Как опасны тяжелые металлы для почвы

Тяжёлый металл: так ли безопасны овощи с вашего огорода, как вы думаете

Любой дачник уверен, что в магазине все овощи и фрукты – «пластмассовые», на рынке – с нитратами. Зато свои редиска, клубника, помидорчики, огурчики, картошечка, укропчик и далее по списку, выращенные с заботой, любовью, душой и подобными агротехническими приёмами, – одна сплошная витаминная польза.

А вы уверены в безопасности овощей со своего огорода?

К сожалению, это не всегда так. Нитраты в овощах с огорода, щедро, по-хозяйски удобряемого навозом, могут «зашкаливать» – в отличие от продукции, предлагаемой на рынке, а сочные помидорчики и румяные яблочки, выращенные для внучков на участке между автомобильной трассой и заводом, сравнимы с боевым отравляющим оружием. Предлагаю разобраться с одним из вредных для огорода параметров – тяжёлыми металлами.

Тяжёлые металлы

Если вы не поклонник рока, тяжёлые металлы могут вас интересовать как микроэлементы, необходимые растениям и, следовательно, людям для нормального функционирования. Потребность в них – десятые доли процента, иногда сотые и даже тысячные. Они не являются «строительным материалом» и «топливом», но зато в качестве составных частей ферментов, витаминов, белков регулируют все физиологические процессы.

Так, дефицит железа приводит к нарушению фотосинтеза у растений и анемии у человека. Недостаток марганца сказывается на синтезе хлорофилла в клетках листьев и работе мозга и нервной системы людей. Цинк участвует в клеточном обмене растений и отвечает за состояние кожи, волос, развитие и функционирование обоняния, слуха, зрения, а главное – иммунитета человека.

Красивые сочные овощи со своего огорода могут содержать избыточное количество тяжёлых металлов

Перечислять весь список не станем, потому что в данном случае нас интересует не недостаток, а, наоборот, избыток этих элементов: ни для кого не секрет, что деятельность человека приводит к загрязнению окружающей среды. Среди прочих особо выделяется загрязнение тяжёлыми металлами, потому что они и их соединения весьма распространены и отличаются высокой токсичностью. А главное – имеют способность накапливаться в почве, затем попадать в растения, а после – в прочие живые организмы, приводя к хронической интоксикации.

Поэтому, если в почве вашего участка тяжёлых металлов больше, чем допустимо, нужно и безопасно, помидорчики и огурчики могут стать источником медленно действующего яда. Излишки кадмия и цинка снижают усвоение организмом кальция, что ведёт к плохим зубам и хрупким костям, много кадмия и никеля – это заболевания кожи и онкология. Отравления свинцом приводят к умственной отсталости у потомства, а ртуть провоцирует психические расстройства.

Откуда берутся тяжёлые металлы в нашем огороде?

В таблице Менделеева всего около 40 элементов, так или иначе относящихся к тяжёлым металлам. Вообще-то термин «тяжёлые металлы» довольно условен. Потому что химики так и не договорились о едином способе классификации – по атомному весу, массе, плотности или ещё по какому-то параметру. Поэтому чаще всего это понятие используется в экологическом или медицинском контексте.

Особо токсичных веществ, которые требуют контроля предельно допустимой концентрации, в этом списке примерно четверть: кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром.

Практически любая деятельность человека приводит к загрязнению окружающей среды тяжёлыми металлами: промышленность и автотранспорт, ТЭЦ и котельные, мусоросжигательные заводы и сельское хозяйство.

Тяжёлые металлы могут попасть в почву вашего участка, а затем и в ваш организм

Тяжёлые металлы могут попасть в почву вашего участка, а затем, по цепочке, и в организм – ваш и ваших близких – разными путями. Вот основные источники загрязнения.

Автомобили: в выхлопных газах содержится свинец, цинк и медь, в пыли от истирающихся покрышек – свинец, цинк, кадмий, медь.

Промышленные выбросы: мышьяк, ртуть, свинец, цинк и медь.

Органические удобрения: изготовленные из осадков сточных вод и навоза, они содержат свинец (до 80% общего количества), кадмий, цинк, медь.

Минеральные удобрения: кадмий в больших количествах может быть в примесях, содержащихся в суперфосфатах. А кроме него – свинец, хром, кобальт, никель, ванадий, цинк, медь. Свинец, цинк и медь имеются в калийных и азотных удобрениях в легко усваиваемой (в отличие от тяжёлых металлов в фосфорных удобрениях) растениями форме. Кадмий, свинец, марганец и никель также присутствуют в известковых удобрениях, изготовленных из золы от сжигания сланцев и каменного угля.

Не спешите радоваться цветению, если ваш сад находится вблизи автострады

Понятно, что наиболее уязвимыми в плане загрязнения являются садовые участки, располагающиеся в непосредственной близости от крупных производств чёрной металлургии, производства цемента и изделий из него, подвергающихся высокотемпературному обжигу, лакокрасочных предприятий, заводов, производящих минеральные удобрения, ТЭЦ, работающих на минеральном топливе.

Площадь отрицательного действия любого такого предприятия, в зависимости от розы ветров, может достигать 1000 км². Увеличивает концентрацию тяжёлых металлов в почвах и бесконтрольное внесение удобрений – как минеральных, так и органических.

Близость автострад и железных дорог тоже не радует владельцев загородных участков: по результатам замеров, превышение ПДК по свинцу выявлялось на расстоянии до километра от крупной автомобильной трассы. А способность тяжёлых металлов образовывать растворимые в воде соединения многократно увеличивает «зону поражения» – вредные элементы перемещаются наземными и грунтовыми водами и выпадают «кислотными дождями».

Поэтому не стоит заводить огород в городской черте, а если все же решили – присмотритесь к тенденции озеленения крыш . Это не только модно, но и более экологично: вредные элементы потому и названы «тяжёлыми» – выхлопные газы скапливаются внизу, а на городских крышах относительно чисто.

Как ни парадоксально, в промышленной зоне огороды на крышах гораздо более безопасны, чем на земле

Тяжёлые металлы сильнее накапливаются в кислых, малоплодородных, песчаных почвах. Не стоит надеяться и на то, что дача в районе старой, закрытой промзоны безопасна. Тяжёлые металлы гораздо быстрее накапливаются, нежели выводятся: удаление половины изначальной концентрации для кадмия занимает от 13 до 110 лет, цинка – от 70 до 500, меди – от 300 до 1500, а свинца – до 5900 лет.

Остаётся только продать?

Избыток тяжёлых металлов можно заметить невооружённым глазом. Возможно, вам стоит уделить более пристальное внимание почве, если:

на участке отсутствуют или имеются в малом количестве дождевые черви – при превышении ПДК многих тяжёлых металлов количество червей в почве резко снижается, при четырехкратном превышении они исчезают вовсе;
не живут в условиях загрязнённости и муравьи;
на деревьях нет лишайников;
у вас плохо удаются гладиолусы, бобовые и шпинат – возможно, в почве избыток меди, свёкла, морковь, репа, горох растут неважно, если много свинца;
листья на деревьях начинают желтеть раньше положенного срока;
деревья имеют маленький годовой прирост и мелкую листву;
среди насекомых-вредителей сосущие преобладают над грызущими.

Возможно, вам стоит задуматься не только о том, как спасти розы от тли

Что же делать с токсичным участком? Продать? Пожалуй, это самое правильное решение, если не учитывать не слишком этичное «на тебе, Боже, что мне негоже».

Сделать продукцию с огорода более безопасной можно, улучшив состояние почвы – в случае, если она не сильно загрязнена соединениями тяжёлых металлов. Это, кстати, несложно проверить, сдав почву на анализ – услуга вполне доступна по цене. А заодно и прочий состав узнаете, и рекомендации получите – надо ли известковать , какие удобрения в каких количествах стоит вносить.

Очищаем

Растения способны впитывать тяжёлые металлы. И этим можно воспользоваться. Например, сеять, скашивать и удалять с участка белый клевер. Правда, учтите, что поначалу расти он будет крайне неохотно – клевер чувствителен к наличию в почве даже малых концентраций кадмия, свинца, цинка и меди.

Не уничтожайте все сорняки на участке — они помогут защитить его от загрязнения тяжёлыми металлами

Не уничтожайте тотально сорную растительность на участке – она способна стать буфером между загрязнением и вашими грядками. Такие сорняки, как полынь и одуванчик, накапливают свинец, марганец, медь, цинк, железо. В листьях щавеля скапливается кадмий.

Пожертвуйте частью участка для создания зеленой кулисы со стороны автомобильной магистрали: трёхъярусная живая изгородь из хеномелеса, жимолости, сирени обыкновенной, чубушника, снежноягодника, шиповника морщинистого, бузины чёрной, бирючины, лещины, жёлтой акации, магонии, боярышника, туи, можжевельника в 5 раз уменьшит концентрацию сернистого газа и в 8 – диоксида азота.

Помогут защитить участок и берёзы, ясень манчжурский, дуб черешчатый, сосна. Используйте сорбенты (цеолит, вермикулит) в качестве добавки к грунту при посадке.

Создайте зеленую кулису со стороны автомобильной магистрали

Понижаем кислотность

Как уже говорилось выше, в кислых почвах соединения тяжёлых металлов более подвижны и доступны для растений. Поэтому следует регулярно раскислять почву , переводя тяжёлые металлы в недоступную для растений форму. Кроме того, нейтральная реакция почвы более благоприятна для растений.

Повышаем количество гумуса

Выбираем ассортимент

Если ваш участок находится у дороги, подберите ассортимент растений, меньше всего накапливающих вредные вещества. Не стоит растить зелёные листовые овощи, откажитесь от выращивания корнеплодов (свёклы, моркови, пастернака, сельдерея).

Зеленоплодные сорта крыжовника более безопасны

В плодах и семенах тяжёлые металлы накапливаются меньше . Плодово-овощные культуры – это томаты, перцы, огурцы, кабачки, тыквы. Также специалисты считают, что фрукты с зелёной окраской более безопасны в плане накопления вредных веществ.

Растите свой сад и заботьтесь о своём здоровье!

Источник

С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами

Почва является поверхностным слоем суши. При воздействии техногенных факторов состав грунта подвергается изменениям. Процесс, при котором в земле появляются нехарактерные микроэлементы, характеризующиеся токсичным воздействием, и влияющим на свойства грунта, называется загрязнением почвы тяжелыми металлами.

Тяжелые металлы, загрязняющие почву

Негативные последствия провоцируются переизбытком любых инородных примесей в грунтовых слоях. Самыми опасными, с учетом степени их токсичности, считаются ртуть, кадмий и свинец. Но другие вещества, не характерные для состава, также вызывают загрязнение и вредят земле.

С учетом способности к загрязнению выделяют 4 группы микроэлементов:

Потенциал загрязнения	Элементы-загрязнители
Очень высокий	Cd – Кадмий Hg – Ртуть Pb – Свинец Cr -Хром
Высокий	Bi – Висмут Mo – Молибден Fe – Железо Se – Селен Te – Теллур Ti – Титан Ba – Барий U – Уран
Средний	Be – Бериллий Ni – Никель Co – Кобальт As – Мышьяк Li – Литий B – Бор W – Вольфрам Al – Алюминий V – Ванадий
Низкий	Sr – Стронций Zr – Цирконий La – Лантан Nb – Ниобий

На основании классификации по степени загрязнения определяется уровень токсичности и способы очистки.

Ртуть

Вещество проникает в почву с пестицидами. Другой источник ртути – промышленные и бытовые отходы. Среди бытовых предметов, в составе которых есть этот элемент, люминесцентные лампы, термометры, другие измерительные приспособления.

Ежегодно в грунт проникает 5 тыс. тонн этого элемента. Учитывая токсичные свойства, загрязнение почвы ртутью относят к наиболее опасным техногенным процессам. Из земли вещество способно отравлять животных и людей. Попадая в организм, ртуть провоцирует сильную интоксикацию с одновременным поражением нервной системы. Часто отравление приводит к летальным исходам.

Свинец

Наибольшее количество свинца попадает в грунт в местах его добычи. На 1 тонну металла приходится 25 кг свинца, попадающего в землю в виде пыли.

Источником загрязнения выступают транспортные средства. Свинец содержится в выхлопных газах, которые выделяются двигателями внутреннего сгорания. Поэтому почва наиболее загрязнена свинцом возле крупных автомагистралей, шоссе. Радиус загрязнения достигает 200 метров вдоль трасс.

Из грунта свинец проникает в растения, которые позже используются в пищу домашними животными. Вместе с мясом и мясными продуктами токсичный элемент попадает в организм человека.

Главная опасность свинцовой соли заключается в ее канцерогенных свойств. При попадании в организм в избытке, микроэлемент откладывается в органах, в том числе почках и печени. Поражается нервная система, головной мозг. Избыток свинца повышает риск развития онкологических опухолей, врожденных аномалий.

Кадмий

К источникам кадмия, проникающего в землю, относятся промышленные отходы, образующиеся во время добычи и переработки цинковой, свинцово-цинковой и медно-цинковой руды. Кадмий содержится в составе выхлопных газов, фунгицидов, суперфосфатов.

Медь и цинк

Эти микроэлементы входят в состав веществ, провоцирующих загрязнение почв тяжелыми металлами. В малых количествах они не несут угрозы. Но в высоких концентрациях, особенно в сочетании с другими веществами, оказывают токсичное воздействие.

Загрязнение грунта цинком и медью отмечается в непосредственной близости от предприятий, на которых изготавливаются лакокрасочные материалы, электроприборы, кабели. Также высокие концентрации цинка и меди в земле отмечаются в местах непосредственной добычи этих элементов.

Молибден

Попадание в почву происходит при добыче и переработке медно-молибденовых руд.

Поступление молибдена в почву происходит двумя путями:

Попадание в почву на этапе переработке руды.
Вынос из отвалов рудника.

Молибден относится ко 2-ой категории опасности среди загрязняющих веществ. В минимальных количествах микроэлемент поступает вместе с пищей. Суточная норма составляет до 250 мкг. При попадании в организм свыше 15 мг наступает интоксикация. У пациентов возникают патологии костного мозга, селезенки, развивается подагра.

Сурьма

Источником загрязнения считаются производственные предприятия, на которых используется такое вещество. Сурьма применяется при изготовлении лакокрасочных материалов, электротехники, производстве сплавов, цветных металлов, удобрений.

Сурьма образует летучие соединения. Из-за этого вещество распространяется на большие расстояния от промышленного региона.

Мышьяк

Попадает в грунт при обработке гербицидами и инсектицидами, при помощи которых борются с вредителями. Мышьяк известен токсичными свойствами. Он способен накапливаться в почве. При этом вещество не адсорбируется и не поглощается растениями.

При попадании в организм мышьяк провоцирует поражение нервной системы. Нейротоксикоз приводит к осложнениям, в том числе отказу жизненно важных органов.

Марганец

Марганец входит в число незаменимых микроэлементов, но в концентрациях, превышающих норму, обладает негативным воздействием. Источником загрязнения выступают добывающие и перерабатывающие предприятия.

Из почв, загрязненных тяжелыми металлами, марганец попадает в растения. Оттуда вещество попадает в воздух и воду. По биологическим цепям элемент проникает в организм животных и человека.

При переизбытке марганца нервные клетки отмирают. Это приводит к ряду расстройств, способных привести к летальному исходу.

Оценка степени загрязнения тяжелыми металлами

При диагностике загрязнения почв применяются разные методы. Каждый из них имеет свою специфику и не одинаково эффективен в разных регионах. Поэтому концентрацию элементов определяют с учетом потенциальных источников загрязнения.

Выделяют такие способы оценки:

Биоиндикация.
Оценка состояния грунта, отражаемого биологическими индикаторами. К таким индикаторам относят состояние растений на изучаемой территории, активность грунтовых микроорганизмов, реакции мхов, лишайников на изменения в составе грунта.
Оценка загрязнения снежного покрова.
В промышленных регионах микроэлементы попадают в грунт через воздух посредством техногенной пыли. Она оседает и в дальнейшем проникает в почвенные слои. За счет оценки снежного покрова в зимний сезон определяется примерный объем металлов, попадающих в грунт в течение отдельного отрезка времени.
Определение магнитной восприимчивости почвы.
Представляет собой экспресс-метод, при котором определяется количество содержащихся в грунте оксидов железа. Эти вещества являются основным разносчиком загрязнения при выбросах в атмосферу.

В регионах, где почва наиболее загрязнена тяжелыми металлами, ведется учет численности микроорганизмов. Этот показатель отражает активность почвы и качество протекающих в ней процессов разложения и адсорбции веществ.

Методы очистки земель от тяжелых металлов

Для предотвращения негативных последствий, связанных с попаданием в грунт токсичных веществ, выделяют 2 направления мероприятий. Первое связано со снижением концентрации металлов, проникающих в землю при производстве, в совокупности с отбросами и другими источниками.

Второй путь решения проблемы предполагает восстановление почвы, которая уже подверглась пагубному влиянию. Для этого используются методы, направленные на снижение концентрации металлов и их нейтрализацию.

Известкование

Внесение извести в грунт положительно сказывается на химических, физических и биологических свойствах. В сочетании с известью микроэлементы образуют труднорастворимые соединения, которые постепенно рассасываются за счет химического поглощения.

Растения, выращенные в земле, обработанной известью, содержат минимальное количество металлов в составе. При попадании извести меняется кислотность почвы, в результате чего подвижность частиц тяжелых металлов снижается а растворимость увеличивается.

Глинование

Глинование положительно отражается на составе почвы, влияя на подвижность тяжелых металлов. При внесении глины, содержащей минеральные добавки, увеличивается катионообменная емкость грунта. Глинистые вещества сорбируют металлы сильнее органических добавок. Степень воздействия зависит от характеристик загрязняющих веществ.

Промывка почв

При значительной концентрации токсичных веществ применяется метод промывки при помощи реагентов. Способ имеет несколько недостатков, среди которых попадание металлов в грунтовые воды и одновременное выведение из грунта ценных для растений компонентов.

В качестве реагента применяют растворимые соли железа, характеризующиеся низкой токсичностью для растений. После промывания проводится известкование почвы, внесение минеральных и органических удобрений.

Природные и искусственные сорбенты

Метод предусматривает внесение цеолитов – природных сорбирующих веществ, повышающих объем впитываемых микроэлементов. Для биоремедиации могут использоваться метаболически активные грибы, черви или насекомые. Результаты данного метода зависят от общего состояния почвы, степени загрязнения, состава.

В качестве искусственных сорбентов применяют активированный уголь, ионообменные смолы, биологически активные отходы.

Минеральные удобрения

Компоненты минеральных удобрений влияют на подвижность металлов. Однако такой способ не всегда полезен, а при неправильном применении наносит вред. Побочным действием внесения удобрений является рост уровня кислотности, что негативно влияет на подвижность токсинов.

Для детоксикации вносят фторсодержащие удобрения. Метод целесообразен при сильных загрязнениях. При незначительной концентрации вредных веществ применение удобрения ухудшит общее состояние почвы.

Органические удобрения

Земля, подпитанная органикой, менее чувствительна к негативному воздействию. При помощи органических удобрений увеличивается плодородность, растет запас питательных компонентов, необходимых растениям для полноценного роста.

Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами

Метод рекультивации почв предусматривает ряд мероприятий, направленных на восстановление естественного состава. Перед началом процедур определяется вещество, вызывающие ухудшение состояния земли.

К методам рекультивации относятся:

Взращивание растений, устойчивых к источникам загрязнения.
Восстановление почвы методом фиторемедиации (высадка растений, накапливающих и удерживающих в себе вредные элементы).
Контроль подвижности тяжелых металлов в грунтовых слоях.
Соблюдение баланса микроэлементов в грунте.
Замена или разбавление загрязненного слоя земли.

При рекультивации применяются многочисленные методы очистки. В вспомогательных целях в грунт вносят вещества-сорбенты естественного и искусственного происхождения.

Методы защиты почвы от загрязнения тяжелыми металлами

Для снижения концентрации отравляющих элементов применяют физические, химические и биологические методы.

К ним относятся:

Увеличение кислотности почвы за счет органических и минеральных удобрений.
Очистка грунтовых вод.
Снижение выбросов металлической пыли в атмосферу.
Альтернативные источники энергии.
Уменьшение потерь во время производственных процессов.
Переработка и безопасная утилизация промышленных отходов.

Одновременно с очищением почвенных масс требуются меры, направленные на снижение вредных выбросов в атмосферу и загрязнение почвы. Поэтому защита грунта от тяжелых металлов – только одна из трудностей, связанных с техногенным воздействием на окружающую среду.

Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами

Избыток таких веществ провоцирует ряд негативных эффектов. К опасным последствиям загрязнения почв относятся патологии, возникающие при попадании металлов в организм. Большинство описанных элементов в избыточных концентрациях обладают нейротоксическими свойствами. Отравление может сопровождаться как острыми, так и хроническими заболеваниями, потенциально опасными для жизни осложнениями.

В число негативных для почвы последствий загрязнения входят:

Ухудшение роста растений.
Снижение общей плодородности грунта.
Гибель полезных растительных культур.
Ухудшение качества воды.
Уменьшение количества питательных веществ в земле.
Негативное влияние на фауну.
Воздействие на микробиологические характеристики.

Загрязнение тяжелыми металлами приводит к нарушению круговорота веществ в природе, что отражается на всех элементах биосферы.

Попадание тяжелых металлов в почву – побочный техногенный эффект человеческой деятельности. Несмотря множество методов защиты и очистки, в грунт поступают большие объемы отравляющих веществ.