Prirodni procesi raspadanja radionuklida tokom 25 godina, koliko je pro?lo od katastrofe u ?ernobilu, prilagodili su strukturu njihove distribucije u regionima Bjelorusije. Tokom ovog perioda smanjeni su nivoi i povr?ine zaga?enja. Od 1986. do 2010. godine, povr?ina teritorije kontaminirane sa 137 Cs gustine iznad 37 kBq/m2 (iznad 1 Ci/km2) smanjena je sa 46,5 na 30,1 hiljada km2 (sa 23% na 14,5%). Za zaga?enje 90 Sr gusto?e od 5,5 kBq / m 2 (0,15 Ci / km 2), ovaj pokazatelj je smanjen - sa 21,1 na 11,8 hiljada km 2 (sa 10% na 5,6%) (tabela 2).

zaga?enje tehnogenim radionuklidom zemlje

Tabela 2 - Kontaminacija teritorije Republike Bjelorusije sa 137Cs kao rezultat katastrofe u nuklearnoj elektrani ?ernobil (od 1. januara 2012.)

Najzna?ajniji objekti biosfere, koji odre?uju biolo?ke funkcije svih ?ivih bi?a, su tla.

Radioaktivnost tla je posljedica sadr?aja radionuklida u njima. Postoje prirodne i umjetne radioaktivnosti.

Prirodnu radioaktivnost tla uzrokuju prirodni radioaktivni izotopi, koji su uvijek prisutni u razli?itim koli?inama u tlu i stijenama koje tvore tlo.

Prirodni radionuklidi dijele se u 3 grupe. U prvu grupu spadaju radioaktivni elementi - elementi ?iji su svi izotopi radioaktivni: uranijum (238 U, 235 U), torijum (232 Th), radijum (226 Ra) i radon (222 Rn, 220 Rn). U drugu grupu spadaju izotopi "obi?nih" elemenata sa radioaktivnim svojstvima: kalijum (40 K), rubidijum (87 Rb), kalcij (48 Ca), cirkonijum (96 Zr) itd. Tre?u grupu ?ine radioaktivni izotopi nastali u atmosfera pod dejstvom kosmi?kih zraka: tricijum (3 H), berilijum (7 Be, 10 Be) i ugljenik (14 C).

Prema na?inu i vremenu nastanka radionuklidi se dijele na: primarne - nastaju istovremeno sa formiranjem planete (40 K, 48 Ca, 238 U); sekundarni produkti raspada primarnih radionuklida (ukupno 45 - 232 Th, 235 U, 220 Rn, 222 Rn, 226 Ra itd.); indukovane - nastaju pod dejstvom kosmi?kih zraka i sekundarnih neutrona (14 C, 3 H, 24 Na). Ukupno postoji vi?e od 300 prirodnih radionuklida. Bruto sadr?aj prirodnih radioaktivnih izotopa uglavnom ovisi o mati?nim stijenama. Tla nastala na produktima tro?enja kiselih stijena sadr?e vi?e radioaktivnih izotopa 24 od onih nastalih na bazi?nim i ultrabazi?nim stijenama; te?ka tla ih sadr?e vi?e od lakih.

Prirodni radioaktivni elementi obi?no su relativno ravnomjerno raspore?eni po profilu tla, ali se u nekim slu?ajevima akumuliraju u iluvijalnim i blejskim horizontima. U zemlji?tu i stijenama prisutni su uglavnom u jako vezanom obliku.

Umjetna radioaktivnost tla nastaje zbog ulaska u tlo radioaktivnih izotopa nastalih kao posljedica atomskih i termonuklearnih eksplozija, u obliku otpada iz nuklearne industrije ili kao posljedica nesre?a u nuklearnim poduze?ima. Do stvaranja izotopa u tlu mo?e do?i zbog induciranog zra?enja. Umjetnu radioaktivnu kontaminaciju tla naj?e??e uzrokuju izotopi 235 U, 238 U, 239 Pu, 129 I, 131 I, 144 Ce, 140 Ba, 106 Ru, 90 Sr, 137 Cs itd.

Ekolo?ke posljedice radioaktivne kontaminacije tla su sljede?e. Budu?i da su uklju?eni u biolo?ki ciklus, radionuklidi ulaze u ljudski organizam putem biljne i ?ivotinjske hrane i, akumuliraju?i se u njemu, uzrokuju radioaktivno izlaganje. Radionuklidi, kao i mnogi drugi zaga?iva?i, postepeno se koncentri?u u lancima ishrane.

Sa ekolo?ke ta?ke gledi?ta najve?u opasnost predstavljaju 90 Sr i 137 Cs. To je zbog dugog polu?ivota (28 godina za 90 Sr i 33 godine za 137 Cs), visoke energije zra?enja i sposobnosti da se lako uklju?i u biolo?ki ciklus, u lanac ishrane. Po hemijskim svojstvima, stroncij je blizak kalcijumu i dio je ko?tanog tkiva, dok je cezijum blizak kalijumu i uklju?en je u mnoge reakcije ?ivih organizama.

Vje?ta?ki radionuklidi fiksirani su uglavnom (do 80-90%) u gornjem sloju tla: na devi?anskom tlu - sloj od 0-10 cm, na oranicama - u obradivom horizontu. Najve?u sorpciju imaju tla sa visokim sadr?ajem humusa, te?kog granulometrijskog sastava, bogata montmorilonitom i hidroliskusom, sa neispiranjem vodnog re?ima. U takvim tlima radionuklidi su samo neznatno sposobni za migraciju. Prema stepenu pokretljivosti u zemlji?tu, radionuklidi formiraju seriju 90 Sr > 106 Ru > 137 Ce > 129 J > 239 Pu. Brzina prirodnog samopro?i??avanja tla od radioizotopa zavisi od brzine njihovog radioaktivnog raspada, vertikalne i horizontalne migracije. Vrijeme poluraspada radioaktivnog izotopa je vrijeme koje je potrebno da se polovina broja njegovih atoma raspadne.

Tabela 3 - Karakteristike radioaktivnih supstanci

Radioaktivnost u ?ivim organizmima ima kumulativni efekat. Za ljude, vrijednost LD 50 (smrtonosna doza, izlo?enost kojoj uzrokuje 50% smrti biolo?kih objekata) je 2,5-3,5 Gy.

Doza od 0,25 Gy se smatra uslovno normalnom za spolja?nju ekspoziciju. 0,75 Gy izlo?enost cijelog tijela ili 2,5 Gy izlo?enost ?titaste ?lezde radioaktivnim jodom 131 I zahtijevaju mjere za?tite stanovni?tva od zra?enja.

Posebnost radioaktivne kontaminacije zemlji?nog pokriva?a je u tome ?to je koli?ina radioaktivnih ne?isto?a izuzetno mala, te ne izazivaju promjene u osnovnim svojstvima tla - pH, omjeru elemenata mineralne ishrane i nivou plodnosti.

Stoga je prije svega potrebno ograni?iti (normalizirati) koncentracije radioaktivnih tvari koje dolaze iz tla u biljne proizvode. Budu?i da su radionuklidi uglavnom te?ki metali, glavni problemi i na?ini racionalizacije, sanitacije i za?tite tla od kontaminacije radionuklidima i te?kim metalima su sli?niji i ?esto se mogu razmatrati zajedno.

Dakle, radioaktivnost tla je posljedica sadr?aja radionuklida u njima. Prirodna radioaktivnost tla uzrokovana je prirodnim radioaktivnim izotopima, koji su uvijek prisutni u razli?itim koli?inama u tlu i stijenama koje stvaraju tlo. Umjetna radioaktivnost tla nastaje zbog ulaska u tlo radioaktivnih izotopa nastalih kao posljedica atomskih i termonuklearnih eksplozija, u obliku otpada iz nuklearne industrije ili kao posljedica nesre?a u nuklearnim poduze?ima.

Ve?ta?ku radioaktivnu kontaminaciju zemlji?ta naj?e??e izazivaju izotopi 235 U, 238 U, 239 Pu, 129 I, 131 I, 144 Ce, 140 Ba, 106 Ru, 90 Sr, 137 Cs itd. Intenzitet radioaktivne kontaminacije u odre?eno podru?je odre?uju dva faktora:

a) koncentracija radioaktivnih elemenata i izotopa u zemlji?tu;

b) prirodu samih elemenata i izotopa, koja je prvenstveno odre?ena vremenom poluraspada.

Sa ekolo?ke ta?ke gledi?ta najve?u opasnost predstavljaju 90 Sr i 137 Cs. ?vrsto su fiksirani u zemlji?tu, odlikuju se dugim polu?ivotom (90 Sr - 28 godina i 137 Cs - 33 godine) i lako se uklju?uju u biolo?ki ciklus kao elementi bliski Ca i K. Akumuliraju?i se u organizmu, oni su stalni izvori unutra?njeg zra?enja.

U skladu s GOST-om, toksi?ni kemijski elementi podijeljeni su u klase higijenske opasnosti. Tla su:

a) Klasa I: arsen (As), berilijum (Be), ?iva (Hg), selen (Sn), kadmijum (Cd), olovo (Pb), cink (Zn), fluor (F);

b) II klasa: hrom (Cr), kobalt (Co), bor (B), molibden (Mn), nikl (Ni), bakar (Cu), antimon (Sb);

c) III klasa: barijum (Ba), vanadijum (V), volfram (W), mangan (Mn), stroncijum (Sr).

Te?ki metali su ve? na drugom mjestu po opasnosti, iza pesticida i daleko ispred poznatih zaga?iva?a kao ?to su uglji?ni dioksid i sumpor. U budu?nosti mogu postati opasniji od otpada iz nuklearnih elektrana i ?vrstog otpada. Zaga?enje te?kim metalima povezano je s njihovom ?irokom primjenom u industrijskoj proizvodnji. Zbog nesavr?enih sistema ?i??enja, te?ki metali ulaze u okolinu, uklju?uju?i i tlo, zaga?uju?i ga i truju?i. Te?ki metali su posebni zaga?iva?i ?iji je monitoring obavezan u svim sredinama.

Tlo je glavni medij u koji te?ki metali ulaze, uklju?uju?i iz atmosfere i vodenog okoli?a. Tako?er slu?i i kao izvor sekundarnog zaga?enja povr?inskog zraka i voda koje iz njega ulaze u Svjetski okean. Biljke apsorbuju te?ke metale iz tla, koji potom padaju u hranu.

Termin "te?ki metali", koji karakteri?e ?iroku grupu zaga?iva?a, u poslednje vreme je postao ?iroka upotreba. U raznim nau?nim i primenjenim radovima, autori na razli?ite na?ine tuma?e zna?enje ovog pojma. U tom smislu, broj elemenata koji se pripisuju grupi te?kih metala varira u ?irokom rasponu. Kao kriterijumi za ?lanstvo koriste se brojne karakteristike: atomska masa, gustina, toksi?nost, rasprostranjenost u prirodnom okru?enju, stepen uklju?enosti u prirodne i tehnogene cikluse.

U radovima posve?enim problemima zaga?enja tla i monitoringu ?ivotne sredine, danas je vi?e od 40 elemenata periodnog sistema D.I. Mendeljejev sa atomskom masom ve?om od 40 atomskih jedinica: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi, itd. Prema klasifikaciji N. Reimersa , te?ke metale treba uzeti u obzir sa gustinom ve?om od 8 g/cm 3. Istovremeno, sljede?a stanja igraju va?nu ulogu u kategorizaciji te?kih metala: njihova visoka toksi?nost za ?ive organizme u relativno niskim koncentracijama, kao i njihova sposobnost bioakumulacije i biomagnifikacije. Gotovo svi metali koji potpadaju pod ovu definiciju (s izuzetkom olova, ?ive, kadmijuma i bizmuta, ?ija biolo?ka uloga trenutno nije jasna) aktivno u?estvuju u biolo?kim procesima i dio su mnogih enzima.

Te?ki metali dospijevaju na povr?inu tla u razli?itim oblicima. To su oksidi i razne soli metala, kako rastvorljivi tako i prakti?no nerastvorljivi u vodi (sulfidi, sulfati, arseniti itd.). U sastavu emisija iz preduze?a za preradu rude i preduze?a obojene metalurgije - glavni izvor zaga?enja ?ivotne sredine - te?ki metali - najve?i deo metala (70-90%) je u obliku oksida. Jednom na povr?ini tla, mogu se ili akumulirati ili raspr?iti, ovisno o prirodi geohemijskih barijera svojstvenih datoj teritoriji. Rasprostranjenost te?kih metala u raznim objektima biosfere i izvori njihovog ulaska u ?ivotnu sredinu (tabela 4).

Tabela 4 – Izvori te?kih metala u ?ivotnoj sredini

Najmo?niji dobavlja?i otpada oboga?enog metalima su preduze?a za topljenje obojenih metala (aluminijum, glinica, bakar-cink, olovo, nikl, titan-magnezijum, ?iva), kao i prerada obojenih metala (radiotehnika, elektrotehnika, instrumentarstvo, galvanizacija itd.). U pra?ini metalur?ke industrije, postrojenja za preradu rude, koncentracija Pb, Zn, Bi, Sn mo?e se pove?ati u odnosu na litosferu za nekoliko redova veli?ine (do 10-12), koncentracija Cd, V, Sb - desetine hiljada puta, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag - stotine puta. Otpad iz preduze?a obojene metalurgije, fabrika boja i lakova i armiranobetonskih konstrukcija oboga?en je ?ivom. Koncentracija W, Cd, Pb je pove?ana u pra?ini pogona za proizvodnju ma?ina (tablica 5).

Tabela 5 - Glavni tehnogeni izvori te?kih metala

Pod uticajem emisija oboga?enih metalima, podru?ja zaga?enja pejza?a formiraju se uglavnom na regionalnom i lokalnom nivou. Zna?ajna koli?ina Pb se ispu?ta u ?ivotnu sredinu sa izduvnim gasovima automobila, ?to prema?uje njegov unos sa otpadom metalur?kih preduze?a.

Tla svijeta ?esto su oboga?ena ne samo te?kim, ve? i drugim tvarima prirodnog i antropogenog porijekla. Identifikacija "zasi?enosti" tla metalima i elementima E.A. Novikov je to objasnio kao posljedicu interakcije ?ovjeka i prirode (tabela 6).

Olovo je glavni zaga?iva? u prigradskim zemlji?tima Bjelorusije. Njegov pove?ani sadr?aj uo?en je u prigradskim podru?jima Minska, Gomelja, Mogiljeva. Kontaminacija tla olovom na nivou MPC (32 mg/kg) i vi?e uo?ena je lokalno, na manjim povr?inama, u pravcu preovla?uju?ih vjetrova.

Tabela 6 – Kombinacija interakcije izme?u ?ovjeka i prirode

Kao ?to se mo?e vidjeti iz tabele, ve?inu metala, uklju?uju?i i te?ke, osoba raspr?uje. Obrasci distribucije ljudi raspr?enih elemenata u pedosferi predstavljaju va?an i nezavisan trend u istra?ivanju tla. A.P. Vinogradov, R. Mitchell, D. Swain, H. Bowen, R. Brooks, V. V. Dobrovolsky. Rezultat njihovog istra?ivanja bila je identifikacija prosje?nih vrijednosti koncentracija elemenata u tlima pojedinih kontinenata zemalja, regija i cijelog svijeta (tabela 7).

Na nekim poljima Fabrike povr?a u Minsku, gde se kao ?ubrivo ve? godinama koristi komunalni ?vrsti otpad, sadr?aj olova dosti?e 40-57 mg/kg zemlji?ta. Na istim poljima sadr?aj mobilnih oblika cinka i bakra u zemlji?tu je 65, odnosno 15 mg/kg, dok je grani?ni nivo za cink 23 mg/kg, a bakar 5 mg/kg.

Du? autoputeva tlo je jako zaga?eno olovom i, u manjoj mjeri, kadmijumom. Zaga?enje tla uzdu?nih traka autoputeva me?udr?avnih (Brest - Moskva, Sankt Peterburg - Odesa), republi?kih (Minsk - Sluck, Minsk - Logoisk) i lokalnih (Zaslavl - Dzer?insk, ?abinka - B. Motykaly) vrijednosti se uo?ava na udaljenost do 25-50 m od kolovoza, u zavisnosti od terena i prisutnosti za?titnih pojaseva. Maksimalni sadr?aj olova u tlu zabilje?en je na udaljenosti od 5-10 m od autoputa. Vi?a je od pozadinske vrijednosti u prosjeku 2-2,3 puta, ali ne?to ni?a ili blizu MPC. Sadr?aj kadmijuma u tlima Bjelorusije je na osnovnom nivou (do 0,5 mg/kg). Prekora?enje pozadine do 2,5 puta zabilje?eno je lokalno na udaljenosti do 3-5 km od velikih gradova i dosti?e 1,0-1,2 mg tla pri MPC od 3 mg/kg za zapadnoevropske zemlje (MPC kadmija za tla u Bjelorusiji nije razvijen). Povr?ina tla u Bjelorusiji kontaminirana iz razli?itih izvora olovom trenutno iznosi oko 100 hiljada hektara, a kadmijumom - 45 hiljada hektara.

Tabela 7 – Kombinacija interakcije izme?u ?ovjeka i prirode

Trenutno se vr?i agrohemijsko mapiranje sadr?aja bakra u zemlji?tima Belorusije, a ve? je utvr?eno da je 260,3 hiljade hektara poljoprivrednog zemlji?ta u republici kontaminirano bakrom (tabela 8).

Tabela 8 - Poljoprivredno zemlji?te u Bjelorusiji kontaminirano bakrom (hiljadu ha)

Prosje?an sadr?aj pokretnog bakra u zemlji?tima oranica je nizak i iznosi 2,1 mg/kg, pobolj?anog sijena i pa?njaka - 2,4 mg/kg. Uop?teno govore?i, 34% oranica i 36% sijena i pa?njaka u republici ima veoma nisku zalihu bakra (manje od 1,5 mg/kg) i preko su im potrebna ?ubriva koja sadr?e bakar. Na zemlji?tima sa prekomernim sadr?ajem bakra (3,3% poljoprivrednog zemlji?ta) treba isklju?iti upotrebu bilo kog oblika ?ubriva koje sadr?i bakar.

Utjecaj toksi?nih tvari na zaga?enje tla

ZAGA?ENJE TLA TE?KIM METALIMA

Zaga?enje tla te?kim metalima ima razli?ite izvore:

1. otpad iz metaloprera?iva?ke industrije;

2. industrijske emisije;

3. produkti sagorevanja goriva;

4. izduvni gasovi automobila;

5. sredstva hemizacije poljoprivrede.

Metalur?ka preduze?a godi?nje emituju vi?e od 150 hiljada tona bakra, 120 hiljada tona cinka, oko 90 hiljada tona olova, 12 hiljada tona nikla, 1,5 hiljada tona molibdena, oko 800 tona kobalta i oko 30 tona ?ive. povr?ine zemlje. Na 1 gram blister bakra otpad iz topionice bakra sadr?i 2,09 tona pra?ine, koja sadr?i do 15% bakra, 60% ?eljeznog oksida i po 4% arsena, ?ive, cinka i olova. Otpad iz ma?inske i hemijske industrije sadr?i do 1 hiljade mg/kg olova, do 3 hiljade mg/kg bakra, do 10 hiljada mg/kg hroma i gvo??a, do 100 g/kg fosfora i do 10 g/kg mangana i nikla. U ?leziji su odlagali?ta cinka od 2 do 12% i olova od 0,5 do 3% nagomilana oko tvornica cinka, au SAD se eksploati?u rude sa sadr?ajem cinka od 1,8%.

Sa izduvnim gasovima vi?e od 250 hiljada tona olova godi?nje ulazi u povr?inu tla; glavni je zaga?iva? tla olovom.

Te?ki metali ulaze u zemlji?te zajedno sa ?ubrivima u koja su uklju?eni kao ne?isto?a, kao i sa biocidima.

L. G. Bondarev (1976) izra?unao je mogu?i priliv te?kih metala na povr?inu zemlji?nog pokriva?a kao rezultat ljudskih proizvodnih aktivnosti uz potpuno iscrpljivanje rudnih rezervi, sagorevanjem postoje?ih rezervi uglja i treseta i upore?uju?i ih sa mogu?im rezerve metala akumulirane u humosferi do danas. Dobivena slika nam omogu?ava da dobijemo ideju o promjenama koje je osoba u stanju izazvati u roku od 500-1000 godina, za koje ?e biti dovoljno istra?enih minerala.

Mogu?i ulazak metala u biosferu u slu?aju iscrpljivanja pouzdanih rezervi ruda, uglja, treseta, miliona tona

Odnos ovih vrijednosti omogu?ava predvi?anje razmjera utjecaja ljudske aktivnosti na okoli?, prvenstveno na zemlji?ni pokriva?.

Tehnogeni unos metala u tlo, njihova fiksacija u humusnim horizontima u profilu tla u cjelini ne mo?e biti ujedna?en. Njegova neujedna?enost i kontrast prvenstveno se odnose na gustinu naseljenosti. Ako se ovaj odnos smatra proporcionalnim, onda ?e 37,3% svih metala biti raspr?eno na samo 2% naseljenog zemlji?ta.

Raspodjela te?kih metala po povr?ini tla odre?ena je mnogim faktorima. To zavisi od karakteristika izvora zaga?enja, meteorolo?kih karakteristika regiona, geohemijskih faktora i pejza?nih uslova uop?te.

Izvor zaga?enja op?enito odre?uje kvalitetu i koli?inu odba?enog proizvoda. U ovom slu?aju, stepen njegove disperzije zavisi od visine izbacivanja. Zona maksimalnog zaga?enja prote?e se na udaljenosti koja je 10-40 puta ve?a od visine cijevi pri visokom i vru?em pra?njenju, 5-20 puta vi?e od visine cijevi pri niskom industrijskom pra?njenju. Trajanje emisije ?estica u atmosferu zavisi od njihove mase i fizi?ko-hemijskih svojstava. ?to su ?estice te?e, br?e se talo?e.

Neravnomjerna tehnogena distribucija metala je pogor?ana heterogeno??u geohemijskog okru?enja u prirodnim pejza?ima. S tim u vezi, da bi se predvidjelo mogu?e zaga?enje tehnogenim proizvodima i sprije?ile ne?eljene posljedice ljudske aktivnosti, potrebno je razumjeti zakone geohemije, zakonitosti migracije hemijskih elemenata u razli?itim prirodnim pejza?ima ili geohemijskim okru?enjima.

Hemijski elementi i njihovi spojevi koji ulaze u tlo prolaze kroz niz transformacija, raspr?uju se ili akumuliraju ovisno o prirodi geohemijskih barijera svojstvenih datoj teritoriji. Koncept geohemijskih barijera formulisao je A. I. Perelman (1961) kao deonice zone hipergeneze, gde promene u uslovima migracije dovode do akumulacije hemijskih elemenata. Klasifikacija barijera zasniva se na tipovima migracije elemenata. Na osnovu toga, A.I. Perelman razlikuje ?etiri tipa i nekoliko klasa geohemijskih barijera:

1. barijere - za sve biogeohemijske elemente koje ?ivi organizmi redistribuiraju i sortiraju (kiseonik, ugljenik, vodonik, kalcijum, kalijum, azot, silicijum, mangan itd.);

2. fizi?ke i hemijske barijere:

1) oksidiraju?e - gvo??e ili gvo??e-mangan (gvo??e, mangan), mangan (mangan), sumpor (sumpor);

2) redukcioni - sulfid (gvo??e, cink, nikl, bakar, kobalt, olovo, arsen i dr.), glej (vanadijum, bakar, srebro, selen);

3) sulfat (barijum, kalcijum, stroncijum);

4) alkalne (gvo??e, kalcijum, magnezijum, bakar, stroncijum, nikl itd.);

5) kiseli (silicijum oksid);

6) isparavanje (kalcijum, natrijum, magnezijum, sumpor, fluor i dr.);

7) adsorpcija (kalcijum, kalijum, magnezijum, fosfor, sumpor, olovo i dr.);

8) termodinami?ki (kalcijum, sumpor).

3. mehani?ke barijere (gvo??e, titan, hrom, nikl, itd.);

4. tehnogene barijere.

Geohemijske barijere ne postoje izolovano, ve? u kombinaciji jedna s drugom, formiraju?i slo?ene komplekse. Oni reguliraju elementarni sastav tokova tvari, a funkcioniranje ekosistema uvelike ovisi o njima.

Proizvodi tehnogeneze, u zavisnosti od njihove prirode i pejza?nog okru?enja u koji padaju, mogu se ili prera?ivati prirodnim procesima i ne uzrokovati zna?ajne promjene u prirodi, ili se skladi?titi i akumulirati, ?tetno djelovati na sva ?iva bi?a.

Oba procesa su odre?ena brojnim faktorima, ?ija analiza omogu?ava da se proceni nivo biohemijske stabilnosti krajolika i da se predvidi priroda njihovih promena u prirodi pod uticajem tehnogeneze. Autonomni pejza?i razvijaju procese samopro?i??avanja od tehnogenog zaga?enja, jer se proizvodi tehnogeneze raspr?uju u povr?inskim i podzemnim vodama. U akumulativnim pejza?ima proizvodi tehnogeneze se akumuliraju i konzerviraju.

* U blizini autoputa u zavisnosti od obima saobra?aja i udaljenosti od autoputa

Pove?anje pa?nje na za?titu ?ivotne sredine izazvalo je posebno interesovanje za uticaj te?kih metala na tlo.

Sa historijskog gledi?ta, interes za ovaj problem nastao je prou?avanjem plodnosti tla, budu?i da su elementi kao ?to su ?eljezo, mangan, bakar, cink, molibden i eventualno kobalt veoma va?ni za biljni ?ivot, a samim tim i za ?ivotinje i ljude.

Poznati su i kao elementi u tragovima jer su potrebni biljkama u malim koli?inama. Grupa elemenata u tragovima uklju?uje i metale ?iji je sadr?aj u tlu prili?no visok, na primjer ?eljezo, koje je dio ve?ine tla i zauzima ?etvrto mjesto u sastavu zemljine kore (5%) nakon kisika (46,6%). ), silicijum (27,7 %) i aluminijum (8,1 %).

Svi elementi u tragovima mogu negativno utjecati na biljke ako koncentracija njihovih dostupnih oblika prelazi odre?ene granice. Neki te?ki metali, kao ?to su ?iva, olovo i kadmij, koji ne izgledaju previ?e va?ni za biljke i ?ivotinje, opasni su po ljudsko zdravlje ?ak i u malim koncentracijama.

Izduvni gasovi iz vozila, odvoz na teren ili postrojenja za preradu otpadnih voda, navodnjavanje kanalizacijom, otpadom, ostacima i emisijama iz rada rudnika i industrijskih lokacija, primenom fosfornih i organskih ?ubriva, upotrebom pesticida itd. dovelo do pove?anja koncentracije te?kih metala u tlu.

Sve dok su te?ki metali ?vrsto vezani za sastavne dijelove tla i te?ko dostupni, njihov negativan utjecaj na tlo i okoli? bit ?e zanemarljiv. Me?utim, ako uvjeti tla dopu?taju da te?ki metali pro?u u otopinu tla, postoji direktna opasnost od kontaminacije tla, postoji mogu?nost njihovog prodora u biljke, kao i u ljudski organizam i ?ivotinje koje te biljke konzumiraju. Osim toga, te?ki metali mogu biti zaga?iva?i biljaka i vodenih tijela kao rezultat kori?tenja kanalizacijskog mulja. Opasnost od kontaminacije tla i biljaka zavisi od: vrste biljaka; oblici hemijskih jedinjenja u tlu; prisustvo elemenata koji se suprotstavljaju uticaju te?kih metala i supstanci koje sa njima formiraju kompleksna jedinjenja; od procesa adsorpcije i desorpcije; koli?ina dostupnih oblika ovih metala u tlu i zemlji?no-klimatskim uslovima. Dakle, negativno dejstvo te?kih metala u su?tini zavisi od njihove mobilnosti, tj. rastvorljivost.

Te?ke metale uglavnom karakterizira promjenjiva valencija, niska rastvorljivost njihovih hidroksida, visoka sposobnost formiranja kompleksnih jedinjenja i, naravno, kationska sposobnost.

Faktori koji doprinose zadr?avanju te?kih metala u zemlji?tu uklju?uju: adsorpciju izmene na povr?ini gline i humusa, stvaranje slo?enih jedinjenja sa humusom, povr?insku adsorpciju i okluziju (sposobnost rastvaranja ili apsorpcije gasova rastopljenim ili ?vrstim metalima) hidratisani oksidi aluminijuma, gvo??a, mangana itd., kao i stvaranje nerastvorljivih jedinjenja, posebno tokom redukcije.

Te?ki metali u zemlji?nom rastvoru se javljaju u ionskom i vezanom obliku, koji su u odre?enoj ravnote?i (slika 1).

Na slici, L p su rastvorljivi ligandi, koji su organske kiseline male molekulske te?ine, a L n su netopivi. Reakcija metala (M) sa huminskim supstancama tako?er dijelom uklju?uje ionsku izmjenu.

Naravno, u tlu mogu biti prisutni i drugi oblici metala koji ne u?estvuju direktno u ovoj ravnote?i, na primjer metali iz kristalne re?etke primarnih i sekundarnih minerala, kao i metali iz ?ivih organizama i njihovih mrtvih ostataka.

Posmatranje promjena te?kih metala u zemlji?tu nemogu?e je bez poznavanja faktora koji odre?uju njihovu mobilnost. Procesi retencionog kretanja koji odre?uju pona?anje te?kih metala u tlu malo se razlikuju od procesa koji odre?uju pona?anje drugih kationa. Iako se te?ki metali ponekad nalaze u tlima u niskim koncentracijama, oni formiraju stabilne komplekse s organskim spojevima i lak?e ulaze u specifi?ne reakcije adsorpcije od alkalnih i zemnoalkalnih metala.

Migracija te?kih metala u zemlji?tu mo?e se dogoditi u teku?ini i suspenziji uz pomo? korijena biljaka ili mikroorganizama u tlu. Migracija rastvorljivih jedinjenja se de?ava zajedno sa rastvorom u zemlji?tu (difuzija) ili pomeranjem same te?nosti. Ispiranje gline i organskih materija dovodi do migracije svih metala povezanih s njima. Migracija isparljivih supstanci u gasovitom obliku, kao ?to je dimetil ?iva, je nasumi?na i ovaj na?in kretanja nije od posebnog zna?aja. Migracija u ?vrstoj fazi i prodiranje u kristalnu re?etku je vi?e mehanizam vezivanja nego kretanje.

Te?ki metali mogu biti uneti ili adsorbovani od strane mikroorganizama, koji su zauzvrat u stanju da u?estvuju u migraciji odgovaraju?ih metala.

Gliste i drugi organizmi mogu olak?ati migraciju te?kih metala mehani?ki ili biolo?ki mije?anjem tla ili ugra?ivanjem metala u svoja tkiva.

Od svih vrsta migracija, najva?nija je migracija u te?noj fazi, jer ve?ina metala ulazi u tlo u rastvorljivom obliku ili u obliku vodene suspenzije, a prakti?no sve interakcije izme?u te?kih metala i te?nih sastojaka tla se de?avaju na granica te?ne i ?vrste faze.

Te?ki metali u tlu trofi?kim lancem ulaze u biljke, a zatim ih konzumiraju ?ivotinje i ljudi. U ciklus te?kih metala uklju?ene su razli?ite biolo?ke barijere, zbog ?ega dolazi do selektivne bioakumulacije koja ?titi ?ive organizme od vi?ka ovih elemenata. Ipak, djelovanje biolo?kih barijera je ograni?eno, a naj?e??e su te?ki metali koncentrirani u tlu. Otpornost tla na zaga?enje njima je razli?ita u zavisnosti od puferskog kapaciteta.

Tla sa visokim kapacitetom adsorpcije, odnosno visokim sadr?ajem gline, kao i organske materije, mogu zadr?ati ove elemente, posebno u gornjim horizontima. To je tipi?no za karbonatna tla i tla s neutralnom reakcijom. U ovim tlima, koli?ina toksi?nih spojeva koji se mogu isprati u podzemne vode i apsorbirati od strane biljaka je mnogo manja nego u pjeskovitim kiselim tlima. Me?utim, postoji veliki rizik od pove?anja koncentracije elemenata do toksi?nih nivoa, ?to uzrokuje neravnote?u fizi?kih, hemijskih i biolo?kih procesa u tlu. Te?ki metali, zadr?ani u organskim i koloidnim dijelovima tla, zna?ajno ograni?avaju biolo?ku aktivnost, inhibiraju procese itrifikacije koji su va?ni za plodnost tla.

Pje??ana tla, koja se odlikuju niskim kapacitetom upijanja, kao i kisela tla, vrlo slabo zadr?avaju te?ke metale, osim molibdena i selena. Stoga ih biljke lako adsorbiraju, a neke od njih ?ak iu vrlo malim koncentracijama imaju toksi?no djelovanje.

Sadr?aj cinka u zemlji?tu kre?e se od 10 do 800 mg/kg, iako je naj?e??e 30-50 mg/kg. Akumulacija vi?ka koli?ine cinka negativno utje?e na ve?inu zemlji?nih procesa: uzrokuje promjenu fizi?kih i fizi?ko-hemijskih svojstava tla i smanjuje biolo?ku aktivnost. Cink inhibira vitalnu aktivnost mikroorganizama, zbog ?ega su poreme?eni procesi stvaranja organske tvari u tlu. Vi?ak cinka u zemlji?nom pokriva?u ote?ava fermentaciju razgradnje celuloze, disanje i djelovanje ureaze.

Te?ki metali, koji dolaze iz tla u biljke, prenose?i se lancima ishrane, imaju toksi?ni u?inak na biljke, ?ivotinje i ljude.

Me?u najotrovnijim elementima prije svega treba spomenuti ?ivu, koja predstavlja najve?u opasnost u obliku vrlo toksi?nog spoja - metil ?ive. ?iva ulazi u atmosferu kada se ugalj sagorijeva i kada voda isparava iz zaga?enih vodenih tijela. Sa vazdu?nim masama se mo?e transportovati i deponovati na tlu u odre?enim podru?jima. Istra?ivanja su pokazala da se ?iva dobro sorbira u gornjim centimetrima humusno-akumulativnog horizonta razli?itih tipova tla ilovastog mehani?kog sastava. Njegova migracija po profilu i ispiranje iz profila tla u takvim tlima je bezna?ajna. Me?utim, u zemlji?tima laganog mehani?kog sastava, kiselim i osiroma?enim humusom, procesi migracije ?ive se intenziviraju. U takvim se tlima o?ituje i proces isparavanja organskih ?ivinih spojeva koji imaju svojstva isparljivosti.

Primjenom ?ive na pje??ano, glinovito i tresetno tlo u koli?ini od 200 i 100 kg/ha, usjev na pjeskovitom tlu potpuno je uginuo, bez obzira na stepen vapnenca. Na tresetnom tlu prinos je smanjen. Na glinovitom tlu do?lo je do smanjenja prinosa samo pri maloj dozi vapna.

Olovo tako?e ima sposobnost da se prenosi kroz lance ishrane, akumuliraju?i se u tkivima biljaka, ?ivotinja i ljudi. Doza olova jednaka 100 mg/kg suhe te?ine hrane smatra se smrtonosnom za ?ivotinje.

Olovna pra?ina se talo?i na povr?ini tla, adsorbira se organskim tvarima, kre?e se po profilu s otopinama tla, ali se u malim koli?inama izbacuje iz profila tla.

Zbog procesa migracije u kiselim uslovima, u zemlji?tima du?ine 100 m nastaju tehnogene olovne anomalije. Olovo iz tla ulazi u biljke i akumulira se u njima. U zrnu p?enice i je?ma njegov sadr?aj je 5-8 puta ve?i od pozadinskog sadr?aja, u vrhovima, krompiru - vi?e od 20 puta, u krtolama - vi?e od 26 puta.

Kadmijum se, kao i vanadij i cink, akumulira u humusnom sloju tla. Priroda njegove distribucije u profilu tla i krajoliku o?igledno ima mnogo zajedni?kog sa drugim metalima, posebno sa prirodom distribucije olova.

Me?utim, kadmijum je manje ?vrsto fiksiran u profilu tla od olova. Maksimalna adsorpcija kadmijuma je karakteristi?na za neutralna i alkalna tla sa visokim sadr?ajem humusa i visokim kapacitetom apsorpcije. Njegov sadr?aj u podzolskim tlima mo?e se kretati od stotinke do 1 mg/kg, u ?ernozemima - do 15-30, au crvenim zemlji?tima - do 60 mg/kg.

Mnogi zemlji?ni beski?menjaci koncentri?u kadmijum u svojim tijelima. Kadmijum apsorbuju gliste, u?i i pu?evi 10-15 puta aktivnije od olova i cinka. Kadmij je toksi?an za poljoprivredne biljke, pa ?ak i ako visoke koncentracije kadmijuma nemaju primjetan u?inak na prinose usjeva, njegova toksi?nost utje?e na promjenu kvalitete proizvoda, jer se u biljkama pove?ava sadr?aj kadmija.

Arsen ulazi u tlo sa produktima sagorevanja uglja, sa otpadom iz metalur?ke industrije i iz fabrika ?ubriva. Arsen se najja?e zadr?ava u zemlji?tima koja sadr?e aktivne oblike gvo??a, aluminijuma i kalcijuma. Toksi?nost arsena u zemlji?tu je dobro poznata. Kontaminacija tla arsenom uzrokuje, na primjer, smrt ki?nih glista. Osnovni sadr?aj arsena u zemlji?tu je stoti dio miligrama po kilogramu tla.

Fluor i njegovi spojevi se ?iroko koriste u nuklearnoj, naftnoj, kemijskoj i drugim industrijama. U tlo ulazi sa emisijama metalur?kih preduze?a, posebno fabrika aluminijuma, a tako?e i kao ne?isto?a pri primeni superfosfata i nekih drugih insekticida.

Zaga?uju?i tlo, fluor uzrokuje smanjenje prinosa ne samo zbog direktnog toksi?nog djelovanja, ve? i zbog promjene omjera hranjivih tvari u tlu. Najve?a adsorpcija fluora javlja se u zemlji?tima sa dobro razvijenim apsorbuju?im kompleksom tla. Rastvorljiva jedinjenja fluora kre?u se du? profila tla sa silaznom strujom zemlji?nih rastvora i mogu u?i u podzemne vode. Kontaminacija tla spojevima fluora uni?tava strukturu tla i smanjuje vodopropusnost tla.

Cink i bakar su manje toksi?ni od navedenih te?kih metala, ali njihov vi?ak u otpadu iz metalur?ke industrije zaga?uje tlo i inhibira rast mikroorganizama, smanjuje enzimsku aktivnost tla i smanjuje prinos biljaka.

Treba napomenuti da se toksi?nost te?kih metala pove?ava s njihovim kombiniranim djelovanjem na ?ive organizme u tlu. Kombinirano djelovanje cinka i kadmijuma ima nekoliko puta ja?e inhibitorno djelovanje na mikroorganizme nego kod iste koncentracije svakog elementa posebno.

Budu?i da se te?ki metali obi?no nalaze u razli?itim kombinacijama, kako u produktima sagorevanja goriva tako iu emisijama iz metalur?ke industrije, njihov uticaj na okolinu koja okru?uje izvore zaga?enja je ja?i od o?ekivanog na osnovu koncentracije pojedinih elemenata.

U blizini preduze?a, prirodne fitocenoze preduze?a postaju ujedna?enije u sastavu vrsta, jer mnoge vrste ne mogu izdr?ati pove?anje koncentracije te?kih metala u tlu. Broj vrsta se mo?e smanjiti na 2-3, a ponekad i do formiranja monocenoza.

U ?umskim fitocenozama na zaga?enje prvi reaguju li?ajevi i mahovine. Sloj drveta je najstabilniji. Me?utim, produ?eno izlaganje ili izlaganje visokog intenziteta uzrokuje pojavu otpornosti na suhu.

Zaga?enje tla pesticidima

Pesticidi su uglavnom organska jedinjenja male molekularne te?ine i razli?ite rastvorljivosti u vodi. Hemijski sastav, njihova kiselost ili alkalnost, rastvorljivost u vodi, struktura, polaritet, veli?ina i polarizacija molekula - sve ove karakteristike zajedno ili svaka zasebno uti?u na procese adsorpcije-desorpcije koloidima tla. Uzimaju?i u obzir navedene karakteristike pesticida i slo?enu prirodu veza u procesu adsorpcije-desorpcije koloidima, mogu se podijeliti u dvije velike klase: polarne i nepolarne, a nisu uklju?ene u ovu klasifikaciju, npr. organoklorni insekticidi - na jonske i nejonske.

Pesticidi koji sadr?e kisele ili bazi?ne grupe, ili se pona?aju kao kationi kada su disocirani, ?ine grupu jonskih spojeva. Pesticidi koji nisu ni kiseli ni alkalni ?ine grupu nejonskih jedinjenja.

Na prirodu hemijskih jedinjenja i sposobnost koloida tla da adsorbuju i desorbuju uti?u: priroda funkcionalnih grupa i supstitucijskih grupa u odnosu na funkcionalne grupe i stepen zasi?enosti molekula. Na adsorpciju molekula pesticida koloidima tla zna?ajno utje?e priroda molekularnih naboja, pri ?emu polaritet molekula igra odre?enu ulogu. Neravnomjerna raspodjela naboja pove?ava disimetriju molekula i njegovu reaktivnost.

Tlo prvenstveno djeluje kao ponor za pesticide, gdje se oni razgra?uju i stalno se transportuju do biljaka ili okoli?a, ili kao skladi?te gdje neki od njih mogu postojati mnogo godina nakon primjene.

Pesticidi – fino raspr?ene tvari – u tlu su podlo?ni brojnim utjecajima bioti?ke i nebioti?ke prirode, neki odre?uju njihovo pona?anje, transformaciju i, kona?no, mineralizaciju. Vrsta i brzina transformacija zavisi od: hemijske strukture aktivne supstance i njene stabilnosti, mehani?kog sastava i strukture zemlji?ta, hemijskih svojstava zemlji?ta, sastava flore i faune zemlji?ta, intenziteta uticaja spoljni uticaji i poljoprivredni sistem.

Adsorpcija pesticida u tlu je slo?en proces koji zavisi od brojnih faktora. Ima va?nu ulogu u kretanju pesticida i slu?i za njihovo privremeno odr?avanje u parnom ili otopljenom stanju ili kao suspenzija na povr?ini ?estica tla. Posebno va?nu ulogu u adsorpciji pesticida imaju mulj i organska materija tla, koji ?ine "koloidni kompleks" tla. Adsorpcija se svodi na ionsko-katjonsku izmjenu negativno nabijenih ?estica gline i kiselih grupa huminskih supstanci, bilo anionskih, zbog prisustva metalnih hidroksida (Al (OH) 3 i Fe (OH) 3) ili se javlja u obliku molekularnih razmjena. Ako su adsorbirane molekule neutralne, tada se bipolarne sile, vodikove veze i disperzne sile zadr?avaju na povr?ini ?estica gline i humusnih koloida. Adsorpcija ima primarnu ulogu u akumulaciji pesticida u tlu, koji se adsorbuju jonskom izmjenom ili u obliku neutralnih molekula, ovisno o njihovoj prirodi.

Kretanje pesticida u tlu doga?a se sa zemlji?nim rastvorom ili istovremeno sa kretanjem koloidnih ?estica na kojima se adsorbuju. Ovo zavisi od procesa difuzije i struje mase (ukapljivanje), koji su uobi?ajeni procesi ispiranja.

Uz otjecanje uzrokovano padavinama ili navodnjavanjem, pesticidi se kre?u u otopini ili suspenziji, akumuliraju?i se u depresijama tla. Ovaj oblik kretanja pesticida zavisi od terena, erozije zemlji?ta, intenziteta padavina, stepena pokrivenosti zemlji?ta vegetacijom, vremena koje je proteklo od primene pesticida. Koli?ina pesticida koji se kre?e sa povr?inskim oticanjem je vi?e od 5% od one koja se primjenjuje na tlo. Prema podacima Rumunskog istra?iva?kog instituta za nauku o zemlji?tu i agrohemiju, triazin se gubi istovremeno sa tlom kao rezultat ispiranja ki?a na mjestima oticanja u eksperimentalnom centru Aldeny. Na mjestima oticanja sa nagibom od 2,5% u Bil?e?ti-Ar?ece, prona?ene su zaostale koli?ine HCCH od 1,7 do 3,9 mg/kg u povr?inskoj vodi, au suspenziji od 0,041 do 0,085 mg/kg HCCH i od 0,009 do 0,026 mg. /kg DDT.

Ispiranje pesticida du? profila tla sastoji se u njihovom kretanju zajedno sa vodom koja cirkuli?e u tlu, ?to je uglavnom zbog fizi?ko-hemijskih svojstava tla, pravca kretanja vode, kao i procesa adsorpcije i desorpcije pesticida od strane koloidne ?estice tla. Dakle, u zemlji?tu dugotrajno tretiranom DDT-om u dozi od 189 mg/ha, nakon 20 godina prona?eno je 80% ovog pesticida koji je prodro do dubine od 76 cm.

Prema studijama sprovedenim u Rumuniji, na tri razli?ita tla (o?i??ena aluvijalna, tipi?ni solon?ak, duboka crnica) tretirana organohlornim insekticidima (HCCH i DDT) tokom 25 godina (uz navodnjavanje u poslednjoj deceniji), ostaci pesticida su dostigli dubinu od 85 cm u tipi?nom solon?aku, 200 cm u o?i??enom aluvijalnom tlu i 275 cm u iskopanom ?ernozemu u koncentraciji od 0,067 mg/kg HCCH i 0,035 mg/kg DDT, respektivno, na dubini od 220 cm.

Na pesticide koji su u?li u zemlji?te uti?u razli?iti faktori kako tokom perioda njihove efikasnosti, tako i kasnije, kada lek ve? postaje rezidualni. Pesticidi u tlu su podlo?ni degradaciji nebioti?kim i bioti?kim faktorima i procesima.

Fizi?ka i hemijska svojstva tla uti?u na konverziju pesticida u njemu. Dakle, gline, oksidi, hidroksidi i ioni metala, kao i organska tvar tla, djeluju kao katalizatori u mnogim reakcijama razgradnje pesticida. Hidroliza pesticida se de?ava uz u?e??e podzemnih voda. Kao rezultat reakcije sa slobodnim radikalima humusnih tvari mijenjaju se sastavne ?estice tla i molekularna struktura pesticida.

Mnogi radovi nagla?avaju veliki zna?aj zemlji?nih mikroorganizama u razgradnji pesticida. Postoji vrlo malo aktivnih sastojaka koji nisu biorazgradivi. Trajanje razgradnje pesticida mikroorganizmima mo?e varirati od nekoliko dana do nekoliko mjeseci, a ponekad i desetina godina, ovisno o specifi?nostima aktivne tvari, vrsti mikroorganizama i svojstvima tla. Razgradnju aktivnih sastojaka pesticida provode bakterije, gljive i vi?e biljke.

Obi?no se razgradnja pesticida, posebno rastvorljivih, rijetko adsorbiranih koloidima tla, odvija uz sudjelovanje mikroorganizama.

Gljive su uglavnom uklju?ene u razgradnju slabo topljivih i slabo adsorbiranih u zemlji?tu koloida herbicida.

Rekultivacija i kontrola zaga?enja tla te?kim metalima i pesticidima

Identifikacija kontaminacije tla te?kim metalima vr?i se direktnim metodama uzorkovanja tla na istra?ivanim podru?jima i njihovom hemijskom analizom na sadr?aj te?kih metala. Tako?er je djelotvorno koristiti niz indirektnih metoda u ove svrhe: vizualna procjena stanja fitogeneze, analiza distribucije i pona?anja indikatorskih vrsta me?u biljkama, beski?menjacima i mikroorganizmima.

Za identifikaciju prostornih obrazaca ispoljavanja zaga?enja tla koristi se komparativno geografska metoda, metode za kartiranje strukturnih komponenti biogeocenoza, uklju?uju?i tla. Takve karte ne samo da bilje?e nivo kontaminacije tla te?kim metalima i odgovaraju?e promjene prizemnog pokriva?a, ve? omogu?avaju i predvi?anje promjena u stanju prirodne okoline.

Udaljenost od izvora zaga?enja za identifikaciju oreola zaga?enja mo?e zna?ajno varirati i, ovisno o intenzitetu zaga?enja i ja?ini preovla?uju?ih vjetrova, mo?e varirati od stotina metara do desetina kilometara.

U Sjedinjenim Dr?avama, senzori su instalirani na ERTS-1 resursnom satelitu kako bi se odredio stupanj o?te?enja Weymouthovog bora sumpor-dioksidom i tla cinkom. Izvor zaga?enja bila je topionica cinka koja radi sa dnevnom emisijom cinka u atmosferu od 6,3-9 tona. Zabilje?ena je koncentracija cinka od 80.000 µg/g u povr?inskom sloju tla u radijusu od 800 m od biljke. Vegetacija oko biljke je izumrla u radijusu od 468 hektara. Slo?enost upotrebe metode na daljinu le?i u integraciji materijala, u potrebi de?ifriranja informacija dobijenih nizom kontrolnih testova u podru?jima specifi?ne kontaminacije.

Odre?ivanje nivoa toksi?nosti te?kih metala nije lako. Za tla razli?itog mehani?kog sastava i sadr?aja organske materije, ovaj nivo ?e biti razli?it. Trenutno su zaposleni u higijenskim zavodima poku?ali utvrditi MPC metala u zemlji?tu. Kao ispitne biljke preporu?uju se je?am, zob i krompir. Nivo se smatra toksi?nim kada do?e do smanjenja prinosa za 5-10%. Predlo?eni su MPC za ?ivu - 25 mg/kg, arsen - 12-15, kadmijum - 20 mg/kg. Utvr?ene su odre?ene ?tetne koncentracije jednog broja te?kih metala u biljkama (g/milion): olovo - 10, ?iva - 0,04, hrom - 2, kadmijum - 3, cink i mangan - 300, bakar - 150, kobalt - 5, molibden i nikl - 3, vanadijum - 2.

Za?tita tla od zaga?enja te?kim metalima zasniva se na unapre?enju proizvodnje. Na primjer, proizvodnja 1 tone hlora jednom tehnologijom tro?i 45 kg ?ive, a drugom - 14-18 kg. U budu?nosti se smatra mogu?im smanjiti ovu vrijednost na 0,1 kg.

Nova strategija za?tite tla od zaga?enja te?kim metalima je i u stvaranju zatvorenih tehnolo?kih sistema, u organizaciji proizvodnje bez otpada.

Otpad iz hemijske i ma?inske industrije je tako?e vredna sekundarna sirovina. Dakle, otpad ma?inograditeljskih preduze?a je zbog fosfora vredna sirovina za poljoprivredu.

Trenutno je postavljen zadatak obavezne provjere svih mogu?nosti odlaganja svake vrste otpada, prije njihovog zakopavanja ili uni?tavanja.

U slu?aju atmosferske kontaminacije tla te?kim metalima, kada su oni koncentrirani u velikim koli?inama, ali u najvi?im centimetrima tla, ovaj sloj tla se mo?e ukloniti i zatrpati.

Nedavno su preporu?ene brojne kemikalije koje mogu inaktivirati te?ke metale u tlu ili smanjiti njihovu toksi?nost. U Njema?koj je predlo?ena upotreba smola za ionsku izmjenu koje stvaraju helatne spojeve s te?kim metalima. Koriste se u obliku kiseline i soli ili u mje?avini oba oblika.

U Japanu, Francuskoj, Saveznoj Republici Njema?koj i Velikoj Britaniji, jedna od japanskih firmi patentirala je metodu fiksiranja te?kih metala merkapto-8-triazinom. Kada se koristi ovaj lijek, kadmij, olovo, bakar, ?iva i nikal su ?vrsto fiksirani u tlu u obliku nerastvorljivih i za biljke nepristupa?nih oblika.

Kal?enje tla smanjuje kiselost gnojiva i rastvorljivost olova, kadmijuma, arsena i cinka. Njihovo usvajanje od strane biljaka naglo se smanjuje. Kobalt, nikal, bakar i mangan u neutralnom ili blago alkalnom okru?enju tako?er nemaju toksi?no djelovanje na biljke.

Organska gnojiva, poput organske tvari tla, adsorbiraju i zadr?avaju ve?inu te?kih metala u apsorbiranom stanju. Primjena organskih gnojiva u visokim dozama, kori?tenje zelenih gnojiva, pti?jeg izmeta, bra?na od pirin?ane slame smanjuju sadr?aj kadmijuma i fluora u biljkama, kao i toksi?nost hroma i drugih te?kih metala.

Optimizacija mineralne ishrane biljaka regulacijom sastava i doza ?ubriva tako?e smanjuje toksi?no dejstvo pojedinih elemenata. U Engleskoj, na zemlji?tu kontaminiranom olovom, arsenom i bakrom, ka?njenje u klijanju otklanjano je primjenom mineralnih azotnih gnojiva. Uvo?enje pove?anih doza fosfora smanjilo je toksi?no djelovanje olova, bakra, cinka i kadmija. Uz alkalnu reakciju okoline u poplavljenim ri?inim poljima, primjena fosfatnih gnojiva dovela je do stvaranja nerastvorljivog i za biljke te?ko dostupnog kadmijum fosfata.

Me?utim, poznato je da nivo toksi?nosti te?kih metala nije isti za razli?ite biljne vrste. Stoga, uklanjanje toksi?nosti te?kih metala optimizacijom mineralne ishrane treba razlikovati ne samo uzimaju?i u obzir uslove tla, ve? i vrstu i raznolikost biljaka.

Me?u prirodnim biljkama i usjevima, identificiran je niz vrsta i sorti otpornih na zaga?enje te?kim metalima. To uklju?uje pamuk, cveklu i neke mahunarke. Kombinacija preventivnih mjera i mjera za otklanjanje one?i??enja tla te?kim metalima omogu?ava za?titu tla i biljaka od njihovog toksi?nog djelovanja.

Jedan od osnovnih uvjeta za za?titu tla od kontaminacije biocidima je stvaranje i kori?tenje manje toksi?nih i manje postojanih spojeva i njihovo uno?enje u tlo i smanjenje doza njihovog uno?enja u tlo. Postoji nekoliko na?ina da se smanji doza biocida bez smanjenja efikasnosti njihovog uzgoja:

Kombinacija upotrebe pesticida sa drugim metodama. Integrisana kontrola ?teto?ina - agrotehni?ka, biolo?ka, hemijska itd. Istovremeno, zadatak nije uni?titi cijelu vrstu, ve? pouzdano za?tititi kulturu. Ukrajinski nau?nici koriste mikrobiolo?ki preparat u kombinaciji sa malim dozama pesticida, ?to slabi organizam ?teto?ine i ?ini ga podlo?nijim bolestima;

· primjena perspektivnih oblika pesticida. Upotreba novih oblika pesticida mo?e zna?ajno smanjiti potro?nju aktivne supstance i minimizirati ne?eljene posljedice, uklju?uju?i zaga?enje tla;

izmjena upotrebe otrovnih tvari s razli?itim mehanizmom djelovanja. Ova metoda uno?enja hemijskih sredstava za suzbijanje spre?ava pojavu otpornih oblika ?teto?ina. Za ve?inu kultura preporu?uju se 2-3 lijeka razli?itog spektra djelovanja.

Kada se tlo tretira pesticidima, samo mali dio njih dospijeva na mjesta primjene toksi?nog djelovanja biljaka i ?ivotinja. Ostatak se nakuplja na povr?ini tla. Stepen zaga?enja tla zavisi od mnogih faktora i prije svega od stabilnosti samog biocida. Stabilnost biocida podrazumijeva se kao sposobnost toksi?nog sredstva da se odupre razlagaju?em djelovanju fizi?kih, kemijskih i biolo?kih procesa.

Glavni kriterij za detoksikant je potpuna razgradnja otrovne tvari na netoksi?ne komponente.

Zemlji?ni pokriva? igra odlu?uju?u ulogu u snabdijevanju ?ovje?anstva hranom i sirovinama za vitalne industrije. Upotreba okeanskih proizvoda, hidroponike ili umjetno sintetiziranih supstanci u tu svrhu ne mo?e, barem u doglednoj budu?nosti, zamijeniti proizvode kopnenih ekosistema (produktivnost tla). Stoga je kontinuirano pra?enje stanja tla i zemlji?nog pokriva?a neophodan uslov za dobijanje planiranih proizvoda poljoprivrede i ?umarstva.

Istovremeno, zemlji?ni pokriva? je prirodna osnova za naseljavanje ljudi i slu?i kao osnova za stvaranje rekreativnih podru?ja. Omogu?ava vam stvaranje optimalnog ekolo?kog okru?enja za ?ivot, rad i rekreaciju ljudi. ?isto?a i sastav atmosfere, povr?inskih i podzemnih voda zavise od prirode zemlji?nog pokriva?a, svojstava tla i hemijskih i biohemijskih procesa koji se odvijaju u tlu. Pokriva? tla je jedan od najmo?nijih regulatora hemijskog sastava atmosfere i hidrosfere. Tlo je bilo i ostalo glavni uslov za ?ivot nacija i ?ove?anstva u celini. O?uvanje i pobolj?anje zemlji?nog pokriva?a, a samim tim i glavnih ?ivotnih resursa u kontekstu intenziviranja poljoprivredne proizvodnje, razvoja industrije, brzog rasta gradova i saobra?aja mogu?e je samo uz dobro uspostavljenu kontrolu kori?tenja. svih vrsta zemlji?ta i zemlji?nih resursa.

Zemlji?te je najosjetljivije na antropogeni uticaj. Od svih ljuski Zemlje, zemlji?ni pokriva? je najtanja ljuska, debljina najplodnijeg humusnog sloja, ?ak ni u ?ernozemima, obi?no ne prelazi 80-100 cm, au mnogim tlima ve?ine prirodnih zona iznosi samo 15 –20 cm uni?tavanje vi?egodi?nje vegetacije i oranje lako je podlo?no eroziji i deflaciji.

Uz nedovoljno promi?ljen antropogeni utjecaj i naru?avanje uravnote?enih prirodnih ekolo?kih odnosa, u tlu se brzo razvijaju nepo?eljni procesi mineralizacije humusa, pove?ava se kiselost ili alkalnost, pove?ava se akumulacija soli, razvijaju se procesi obnavljanja - sve to naglo pogor?ava svojstva tla, au ekstremnim slu?ajevima slu?ajevima dovodi do lokalnog uni?tavanja zemlji?nog pokriva?a. Visoka osjetljivost i ranjivost zemlji?nog pokriva?a posljedica je ograni?enog tampon kapaciteta i otpornosti tla na djelovanje sila koje mu nisu karakteristi?ne u ekolo?kom smislu.

?ak je i ?ernozem do?ivio veoma zna?ajne promjene u proteklih 100 godina, ?to je izazvalo zabrinutost i opravdana bojazan za njegovu budu?u sudbinu. Zaga?enje tla te?kim metalima, naftnim derivatima, deterd?entima sve je rasprostranjenije, poja?ava se uticaj azotnih i sumpornih kiselina tehnogenog porekla, ?to dovodi do stvaranja tehnogenih pustinja u blizini nekih industrijskih preduze?a.

Obnova poreme?enog zemlji?nog pokriva?a zahteva dugo vremena i velika ulaganja.

Jedno od najja?ih i najra?irenijih hemijskih zaga?enja je zaga?enje te?kim metalima. Te?ki metali uklju?uju vi?e od 40 hemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, ?ija masa atoma iznosi vi?e od 50 atomskih jedinica.

Ova grupa elemenata aktivno je uklju?ena u biolo?ke procese, kao dio mnogih enzima. Grupa "te?kih metala" u velikoj meri se poklapa sa konceptom "elemenata u tragovima". Stoga su olovo, cink, kadmijum, ?iva, molibden, hrom, mangan, nikl, kalaj, kobalt, titanijum, bakar, vanadijum te?ki metali.

Izvori te?kih metala dijele se na prirodne (tro?enje stijena i minerala, procesi erozije, vulkanska aktivnost) i umjetne (va?enje i prerada minerala, sagorijevanje goriva, saobra?aj, poljoprivredne djelatnosti). Dio tehnogenih emisija koje ulaze u okoli? u obliku finih aerosola prenosi se na znatne udaljenosti i uzrokuje globalno zaga?enje.

Drugi dio ulazi u vodotoke bez drena?e, gdje se te?ki metali akumuliraju i postaju izvor sekundarnog zaga?enja, tj. nastanak opasnih zaga?iva?a u toku fizi?kih i hemijskih procesa koji se odvijaju direktno u okolini (na primer, stvaranje otrovnog gasa fosgena iz netoksi?nih supstanci). Te?ki metali se akumuliraju u tlu, posebno u gornjim humusnim horizontima, i polako se uklanjaju ispiranjem, potro?njom biljaka, erozijom i deflacijom - duvanjem tla.

Period polovi?nog uklanjanja ili uklanjanja polovine po?etne koncentracije je dug: za cink - od 70 do 510 godina, za kadmijum - od 13 do 110 godina, za bakar - od 310 do 1500 godina i za olovo - od 740 do 5900 godina. U humusnom dijelu tla doga?a se primarna transformacija spojeva koji su u njega dospjeli.

Te?ki metali imaju visok kapacitet za razne hemijske, fizi?ko-hemijske i biolo?ke reakcije. Mnogi od njih imaju promjenjivu valentnost i uklju?eni su u redoks procese. Te?ki metali i njihova jedinjenja, kao i druga hemijska jedinjenja, mogu da se kre?u i redistribuiraju u ?ivotnim sredinama, tj. migrirati.

Migracija jedinjenja te?kih metala odvija se uglavnom u obliku organo-mineralne komponente. Neka od organskih jedinjenja sa kojima se metali vezuju predstavljaju produkti mikrobiolo?ke aktivnosti. Merkur se odlikuje sposobno??u akumulacije u karikama "lanca ishrane" (o tome je ranije bilo rije?i). Mikroorganizmi u tlu mogu proizvesti populacije otporne na ?ivu koje pretvaraju metalnu ?ivu u tvari otrovne za vi?e organizme. Neke alge, gljive i bakterije su u stanju da akumuliraju ?ivu u svojim ?elijama.

?iva, olovo, kadmijum su uklju?eni u op?tu listu najva?nijih zaga?iva?a ?ivotne sredine, koju su dogovorile zemlje ?lanice UN. Pogledajmo bli?e ove supstance.

Te?ki metali- grupa hemijskih elemenata sa svojstvima metala (uklju?uju?i polumetale) i zna?ajnom atomskom te?inom ili gustinom. Poznato je ?etrdesetak razli?itih definicija pojma te?ki metali, a jednu od njih nemogu?e je navesti kao najprihva?eniju. Shodno tome, lista te?kih metala pod razli?itim definicijama ?e uklju?ivati razli?ite elemente. Kriterijum koji se koristi mo?e biti atomska te?ina ve?a od 50, u kom slu?aju su svi metali po?ev od vanadijuma, bez obzira na gustinu, uklju?eni u listu. Drugi ?esto kori??eni kriterijum je gustina pribli?no jednaka ili ve?a od gustine gvo??a (8 g/cm3), zatim elementi kao ?to su olovo, ?iva, bakar, kadmij, kobalt spadaju u listu i, na primer, lak?i kositrni kapi van liste. Postoje klasifikacije zasnovane na drugim vrijednostima grani?ne gustine ili atomske te?ine. Neke klasifikacije ?ine izuzetke za plemenite i rijetke metale, ne svrstavaju?i ih u te?ke, neke isklju?uju obojene metale (gvo??e, mangan).

Termin te?ki metali naj?e??e se ne razmatra sa hemijskog, ve? sa medicinskog i ekolo?kog gledi?ta, pa se, kada se uklju?i u ovu kategoriju, uzimaju u obzir ne samo hemijska i fizi?ka svojstva elementa, ve? i njegova biolo?ka aktivnost i toksi?nost, kao i koli?ina upotrebe u privrednim aktivnostima.

Pored olova, ?iva je najpotpunije prou?avana u pore?enju sa drugim mikroelementima.

?iva je izuzetno slabo raspore?ena u zemljinoj kori (-0,1 x 10-4%), ali je pogodna za ekstrakciju, jer je koncentrisana u sulfidnim ostacima, na primjer, u obliku cinobera (HgS). U ovom obliku ?iva je relativno bezopasna, ali atmosferski procesi, vulkanske i ljudske aktivnosti doveli su do toga da se oko 50 miliona tona ovog metala nakupilo u svjetskim oceanima. Prirodno uklanjanje ?ive u okean kao rezultat erozije je 5000 tona/godi?nje, jo? 5000 tona/godi?nje ?ive uklonjeno je kao rezultat ljudskih aktivnosti.

U po?etku, ?iva ulazi u okean u obliku Hg2+, zatim stupa u interakciju s organskim tvarima i uz pomo? anaerobnih organizama prelazi u otrovne tvari metil ?iva (CH3Hg) + i dimetil ?iva (CH3-Hg-CH3), prisutna je ?iva ne samo u hidrosferi, ve? iu atmosferi jer ima relativno visok pritisak pare. Prirodni sadr?aj ?ive je ~0,003-0,009 µg/m3.

?ivu karakterizira kratko vrijeme boravka u vodi i brzo prelazi u sedimente u obliku spojeva s organskim tvarima u njima. Budu?i da se ?iva adsorbira u sediment, mo?e se polako osloba?ati i otopiti u vodi, ?to rezultira hroni?nim izvorom zaga?enja koji traje dugo nakon ?to izvorni izvor zaga?enja nestane.

Svjetska proizvodnja ?ive trenutno iznosi preko 10.000 tona godi?nje, a najve?i dio ove koli?ine se koristi u proizvodnji hlora. ?iva ulazi u zrak kao rezultat sagorijevanja fosilnih goriva. Analiza leda Grenlandske ledene kupole pokazala je da, po?ev?i od 800. godine nove ere. do 1950-ih, sadr?aj ?ive je ostao konstantan, ali od 50-ih godina. na?eg veka, koli?ina ?ive se udvostru?ila. Slika 1 prikazuje na?ine cikli?ne migracije ?ive. ?iva i njena jedinjenja su opasni po ?ivot. Metil ?iva je posebno opasna za ?ivotinje i ljude, jer brzo prelazi iz krvi u mo?dano tkivo, uni?tavaju?i mali mozak i mo?danu koru. Klini?ki simptomi takve lezije su utrnulost, gubitak orijentacije u prostoru, gubitak vida. Simptomi trovanja ?ivom se ne pojavljuju odmah. Jo? jedna neugodna posljedica trovanja metil ?ivom je prodiranje ?ive u placentu i njeno nakupljanje u fetusu, a majka ne osje?a bol. Metil ?iva je teratogena za ljude. ?iva pripada 1. klasi opasnosti.

Metalna ?iva je opasna ako se proguta i udi?e. Istovremeno, osoba ima metalni okus u ustima, mu?ninu, povra?anje, gr?eve u trbuhu, zubi pocrne i po?nu se ru?iti. Prosuta ?iva se raspada u kapljice i, ako se to dogodi, ?iva se mora pa?ljivo prikupiti.

Neorganska jedinjenja ?ive su prakti?no neisparljiva, pa je opasnost od ulaska ?ive u organizam kroz usta i ko?u. ?ivine soli nagrizaju ko?u i mukozne membrane tijela. Ulazak ?ivinih soli u tijelo uzrokuje upalu ?drijela, ote?ano gutanje, utrnulost, povra?anje i bol u trbuhu.

Kod odraslih, gutanje oko 350 mg ?ive mo?e dovesti do smrti.

Zaga?enje ?ivom mo?e se smanjiti zabranom proizvodnje i upotrebe odre?enog broja proizvoda. Nema sumnje da ?e zaga?enje ?ivom uvijek biti akutni problem. Ali uvo?enjem stroge kontrole industrijskog otpada koji sadr?i ?ivu, kao i prehrambenih proizvoda, mo?e se smanjiti rizik od trovanja ?ivom.

Oko 180 hiljada tona olova godi?nje migrira u svijet kao rezultat utjecaja atmosferskih procesa. Prilikom va?enja i prerade ruda olova gubi se vi?e od 20% olova. ?ak i u ovim fazama, osloba?anje olova u okoli? je jednako njegovoj koli?ini koja ulazi u okoli? kao rezultat izlo?enosti atmosferskim procesima na magmatskim stijenama.

Najozbiljniji izvor zaga?enja ?ivotne sredine olovom su izduvni gasovi automobilskih motora. Antidetonator tetrametil - ili tetraethylswinep - je dodan ve?ini benzina od 1923. sa oko 80 mg/l. Prilikom vo?nje, od 25 do 75% ovog olova, u zavisnosti od uslova vo?nje, ispu?ta se u atmosferu. Njegova glavna masa talo?ena je na tlu, ali zna?ajan dio ostaje u zraku.

Olovna pra?ina ne pokriva samo ceste i tla u industrijskim gradovima i oko njih, ve? se nalazi iu ledu Sjevernog Grenlanda, a 1756. godine sadr?aj olova u ledu bio je 20 µg/t, 1860. godine ve? 50 µg/t, i 1965. godine - 210 µg/t.

Aktivni izvori zaga?enja olovom su termoelektrane na ugalj i ku?ne pe?i.

Izvori kontaminacije olovom u ku?i mogu biti glazirano zemljano posu?e; olovo sadr?ano u pigmentima za bojenje.

Olovo nije vitalni element. Toksi?an je i pripada I klasi opasnosti. Njegovi anorganski spojevi ometaju metabolizam i inhibitori su enzima (poput ve?ine te?kih metala). Jedna od najpodmuklijih posljedica djelovanja anorganskih jedinjenja olova je njegova sposobnost da zamijeni kalcij u kostima i bude stalan izvor trovanja dugo vremena. Biolo?ki polu?ivot olova u kostima je oko 10 godina. Koli?ina akumuliranog olova u kostima raste s godinama, a u dobi od 30-40 godina kod osoba koje nisu povezane sa zaga?enjem olovom po zanimanju iznosi 80-200 mg.

Organska jedinjenja olova smatraju se ?ak toksi?nijima od neorganskih.

Kadmijum, cink i bakar su najva?niji metali u prou?avanju problema zaga?enja, jer su ?iroko rasprostranjeni u svetu i imaju toksi?na svojstva. Kadmijum i cink (kao i olovo i ?iva) nalaze se uglavnom u sulfidnim sedimentima. Kao rezultat atmosferskih procesa, ovi elementi lako ulaze u okeane.

Oko 1 milion kg kadmijuma godi?nje u?e u atmosferu kao rezultat rada topionica kadmijuma, ?to je oko 45% ukupnog zaga?enja ovim elementom. 52% zaga?enja dolazi od sagorevanja ili obrade proizvoda koji sadr?e kadmijum. Kadmijum ima relativno visoku volatilnost, tako da lako difunduje u atmosferu. Izvori zaga?enja vazduha cinkom su isti kao i kadmijumom.

Ulazak kadmijuma u prirodne vode nastaje kao rezultat njegove upotrebe u galvanskim procesima i tehnologiji. Najozbiljniji izvori zaga?enja vode cinkom su topionice cinka i postrojenja za galvanizaciju.

?ubriva su potencijalni izvor kontaminacije kadmijumom. Istovremeno, kadmijum se unosi u biljke koje ljudi koriste za hranu, a na kraju lanca prelaze u ljudski organizam. Kadmijum i cink lako ulaze u morsku vodu i okean kroz mre?u povr?inskih i podzemnih voda.

Kadmijum i cink se nakupljaju u odre?enim organima ?ivotinja (posebno u jetri i bubrezima).

Cink je najmanje toksi?an od svih gore navedenih te?kih metala. Me?utim, svi elementi postaju toksi?ni ako se na?u u vi?ku; cink nije izuzetak. Fiziolo?ki u?inak cinka je njegovo djelovanje kao aktivatora enzima. U velikim koli?inama izaziva povra?anje, ova doza je pribli?no 150 mg za odraslu osobu.

Kadmijum je mnogo otrovniji od cinka. On i njegova jedinjenja pripadaju I klasi opasnosti. Prodire u ljudsko tijelo tokom du?eg perioda. Udisanje zraka tijekom 8 sati pri koncentraciji kadmijuma od 5 mg/m3 mo?e uzrokovati smrt.

Kod kroni?nog trovanja kadmijem, protein se pojavljuje u mokra?i, a krvni tlak raste.

Prilikom ispitivanja prisustva kadmijuma u hrani, ustanovljeno je da ljudske izlu?evine rijetko sadr?e onoliko kadmijuma koliko se apsorbira. Trenutno ne postoji konsenzus o prihvatljivom bezbednom sadr?aju kadmijuma u hrani.

Jedan efikasan na?in da se sprije?i osloba?anje kadmijuma i cinka kao zaga?enja je kontrola sadr?aja ovih metala u emisijama iz topionica i drugih industrija.

Pored metala o kojima smo ranije govorili (?iva, olovo, kadmijum, cink), postoje i drugi toksi?ni elementi ?ije uno?enje u ?ivotnu sredinu organizama kao rezultat ljudskih aktivnosti izaziva ozbiljnu zabrinutost.

Antimon je prisutan zajedno sa arsenom u rudama koje sadr?e metalne sulfide. Svjetska proizvodnja antimona iznosi oko 70 tona godi?nje. Antimon je sastavni dio legura, koristi se u proizvodnji ?ibica, au svom ?istom obliku koristi se u poluvodi?ima.

Toksi?ni u?inak antimona sli?an je onom arsena. Velike koli?ine antimona izazivaju povra?anje, kod kroni?nog trovanja antimonom dolazi do poreme?aja probavnog trakta, pra?enog povra?anjem i smanjenjem temperature. Arsen se prirodno javlja u obliku sulfata. Njegov sadr?aj u olovno-cink koncentratima je oko 1%. Zbog svoje hlapljivosti lako ulazi u atmosferu.

Najja?i izvori ove kontaminacije metalom su herbicidi (hemikalije za suzbijanje korova), fungicidi (supstance za suzbijanje gljivi?nih bolesti biljaka) i insekticidi (supstance za suzbijanje ?tetnih insekata).

Po svojim toksi?nim svojstvima, arsen spada u akumuliraju?e otrove. Prema stepenu toksi?nosti treba razlikovati elementarni arsen i njegova jedinjenja. Elementarni arsen je relativno malo toksi?an, ali ima teratogena svojstva. ?tetno djelovanje na nasljedni materijal (mutagenost) je sporno.

Jedinjenja arsena se polako apsorbuju kroz ko?u, brzo apsorbuju kroz plu?a i gastrointestinalni trakt. Smrtonosna doza za ljude je 0,15-0,3 g. Kroni?no trovanje izaziva nervne bolesti, slabost, utrnulost ekstremiteta, svrab, potamnjenje ko?e, atrofiju ko?tane sr?i, promjene jetre. Jedinjenja arsena su kancerogena za ljude. Arsen i njegova jedinjenja pripadaju II klasi opasnosti.

Kobalt nije u ?irokoj upotrebi. Tako se, na primjer, koristi u industriji ?elika, u proizvodnji polimera. Kada se unese u velikim koli?inama, kobalt negativno utje?e na sadr?aj hemoglobina u ljudskoj krvi i mo?e uzrokovati krvna oboljenja. Vjeruje se da kobalt uzrokuje Gravesovu bolest. Ovaj element je opasan za ?ivot organizama zbog izuzetno visoke reaktivnosti i pripada I klasi opasnosti.

Bakar se nalazi u sulfidnim sedimentima zajedno sa olovom, kadmijem i cinkom. Prisutan je u malim koli?inama u koncentratima cinka i mo?e se prenositi na velike udaljenosti u zraku i vodi. Nenormalan sadr?aj bakra nalazi se u biljkama sa zrakom i vodom. Nenormalan sadr?aj bakra nalazi se u biljkama i zemlji?tu na udaljenosti ve?oj od 8 km od topionice. Soli bakra pripadaju II klasi opasnosti. Toksi?na svojstva bakra su prou?avana mnogo manje nego ista svojstva drugih elemenata. Apsorpcija velike koli?ine bakra od strane osobe dovodi do Wilsonove bolesti, dok se vi?ak bakra talo?i u mo?danom tkivu, ko?i, jetri i pankreasu.

Prirodni sadr?aj mangana u biljkama, ?ivotinjama i zemlji?tu je veoma visok. Glavna podru?ja proizvodnje mangana su proizvodnja legiranih ?elika, legura, elektri?nih baterija i drugih hemijskih izvora energije. Prisustvo mangana u vazduhu iznad norme (srednja dnevna koncentracija mangana u atmosferi – vazduhu naseljenih mesta je 0,01 mg/m3) ?tetno uti?e na ljudski organizam, ?to se izra?ava u progresivnom uni?tavanju centralnog nervnog sistema. Mangan pripada II klasi opasnosti.

Metalni joni su nezamjenjivi sastojci prirodnih vodnih tijela. Ovisno o uvjetima okoline (pH, redoks potencijal, prisustvo liganada), postoje u razli?itim stupnjevima oksidacije i dio su raznih anorganskih i organometalnih spojeva, koji mogu biti istinski otopljeni, koloidno dispergirani ili biti dio minerala. i organske suspenzije. Istinski otopljeni oblici metala su, pak, vrlo raznoliki, ?to je povezano s procesima hidrolize, hidroliti?ke polimerizacije (formiranje polinuklearnih hidrokso kompleksa) i kompleksiranja s razli?itim ligandima. Shodno tome, i kataliti?ka svojstva metala i dostupnost za vodene mikroorganizme zavise od oblika njihovog postojanja u vodenom ekosistemu. Mnogi metali formiraju prili?no jake komplekse sa organskim; ovi kompleksi su jedan od najva?nijih oblika migracije elemenata u prirodnim vodama. Ve?ina organskih kompleksa nastaje kelatnim ciklusom i stabilna je. Kompleksi koje formiraju kiseline u tlu sa solima gvo??a, aluminijuma, titana, uranijuma, vanadijuma, bakra, molibdena i drugih te?kih metala relativno su dobro rastvorljivi u neutralnim, slabo kiselim i slabo alkalnim sredinama. Stoga su organometalni kompleksi sposobni migrirati u prirodnim vodama na vrlo zna?ajnim udaljenostima. To je posebno va?no za niskomineralizirane i prije svega povr?inske vode u kojima je nemogu?e formiranje drugih kompleksa.

Te?ki metali i njihove soli su ?iroko rasprostranjeni industrijski zaga?iva?i. U vodna tijela ulaze iz prirodnih izvora (stene, povr?inski slojevi tla i podzemne vode), sa otpadnim vodama mnogih industrijskih preduze?a i atmosferskim padavinama, koje su zaga?ene emisijom dima.

Te?ki metali kao elementi u tragovima se stalno nalaze u prirodnim vodenim tijelima i organima vodenih organizama (vidi tabelu). U zavisnosti od geohemijskih uslova, postoje velike fluktuacije u njihovom nivou.

Prirodni izvori ulaska olova u povr?inske vode su procesi rastvaranja endogenih (galena) i egzogenih (angezit, cerusit itd.) minerala. Zna?ajno pove?anje sadr?aja olova u okoli?u (uklju?uju?i i povr?inske vode) povezano je sa sagorijevanjem uglja, upotrebom tetraetil olova kao antidetonatora u motornom gorivu, sa uklanjanjem u vodna tijela sa otpadnim vodama iz postrojenja za preradu rude. , neka metalur?ka postrojenja, hemijska industrija, rudnici itd.

Prisustvo nikla u prirodnim vodama uzrokovano je sastavom stijena kroz koje voda prolazi: nalazi se na mjestima nalazi?ta sulfidnih ruda bakra-nikla i ?eljezo-nikl ruda. U vodu ulazi iz tla i iz biljnih i ?ivotinjskih organizama tokom njihovog propadanja. Kod plavo-zelenih algi utvr?en je pove?an sadr?aj nikla u odnosu na druge vrste algi. Jedinjenja nikla tako?er ulaze u vodena tijela sa otpadnim vodama iz niklovanih radnji, pogona sinteti?kog kau?uka i postrojenja za oboga?ivanje nikla. Ogromne emisije nikla prate sagorevanje fosilnih goriva. Njegova koncentracija se mo?e smanjiti kao rezultat talo?enja spojeva kao ?to su cijanidi, sulfidi, karbonati ili hidroksidi (s pove?anjem pH vrijednosti), zbog njegove potro?nje u vodenim organizmima i procesa adsorpcije. U povr?inskim vodama spojevi nikla su u otopljenom, suspendiranom i koloidnom stanju, ?iji kvantitativni odnos ovisi o sastavu vode, temperaturi i pH vrijednosti. Sorbenti spojeva nikla mogu biti ?eljezni hidroksid, organske tvari, visoko dispergirani kalcijum karbonat, gline.

Jedinjenja kobalta ulaze u prirodne vode kao rezultat njihovog ispiranja iz bakarnog pirita i drugih ruda, iz tla tokom razgradnje organizama i biljaka, kao i sa otpadnim vodama metalur?kih, metaloprera?iva?kih i hemijskih postrojenja. Neke koli?ine kobalta dolaze iz tla kao rezultat razgradnje biljnih i ?ivotinjskih organizama. Jedinjenja kobalta u prirodnim vodama su u otopljenom i suspendiranom stanju, ?iji je kvantitativni odnos odre?en hemijskim sastavom vode, temperaturom i pH vrijednostima.

Trenutno postoje dvije glavne grupe analiti?kih metoda za odre?ivanje te?kih metala: elektrohemijske i spektrometrijske metode. U posljednje vrijeme, s razvojem mikroelektronike, elektrohemijske metode su dobile novi razvoj, dok su ranije postepeno zamjenjivane spektrometrijskim metodama. Me?u spektrometrijskim metodama za odre?ivanje te?kih metala, prvo mjesto zauzima atomska apsorpciona spektrometrija sa razli?itim atomizacijom uzoraka: atomska apsorpciona spektrometrija sa plamenom atomizacijom (FAAS) i atomska apsorpciona spektrometrija sa elektrotermalnom atomizacijom u grafitnoj ?eliji (GF AAS). . Glavne metode za odre?ivanje nekoliko elemenata istovremeno su atomska emisiona spektrometrija induktivno spregnute plazme (ICP-AES) i masena spektrometrija induktivno spregnute plazme (ICP-MS). Sa izuzetkom ICP-MS, druge spektrometrijske metode imaju previsoku granicu detekcije za odre?ivanje te?kih metala u vodi.

Odre?ivanje sadr?aja te?kih metala u uzorku vr?i se preno?enjem uzorka u rastvor - hemijskim rastvaranjem u odgovaraju?em otapalu (voda, vodeni rastvori kiselina, rje?e alkalija) ili fuzijom sa odgovaraju?im fluksom iz redova alkalije, okside, soli, nakon ?ega slijedi ispiranje vodom. Nakon toga se jedinjenje ?eljenog metala istalo?i dodavanjem rastvora odgovaraju?eg reagensa - soli ili lu?ine, talog se odvoji, osu?i ili kalcinira do konstantne mase, a sadr?aj te?kih metala se odre?uje vaganjem na analiti?kom aparatu. bilans i prera?unavanje na po?etni sadr?aj u uzorku. Uz kvalificiranu primjenu, metoda daje najpreciznije vrijednosti za sadr?aj te?kih metala, ali je dugotrajna.

Za odre?ivanje sadr?aja te?kih metala elektrohemijskim metodama, uzorak se tako?er mora prenijeti u vodeni rastvor. Nakon toga, sadr?aj te?kih metala se utvr?uje razli?itim elektrohemijskim metodama - polarografskim (voltametrijskim), potenciometrijskim, kulometrijskim, konduktometrijskim i drugim, kao i kombinacijom nekih od ovih metoda sa titracijom. Osnova za odre?ivanje sadr?aja te?kih metala ovim metodama je analiza strujno-naponskih karakteristika, potencijala ionsko selektivnih elektroda, integralnog naboja potrebnog za talo?enje ?eljenog metala na elektrodu elektrohemijske ?elije (katode), elektri?na provodljivost rastvora itd., kao i elektrohemijska kontrola neutralizacije i drugo u rastvorima. Ovim metodama mogu se odrediti te?ki metali do 10-9 mol/l.

Tlo je glavni medij u koji te?ki metali ulaze, uklju?uju?i iz atmosfere i vodenog okoli?a. Tako?er slu?i i kao izvor sekundarnog zaga?enja povr?inskog zraka i voda koje iz njega ulaze u Svjetski okean. Biljke asimiliraju te?ke metale iz tla, koji potom ulaze u hranu vi?e organiziranih ?ivotinja.

Vrijeme zadr?avanja zaga?uju?ih komponenti u tlu je mnogo du?e nego u drugim dijelovima biosfere, ?to dovodi do promjene sastava i svojstava tla kao dinami?kog sistema i na kraju uzrokuje neravnote?u u ekolo?kim procesima.

U normalnim prirodnim uslovima, svi procesi koji se odvijaju u zemlji?tu su u ravnote?i. Promjena sastava i svojstava tla mo?e biti uzrokovana prirodnim pojavama, ali naj?e??e je osoba kriva za naru?avanje ravnote?nog stanja tla:

1. atmosferski transport zaga?iva?a u obliku aerosola i pra?ine (te?ki metali, fluor, arsen, oksidi sumpora, azota itd.)
2. poljoprivredno zaga?enje (?ubriva, pesticidi)
3. nezemaljsko zaga?enje - deponije industrija velikih kapaciteta i emisije iz kompleksa goriva i energije
4. zaga?enje naftom i naftnim derivatima
5. biljnih ostataka. Otrovni elementi u bilo kojem stanju apsorbiraju se u listove ili se talo?e na povr?ini lista. Zatim, kada li??e opadne, ova jedinjenja ulaze u tlo.

Odre?ivanje te?kih metala se prvenstveno vr?i u zemlji?tima koja se nalaze u zonama ekolo?ke katastrofe, na poljoprivrednim zemlji?tima u blizini zaga?iva?a tla te?kim metalima i na poljima namijenjenim za uzgoj ekolo?ki prihvatljivih proizvoda.

U uzorcima tla odre?uju se „pokretni“ oblici te?kih metala ili njihov ukupan sadr?aj. U pravilu, ako je potrebno kontrolirati tehnogenu kontaminaciju tla te?kim metalima, uobi?ajeno je odrediti njihov bruto sadr?aj. Me?utim, ukupan sadr?aj ne mora uvijek karakterizirati stupanj opasnosti od one?i??enja tla, jer tlo mo?e vezati metalne spojeve, pretvaraju?i ih u spojeve nedostupne biljkama. Ispravnije bi bilo govoriti o ulozi "pokretnih" i "pristupa?nih" formi za biljke. Po?eljno je odrediti sadr?aj mobilnih oblika metala u slu?aju njihove velike bruto koli?ine u tlu, a tako?e i kada je potrebno okarakterisati migraciju zaga?uju?ih metala iz tla u biljke.

Ako su tla kontaminirana te?kim metalima i radionuklidima, tada ih je gotovo nemogu?e o?istiti. Za sada je poznat jedini na?in: zasijati takva tla brzorastu?im usjevima koji daju veliku fitomasu. Takve kulture koje ekstrahuju te?ke metale podle?u uni?tavanju nakon sazrevanja. Za obnovu zaga?enog tla potrebne su decenije.

Te?ki metali koji su veoma toksi?ni uklju?uju olovo, ?ivu, nikl, bakar, kadmijum, cink, kalaj, mangan, hrom, arsen, aluminijum i gvo??e. Ove tvari se ?iroko koriste u proizvodnji, zbog ?ega se akumuliraju u velikim koli?inama u okoli?u i lako ulaze u ljudski organizam kako hranom i vodom, tako i udisanjem zraka.

Kada sadr?aj te?kih metala u tijelu prema?i maksimalno dopu?tenu koncentraciju, po?inje njihov negativan utjecaj na osobu. Osim direktnih posljedica u vidu trovanja, postoje i indirektne - joni te?kih metala za?epljuju kanale bubrega i jetre, ?to smanjuje sposobnost filtriranja ovih organa. Kao rezultat, u tijelu se nakupljaju toksini i otpadni proizvodi stanica, ?to dovodi do op?eg pogor?anja ljudskog zdravlja.

Cijela opasnost od izlaganja te?kim metalima le?i u ?injenici da oni zauvijek ostaju u ljudskom tijelu. One se mogu ukloniti samo upotrebom proteina sadr?anih u mlijeku i vrganjima, kao i pektina koji se nalazi u marmeladi i ?eleu od vo?a i bobica. Vrlo je va?no da se svi proizvodi dobivaju u ekolo?ki ?istim podru?jima i da ne sadr?e ?tetne tvari.

Zbog antropogenih aktivnosti, ogromna koli?ina raznih hemijskih elemenata i njihovih spojeva ulazi u okoli? - do 5 tona organskog i mineralnog otpada po osobi godi?nje. Od polovine do dvije tre?ine ovih inputa ostaje u ?ljaci, pepelu, stvaraju?i lokalne anomalije u hemijskom sastavu tla i voda.

Preduze?a, zgrade, urbana ekonomija, industrijski, ku?ni i fekalni otpad iz naselja i industrijskih podru?ja ne samo da otu?uju tlo, ve? desetinama kilometara unaokolo remete normalnu biogeohemiju i biologiju zemlji?no-ekolo?kih sistema. U odre?enoj mjeri, svaki grad ili industrijski centar je uzrok velikih biogeokemijskih anomalija koje su opasne za ljude.

Izvor te?kih metala su uglavnom industrijske emisije. U isto vrijeme, ?umski ekosistemi trpe mnogo vi?e nego poljoprivredna tla i usjevi. Posebno su toksi?ni olovo, kadmijum, ?iva, arsen i hrom.

Te?ki metali se po pravilu akumuliraju u sloju tla, posebno u gornjim horizontima humusa. Polu?ivot uklanjanja te?kih metala iz tla (ispiranje, erozija, potro?nja biljaka, deflacija) je, ovisno o vrsti tla, za:

• cink - 70-510 godina;
• kadmijum - 13-let;
• bakar - 310-1500 godina;
• olovo - 740-5900 godina.

Slo?ene i ponekad nepovratne posljedice utjecaja te?kih metala mogu se razumjeti i predvidjeti samo na osnovu pejza?no-biogeohemijskog pristupa problemu toksikanata u biosferi. Sljede?i pokazatelji posebno uti?u na nivoe zaga?enja i toksi?no-ekolo?ku situaciju:

• bioproduktivnost tla i sadr?aj humusa;
• kiselo-bazni karakter tla i voda;
• redoks uslovi;
• koncentracija zemlji?nih rastvora;
• sposobnost upijanja tla;
• granulometrijski sastav tla;
• tip vodnog re?ima.

Uloga ovih faktora jo? nije dovoljno prou?ena, iako je zemlji?ni pokriva? krajnji primalac ve?ine tehnogenih hemikalija uklju?enih u biosferu. Tla su glavni akumulator, sorbent i uni?tava? toksikanata.

Zna?ajan dio metala ulazi u tlo antropogenim aktivnostima. Disperzija po?inje od trenutka va?enja rude, gasa, nafte, uglja i drugih minerala. Lanac disperzije elemenata mo?e se pratiti od rudarskog rudnika, kamenoloma, zatim nastaju gubici tokom transporta sirovina do postrojenja za oboga?ivanje, u samom postrojenju, disperzija se nastavlja du? linije prerade oboga?ivanja, zatim u procesu oboga?ivanja. metalur?ka prerada, proizvodnja metala pa do deponija, industrijskih i doma?ih deponija.

Emisije iz industrijskih preduze?a u zna?ajnim koli?inama dolaze sa ?irokim spektrom elemenata, a zaga?iva?i nisu uvek povezani sa glavnim proizvodima preduze?a, ali mogu biti deo ne?isto?a. Dakle, u blizini postrojenja za topljenje olova, kadmijum, bakar, ?iva, arsen i selen mogu biti prioritetni zaga?iva?i, a u blizini postrojenja za topljenje aluminijuma, fluor, arsen i berilij mogu biti prioritetni zaga?iva?i. Zna?ajan dio emisija iz preduze?a ulazi u globalni ciklus - do 50% olova, cinka, bakra i do 90% ?ive.

Godi?nja proizvodnja nekih metala prema?uje njihovu prirodnu migraciju, posebno olova i ?eljeza. O?igledno, sve ve?i pritisak tehnogenog metala te?e na okolinu, uklju?uju?i i tlo.

Blizina izvora zaga?enja uti?e na atmosfersko zaga?enje tla. Tako su se dva velika preduze?a u regiji Sverdlovsk - Uralski kombinat aluminijuma i Krasnojarska termoelektrana - ispostavili kao izvori tehnogenog zaga?enja atmosferskog vazduha sa izra?enim granicama tehnogenih metalnih padavina sa atmosferskim padavinama.

Opasnost od kontaminacije tla tehnogenim metalima iz zra?nih aerosola postoji za bilo koju vrstu tla i na bilo kojem mjestu u gradu, s jedinom razlikom ?to se tla nalaze bli?e izvoru tehnogeneze (metalur?ki kombinat, termoelektrana, benzinska pumpa ili mobilni transport) ?e biti zaga?eniji.

?esto se intenzivno delovanje preduze?a prostire na malom prostoru, ?to dovodi do pove?anja sadr?aja te?kih metala, jedinjenja arsena, fluora, sumpornih oksida, sumporne kiseline, ponekad hlorovodoni?ne kiseline i cijanida u koncentracijama koje ?esto prelaze MPC (tabela 4.1). Travni pokriva?, ?umski zasadi umiru, zemlji?ni pokriva? se uni?tava, razvijaju se procesi erozije. Do 30-40% te?kih metala iz tla mo?e u?i u podzemne vode.

Me?utim, tlo slu?i i kao sna?na geohemijska barijera protoku zaga?iva?a, ali samo do odre?ene granice. Prora?uni pokazuju da su ?ernozemi sposobni da ?vrsto fiksiraju do 40-60 t/ha olova samo u obradivom sloju debljine 0-20 cm, podzolistim - 2-6 t/ha, i horizontima tla u cjelini - gore. do 100 t/ha, ali istovremeno nastaje akutna toksikolo?ka situacija u samom tlu.

Jo? jedan karakteristika tla je sposobnost aktivne transformacije spojeva koji ulaze u njega. U ovim reakcijama u?estvuju mineralne i organske komponente, mogu?a je biolo?ka transformacija. Istovremeno, naj?e??i procesi su tranzicija jedinjenja te?kih metala rastvorljivih u vodi u one te?ko rastvorljive (oksidi, hidroksidi, soli sa niskim sadr?ajem). Tabela 4.1. Spisak izvora zaga?enja i hemijskih elemenata ?ije je nakupljanje mogu?e u tlu u zoni uticaja ovih izvora (Smernice MU 2.1.7.730-99 „Higijenska procena kvaliteta zemlji?ta u naseljenim mestima“)

rastvorljivost SR) u sastavu kompleksa za upijanje tla (SPC): organska materija formira kompleksna jedinjenja sa jonima te?kih metala. Interakcija metalnih jona sa komponentama tla javlja se kao reakcije sorpcije, talo?enja-rastvaranja, kompleksiranja, stvaranja prostih soli. Brzina i smjer procesa transformacije zavise od pH podloge, sadr?aja finih ?estica i koli?ine humusa.

Za ekolo?ke posljedice zaga?enja tla te?kim metalima, koncentracije i oblici te?kih metala u zemlji?noj otopini postaju bitni. Mobilnost te?kih metala usko je povezana sa sastavom teku?e faze: niska topljivost oksida i hidroksida te?kih metala obi?no se opa?a u tlima s neutralnom ili alkalnom reakcijom. Naprotiv, pokretljivost te?kih metala je najve?a kod jako kisele reakcije otopine tla, stoga toksi?ni u?inak te?kih metala u jako kiselim tajga-?umskim krajolicima mo?e biti prili?no zna?ajan u usporedbi s neutralnim ili alkalnim tlima. Toksi?nost elemenata za biljke i ?ive organizme direktno je povezana s njihovom mobilno??u u tlu. Osim kiselosti, na toksi?nost utje?u i svojstva tla koja odre?uju snagu fiksacije ulaznih zaga?iva?a; zajedni?ko prisustvo razli?itih jona ima zna?ajan efekat.

Najve?a opasnost za vi?e organizme, uklju?uju?i i ljude, su posljedice mikrobne transformacije neorganskih spojeva te?kih metala u kompleksna jedinjenja. Posljedice zaga?enja metalom mogu biti i kr?enje trofi?kih lanaca tla u biogeocenozama. Tako?er je mogu?e mijenjati ?itave komplekse, zajednice mikroorganizama i zemlji?ne ?ivotinje. Te?ki metali inhibiraju va?ne mikrobiolo?ke procese u tlu - transformaciju uglji?nih spojeva - takozvano "disanje" tla, kao i fiksaciju du?ika.

Za skoro 30 godina istra?ivanja stanja ekosistema kontaminiranih te?kim metalima, prikupljeno je mnogo dokaza o intenzitetu lokalne kontaminacije tla metalima.

Jako zaga?ena zona formirana je u krugu od 3-5 km od fabrike crne metalurgije ?erepovec (Vologda oblast). U blizini metalur?kog kombinata Sredneuralsk, zaga?enje aerosolnim padavinama zahvatilo je povr?inu od vi?e od 100 hiljada hektara, a 2-2,5 hiljada hektara potpuno je bez vegetacije. U predelima izlo?enim emisijama iz fabrike olova u Chemkentu, najve?i efekat se prime?uje u industrijskoj zoni, gde je koncentracija olova u tlu za 2-3 reda veli?ine ve?a od pozadine.

Uo?ava se ne samo zaga?enje Pb, ve? i zaga?enje Mn, ?iji je unos sekundarne prirode i mo?e biti uzrokovan prijenosom iz degradiranog tla. Uo?ena je degradacija tla u kontaminiranim zemlji?tima u blizini tvornice Elektrocink u podno?ju Sjevernog Kavkaza. Jako zaga?enje se manifestuje u zoni od 3-5 kilometara od postrojenja. Emisije aerosola iz fabrike olovo-cink u Ust-Kamenogorsku (Sjeverni Kazahstan) oboga?ene su metalima: do nedavno, godi?nja emisija Pb iznosila je 730 tona olova, 370 tona cinka, 73.000 tona sumporne kiseline i sumpornog anhidrida. Emisije aerosola i kanalizacije dovele su do stvaranja zone ozbiljnog zaga?enja sa vi?kom glavnih grupa zaga?iva?a, koji su redovi veli?ine ve?i od pozadinskog nivoa sadr?aja metala. Kontaminacija tla metalima ?esto je pra?ena zakiseljavanjem tla.

Kada su tla podlo?na kontaminaciji iz zraka, najva?niji faktor koji utje?e na stanje tla je udaljenost od izvora zaga?enja. Na primjer, najve?a kontaminacija biljaka i tla olovom iz izduvnih gasova automobila mo?e se pratiti naj?e??e u zoni od 100-200 metara od autoputa.

Efekat emisije aerosola iz industrijskih preduze?a oboga?enih metalima naj?e??e se manifestuje u radijusu od 15-20 km, rje?e - u krugu od 30 km od izvora zaga?enja.

Tehnolo?ki faktori kao ?to je visina ispu?tanja aerosola iz fabri?kih dimnjaka su od zna?aja. Zona maksimalnog zaga?enja tla formira se na udaljenosti koja je 10-40 puta ve?a od visine visokog i toplog industrijskog ispu?tanja i 5-20 puta visine niskog hladnog ispu?tanja.

Meteorolo?ki uslovi imaju zna?ajan uticaj. U skladu sa smjerom preovla?uju?ih vjetrova formira se podru?je prete?nog dijela zaga?enih tla. ?to je ve?a brzina vjetra, manje je zaga?eno zemlji?te u neposrednoj blizini preduze?a, to je prijenos zaga?iva?a intenzivniji. Najve?e koncentracije zaga?uju?ih materija u atmosferi o?ekuju se za niske hladne emisije pri brzini vjetra od 1-2 m/s, za visoke vru?e emisije - pri brzini vjetra od 4-7 m/s. Temperaturne inverzije uti?u: u uslovima inverzije dolazi do slabljenja turbulentne razmene, ?to ote?ava disperziju aerosolnih emisija i dovodi do zaga?enja u zoni udara. Vla?nost zraka djeluje: pri visokoj vla?nosti smanjuje se disperzija zaga?iva?a, jer prilikom kondenzacije mogu prije?i iz plinovitog oblika u manje migratornu te?nu fazu aerosola, a zatim se u procesu padavina uklanjaju iz atmosfere. Treba uzeti u obzir da vrijeme provedeno u suspendiranom stanju ?estica zaga?iva?a aerosola i, shodno tome, domet i brzina njihovog prijenosa tako?er ovise o fizi?ko-hemijskim svojstvima aerosola: ve?e ?estice se talo?e br?e od fino raspr?enih.

Na podru?ju zahva?enom emisijom iz industrijskih preduze?a, prvenstveno preduze?a obojene metalurgije, koja su najmo?niji dobavlja? te?kih metala, stanje pejza?a u cjelini se mijenja. Na primjer, neposredna blizina fabrike olovo-cinka u Primorju pretvorila se u pustinju koju je napravio ?ovjek. Potpuno su li?ene vegetacije, zemlji?ni pokriva? je uni?ten, povr?ina padina je sna?no erodirana. Na udaljenosti ve?oj od 250 m o?uvana je rijetka ?uma mongolskog hrasta bez primjesa drugih vrsta, zeljasti pokrov je potpuno odsutan. U gornjim horizontima ovdje uobi?ajenih sme?ih ?umskih tla, sadr?aj metala je prema?io pozadinske nivoe i klarka za desetine i stotine puta.

Sude?i po sadr?aju metala u sastavu ekstrakta 1n. HNO 3 iz ovih kontaminiranih tla, glavni dio metala u njima je u pokretnom, slabo vezanom stanju. Ovo je op?i obrazac za kontaminirana tla. U ovom slu?aju, to je dovelo do pove?anja migracione sposobnosti metala i pove?anja koncentracije metala u lizimetrijskim vodama za redove veli?ine. Emisije ovog preduze?a obojene metalurgije, uz oboga?ivanje metala, imale su pove?an sadr?aj sumpornih oksida, ?to je doprinijelo zakiseljavanju padavina i zakiseljavanju tla, njihov pH je smanjen za jedan.

U tlima kontaminiranim fluoridima, naprotiv, do?lo je do pove?anja pH vrijednosti tla, ?to je doprinijelo pove?anju pokretljivosti organske tvari: oksidabilnost vodenih ekstrakata iz tla kontaminiranih fluoridima pove?ala se nekoliko puta.

Metali koji ulaze u tlo raspore?uju se izme?u ?vrste i te?ne faze tla. Organske i mineralne komponente ?vrstih faza tla zadr?avaju metale kroz razli?ite mehanizme razli?ite ja?ine. Ove okolnosti su od velikog ekolo?kog zna?aja. Sposobnost kontaminiranog tla da utje?e na sastav i svojstva vode, biljaka, zraka i sposobnost migriranja te?kih metala ovisi o tome koliko ?e metala biti apsorbirano u tlu i koliko ?e se ?vrsto zadr?ati. Od istih faktora zavise i tampon kapacitet tla u odnosu na zaga?iva?e i njihova sposobnost da obavljaju funkcije barijere u pejza?u.

Kvantitativni pokazatelji apsorpcionog kapaciteta tla u odnosu na razli?ite kemikalije naj?e??e se odre?uju u modelskim eksperimentima, dovode?i prou?avana tla u interakciju s razli?itim dozama kontroliranih tvari. Mogu?e su razli?ite opcije za postavljanje ovih eksperimenata u terenskim ili laboratorijskim uslovima.

Laboratorijski eksperimenti se izvode u stati?kim ili dinami?kim uslovima, dovode?i prou?avano tlo u interakciju sa rastvorima koji sadr?e promenljive koncentracije metala. Na osnovu rezultata eksperimenta, standardnom metodom se grade izoterme sorpcije metala, analiziraju?i obrasce apsorpcije pomo?u Langmuir ili Freindichovih jedna?ina.

Akumulirano iskustvo u prou?avanju apsorpcije razli?itih metalnih jona u tlima razli?itih svojstava ukazuje na postojanje niza op?ih obrazaca. Koli?ina metala koji se apsorbira u tlo i ja?ina njihovog zadr?avanja su funkcija koncentracije metala u otopinama koje stupaju u interakciju sa tlom, kao i svojstva tla i svojstva metala, te uvjeta eksperimenta. tako?e uti?u. Pri niskim optere?enjima, tlo je sposobno u potpunosti apsorbirati zaga?iva?e zbog procesa jonske izmjene, specifi?ne sorpcije. Ova sposobnost se manifestuje ?to je ja?a, ?to je tlo vi?e dispergovano, ?to je u njemu ve?i sadr?aj organskih materija. Ni?ta manje va?na je reakcija tla: pove?anje pH doprinosi pove?anju apsorpcije te?kih metala u tlu.

Pove?anje optere?enja dovodi do smanjenja apsorpcije. Uneseni metal nije potpuno apsorbiran u tlo, ali postoji linearna veza izme?u koncentracije metala u otopini koja stupa u interakciju sa tlom i koli?ine apsorbiranog metala. Naknadno pove?anje optere?enja dovodi do daljeg smanjenja koli?ine metala koji se apsorbira u tlo zbog ograni?enog broja pozicija u razmjensko-sorpcionom kompleksu sposobnih za razmjenu i nerazmjenjivanje apsorpcije metalnih jona. Prethodno uo?eni linearni odnos izme?u koncentracije metala u rastvoru i njihove koli?ine apsorbovane ?vrstim fazama je naru?en. U sljede?oj fazi, mogu?nosti ?vrstih faza tla da apsorbiraju nove doze iona metala gotovo su potpuno iscrpljene, a pove?anje koncentracije metala u otopini koja stupa u interakciju s tlom prakti?ki prestaje utjecati na apsorpciju metala. Sposobnost tla da apsorbira ione te?kih metala u ?irokom rasponu njihovih koncentracija u otopini koja stupa u interakciju s tlom ukazuje na multifunkcionalnost takvog heterogenog prirodnog tijela kao ?to je tlo, na raznolikost mehanizama koji osiguravaju njegovu sposobnost zadr?avanja metala i za?tite okru?enje u blizini tla od zaga?enja. Ali o?igledno je da ta sposobnost tla nije neograni?ena.

Eksperimentalni podaci omogu?avaju odre?ivanje pokazatelja maksimalnog apsorpcionog kapaciteta tla u odnosu na metale. U pravilu, koli?ina apsorbiranih metalnih jona je mnogo manja od kapaciteta kationske izmjene tla. Na primjer, maksimalna sorpcija Cd, Zn i Pb u tlu sa podzolom u Bjelorusiji kre?e se u rasponu od 16–43% CEC-a, ovisno o nivou pH, sadr?aju humusa i tipu metala (Golovaty, 2002). Kapacitet upijanja ilovastih tla je ve?i nego kod pjeskovitih ilovastih tla, a kod visokohumusnih tla ve?i je od onih sa niskim humusom. Bitna je i vrsta metala. Maksimalna koli?ina apsorbovanih elemenata u tlo posebno spada u niz Pb, Cu, Zn, Cd.

Eksperimentalno je mogu?e odrediti ne samo koli?inu metala apsorbiranih u tlu, ve? i snagu njihovog zadr?avanja komponentama tla. Snaga fiksacije te?kih metala u tlu utvr?uje se na osnovu njihove sposobnosti da se iz kontaminiranog tla ekstrahuju razli?itim reagensima. Od sredine 1960-ih. Predlo?ene su mnoge ?eme za ekstrakcijsko frakcioniranje metalnih spojeva iz tla i donjih sedimenata. Ujedinjuje ih zajedni?ka ideologija. Sve sheme frakcioniranja pretpostavljaju, prije svega, razdvajanje metalnih spojeva zadr?anih u tlu na one koji su labavo i ?vrsto vezani za matricu tla. Oni tako?er predla?u da se me?u ?vrsto vezanim spojevima te?kih metala izdvajaju njihova jedinjenja, vjerojatno povezana s glavnim nosiocima te?kih metala: silikatni minerali, oksidi i hidroksidi Fe i Mn, te organske tvari. Me?u slabo vezanim metalnim jedinjenjima, predla?e se razlikovanje grupa metalnih spojeva koje zadr?avaju komponente tla zbog razli?itih mehanizama (izmjenjive, specifi?no sorbirane, vezane u komplekse) (Kuznjecov i ?imko, 1990; Minkina i dr. 2008).

Kori?tene sheme za frakcioniranje metalnih spojeva u kontaminiranom tlu razlikuju se prema preporu?enim ekstraktantima. Svi ekstraktanti su predlo?eni na osnovu njihove sposobnosti da prenesu predvi?enu grupu metalnih jedinjenja u rastvor, ali ne mogu da obezbede strogu selektivnost za ekstrakciju navedenih grupa jedinjenja te?kih metala. Ipak, prikupljeni podaci o frakcijskom sastavu metalnih spojeva u kontaminiranom tlu omogu?avaju otkrivanje niza op?ih obrazaca.

Za razli?ite situacije utvr?eno je da se pri kontaminaciji tla u njima mijenja odnos ?vrsto i slabo vezanih metalnih spojeva. Jedan primjer su pokazatelji stanja Cu, Pb, Zn u zaga?enom obi?nom ?ernozemu Donjeg Dona.

Sve komponente tla pokazale su sposobnost i sna?nog i krhkog zadr?avanja te?kih metala. Joni te?kih metala su ?vrsto fiksirani mineralima gline, oksidima i hidroksidima Fe i Mn i organskim supstancama (Minkina et al., 2008). Va?no je da se pove?anjem ukupnog sadr?aja metala u kontaminiranom tlu za 3-4 puta, odnos metalnih spojeva u njima mijenja u pravcu pove?anja udjela slabo vezanih oblika. Zauzvrat, sli?na promjena u omjeru njihovih sastavnih jedinjenja dogodila se u njihovom sastavu: udio manje mobilnih (specifi?no sorbiranih) se smanjio zbog pove?anja udjela izmjenjivih oblika metala i onih koji formiraju komplekse s organskim tvarima. .

Uz pove?anje ukupnog sadr?aja te?kih metala u kontaminiranom tlu, dolazi do pove?anja relativnog sadr?aja pokretnijih metalnih spojeva. To ukazuje na slabljenje puferskog kapaciteta tla u odnosu na metale, njihovu sposobnost da za?tite susjedne sredine od zaga?enja.

U zemlji?tu kontaminiranom metalima, najzna?ajnija mikrobiolo?ka i hemijska svojstva zna?ajno se mijenjaju. Stanje mikrobiocenoze se pogor?ava. Na zaga?enim tlima odabiru se otpornije vrste, a eliminiraju se manje otporne mikrobne vrste. U tom slu?aju mogu se pojaviti nove vrste mikroorganizama, kojih obi?no nema na nekontaminiranom tlu. Posljedica ovih procesa je smanjenje biohemijske aktivnosti tla. Utvr?eno je da se nitrifikaciona aktivnost smanjuje u tlima kontaminiranim metalima, zbog ?ega se aktivno razvija micelij gljiva i smanjuje broj saprofitnih bakterija. Mineralizacija organskog du?ika se smanjuje u zaga?enom tlu. Otkriven je utjecaj zaga?enja metalima na enzimsku aktivnost tla: smanjenje ureaze i dehidrogenaze, fosfataze, amonifikacijske aktivnosti u njima.

Zaga?enje metalom uti?e na faunu tla i mikrofaunu. Ako je ?umski pokriva? o?te?en u ?umskom tlu, broj insekata (grinja, beskrilnih insekata) se smanjuje, dok broj pauka i stonoga mo?e ostati stabilan. Beski?menjaci u zemlji tako?e pate, a ?esto se prime?uje i smrt ki?nih glista.

Fizi?ka svojstva tla se pogor?avaju. Tla gube strukturu, smanjuje se njihova ukupna poroznost, a vodopropusnost se smanjuje.

Hemijska svojstva tla se mijenjaju pod utjecajem zaga?enja. Ove promjene se procjenjuju kori?tenjem dvije grupe indikatora: biohemijskih i pedohemijskih (Glazovskaya, 1976). Ovi indikatori se nazivaju i direktni i indirektni, specifi?ni i nespecifi?ni.

Bioiohemijski pokazatelji odra?avaju uticaj zaga?iva?a na ?ive organizme, njihov direktni specifi?ni efekat. To je zbog uticaja hemikalija na biohemijske procese u biljkama, mikroorganizmima, ki?menjacima i beski?menjacima u zemlji?tu. Rezultat zaga?enja je smanjenje biomase, prinosa i kvaliteta biljaka, mogu?a smrt. Dolazi do suzbijanja mikroorganizama u tlu, smanjenja njihovog broja, raznolikosti i biolo?ke aktivnosti. Biohemijski pokazatelji stanja kontaminiranih tla su pokazatelji ukupnog sadr?aja zaga?iva?a u njima (u ovom slu?aju te?kih metala), pokazatelji sadr?aja pokretnih metalnih spojeva, koji su u direktnoj vezi sa toksi?nim djelovanjem metala na ?ive organizme.

Pedohemijski (indirektni, nespecifi?ni) efekat zaga?iva?a (u ovom slu?aju metala) je posledica njihovog uticaja na zemlji?no-hemijske uslove, koji zauzvrat uti?u na uslove ?ivota u tlima ?ivih organizama i njihovo stanje. Kiselo-bazni, redoks uslovi, humusno stanje tla i svojstva ionske izmjene tla su od najve?e va?nosti. Na primjer, plinovite emisije koje sadr?e okside sumpora i du?ika, koje ulaze u tlo u obliku du?i?ne i sumporne kiseline, uzrokuju smanjenje pH tla za 1-2 jedinice. U manjoj mjeri, hidroliti?ko kisela gnojiva doprinose sni?avanju pH vrijednosti tla. Zakiseljavanje tla, zauzvrat, dovodi do pove?anja pokretljivosti razli?itih kemijskih elemenata u tlu, na primjer, mangana, aluminija. Zakiseljavanje otopine tla doprinosi promjeni omjera razli?itih oblika kemijskih elemenata u korist pove?anja udjela toksi?nijih spojeva (na primjer, slobodnih oblika aluminija). Uo?eno je smanjenje mobilnosti fosfora u tlu s vi?kom cinka u njemu. Smanjenje pokretljivosti du?ikovih spojeva rezultat je kr?enja njihove biohemijske aktivnosti tijekom one?i??enja tla.

Promjene kiselinsko-baznih uvjeta i enzimske aktivnosti pra?ene su pogor?anjem humusnog stanja zaga?enih tla, u njima se bilje?i smanjenje sadr?aja humusa i promjena njegovog frakcionog sastava. Rezultat je promjena u svojstvima ionske izmjene tla. Na primjer, uo?eno je da se u ?ernozemima zaga?enim emisijama iz biljke bakra smanjio sadr?aj izmjenjivih oblika kalcijuma i magnezijuma, a promijenio se i stepen zasi?enosti tla bazama.

Uslovljenost ovakvog odvajanja uticaja zaga?iva?a na tlo je o?igledna. Hloridi, sulfati, nitrati nemaju samo pedokemijski u?inak na tla. Mogu negativno utjecati na ?ive organizme i direktno, remete?i tijek biohemijskih procesa u njima. Na primjer, sulfati koji u?u u tlo u koli?inama od 300 kg/ha ili vi?e mogu se akumulirati u biljkama u koli?inama koje prelaze njihov dozvoljeni nivo. Kontaminacija tla natrijum fluoridima dovodi do o?te?enja biljaka kako pod uticajem njihovog toksi?nog dejstva tako i pod uticajem jako alkalne reakcije izazvane njima.

Razmotrimo, koriste?i ?ivu kao primjer, odnos izme?u prirodnih i tehnogenih spojeva metala u razli?itim dijelovima biogeocenoze, njihov zajedni?ki u?inak na ?ive organizme, uklju?uju?i zdravlje ljudi.

?iva je jedan od najopasnijih metala koji zaga?uje prirodnu sredinu. Svetski nivo godi?nje proizvodnje ?ive je oko 10 hiljada tona. Postoje tri glavne grupe industrija sa visokim emisijama ?ive i njenih jedinjenja u ?ivotnu sredinu:

1. Preduze?a obojene metalurgije koja proizvode metalnu ?ivu iz ?ivinih ruda i koncentrata, kao i recikliranjem razli?itih proizvoda koji sadr?e ?ivu;

2. Preduze?a hemijske i elektroindustrije, gde se ?iva koristi kao jedan od elemenata proizvodnog ciklusa (npr. u amalgamaciji koja je povezana sa proizvodnjom ?ive, obojenih metala);

3. Preduze?a koja kopaju i prera?uju rude razli?itih metala (osim ?ive), uklju?uju?i termi?ku obradu rudnih sirovina; preduze?a za proizvodnju cementa, fluksa za metalurgiju; proizvodnja, pra?ena sagorijevanjem ugljikovodi?nih goriva (nafta, plin, ugalj). Generalno, to su one industrije u kojima je ?iva pridru?ena komponenta, ponekad ?ak iu primjetnim koli?inama.

Zaga?enju ?ivom doprinose i crna metalurgija i hemijsko-farmaceutska industrija, proizvodnja toplotne i elektri?ne energije, proizvodnja hlora i kausti?ne sode, instrumentacija, va?enje plemenitih metala iz ruda (npr. preduze?a za iskopavanje zlata) itd. U poljoprivrednoj proizvodnji, kori?tenje za?titne opreme biljaka od ?teto?ina i bolesti dovodi do ?irenja spojeva koji sadr?e ?ivu.

Otprilike polovina proizvedene ?ive gubi se tokom rudarenja, prerade i upotrebe. Jedinjenja koja sadr?e ?ivu ulaze u okolinu sa emisijama gasova, otpadnim vodama, ?vrstim te?nim, pastoznim otpadom. Najve?i gubici nastaju pri pirometalur?kom na?inu njegove proizvodnje. ?iva se gubi sa pepelom, dimnim gasovima, pra?inom i ventilacionim emisijama. Sadr?aj ?ive u ugljovodoni?nim gasovima mo?e dosti?i 1-3 mg/m 3 , u ulju 2-10 -3%. Atmosfera sadr?i veliki udio isparljivih oblika slobodne ?ive i metil ?ive, Hg 0 i (CH 3) 2 Hg.

Uz dugi vijek trajanja (od nekoliko mjeseci do tri godine), ovi spojevi se mogu transportovati na velike udaljenosti. Samo neznatan dio elementarne ?ive se sorbira na sitnim muljevitim ?esticama i dospijeva na povr?inu zemlje u procesu suvog talo?enja. Oko 10-20% ?ive prelazi u sastav jedinjenja rastvorljivih u vodi i ispada sa padavinama, zatim je apsorbuju komponente tla i donji sedimenti.

Sa zemljine povr?ine, dio ?ive, zbog isparavanja, djelomi?no ponovo ulazi u atmosferu, obnavljaju?i zalihe svojih isparljivih jedinjenja.

Osobine kru?enja ?ive i njenih spojeva u prirodi su posljedica takvih svojstava ?ive kao ?to su njena isparljivost, stabilnost u vanjskom okru?enju, rastvorljivost u padavinama, sposobnost da se apsorbira u zemlji?tu i suspenziji povr?inske vode i sposobnost podno?enja bioti?ke i abioti?ke transformacije (Kuzubova i sar., 2000) . Tehnogeni unos ?ive ometaju prirodni ciklus metala i predstavljaju prijetnju ekosistemu.

Me?u ?ivinim jedinjenjima, najotrovniji su organski derivati ?ive, prvenstveno metil ?iva i dimetil ?iva. Pa?nja na ?ivu u ?ivotnoj sredini po?ela je 1950-ih godina. Tada je op?u uzbunu izazvalo masovno trovanje ljudi koji su ?ivjeli na obalama zaljeva Minamata (Japan), kojima je glavno zanimanje bilo hvatanje ribe, koja im je bila osnovna hrana. Kada se saznalo da je uzrok trovanja zaga?enje voda zaljeva industrijskim otpadnim vodama sa visokim sadr?ajem ?ive, zaga?enje ekosistema ?ivom privuklo je pa?nju istra?iva?a iz mnogih zemalja.

U prirodnim vodama sadr?aj ?ive je nizak, prosje?na koncentracija u vodama zone hipergeneze je 0,1 ? 10 -4 mg/l, u okeanu - 3 ? 10 -5 mg/l. ?iva je u vodama prisutna u monovalentnom i dvovalentnom stanju, a u redukcionim uslovima je u obliku nenabijenih ?estica. Odlikuje se svojom sposobno??u formiranja kompleksa sa razli?itim ligandima. Me?u jedinjenjima ?ive u vodama dominiraju hidrokso-, hloridni, citratni, fulvatni i drugi kompleksi. Metil derivati ?ive su najotrovniji.

Formiranje metil ?ive doga?a se uglavnom u vodenom stupcu i sedimentima slatkih i morskih voda. Dobavlja? metilnih grupa za njegovo formiranje su razli?ite organske supstance prisutne u prirodnim vodama i proizvodi njihove degradacije. Formiranje metil ?ive osiguravaju me?usobno povezani biohemijski i fotohemijski procesi. Tok procesa zavisi od temperature, redoks i acidobaznih uslova, od sastava mikroorganizama i njihove biolo?ke aktivnosti. Interval optimalnih uslova za stvaranje metil ?ive je prili?no ?irok: pH 6-8, temperatura 20-70 °C. Doprinosi aktivaciji procesa pove?anja intenziteta sun?evog zra?enja. Proces metilacije ?ive je reverzibilan, povezan je sa procesima demetilacije.

U vodama novih umjetnih rezervoara zabilje?eno je stvaranje najotrovnijih jedinjenja ?ive. U njima su preplavljene mase organskog materijala, opskrbljuju?i veliku koli?inu organskih tvari topljivih u vodi, koje su uklju?ene u procese mikrobne metilacije. Jedan od proizvoda ovih procesa su metilirani oblici ?ive. Krajnji rezultat je nakupljanje metil ?ive u ribama. Ovi obrasci se jasno manifestuju u mladim rezervoarima u SAD-u, Finskoj i Kanadi. Utvr?eno je da se maksimalna akumulacija ?ive u ribama akumulacija doga?a 5-10 godina nakon poplave, a povratak na prirodne razine njihovog sadr?aja mo?e se dogoditi najkasnije 15-20 godina nakon poplave.

?ivi organizmi aktivno apsorbuju metilne derivate ?ive. ?iva ima veoma visok faktor akumulacije. Kumulativna svojstva ?ive o?ituju se u pove?anju njenog sadr?aja u seriji: fitoplankton-makrofitoplankton-plankton-riba koja se hrani-grabe?ljive ribe-sisari. Ovo razlikuje ?ivu od mnogih drugih metala. Polu?ivot ?ive iz organizma procjenjuje se u mjesecima, godinama.

Kombinacija visoke efikasnosti asimilacije metiliranih ?ivinih jedinjenja od strane ?ivih organizama i niske stope njihovog izlu?ivanja iz organizama dovodi do ?injenice da upravo u tom obliku ?iva ulazi u lance ishrane i maksimalno se akumulira u organizmu. ?ivotinje.

Najve?a toksi?nost metil ?ive u pore?enju sa drugim njenim jedinjenjima je zbog niza njenih svojstava: dobre rastvorljivosti u lipidima, ?to olak?ava slobodan prodor u ?eliju, gde lako stupa u interakciju sa proteinima. Biolo?ke posljedice ovih procesa su mutagene, embriotoksi?ne, genotoksi?ne i druge opasne promjene u organizmima. Op?enito je prihva?eno da su riba i riblji proizvodi dominantni izvori metil ?ive za ljude. Njegov toksi?ni u?inak na ljudski organizam o?ituje se uglavnom u o?te?enju nervnog sistema, podru?ja kore velikog mozga odgovornih za senzorne, vidne i slu?ne funkcije.

U Rusiji su 1980-ih po prvi put provedena opse?na sveobuhvatna istra?ivanja stanja ?ive u biogeocenozi. To je bilo podru?je sliva rijeke Katun, gdje je planirana izgradnja Katunske hidroelektrane. ?irenje stijena oboga?enih ?ivom u regiji izazvalo je uzbunu; rudnici ?ive su radili unutar le?i?ta. Kao upozorenje zvu?ali su rezultati studija koje su do tada provedene u razli?itim zemljama, koje ukazuju na stvaranje metiliranih derivata ?ive u vodama akumulacija, ?ak i u nedostatku rudnih tijela u regiji.

Uticaj prirodnih i tehnogenih tokova ?ive na podru?ju predlo?ene izgradnje Katunske HE rezultirao je pove?anjem koncentracije ?ive u tlu. Lokalizacija zaga?enja ?ivom zabilje?ena je iu donjem sedimentu gornjeg dijela rijeke Katun. Izra?eno je nekoliko prognoza ekolo?ke situacije u podru?ju predlo?ene izgradnje hidroelektrane i stvaranja akumulacije, ali su zbog zapo?etog restrukturiranja u zemlji radovi u tom pravcu obustavljeni.