Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Вопросы к экзамену по дисциплине Химия Окружающей Среды - файл 1.doc


Вопросы к экзамену по дисциплине Химия Окружающей Среды
скачать (273.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc274kb.16.11.2011 14:35скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...

В подзолистых почвах, содержащих небольшое количество катионов (1-2 т/га), период их вымывания осадками может равняться 150 годам, т.е. количество катионов в этих почвах мо¬жет быть снижено на 50% примерно через 100 лет и до 25% через 200 лет.

В зонах с карбонатными почвами осадки должны быть очень кислыми, чтобы заметно

изменить эти почвы. Катионы, содержащиеся в почве, замедляют отрицательное действие на

почву кислых дождей.'   ,

Загрязнение почв тяжелыми металлами. Интерес к проблеме воздействия тяжелых ме¬таллов на почву появился с началом исследования плодородия почв, поскольку такие элемен¬ты, как железо, марганец, медь, цинк, молибден очень важны для жизни растений и, следова¬тельно, для животных и человека.

Они известны и под названием микроэлементов потому, что необходимы растениям в ма¬лых количествах. К группе микроэлементов относятся также металлы, содержание которых в почве довольно высокое, например, железо, которое входит в состав большинства почв и за¬нимает четвертое место в составе земной коры (5%) после кислорода (46,6%), кремния (27,7%) и алюминия (8,1%). ■'

В табл. 2.2 приведены данные о среднем содержании (млн-3) микроэлементов в природе.

Таблица 2.2 Среднее содержание микроэлементов в природе

 

ЭлементПочваЗемная кораОтложенияМагматические породы

12345

Ми8509757601000

Ва500450690640

Jr300190200170

Sr300385450350

Cr200150130117

V10014513090

Rb80165270280

Zn501258080

Ni409595100

Cu20755770

Pb10152016

60

 

12345 .

Sn10401632

Co10352218

Mo2,52,321,7

Mg0,010,070,040,06

Cd0,20,20,5    ,0,13

Все микроэлементы могут оказывать отрицательное влияние на растения, если концен¬трация их доступных форм превышает определенные пределы. Некоторые тяжелые металлы, например, ртуть, свинец и кадмий, не очень важны для растений и животных, но опасны для здоровья человека даже при низких концентрациях.

До тех пор пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труд¬нодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным.

Однако если почвенные условия позволят перейти тяжелым металлам в почвенный рас¬твор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющих эти растения.

Доступность тяжелых металлов растениям - не постоянна.

К почвенным факторам, значительно влияющим на доступность тяжелых металлов отно¬сятся: механический состав, реакция (рН) почвы, содержание органического вещества, катионнообменная способность, дренаж.

Механический состав оказывает прямое влияние на закрепление тяжелых металлов и их высвобождение, в связи с чем, в более тяжелых почвах меньшая опасность возможной адсорб¬ции растениями избыточного (токсичного) количества тяжелых металлов.

Реакция (рН) почвы. Для того, чтобы какой-нибудь металл был адсорбирован корневой системой растения, он должен находиться в растворимой форме. Гидроокиси и карбонаты тя¬желых металлов слаборастворимы. С повышением рН почвенного раствора возрастает вероят¬ность образования нерастворимых гидроокисей Me(OH)n и карбонатов Ме(СОз)n.

Существует единое мнение, что для снижения до минимума доступности токсичного ме¬талла в почве необходимо поддерживать рН около 6,5.

Содержание органического вещества. Металлы могут образовывать сложные и ком¬плексные соединения с органическим веществом почвы, и поэтому в почвах с высоким содер¬жанием гумуса они менее доступны для поглощения растениями.

Обменная емкость катионов зависит от содержания и минералогического состава глини¬стой фракции и содержания органического вещества в почве. Чем выше обменная емкость ка-

 

тионов, тем больше удерживающая способность почв тяжелых металлов, что исключает их по¬падание в токсичных концентрациях в растения.

Дренаж почвы. Избыток воды в почве благоприятствует появлению в ней металлов с низкой валентностью в более растворимой форме.

Влияние загрязнения тяжелыми металлами на почву и растения. Это влияние обу¬словлено удерживающей способностью почв. Устойчивость почв к загрязнению тяжелыми ме¬таллами различна в зависимости от буферности.

Почвы с высокой адсорбционной способностью соответственно и высоким содержанием глин, а также органического вещества могут удерживать тяжелые металлы, особенно в верхних слоях.

Это характерно для карбонатных почв и почв с нейтральной реакцией. В этих почвах ко¬личество токсичных соединений, которые могут быть вымыты в грунтовые воды и поглощены растениями, значительно меньше, чем в песчаных кислых почвах. Однако при этом имеется риск в увеличении концентрации элементов до токсичной, что вызывает нарушение равновесия физических, химических и биологических процессов в почве. Тяжелые металлы, удерживаемые органической и коллоидной частями почвы, значительно ограничивают биологическую дея¬тельность, ингибируют процессы нитрификации, которые имеют важное значение для плодо¬родия почв.

Песчаные почвы, которые характеризуются низкой поглотительной способностью, так и кислые почвы, очень слабо удерживают тяжелые металлы, за исключением молибдена и селе¬на. Поэтому они легко адсорбируются растениями, причем некоторые из них даже в очень ма¬лых концентрациях обладают токсичным действием.

Можно сделать вывод, что загрязнение почв тяжелыми металлами негативно влияет на растительную сельскохозяйственную и лесную продукцию.

Содержание в почве свинца обычно колеблется от 0,1 до 20 мг/кг. Свинец отрицательно влияет на биологическую деятельность в почве, ингибируя активность ферментов уменьшени¬ем интенсивности выделения СО2 и численности микроорганизмов. Свинец вызывает наруше¬ние процессов дыхания микроорганизмов и клеточного деления.

Накопление свинца в тканях растений ведет к снижению интенсивности процессов окис¬ления, фотосинтеза. Одновременно свинец вызывает сокращение количества поглощаемой во¬ды и увеличение потребности в кислороде, замедляет рост растений и даже ведет к его гибели.

При скармливании животным кормов, содержащих 3 мг/кг свинца в сухой массе, в их тканях накапливается свинец.

 

Накопление свинца в организме человека может вызвать серьезные заболевания (свинцо¬вые энцефалопатии, цирроз печени и т.д.).

Накопление избыточного количества цинка отрицательно влияет на большинство поч¬венных процессов: изменяются физико-химические свойства почвы, снижается биологическая деятельность.

Цинк из почвы легко поглощается растениями, накапливается, в основном в зеленых частях. Цинк отличается сравнительно низкой токсичностью для животных. Содержание цин¬ка в почве колеблется от 10 до 800 мг/кг, хотя чаще составляет 30-50 мг/кг. В растениях цинк становится токсичным при концентрации выше 400 мг/кг (на сухую массу).

Медь содержится в почвах в количестве 1-20 мг/кг. Она токсична для большинства рас¬тений при концентрации в почвенном растворе выше 0,1 мг/кг. В почвах с высоким содержа¬нием органического вещества и глины подвижность меди низка. Загрязнение почв медью ухудшает ее физические и химические свойства: уменьшается число агрегатов, снижается их водопрочность, т.е. возникает опасность эрозии.

Кадмий в настоящее время считается одним из самых вредных тяжелых металлов, т.к. любое заметное увеличение его содержания в продуктах и кормах опасно для здоровья челове¬ка и животных. В природных условиях почвы содержат менее 1 мг/кг кадмия, однако, вокруг цинкоплавильных заводов его концентрация более 1700 мг/кг.

В природе кадмий обычно ассоциируется с цинком, слабо удерживается в почве и поэто¬му легко поглощается растениями.

Кадмий более токсичен для растений, чем цинк. Избыток кадмия в почве ингибирует микробиологические процессы, нарушает фиксацию атмосферного азота, а также процессы аммонификации, нитрификации.

Основной способ борьбы с загрязнением почвы кадмием - это удаление верхнего слоя почвы.

Одним из самых опасных токсичных веществ, попадающих в почву с отходами промыш¬ленного производства, является ртуть, которая применяется в разнообразных формах и для множества целей.

Ртуть содержится в почве в количестве 0,01-1,0 мг/кг (ПДК -.2 мг/кг) за счет испарения ртути ее концентрации небольшие. Однако в определенных условиях может происходить ме¬тилирование ртути, с образованием метилата, последний легко накапливается в пищеводе, вы¬зывая отравление организма.

Основными источниками загрязнения почв ртутью являются химические вещества, ис¬пользуемые в сельском хозяйстве. По этой причине во многих странах для обработки семян

 

запрещено использование ртутьсодержащих фунгицидов. Органические соединения ртути лег¬ко поглощаются растениями.

Ртуть даже в небольших количествах в почве, взаимодействуя с активными группами белков и аминокислот, замедляет биологические процессы, что приводит к снижению процес¬сов разложения органического вещества.

Хром в больших количествах, хотя и вызывает загрязнение почв, однако редко возника¬ют трудности в возделывании растений, т.к. от токсичен только в окисленной форме (Сгб+), об¬разующейся только при определенных условиях рН и окислительно-восстановительного по¬тенциала и не сохраняющейся в почвах надолго.

В почвах хром содержится в количестве 2-50 мг/кг (при допустимой норме 100). Хром из почвы в основном поглощается корневой системой растений.

Мышьяк в почве содержится в количестве 0,1-20 мг/кг, а в загрязненных - до 8000 мг/кг (ПДК в почве - 20 мг/кг).

Как показали исследования, земли, используемые в Японии для выращивания риса, за¬грязнены мышьяком. Рис очень чувствителен к этому загрязняющему веществу.

Если тяжелые металлы находятся в почве в концентрации, не превышающей допустимую (см. табл. 2.3) при нейтральной величине рН, то они не оказывают негативного воздействия на растения и, следовательно, на человека и животных.

В тех случаях, когда концентрации тяжелых металлов (исключая молибден и селен) в почве превышают допустимые пределы, их токсичность можно блокировать изменением рН почвы до нейтральной или слабощелочной реакции, применяя известкование, удобрения со щелочной реакцией. Кроме того, для снижения концентрации рекомендуется глубокая вспашка с извлечением на поверхность нижних горизонтов почв, содержащих меньше тяжелых метал¬лов. Однако эти меры временны; главное заключается в том, чтобы исключить, по возможно¬сти, первоначальную причину поступления тяжелых металлов в почву.

Загрязнение почв фтором. Содержание фтора в почвах сильно варьирует в зависимости от их генезиса и свойств. Почвы обычно содержат 50-200 мг/кг фтора, а загрязненные почвы -до 8000 мг/кг (ПДК - 200 мг/кг).

Песчаные почвы менее обеспечены фтором. В глинистых почвах содержание фтора изме¬няется пропорционально содержанию глины. Содержание фтора в верхнем горизонте почв обычно ниже вследствие выщелачивания.

Основные источники загрязнения почв фтором - алюминиевая, керамическая, стекольная промышленности, производство фосфорных удобрений и т.д. Некоторые минеральные удобре-

Они используются при мелиорации щелочных почв в дозе 6-12 т/га, что может оказаться ис¬точником загрязнения почв фтором.

Один из путей накопления фтора в растениях - поступление из почв (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Содержание фтора в почве и растении, мг/кг

 

Почва (общее содержа¬ние)Рожь (сухая масса)

 

со¬ломазерно

1266,50,3

4507,30,4

10628,70,4

Фтор в токсичных концентрациях ингибирует ферментативные процессы в растениях. Растения, содержащие 1 мг/кг фтора могут быть токсичными для животных. Негативное влия¬ние повышенного содержания фтора выявлено у животных в костной ткани и зубах.

Загрязнение почв радиоактивными веществами. Важным источником загрязнения почв могут быть излучения. Этот тип загрязнения появился одновременно с широким исполь¬зованием радиоактивных веществ.

Особенно опасны для почвы 90Sr и 137Cs, характеризующиеся большим периодом полу¬распада.

Радиоактивные элементы, отличающиеся умеренной или короткой жизнью (110Ва, 144Ge, 133 J, 103Ru и 106Ru, 89Sr, 95Zr), обычно распадаются раньше, чем попадают в почву, однако они могут стать опасными в дождливый период, когда капли дождя ускоряют их выпадение на почву.

Опасными являются 14&Ва, l44Ge, l31J,238U, 89Sr, 95Zr и особенно элементы с длительным периодом распада, например, l37Cs (50 лет), 90Sr (27 лет).

Радиоактивный стронций и цезий концентрируются в верхних слоях почвы, откуда они попадают в растения. Большие количества радиоактивного цезия аккумулируют лишайники в северных зонах Европы и Америки. Северные олени, которые питаются лишайниками, накап¬ливают изотопы. В 60-х годах было установлено, что содержание цезия в организме лапланд¬цев, питающихся олениной, в 10 раз больше, чем у других северных народов.

 

В северном полушарии радиоактивное загрязнение почвы продуктами распада привело к увеличению природной радиоактивности на 10-30%.

Исследования показали, что 85Sr лучше всего закрепляется органическим веществом поч¬вы с образованием нерастворимых комплексов (хелатов). Увеличение рН и количества обмен¬ных катионов кальция и калия способствуют адсорбции 85Sr. Глинистые минералы также хо¬рошо закрепляют 85Sr.

137Cs хорошо фиксируется глинистыми минералами. Чем выше рН почвы и содержание обменных катионов глины, тем прочнее l37Cs закрепляется почвами данного механического состава. В отличие от 85Sr он слабее фиксируется органическим веществом почвы. Радиоактив¬ное загрязнение - объект специального исследования во всех регионах мира.

Загрязнение почв углеводородами происходит при фонтанировании нефтескважин и резервуаров с мазутом и нефтепродуктами, очистительных заводов, а также при инфильтрации из поврежденных труб.

При фонтанировании нефтескважин может происходить загрязнение почвы вследствие засоления » одновременно с нефтью из скважины извлекаются грязь и минерализованные подземные воды.

Почва, обладая свойствами дисперсного, гетерогенного тела действует как хроматографическая колонка, в которой происходит послойное перераспределение компонентов нефти, удерживающихся в первую очередь в верхних горизонтах почв. Минерализованные воды с большой плотностью и меньшей вязкостью быстрее проникают в нижние слои почвы. Таким образом, одновременно с передвижением компонентов нефти по профилю почв происходит задерживание компонентов типа гудрона и асфальта.

Угнетение растений начинается, когда количество мазута в почве становится больше 1 кг/м2.

В почвах, загрязненных углеводородами отмечено усиленное размножение микроорга¬низмов-бактерий, фиксирующих азот, денитрифицирующих и сульфатовосстанавливающих, которые используют нефть в качестве источника углерода и энергии, приводя к минерализации и частичному окислению нефти.

Другой формой загрязнения углеводородами является загрязнение природным газом, по¬ступающим в почву при утечке его из труб. Растительность, которая растет на такой почве, ис¬пытывает нехватку кислорода, расходующегося на окисление метана при микробиологических процессах.

Загрязнение почв пестицидами. Пестициды - общее название химических веществ,

предназначенных для использования в сельском, лесном хозяйстве, в хранилищах с целью предупреждения, исключения или уничтожения вредителей, сорняков и других растительных и животных форм, включая вирусы, вредных для растений, животных.

Пестициды воздействуют на живые системы или на другие соединения способом, кото¬рый обусловлен их химическим составом и молекулярной структурой. Исходя из этого, их удобно классифицировать на хлорпроизводные углеводороды, фосфорорганические соедине¬ния, пестициды на основе карбаматов и на основе хлорфенольных кислот.

Хлорпроизводные углеводороды представляют собой такой класс пестицидов, содержа¬ние которого в настоящее время в окружающей среде довольно велико, ом ц используются чаще других, и    '„ наиболее устойчивы в окружающей среде.

ДДТ - хорошо известный и широко используемый из всех пестицидов.

Являясь объектом хозяйственной деятельности человека, почва из года в год подвергает¬ся воздействию пестицидов.

Одним из показателей поведения пестицидов в почвах и других природных системах яв¬ляется скорость и характер изменения их концентраций во времени.

Уменьшение содержания препаратов в почве и растениях со временем выражается периодом полураспада вещества (табл. 2.5).

Таблица 2.5 Период полураспада (число лет) пестицидов в почвах

 

Соединения свинца, мышьяка, меди, ртути10-30

Инсектициды, ДДТ2-4

Триазиновые гербициды1-2

Гербициды бензойной кислоты0,1-1,0

Мочевидные гербициды0,3-0,8

Фосфорорганические инсектициды0,02Ч),2

Карбаматные инсектициды0,02-0,1

Устойчивость пестицида в почве зависит от многих факторов: содержание органического вещества, свойств и содержания глинистых минералов, рН, почвенной микрофлоры, обменной катионной способности, количества осадков. Самым важным фактором является химическая природа пестицида. Учитывая потенциальную опасность загрязнения почв и окружающей сре¬ды остаточными количествами пестицидов, перешли к использованию легкоразлагаемых пес¬тицидов, таких как карбаматные, фосфорорганические
1   2



Скачать файл (273.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru