Забруднення грунтів важкими металами
План
Важкі метали
Біогеохімічні властивості важких металів
Ванадій.
Вісмут
Залізо
Кадмій
Кобальт
Марганець
Мідь
Молібден
Миш'як
Нікель
Олово
Ртуть
Свинець
Тетраетілсвінец
Срібло
Сурма
Хром
Цинк
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Марганець
У поверхневі води марганець поступає в результаті вилуговування залізомарганцевих руд і інших мінералів, що містять марганець (піролюзит, псиломелан, брауніт, манганіт, чорна охра). Значні кількості марганцю поступають в процесі розкладання водних тваринних і рослинних організмів, особливо синьо-зелених, диатомових водоростей і вищих водних рослин. З'єднання марганцю виносяться у водоймища із стічними водами марганцевих збагачувальних фабрик, металургійних заводів, підприємств хімічної промисловості і з шахтними водами.
Пониження концентрації іонів марганцю в природних водах відбувається в результаті окислення Mn(II) до MnO2 і інших високовалентних оксидів, що випадають в осад. Основні параметри, що визначають реакцію окислення, - концентрація розчиненого кисню, величина рН і температура. Концентрація розчинених з'єднань марганцю знижується унаслідок утилізації їх водоростями.
Головна форма міграції з'єднань марганцю в поверхневих водах - суспензії, склад яких визначається у свою чергу складом порід, дреніруємих водами, а також колоїдні гідроксиди важких металів і сорбовані з'єднання марганцю. Істотне значення в міграції марганцю в розчиненій і колоїдній формах мають органічні речовини і процеси комплексоутворення марганцю з неорганічними і органічними лігандами. Mn(II) утворює розчинні комплекси з бікарбонатами і сульфатами. Комплекси марганцю з іоном хлору зустрічаються рідко. Комплексні з'єднання Mn(II) з органічними речовинами звичайно менш міцні, ніж з іншими перехідними металами. До них відносяться з'єднання з амінами, органічними кислотами, амінокислотами і гумусними речовинами. Mn(III) в підвищених концентраціях може знаходитися в розчиненому поляганні тільки у присутності сильних комплексоутворювачів, Mn(YII) в природних водах не зустрічається.
У річкових водах зміст марганцю коливається звичайно від 1 до 160 мкг/дм3, середній вміст в морських водах складає 2 мкг/дм3, в підземних - n.102 - n.103 мкг/дм3.
Концентрація марганцю в поверхневих водах схильна до сезонних коливань.
Чинниками, що визначають зміни концентрацій марганцю, є співвідношення між поверхневим і підземним стоком, інтенсивність споживання його при фотосинтезі, розкладання фітопланктону, мікроорганізмів і вищої водної рослинності, а також процеси осадження його на дно водних об'єктів.
Роль марганцю в житті вищих рослин і водоростей водоймищ вельми велика. Марганець сприяє утилізації CO2 рослинами, чим підвищує інтенсивність фотосинтезу, бере участь в процесах відновлення нітратів і асиміляції азоту рослинами. Марганець сприяє переходу активного Fe(II) в Fe(III), що оберігає клітку від отруєння, прискорює зростання організмів і т.д. Важлива екологічна і фізіологічна роль марганцю викликає необхідність вивчення і розподілу марганцю в природних водах.
Для водоймищ санітарно-побутового використовування встановлена ПДКв (по іону марганцю), рівна 0.1 мг/дм3.
Нижче представлені карти розподілу середніх концентрацій металів: марганцю, міді, нікелю і свинцю, побудовані за даними наглядів за 1989 - 1993 рр. в 123 містах. Використовування більш пізніх даних передбачається недоцільним, оскільки у зв'язку з скороченням виробництва значно знизилися концентрації зважених речовин і відповідно, металів.
Вплив на здоров'я. Багато металів є складовою пилу і роблять істотний вплив на здоров'я.
Марганець поступає в атмосферу від викидів підприємств чорної металургії (60% всіх викидів марганцю), машинобудування і металообробки (23%), кольорової металургії (9%), численних дрібних джерел, наприклад, від зварювальних робіт.
Високі концентрації марганцю приводять до появи нейротоксичних ефектів, прогресуючої поразки центральної нервової системи, пневмонії. Найвищі концентрації марганцю (0,57 - 0,66 мкг/м3) спостерігаються в крупних центрах металургії: в Липецьку і Череповце, а також в Магадані. Більш всього міст з високими концентраціями Mn (0,23 - 0,69 мкг/м3) зосереджено на Кольському півострові: Заполярний, Кандалакша, Мончегорськ, Оленегорськ (див. карту).
За 1991 - 1994 рр. викиди марганцю від промислових джерел знизилися на 62%, середні концентрації – на 48%.
Мідь
Мідь - один з найважливіших мікроелементів. Фізіологічна активність міді пов'язана головним чином з включенням її до складу активних центрів окислювально-відновних ферментів. Недостатній вміст міді в грунтах негативно впливає на синтез білків, жирів і вітамінів і сприяє безплідності рослинних організмів. Мідь бере участь в процесі фотосинтезу і впливає на засвоєння азоту рослинами. Разом з тим, надмірні концентрації міді надають несприятливу дію на рослинні і тваринні організми.
Вміст міді в прісних природних водах коливається від 2 до 30 мкг/дм3, в морських водах - від 0.5 до 3.5 мкг/дм3. Підвищені концентрації міді (до декілька грамів в літрі) характерні для кислих рудникових вод.
У природних водах найбільш часто зустрічаються з'єднання Cu(II). Із з'єднань Cu(I) найбільш поширені важко розчинні у воді Cu2O, Cu2S, CuCl. За наявності у водному середовищі лігандів разом з рівновагою дисоціації гідроксида необхідно враховувати утворення різних комплексних форм, що знаходяться в рівновазі з акваіонами металу.
Основним джерелом надходження міді в природні води є стічні води підприємств хімічної, металургійної промисловості, шахтні води, альдегідні реагенти, що використовуються для знищення водоростей. Мідь може з'являтися в результаті корозії мідних трубопроводів і інших споруд, що використовуються в системах водопостачання. В підземних водах зміст міді обумовлений взаємодією води з гірськими породами, що містять її (халькопірит, халькозин, ковелін, борніт, малахіт, азурит, хризакола, бротантін).
Гранично допустима концентрація міді у воді водоймищ санітарно-побутового водокористування складає 0.1 мг/дм3 (лімітуючий ознаку шкідливості — загальносанітарний), у воді рибогосподарських водоймищ - 0.001 мг/дм3.
Місто | M |
Норільськ | 2382,3 |
Ревда | 1162,9 |
Мончегорськ | 933,7 |
Красноуральськ | 653,0 |
Кольчугино | 140,1 |
Нікель | 81,8 |
Заполярний | 81,0 |
Викиди М (тыс.т/год) оксиду міді і середньорічні концентрації q (мкг/м3) міді. Мідь поступає в повітря з викидами металургійних виробництв. У викидах твердих речовин вона міститься в основному у вигляді з'єднань, переважно оксиду міді.
На частку підприємств кольорової металургії доводиться 98,7 % всіх антропогенних викидів цього металу, з них 71% здійснюється підприємствами концерну “Норільській нікель”, розташованими в Заполярному і Нікелі, Мончегорське і Норільське, а ще приблизно 25% викидів міді здійснюються в Ревде, Красноуральське, Кольчугино і в інших.
Як видно з карти, на найвищих концентраціях міді наголошені в містах Липецьк і Рудна Пристань. Підвищені також концентрації міді в містах Кольського півострова, в Заполярному, Мончегорське, Нікелі, Оленегорське, а також в Норільське.
Високі концентрації міді приводять до інтоксикації, анемії і захворювання гепатитом.
Викиди міді від промислових джерел знизилися на 34%, середні концентрації – на 42%.