К наиболее распространенным загрязнителям природной среды относятся тяжелые металлы. Их максимальное содержание обнаруживается в промышленных районах, на сельскохозяйственных угодьях и в зонах старой городской застройки. Попадают в почву разными способами: с атмосферными осадками, грунтовыми и сточными водами, органическими и минеральными удобрениями. Одним из основных источников загрязнений являются горно-металлургические, химические и машиностроительные предприятия, активно развивающаяся транспортная система и хозяйственная деятельность человека.
Состояние почвы является важным показателем экологического благополучия местности. Опасность в том, что тяжелые металлы в ней не разрушаются, а переходят в другие формы и взаимодействуют друг с другом. Например, медь может повышать токсичность цинка в сельскохозяйственных культурах. Все это крайне негативно влияет на состояние почвы, рост растительности и жизнь насекомых. У деревьев уменьшается размер листьев, гибнут насекомые и почвенные микроорганизмы, поддерживающие экобаланс. А накапливаясь в корнях растений, вредные вещества затем могут попасть в пищу или в питьевую воду из грунта.
Классификация тяжелых металлов и их источники
Эта категория объединяет в себе более 50 элементов. В зависимости от степени токсичности делятся на три категории. К высокоопасным относятся мышьяк, ртуть, селен, свинец, цинк. Умеренноопасными считают никель, молибден, медь, хром, а малоопасными – ванадий, вольфрам, марганец. При анализе почвы обычно определяется содержание элементов первых двух групп (свинца, кадмия, ртути, цинка), но могут быть проведены и другие исследования.
Источники тяжелых металлов в почве:
- Природные факторы. Это выветривание горных пород и эрозии почвы. В некоторых регионах изначально превышено содержание того или иного металла, что влияет на характеристики почвы. Это также нуждается в мониторинге и в мерах по уменьшению их концентрации.
- Отвалы золы и руды. Содержание тяжелых металлов в отвалах бывает достаточно высоким. В частности, из руды и металлов в грунт попадает много хрома. Возле отвалов почва бывает сильно загрязнена и такими опасными элементами, как никель, медь, ртуть, мышьяк.
- Аэральные выбросы. Это техногенные источники локального загрязнения почвы тяжелыми металлами. Считаются наиболее опасными. Их частой причиной является деятельность старых промышленных предприятий, на которых не соблюдаются экологические нормативы.
- Гидрогенные загрязнения. Это промышленные сточные воды, которые не прошли качественный процесс очистки. Попадают в природные водоемы или на рельеф. В некоторых регионах из-за дефицита воды используются для орошения сельхозугодий и загрязняют их.
- Осадки сточных вод. Это побочные продукты, которые образуются после очистки стоков. Собираются на очистных сооружениях в виде осадка. После обработки допускается их повторное применение, но без этого становятся источником тяжелых металлов в почве.
- Органические и минеральные удобрения. Одна из самых распространенных причин попадания токсичных загрязнений в грунт. Например, в пахотные земли почти 50% тяжелых металлов проникает с фосфорными удобрениями. Их источником является также компост.
Важность определения загрязнения почвы
Помимо общей оценки экологической обстановки в регионе, анализ содержания тяжелых металлов в грунте необходим и по другим причинам. Для определения пригодности почвы для разного вида деятельности нужно знать, не превышает ли содержание опасных примесей предельно допустимые концентрации. Иначе ставится под сомнение безопасность и целесообразность их озеленения или применения для выращивания сельхозкультур. Анализ требуется при изменении целевого назначения земель, а также для определения их ценности и стоимости при продаже. Проводятся исследования на тяжелые металлы и с целью определить влияние работающих в регионе предприятий на экологию и обнаружение нарушений. По результатам анализов начинают приниматься меры по очищению и оздоровлению почвы.
Методы определения тяжелых металлов в почве
- Электрохимические. Включают в себя кондуктометрию, вольтамперометрию и другие способы. Позволяют количественно определить разные формы одного элемента или его присутствие в других, а также разделить их на составляющие. Отличаются методы по чувствительности и точности, но в целом не требуют сложных технологий и устройств.
- Экстракционно-фотометрические. К ним относится, в частности, атомно-абсорбционная спектроскопия. Это широко используемый метод определения тяжелых металлов в почве. Ее образец растворяют в специальном растворе. Реагент вместе с металлом образует осадок, который прокаливается и взвешивается. Метод непростой и долгий, но довольно точный.
- Тонкослойная (бумажная) хроматография. Данный метод используется для качественного определения ионов металлов, причем содержащихся в очень малых количествах. При этом не требуются дорогие реактивы или специальные условия. Для анализа используют полоски фильтрованной бумаги с каплями смеси, с которой затем проводят несложные манипуляции.
Выводы
Восстанавливать земли после отравления тяжелыми металлами очень сложно. Существует несколько способов снижения их концентрации в грунте. В частности, внесение органических веществ, повышающих кислотность и влияющих на металлы. Или скашивание растительных культур, которые особенно активно накапливают токсины. В запущенных случаях может потребоваться снятие слоя почвы и его замена. Все это требует внушительных финансовых вложений и задействования большого количества ресурсов, особенно при обширной площади загрязнений. Своевременно выполненный анализ на содержание тяжелых металлов в почве позволит вовремя принять меры и избежать серьезных проблем по исправлению ситуации.
