Характеристика важких металів

Забруднення ґрунтів важкими металами

Ґрунт - особливе природне утворення, що володіють рядом властивостей, властивих живій і неживій природі, що сформувалося в результаті тривалого перетворення поверхневих шарів літосфери під спільним взаємозумовленим взаємодією гідросфери, атмосфери, живих і мертвих організмів.

На відміну від води і атмосферного повітря, ґрунт є найбільш об'єктивним і стабільним індикатором техногенного забруднення. Ґрунт чітко відображає рівень забруднюючих речовин та їх розподіл. Ґрунт піддається впливу забруднювачів, що надходять з атмосфери, з поверхневим стоком, з підґрунтових порід і підземних вод.

За оцінкою науковців на сьогодні понад 9,0 млн. га сільськогосподарських угідь зазнали радіоактивного забруднення внаслідок катастрофи на ЧАЕС, значні площі ґрунтів щорічно забруднюються пестицидами та близько 20% орних земель забруднено важкими металами.

Важкі метали та їх особливості

Важкі метали це кольорові метали, щільність яких більше щільності заліза. До важких металів, коефіцієнт концентрації яких більше 100, відносяться олово (Sn), молібден (Mn), вольфрам (W), срібло (Ag), мідь (Cu), ртуть (Hg), свинець (Pb), стронцій (Sr), цинк (Zn), барій (Ba), кобальт (Со), нікель (Ni), залізо (Fe), йод (I), фтор (F), марганець (Mn).

Ці хімічні речовини найчастіше потрапляють у продукти харчування з довкілля. Вони можуть надходити не тільки з їжею, але і з вдихуваним повітрям і питною водою, однак аліментарний (харчовий) шлях у більшості випадків є основним. Частина елементів належить до життєво необхідних - біомікро-елементів. Для більшості з них визначена оптимальна фізіологічна потреба. Так, для дорослої людини лобова потреба становить: у міді - 2-2,5 мг, у марганці - 5-6 мг, у кобальті - 0,1-0,2 мг, у цинку - 10-12 мг, у молібдені - 0,2-0,3 мг, у нікелі - 0,6-0,8 мг, у залізі - 15-20 мг, у йоді - 0,2 мг, у фторі - 2,3 мг.

Особливістю важких металів є те, що в невеликих кількостях майже всі вони необхідні для рослин і живих організмів. Проте перевищення допустимого їх кількості призводить до серйозних захворювань. Особливою токсичністю вирізняються деякі важкі метали (ртуть, кадмій, свинець).

Згадані забруднювачі потрапляють у харчову сировину і продукти переважно такими шляхами:

у районах родовища металевих або інших руд відповідними елементами забруднюється ґрунт, а від нього - рослинність і води;

вони містяться в атмосферних викидах та інших відходах промислових підприємств, електростанцій, транспорту;

ґрунт може забруднюватися цими хімічними речовинами внаслідок удобрення недостатньо очищеними стічними водами, осадом з очисних споруд.

Наявність згаданих хімічних речовин у харчових продуктах у кількостях, що в 2-3 рази перевищують фонові, небажана, а перевищення гранично допустимих концентрацій (ГДК) - недопустиме. Вісім із них (ртуть, кадмій, мишяк, свинець, мідь, стронцій, цинк, залізо) Обєднана комісія ФАО і ВООЗ з харчового кодексу зарахувала до компонентів, вміст яких контролюється при міжнародній торгівлі продуктами харчування.

В Україні, крім того, за наявності відповідних показань, підлягають контролю ще сім хімічних елементів: сурма, нікель, хром, алюміній, фтор, йод, селен.

Важкі метали небезпечні тим, що вони мають здатність накопичуватися в живих організмах, включатися в метаболічний цикл, утворювати високотоксичні металоорганічні з'єднання (наприклад, метил - ртуть, алкіл свинцю), змінювати форми знаходження при переході від однієї природного середовища в іншу, не піддаючись біологічного розкладання. Важкі метали викликають у людини серйозні фізіологічні порушення, токсикоз, алергію, онкологічні захворювання, негативно впливають на зародок і генетичну спадковість.

Характеристика важких металів

Кадмій не належить до біомікроелементів. Він вважається одним із найнебезпечніших металів, що забруднюють їжу. У геохімічних провінціях вміст кадмію в рослинних продуктах відраює від одиниць до десятків мкг/кг, рідко сягаючи 100-180 мкг/кг. В окремих продуктах, досліджених у деяких країнах, виявлено такі концентрації кадмію: у зернових - 28-95 мкг/кг, у горосі - 15-19 мкг/кг, у картоплі - 12-50 мкг/кг, у капусті - 2-26 мкг/кг, у фруктах - 9-42 мкг/кг, в рослинній олії - 10-50 мкг/л, у цукрі - 5-31 мкг/кг. Найвищі концентрації кадмію в грибах - 100-500 мкг/кг. На думку багатьох вчених (К. Рейлі, 1985), концентрація кадмію в рослинах має тенденцію до підвищення, що, очевидно повязано з використанням добрив та пестицидів, що містять домішки кадмію. Показану чітку залежність між вмістом кадмію в ґрунті і його концентрацією в рослинних продуктах. Кадмій належить до сильно отруйних речовин. Смертельна доза кадмію становить 150 мг/кг маси тіла. Потрапляючи в організм, кадмій накопичується в нирках, печінці і статевих органах, що веде до розвитку гіпертонії, призводить до деформації скелета, зниження зростання і сильним больовим відчуттям у попереку. З кадмієм також пов'язані рак передміхурової залози, ниркові розлади, протеїнурія, хвороба «ітай - ітай». Експерти ФАО запропонували вважати допустимим для дорослих людей тижневе надходження кадмію в кількості 500 мкг, а допустимою добовою дозою - 1 мкг/кг маси тіла.

Ртуть не належить до життєво необхідних мікроелементів. Ртуть та її сполуки зараховують до найнебезпечніших, високотоксичних речовин у довкіллі. Встановлено, що ртуть в ґрунт надходить з деякими пестицидами, побутовими відходами та вийшли з ладу вимірювальними приладами. Наприклад, одна люмінесцентна лампа містить 80 мг ртуті. Сумарні неконтрольовані викиди ртуті складають 4 - 5 тис. т / рік. Сполуки, що містять ртуть, здатні проникати в рослини через листя й кореневу систему. В Україні вміси ртуті в їстівних частинах сільськогосподарських культур часто становить від 2 до 20 мкг/кг, рідко - до 50 мкг/кг і максимум до 200 мкг/кг. В овочах у середньому він дорівнює 3-59 мкг/кг, у фруктах - 10-124 мкг/кг, у зернових - 10-103 мкг/кг. Вища, ніж у рослинах, концентрація ртуті в грибах та рибі (від 6 до 447 мкг/кг). При постійному надходженні ртуті в організм у малих кількостях відбувається ураження центральної і вегетативної нервової системи, що приводить до легкої збудливості і ослаблення пам'яті, а також печінки, нирок, органів травлення. В наслідок надходження в організм невеликих доз ртуті, має назву мікромеркуріалізм. При ній відзначаються головний біль, швидка стомлюваність, послаблення памяті, почуття тривоги, апатія, погіршення апетиту, схуднення, зниження імунітету. Вміст ртуті на думку, експертів ФАО, не повинен перевищувати 0,03 мг/кг, що нижче або на рівні фону. У нашій країні ртуть нормується в продуктах харчування за токсикологічною ознакою (див. табл. 3.2).

Свинець також не належить до життєво необхідних мікроелементів. Він є дуже токсичним для живих організмів. З кожної тонни видобутого свинцю до 25 кг його надходить в навколишнє середовище. Величезна кількість свинцю виділяється в атмосферу разом з вихлопними газами автомобілів. Забруднення ґрунту і рослин свинцем вздовж автомобільних доріг поширюється на відстань до 200 метрі, а рівень забрудненості сягає 100-1000 мг/кг. Рослини, що виросли на ґрунтах, забруднених свинцем, поблизу підприємств та автострад, багатші на цей елемент; овочі, злаки містять свинцю щонайменше 0,2 мг/кг, что сто до 1 мг/кг і більше. Значна кількість свинцю виявилася в чаї - до 43 мг/кг. Попадання свинцю в організм людини через сільськогосподарські продукти може призвести до ураження кровотворної, нервової, травної системі та нирок.

ФАО встановила як максимально допустиме надходження свинцю для дорослої людини - 3 мг на тиждень. В Україні свинець нормується за токсикологічною ознакою.

Забруднення ґрунту міддю і цинком щорічно складає 35 і 27 кг/км відповідно. Підвищення концентрацій цих металів у ґрунті призводить до уповільнення росту рослин та зниження врожайності сільськогосподарських культур.

Поиск по сайту: