Background na nilalaman ng mga asing-gamot ng mabibigat na metal sa lupa. Mga pamamaraan para sa pagtukoy ng mabibigat na metal sa lupa

Mabibigat na metal sa lupa

Kamakailan lamang, dahil sa mabilis na pag-unlad ng industriya, nagkaroon ng makabuluhang pagtaas sa antas mabigat na bakal sa kapaligiran. Ang terminong "mabibigat na metal" ay inilalapat sa mga metal na may density na lumampas sa 5 g/cm 3 o may atomic number na higit sa 20. Bagaman, mayroong isa pang punto ng view, ayon sa kung saan higit sa 40 mga elemento ng kemikal na may atomic mass na higit sa 50 at. mga yunit Sa mga elemento ng kemikal, ang mga mabibigat na metal ay ang pinakanakakalason at pangalawa lamang sa mga pestisidyo sa antas ng panganib nito. Kasabay nito, ang mga sumusunod na elemento ng kemikal ay nakakalason: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Ang phytotoxicity ng mabibigat na metal ay depende sa kanilang mga katangian ng kemikal: valency, ionic radius at kakayahan sa kumplikadong pagbuo. Sa karamihan ng mga kaso, ayon sa antas ng toxicity, ang mga elemento ay nakaayos sa pagkakasunud-sunod: Cu> Ni> Cd> Zn> Pb> Hg> Fe> Mo> Mn. Gayunpaman, ang seryeng ito ay maaaring bahagyang magbago dahil sa hindi pantay na pag-ulan ng mga elemento ng lupa at ang paglipat sa isang estado na hindi naa-access ng mga halaman, lumalagong mga kondisyon, at ang physiological at genetic na mga katangian ng mga halaman mismo. Ang pagbabago at paglipat ng mga mabibigat na metal ay nangyayari sa ilalim ng direkta at hindi direktang impluwensya ng kumplikadong reaksyon ng pagbuo. Kapag tinatasa ang polusyon sa kapaligiran, kinakailangang isaalang-alang ang mga katangian ng lupa at, una sa lahat, ang komposisyon ng granulometric, nilalaman ng humus at buffering. Ang kapasidad ng buffering ay nauunawaan bilang ang kakayahan ng mga lupa na mapanatili ang konsentrasyon ng mga metal sa solusyon sa lupa sa isang pare-parehong antas.

Sa mga lupa, ang mga mabibigat na metal ay naroroon sa dalawang yugto - solid at sa solusyon sa lupa. Ang anyo ng pagkakaroon ng mga metal ay tinutukoy ng reaksyon ng kapaligiran, ang kemikal at materyal na komposisyon ng solusyon sa lupa at, una sa lahat, ang nilalaman organikong bagay. Mga Elemento - ang mga complexant na nagpaparumi sa lupa ay pangunahing puro sa itaas na 10 cm na layer nito. Gayunpaman, kapag ang mababang-buffer na lupa ay acidified, isang malaking proporsyon ng mga metal mula sa exchange-absorbed state ay pumasa sa solusyon ng lupa. Ang kadmium, tanso, nikel, kobalt ay may malakas na kakayahan sa paglipat sa isang acidic na kapaligiran. Ang pagbaba sa pH ng 1.8-2 na mga yunit ay humahantong sa isang pagtaas sa kadaliang mapakilos ng zinc sa pamamagitan ng 3.8-5.4, cadmium - sa pamamagitan ng 4-8, tanso - sa pamamagitan ng 2-3 beses.

Talahanayan 1 Mga pamantayan ng MPC (MAC), background na konsentrasyon ng mga elemento ng kemikal sa mga lupa (mg/kg)

Kaya, kapag pumapasok sa lupa, ang mga mabibigat na metal ay mabilis na nakikipag-ugnayan sa mga organikong ligand upang bumuo ng mga kumplikadong compound. Kaya, sa mababang konsentrasyon sa lupa (20-30 mg/kg), humigit-kumulang 30% ng tingga ay nasa anyo ng mga kumplikadong may mga organikong sangkap. Ang bahagi ng mga lead complex compound ay tumataas sa konsentrasyon nito hanggang 400 mg/g, at pagkatapos ay bumababa. Ang mga metal ay sinusuri rin (pagpapalit o hindi pagpapalit) sa pamamagitan ng pag-ulan ng iron at manganese hydroxides, clay minerals, at soil organic matter. Ang mga metal na magagamit ng mga halaman at may kakayahang mag-leaching ay matatagpuan sa solusyon ng lupa sa anyo ng mga libreng ion, complex, at chelate.

Ang uptake ng HMs ng lupa sa mas malaking lawak ay nakasalalay sa reaksyon ng kapaligiran at kung saan ang mga anion ay nananaig sa solusyon ng lupa. Sa isang acidic na kapaligiran, ang tanso, tingga at sink ay mas sorbed, at sa isang alkaline na kapaligiran, ang cadmium at cobalt ay masinsinang hinihigop. Ang tanso ay mas gustong nagbubuklod sa mga organikong ligand at iron hydroxides.

Talahanayan 2 Mobility ng mga trace elements sa iba't ibang lupa depende sa pH ng solusyon sa lupa

Ang mga kadahilanan ng klima-lupa ay kadalasang tumutukoy sa direksyon at bilis ng paglipat at pagbabago ng mga HM ​​sa lupa. Kaya, ang mga kondisyon ng mga rehimen ng lupa at tubig ng forest-steppe zone ay nag-aambag sa masinsinang vertical na paglipat ng mga HM ​​kasama ang profile ng lupa, kabilang ang posibleng paglipat ng mga metal na may daloy ng tubig kasama ang mga bitak, mga kurso ng ugat, atbp.

Nickel (Ni) - isang elemento ng pangkat VIII panaka-nakang sistema kasama atomic mass 58.71. Ang Nickel, kasama ang Mn, Fe, Co at Cu, ay kabilang sa tinatawag na transition metals, na ang mga compound ay lubos na biologically active. Dahil sa mga kakaibang istraktura ng mga orbital ng elektron, ang mga metal sa itaas, kabilang ang nikel, ay may mahusay na binibigkas na kakayahan sa kumplikadong pagbuo. Ang nikel ay nagagawang bumuo ng mga matatag na complex na may, halimbawa, cysteine ​​​​at citrate, pati na rin sa maraming mga organic at inorganic na ligand. Ang geochemical na komposisyon ng mga magulang na bato ay higit na tumutukoy sa nilalaman ng nikel sa mga lupa. Ang pinakamalaking halaga ng nickel ay nakapaloob sa mga lupa na nabuo mula sa mga basic at ultrabasic na bato. Ayon sa ilang mga may-akda, ang mga limitasyon ng labis at nakakalason na antas ng nickel para sa karamihan ng mga species ay nag-iiba mula 10 hanggang 100 mg/kg. Ang pangunahing masa ng nickel ay hindi natitinag sa lupa, at napakahina na paglipat sa estado ng koloidal at sa komposisyon ng mga mekanikal na suspensyon ay hindi nakakaapekto sa kanilang pamamahagi kasama ang vertical na profile at medyo pare-pareho.

Lead (Pb). Ang kimika ng tingga sa lupa ay natutukoy sa pamamagitan ng isang maselan na balanse ng magkasalungat na direksyon na mga proseso: sorption-desorption, dissolution-transition sa solid state. Ang lead na inilabas sa lupa na may mga emisyon ay kasama sa cycle ng mga pagbabagong pisikal, kemikal at physico-kemikal. Sa una, ang mga proseso ng mekanikal na pag-aalis ay nangingibabaw (ang mga particle ng lead ay gumagalaw sa ibabaw at sa lupa kasama ang mga bitak) at convective diffusion. Pagkatapos, habang natutunaw ang solid-phase lead compound, mas kumplikadong mga proseso ng physicochemical (sa partikular, mga proseso ng pagsasabog ng ion) ay papasok, na sinamahan ng pagbabago ng mga lead compound na kasama ng alikabok.

Napagtibay na ang tingga ay lumilipat nang patayo at pahalang, na ang pangalawang proseso ang nangingibabaw sa una. Sa paglipas ng 3 taon ng mga obserbasyon sa isang forb meadow, ang dust ng lead na lokal na inilapat sa ibabaw ng lupa ay gumagalaw sa pahalang na direksyon ng 25-35 cm, habang ang lalim ng pagtagos nito sa kapal ng lupa ay 10-15 cm. Ang mga biological na salik ay may mahalagang papel sa lead migration: ang mga ugat ng halaman ay sumisipsip ng mga ions na metal; sa panahon ng lumalagong panahon, lumilipat sila sa kapal ng lupa; Kapag ang mga halaman ay namatay at nabubulok, ang tingga ay inilalabas sa nakapalibot na masa ng lupa.

Nabatid na ang lupa ay may kakayahang magbigkis (sorb) ng technogenic lead na nakapasok dito. Ang sorption ay pinaniniwalaang may kasamang ilang proseso: kumpletong palitan sa mga kasyon ng sumisipsip na complex ng mga lupa (nonspecific adsorption) at isang bilang ng complexation reactions ng lead sa mga donor ng mga bahagi ng lupa (specific adsorption). Sa lupa, pangunahing nauugnay ang tingga sa organikong bagay, gayundin sa mga mineral na luad, manganese oxide, iron at aluminum hydroxides. Sa pamamagitan ng pagbubuklod ng tingga, pinipigilan ng humus ang paglipat nito sa mga katabing kapaligiran at nililimitahan ang pagpasok nito sa mga halaman. Sa mga mineral na luad, ang mga illites ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang ugali na humantong sa sorption. Ang pagtaas ng pH ng lupa sa panahon ng liming ay humahantong sa isang mas malaking pagbubuklod ng tingga ng lupa dahil sa pagbuo ng mga bahagyang natutunaw na compound (hydroxides, carbonates, atbp.).

Ang tingga, na naroroon sa lupa sa mga mobile form, ay naayos sa oras ng mga bahagi ng lupa at nagiging hindi naa-access sa mga halaman. Ayon sa mga domestic researcher, ang lead ay pinaka-matibay na naayos sa chernozem at peat-silt soils.

Cadmium (Cd) Ang isang tampok ng cadmium na nagpapaiba nito sa iba pang mga HM ​​ay na ito ay naroroon sa solusyon ng lupa pangunahin sa anyo ng mga cation (Cd 2+), bagama't sa lupa na may neutral na reaksyon ng kapaligiran maaari itong bumuo ng matipid na natutunaw. complexes na may sulfates, phosphates o hydroxides.

Ayon sa magagamit na data, ang konsentrasyon ng cadmium sa mga solusyon sa lupa ng mga background na lupa ay mula 0.2 hanggang 6 µg/l. Sa foci ng polusyon sa lupa, tumataas ito sa 300-400 µg/l.

Ito ay kilala na ang cadmium sa mga soils ay napaka-mobile; kayang lumipat sa malalaking dami mula sa solid phase hanggang sa liquid phase at vice versa (na ginagawang mahirap hulaan ang pagpasok nito sa halaman). Ang mga mekanismo na kumokontrol sa konsentrasyon ng cadmium sa solusyon sa lupa ay tinutukoy ng mga proseso ng sorption (sa pamamagitan ng sorption ang ibig sabihin namin ay adsorption, precipitation, at complex formation). Ang Cadmium ay nasisipsip ng lupa sa mas maliit na halaga kaysa sa iba pang mga HM. Upang makilala ang kadaliang mapakilos ng mga mabibigat na metal sa lupa, ginagamit ang ratio ng mga konsentrasyon ng mga metal sa solidong bahagi ng nasa solusyon ng equilibrium. Ang mataas na halaga ng ratio na ito ay nagpapahiwatig na ang mga HM ​​ay nananatili sa solidong bahagi dahil sa reaksyon ng sorption, mababang halaga - dahil sa katotohanan na ang mga metal ay nasa solusyon, mula sa kung saan maaari silang lumipat sa ibang media o pumasok sa iba't ibang reaksyon(geochemical o biological). Ito ay kilala na ang nangungunang proseso sa pagbubuklod ng cadmium ay adsorption ng clays. Pananaliksik mga nakaraang taon nagpakita din ng malaking papel sa prosesong ito ng mga hydroxyl group, iron oxides at organic matter. Sa isang mababang antas ng polusyon at isang neutral na reaksyon ng medium, ang cadmium ay na-adsorbed pangunahin ng mga iron oxide. At sa isang acidic na kapaligiran (pH = 5), ang organikong bagay ay nagsisimulang kumilos bilang isang malakas na adsorbent. Sa mas mababang pH (pH=4), ang mga function ng adsorption ay pumasa halos eksklusibo sa organikong bagay. Ang mga sangkap ng mineral sa mga prosesong ito ay hindi na gumaganap ng anumang papel.

Ito ay kilala na ang cadmium ay hindi lamang nasorbed ng ibabaw ng lupa, ngunit naayos din dahil sa pag-ulan, coagulation, at interpacket na pagsipsip ng mga mineral na luad. Kumakalat ito sa mga particle ng lupa sa pamamagitan ng micropores at sa iba pang mga paraan.

Ang Cadmium ay naayos sa mga lupa sa iba't ibang paraan iba't ibang uri. Sa ngayon, kakaunti ang nalalaman tungkol sa mapagkumpitensyang mga relasyon ng cadmium sa iba pang mga metal sa mga proseso ng sorption sa soil-absorbing complex. Ayon sa pananaliksik ng mga espesyalista mula sa Technical University of Copenhagen (Denmark), sa pagkakaroon ng nickel, cobalt at zinc, ang pagsipsip ng cadmium ng lupa ay pinigilan. Ang iba pang mga pag-aaral ay nagpakita na ang mga proseso ng sorption ng cadmium sa pamamagitan ng pagkabulok ng lupa sa pagkakaroon ng mga chloride ions. Ang saturation ng lupa na may Ca 2+ ions ay humantong sa pagtaas sa kapasidad ng sorption ng cadmium. Maraming mga bono ng cadmium na may mga bahagi ng lupa ay nagiging marupok; sa ilalim ng ilang mga kundisyon (halimbawa, isang acid reaksyon ng kapaligiran), ito ay pinakawalan at bumalik sa solusyon.

Ang papel ng mga microorganism sa proseso ng paglusaw ng cadmium at ang paglipat nito sa isang mobile na estado ay ipinahayag. Bilang resulta ng kanilang mahahalagang aktibidad, ang alinman sa nalulusaw sa tubig na mga metal complex ay nabuo, o ang pisikal at kemikal na mga kondisyon ay nilikha na pumapabor sa paglipat ng cadmium mula sa solidong bahagi patungo sa likido.

Ang mga proseso na nagaganap sa cadmium sa lupa (sorption-desorption, transition into solution, atbp.) ay magkakaugnay at magkakaugnay; ang daloy ng metal na ito sa mga halaman ay nakasalalay sa kanilang direksyon, intensity at lalim. Alam na ang halaga ng sorption ng cadmium ng lupa ay nakasalalay sa halaga ng pH: kung mas mataas ang pH ng lupa, mas sumisipsip ito ng cadmium. Kaya, ayon sa magagamit na data, sa hanay ng pH mula 4 hanggang 7.7, na may pagtaas sa pH bawat yunit, ang kapasidad ng sorption ng mga lupa na may paggalang sa cadmium ay tumaas ng humigit-kumulang tatlong beses.

Sink (Zn). Ang kakulangan ng zinc ay maaaring magpakita mismo sa acidic, strongly podzolized light soils, at sa carbonate, zinc-poor, at highly humus soils. Ang pagpapakita ng kakulangan sa zinc ay pinahusay sa pamamagitan ng paggamit ng mataas na dosis ng mga phosphate fertilizers at malakas na pag-aararo ng subsoil sa arable horizon.

Ang pinakamataas na kabuuang nilalaman ng zinc sa tundra (53-76 mg/kg) at chernozem (24-90 mg/kg) na lupa, ang pinakamababa - sa sod-podzolic soils (20-67 mg/kg). Ang kakulangan ng zinc ay madalas na ipinapakita sa neutral at bahagyang alkaline na calcareous na mga lupa. AT acidic na mga lupa ang zinc ay mas mobile at magagamit sa mga halaman.

Ang zinc ay naroroon sa lupa sa ionic form, kung saan ito ay na-adsorbed ng cation exchange mechanism sa isang acidic o bilang resulta ng chemisorption sa isang alkaline medium. Ang Zn 2+ ion ay ang pinaka-mobile. Ang kadaliang mapakilos ng zinc sa lupa ay pangunahing naiimpluwensyahan ng halaga ng pH at ang nilalaman ng mga mineral na luad. Sa pH<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе.

Mabibigat na metal sa mga halaman

Ayon kay A.P. Vinogradov (1952), ang lahat ng mga elemento ng kemikal ay kasangkot sa buhay ng mga halaman sa isang antas o iba pa, at kung marami sa kanila ay itinuturing na makabuluhang pisyolohikal, ito ay dahil lamang sa wala pang ebidensya para dito. Ang pagpasok sa halaman sa isang maliit na halaga at pagiging isang mahalagang bahagi o mga activator ng mga enzyme sa kanila, ang microelement ay nagsasagawa ng mga function ng serbisyo sa mga metabolic na proseso. Kapag ang hindi karaniwang mataas na konsentrasyon ng mga elemento ay pumasok sa kapaligiran, nagiging nakakalason ito sa mga halaman. Ang pagtagos ng mga mabibigat na metal sa mga tisyu ng halaman sa labis na dami ay humahantong sa isang pagkagambala sa normal na paggana ng kanilang mga organo, at ang pagkagambalang ito ay mas malakas, mas malaki ang labis na mga nakakalason. Bilang resulta, bumababa ang produktibidad. Ang nakakalason na epekto ng HM ay nagpapakita ng sarili mula sa mga unang yugto ng pag-unlad ng halaman, ngunit sa iba't ibang antas sa iba't ibang mga lupa at para sa iba't ibang mga pananim.

Ang pagsipsip ng mga elemento ng kemikal ng mga halaman ay isang aktibong proseso. Ang passive diffusion ay 2-3% lamang ng kabuuang masa ng mga natutunaw na sangkap ng mineral. Kapag ang nilalaman ng mga metal sa lupa ay nasa antas ng background, ang aktibong pagsipsip ng mga ion ay nangyayari, at kung isasaalang-alang natin ang mababang kadaliang kumilos ng mga elementong ito sa mga lupa, kung gayon ang kanilang pagsipsip ay dapat na mauna sa pagpapakilos ng mga mahigpit na nakagapos na mga metal. Kapag ang nilalaman ng mga HM ​​sa layer ng ugat ay nasa mga halaga na higit na lumalampas sa mga limitasyon na konsentrasyon kung saan ang metal ay maaaring maayos sa gastos ng mga panloob na mapagkukunan ng lupa, ang mga naturang halaga ng mga metal ay pumapasok sa mga ugat na hindi na mapanatili ng mga lamad. Bilang isang resulta, ang supply ng mga ion o compound ng mga elemento ay huminto na kinokontrol ng mga mekanismo ng cellular. Mas masinsinang naiipon ang mga HM ​​sa mga acidic na lupa kaysa sa mga lupang may neutral o malapit sa neutral na reaksyon ng kapaligiran. Ang sukatan ng aktwal na pakikilahok ng mga ion ng HM sa mga reaksiyong kemikal ay ang kanilang aktibidad. Ang nakakalason na epekto ng mataas na konsentrasyon ng mga HM ​​sa mga halaman ay maaaring magpakita mismo sa pagkagambala sa supply at pamamahagi ng iba pang mga elemento ng kemikal. Ang katangian ng pakikipag-ugnayan ng HM sa iba pang mga elemento ay nag-iiba depende sa kanilang mga konsentrasyon. Ang paglipat at pagpasok sa halaman ay isinasagawa sa anyo ng mga kumplikadong compound.

Sa unang panahon ng polusyon sa kapaligiran na may mabibigat na metal, dahil sa mga katangian ng buffer ng lupa, na humahantong sa hindi aktibo ng mga nakakalason, ang mga halaman ay halos hindi makakaranas ng masamang epekto. Gayunpaman, ang mga pag-andar ng proteksyon ng lupa ay hindi limitado. Habang tumataas ang antas ng polusyon ng mabibigat na metal, nagiging hindi kumpleto ang kanilang inactivation at inaatake ng ion flux ang mga ugat. Ang bahagi ng mga ions ng halaman ay maaaring ilipat sa isang hindi gaanong aktibong estado kahit na bago sila tumagos sa root system ng mga halaman. Ito ay, halimbawa, chelation sa tulong ng mga pagtatago ng ugat o adsorption sa panlabas na ibabaw ng mga ugat na may pagbuo ng mga kumplikadong compound. Bilang karagdagan, tulad ng ipinakita ng mga eksperimento sa halaman na may malinaw na nakakalason na dosis ng zinc, nickel, cadmium, cobalt, tanso, at tingga, ang mga ugat ay matatagpuan sa mga layer na hindi kontaminado ng HM soils at walang mga sintomas ng phototoxicity sa mga variant na ito.

Sa kabila ng mga proteksiyon na function ng root system, ang mga HM ​​ay pumapasok sa ugat sa ilalim ng mga kondisyon ng polusyon. Sa kasong ito, ang mga mekanismo ng proteksyon ay gumaganap, dahil sa kung saan ang tiyak na pamamahagi ng mga HM ​​sa mga organo ng halaman ay nangyayari, na ginagawang posible upang ma-secure ang kanilang paglaki at pag-unlad nang ganap hangga't maaari. Kasabay nito, ang nilalaman, halimbawa, ng mga HM ​​sa mga tisyu ng ugat at buto sa ilalim ng mga kondisyon ng isang napakaruming kapaligiran ay maaaring mag-iba ng 500-600 beses, na nagpapahiwatig ng mahusay na mga kakayahan sa proteksiyon ng organ na ito sa ilalim ng lupa.

Ang labis na mga elemento ng kemikal ay nagdudulot ng toxicosis sa mga halaman. Habang tumataas ang konsentrasyon ng HM, ang paglago ng halaman sa una ay naantala, pagkatapos ay ang leaf chlorosis ay nagtatakda, na pinapalitan ng nekrosis, at, sa wakas, ang root system ay nasira. Ang nakakalason na epekto ng HM ay maaaring magpakita mismo nang direkta at hindi direkta. Ang direktang epekto ng labis na HM sa mga selula ng halaman ay dahil sa mga kumplikadong reaksyon ng pagbuo, na nagreresulta sa pagharang ng mga enzyme o pag-ulan ng mga protina. Ang pag-deactivate ng mga sistema ng enzymatic ay nangyayari bilang isang resulta ng pagpapalit ng enzyme metal na may isang metal contaminant. Sa isang kritikal na nilalaman ng nakakalason, ang catalytic na kakayahan ng enzyme ay makabuluhang nabawasan o ganap na na-block.

Ang mga halaman ay hyperaccumulators ng mabibigat na metal

Pinili ni AP Vinogradov (1952) ang mga halaman na may kakayahang tumutok ng mga elemento. Itinuro niya ang dalawang uri ng mga halaman - concentrators: 1) mga halaman na tumutok sa mga elemento sa isang napakalaking sukat; 2) mga halaman na may pumipili (species) na konsentrasyon. Ang mga halaman ng unang uri ay pinayaman ng mga elemento ng kemikal kung ang huli ay nakapaloob sa lupa sa mas mataas na halaga. Ang konsentrasyon sa kasong ito ay sanhi ng isang kadahilanan sa kapaligiran. Ang mga halaman ng pangalawang uri ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang patuloy na mataas na halaga ng isa o ibang elemento ng kemikal, anuman ang nilalaman nito sa kapaligiran. Ito ay dahil sa isang genetically fixed na pangangailangan.

Isinasaalang-alang ang mekanismo ng pagsipsip ng mabibigat na metal mula sa lupa patungo sa mga halaman, maaari nating pag-usapan ang mga uri ng pag-iipon ng elemento ng barrier (non-concentrating) at walang barrier (concentrating). Ang akumulasyon ng hadlang ay katangian ng karamihan sa mga matataas na halaman at hindi katangian ng mga bryophytes at lichen. Kaya, sa gawain ni M. A. Toikka at L. N. Potekhina (1980), ang sphagnum (2.66 mg/kg) ay pinangalanan bilang plant-concentrator ng kobalt; tanso (10.0 mg / kg) - birch, prutas na bato, liryo ng lambak; mangganeso (1100 mg / kg) - blueberries. Lepp et al. (1987) natagpuan ang mataas na konsentrasyon ng cadmium sa sporophores ng fungus Amanita muscaria na lumalaki sa mga kagubatan ng birch. Sa sporophores ng fungus, ang nilalaman ng cadmium ay 29.9 mg / kg ng dry weight, at sa lupa kung saan sila lumaki, ito ay 0.4 mg / kg. May isang opinyon na ang mga halaman na cobalt concentrators ay mataas din ang pagpaparaya sa nikel at nagagawa itong maipon sa maraming dami. Kabilang dito, sa partikular, ang mga halaman ng mga pamilyang Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae. Ang mga nickel concentrator at superconcentrator ay matatagpuan din sa mga halamang gamot. Kasama sa mga superconcentrator ang puno ng melon, belladonna belladonna, yellow mache, motherwort heart, meat red passion flower at lanceolate thermopsis. Ang uri ng akumulasyon ng mga elemento ng kemikal na nasa mataas na konsentrasyon sa nutrient medium ay nakasalalay sa mga yugto ng mga halaman ng halaman. Ang akumulasyon na walang barrier ay tipikal para sa yugto ng punla, kapag ang mga halaman ay walang pagkita ng kaibhan ng mga bahagi sa itaas ng lupa sa iba't ibang mga organo, at sa mga huling yugto ng mga halaman - pagkatapos ng pagkahinog, pati na rin sa panahon ng taglamig na dormancy, kapag ang akumulasyon na walang barrier ay maaaring sinamahan ng paglabas ng labis na dami ng mga elemento ng kemikal sa solid phase (Kovalevsky, 1991).

Ang hyperaccumulating na mga halaman ay natagpuan sa mga pamilyang Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae, at Scrophulariaceae (Baker 1995). Ang pinakakilala at pinag-aralan sa kanila ay ang Brassica juncea (Indian mustard) - isang halaman na nagkakaroon ng malaking biomass at may kakayahang mag-ipon ng Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, 90Sr, B at Se (Nanda Kumar et al. 1995; Salt et al. 1995; Raskin et al. 1994). Sa iba't ibang uri ng halaman na nasubok, ang B. juncea ay may pinakamatingkad na kakayahang maghatid ng lead sa mga bahagi ng himpapawid, habang nag-iipon ng higit sa 1.8% ng elementong ito sa mga aerial organ (sa mga tuntunin ng tuyong timbang). Maliban sa sunflower (Helianthus annuus) at tabako (Nicotiana tabacum), ang ibang mga species ng halaman sa labas ng pamilyang Brassicaceae ay may bioavailability coefficient na mas mababa sa 1.

Ayon sa pag-uuri ng mga halaman ayon sa tugon sa pagkakaroon ng mga mabibigat na metal sa lumalagong daluyan, na ginagamit ng maraming mga dayuhang may-akda, ang mga halaman ay may tatlong pangunahing diskarte para sa paglaki sa mga lupang kontaminado ng mga metal:

Mga hindi kasama sa metal. Ang ganitong mga halaman ay nagpapanatili ng isang pare-parehong mababang konsentrasyon ng metal sa kabila ng malawak na pagkakaiba-iba sa konsentrasyon nito sa lupa, na pinapanatili ang pangunahing metal sa mga ugat. Ang mga exclusion plant ay may kakayahang baguhin ang membrane permeability at ang metal-binding capacity ng mga cell wall o maglabas ng malalaking halaga ng chelating agents.

Mga tagapagpahiwatig ng metal. Kabilang dito ang mga species ng halaman na aktibong nag-iipon ng metal sa mga bahagi sa itaas ng lupa at sa pangkalahatan ay nagpapakita ng antas ng nilalaman ng metal sa lupa. Ang mga ito ay mapagparaya sa kasalukuyang antas ng konsentrasyon ng metal dahil sa pagbuo ng mga extracellular na metal-binding compound (chelators), o binabago ang likas na katangian ng metal compartmentation sa pamamagitan ng pag-iimbak nito sa mga lugar na hindi sensitibo sa metal. Mga species ng halaman na nag-iipon ng mga metal. Ang mga halaman na kabilang sa pangkat na ito ay maaaring maipon ang metal sa itaas ng lupa na biomass sa mga konsentrasyon na mas mataas kaysa sa mga nasa lupa. Tinukoy nina Baker at Brooks ang mga metal hyperaccumulators bilang mga halaman na naglalaman ng higit sa 0.1%, i.e. higit sa 1000 mg/g copper, cadmium, chromium, lead, nickel, cobalt o 1% (higit sa 10,000 mg/g) zinc at manganese sa dry weight. Para sa mga bihirang metal, ang halagang ito ay higit sa 0.01% sa isang dry weight na batayan. Tinutukoy ng mga mananaliksik ang hyperaccumulative species sa pamamagitan ng pagkolekta ng mga halaman mula sa mga lugar kung saan ang mga lupa ay naglalaman ng mga metal sa mga konsentrasyon sa itaas ng mga antas ng background, tulad ng sa mga kontaminadong lugar o ore body outcrops. Ang kababalaghan ng hyperaccumulation ay nagtataas ng maraming katanungan para sa mga mananaliksik. Halimbawa, ano ang kahalagahan ng akumulasyon ng metal sa mataas na nakakalason na konsentrasyon para sa mga halaman. Ang huling sagot sa tanong na ito ay hindi pa natatanggap, ngunit may ilang mga pangunahing hypotheses. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga naturang halaman ay may pinahusay na sistema ng pag-uptake ng ion (ang "hindi sinasadya" na hypothesis ng uptake) upang maisagawa ang ilang partikular na physiological function na hindi pa napag-iimbestiga. Ito rin ay pinaniniwalaan na ang hyperaccumulation ay isa sa mga uri ng plant tolerance sa isang mataas na nilalaman ng mga metal sa lumalagong kapaligiran.

Pagrarasyon ng nilalaman ng mabibigat na metal

sa lupa at mga halaman ay lubhang kumplikado dahil sa imposibilidad ng ganap na pagsasaalang-alang sa lahat ng mga kadahilanan sa kapaligiran. Kaya, ang pagbabago lamang ng mga agrochemical na katangian ng lupa (reaksyon ng kapaligiran, nilalaman ng humus, antas ng saturation na may mga base, komposisyon ng granulometric) ay maaaring mabawasan o mapataas ang nilalaman ng mabibigat na metal sa mga halaman nang maraming beses. Mayroong magkasalungat na data kahit na sa background na nilalaman ng ilang mga metal. Ang mga resulta na ibinigay ng mga mananaliksik ay minsan ay nag-iiba ng 5-10 beses.

Maraming mga sukat ang iminungkahi

regulasyon sa kapaligiran ng mga mabibigat na metal. Sa ilang mga kaso, ang pinakamataas na nilalaman ng metal na naobserbahan sa mga ordinaryong anthropogenic na lupa ay kinuha bilang pinakamataas na pinapayagang konsentrasyon, sa iba, ang nilalaman, na kung saan ay ang limitasyon sa mga tuntunin ng phytotoxicity. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga MPC ay iminungkahi para sa mabibigat na metal na lumampas sa itaas na limitasyon ng ilang beses.

Upang makilala ang technogenic polusyon

ang mga mabibigat na metal ay gumagamit ng concentration factor na katumbas ng ratio ng konsentrasyon ng elemento sa kontaminadong lupa sa background na konsentrasyon nito. Kapag nahawahan ng maraming mabibigat na metal, ang antas ng kontaminasyon ay tinatantya ng halaga ng kabuuang index ng konsentrasyon (Zc). Ang sukat ng kontaminasyon sa lupa na may mabibigat na metal na iminungkahi ng IMGRE ay ipinapakita sa Talahanayan 1.

Talahanayan 1. Scheme para sa pagtatasa ng mga lupa para sa paggamit ng agrikultura ayon sa antas ng kontaminasyon sa mga kemikal (Goskomgidromet ng USSR, No. 02-10 51-233 na may petsang 10.12.90)

Opisyal na inaprubahan ang mga MPC

Ipinapakita sa talahanayan 2 ang mga opisyal na inaprubahang MPC at pinahihintulutang antas ng nilalaman ng mga ito sa mga tuntunin ng pinsala. Alinsunod sa pamamaraan na pinagtibay ng mga medikal na kalinisan, ang regulasyon ng mga mabibigat na metal sa mga lupa ay nahahati sa translocation (transisyon ng isang elemento sa mga halaman), migratory water (transition into water), at pangkalahatang sanitary (impluwensya sa self-cleaning capacity ng lupa at microbiocenosis ng lupa).

Talahanayan 2. Maximum Permissible Concentrations (MACs) ng Chemical Substances in Soils and Permissible Levels of their Content in Terms of Harmfulness (mula noong 01.01.1991. Goskompriroda ng USSR, No. 02-2333 ng 12.10.90).

* - kabuuang nilalaman - tinatayang.
** - kontradiksyon; para sa arsenic, ang average na background na nilalaman ay 6 mg/kg; ang background na nilalaman ng lead ay karaniwang lumalampas din sa mga pamantayan ng MPC.

Opisyal na inaprubahan ang UEC

Ang mga DEC na binuo noong 1995 para sa kabuuang nilalaman ng mga mabibigat na metal at arsenic ay ginagawang posible na makakuha ng isang mas kumpletong paglalarawan ng kontaminasyon ng lupa na may mabibigat na metal, dahil isinasaalang-alang nila ang antas ng reaksyon ng kapaligiran at ang granulometric na komposisyon ng lupa.

Talahanayan 3 Tinatayang Mga Pinahihintulutang Konsentrasyon (APC) ng mabibigat na metal at arsenic sa mga lupa na may iba't ibang katangiang pisikal at kemikal (gross na nilalaman, mg/kg) (Supplement No. 1 sa listahan ng MPC at APC No. 6229-91).

Ito ay sumusunod mula sa mga materyales na ang mga kinakailangan para sa mga gross na anyo ng mabibigat na metal ay pangunahing ipinakita. Sa mga mobile lamang tanso, nikel, sink, kromo at kobalt. Samakatuwid, sa kasalukuyan, ang mga binuo na pamantayan ay hindi na nakakatugon sa lahat ng mga kinakailangan.

ay isang capacity factor na pangunahing sumasalamin sa potensyal na panganib ng kontaminasyon ng mga produkto ng halaman, paglusot at tubig sa ibabaw. Ito ay nagpapakilala sa pangkalahatang kontaminasyon ng lupa, ngunit hindi sumasalamin sa antas ng pagkakaroon ng mga elemento para sa halaman. Upang makilala ang estado nutrisyon sa lupa halaman, tanging ang kanilang mga mobile form ang ginagamit.

Kahulugan ng mga movable form

Natutukoy ang mga ito gamit ang iba't ibang mga extractant. Ang kabuuang halaga ng mobile form ng metal - gamit ang acid extract (halimbawa, 1N HCL). Ang pinaka-mobile na bahagi ng mga mobile na reserba ng mabibigat na metal sa lupa ay pumasa sa ammonium acetate buffer. Ang konsentrasyon ng mga metal sa katas ng tubig ay nagpapakita ng antas ng kadaliang mapakilos ng mga elemento sa lupa, na ang pinaka-mapanganib at "agresibo" na bahagi.

Mga regulasyon para sa movable molds

Ilang indicative normative scales ang iminungkahi. Nasa ibaba ang isang halimbawa ng isa sa mga kaliskis para sa maximum na pinapayagang mga mobile form ng mabibigat na metal.

Talahanayan 4. Pinakamataas na pinapahintulutang nilalaman ng mobile form ng mabibigat na metal sa lupa, mg/kg extractant 1n. HCl (H. Chuldzhiyan et al., 1988).

Hindi lihim na gusto ng lahat na magkaroon ng dacha sa isang ecologically clean area, kung saan walang polusyon sa lunsod. Ang kapaligiran ay naglalaman ng mga mabibigat na metal (arsenic, lead, copper, mercury, cadmium, manganese at iba pa), na kahit na nagmumula sa mga tambutso ng kotse. Kasabay nito, dapat na maunawaan ng isa na ang lupa ay isang likas na tagapaglinis ng atmospera at tubig sa lupa, ito ay nag-iipon hindi lamang ng mga mabibigat na metal, kundi pati na rin ang mga nakakapinsalang pestisidyo na may mga hydrocarbon. Ang mga halaman naman ay kumukuha ng lahat ng ibinibigay sa kanila ng lupa. Ang metal, na naninirahan sa lupa, ay nakakapinsala hindi lamang sa lupa mismo, kundi pati na rin sa mga halaman, at bilang isang resulta, ang mga tao.

Mayroong maraming soot malapit sa pangunahing kalsada, na tumagos sa mga layer ng ibabaw ng lupa at naninirahan sa mga dahon ng mga halaman. Ang mga pananim na ugat, prutas, berry at iba pang mayabong na pananim ay hindi maaaring palaguin sa naturang site. Pinakamababang distansya mula sa kalsada - 50 m.

Ang lupa na puno ng mabibigat na metal ay masamang lupa, ang mabibigat na metal ay nakakalason. Dito ay hindi ka makakakita ng mga ants, ground beetle at earthworm, ngunit magkakaroon ng malaking akumulasyon ng mga insektong sumuso. Ang mga halaman ay madalas na dumaranas ng mga fungal disease, tuyo at hindi matatag sa mga peste.

Ang pinaka-mapanganib ay ang mga mobile compound ng mabibigat na metal, na madaling makuha sa acidic na lupa. Napatunayan na ang mga halaman na lumaki sa acidic o light sandy na lupa ay naglalaman ng mas maraming metal kaysa sa neutral o calcareous na lupa. Bukod dito, ang mabuhangin na lupa na may acidic na reaksyon ay lalong mapanganib, madali itong maipon at madaling nahuhugasan, nakapasok sa tubig sa lupa. Ang plot ng hardin, kung saan ang bahagi ng leon ay luad, ay madaling madaling kapitan ng akumulasyon ng mabibigat na metal, habang ang paglilinis sa sarili ay tumatagal ng mahabang panahon at dahan-dahan. Ang pinakaligtas at pinaka-matatag na lupa ay itim na lupang pinayaman ng dayap at humus.

Ano ang gagawin kung may mabibigat na metal sa lupa? Mayroong ilang mga paraan upang malutas ang problema.

1. Maaaring ibenta ang isang hindi matagumpay na site.

2. Liming - magandang paraan bawasan ang konsentrasyon ng mabibigat na metal sa lupa. Mayroong iba't ibang . Ang pinakasimpleng: magtapon ng isang dakot ng lupa sa isang lalagyan na may suka, kung lumilitaw ang bula, kung gayon ang lupa ay alkalina. O maghukay ng isang maliit na lupa, kung nakakita ka ng isang puting layer sa loob nito, kung gayon ang kaasiman ay naroroon. Ang tanong ay magkano. Pagkatapos ng liming, suriin nang regular para sa kaasiman, maaaring kailanganin na ulitin ang pamamaraan. kalamansi dolomite na harina, blast furnace slag, peat ash, limestone.

Kung maraming mabibigat na metal ang naipon na sa lupa, magiging kapaki-pakinabang na alisin ang tuktok na layer ng lupa (20-30 cm) at palitan ito ng itim na lupa.

3. Patuloy na pagpapataba ng mga organikong pataba (pataba, compost). Ang mas maraming humus sa lupa, mas mababa ang mabibigat na metal na nilalaman nito, at ang toxicity ay bumababa. Ang mahirap, tigang na lupa ay hindi kayang protektahan ang mga halaman. Huwag mag-oversaturate sa mga mineral fertilizers, lalo na ang nitrogen. Mga mineral na pataba mabilis na nabubulok ang mga organikong bagay.

4. Pagluluwag ng ibabaw. Pagkatapos ng pag-loosening, siguraduhing isagawa, na may pit o compost. Kapag lumuwag, kapaki-pakinabang na magdagdag ng vermiculite, na magiging hadlang sa pagitan ng mga halaman at mga nakakalason na sangkap sa lupa.

5. Paghuhugas ng lupa lamang may magandang drainage. Kung hindi, sa tubig, ang mga mabibigat na metal ay kakalat sa buong lugar. ibinuhos malinis na tubig upang ang isang layer ng lupa na 30-50 cm ay hugasan para sa mga pananim ng gulay at hanggang 120 cm para sa mga palumpong ng prutas at mga puno. Ang pag-flush ay isinasagawa sa tagsibol, kapag may sapat na kahalumigmigan sa lupa pagkatapos ng taglamig.

6. Alisin ang tuktok na layer ng lupa, gumawa ng magandang drainage mula sa pinalawak na luad o pebbles, at takpan ng itim na lupa sa ibabaw.

7. Ang mga halaman ay dapat na itanim sa mga lalagyan o isang greenhouse kung saan ang lupa ay madaling mapapalitan. Pagmasdan, huwag magtanim ng halaman sa isang lugar sa mahabang panahon.

8. Kung plot ng hardin malapit sa kalsada, ang lupa ay malamang na naglalaman ng tingga, na lumalabas na may tambutso ng sasakyan. Kunin ang tingga sa pamamagitan ng pagtatanim ng mga gisantes sa pagitan ng mga halaman, huwag anihin. Hukayin ang mga gisantes sa taglagas at sunugin ang mga ito kasama ng mga prutas. Ang mga halaman na may malakas na malalim na sistema ng ugat ay mapapabuti ang lupa, na maglilipat ng posporus, potasa at kaltsyum mula sa malalim na layer hanggang sa itaas na layer.

9. Ang mga gulay at prutas na itinanim sa mabigat na lupa ay dapat palaging ipailalim paggamot sa init o hindi bababa sa hugasan dumadaloy na tubig kaya nag-aalis ng alikabok sa atmospera.

10. Sa mga polluted na lugar o isang seksyon sa kahabaan ng kalsada, isang solidong bakod ang naka-install, ang chain-link mesh ay hindi magiging hadlang laban sa alikabok sa kalsada. Siguraduhing magtanim ng mga nangungulag na puno () sa likod ng bakod. Bilang isang opsyon mahusay na proteksyon magkakaroon ng multi-tiered landings na gaganap bilang mga tagapagtanggol mula sa atmospheric dust at soot.

Ang pagkakaroon ng mabibigat na metal sa lupa ay hindi isang pangungusap, ang pangunahing bagay ay upang makilala at neutralisahin ang mga ito sa isang napapanahong paraan.

Ang mabibigat na metal ay mga biochemically active na elemento na pumapasok sa cycle ng mga organic substance at nakakaapekto sa mga nabubuhay na organismo. Kasama sa mabibigat na metal ang mga elemento tulad ng lead, copper, zinc, cadmium, nickel, cobalt at marami pang iba.

Ang paglipat ng mga mabibigat na metal sa mga lupa ay nakasalalay, una sa lahat, sa alkaline-acid at redox na mga kondisyon, na tumutukoy sa pagkakaiba-iba ng mga kondisyon ng lupa-geochemical. Ang isang mahalagang papel sa paglipat ng mga mabibigat na metal sa profile ng lupa ay nilalaro ng mga geochemical barrier, na sa ilang mga kaso ay nagpapahusay, sa iba ay nagpapahina (dahil sa kakayahang mag-imbak) ang paglaban ng mga lupa sa mabigat na polusyon ng metal. Sa bawat isa sa mga geochemical barrier, isang partikular na grupo ng mga elemento ng kemikal na may katulad na mga geochemical na katangian ang nananatili.

Mga detalye ng pangunahing proseso at uri ng pagbuo ng lupa rehimen ng tubig tukuyin ang likas na katangian ng pamamahagi ng mga mabibigat na metal sa mga lupa: akumulasyon, konserbasyon o pag-alis. Mga pangkat ng mga lupa na may akumulasyon ng mabibigat na metal sa iba't ibang parte profile ng lupa: sa ibabaw, sa itaas, sa gitnang bahagi, na may dalawang maxima. Bilang karagdagan, ang mga lupa sa zone ay nakilala, na nailalarawan sa pamamagitan ng konsentrasyon ng mabibigat na metal dahil sa intra-profile cryogenic conservation. espesyal na grupo bumubuo ng mga lupa kung saan ang mga mabibigat na metal ay tinanggal mula sa profile sa ilalim ng mga kondisyon ng leaching at pana-panahong leaching rehimen. Ang intra-profile distribution ng mabibigat na metal ay mayroon pinakamahalaga upang masuri ang polusyon sa lupa at mahulaan ang tindi ng akumulasyon ng mga pollutant sa kanila. Ang katangian ng intra-profile distribution ng mga mabibigat na metal ay dinadagdagan ng pagpapangkat ng mga lupa ayon sa intensity ng kanilang pagkakasangkot sa biological cycle. Sa kabuuan, tatlong gradasyon ang nakikilala: mataas, katamtaman at mahina.

Ang geochemical na kapaligiran ng paglipat ng mga mabibigat na metal sa mga lupa ng mga floodplains ng ilog ay kakaiba, kung saan, sa pagtaas ng pagtutubig, ang kadaliang mapakilos ng mga elemento ng kemikal at mga compound ay tumataas nang malaki. Ang pagtitiyak ng mga prosesong geochemical dito ay dahil, una sa lahat, sa binibigkas na seasonality ng pagbabago sa mga kondisyon ng redox. Ito ay dahil sa mga kakaiba ng hydrological na rehimen ng mga ilog: ang tagal ng mga pagbaha sa tagsibol, ang pagkakaroon o kawalan ng mga baha sa taglagas, at ang likas na katangian ng panahon ng mababang tubig. Tinutukoy ng tagal ng pagbaha ng tubig baha sa mga terrace ng baha ang nangingibabaw ng alinman sa oxidative (panandaliang pagbaha sa baha) o redox (pangmatagalang pagbaha).

Ang mga arabong lupa ay napapailalim sa pinakamalaking teknogenikong epekto ng isang likas na lugar. Ang pangunahing pinagmumulan ng polusyon, kung saan hanggang 50% ang pumapasok sa mga maaararong lupa kabuuan mabibigat na metal, - phosphate fertilizers. Upang matukoy ang antas ng potensyal na kontaminasyon ng mga maaararong lupa, ang isang pinagsamang pagsusuri ng mga katangian ng lupa at mga katangian ng pollutant ay isinagawa: ang nilalaman, komposisyon ng humus at pamamahagi ng laki ng butil ng mga lupa, pati na rin ang mga kondisyon ng alkaline-acid ay isinasaalang-alang. Ang data sa konsentrasyon ng mabibigat na metal sa mga phosphorite ng mga deposito ng iba't ibang genesis ay naging posible upang kalkulahin ang kanilang average na nilalaman, na isinasaalang-alang ang tinatayang dosis ng mga pataba na inilapat sa arable soils iba't ibang distrito. Ang pagtatasa ng mga katangian ng lupa ay nauugnay sa mga halaga ng agrogenic load. Pinagsama-sama integral na pagtatasa naging batayan para sa pagtukoy sa antas ng potensyal na kontaminasyon sa lupa na may mabibigat na metal.

Ang pinaka-mapanganib sa mga tuntunin ng antas ng kontaminasyon na may mabibigat na metal ay multi-humus, clay-loam na mga lupa na may alkalina na reaksyon ng kapaligiran: madilim na kulay-abo na kagubatan na lupa, at madilim na kastanyas na mga lupa na may mataas na kapasidad ng accumulative. tumaas na panganib Ang polusyon sa lupa na may mabibigat na metal ay nailalarawan din ng mga rehiyon ng Moscow at Bryansk. Ang sitwasyon na may soddy-podzolic soils ay hindi nakakatulong sa akumulasyon ng mabibigat na metal dito, ngunit sa mga lugar na ito ang technogenic load ay mataas at ang mga lupa ay walang oras upang "maglinis ng sarili".

Ang ekolohikal at toxicological na pagtatasa ng mga lupa para sa nilalaman ng mabibigat na metal ay nagpakita na 1.7% ng lupang pang-agrikultura ay kontaminado ng mga sangkap ng hazard class I (highly hazardous) at 3.8% - hazard class II (moderately hazardous). Ang kontaminasyon ng lupa na may mabibigat na metal at arsenic na nilalaman sa itaas ng itinatag na mga pamantayan ay nakita sa Republika ng Buryatia, Republika ng Dagestan, Republika ng Mordovia, Republika ng Tyva, sa Krasnoyarsk at Primorsky Teritoryo, sa Ivanovo, Irkutsk, Kemerovo, Kostroma , Murmansk, Novgorod, Orenburg, Sakhalin, mga rehiyon ng Chita.

Ang lokal na kontaminasyon ng mga lupang may mabibigat na metal ay pangunahing nauugnay sa malalaking lungsod at. Ang pagtatasa ng panganib ng kontaminasyon ng lupa sa pamamagitan ng mabibigat na metal complex ay isinagawa ayon sa kabuuang tagapagpahiwatig na Zc.

Ang kemikal na komposisyon ng mga lupa ng iba't ibang teritoryo ay magkakaiba at ang distribusyon ng mga elemento ng kemikal na nakapaloob sa mga lupa sa buong teritoryo ay hindi pantay. Halimbawa, dahil nakararami sa isang dispersed na estado, ang mga mabibigat na metal ay nagagawang bumuo ng mga lokal na bono, kung saan ang kanilang mga konsentrasyon ay maraming daan at libu-libong beses na mas mataas kaysa sa mga antas ng Clarke.

Ang isang bilang ng mga elemento ng kemikal ay kinakailangan para sa normal na paggana ng katawan. Ang kanilang kakulangan, labis o kawalan ng timbang ay maaaring magdulot ng mga sakit na tinatawag na microelementoses 1 , o biogeochemical endemias, na maaaring natural at gawa ng tao. Sa kanilang pamamahagi, isang mahalagang papel ang nabibilang sa tubig, gayundin sa mga produktong pagkain, kung saan ang mga elemento ng kemikal ay pumapasok mula sa lupa sa pamamagitan ng mga kadena ng pagkain.

Eksperimento na itinatag na ang porsyento ng mga HM ​​sa mga halaman ay apektado ng porsyento ng mga HM ​​sa lupa, atmospera, at tubig (sa kaso ng algae). Napansin din na sa mga lupa na may parehong nilalaman ng mabibigat na metal, ang parehong pananim ay nagbibigay ng iba't ibang ani, bagaman ang mga kondisyon ng klima ay nag-tutugma din. Pagkatapos ay natuklasan ang pagtitiwala ng produktibidad sa kaasiman ng lupa.

Ang kontaminasyon ng lupa na may cadmium, mercury, lead, arsenic, copper, zinc at manganese ay tila ang pinaka-pinag-aralan. Isaalang-alang ang kontaminasyon ng lupa sa mga metal na ito nang hiwalay para sa bawat isa. 2

Cadmium (Cd)

Ang nilalaman ng cadmium sa crust ng lupa ay humigit-kumulang 0.15 mg/kg. Ang Cadmium ay puro sa bulkan (sa dami mula 0.001 hanggang 1.8 mg/kg), metamorphic (sa dami mula 0.04 hanggang 1.0 mg/kg) at sedimentary na mga bato (sa dami mula 0.1 hanggang 11.0 mg/kg). Ang mga lupa ay nabuo sa batayan ng naturang pinagmumulan ng mga materyales, naglalaman ng 0.1‑0.3; 0.1 - 1.0 at 3.0 - 11.0 mg/kg ng cadmium, ayon sa pagkakabanggit.

Sa acidic soils, ang cadmium ay naroroon sa anyo ng Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , at sa calcareous soils - sa anyo ng Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , CdHCO 3 + .

Ang pagtaas ng cadmium ng mga halaman ay makabuluhang bumababa kapag ang mga acidic na lupa ay may apog. Sa kasong ito, ang pagtaas sa pH ay binabawasan ang solubility ng cadmium sa kahalumigmigan ng lupa, pati na rin ang bioavailability ng cadmium ng lupa. Kaya, ang nilalaman ng cadmium sa mga dahon ng beet sa calcareous soils ay mas mababa kaysa sa nilalaman ng cadmium sa parehong mga halaman sa unlimed soils. Ang isang katulad na epekto ay ipinakita para sa bigas at trigo -->.

Ang negatibong epekto ng pagtaas ng pH sa pagkakaroon ng cadmium ay nauugnay sa isang pagbaba hindi lamang sa solubility ng cadmium sa yugto ng solusyon sa lupa, kundi pati na rin sa aktibidad ng ugat, na nakakaapekto sa pagsipsip.

Ang Cadmium ay medyo hindi aktibo sa mga lupa, at kung ang isang materyal na naglalaman ng cadmium ay idinagdag sa ibabaw nito, karamihan sa mga ito ay nananatiling buo.

Kasama sa mga pamamaraan para sa pag-alis ng mga kontaminant mula sa lupa ang alinman sa pag-alis ng kontaminadong layer mismo, pag-alis ng cadmium mula sa layer, o pagtatakip sa kontaminadong layer. Ang kadmium ay maaaring gawing kumplikadong hindi matutunaw na mga compound na may magagamit na mga ahente ng chelating (hal., ethylenediaminetetraacetic acid). .

Dahil sa medyo mabilis na pagkuha ng cadmium mula sa lupa ng mga halaman at ang mababang nakakalason na epekto ng mga karaniwang nakakaharap na konsentrasyon, ang cadmium ay maaaring maipon sa mga halaman at makapasok sa food chain nang mas mabilis kaysa sa lead at zinc. Samakatuwid, ang cadmium ay nagdudulot ng pinakamalaking panganib sa kalusugan ng tao kapag ang basura ay ipinapasok sa lupa.

Isang pamamaraan upang mabawasan ang dami ng cadmium na maaaring pumasok kadena ng pagkain tao mula sa polluted soils, ay ang paglilinang sa ito lupa ng halaman, hindi ginagamit sa pagkain o sa mga pananim na sumisipsip ng maliit na halaga ng cadmium.

Sa pangkalahatan, ang mga pananim sa acidic na lupa ay sumisipsip ng mas maraming cadmium kaysa sa mga neutral o alkaline na lupa. Samakatuwid, ang liming acidic soils ay mabisang lunas pagbabawas ng dami ng hinihigop na cadmium.

Mercury (Hg)

Ang mercury ay matatagpuan sa kalikasan sa anyo ng metal na singaw na Hg 0 na nabuo sa panahon ng pagsingaw nito mula sa crust ng lupa; sa anyo ng mga inorganic na salts ng Hg (I) at Hg (II), at sa anyo ng isang organic compound ng methylmercury CH 3 Hg +, monomethyl- at dimethyl derivatives ng CH 3 Hg + at (CH 3) 2 Hg.

Naiipon ang mercury sa itaas na abot-tanaw (0-40 cm) ng lupa at mahinang lumilipat sa mas malalim na mga layer nito. Ang mga compound ng mercury ay lubos na matatag na mga sangkap ng lupa. Ang mga halamang tumutubo sa lupang kontaminado ng mercury ay sumisipsip ng malaking halaga ng elemento at naiipon ito sa mga mapanganib na konsentrasyon, o hindi lumalaki.

Lead (Pb)

Ayon sa data ng mga eksperimento na isinagawa sa ilalim ng mga kondisyon ng kultura ng buhangin na may pagpapakilala ng mga konsentrasyon ng threshold ng lupa ng Hg (25 mg / kg) at Pb (25 mg / kg) at lumampas sa threshold ng 2-20 beses, ang mga halaman ng oat ay lumalaki at umuunlad. karaniwang hanggang sa isang tiyak na antas ng polusyon. Habang tumataas ang konsentrasyon ng mga metal (para sa Pb simula sa dosis na 100 mg/kg), ang hitsura halaman. Sa matinding dosis ng mga metal, ang mga halaman ay namamatay sa loob ng tatlong linggo mula sa simula ng mga eksperimento. Ang nilalaman ng mga metal sa mga bahagi ng biomass ay ipinamamahagi sa pababang pagkakasunud-sunod tulad ng sumusunod: mga ugat - bahagi ng himpapawid - butil.

Ang kabuuang paggamit ng tingga sa kapaligiran (at, dahil dito, bahagyang sa lupa) mula sa mga sasakyan sa Russia noong 1996 ay tinatayang humigit-kumulang 4.0 libong tonelada, kabilang ang 2.16 libong tonelada na iniambag ng transportasyon ng kargamento. Pinakamataas na load para sa lead accounted para sa Moscow at Samara rehiyon, na sinusundan ng Kaluga, Nizhny Novgorod, Vladimir rehiyon at iba pang mga paksa ng Russian Federation na matatagpuan sa gitnang bahagi ng European teritoryo ng Russia at Hilagang Caucasus. Ang pinakamalaking absolute lead emissions ay naobserbahan sa Ural (685 t), Volga (651 t) at West Siberian (568 t) na mga rehiyon. At ang pinakamasamang epekto ng mga lead emission ay nabanggit sa Tatarstan, Krasnodar at Stavropol Territories, Rostov, Moscow, Leningrad, Nizhny Novgorod, Volgograd, Voronezh, Saratov at Mga rehiyon ng Samara( pahayagan ng Green World, espesyal na isyu Blg. 28, 1997).

Arsenic (As)

Ang arsenic ay matatagpuan sa kapaligiran sa iba't ibang anyo na matatag sa kemikal. Ang dalawang pangunahing estado ng oksihenasyon nito ay As(III) at As(V). Sa kalikasan, ang pentavalent arsenic ay karaniwan sa anyo ng iba't ibang mga inorganic na compound, bagaman ang trivalent arsenic ay madaling matagpuan sa tubig, lalo na sa ilalim ng anaerobic na kondisyon.

tanso(cu)

Ang mga likas na mineral na tanso sa mga lupa ay kinabibilangan ng sulfates, phosphates, oxides, at hydroxides. Ang mga tansong sulfide ay maaaring mabuo sa mga lupang hindi naaalis ng tubig o nabahaan kung saan nagagawa ang pagbabawas ng mga kondisyon. Ang mga mineral na tanso ay kadalasang masyadong natutunaw upang manatili sa malayang pinatuyo na mga lupang pang-agrikultura. Sa polluted mga metal na lupa, gayunpaman, ang kemikal na kapaligiran ay maaaring kontrolin ng mga di-equilibrium na proseso na humahantong sa akumulasyon ng metastable solid phase. Ipinapalagay na ang covellite (CuS) o chalcopyrite (CuFeS 2) ay maaari ding matagpuan sa mga naibalik na lupang kontaminado sa tanso.

Ang mga bakas ng tanso ay maaaring naroroon bilang hiwalay na mga pagsasama ng sulfide sa silicates at maaaring isomorphically palitan ang mga kasyon sa phyllosilicates. Ang charge-unbalanced clay mineral ay hindi partikular na sumisipsip ng copper, habang ang mga oxide at hydroxides ng iron at manganese ay nagpapakita ng napakataas na partikular na affinity para sa copper. Ang mga organikong compound na may mataas na molekular na timbang ay may kakayahang maging solid na sumisipsip para sa tanso, habang ang mga organikong sangkap na mababa sa molekular ay may posibilidad na bumuo ng mga natutunaw na complex.

Ang pagiging kumplikado ng komposisyon ng lupa ay naglilimita sa posibilidad ng dami ng paghihiwalay ng mga compound ng tanso sa mga tiyak na anyo ng kemikal. tumuturo sa -->Presence malaking masa Ang mga copper conglomerates ay matatagpuan kapwa sa mga organikong sangkap at sa mga oxide ng Fe at Mn. Ang pagpapakilala ng mga basurang naglalaman ng tanso o mga inorganic na copper salt ay nagpapataas ng konsentrasyon ng mga compound ng tanso sa lupa, na may kakayahang makuha gamit ang medyo banayad na reagents; kaya, ang tanso ay matatagpuan sa lupa sa anyo ng labile chemical forms. Ngunit ang madaling matunaw at mapapalitan na elemento - tanso - ay bumubuo ng isang maliit na bilang ng mga anyo na may kakayahang pagsipsip ng mga halaman, kadalasang mas mababa sa 5% ng kabuuang nilalaman ng tanso sa lupa.

Tumataas ang toxicity ng tanso sa pagtaas ng pH ng lupa at mababang kapasidad ng pagpapalitan ng kation ng lupa. Ang pagpapayaman ng tanso dahil sa pagkuha ay nangyayari lamang sa mga layer ng ibabaw ng lupa, at ang mga pananim na may malalim na sistema ng ugat ay hindi nagdurusa dito.

Ang kapaligiran at nutrisyon ng halaman ay maaaring makaapekto sa phytotoxicity ng tanso. Halimbawa, ang tansong toxicity sa palay sa patag ay malinaw na napansin kapag ang mga halaman ay dinidiligan ng malamig sa halip na mainit na tubig. Ang katotohanan ay ang aktibidad ng microbiological ay pinipigilan sa malamig na lupa at lumilikha ng mga pagbabawas ng mga kondisyon sa lupa na mag-aambag sa pag-ulan ng tanso mula sa solusyon.

Ang phytotoxicity para sa tanso ay nangyayari sa simula mula sa labis na magagamit na tanso sa lupa at pinalalakas ng acidity ng lupa. Dahil ang tanso ay medyo hindi aktibo sa lupa, halos lahat ng tanso na pumapasok sa lupa ay nananatili itaas na mga layer. Ang pagpapakilala ng mga organikong sangkap sa mga lupang kontaminado sa tanso ay maaaring mabawasan ang toxicity dahil sa adsorption ng natutunaw na metal ng organikong substrate (sa kasong ito, ang mga Cu 2+ ions ay na-convert sa mga kumplikadong compound na hindi gaanong naa-access sa halaman) o sa pamamagitan ng pagtaas ng kadaliang mapakilos ng Cu 2+ ions at hinuhugasan ang mga ito sa labas ng lupa sa anyo ng mga natutunaw na organocopper complex.

Sink (Zn)

Ang zinc ay matatagpuan sa lupa sa anyo ng mga oxosulfates, carbonates, phosphates, silicates, oxides at hydroxides. Ang mga ito hindi mga organikong compound metastable sa well-drained agricultural land. Tila, ang sphalerite ZnS ay ang thermodynamically nangingibabaw na anyo sa parehong nabawas at na-oxidized na mga lupa. Ang ilang kaugnayan ng zinc sa phosphorus at chlorine ay makikita sa mga pinababang sediment na kontaminado ng mabibigat na metal. Samakatuwid, ang medyo natutunaw na mga asing-gamot ng zinc ay dapat na matagpuan sa mga lupang mayaman sa metal.

Ang zinc ay isomorphically pinalitan ng iba pang mga cation sa silicate minerals at maaaring occluded o co-precipitated sa manganese at iron hydroxides. Ang mga phyllosilicates, carbonates, hydrated metal oxides, at mga organikong compound ay mahusay na sumisipsip ng zinc, gamit ang parehong partikular at hindi partikular na mga binding site.

Ang solubility ng zinc ay nagdaragdag sa acidic na mga lupa, pati na rin sa kumplikadong pagbuo na may mababang molekular na timbang na mga organikong ligand. Ang pagbabawas ng mga kondisyon ay maaaring mabawasan ang solubility ng zinc dahil sa pagbuo ng hindi matutunaw na ZnS.

Ang zinc phytotoxicity ay kadalasang nagpapakita ng sarili kapag ang mga ugat ng halaman ay nakipag-ugnayan sa isang labis na solusyon ng zinc sa lupa. Ang transportasyon ng zinc sa pamamagitan ng lupa ay nangyayari sa pamamagitan ng pagpapalitan at pagsasabog, ang huling proseso ay nangingibabaw sa mga lupang may mababang nilalaman ng zinc. Ang metabolic transport ay mas makabuluhan sa mga high-zinc soil, kung saan ang mga konsentrasyon ng natutunaw na zinc ay medyo stable.

Ang kadaliang mapakilos ng zinc sa mga lupa ay nadagdagan sa pagkakaroon ng mga chelating agent (natural o sintetiko). Ang pagtaas sa konsentrasyon ng natutunaw na zinc na dulot ng pagbuo ng mga natutunaw na chelates ay nagbabayad para sa pagbaba ng kadaliang kumilos dahil sa pagtaas ng laki ng molekular. Ang mga konsentrasyon ng zinc sa mga tisyu ng halaman, kabuuang paggamit, at mga sintomas ng toxicity ay positibong nauugnay sa konsentrasyon ng zinc sa solusyon na naghuhugas ng mga ugat ng halaman.

Ang libreng Zn 2+ ion ay higit na hinihigop ng root system ng mga halaman; samakatuwid, ang pagbuo ng mga natutunaw na chelates ay nag-aambag sa solubility ng metal na ito sa mga lupa, at ang reaksyong ito ay nagbabayad para sa nabawasan na pagkakaroon ng zinc sa chelate form.

Ang unang anyo ng kontaminasyon ng metal ay nakakaapekto sa potensyal para sa zinc toxicity: ang pagkakaroon ng zinc sa isang halaman sa mga fertilized soils na may katumbas na kabuuang nilalaman ng metal na ito ay bumababa sa seryeng ZnSO 4 >sludge>garbage compost.

Karamihan sa mga eksperimento sa kontaminasyon sa lupa na may Zn-containing sludge ay hindi nagpakita ng pagbaba sa ani o ang kanilang halatang phytotoxicity; gayunpaman, ang kanilang pangmatagalang pagpapakilala sa mataas na bilis maaaring makapinsala sa mga halaman. Ang isang simpleng aplikasyon ng zinc sa anyo ng ZnSO 4 ay nagdudulot ng pagbaba sa paglago ng pananim sa acidic na mga lupa, habang ang pangmatagalang aplikasyon nito sa halos mga neutral na lupa hindi napapansin.

Ang mga antas ng toxicity sa mga lupang pang-agrikultura na naaabot ng zinc ay kadalasang dahil sa ibabaw ng zinc; ito ay karaniwang hindi tumagos ng mas malalim kaysa sa 15-30 cm.Ang malalim na mga ugat ng ilang mga pananim ay maaaring maiwasan ang pakikipag-ugnay sa labis na zinc dahil sa kanilang lokasyon sa hindi kontaminadong subsoil.

Ang pag-aapoy ng mga lupang kontaminado ng zinc ay nagpapababa sa konsentrasyon ng huli sa mga pananim sa bukid. Ang mga additives ng NaOH o Ca(OH) 2 ay nagpapababa ng toxicity ng zinc sa mga pananim na gulay na lumago sa mga lupang may mataas na zinc. mga pit na lupa, bagaman sa mga lupang ito, ang pagsipsip ng zinc ng mga halaman ay napakalimitado. Ang kakulangan sa iron na dulot ng zinc ay maaaring alisin sa pamamagitan ng paglalagay ng iron chelates o FeSO 4 sa lupa o direkta sa mga dahon. Ang pisikal na pag-alis o pagtatapon ng kontaminadong zinc sa tuktok na layer ay maaaring maiwasan ang mga nakakalason na epekto ng metal sa mga halaman.

Manganese

Sa lupa, ang mangganeso ay matatagpuan sa tatlong estado ng oksihenasyon: +2, +3, +4. Para sa karamihan, ang metal na ito ay nauugnay sa mga pangunahing mineral o sa pangalawang metal oxides. Sa lupa, ang kabuuang halaga ng mangganeso ay nagbabago sa antas na 500 - 900 mg/kg.

Ang solubility ng Mn 4+ ay napakababa; ang trivalent manganese ay lubhang hindi matatag sa mga lupa. Karamihan sa mga manganese sa mga lupa ay naroroon bilang Mn 2+, habang sa mahusay na aerated na mga lupa, karamihan sa mga ito sa solid phase ay naroroon bilang isang oxide, kung saan ang metal ay nasa oxidation state IV; sa mahinang aerated na mga lupa, ang manganese ay dahan-dahang nababawasan ng microbial na kapaligiran at pumasa sa solusyon ng lupa, kaya nagiging lubhang mobile.

Ang solubility ng Mn 2+ ay tumataas nang malaki sa mababang pH, ngunit ang pagsipsip ng mangganeso ng mga halaman ay bumababa.

Madalas na nangyayari ang toxicity ng manganese kung saan ang kabuuang antas ng manganese ay katamtaman hanggang mataas, medyo mababa ang pH ng lupa, at mababa rin ang availability ng oxygen sa lupa (i.e. naroroon ang mga nagpapababang kondisyon). Upang maalis ang epekto ng mga kondisyong ito, ang pH ng lupa ay dapat na tumaas sa pamamagitan ng liming, ang mga pagsisikap ay dapat gawin upang mapabuti ang paagusan ng lupa, bawasan ang pag-agos ng tubig, i.e. sa pangkalahatan ay nagpapabuti sa istraktura ng lupa.