Тяжелые металлы в почве

метациннабарит, ливингстонит), в процессе разложения водных организмов,

накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со

сточными водами предприятий, производящих красители, пестициды,

фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. Тепловые

электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные

количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений

попадают в водные объекты.

Понижение концентрации растворенных соединений ртути происходит в

результате извлечения их многими морскими и пресноводными организмами,

обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз

превышающих содержание ее в воде, а также процессов адсорбции взвешенными

веществами и донными отложениями.

В поверхностных водах соединения ртути находятся в растворенном и

взвешенном состоянии. Соотношение между ними зависит от химического состава

воды и значений рН. Взвешенная ртуть представляет собой сорбированые

соединения ртути. Растворенными формами являются недиссоциированные

молекулы, комплексные органические и минеральные соединения. В воде водных

объектов ртуть может находиться в виде метилртутных соединений.

Содержание ртути в речных незагрязненных, слабозагрязненных водах

составляет несколько десятых долей микрограмма в 1 дм3, средняя

концентрация в морской воде 0.03 мкг/дм3, в подземных водах 1-3 мкг/дм3.

Соединения ртути высоко токсичны, они поражают нервную систему

человека, вызывают изменения со стороны слизистой оболочки, нарушение

двигательной функции и секреции желудочно-кишечного тракта, изменения в

крови и др. Бактериальные процессы метилирования направлены на образование

метилртутных соединений, которые во много раз токсичнее минеральных солей

ртути. Метилртутные соединения накапливаются в рыбе и могут попадать в

организм человека.

ПДКв ртути составляет 0.0005 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности —

санитарно-токсикологический), ПДКвр 0.0001 мг/дм3.

Свинец

Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды

являются процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит,

церуссит и др.) минералов. Значительное повышение содержания свинца в

окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием

углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном

топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных

фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и

т.д. Существенными факторами понижения концентрации свинца в воде является

адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения.

В числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробионтами.

Свинец находится в природных водах в растворенном и взвешенном

(сорбированном) состоянии. В растворенной форме встречается в виде

минеральных и органоминеральных комплексов, а также простых ионов, в

нерастворимой - главным образом в виде сульфидов, сульфатов и карбонатов.

В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до

единиц микрограммов в 1 дм3. Даже в воде водных объектов, прилегающих к

районам полиметаллических руд, концентрация его редко достигает десятков

миллиграммов в 1 дм3. Лишь в хлоридных термальных водах концентрация свинца

иногда достигает нескольких миллиграммов в 1 дм3.

Лимитирующий показатель вредности свинца - санитарно-токсилогический.

ПДКв свинца составляет 0.03 мг/дм3, ПДКвр - 0.1 мг/дм3.

Свинец содержится в выбросах предприятиями металлургии, металлообработки,

электротехники, нефтехимии и автотранспорта.

Влияние свинца на здоровье происходит при вдыхании воздуха, содержащего

свинец, и поступлении свинца с пищей, водой, на пылевых частицах. Свинец

накапливается в теле, в костях и поверхностных тканях. Свинец влияет на

почки, печень, нервную систему и органы кровообразования. Пожилые и дети

особенно чувствительны даже к низким дозам свинца.

Выбросы М (тыс.т/год) и среднегодовые концентрации q (мкг/м3) свинца.

За семь лет выбросы свинца от промышленных источников снизились на 60%

вследствие сокращения производства и закрытия многих предприятий. Резкое

снижение промышленных выбросов не сопровождается снижением выбросов

автотранспорта. Средние концентрации свинца снизились только на 41%.

Различие в степени снижения выбросов и концентраций свинца можно объяснить

неполным учетом выбросов от автомобилей в предыдущие годы; в настоящее

время увеличилось количество автомобилей и интенсивность их движения.

Тетраэтилсвинец

Поступает в природные воды в связи с использованием в качестве

антидетонатора в моторном топливе водных транспортных средств, а также с

поверхностным стоком с городских территорий.

Данное вещество характеризуется высокой токсичностью, обладает

кумулятивными свойствами.

Содержание тетраэтилсвинца в воде водоемов хозяйственно-питьевого,

культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения не допускается (ПДК —

полное отсутствие).

Серебро

Источниками поступления серебра в поверхностные воды служат подземные

воды и сточные воды рудников, обогатительных фабрик, фотопредприятий.

Повышенное содержание серебра бывает связано с применением бактерицидных и

альгицидных препаратов.

В сточных водах серебро может присутствовать в растворенном и

взвешенном виде, большей частью в форме галоидных солей.

В незагрязненных поверхностных водах серебро находится в

субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах концентрация серебра

колеблется от единиц до десятков микрограммов в 1 дм3, в морской воде - в

среднем 0.3 мкг/дм3.

Ионы серебра способны уничтожать бактерии и уже в незначительной

концентрации стерилизуют воду (нижний предел бактерицидного действия ионов

серебра 2.10-11 моль/дм3). Роль серебра в организме животных и человека

изучена недостаточно.

ПДКв серебра составляет 0.05 мг/дм3.

Сурьма

Сурьма поступает в поверхностные воды за счет выщелачивания минералов

сурьмы (стибнит, сенармонтит, валентинит, сервантит, стибиоканит) и со

сточными водами резиновых, стекольных, красильных, спичечных предприятий.

В природных водах соединения сурьмы находятся в растворенном и

взвешенном состоянии. В окислительно-восстановительных условиях,

характерных для поверхностных вод, возможно существование как

трехвалентной, так и пятивалентной сурьмы.

В незагрязненных поверхностных водах сурьма находится в

субмикрограммовых концентрациях, в морской воде ее концентрация достигает

0.5 мкг/дм3, в подземных водах - 10 мкг/дм3. ПДКв сурьмы составляет 0.05

мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический),

ПДКвр - 0.01 мг/дм3.

Хром

В поверхностные воды соединения трех- и шестивалентного хрома попадают

в результате выщелачивания из пород (хромит, крокоит, уваровит и др.).

Некоторые количества поступают в процессе разложения организмов и растений,

из почв. Значительные количества могут поступать в водоемы со сточными

водами гальванических цехов, красильных цехов текстильных предприятий,

кожевенных заводов и предприятий химической промышленности. Понижение

концентрации ионов хрома может наблюдаться в результате потребления их

водными организмами и процессов адсорбции.

В поверхностных водах соединения хрома находятся в растворенном и

взвешенном состояниях, соотношение между которыми зависит от состава вод,

температуры, рН раствора. Взвешенные соединения хрома представляют собой в

основном сорбированные соединения хрома. Сорбентами могут быть глины,

гидроксид железа, высокодисперсный оседающий карбонат кальция, остатки

растительных и животных организмов. В растворенной форме хром может

находитьсяв виде хроматов и бихроматов. При аэробных условиях Cr(VI)

переходит в Cr(III), соли которого в нейтральной и щелочной средах

гидролизуются с выделением гидроксида.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах содержание хрома

колеблется от нескольких десятых долей микрограмма в литре до нескольких

микрограммов в литре, в загрязненных водоемах оно достигает нескольких

десятков и сотен микрограммов в литре. Средняя концентрация в морских водах

- 0.05 мкг/дм3, в подземных водах - обычно в пределах n.10 - n.102 мкг/дм3.

Соединения Cr(VI) и Cr(III) в повышенных количествах обладают

канцерогенными свойствами. Соединения Cr(VI) являются более опасными.

Содержание их в водоемах санитарно-бытового использования не должно

превышать ПДКв для Cr(VI) 0.05 мг/дм3, для Cr(III) 0.5 мг/дм3. ПДКвр для

Cr(VI) - 0.001 мг/дм3, для Cr(III) - 0.005 мг/дм3.

Цинк

Попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов

разрушения и растворения горных пород и минералов (сфалерит, цинкит,

госларит, смитсонит, каламин), а также со сточными водами

рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной

бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др.

В воде существует главным образом в ионной форме или в форме его

минеральных и органических комплексов. Иногда встречается в нерастворимых

формах: в виде гидроксида, карбоната, сульфида и др.

В речных водах концентрация цинка обычно колеблется от 3 до 120

мкг/дм3, в морских - от 1.5 до 10 мкг/дм3. Содержание в рудных и особенно в

шахтных водах с низкими значениями рН может быть значительным.

Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и

нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка

токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид.

ПДКв Zn2+ составляет 1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности —

органолептический), ПДКвр Zn2+ - 0.01 мг/дм3 (лимитирующий признак

вредности — токсикологический).

4. Гигиена почвы. Обезвреживание отходов.

Почва в городах и прочих населенных пунктах и их окрестностях уже

давно отличается от природной, биологически ценной почвы, играющей важную

роль в поддержании экологического равновесия. Почва в городах подвержена

тем же вредным воздействиям, что и городской воздух и гидросфера, поэтому

повсеместно происходит значительная ее деградация. Гигиене почвы не

уделяется достаточного внимания, хотя ее значение как одного из основных

компонентов биосферы (воздух, вода, почва) и биологического фактора

окружающей среды еще более весомое, чем воды, поскольку количество

последней (в первую очередь качество подземных вод) определяется состоянием

почвы, и отделить эти факторы друг от друга невозможно. Почва обладает

способностью биологического самоочищения: в почве происходит расщепление

попавших в нее отходов н их минерализация; в конечном итоге почва

компенсирует за их счет утраченные минеральные вещества.

Если в результате перегрузки почвы будет утерян любой из компонентов ее

минерализирующей способности, это неизбежно приведет к нарушению механизма

самоочищения и к полной деградации почвы. И, напротив, создание оптимальных

условий для самоочищения почвы способствует сохранению экологического

равновесия и условий для существования всех живых организмов, в том числе и

человека.

Поэтому проблема обезвреживания отходов, оказывающих вредное

биологическое действие, не сводится только к вопросу их вывоза; она

является более сложной гигиенической проблемой, так как почва является

связующим звеном между водой, воздухом и человеком.

4.1. Роль почвы в обмене веществ

Биологическая взаимосвязь между почвой и человеком осуществляется

главным образом путем обмена веществ. Почва является как бы поставщиком

минеральных веществ, необходимых для цикла обмена веществ, для роста

растений, потребляемых человеком и травоядными животными, съедаемыми в свою

очередь человеком и плотоядными животными. Таким образом, почва

обеспечивает пищей многих представителей растительного и животного мира.

Следовательно, ухудшение качества почвы, понижение ее биологической

ценности, способности к самоочищению вызывает биологическую цепную реакцию,

которая в случае продолжительного вредного воздействия может привести к

самым различным расстройствам здоровья у населения. Более того, в случае

замедления процессов минерализации образующиеся при распаде веществ

нитраты, азот, фосфор, калий и т. д. могут попадать в используемые для

питьевых нужд подземные воды и явиться причиной серьезных заболеваний

(например, нитраты могут вызвать метгемоглобинемию, в первую очередь у

детой грудного возраста).

Потребление воды из бедной йодом почвы может стать причиной

эндемического зоба и т. д.

4.2. Экологическая взаимосвязь между почвой и водой и жидкими отходами

(сточными водами)

Человек добывает из почвы воду, необходимую для поддержания процессов

обмена веществ и самой жизни. Качество воды зависит от состояния почвы; оно

всегда отражает биологическое состояние данной почвы.

Это в особенности относится к подземным водам, биологическая ценность

которых существенно определяется свойствами грунтов и почвы, способностью к

самоочищению последней, ее фильтрационной способностью, составом ее

макрофлоры, микрофауны и т. д.

Прямое влияние почвы на поверхностные воды уже менее значительно, оно

связано главным образом с выпадением осадков. Например, после обильных

дождей из почвы смываются в открытые водоемы (реки, озера) различные

загрязняющие вещества, в том числе искусственные удобрения (азотные,

фосфатные) , пестициды, гербициды, в районах карстовых, трещиноватых

отложений загрязняющие вещества могут проникнуть через щели в глубоко

расположенные подземные воды.

Несоответствующая очистка сточных вод также может стать причиной

вредного биологического действия на почву и в конечном итоге привести к ее

деградации. Поэтому охрана почвы в населенных пунктах представляет одно из

основных требований охраны окружающей среды в целом.

4.3. Пределы нагрузки почвы твердыми отходами (бытовой и уличный мусор,

промышленные отходы, сухой ил, остающийся после осаждения сточных вод,

радиоактивные вещества и т. д.)

Проблема осложняется тем, что в результате образования все большего

количества твердых отходов в городах почва в их окрестностях подвергается

все более значительным нагрузкам. Свойства и состав почвы ухудшаются все

более быстрыми темпами.

Из произведенных в США 64,3 млн. т бумаги 49,1 млн. т попадает в отходы

(из этого количества 26 млн. т «поставляет» домашнее хозяйство, а 23,1 млн.

т — торговая сеть).

В связи с изложенным удаление и окончательное обезвреживание твердых

отходов представляет весьма существенную, более трудно осуществимую

гигиеническую проблему в условиях усиливающейся урбанизации.

Окончательное обезвреживание твердых отходов в загрязненной почве

представляется возможным. Однако ввиду постоянно ухудшающейся способности к

самоочищению городской почвы окончательное обезвреживание отходов,

закапываемых в землю, невозможно.

Человек мог бы с успехом воспользоваться для обезвреживания твердых

отходов биохимическими процессами, происходящими в почве, ее

обезвреживающей и обеззараживающей способностью, однако городская почва в

результате многовекового проживания в городах человека и его деятельности

уже давно стала непригодной для этой цели.

Механизмы самоочищения, минерализации, происходящие в почве, роль

участвующих в них бактерий и энзимов, а также промежуточные и конечные

продукты распада веществ хорошо известны. В настоящее время исследования

направлены на выявление факторов, обеспечивающих биологическое равновесие

природной почвы, а также на выяснение вопроса, какое количество твердых

отходов (и какой их состав) может привести к нарушению биологического

равновесия почвы.

Количество бытовых отходов (мусора) из расчета на одного жителя некоторых

крупных городов мира

|Страна |Город |Количество отходов от 1 |

| | |жителя, г/сут. |

|Венгрия |Будапешт |530—680 |

|ФРГ |Гамбург |585 |

| |Баден-Баден |585 |

| |Франкфурт |1030 |

| |Штутгарт |510 |

|Дания |Гладсакс |650 |

|Англия |Эдинбург |580 |

|Нидерланды |Гронинген |680 |

|Швейцария |Женева |590 |

| |Цюрих |463 |

| |Берн |450 |

| |Базель |450 |

|Люксембург |Эш |960 |

|Бразилия |Рио-де-Жанейро |640 |

|Индия |Бомбей |680 |

| |Калькутта |1060 |

|США |Калифорния |930 |

| |Лос-Анджелес |1110 |

|Франция |Париж |800 |

| |Бельфорт |660 |

| |Бордо |860 |

Необходимо отметить, что гигиеническое состояние почвы в городах в

результате ее перегрузки быстро ухудшается, хотя способность почвы к

самоочищению является основным гигиеническим требованием для сохранения

биологического равновесия. Почва в городах уже не в состоянии справиться

без помощи человека со своей задачей. Единственный выход из создавшегося

положения — полное обезвреживание и уничтожение отходов в соответствии с

гигиеническими требованиями.

Поэтому деятельность по строительству коммунальных сооружений должна

быть направлена на сохранение природной способности почвы к самоочищению, а

если эта ее способность стала уже неудовлетворительной, то надо

восстановить ее искусственным путем.

Наиболее неблагоприятным является токсическое действие промышленных

отходов — как жидких, так и твердых. В почву попадает все большее

количество таких отходов, с которыми она не в состоянии справиться. Так,

например, установлено загрязнение почвы мышьяком в окрестностях заводов по

производству суперфосфатов (в радиусе 3 км). Как известно, некоторые

пестициды, такие, как хлорорганические соединения, попавшие в почву,

длительно не подвергаются распаду.

Подобным же образом обстоит дело и с некоторыми синтетическими

упаковочными материалами (поливинилхлорид, полиэтилен и т. д.).

Некоторые токсические соединения рано пли поздно попадают в подземные

воды, в результате чего нарушается не только биологическое равновесие

почвы, но ухудшается и качество подземных вод до такой степени, что их уже

нельзя использовать в качестве питьевых.

Процентное соотношение количества основных синтетических материалов,

содержащихся в бытовых отходах (мусор)

|Название |Англия|ФРГ, |Англия |ФРГ |

| |. 1969|1970 | | |

| | | |1980 |

|Полиолефин |54,5 |65,0 1 |65,0 |68,0 |

|Полистирол |14,8 |8,5 |19,5 1 |18,0 |

|Поливинилхлорид |30,7* |16,5 |5,5 |14,0 |

|Всего . . . |100,0 |100,0 |100,0 |100,0 |

* Вместе с отходами прочих пластмасс, затвердевающих под действием тепла.

Проблема отходов возросла в наши дни еще и потому, что часть отходов,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5