Экологическое состояние почв мегаполисов на примере Санкт-Петербурга (стр. 3 )

Кадмий.

Этот элемент способен поражать такие органы, как легкие, печень, почки, поджелудочную железу. Кроме того, соли кадмия несут генетическую угрозу в связи с их мутагенными и канцерогенными свойствами.

Хром.

Интоксикация хромом приводит к головной боли, похудению, поражению почек. Повышается риск развития запальных процессов, например катарального воспаления легких.

Никель.

Накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железе. При хроническом отравлении никелем возникает аллергия, дерматиты, риниты, бронхиальная астма.

Ртуть.

Ртуть имеет сродство к SH-группам, чем объясняется ее большая опасность для организма. Этот элемент ингибирует синтез белка. Ртуть нагромождается в почках, мозге и в других тканях, обогащенных липидами.

Кальций.

При употреблении больше, чем 2,5 г кальция в сутки, проявляется его негативное действие (повышенное свертывание крови, стенокардия, нефрокальциноз и др.).

Калий.

Токсическая доза калия – 6 г в сутки. Повышенное количество калия приводит к развитию аритмии, нейроциркуляторной дистонии и повышает риск развития сахарного диабета.

Бром.

Хроническая интоксикация бромом сопровождается развитием неврологического синдрома, бромодермы и относительного гипотериоза.

Рубидий.

При избытке рубидия в организме развивается хроническое воспаление дыхательных путей, аритмия, протеинурия и др.

Стронций.

Этот элемент за многими свойствами подобен кальцию. Он способен замещать кальций, вызывая развитие остеопороза, остеохондроза и стронциевого рахита.

Железо.

Железо присутствует в организмах всех растений и животных как микроэлемент, то есть в очень малых количествах (в среднем около 0,02%). Однако железобактерии, использующие энергию окисления железа(II) в железо(III) для хемосинтеза, могут накапливать в своих клетках до 17 – 20% железа. Основная биологическая функция железа – участие в транспорте кислорода и окислительных процессах. Эту функцию железо выполняет в составе сложных белков – гемопротеидов, простетической группой которых является железопорфириновый комплекс – гем. Среди важнейших гемопротеидов дыхательные пигменты гемоглобин и миоглобин, универсальные переносчики электронов в реакциях клеточного дыхания, окисления и фотосинтеза цитохромы, ферменты каталаза и пероксида, и других. У некоторых беспозвоночных железосодержащие дыхательные пигменты гелоэритрин и хлорокруорин имеют отличное от гемоглобина строение. При биосинтезе гемопротеидов железо переходит к ним от белка ферритина, осуществляющего запасание и транспорт железа. Этот белок, одна молекула которого включает 4500 атомов железа, концентрируется в печени, селезенке, костном мозге и слизистой кишечника млекопитающих и человека. Суточная потребность человека в железе (6 – 20 мг) с избытком покрывается пищей (железом богаты мясо, печень, яйца, хлеб, шпинат, свекла). В организме среднего человека (масса кг) содержится 4,2г железа, в 1 литре крови – около 450 мг. При недостатке железа в организме развивается анемия, так как оно входит в состав гемоглобина крови, а точнее, его составной части – гема. У взрослого человека в крови содержится около 2,6г железа. В процессе жизнедеятельности в организме происходят постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восполнения железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное поступление с пищей в среднем около 12 мг этого элемента. Связь анемии с недостатком железа была известна врачам давно, так как ещё в XVII веке в некоторых европейских странах при малокровии прописывали настой железных опилок в красном вине. Однако избыток железа (избыточная доза 200мг и выше) вызывает зашлаковывание организма на клеточном уровне, приводит к сидерозу глаз и лёгких – заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Главный регулятор содержания железа в крови – печень.

Токсическое действие различных химических веществ на живые организмы характеризуют общесанитарным  показателем, в качестве которого часто используют показатель ЛД-50, который показывает массу вещества, поступившего (с водой, воздухом, пищей) в организм подопытных  животных (мышей, крыс) и вызвавшего гибель 50 % из них. Размерность этого показателя — мг вещества/кг массы подопытного животного. С экологической точки зрения важна не только токсичность вещества, но и его способность сохраняться в почве, в растениях, их способность к миграции.

4.3. Загрязнение почв металлами и металлоидами

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов, масса атомов которых превышает 50 атомных единиц. Среди металлоидов в составе загрязняющих  веществ находят As, Sb, Se, В, Mo.

Самыми мощными поставщиками отходов,  обогащенных металлами, являются предприятия по выплавке цветных металлов (алюминиевые, глиноземные, медно-цинковые, свинцово-плавильные, никелевые, титано-магниевые, ртутные и др. заводы), а также по переработке цветных металлов (радиотехнические, электротехнические, приборостроительные, гальванические и пр.). 

В пыли металлургических производств, заводов по переработке руд концентрация Pb, Zn, Bi, Sn может быть повышена по сравнению с литосферой на несколько  порядков (до 10—12), концентрация Cd, V, Sb — в десятки

тысяч раз, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag — в сотни раз. Отходы предприятий цветной металлургии, заводов лакокрасочной промышленности и железобетонных конструкций обогаще ны ртутью. В пыли машиностроительных заводов повышена концентрация W, Cd, Pb. С выхлопными газами автомобилей в окружающую среду выбрасываются значительные количества свинца, которые превышают их поступление с отходами  металлургических предприятий. Аккумуляция основной части загрязняющих веществ наблюдается преимущественно в гумусово-аккумулятивном почвенном горизонте. Связываются они алюмосиликатами, несиликатными минералами, органическими веществами за счет различных реакций взаимодействия. Часть их удерживается этими компонентами прочно и не только не участвует в миграции по почвенному профилю, но и не представляет опасности для живых организмов. 

  Термин тяжелые металлы чаще всего рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения и, таким, образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объем использования в хозяйственной деятельности. Многие тяжелые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами. С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как токсичные металлы. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов. Тяжелые металлы, такие как железо, медь, молибден, кобальт, марганец участвуют во многих биологических процессах и в определенных количествах необходимы для функционирования живых организмов. С другой стороны, в больших количествах тяжелые металлы и их соединения могут вызывать ряд заболеваний.
Живые организмы способны накапливать тяжелые металлы. В связи с чрезмерным загрязнением окружающей среды, эта способность привела к излишнему их нагромождению.
Основными источниками тяжелых металлов являются воздух, вода и пища. Вдыхание пыли с повышенным содержанием тяжелых металлов имеет наиболее токсичное влияние на организм человека. Чтобы хоть как-то защитить себя от воздействия токсических веществ, не надо покупать участки для проживания возле больших предприятий и автострад. В этих местах избежать влияния токсических элементов практически не реально.
Необходимо также проверять пищевые продукты и воду на содержание тяжелых металлов. Все продукты проконтролировать не возможно, но, по крайней мере, необходимо измерять содержание тяжелых металлов в овощах и фруктах, выращенных на собственных приусадебных участках. Токсические металлы опасны также для роста и развития растений. Поэтому очень важно периодически проводить анализ почвы и если необходимо применять соответствующие агротехнические приемы для борьбы с загрязнениями. Плохое качество воды обусловлено попаданием неочищенных сточных вод в колодцы частных усадьб, в водохранилища и другие водоемы. Но современные технологии позволяют избавляться от токсических примесей в воде. Проведение анализа воды и подбор системы очистки помогут вам освободиться от вредных веществ в питьевой воде и избежать вредного влияния на организм.

Отрицательные экологические последствия загрязнения почв связаны с подвижными соединениями металлов и металлоидов. Их образование в почве обусловлено концентрированием этих элементов на поверхности твердых фаз почв за счет реакций сорбции-десорбции, осаждения-растворения, ионного обмена, образования комплексных соединений. Все эти соединения находятся в равновесии с почвенным раствором и совместно представляют систему почвенных подвижных соединений различных химических элементов.

Количество поглощенных элементов и прочность их удерживания почвами зависят от свойств элементов и от  химических свойств почв. Влияние этих свойств на поведение металлов и металлоидов имеет и общие и специфические черты. Количество поглощенных элементов линейно зависит от присутствия тонкодисперсных глинистых минералов и органических веществ. Увеличение кислотности  сопровождается повышением растворимости соединений металлов, но ограничением растворимости соединений металлоидов.

Влияние несиликатных соединений железа и алюминия на поглощение поллютантов зависит от кислотно-основных условий в почвах.

В условиях промывного режима потенциальная  подвижность металлов и металлоидов реализуется, и они могут быть вынесены за пределы почвенного профиля, являясь источниками вторичного загрязнения подземных вод.