Откуда появляются тяжелые металлы в почве?
Главные источники тяжелых металлов – отходы промышленных предприятий, различные типы электростанций, заводы из добывающей и перерабатывающей отрасли, а также выхлопы автомобильной и некоторой иной техники. Чаще всего тяжелые металлы попадают в окружающую среду в виде аэрозолей или таких химических соединений как сульфаты, сульфиды, карбонаты, оксиды и др.
Какие из тяжелых металлов чаще всего загрязняют почву? Наиболее распространенным металлами из группы тяжелых в промышленных отходах являются ртуть, свинец и кадмий. Также нередко встречается среди вредных выбросов мышьяк, цинк, железо, медь и марганец.
Тяжелые металлы могут попадать в окружающую среду в нерастворимых и растворимых формах.
Пути засорения почвы тяжелыми металлами
Первый способ загрязнения тяжелыми металлами почвы – попадание в воду и дальнейшее распространение этой воды в грунте.
Другой вариант – попадание тяжелых металлов в атмосферу и выпадение в осадок посредством сухого осаждения или мокрого осаждения.
Взаимодействие почвы с тяжелыми металлами
Почва является адсорбентом различных типов химических элементов, в том числе и тяжелых металлов. На протяжении длительного периода они находятся в грунте, проходя постепенную дезактивацию. Для некоторых тяжелых металлов эти сроки могут составлять несколько сотен или даже тысяч лет.
Ионы тяжелых и других металлов могут вступать в реакцию с компонентами почвы, утилизируясь путем выщелачивания, с помощью эрозии, дефляции и благодаря растениям.
Какие существуют методы определения тяжелых металлов в почве?
Прежде всего, надо понимать, что состав почвы неоднородный, поэтому даже на одном и том же земельном участке почвенные показатели могут сильно различаться в различных его частях. Поэтому нужно брать несколько проб и либо исследовать каждую в отдельности, либо смешивать их в единую массу и брать образец для исследования оттуда.
Количество методов определения металлов в почве достаточно велико, например некоторые из них:
- метод определения подвижных форм.
- метод определения обменных форм.
- метод выявления растворимых в кислотах (техногенных) форм.
- метод валового содержания.
С помощью данных методик производится процесс вытяжки металлов из почвы. Впоследствии нужно определить процент содержания тех или иных металлов в самой вытяжке, для чего применяются три основных технологии:
1) Атомно-абсорбционная спектрометрия.
2) Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.
3) Электрохимические методы.
Прибор для соответствующей технологии выбирается в зависимости от того, какой элемент исследуется и какая его концентрация предполагается в почвенной вытяжке.
Спектрометрические методы исследования тяжелых металлов в почве
1) Атомно-абсорбционная спектрометрия.
Проба грунта растворяется в специальном растворителе, после чего реагент связывается с определенным металлом, выпадает в осадок, высушивается и прокаливается, чтобы вес стал постоянным. Затем производится взвешивание с использованием аналитических весов.
К недостаткам этого метода относится значительное количество времени, требуемое на анализ, и высокий уровень квалификации исследователя.
2) Атомно-абсорбционная спектрометрия с плазменной атомизацией.
Это более распространенный метод, позволяющий определить сразу несколько различных металлов за один прием. Также отличается точностью. Суть метода заключается в следующем: пробу нужно перевести в газообразное атомное состояние, затем анализируется степень поглощения атомами газов излучения – ультрафиолетового или видимого.
Электрохимические методы исследования тяжелых металлов в почве
Подготовительный этап заключается в растворении образца почвы в водном растворе. В дальнейшем применяются такие технологии определения в нем тяжелых металлов:
- потенциометрия.
- вольтамперометрия.
- кондуктометрия.
- кулонометрия.