Источники поступления меди в окружающую среду - Исследование содержания меди в водах озера Старая Кубань
В настоящее время в России и граничащих с ней государствах складывается ситуация, при которой формируются ландшафты с особой биогеохимической структурой и нарастает угроза истощения земельных, водных и биологических ресурсов. В работах многих авторов отмечается, что природные циклы как элементов-биофилов, так и тяжелых металлов, большая часть которых по физиологической классификации является макро - и микроэлементами, претерпели существенные изменения. Значительное их количество, поступающее из антропогенных источников, сопровождается рядом нежелательных последствий, вызывающих изменение в цикле "почва - вода - растение - животное - человек".[7]
Увеличивается антропогенная нагрузка на культурные ландшафты. В связи с этим особое внимание следует уделять тяжелые металлы, обладающим мутагенными и канцерогенными свойствами. Загрязнение тяжелыми металлами атмосферы, почвы, воды в культурных ландшафтах приводит к значительному снижению продуктивности растений, в первую очередь сельскохозяйственных. Вода является основным переносчиком вещества в ландшафтах: с поверхностным стоком, с грунтовыми водами тяжелые металлы мигрируют с территории ландшафтов в водные объекты. Попадая в водоем, тяжелые металлы поглощаются гидробионтами, аккумулируются в донных отложениях в концентрациях, значительно превышающих исходную. Тяжелые металлы способны реагировать с другими химическими соединениями, образуя устойчивые конечные продукты, накапливаться в биологических объектах и через пищевую цепь попадать в организм человека.[7]
Источники поступления тяжелых металлов в ландшафты чрезвычайно разнообразны, они могут быть как антропогенными, так и природными, причем интенсивность поступления элементов в окружающую среду от этих источников различна. В районах активной производственной деятельности антропогенная доля возрастает, в фоновых районах содержание тяжелых металлов в атмосфере определяется, в основном, природной составляющей.
Главными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в атмосферу являются предприятия по производству цветных металлов и сплавов, нефтепереработки, автомобильный транспорт, химическая промышленность и др. Основные природные источники - это продукты деятельности вулканов, пыль, морские соли и др.
Около 75 % поступающей в атмосферу меди имеет антропогенное происхождение, увеличившееся за последние 30 лет производственной деятельности более чем в 3 раза. Поступление свинца из антропогенных источников значительно превышает его поступление из природных источников и составляет 449 тыс. т и 24,5 тыс. т соответственно [16].
Значительное количество поллютантов поступает в пределы культурного ландшафта из атмосферы. Территория России подвергается постоянно действующему атмосферному переносу загрязнителей, которые в большинстве своем представляют тяжелые металлы, поступающие в составе аэрозолей. Над крупными городами и индустриальными центрами располагаются участки тропосферы высотой до 3-4 км, загрязненные аэрозолями, оседающими на поверхности почвы и представляющими угрозу для растительности, поверхностных и почвенно-грунтовых вод, с которыми тесно связаны потоки веществ почве.
В урбанизированных районах концентрация тяжелых металлов в воздухе заметно выше, чем в районах, удаленных от антропогенного воздействия. Исследования С. И. Ковалева показали, что наблюдаемое на картах-схемах распределение меди в почве хорошо коррелирует с интенсивностью загрязнения воздуха. Содержание меди и цинка в атмосфере некоторых городов составляет 100-340 нг/м3 и 500-1200 нг/м3, а свинца - 120-2700нг/м3.
Как отмечает ряд исследователей, многие отрасли промышленности (нефтеперерабатывающая, химическая, черная и цветная металлургия, производство цемента, искусственного волокна, сжигание топлива) загрязняют культурные ландшафты, в основном аэрозольным путем, свинцом, кадмием, медью, цинком, никелем. Исследования длительного воздействия атмосферных выбросов, проведенные Н. Г. Копцик с соавторами, показали, что в результате этого произошло загрязнение почв медью на площади более 3000 км2. Валовое содержание меди в подстилках подзолов вблизи комбината составило 2000-2600 мг/кг, а содержание обменных форм - 1000-1400 мг/кг. При таких концентрациях меди и в корнеобитаемой зоне вероятна возможность их токсического действия на растительность в радиусе 25-35 км.
Одним из постоянно действующих факторов миграции и круговорота веществ в природе являются атмосферные осадки, в которых растворяется значительная часть газообразных веществ и аэрозольных элементов. Средняя годовая минерализация атмосферных осадков составляет от 5-10 до 30-60 мг/л. Из атмосферы тяжелые металлы на 70-90 % удаляются за счет соударения и захвата каплей и на 10-30 % - за счет образования капли на ядрах конденсации. На величину плотности выпадения тяжелых металлов влияют как местонахождение региона, его удаленность от промышленных центров, так и область выпадающих в нем осадков. В результате исследований О. В. Митрохина выявлено, что в Краснодарском крае с атмосферными осадками за период с марта по октябрь выпадает до 15 кг/га токсических веществ. По степени насыщенности атмосферных осадков тяжелыми металлами располагаются в следующем порядке: Zn > Pb > Cd > Ni [139, 167]. Кислая реакция дождевых и снеговых осадков также усиливает мобильность тяжелых металлов в почве [32].
Тяжелые металлы присутствуют в атмосфере в составе мельчайших техногенных частиц и в тех случаях, когда метеоусловия благоприятны, могут переноситься в атмосфере на сотни и тысячи километров. Почти 80 % частиц свинца в автомобильных выхлопах имеют диаметр менее 1 мкм, поэтому при определенной синоптической ситуации они могут вовлекаться в межконтинентальный перенос [24]. От всей массы выбросов, по мнению многих исследователей, только 20-30 %, а по данным Д. С. Аммосовой - 40-50 % Pb, Cu, Zn и до 100 % Hg фиксируется выпадениями, другая часть рассеивается и попадает в региональные и глобальные миграционные циклы[8].
Литературные данные о распространении пылегазовых выбросов тяжелых металлов неоднородны. Согласно исследованиям Н. Г. Зырина влияние выбросов распространяется на 50-100 км, но интенсивность загрязнения различными металлами неодинакова. В работе В. Б. Ильина отмечено, что выбросы черной и цветной металлургии переносятся на 20-40 км от источника. Исследователи Почвенного института им. В. В. Докучаева установили, что пылегазовые выбросы приводят к формированию техногенных участков со сверхнормативным содержанием в почве тяжелых металлов в радиусе 5-6 км от источника загрязнения [24].
В пределы агроландшафта тяжелые металлы поступают и от энергетических предприятий. При сжигании бурого угля с летучей золой от ГРЭС поступает ежегодно: Zn - 8,68 т, Pb - 2,6 т, Cu - 1,16 т, Ni - 1,56 т. При сжигании каменного угля в атмосферу выделяется 10 % церия, кобальта, марганца, молибдена, селена, титана, железа, хрома, свинца, серебра, 50 % - никеля, 90 % - кадмия, ртути, олова, цинка [21]. Исследования, проведенные сотрудниками Уральского государственного института ветеринарной медицины, показали, что одна тепловая электростанция в сутки выбрасывает: Cu - 17, 3 кг, Pb - 2,7 кг, Ni - 6, 6 кг и других тяжелых металлов [24]. Летучая зола, образующаяся при сжигании углей, в виде аэрозолей выпадает на поверхность почвы, в воду, что негативно отражается на состоянии окружающей среды [1, 21]. В 1994 г. в Краснодарском крае выпало - от 39 до 500 г/км2 кадмия. В процессе работы промышленных предприятий и животноводческих комплексов образуются сточные воды, которые сбрасываются непосредственно в водоемы, чаще всего без достаточной очистки. По данным за 2013 год, в поверхностные воды России было сброшено 35558,2 млн. м3 сточных вод, в том числе загрязненных - 7444 млн. м3, из них без очистки - 2123,22 млн. м3 [4,7]. В сточных водах промышленных предприятий рудничного и шахтного производств, металлообрабатывающих и перерабатывающих заводов, химических, гальванических и других предприятий наиболее часто встречаются следующие высокотоксичные тяжелые металлы: Mn, Ni, Cr, Zn, As, Cd, Pb, Fe, Cu [30]. От различных производств в поверхностные водотоки поступает (мг/л): Cr - 0,01, Cu - 0,01-0,2, Zn - 0,05-0,2, As - 0,003, Sr - 0,05-1,0, Cd - 0,005-0,025, Hg - 0,001-0,005, Pb - 0,005 [13]. Значительное количество тяжелых металлов поступает в окружающую среду от автомобильного транспорта [4, 28, 29].
Исследования, проведенные в г. Краснодаре В. П. Вороновым, показали, что на долю автомобильного транспорта в 2013 г. приходилось 57,47 % общих выбросов [28]. В. Н. Майстренко в своей работе отмечает, что концентрация тяжелых металлов в снежном покрове около автомагистралей в 5-6 раз выше, чем на участках, удаленных от автомобильных дорог, причем содержание в нем тяжелых металлов увеличивается с возрастанием доли грузового автотранспорта [18]. При сжигании мазута и дизельного топлива освобождается и попадает в окружающую среду кадмий. Повышенное содержание цинка и кадмия обнаруживается в почве вблизи автодорог, что связано с истиранием шин.
Ряд исследователей отмечают, что используемые в сельском хозяйстве органические, минеральные, известковые удобрения, сточные воды животноводческих комплексов содержат как биофильные элементы, так и ТМ. Внесение удобрений в почву обеспечивает прибавки урожаев на 50 %, но не может не оказывать существенного влияния на химический состав почв, вод, растениеводческой продукции [4].
Необоснованное внесение минеральных и органических удобрений, орошение сточными водами, внесение известковых материалов и пестицидов опасно не только как источник загрязнения сельскохозяйственной продукции, почв и вод биофильными элементами, но и как дополнительный источник поступления в окружающую среду ТМ [13]. При внесении полной дозы минеральных удобрений (N50 P45 K70) в почву поступает (г/га): Cu - 2,07, Zn - 2,21, Mn - 5,56, Ni - 0,7, Co - 1,71, Cd - 0,13, Pb - 0,22. С внесением фосфорных удобрений в дозе 50 кг/га в почву в среднем попадает 3,5 г/га кадмия.
По расчетам ЦИНАО, к 2010 г. в целом по стране, в почву было внесено с фосфорными удобрениями 3200 т меди. В работах многих исследователей отмечается положительное влияние орошения сточными водами городов и животноводческих комплексов на урожайность сельскохозяйственных культур, потенциальное плодородие почвы, в то же время высокие нормы сточных вод представляют опасность вымывания минеральных солей из почвы и накопления в пахотном слое меди, цинка, кадмия, свинца. На металлургических, машиностроительных предприятиях, в энергетике, при производстве строительных материалов образуются разнообразные по составу и количеству промышленные отходы: зола, шлак, пыль, шламы, формовочные материалы. Они являются еще одним дополнительным источником загрязнения окружающей среды такими тяжелыми металлами, как Mn, Cr, B, Sr, Zn, Pb, Cu, Co, Mo, Cd [22 ]. Исследования состава жидкой фазы золошлаковых отходов показали, что потенциальными загрязнителями подземных вод являются As, Se, Cu [21].
Под воздействием атмосферных осадков в результате биохимических и физико-химических превращений внутри свалки может образовываться инфильтрат, содержащий значительное количество тяжелых металлов, что представляет серьезную опасность для подземных и поверхностных вод [1]. В работе А. А. Фаухутдинова и С. К. Мустафина отмечается, что твердые отходы, образующиеся в процессе работы предприятий горнорудного производства, способны аккумулировать в 2638 тыс. т отходов: Cu - 1541 т, Cd - 7,6 т, Pb - 2111 т, As - 2076 т, Hg - 68,6 т. В результате выдувания дисперсного материала отходов, как показали исследования авторов, в атмосферном воздухе, пробах воды из скважин и поверхностных водоисточников, продуктах питания и биопробах, взятых у животных и людей, находящихся в зоне техногенного воздействия предприятий, выявлено существенное превышение соответствующих значений ПДК для ртути, меди, железа и кадмия [23].
В нефти содержание таких тяжелых металлов как Zn, Hg, Cu, Pb, значительно. На нефтяных промыслах основная масса тяжелых металловнакапливается в шламонакопителях и нефтешламовых амбарах, которые являются источником загрязнения поверхностных и подземных вод.
Таким образом, антропогенная нагрузка на биосферу становится постоянно действующим экологическим фактором. Техногенные загрязнители, поступающие из различных источников на культурные ландшафты, оказывают негативное влияние на все его компоненты: почву, воду, биоту.
Похожие статьи
-
Введение - Исследование содержания меди в водах озера Старая Кубань
Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес для различных служб контроля ее качества, металлы относятся к числу важнейших. В...
-
При оценке состояния экосистемы важно учитывать загрязненность водного объекта токсичными веществами. Наибольшую опасность среди них представляют тяжелые...
-
Источники поступления тяжелых металлов (меди) в водоемы Основными загрязнителями окружающей среды являются тяжелые металлы. К ним относятся химические...
-
Общий характер действия меди на организм. Медь встречается в животном организме, главным образом, в виде комплексных органических соединений и играет...
-
Высокие концентрации свинца характерны для прикрепленных растений, обитающих в загрязненных водах. Так общее содержание свинца из высших водных растений,...
-
Предельно допустимая концентрация (ПДК) _ утвержденный в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается такая концентрация...
-
Техногенные источники поступления железа в окружающую среду - Химия железа
В зонах металлургических комбинатов в твердых выбросах содержится от 22000 до 31000 мг/кг железа. В прилегающие к комбинатам почвы поступает до 31-42...
-
Методики исследования - Влияние синтетических моющих средств на окружающую среду и живые организмы
Работа проводилась в весенний период 2011года на территории с. Подгорного и в лабораторных условиях МОУ "Подгорнская СОШ". Она велась в трех направлениях...
-
Источники поступления в живой организм Суточную потребность в сере можно обеспечить правильно организованным рациональным питанием. Основными источниками...
-
Показатели Результаты исследования Гидрокарбонаты ПАВ Фосфаты Сульфаты Проба №1 (пос. Кирпичное) Отсутствуют 0,085 Осадок бурого цвета Отсутствуют Проба...
-
Мероприятия по охране окружающей природной среды - Пиролиз углеводородного сырья
Газовой лабораторией ЦЗЛ осуществляется систематический контроль за содержанием едкого натра в щелочных стоках объекта. С целью сокращения воздействия...
-
Одна из наиболее актуальных проблем на сегодня - защита окружающей среды от различных загрязнений - отходов производства и продуктов жизнедеятельности...
-
Ртуть в атмосфере - Ртуть: свойства и токсичность
До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на литр льда. Природные источники, такие, как вулканы, составляют...
-
Источники водообеспечения УСК СКЦ при возникновении ЧС приведены в таблице 5 Таблица 5 - Источники водоснабжения Объект Наименование источника...
-
Оксид кадмия CdO можно получить сжиганием металла на воздухе или в кислороде, обжигом его сульфида или термическим разложением некоторых соединений. Это...
-
- Ядерная энергетика; - Археология; - Нефтехимия; - Геохимия (изотопная геохронология); - Агрохимия; - Химическая промышленность; - Анализ...
-
APCI также стала важным способом ионизации, потому что она генерирует ионы непосредственно из раствора, и способна к анализу относительно неполярных...
-
Общая схема исследования: 1. Составление среднего образца. 2. Извлечение пестицидов из пробы. 3. Очистка экстракта. 4. Анализ экстракта. Прием образцов в...
-
Оборудования, используемые для определения ртути Класс опасности - 1, ПДК в населенных пунктах (среднесуточная) -- 0,0003 мг/мі ПДК в жилых помещениях...
-
Введение - Оценка показателей количественного содержания хрома в реке Москва
Цель данной курсовой работы заключается в определении содержания ионов хрома на Москва-реке ГПУ г. Москвы "Природный заказника "Воробъевы горы"". Для...
-
Попадание в окружающую среду, Ртуть и природная среда - Ртуть: свойства и токсичность
Ртуть и природная среда В соединениях ртути основным действующим компонентом является сама ртуть. При попадании в окружающую среду, ртуть может за счет...
-
Моющие вещества (МВ) составляют основу всех СМС и определяют их свойства; это мицеллообразующие поверхностно-активные вещества, благодаря которым...
-
Рассмотрим простейший гальванический элемент Даниэля-Якоби, состоящий из двух полуэлементов - цинковой и медной пластин, помещенных в растворы сульфатов...
-
Из перечисленного обзора типов ММ, составляющих предмет ИСО, можно выделить следующие особенности ММ ИСО [3]. - Системный подход, заставляющий...
-
Физические свойства меди. Применение в медицине и в народном хозяйстве - Медь
Медь -- тяжелый розово-красный металл, мягкий и ковкий, ее температура плавления 1083° С, является отличным проводником электрического тока и теплоты...
-
Таблица 2 - Структура сырья в производстве метанола, %. Сырье В мире Беларусь и Россия Природный газ 73,8 70,7 Нефть и нефтепродукты 24,4 4,0 Отходы...
-
В 1992 г. на базе секции статистических методов Всесоюзной статистической ассоциации была организована Российская ассоциация статистических методов, а в...
-
Методика исследования влияния температуры, Приготовление питательной среды - Этапы получения лизина
Методика исследования влияния температуры на штамм B-11167 Corynebacterium glutamicum включает в себя следующие этапы: - подготовка разведений на основе...
-
При управлении подвижными объектами (такими, например, как мобильные роботы, подводные аппараты и т. п.) часто имеет место неопределенность цели, когда...
-
Основные понятия - О новой парадигме математических методов исследования
Целесообразно начать с определений используемых понятий. Термин "парадигма" происходит от греческого "paradeigma" -- пример, образец и означает...
-
Особенности обработки цветных металлов - Цветные металлы
Цветные металлы прочны и долговечны, способны переносить высокие температуры. Недостаток только один -- способность корродировать и разрушаться под...
-
Расчет выпарного аппарата 3.1.1. Материальный баланс процесса выпаривания. Основные уравнения материального баланса: (1) (2) Где - массовые расходы...
-
Фотоионизация при атмосферном давлении (APPI) стала сейчас важным способом ионизации, потому что она генерирует ионы непосредственно из раствора с...
-
Адсорбционные методы исследования свойств поверхности позволяют количественно охарактеризовать происходящие при адсорбции межмолекулярные взаимодействия,...
-
В анализе экономического состояния и предприятия, и более крупного субъекта национального хозяйства применяется расчленение проблемы, или ситуации на...
-
Настоящий Федеральный закон определяет правовые и экономические основы инвестиционной деятельности, осуществляемой в форме капитальных вложений, на...
-
Синтетически моющие средства (CMC, детергенты), многокомпонентные композиции, применяемые в водных растворах для интенсификации удаления загрязнений с...
-
При использовании разомкнутых химико-технологических систем в большинстве случаев принципиально невозможно проведение процессов при практически полной...
-
Динамическое программирование Динамическое программирование -- один из разделов оптимального программирования, в котором процесс принятия решения и...
-
Объект исследования и его модель - Основы научных исследований
Объект исследования - это первичное, не сводимое к более простым, понятие. Поэтому дать его общее определение невозможно. Однако можно указать примеры...
Источники поступления меди в окружающую среду - Исследование содержания меди в водах озера Старая Кубань