Экологическое состояние почв мегаполисов на примере Санкт-Петербурга (стр. 4 )

Соединения тяжелых металлов, входящие в состав  тончайших частиц (микронных и субмикронных) аэрозолей, могут поступать в верхние слои атмосферы и переноситься на большие расстояния, измеряемые тысячами км, т. е.

участвовать в глобальном переносе веществ.

4.3.1. Причины антропогенного попадания тяжелых металлов в почву.

Контролируемый фактор вредности – включения тяжелых металлов, которые могут присутствовать как на поверхности, так и внутри клеток живого организма по причине загрязнения почв, снега, воздуха и подземных вод соответствующими элементами. Источником загрязнений может являться деятельность промышленных предприятий и активная работа транспортных средств (приложение 2). Повышенному накоплению тяжелых металлов растениями способствует применение некоторых удобрений.

  Можно заметить, что наиболее крупные очаги комплексного загрязнения приурочены к трём группам объектов:

-К старым промышленным зонам

-К жилым зонам старой застройки.

-К закрытым и действующим полигонам твёрдых бытовых отходов и несанкционированным свалкам.

Самые опасные из загрязнителей, как полагает Всемирная организация здравоохранения – свинец, ртуть и кадмий. По еще советским ГОСТам токсические элементы могут быть отнесены к одному из трех (в порядке убывания вредности) классов гигиенической опасности. Для загрязнителей почвы эти классы следующие:

I класс: мышьяк (As), бериллий (Be), ртуть (Hg), селен (Sn), кадмий (Cd), свинец (Pb), цинк (Zn), фтор (F).

II класс: хром (Cr), кобальт (Co), бор (B), молибден (Mn), никель (Ni), медь (Cu), сурьма (Sb).

III класс: барий (Ba), ванадий (V), вольфрам (W), марганец (Mn), стронций (Sr).

Тяжелые металлы могут накапливаться в живых организмах и образовывать токсичные металлорганические соединения, не подвергаясь биологическому разложению. Следствие этого для человека – физиологические нарушения различной степени тяжести, в том числе нарушения процессов репродукции (т. е. повышенная опасность рождения тяжелобольных детей). Система контроля за содержанием тяжелых металлов в продовольствии, поставляемом на легальный рынок, достаточно жесткая в большинстве стран (в том числе на постсоветском пространстве). Однако данный вид контроля, как правило, не касается продукции частных хозяйств. Теоретически возможно превышение дозы тяжелых металлов в овощах, выросших на огороде в пределах 500 метров от шоссе с активным движением, а также в зоне отчуждения промышленного предприятия. Однократное употребление такого продовольствия не может привести к расстройству здоровья, но постоянное его использование опасно. В связи с этим не стоит заключать соглашений о регулярных поставках овощей к своему столу с хозяевами огородов, расположенных в пределах мегаполисов и вблизи крупных транспортных магистралей. Владельцам же подобных огородов, пользующихся их плодами, можно рекомендовать заказать дополнительные исследования своей продукции в санитарных службах. В связи с тем, что часть тяжелых металлов, поступивших в результате работы транспортных средств, может обнаруживаться на поверхности растений в виде пыли, тщательное мытье плодоовощной продукции перед потреблением снижает риск данного загрязнения. В результате хозяйственной деятельности тяжелыми металлами загрязняются все объекты окружающей среды (почва, водоемы, растительность, атмосфера). Источником загрязнения водоемов служат стоки гальванических цехов, предприятий горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы со стоками с сельскохозяйственных угодий. Выбросы промышленных предприятий в значительной мере загрязняют тяжелыми металлами атмосферный воздух, что приводит к загрязнению почвы и растительности. Главным природным источником тяжелых металлов являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие минералы в виде высокодисперсных частиц включаются в качестве акцессорных (микропримесей) в массу горных пород. Примером таких минералов являются минералы титана (брусит, ильменит, анатаз), хрома (FeCr2O4). Многие элементы поступают в атмосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями. Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными путями. Важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах в черной и цветной металлургии, при обжиге цементного сырья, сжигании минерального топлива. Кроме того, источником загрязнения биоценозов могут служить орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения. Вторичное загрязнение происходит также вследствие выноса тяжелых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступления больших количеств тяжелых металлов при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих тяжелые металлы. Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объемам водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорируются на минеральных и органических осадках. В результате содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет, и когда абсорбционная способность осадков исчерпывается и тяжелые металлы поступают в воду, возникает особо напряженная ситуация. Этому способствует повышение кислотности воды, сильное зарастание водоемов, интенсификация выделения СО2 в результате деятельности микроорганизмов. Значительное загрязнение тяжелыми металлами, особенно свинцом, а также цинком и кадмием обнаружено вблизи автострад. Ширина придорожных аномалий свинца в почве достигает 100 м и более. Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии. Первый период полуудаления (т. е. удаления половины от начальной концентрации) тяжелых металлов значительно варьируется у различных элементов и занимает весьма продолжительный период времени: для цинка - от 70 до 510 лет; кадмия от 13 до 11О лет, меди - от 310 до 1500 лет, свинца - от 770 до 5900 лет. Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическими веществами почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для полощения. Избыток влаги в почве способствует переходу тяжелых металлов в низшие степени окисления и в растворимые формы. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям. Поэтому дренажные системы, регулирующие водный режим, способствуют преобладанию окисленных форм тяжелых металлов и тем самым снижению их миграционных характеристик. Растения могут поглотать из почвы микроэлементы, в том числе тяжелые металлы, аккумулируя их в тканях или на поверхности листьев, являясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи "почва - растение - животное - человек". Различные растения сосредоточивают в себе разное число микроэлементов: в большинстве случаев - избирательно. Так, медь усваивают растения семейства гвоздичных, кобальт - перцы. Высокий коэффициент биологического поглощения цинка характерен для березы карликовой и лишайников, никеля и меди - для вероники и лишайников. Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при токсичных уровнях концентраций ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые из них образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость. Особый интерес представляет изучение животных, являющихся чувствительным индикатором начальных стадий загрязнения тяжелыми металлами. Они аккумулируют элементы в доступных биологически активных формах и отражают фактический уровень загрязнения экосистем. Почвенные животные, особенно сапрофитные группы, благодаря тесной связи с почвенными условиями и ограниченной территорией обитания могут быть хорошими индикаторами химического загрязнения биосферы. Среди животных такими индикаторами могут быть европейский крот, бурый медведь, лось, рыжая полевка. Располагая сведениями о содержании тяжелых металлов у млекопитающих, можно прогнозировать их влияние на организм человека. Казалось бы достаточно уже одного загрязнения нашей пищи ядами пестицидов, удобрений, тяжелыми металлами и пр. вредными факторами окружающей среды…

5. Практическая часть Определение содержания ионов тяжёлых металлов в почве.

Перед воплощением нашего исследования в жизнь мы выдвинули гипотезу: содержатся ли  катионы тяжелых металлов в одном из объектов окружающей среды Санкт-Петербурга - почве.

Далее поставили следующие цели исследовательской работы:

1.Определить содержание тяжелых металлов в  почве.

2.Разработать рекомендации по сохранению здоровья человека.

Задачей исследовательской работы являлось проведение качественного определения химических элементов (тяжёлых металлов)  в почве.

Исследование проб почвы было проведено в ноябре 2014г.

Этапы нашей  исследовательской работы:

1.Качественное определение тяжелых металлов в снеге.

2.Изучение влияния ионов тяжелых металлов на организм человека.

3.Формулирование выводов и составление рекомендаций.

В нашей исследовательской работе  мы использовали  различные  образцы почв:

-Проба снега во дворе;

-Проба снега около автодороги;

-Почва, купленная в гипермаркете, для  растений.

Определение химического состава почвы чаще всего начинают с анализа водной почвенной вытяжки, так как хорошо растворимые соединения почвы в первую очередь поглощаются растениями. Избыточные количества растворимых солей (более 0,2 % от массы сухой почвы) создают повышенную концентрацию ионов в почвенном растворе, а это снижает плодородие почвы и ее экологическое состояние.