Процессы, определяющие поведение тяжелых металлов в почве

Введение

Почва – это слой суши на поверхности земного шара, который возник в результате взаимодействия климатических условий, растений, животных и всевозможных микроорганизмов. Почву можно назвать большой экосистемой. В одном кубическом метре почвы живет несколько миллионов различных микроорганизмов.
Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением почвы является загрязнение тяжелыми металлами. Тяжелые маталлы наносят вред не только окружающей природе, но и пагубно влияют на человека.
Объект реферата – почва.
Предмет реферата – процессы в почве, определяющие поведение тяжелых металлов.
Цель реферата – изучить, обобщить, проанализировать имеющиеся данные о процессах, определяющих поведение тяжелых металлов в почве.
Задачи реферата вытекают из цели реферата и являеются:
- изучить литуратуру по загрязнению почвы тяжелыми металлами;
- изучить процессы, протекающие в почве;
- обобщить найденные материалы;
- проанализировать имеющиеся данные;
- сделать выводы.
тяжелые металлы
К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц [1]
Металлы представляют собой вещества с высокой электропроводностью, пластичностью, и блеском, которые добровольно теряют свои электроны с образованием дырок. Распределение металла в атмосфере контролируется свойствами данного металла и различными факторами окружающей среды. 
Тяжелыми металлами, как правило, называют те металлы, которые обладают удельной плотностью более 8 г/см 3 и отрицательно влияют на окружающую среду и живые организмы.  Эти металлы являются наиболее существенными для поддержания различные биохимических и физиологических функций в живых организма, когда они в очень низких концентрациях, однако они становятся вредными, когда концентраиц яих превышают определенные пороговые концентрации. Хотя признается , что тяжелые металлы имеют много неблагоприятных последствий для здоровья и последний в течение длительного периода времени, воздействие тяжелых металлов продолжается и растет во многих частях мира. Тяжелые металлы являются значительными загрязнителями окружающей среды и их токсичность является проблема повышения значимости для экологических, эволюционных, пищевых и экологических причин. Наиболее часто ТМ встречаются в сточных водах, это мышьяк, кадмий, хром, медь, свинец, никель и цинк. Все они вызывают риски для здоровья человека и окружающей среды.  На рис. 1. показано глобальное производство и потребление отдельных токсичных металлов в течение 1850-1990 гг.

Рис. 1. Глобальное производство и потребление отдельных токсичных металлов в течение 1850-1990 гг.
Источники поступления тяжелых металлов в почву различны. Их виды схематически представлены на рис. 2.

Рис. 2. Источники поступления тяжелых металлов в почву
Тяжелые металлы накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции - выдувании почв.
Период полуудаления или удаления половины от начальной концентрации составляет продолжительное время: для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 110 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет. В гумусовой части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений.
Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН [1].
Процессы в почве и тяжелые металлы
Почва является основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неё в Мировой океан. Из почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу более высокоорганизованным животным.
Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почве гораздо выше, чем в других частях биосферы, что приводит к изменению состава и свойств почвы как динамической системы и в конечном итоге вызывает нарушение равновесия экологических процессов.
В естественных нормальных условиях все процессы, происходящие в почвах, находятся в равновесии

. Изменение состава и свойств почвы может быть вызвано природными явлениями, но наиболее часто в нарушении равновесно состоянию почвы повинен человек:
атмосферный перенос загрязняющих веществ в виде аэрозолей и пыли
сельскохозяйственные загрязнения
неземное загрязнение
загрязнение нефтью и нефтепродуктами
растительный опад.
Если почвы загрязнены тяжелыми металлами и радионуклидами, то очистить их практически невозможно. Пока известен единственный путь: засеять такие почвы быстрорастущими культурами, дающими большую фитомассу. Такие культуры, извлекающие тяжелые металлы, после созревания подлежат уничтожению. На восстановление загрязненных почв требуются десятки лет.

Процессы, определяющие попадания ТМ в почву
Атмосферный перенос загрязняющих веществ в виде аэрозолей и пыли
Пыль и аэрозоли могут нанести значительный ущерб человеческому организму, разрушая здоровье людей как прямым, так и косвенным образом.
Аэрозоли представляют собой коллоидные системы, в которых дисперсионной средой служит, как правило, воздух. Диаметр частиц лежит в пределах 0,1–0,001 мкм. В отличие от пыли аэрозоли содержат не только твердые, но и жидкие частицы. Жидкие капельки могут содержать и растворенные в них вещества.
Особенно опасна способность мелкой пыли служить абсорбентом для ядовитых веществ. Иначе говоря, тонкая пыль может связывать на поверхности своих частиц токсичные вещества, имеющиеся в среде, например SO2 или канцерогенные углеводороды, и проносить их в организм. Наиболее опасные компоненты пыли: мышьяк, кадмий, свинец, селен, ртуть, ванадий, асбест [2 c. 8].
Таким образом, таким видом переноса обычно пользуются такие ТМ как: фтор, мышьяк, кадмий, свинец, селен, ртуть и др.
Сельскохозяйственные загрязнения
Посредством сельскохозяйственного загрязнения в почву с удобрениями и пестицидами так же попадают некоторые ТМ.
Сельскохозяйственное загрязнение носит площадной и даже региональный характер. При интенсивном и недостаточно контролируемом использовании ядохимикатов и минеральных удобрений последние вместе с оросительными водами и атмосферными осадками проникают в грунтовые вооды и загрязняют их [3 c. 175].
Неземное загрязнение.
К наземному загрязнению относят образование отвалов крупнотоннажных производств и выбросы топливно-энергетических комплексов.
На долю топливно-энергетического комплекса приходится около 48% выбросов вредных веществ в атмосферу и 27% сброса загрязненных сточных вод, свыше 30% твердых отходов и до 70% общего объема парниковых газов. При этом, загрязняя окружающую природную среду, предприятия топливно-энергетического комплекса несут существенные экономические потери [4 c. 7].
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами
Главным ТМ который попадая в почву с сжизанимем такого нефтепродукта как бензин является - свинец.
Свинец, наверное, наиболее известен среди других тяжелых металлов. В окружающую среду он попадает главным образом в результате деятельности человека. Свинец и его соединения использовались при производстве посуды, его применяют в электрических автомобильных батареях, припоях, кухонной посуде, пестицидах и красящих составах. Одно из соединений свинца и кислорода — свинцовый сурик (РЬ304) — основной компонент краски, защищающей мосты и другие стальные конструкции от коррозии.
Агентство по охране окружающей среды США установило норму, согласно которой наличие свинца в питьевой воде не должно превышать 0,05 млн