Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса icon

Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса




Скачати 68.92 Kb.
НазваИсследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса
Дата16.07.2012
Розмір68.92 Kb.
ТипИсследование



УДК 661. 632+443.392](477+476)



Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса

И. А. Трунова; С. В. Вакал, канд.техн.наук; Л. Д. Пляцук, д-р техн.наук

СумГУ



В последние десятилетия возникли существенные изменения в химическом составе различных природных экосистем, что стало причиной для более широкого исследования в области экологии и, особенно, изучения путей поступления тяжелых металлов в окружающую среду, сельскохозяйственную продукцию и их влияние на живые организмы.

Источником поступления элементов для наземных организмов в первую очередь является грунт. Грунт адсорбирует химические элементы техногенного поступления, связывает их в верхних слоях и подчиняет закономерностям миграции свойственной грунту.

Анализ специальной литературы позволяет выделить два направления в изучении поведения тяжелых металлов в почвах. Первое – объединяет публикации, которые рассматривают тяжелые металлы как микроэлементы почвы, положительно влияющие на урожай и качество сельскохозяйственной продукции. Второе направление объединяет работы по изучению физико-химических механизмов поведения тяжелых металлов в почве в зависимости от отдельных почвенных факторов и компонентов, путей поступления этих элементов в растения [1].

Миграционная способность тяжелых металлов в грунтах обусловленна естественными свойствами самых элементов, минералогеохимическими особенностями почвообразующих пород, физико-химическими характеристиками грунтов, ландшафтными и техногенными условиями. Подвижность химических элементов в различных почвах представлена в таблице 1.


Таблица 1 - Подвижность химических микроэлементов в различных почвах в зависимости от их реакции [2]


Тип почвы (в зависимости от реакции среды)

Степень подвижности элементов

Практически

неподвижны

Слабоподвижны

Подвижны

Кислые, рН менее 5,5

Mo4

Pb2-4, Cr3-6, Ni2-3, V4-5, As3, Se3, Co2-3

Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Hg

Слабокислые и нейтральные, рН=5,5-7,5

Pb

Sr, Ba, Cu, Cd, Hg, Cr3-6, Ni2-3, Co2-3, Mo4

Zn, V5, As5, S6

Щелочные и сильнощелочные, рН=7,5-9,5

Pb, Ba, Co

Zn, Ag, Sr, Cu, Cd

Mo6, V5, As5

После поступления тяжелых металлов в почву дальнейшее их преобразование определяется специфическими факторами: они адсорбируются на поверхности грунтовых частичек, входят в состав кристаллических решеток глинистых минералов, создают собственные минералы в результате изоморфного замещения, находятся в растворенном состоянии в почвенной влаге и в газообразном состоянии в поверхностном воздухе, входят в состав органических решеток, связываются с органическим веществом, являются составной частью почвенной биоты, распределяются по грунтовому профилю [3, 4].




^ Рисунок 1 - Результаты измерения содержания свинца в пробах почв, отобранных в районе спецотвалов фосфогипса


Известно, что тяжелые металлы в почве могут находиться в различных по растворимости и подвижности формах, а именно: в нерастворимой, входящей в состав грунтовых минералов, в обменной, пребывающей в динамическом равновесии с ионами данного металла в почвенном растворе. Между ними существует не только тесная взаимосвязь, а и возможное превращение одних форм в другие. Подвижные формы металлов могут собираться в почве до больших концентраций, и тем самым оказывать вредное воздействие на почвенную биоту и растения.

Попадая в почву, тяжелые металлы распределяются по горизонтам в соответствии со своей миграционной способностью [1, 3]. Максимальное техногенное влияниt получают, в первую очередь, верхние гумусовые горизонты почв и подстилка. В поверхностном слое грунта 0 – 10-20 см задерживается основная часть металлов [4]. Здесь возникает первичная трансформация соединений, поступивших в грунт. Соединения существуют в форме обменных ионов, входят в состав гумусовых веществ, карбонатов, оксидов алюминия, железа и марганца [2].





^ Рисунок 2 - Результаты измерения содержания кадмия в пробах почв, отобранных в районе спецотвалов фосфогипса


Часть тяжелых металлов, иногда до 40%, включается в обменной форме в состав катионов почвенного вбирающего комплекса [5], другая часть (20–39%) удерживается оксидами железа и марганца [6]. Большая часть металлов связывается органическим веществом грунта – гуминовыми и фульвокислотами. Почвы, имеющие большую емкость катионного обмена и значительное количество органического вещества, способны накапливать намного больше тяжелых металлов, чем песчаные или бедные на гумус [4].

Катионообменная способность обусловлена содержанием и минералогическим составом илистой фракции, а также содержанием органического вещества. Чем выше емкость катионного обмена, тем больше удерживающая способность почв по отношению к тяжелым металлам, что снижает их доступность растениям и живым организмам.

Избыток влаги в почве способствует появлению тяжелых металлов в низкой степени окисления и в более растворимых формах. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям.

Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почве гораздо выше, чем в других частях биосферы. Металлы, накапливающиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии, дефляции. Первый период полуудаления (т.е. сокращение начальной концентрации вдвое) тяжелых металлов сильно варьирует: для свинца - от 740 до 5900 лет, кадмия - от 13 до 1100 лет, для меди - от 310 до 1500 лет, для цинка - от 70 до 510 лет.

Определения форм тяжелых металлов - трудоемкая и аналитически сложная задача, поскольку элементы могут присутствовать в грунте в виде как минеральных, так и не минеральных соединений.

За последние годы предложен целый ряд методов определения форм пребывания элементов: химических, биологических и микробиологических. Химические методы, благодаря простоте анализа, используются чаще всего.

Привлекают внимание разработки экологических шкал грунтов по содержанию в них подвижной формы (экстрагент — аммонийно-ацетатный буфер) и по ПДК для кислотно-растворимой формы тяжелых металлов [3]. Однако эти материалы охватывают небольшое число химических элементов и пригодные лишь для некоторых типов почв.

Перед нами стояла задача оценить влияние отвала фосфогипса на экологическое состояние окружающей среды. Объектом изучения были дерново-подзолистые грунты южной части Сумской области.

Главным заданием являлось изучение поверхностного и вертикального распределения тяжелых металлов в грунтах в районе отвалов фосфогипса. Среди тяжелых металлов наиболее токсичными являются кадмий и свинец, а также никель, медь, цинк и др.

Валовое содержание металлов в почве определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии с испарением в пламени растворов проб. Соединения этих металлов, образующиеся при высыхании капель аэрозоля, термически нестойки, полностью разрушаются и диссоциируют в воздушно-ацетиленовом пламени [5]. Потенциалы ионизации атомов свинца и кадмия достаточно высоки, и поэтому ионизация их в таком пламени незначительна. Это обеспечивает высокую степень атомизации свинца и кадмия, которая по данным В. Прайса (Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. - М., 1974) составляет 80-90%, и достаточно низкие пределы обнаружения при испарении водных растворов проб в воздушно-ацетиленовом пламени: в расчете на исходный материал пробы для кадмия n∙10-5%, для свинца n∙10-3%.

Результаты измерения содержания кадмия и свинца в пробах грунта, отобранных на территории производственной деятельности ОАО "Сумыхимпром": непосредственно на законсервированном отвале фосфогипса первой очереди и в радиусе 400 метров от действующего отвала второй серии на сельскохозяйственном поле представлены на рисунках 1 и 2 на примере кадмия и свинца.

В результате исследования выявлено, что содержание подвижных форм металлов (Pb, Cd, Zn, Ni, Mn, Cu, Cr) в дерново-подзолистых почвах исследуемого района Сумской области значительно ниже предельно и ориентировочно допустимых концентраций (ПДК и ОДК) этих элементов, за исключением кадмия. Наибольшее его концентрация наблюдается в почве в 50 м южнее законсервированного и действующего отвалов фосфогипса и превышает ОДК почти в 1,5 раза (согласно СанП и Н 42-128-4433-87).

Однако среди исследуемых металлов наиболее интенсивным мигрантом на основании экспериментальных данных по профилю дерново-подзолистой почвы оказался свинец. Наиболее наглядно это видно на графике второй очереди отвала фосфогипса.

Приведенные результаты исследований закономерностей накопления различных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистых грунтах и особенности их миграции в ландшафтной сфере показали, что их валовое содержание в районе отвалов фосфогипса не превышает фоновые значения за исключением самого токсичного из металлов – кадмия.

^

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  1. Лысенко Л. Л., Пономарев М. И., Корнилович Б. Ю. Перспективы решения проблемы загрязнения почв тяжелыми металлами // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2001.- №4.

  2. Гринь С. А. Мероприятия по защите окружающей среды от токсичных соединений ванадия: Автореферат дис. канд. техн. Наук. - Харьков, 2000.

  3. Трунова І. О., Андрієнко Н. І. Вплив виробництва мінеральних добрив на навколишнє середовище (на прикладі ВАТ «Сумихімпром») // Екологічні проблеми міст і промислових зон: шляхи їх вирішення: Матеріали Міжнародної конференції студентів і молодих вчених – Львів: СПОЛОМ, 2003. - 246 с.

  4. Трунова І. О. Забруднення ґрунтів важкими металами в районі відвалів фосфогіпсу // Межрегиональные проблеммы экологической безопасности «МПЭБ-2003»: Сборник тезисов трудов симпозиума. – Сумы, Довкілля, 2003. - 114 с.

  5. Бабейова Н. О., Главати О. Л. Экологические последствия загрязнения кадмием грунтов и почвенных вод// Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2001. - №1.

  6. Балюк С. А., Ладних В. Я., Мошник Л. І. Оцінка забруднення зрошувальної води и ґрунтів важкими металами // Вісник аграрної науки. - 2003. - №1.


Поступила в редакцию 10 февраля 2004 г.

Схожі:

Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconИсследование структурообразования при электрокристал-лизации металлов
Исследование и разработка новых технологий на основе высококонцентрированных источников энергии
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconПерелік публікацій кафедри гідрометеорології за 2007 рік
Влияние содержания тяжелых металлов в топливах растительного происхождения на вредные выбросы с отработавшими газами дизелей
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconПерелік публікацій кафедри гідрометеорології за 2007 рік
Влияние содержания тяжелых металлов в топливах растительного происхождения на вредные выбросы с отработавшими газами дизелей
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconФизические основы сваривания металлов 11. Физические основы процесса сварки металлов
Наибольшее же применение при изготовлении и ремонте разнообразного промышленного оборудования и трубопроводных систем транспортирования...
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconДегтярев Ю. И. Исследование операций. М.: Высшая школа, 1986. Зайченко Ю. П. Исследование операций
Вентцель Е. С. Исследование операций: Задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1980
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconДегтярев Ю. И. Исследование операций. М.: Высшая школа, 1986. Зайченко Ю. П. Исследование операций
Вентцель Е. С. Исследование операций: Задачи,принципы,методология. М.: Наука, 1980
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconВосточноукраинский национальный университет им. В. Даля, Луганск, Украина определения удельной гамма-активности пород шахтных отвалов

Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconДокументи
1. /Барановский Ю.В. (1972) Режимы резания металлов/Режимы резания металлов.djvu
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconДокументи
1. /Барановский Ю.В. (1972) Режимы резания металлов/Режимы резания металлов.djvu
Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса iconИсследование выпрямительных диодов
Экспериментальное исследование и определение основных параметров схемы однополупериодного выпрямления
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи