Тяжелые металлы в почве

На долю предприятий цветной металлургии приходится 98,7 % всех

антропогенных выбросов этого металла, из них 71% осуществляется

предприятиями концерна “Норильский никель”, расположенными в Заполярном и

Никеле, Мончегорске и Норильске, а еще примерно 25% выбросов меди

осуществляются в Ревде, Красноуральске, Кольчугино и в других.

Высокие концентрации меди приводят к интоксикации, анемии и заболеванию

гепатитом.

Как видно из карты, самые высокие концентрации меди отмечены в городах

Липецк и Рудная Пристань. Повышены также концентрации меди в городах

Кольского полуострова, в Заполярном, Мончегорске, Никеле, Оленегорске, а

также в Норильске.

Выбросы меди от промышленных источников снизились на 34%, средние

концентрации – на 42%.

Молибден

Соединения молибдена попадают в поверхностные воды в результате

выщелачивания их из экзогенных минералов, содержащих молибден. Молибден

попадает в водоемы также со сточными водами обогатительных фабрик,

предприятий цветной металлургии. Понижение концентраций соединений

молибдена происходит в результате выпадения в осадок труднорастворимых

соединений, процессов адсорбции минеральными взвесями и потребления

растительными водными организмами.

Молибден в поверхностных водах находится в основном в форме МоО42-.

Весьма вероятно существование его в виде органоминеральных комплексов.

Возможность некоторого накопления в коллоидном состоянии вытекает из того

факта, что продукты окисления молибденита представляют рыхлые

тонкодисперсные вещества.

В речных водах молибден обнаружен в концентрациях от 2.1 до 10.6

мкг/дм3. В морской воде содержится в среднем 10 мкг/дм3 молибдена.

В малых количествах молибден необходим для нормального развития

растительных и животных организмов. Молибден входит в состав фермента

ксантиноксидазы. При дефиците молибдена фермент образуется в недостаточном

количестве, что вызывает отрицательные реакции организма. В повышенных

концентрациях молибден вреден. При избытке молибдена нарушается обмен

веществ.

Предельно допустимая концентрация молибдена в водоемах санитарно-

бытового использования составляет 0.25 мг/дм3.

Мышьяк

В природные воды мышьяк поступает из минеральных источников, районов

мышьяковистого оруднения (мышьяковый колчедан, реальгар, аурипигмент), а

также из зон окисления пород полиметаллического, медно-кобальтового и

вольфрамового типов. Некоторое количество мышьяка поступает из почв, а

также в результате разложения растительных и животных организмов.

Потребление мышьяка водными организмами является одной из причин понижения

концентрации его в воде, наиболее отчетливо проявляющегося в период

интенсивного развития планктона.

Значительные количества мышьяка поступают в водные объекты со сточными

водами обогатительных фабрик, отходами производства красителей, кожевенных

заводов и предприятий, производящих пестициды, а также с

сельскохозяйственных угодий, на которых применяются пестициды.

В природных водах соединения мышьяка находятся в растворенном и

взвешенном состоянии, соотношение между которыми определяется химическим

составом воды и значениями рН. В растворенной форме мышьяк встречается в

трех- и пятивалентной форме, главным образом в виде анионов.

В речных незагрязненных водах мышьяк находится обычно в микрограммовых

концентрациях. В минеральных водах его концентрация может достигать

нескольких миллиграммов в 1 дм3, в морских водах в среднем содержится 3

мкг/дм3, в подземных - встречается в концентрациях n.105 мкг/дм3.

Соединения мышьяка в повышенных концентрациях являются токсичными для

организма животных и человека: они тормозят окислительные процессы,

угнетают снабжение кислородом органов и тканей.

ПДКв мышьяка составляет 0.05 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности

— санитарно-токсикологический) и ПДКвр - 0.05 мг/дм3.

Никель

Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом пород, через

которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождений сульфидных

медно-никелевых руд и железо-никелевых руд. В воду попадает из почв и из

растительных и животных организмов при их распаде. Повышенное по сравнению

с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине-зеленых

водорослях. Соединения никеля в водные объекты поступают также со сточными

водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых

обогатительных фабрик. Огромные выбросы никеля сопровождают сжигание

ископаемого топлива.

Концентрация его может понижаться в результате выпадения в осадок таких

соединений, как цианиды, сульфиды, карбонаты или гидроксиды (при повышении

значений рН), за счет потребления его водными организмами и процессов

адсорбции.

В поверхностных водах соединения никеля находятся в растворенном,

взвешенном и коллоидном состоянии, количественное соотношение между

которыми зависит от состава воды, температуры и значений рН. Сорбентами

соединений никеля могут быть гидроксид железа, органические вещества,

высокодисперсный карбонат кальция, глины. Растворенные формы представляют

собой главным образом комплексные ионы, наиболее часто с аминокислотами,

гуминовыми и фульвокислотами, а также в виде прочного цианидного комплекса.

Наиболее распространены в природных водах соединения никеля, в которых он

находится в степени окисления +2. Соединения Ni3+ образуются обычно в

щелочной среде.

Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь

катализаторами. Повышенное его содержание оказывает специфическое действие

на сердечно-сосудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных

элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что

свободные ионы никеля (Ni2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его

комплексные соединения.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах концентрация никеля

колеблется обычно от 0.8 до 10 мкг/дм3; в загрязненных она составляет

несколько десятков микрограммов в 1 дм3. Средняя концентрация никеля в

морской воде 2 мкг/дм3, в подземных водах - n.103 мкг/дм3. В подземных

водах, омывающих никельсодержащие горные породы, концентрация никеля иногда

возрастает до 20 мг/дм3.

Содержание никеля в водных объектах лимитируется: ПДКв составляет 0.1

мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — общесанитарный), ПДКвр — 0.01

мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — токсикологический).

Никель поступает в атмосферу от предприятий цветной металлургии, на долю

которых приходится 97% всех выбросов никеля, из них 89% на долю предприятий

концерна “Норильский никель”, расположенных в Заполярном и Никеле,

Мончегорске и Норильске.

Повышенное содержание никеля в окружающей среде приводит к появлению

эндемических заболеваний, бронхиального рака. Соединения никеля относят к 1

группе канцерогенов.

На карте видно несколько точек с высокими средними концентрациями никеля в

местах расположения концерна Норильский никель: Апатиты, Кандалакша,

Мончегорск, Оленегорск.

Выбросы никеля от промышленных предприятий снизились на 28%, средние

концентрации – на 35%.

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

Олово

В природные воды поступает в результате процессов выщелачивания

оловосодержащих минералов (касситерит, станнин), а также со сточными водами

различных производств (крашение тканей, синтез органических красок,

производство сплавов с добавкой олова и др.).

Токсическое действие олова невелико.

В незагрязненных поверхностных водах олово содержится в

субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация

достигает единиц микрограммов в 1 дм3. ПДКв составляет 2 мг/дм3.

Ртуть

В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате

выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь,

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).

Тяжёлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности,

уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные

загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать

самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы.

Загрязнение тяжёлыми металлами связано с их широким использованием в

промышленном производстве вкупе со слабыми системами очистки, в результате

чего тяжёлые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву,

загрязняя и отравляя её.

Тяжёлые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам,

наблюдения за которыми обязательны во всех средах. В различных научных и

прикладных работах авторы по-разному трактуют значение понятия "тяжёлые

металлы". В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают

элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам

(например, мышьяк).

Почва являются основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в

том числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником вторичного

загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неё в Мировой океан. Из

почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу

более высокоорганизованным животным.

3.3. Свинцовая интоксикация

В настоящее время свинец занимает первое место среди причин

промышленных отравлений. Это вызвано широким применением его в различных

отраслях промышленности. Воздействию свинца подвергаются рабочие,

добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в производстве

аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хрустального

стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок и

др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестности

таких производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает

угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и, прежде

всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.

С сожалением надо отметить, что в России отсутствует

государственная политика по правовому, нормативному и экономическому

регулированию влияния свинца на состояние окружающей среды и здоровье

населения, по снижению выбросов (сбросов, отходов) свинца и его соединений

в окружающую среду, полному прекращению производства свинецсодержащих

бензинов.

Вследствие чрезвычайно неудовлетворительной просветительной работы

по разъяснению населению степени опасности воздействия тяжелых металлов на

организм человека, в России не снижается, а постепенно увеличивается

численность контингентов, имеющих профессиональный контакт со свинцом.

Случаи свинцовой хронической интоксикации зафиксированы в 14 отраслях

промышленности России. Ведущими являются электротехническая промышленность

(производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия и цветная

металлургия, в них интоксикация обусловлена превышением в 20 и более раз

предельно допустимой концентрации (ПДК) свинца в воздухе рабочей зоны.

Значительным источником свинца являются автомобильные выхлопные

газы, так как половина России все еще использует этилированный бензин.

Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются

главным источником загрязнений окружающей среды. И здесь есть свои лидеры.

На территории Свердловской области находятся 3 самых крупных источника

Страницы: 1, 2, 3, 4