Тяжелые металлы в почве
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).
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 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|