26.09.2019

बुनियादी अनुसंधान। साहित्य की समीक्षा

मानव उत्पादन गतिविधियों (उद्योग, परिवहन, आदि) के परिणामस्वरूप पर्यावरण में प्रवेश करने वाली भारी धातुएं जीवमंडल के सबसे खतरनाक प्रदूषकों में से हैं। पारा, सीसा, कैडमियम, तांबे जैसे तत्वों को "पदार्थों का एक महत्वपूर्ण समूह - पर्यावरणीय तनाव के संकेतक" के रूप में वर्गीकृत किया गया है। यह अनुमान है कि प्रतिवर्ष केवल धातुकर्म उद्यम पृथ्वी की सतह पर 150 हजार टन से अधिक तांबा फेंकते हैं; 120 - जस्ता, लगभग 90 - सीसा, 12 - निकल और लगभग 30 टन पारा। ये धातुएं जैविक चक्र के अलग-अलग लिंक में तय होती हैं, सूक्ष्मजीवों और पौधों के बायोमास में जमा होती हैं, और ट्राफिक श्रृंखलाओं के साथ जानवरों और मनुष्यों के शरीर में प्रवेश करती हैं, उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि को नकारात्मक रूप से प्रभावित करती हैं। दूसरी ओर, भारी धातुएं एक निश्चित तरीके से पारिस्थितिक स्थिति को प्रभावित करती हैं, जिससे कई जीवों के विकास और जैविक गतिविधि में बाधा उत्पन्न होती है।


मिट्टी के सूक्ष्मजीवों पर भारी धातुओं के प्रभाव की समस्या की प्रासंगिकता इस तथ्य से निर्धारित होती है कि यह मिट्टी में है कि कार्बनिक अवशेषों के खनिजकरण की सभी प्रक्रियाएं केंद्रित हैं, जो जैविक और भूवैज्ञानिक चक्रों के संयुग्मन को सुनिश्चित करती हैं। मिट्टी जीवमंडल का पारिस्थितिक नोड है, जिसमें जीवित और निर्जीव पदार्थों की परस्पर क्रिया सबसे अधिक तीव्रता से आगे बढ़ती है। मिट्टी पर, पृथ्वी की पपड़ी, जलमंडल, वायुमंडल और भूमि पर रहने वाले जीवों के बीच चयापचय की प्रक्रियाएं बंद हो जाती हैं, जिनमें से एक महत्वपूर्ण स्थान मिट्टी के सूक्ष्मजीवों का कब्जा है।
Roshydromet के दीर्घकालिक अवलोकनों के आंकड़ों से, यह ज्ञात है कि भारी धातुओं के साथ मिट्टी के प्रदूषण के कुल सूचकांक के अनुसार, पांच किलोमीटर के क्षेत्र के भीतर क्षेत्रों के लिए गणना की जाती है, रूस की 2.2% बस्तियां "की श्रेणी से संबंधित हैं" अत्यंत खतरनाक प्रदूषण", 10.1% - "खतरनाक प्रदूषण", 6.7% - "मामूली खतरनाक प्रदूषण"। रूसी संघ के 64 मिलियन से अधिक नागरिक अत्यधिक वायु प्रदूषण वाले क्षेत्रों में रहते हैं।
1990 के दशक की आर्थिक मंदी के बाद, पिछले 10 वर्षों में रूस ने फिर से उद्योग और परिवहन से प्रदूषक उत्सर्जन के स्तर में वृद्धि देखी है। औद्योगिक और घरेलू कचरे के उपयोग की दर कीचड़ के भंडारों में बनने की दर से कई गुना पीछे है; लैंडफिल और लैंडफिल में 82 बिलियन टन से अधिक उत्पादन और खपत अपशिष्ट जमा हो गया है। उद्योग में कचरे के उपयोग और बेअसर होने की औसत दर लगभग 43.3% है, ठोस घरेलू कचरे का प्रत्यक्ष निपटान लगभग पूरी तरह से किया जाता है।
रूस में अशांत भूमि का क्षेत्रफल वर्तमान में 1 मिलियन हेक्टेयर से अधिक है। इनमें से कृषि में 10%, अलौह धातु विज्ञान - 10, कोयला उद्योग - 9, तेल उत्पादन - 9, गैस - 7, पीट - 5, लौह धातु विज्ञान - 4% है। 51 हजार हेक्टेयर भूमि बहाल होने से सालाना इतनी ही संख्या अशांत की श्रेणी में चली जाती है।
शहरी और औद्योगिक क्षेत्रों की मिट्टी में हानिकारक पदार्थों के संचय के साथ एक अत्यंत प्रतिकूल स्थिति भी विकसित हो रही है, क्योंकि वर्तमान में पूरे देश में 100 हजार से अधिक खतरनाक उद्योग और सुविधाएं (जिनमें से लगभग 3 हजार रासायनिक हैं) पंजीकृत हैं, जो अत्यधिक जहरीले पदार्थों के बड़े पैमाने पर रिलीज के साथ औद्योगिक प्रदूषण और दुर्घटनाओं के जोखिम के उच्च स्तर को पूर्व निर्धारित करता है।
कृषि योग्य मिट्टी पारा, आर्सेनिक, सीसा, बोरान, तांबा, टिन, बिस्मथ जैसे तत्वों से दूषित होती है, जो कीटनाशकों, बायोकाइड्स, पौधों की वृद्धि उत्तेजक, संरचना बनाने वाले के रूप में मिट्टी में प्रवेश करती है। विभिन्न अपशिष्ट उत्पादों से बने गैर-पारंपरिक उर्वरकों में अक्सर उच्च सांद्रता में प्रदूषकों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है।
कृषि में खनिज उर्वरकों के उपयोग का उद्देश्य मिट्टी में पौधों के पोषक तत्वों की मात्रा को बढ़ाना, फसल की पैदावार बढ़ाना है। हालांकि, मुख्य पोषक तत्वों के सक्रिय पदार्थ के साथ, कई अलग-अलग रसायन भारी धातुओं सहित उर्वरकों के साथ मिट्टी में प्रवेश करते हैं। उत्तरार्द्ध फीडस्टॉक में जहरीली अशुद्धियों की उपस्थिति, उत्पादन प्रौद्योगिकियों की अपूर्णता और उर्वरकों के उपयोग के कारण है। इस प्रकार, खनिज उर्वरकों में कैडमियम की सामग्री कच्चे माल के प्रकार पर निर्भर करती है जिससे उर्वरक उत्पन्न होते हैं: कोला प्रायद्वीप के एपेटाइट्स में, अल्जीरियाई फॉस्फोराइट्स में इसकी एक नगण्य मात्रा (0.4-0.6 मिलीग्राम / किग्रा) होती है - 6 तक, और मोरक्कन में - 30 मिलीग्राम / किग्रा से अधिक। अल्जीरिया और मोरक्को के फॉस्फोराइट्स की तुलना में कोला एपेटाइट्स में सीसा और आर्सेनिक की उपस्थिति क्रमशः 5-12 और 4-15 गुना कम है।
ए.यू. एडिव एट अल। खनिज उर्वरकों (मिलीग्राम/किलो) में भारी धातुओं की सामग्री पर निम्नलिखित डेटा देता है: नाइट्रोजन - पीबी - 2-27; जेडएन - 1-42; घन - 1-15; सीडी - 0.3-1.3; नी - 0.9; फास्फोरस - क्रमशः 2-27; 23; 10-17; 2.6; 6.5; पोटेशियम - क्रमशः 196; 182; 186; 0.6; 19.3 और एचजी - 0.7 मिलीग्राम/किलोग्राम, यानी उर्वरक मिट्टी-पौधे प्रणाली के प्रदूषण का स्रोत हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, N45P60K60, Pb - 35133 mg/ha, Zn - 29496, Cu - 29982, Cd - 1194, Ni - 5563 mg/ha की खुराक पर विशिष्ट चेरनोज़म पर शीतकालीन गेहूं मोनोकल्चर के लिए खनिज उर्वरकों के आवेदन के साथ। लंबी अवधि में, उनकी राशि महत्वपूर्ण मूल्यों तक पहुंच सकती है।
तकनीकी स्रोतों से वातावरण में छोड़े गए धातुओं और मेटलॉइड्स के परिदृश्य में वितरण प्रदूषण के स्रोत से दूरी, जलवायु परिस्थितियों (हवाओं की ताकत और दिशा), इलाके पर, तकनीकी कारकों (कचरे की स्थिति) पर निर्भर करता है। पर्यावरण में प्रवेश करने वाले कचरे की विधि, उद्यमों के पाइप की ऊंचाई )।
मृदा प्रदूषण तब होता है जब धातु और धातु के तकनीकी यौगिक किसी भी चरण अवस्था में पर्यावरण में प्रवेश करते हैं। सामान्य तौर पर, एरोसोल प्रदूषण ग्रह पर व्याप्त है। इस मामले में, सबसे बड़े एरोसोल कण (> 2 माइक्रोन) प्रदूषण स्रोत के तत्काल आसपास के क्षेत्र में (कई किलोमीटर के भीतर) गिर जाते हैं, जिससे प्रदूषकों की अधिकतम सांद्रता वाला क्षेत्र बन जाता है। प्रदूषण का पता दसियों किलोमीटर की दूरी पर लगाया जा सकता है। प्रदूषण क्षेत्र का आकार और आकार उपरोक्त कारकों के प्रभाव से निर्धारित होता है।
प्रदूषकों के मुख्य भाग का संचय मुख्य रूप से धरण-संचय मृदा क्षितिज में देखा जाता है। वे विभिन्न अंतःक्रियात्मक प्रतिक्रियाओं के कारण एल्युमिनोसिलिकेट्स, गैर-सिलिकेट खनिजों, कार्बनिक पदार्थों से बंधे होते हैं। उनमें से कुछ इन घटकों द्वारा मजबूती से पकड़े हुए हैं और न केवल मिट्टी की रूपरेखा के साथ प्रवास में भाग लेते हैं, बल्कि जीवित जीवों के लिए खतरा भी पैदा नहीं करते हैं। मृदा प्रदूषण के नकारात्मक पर्यावरणीय परिणाम धातुओं और उपधातुओं के गतिशील यौगिकों से जुड़े हैं। मृदा में इनका निर्माण मृदा के ठोस प्रावस्थाओं की सतह पर इन तत्वों की सान्द्रता के कारण होता है, जो सोखने-उजाने, अवक्षेपण-विघटन, आयन विनिमय और जटिल यौगिकों के निर्माण की प्रतिक्रियाओं के कारण होता है। ये सभी यौगिक मिट्टी के घोल के साथ संतुलन में हैं और एक साथ विभिन्न रासायनिक तत्वों के मिट्टी के मोबाइल यौगिकों की एक प्रणाली का प्रतिनिधित्व करते हैं। अवशोषित तत्वों की मात्रा और मिट्टी द्वारा उनके प्रतिधारण की ताकत तत्वों के गुणों और मिट्टी के रासायनिक गुणों पर निर्भर करती है। धातुओं और उपधातुओं के व्यवहार पर इन गुणों के प्रभाव की सामान्य और विशिष्ट दोनों विशेषताएं हैं। अवशोषित तत्वों की सांद्रता बारीक बिखरे हुए मिट्टी के खनिजों और कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति से निर्धारित होती है। अम्लता में वृद्धि धातु यौगिकों की घुलनशीलता में वृद्धि के साथ होती है, लेकिन धातु यौगिकों की घुलनशीलता में एक सीमा होती है। प्रदूषकों के अवशोषण पर लोहे और एल्यूमीनियम के गैर-सिलिकेट यौगिकों का प्रभाव मिट्टी में अम्ल-क्षार की स्थिति पर निर्भर करता है।
फ्लशिंग शासन की शर्तों के तहत, धातुओं और मेटलॉइड्स की संभावित गतिशीलता का एहसास होता है, और भूजल के माध्यमिक प्रदूषण के स्रोत होने के कारण उन्हें मिट्टी के प्रोफाइल से बाहर निकाला जा सकता है।
भारी धातु के यौगिक, जो एरोसोल के बेहतरीन कणों (माइक्रोन और सबमाइक्रोन) का हिस्सा हैं, ऊपरी वायुमंडल में प्रवेश कर सकते हैं और हजारों किलोमीटर में मापी गई लंबी दूरी पर ले जाया जा सकता है, यानी पदार्थों के वैश्विक परिवहन में भाग लेते हैं।
मौसम विज्ञान संश्लेषण केंद्र "वोस्तोक" के अनुसार, अन्य देशों में सीसा और कैडमियम के साथ रूस के क्षेत्र का प्रदूषण रूसी स्रोतों से प्रदूषकों के साथ इन देशों के प्रदूषण से 10 गुना अधिक है, जो कि प्रभुत्व के कारण है। वायु द्रव्यमान का पश्चिम-पूर्व स्थानांतरण। रूस के यूरोपीय क्षेत्र (ईटीपी) पर सालाना सीसा जमा होता है: यूक्रेन के स्रोतों से - लगभग 1100 टन, पोलैंड और बेलारूस - 180-190, जर्मनी - 130 टन से अधिक। यूक्रेन में वस्तुओं से ईटीपी पर कैडमियम जमा सालाना 40 से अधिक है टन, पोलैंड - लगभग 9 , बेलारूस - 7, जर्मनी - 5 टन से अधिक।
भारी धातुओं (टीएम) के साथ बढ़ते पर्यावरण प्रदूषण से प्राकृतिक बायोकोम्पलेक्स और एग्रोकेनोज़ के लिए खतरा पैदा हो गया है। मिट्टी में संचित टीएम पौधों द्वारा इससे निकाले जाते हैं और बढ़ती सांद्रता में ट्राफिक श्रृंखलाओं के माध्यम से जानवरों के शरीर में प्रवेश करते हैं। पौधे न केवल मिट्टी से, बल्कि हवा से भी टीएम जमा करते हैं। पौधों के प्रकार और पारिस्थितिक स्थिति के आधार पर, वे मिट्टी या वायु प्रदूषण के प्रभाव से प्रभावित होते हैं। इसलिए, पौधों में टीएम की सांद्रता मिट्टी में उनकी सामग्री से अधिक या कम हो सकती है। विशेष रूप से हवा से बहुत सी सीसा (95% तक) पत्तेदार सब्जियों द्वारा अवशोषित की जाती है।
सड़क के किनारे के क्षेत्रों में, वाहन भारी धातुओं, विशेष रूप से सीसा से मिट्टी को काफी प्रदूषित करते हैं। 50 मिलीग्राम/किलोग्राम की मिट्टी में इसकी एकाग्रता पर, इस राशि का लगभग दसवां हिस्सा जड़ी-बूटियों के पौधों द्वारा जमा किया जाता है। इसके अलावा, पौधे सक्रिय रूप से जस्ता को अवशोषित करते हैं, जिसकी मात्रा मिट्टी में इसकी सामग्री से कई गुना अधिक हो सकती है।
भारी धातुएं मृदा माइक्रोबायोटा की प्रचुरता, प्रजातियों की संरचना और महत्वपूर्ण गतिविधि को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती हैं। वे मिट्टी में विभिन्न पदार्थों के खनिजकरण और संश्लेषण की प्रक्रियाओं को रोकते हैं, मिट्टी के सूक्ष्मजीवों के श्वसन को दबाते हैं, एक माइक्रोबोस्टेटिक प्रभाव पैदा करते हैं, और एक उत्परिवर्तजन कारक के रूप में कार्य कर सकते हैं।
उच्च सांद्रता में अधिकांश भारी धातुएं मिट्टी में एंजाइमों की गतिविधि को रोकती हैं: एमाइलेज, डिहाइड्रोजनेज, यूरेस, इनवर्टेज, कैटलस। इसके आधार पर, प्रसिद्ध संकेतक एलडी 50 के समान सूचकांक प्रस्तावित हैं, जिसमें प्रदूषक की प्रभावी एकाग्रता को माना जाता है, जो कुछ शारीरिक गतिविधि को 50 या 25% तक कम कर देता है, उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड रिलीज में कमी मिट्टी - EcD50, डिहाइड्रोजनेज गतिविधि का निषेध - EC50, इनवर्टेज गतिविधि का 25% तक दमन, फेरिक आयरन की कमी गतिविधि में कमी - EC50।
एस.वी. लेविन एट अल। वास्तविक परिस्थितियों में भारी धातुओं के साथ मिट्टी के संदूषण के विभिन्न स्तरों के संकेतक संकेतों के रूप में निम्नलिखित प्रस्तावित किया गया था। रासायनिक विश्लेषण के स्वीकृत तरीकों का उपयोग करके भारी धातुओं की पृष्ठभूमि सांद्रता को पार करके संदूषण का निम्न स्तर निर्धारित किया जाना चाहिए। प्रदूषण का औसत स्तर सबसे स्पष्ट रूप से शुरू की गई मिट्टी माइक्रोबियल समुदाय के सदस्यों के पुनर्वितरण की अनुपस्थिति से एक प्रदूषक की एक अतिरिक्त खुराक के साथ गैर-संदूषित मिट्टी के होमोस्टेसिस क्षेत्र के आकार के अनुरूप दोगुनी एकाग्रता के बराबर है। अतिरिक्त संकेतक संकेतों के रूप में, मिट्टी में नाइट्रोजन निर्धारण की गतिविधि में कमी और इस प्रक्रिया की परिवर्तनशीलता, प्रजातियों की समृद्धि में कमी और मिट्टी के सूक्ष्मजीवों के परिसर की विविधता और विष के अनुपात में वृद्धि का उपयोग करना उचित है। -फॉर्मिंग फॉर्म, इसमें एपिफाइटिक और पिगमेंटेड सूक्ष्मजीव। उच्च स्तर के प्रदूषण को इंगित करने के लिए, उच्च पौधों के प्रदूषण की प्रतिक्रिया को ध्यान में रखना सबसे उपयुक्त है। मिट्टी की सूक्ष्मजीवविज्ञानी गतिविधि में सामान्य कमी की पृष्ठभूमि के खिलाफ एक निश्चित प्रदूषक के प्रतिरोधी सूक्ष्मजीवों के रूपों के उच्च जनसंख्या घनत्व में मिट्टी में अतिरिक्त संकेत हो सकते हैं।
सामान्य तौर पर, रूस में, मिट्टी में सभी निर्धारित TM की औसत सांद्रता 0.5 MAC (MAC) से अधिक नहीं होती है। हालांकि, अलग-अलग तत्वों के लिए भिन्नता का गुणांक 69-93% की सीमा में है, और कैडमियम के लिए यह 100% से अधिक है। रेतीली और बलुई दोमट मिट्टी में औसत सीसा सामग्री 6.75 मिलीग्राम/किलोग्राम है। कॉपर, जिंक, कैडमियम की मात्रा 0.5-1.0 APC की रेंज में होती है। मिट्टी की सतह का प्रत्येक वर्ग मीटर सालाना लगभग 6 किलो रसायनों (सीसा, कैडमियम, आर्सेनिक, तांबा, जस्ता, आदि) को अवशोषित करता है। खतरे की डिग्री के अनुसार, टीएम को तीन वर्गों में बांटा गया है, जिनमें से पहला अत्यधिक खतरनाक पदार्थों से संबंधित है। इसमें Pb, Zn, Cu, As, Se, F, Hg शामिल हैं। दूसरा मध्यम खतरनाक वर्ग B, Co, Ni, Mo, Cu, Cr द्वारा दर्शाया गया है, और तीसरा (निम्न खतरनाक) वर्ग Ba, V, W, Mn, Sr है। टीएम की खतरनाक सांद्रता के बारे में जानकारी उनके मोबाइल रूपों (तालिका 4.11) के विश्लेषण द्वारा प्रदान की जाती है।

भारी धातुओं से दूषित मिट्टी के पुनर्ग्रहण के लिए विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है, जिनमें से एक प्राकृतिक जिओलाइट्स या इसकी भागीदारी के साथ शर्बत सुधारक का उपयोग है। कई भारी धातुओं के संबंध में जिओलाइट अत्यधिक चयनात्मक होते हैं। मिट्टी में भारी धातुओं को बांधने और पौधों में उनके प्रवेश को कम करने के लिए इन खनिजों और जिओलाइट युक्त चट्टानों की प्रभावशीलता का पता चला था। एक नियम के रूप में, मिट्टी में जिओलाइट्स की नगण्य मात्रा होती है, हालांकि, दुनिया के कई देशों में, प्राकृतिक जिओलाइट्स के भंडार व्यापक हैं, और मिट्टी के कृषि-रासायनिक गुणों में सुधार के कारण मिट्टी के विषहरण के लिए उनका उपयोग आर्थिक रूप से सस्ता और पर्यावरणीय रूप से प्रभावी हो सकता है। .
सब्जी फसलों के लिए जिंक स्मेल्टर के पास दूषित चेरनोज़म पर पेगासकोए जमा (अंश 0.3 मिमी) के हेलैंडाइट की 35 और 50 ग्राम / किग्रा मिट्टी के उपयोग ने जस्ता और सीसा के मोबाइल रूपों की सामग्री को कम कर दिया, लेकिन साथ ही नाइट्रोजन और आंशिक रूप से पौधों का फास्फोरस-पोटेशियम पोषण बिगड़ गया, जिससे उनकी उत्पादकता कम हो गई।
के अनुसार वी.एस. बेलौसोवा, खडीज़ेनस्कॉय जमा (क्रास्नोडार टेरिटरी) की 10-20 टन/हेक्टेयर की जिओलाइट युक्त चट्टानों का परिचय जिसमें 27-35% जिओलाइट्स (स्टाल्बाइट, ह्यूलैंडाइट) भारी धातुओं से दूषित मिट्टी में (पृष्ठभूमि से 10-100 गुना) होते हैं। पौधों में टीएम के संचय में कमी में योगदान दिया: तांबा और जस्ता 5-14 गुना, सीसा और कैडमियम - 2-4 गुना तक। उन्होंने यह भी पाया कि सीएसपी के सोखना गुणों और धातु निष्क्रियता के प्रभाव के बीच एक स्पष्ट सहसंबंध की अनुपस्थिति, उदाहरण के लिए, परीक्षण संस्कृतियों में सीएसपी के बहुत उच्च अवशोषण के बावजूद, परीक्षण संस्कृतियों में सीसा में कमी की अपेक्षाकृत कम दरों में व्यक्त की जाती है। प्रयोगों, काफी अपेक्षित है और भारी धातुओं को जमा करने की क्षमता में पौधों की प्रजातियों के अंतर का परिणाम है।
सोडी-पॉडज़ोलिक मिट्टी (मॉस्को क्षेत्र) पर वनस्पति प्रयोगों में, कृत्रिम रूप से 640 मिलीग्राम पीबी / किग्रा की मात्रा में सीसा से दूषित, जो अम्लीय मिट्टी के लिए एमपीसी के 10 गुना से मेल खाती है, सोकिर्नित्स्की जमा से जिओलाइट का उपयोग और संशोधित जिओलाइट " क्लिनो-फॉस", मिट्टी के द्रव्यमान के 0.5% की खुराक में सक्रिय घटकों, अमोनियम, पोटेशियम, मैग्नीशियम और फास्फोरस आयनों के रूप में युक्त, मिट्टी की कृषि रासायनिक विशेषताओं, पौधों की वृद्धि और विकास पर एक अलग प्रभाव पड़ा। संशोधित जिओलाइट ने मिट्टी की अम्लता को कम कर दिया, पौधों के लिए उपलब्ध नाइट्रोजन और फास्फोरस की सामग्री में काफी वृद्धि की, अमोनीकरण गतिविधि और सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रियाओं की तीव्रता में वृद्धि हुई, लेट्यूस पौधों की सामान्य वनस्पति सुनिश्चित की, जबकि असंतृप्त जिओलाइट की शुरूआत प्रभावी नहीं थी।
असंतृप्त जिओलाइट और संशोधित जिओलाइट "क्लिनोफोस" मिट्टी के खाद के 30 और 90 दिनों के बाद भी सीसा के संबंध में अपने सोखने के गुण नहीं दिखाते हैं। शायद, जिओलाइट्स द्वारा सीसा सोखने की प्रक्रिया के लिए 90 दिन पर्याप्त नहीं हैं, जैसा कि वी.जी. मिनेवा एट अल। उनके परिचय के बाद दूसरे वर्ष में ही जिओलाइट्स के शर्बत प्रभाव की अभिव्यक्ति के बारे में।
जब जिओलाइट, फैलाव के एक उच्च स्तर तक कुचल दिया गया था, तो सेमिपाल्टिंस्क इरतीश क्षेत्र की शाहबलूत मिट्टी में पेश किया गया था, इसमें उच्च आयन-विनिमय गुणों के साथ सक्रिय खनिज अंश की सापेक्ष सामग्री में वृद्धि हुई, जिसके परिणामस्वरूप कुल अवशोषण क्षमता कृषि योग्य परत में वृद्धि हुई है। जिओलाइट्स की शुरू की गई खुराक और सोखने वाले लेड की मात्रा के बीच एक संबंध का उल्लेख किया गया था - अधिकतम खुराक के कारण लेड का सबसे बड़ा अवशोषण हुआ। सोखना प्रक्रिया पर जिओलाइट्स का प्रभाव इसके पीसने पर काफी निर्भर करता है। इस प्रकार, रेतीली दोमट मिट्टी में 2 मिमी पीसने वाले जिओलाइट्स की शुरूआत के साथ सीसा आयनों के सोखने में औसतन 3.0 की वृद्धि हुई; 6.0 और 8.0%; मध्यम दोमट में - 5.0 से; 8.0 और 11.0%; सोलोनेट्ज़िक मध्यम दोमट में - 2.0 से; क्रमशः 4.0 और 8.0%। 0.2 मिमी पीसने वाले जिओलाइट्स का उपयोग करते समय, अवशोषित सीसा की मात्रा में वृद्धि हुई थी: रेतीली दोमट मिट्टी में, औसतन, 17, 19 और 21%, मध्यम दोमट मिट्टी में, 21, 23 और 26%, और सॉलोनटेज़िक में और मध्यम दोमट मिट्टी, क्रमशः 21, 23 और 25%।
पूर्वाह्न। सेमलिपलाटिंस्क इरतीश क्षेत्र की शाहबलूत मिट्टी पर अब्दुअज़िटोवा ने मिट्टी की पारिस्थितिक स्थिरता पर प्राकृतिक जिओलाइट्स के प्रभाव और सीसा के संबंध में उनकी अवशोषण क्षमता और इसकी फाइटोटॉक्सिसिटी में कमी के सकारात्मक परिणाम प्राप्त किए।
के अनुसार एम.एस. पैनिन और टी.आई. गुलकिना ने इस क्षेत्र की मिट्टी द्वारा तांबे के आयनों के सोखने पर विभिन्न कृषि रसायनों के प्रभाव का अध्ययन करते हुए पाया कि जैविक उर्वरकों और जिओलाइट्स के उपयोग से मिट्टी की सोखने की क्षमता में वृद्धि हुई है।
एथिलेटेड ऑटोमोटिव ईंधन के दहन उत्पाद, पीबी से दूषित हल्की दोमट मिट्टी में, इस तत्व का 47% रेत अंश में पाया गया था। जब Pb(II) लवण दूषित मिट्टी और रेतीली भारी दोमट मिट्टी में प्रवेश करते हैं, तो इस अंश में केवल 5-12% Pb होता है। जिओलाइट (क्लिनोप्टिलोलाइट) की शुरूआत मिट्टी के तरल चरण में पीबी की सामग्री को कम कर देती है, जिससे पौधों के लिए इसकी उपलब्धता में कमी आनी चाहिए। हालांकि, जिओलाइट धातु को धूल और मिट्टी के अंश से रेत के अंश में स्थानांतरित करने की अनुमति नहीं देता है ताकि धूल के साथ वातावरण में हवा को हटाने से रोका जा सके।
प्राकृतिक जिओलाइट्स का उपयोग सोलोनेट्ज़िक मिट्टी के पुनर्ग्रहण के लिए पर्यावरण के अनुकूल प्रौद्योगिकियों में किया जाता है, मिट्टी में पानी में घुलनशील स्ट्रोंटियम की सामग्री को 15-75% तक कम कर देता है जब उन्हें फॉस्फोजिप्सम के साथ लगाया जाता है, और भारी धातुओं की एकाग्रता को भी कम करता है। जौ, मक्का उगाने और फॉस्फोजिप्सम और क्लिनोप्टियोलाइट के मिश्रण को लगाने से फॉस्फोजिप्सम के कारण होने वाले नकारात्मक प्रभाव समाप्त हो गए, जिसका फसलों की वृद्धि, विकास और उपज पर सकारात्मक प्रभाव पड़ा।
जौ परीक्षण संयंत्र के साथ दूषित मिट्टी पर एक वनस्पति प्रयोग में, हमने फॉस्फेट बफरिंग पर जिओलाइट्स के प्रभाव का अध्ययन किया जब मिट्टी में 5, 10, और 20 मिलीग्राम पी/100 ग्राम मिट्टी डाली गई थी। नियंत्रण में, पी-उर्वरक की कम खुराक पर पी अवशोषण की उच्च तीव्रता और कम फॉस्फेट बफरिंग क्षमता (РВС(р)) का उल्लेख किया गया था। NH- और Ca-zeolites ने PBC (p) को कम कर दिया, और H2PO4 की तीव्रता पौधे की वनस्पति के अंत तक नहीं बदली। मिट्टी में पी की मात्रा में वृद्धि के साथ सुधारकों का प्रभाव बढ़ गया, जिसके परिणामस्वरूप पीबीसी (पी) क्षमता का मूल्य दोगुना हो गया, जिसका मिट्टी की उर्वरता पर सकारात्मक प्रभाव पड़ा। जिओलाइट सुधारक पौधों के निषेचन को खनिज पी के साथ मिलाते हैं, जबकि तथाकथित में उनके प्राकृतिक अवरोधों को सक्रिय करते हैं। Zn- अनुकूलन; नतीजतन, परीक्षण संयंत्रों में विषाक्त पदार्थों का संचय कम हो गया।
फलों और बेरी फसलों की खेती भारी धातुओं से युक्त सुरक्षात्मक तैयारी के साथ नियमित उपचार प्रदान करती है। यह देखते हुए कि ये फसलें एक स्थान पर लंबे समय तक (दसियों वर्ष) बढ़ती हैं, एक नियम के रूप में, भारी धातुएं बगीचों की मिट्टी में जमा हो जाती हैं, जो बेरी उत्पादों की गुणवत्ता पर प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। लंबी अवधि के अध्ययनों ने स्थापित किया है कि, उदाहरण के लिए, जामुन के नीचे ग्रे वन मिट्टी में, टीएम की कुल सामग्री क्षेत्रीय पृष्ठभूमि एकाग्रता से 2 गुना पीबी और नी के लिए, जेडएन के लिए 3 गुना और सीयू के लिए 6 गुना से अधिक हो गई है।
ब्लैक करंट, रसभरी और आंवले के प्रदूषण को कम करने के लिए खोटीनेट्स जमा की जिओलाइट युक्त चट्टानों का उपयोग एक पर्यावरण और लागत प्रभावी उपाय है।
L.I में काम करता है लियोन्टीवा ने निम्नलिखित विशेषता का खुलासा किया, जो हमारी राय में, बहुत महत्वपूर्ण है। लेखक ने पाया कि ग्रे वन मिट्टी में पी और नी के मोबाइल रूपों की सामग्री में अधिकतम कमी 8 और 16 टन / हेक्टेयर की खुराक पर जिओलाइट युक्त चट्टान की शुरूआत से सुनिश्चित होती है, और जेडएन और सीयू - 24 टी / हे, यानी, तत्व का शर्बत की मात्रा का एक विभेदित अनुपात मनाया जाता है।
उत्पादन कचरे से उर्वरक रचनाओं और मिट्टी के निर्माण के लिए विशेष नियंत्रण की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से, भारी धातुओं की सामग्री का विनियमन। इसलिए, यहां जिओलाइट्स का उपयोग एक प्रभावी तकनीक माना जाता है। उदाहरण के लिए, योजना के अनुसार पॉडज़ोलिज्ड चेरनोज़म की धरण परत के आधार पर बनाई गई मिट्टी पर एस्टर की वृद्धि और विकास की विशेषताओं का अध्ययन करते समय: नियंत्रण, मिट्टी + 100 ग्राम / मी स्लैग; मिट्टी + 100 ग्राम/एम2 स्लैग + 100 ग्राम/एम2 जिओलाइट; मिट्टी + 100 ग्राम/एम2 जिओलाइट; मिट्टी + 200 ग्राम/एम2 जिओलाइट; मिट्टी + सीवेज कीचड़ 100 ग्राम / मी "+ जिओलाइट 200 ग्राम / मी 2; मिट्टी + तलछट 100 ग्राम / मी 2, यह पाया गया कि एस्टर के विकास के लिए सबसे अच्छी मिट्टी सीवेज कीचड़ और जिओलाइट के साथ मिट्टी थी।
जिओलाइट्स, सीवेज कीचड़ और स्लैग स्क्रीनिंग से मिट्टी बनाने के बाद के प्रभाव का आकलन करते हुए, सीसा, कैडमियम, क्रोमियम, जस्ता और तांबे की एकाग्रता पर उनके प्रभाव का निर्धारण किया गया था। यदि नियंत्रण में मोबाइल लेड की मात्रा मिट्टी में कुल सामग्री का 13.7% थी, तो स्लैग की शुरूआत के साथ यह बढ़कर 15.1% हो गई। सीवेज कीचड़ में कार्बनिक पदार्थों के उपयोग से मोबाइल लेड की मात्रा 12.2% तक कम हो गई। जिओलाइट में लीड को निष्क्रिय रूपों में ठीक करने का सबसे बड़ा प्रभाव था, जिससे पीबी के मोबाइल रूपों की एकाग्रता को घटाकर 8.3% कर दिया गया। सीवेज कीचड़ और जिओलाइट की संयुक्त कार्रवाई के साथ, स्लैग का उपयोग करते समय, मोबाइल लेड की मात्रा में 4.2% की कमी आई। जिओलाइट और सीवेज कीचड़ दोनों का कैडमियम निर्धारण पर सकारात्मक प्रभाव पड़ा। मिट्टी में तांबे और जस्ता की गतिशीलता को कम करने में, जिओलाइट और सीवेज कीचड़ के कार्बनिक पदार्थों के साथ इसके संयोजन ने खुद को अधिक हद तक प्रकट किया। सीवेज कीचड़ के कार्बनिक पदार्थ ने निकल और मैंगनीज की गतिशीलता में वृद्धि में योगदान दिया।
ल्यूबर्ट्सी वातन स्टेशन से रेतीली दोमट सोडी पोडज़ोलिक मिट्टी में सीवेज कीचड़ की शुरूआत के परिणामस्वरूप टीएम के साथ उनका संदूषण हुआ। मोबाइल यौगिकों के लिए ओसीबी से दूषित मिट्टी में टीएम का संचय गुणांक, गैर-संदूषित मिट्टी की तुलना में कुल सामग्री की तुलना में 3-10 गुना अधिक था, जो वर्षा के साथ शुरू की गई टीएम की एक उच्च गतिविधि और पौधों के लिए उनकी उपलब्धता का संकेत देता है। टीएम की गतिशीलता में अधिकतम कमी (प्रारंभिक स्तर के 20-25% तक) पीट-खाद मिश्रण की शुरूआत के साथ नोट की गई थी, जो कार्बनिक पदार्थों के साथ टीएम के मजबूत परिसरों के गठन के कारण है। लौह अयस्क, सबसे कम प्रभावी सुधारक, ने मोबाइल धातु यौगिकों की सामग्री में 5-10% की कमी की है। एक सुधारक के रूप में जिओलाइट ने एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लिया। प्रयोगों में इस्तेमाल किए गए सुधारकों ने Cd, Zn, Cu, और Cr की गतिशीलता को औसतन 10-20% कम कर दिया। इस प्रकार, सुधारकों का उपयोग तब प्रभावी था जब मिट्टी में टीएम की सामग्री एमपीसी के करीब थी या स्वीकार्य सांद्रता से अधिक 10-20% से अधिक नहीं थी। संदूषित मिट्टी में सुधारकों की शुरूआत ने पौधों में उनके प्रवेश को 15-20% तक कम कर दिया।
पश्चिमी ट्रांसबाइकलिया की जलोढ़ मिट्टी, अमोनियम एसीटेट निकालने में निर्धारित सूक्ष्मजीवों के मोबाइल रूपों की उपलब्धता की डिग्री के अनुसार, मैंगनीज में उच्च समृद्ध, जस्ता और तांबे में मध्यम समृद्ध, और कोबाल्ट में बहुत समृद्ध है। उन्हें माइक्रोफर्टिलाइज़र के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए सीवेज कीचड़ की शुरूआत से जहरीले तत्वों के साथ मिट्टी दूषित हो सकती है और इसके लिए पारिस्थितिक और भू-रासायनिक मूल्यांकन की आवश्यकता होती है।
एल.एल. उबुगुनोव एट अल। जलोढ़ मिट्टी में भारी धातुओं के मोबाइल रूपों की सामग्री पर सीवेज कीचड़ (एसएसडब्ल्यू), मायक्सोप-तालिंस्की जमा (एमटी) के मॉर्डेनाइट युक्त टफ और खनिज उर्वरकों के प्रभाव का अध्ययन किया गया था। अध्ययन निम्नलिखित योजना के अनुसार किए गए: 1) नियंत्रण; 2) N60P60K60 - पृष्ठभूमि; 3) ओसीबी - 15 टन/हेक्टेयर; 4) मीट्रिक टन - 15 टन / हेक्टेयर; 5) पृष्ठभूमि + डब्ल्यूडब्ल्यूएस - 15 टन/हेक्टेयर; 6) पृष्ठभूमि+मीट्रिक टन 15 टन/हेक्टेयर; 7) ओसीबी 7.5 टन/हेक्टेयर+एमटी 7.5 टन/हेक्टेयर; 8) OCB Yut/ha+MT 5 t/ha; 9) पृष्ठभूमि + डब्ल्यूडब्ल्यूएस 7.5 टन/हेक्टेयर; 10) पृष्ठभूमि + डब्ल्यूडब्ल्यूएस 10 टन/हेक्टेयर + मीट्रिक टन 5 टन/हेक्टेयर। खनिज उर्वरकों को सालाना, ओएसवी, एमटी और उनके मिश्रण - हर 3 साल में एक बार लगाया जाता है।
मिट्टी में टीएम संचय की तीव्रता का आकलन करने के लिए, भू-रासायनिक संकेतकों का उपयोग किया गया था: एकाग्रता गुणांक - केसी और कुल प्रदूषण सूचकांक - जेडसी, सूत्रों द्वारा निर्धारित:

जहां सी प्रयोगात्मक रूप में तत्व की एकाग्रता है, सीएफ नियंत्रण में तत्व की एकाग्रता है;

Zc = Kc - (n-1),


जहाँ n Kc 1.0 वाले तत्वों की संख्या है।
प्राप्त परिणामों से खनिज उर्वरकों, एसएस, मॉर्डेनाइट युक्त टफ्स और उनके मिश्रण का 0-20 सेमी की मिट्टी की परत में मोबाइल माइक्रोलेमेंट्स की सामग्री पर एक अस्पष्ट प्रभाव का पता चला, हालांकि यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रयोग के सभी प्रकारों में उनकी मात्रा एमपीसी स्तर (तालिका 4.12) से अधिक नहीं था।
एमटी और एमटी + एनपीके को छोड़कर लगभग सभी प्रकार के उर्वरकों के उपयोग से मैंगनीज की मात्रा में वृद्धि हुई है। मिट्टी पर लागू होने पर, ओसीबी खनिज उर्वरकों के साथ, केसी अपने अधिकतम मूल्य (1.24) तक पहुंच गया। मिट्टी में जस्ता का संचय अधिक महत्वपूर्ण था: ओसीबी लगाने पर केसी 1.85-2.27 के मूल्यों तक पहुंच गया; खनिज उर्वरक और मिश्रण ओएसवी + एमटी -1.13-1.27; जिओलाइट्स के उपयोग के साथ, यह 1.00-1.07 के न्यूनतम मान तक कम हो गया। मिट्टी में तांबे और कैडमियम का संचय नहीं हुआ, प्रयोग के सभी रूपों में उनकी सामग्री समग्र रूप से स्तर पर या नियंत्रण से थोड़ी कम थी। शुद्ध रूप (विकल्प 3) और एनपीके (विकल्प 5) और सीडी (केसी - 1.13) की पृष्ठभूमि के खिलाफ ओसीबी के उपयोग के साथ संस्करण में केवल Cu (Kc - 1.05-1.11) की सामग्री में मामूली वृद्धि नोट की गई थी। ) जब खनिज उर्वरकों को उनकी पृष्ठभूमि (विकल्प 5) के खिलाफ मिट्टी (विकल्प 2) और ओसीबी पर लगाया जाता है। जिओलाइट्स के उपयोग के विकल्पों को छोड़कर, सभी प्रकार के उर्वरकों (अधिकतम - विकल्प 2, केसी -1.30) का उपयोग करते समय कोबाल्ट की सामग्री थोड़ी बढ़ जाती है। निकल (Kc - 1.13-1.22) और लेड (Kc - 1.33) की अधिकतम सांद्रता तब नोट की गई जब OCB और OCB को NPK (var। 3, 5) की पृष्ठभूमि के खिलाफ मिट्टी में पेश किया गया, जबकि OCB का उपयोग एक साथ किया गया। जिओलाइट्स (var. 7, 8) ने इस सूचक को कम कर दिया (Kc - 1.04 - 1.08)।

मिट्टी की परत 0-20 सेमी (तालिका 4.12) की भारी धातुओं के साथ कुल संदूषण के संकेतक के मूल्य के अनुसार, उर्वरकों के प्रकार निम्न श्रेणीबद्ध श्रृंखला (कोष्ठक में - Zc मान) में स्थित हैं: OCB + NPK (3.52) ) → OSV (2.68) - NPK (1.84) → 10CB + MT + NPK (1.66-1.64) → OSV + MT, var। 8 (1.52) → ओएसवी+एमटी संस्करण। 7 (1.40) → एमटी+एनपीके (1.12)। जब मिट्टी में उर्वरकों का प्रयोग किया गया तो भारी धातुओं के साथ कुल मृदा संदूषण का स्तर नियंत्रण (Zc) की तुलना में आम तौर पर नगण्य था।<10), тем не менее тенденция накопления TM при использовании осадков сточных вод четко обозначилась, как и эффективное действие морденитсодержащих туфов в снижении содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве, а также в повышении качества клубней картофеля.
एल.वी. किरिचेवा और आई.वी. ग्लेज़ुनोवा ने बनाए गए सॉर्बेंट एमिलियोरेंट्स की घटक संरचना के लिए निम्नलिखित बुनियादी आवश्यकताओं को तैयार किया: संरचना की उच्च अवशोषण क्षमता, संरचना में कार्बनिक और खनिज घटकों की एक साथ उपस्थिति, शारीरिक तटस्थता (पीएच 6.0-7.5), संरचना की क्षमता टीएम के मोबाइल रूपों को adsorb, उन्हें स्थिर आकार में परिवर्तित करना, संरचना की हाइड्रो-संचय क्षमता में वृद्धि, इसमें एक संरचना की उपस्थिति, लियोफिलिसिटी और कौयगुलांट की संपत्ति, उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र, फीडस्टॉक की उपलब्धता और इसकी कम लागत, उपयोग (उपयोग) ) शर्बत की संरचना में कच्चे कचरे की, शर्बत की विनिर्माण क्षमता, हानिरहितता और पर्यावरण तटस्थता।
प्राकृतिक मूल के शर्बत की 20 रचनाओं में से, लेखकों ने सबसे प्रभावी की पहचान की, जिसमें 65% सैप्रोपेल, 25% जिओलाइट और 10% एल्यूमिना शामिल हैं। इस शर्बत-सुधार का पेटेंट कराया गया था और इसका नाम "सोरबेक्स" (आरएफ पेटेंट नंबर 2049107 "मिट्टी के सुधार के लिए संरचना") रखा गया था।
सॉर्बेंट एमिलियोरेंट की क्रिया का तंत्र जब इसे मिट्टी में पेश किया जाता है तो यह बहुत जटिल होता है और इसमें विभिन्न भौतिक और रासायनिक प्रकृति की प्रक्रियाएं शामिल होती हैं: रसायन विज्ञान (विरल रूप से घुलनशील टीएम यौगिकों के गठन के साथ अवशोषण); यांत्रिक अवशोषण (बड़े अणुओं का वॉल्यूमेट्रिक अवशोषण) और आयन-विनिमय प्रक्रियाएं (मिट्टी-अवशोषित परिसर (एसपीसी) में गैर-विषैले आयनों द्वारा टीएम आयनों का प्रतिस्थापन)। "सोरबेक्स" की उच्च अवशोषण क्षमता धनायन विनिमय क्षमता के विनियमित मूल्य, संरचना की सुंदरता (बड़ी विशिष्ट सतह, 160 m2 तक) के साथ-साथ पीएच सूचकांक पर स्थिर प्रभाव के कारण होती है, जो निर्भर करता है सबसे खतरनाक प्रदूषकों के अवशोषण को रोकने के लिए प्रदूषण की प्रकृति और पर्यावरण की प्रतिक्रिया।
सॉर्बेंट में मिट्टी की नमी की उपस्थिति में, एल्यूमीनियम सल्फेट और ह्यूमिक पदार्थों का आंशिक पृथक्करण और हाइड्रोलिसिस होता है जो सैप्रोपेल के कार्बनिक पदार्थ का हिस्सा होते हैं। इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण: A12(SO4)3⇔2A13++3SO4v2-; A13++H2O = AlOH2+ = OH; (R* -COO)2 Ca ⇔ R - COO- + R - COOS + (R - ह्यूमिक पदार्थों का स्निग्ध मूलक); आर - सीओओ + एच 2 ओ ⇔ आर - सीओओएच + ओएच0। हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप प्राप्त धनायन प्रदूषकों के आयनिक रूपों के शर्बत हैं, उदाहरण के लिए, आर्सेनिक (वी), अघुलनशील लवण या स्थिर कार्बनिक-खनिज यौगिक बनाते हैं: Al3+ - AsO4c3- = AlAsO4; 3R-COOCa++AsO4c3- = (R-COOCa)3 AsO4.
टीएम की विशेषता वाले अधिक सामान्य cationic रूप, ह्यूमिक पदार्थों के पॉलीफेनोलिक समूहों के साथ मजबूत केलेट कॉम्प्लेक्स बनाते हैं या कार्बोक्सिल, फेनोलिक हाइड्रॉक्सिल के पृथक्करण के दौरान गठित आयनों द्वारा अवशोषित होते हैं - प्रस्तुत प्रतिक्रियाओं के अनुसार सैप्रोपेल ह्यूमिक पदार्थों के कार्यात्मक समूह: 2R - COO + पीबी2+ = (आर - सीओओ) 2 पीबी; 2Ar - O+ Cu2+ \u003d (Ar - O) 2Cu (आर् सुगंधित पदार्थों का सुगंधित मूलक)। चूंकि सैप्रोपेल का कार्बनिक पदार्थ पानी में अघुलनशील होता है, इसलिए टीएम स्थिर ऑर्गोमिनरल कॉम्प्लेक्स के रूप में स्थिर रूपों में चले जाते हैं। सल्फेट आयन मुख्य रूप से बेरियम या लेड: 2Pb2+ + 3SO4v2- = Pb3 (SO4)2 के उद्धरणों को अवक्षेपित करते हैं।
सभी di- और ट्रिटेंटेंट TM केशन सैप्रोपेल ह्यूमिक पदार्थों के आयनिक कॉम्प्लेक्स पर सोखे जाते हैं, और सल्फेट-नॉन लेड और बेरियम आयनों को स्थिर करता है। टीएम के साथ पॉलीवलेंट संदूषण के साथ, धातु के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला के अनुसार, उच्च इलेक्ट्रोड क्षमता वाले उद्धरणों और उद्धरणों के बीच प्रतिस्पर्धा होती है, इसलिए, निकल, तांबा, सीसा की उपस्थिति से कैडमियम के उद्धरणों का शमन बाधित होगा। और घोल में कोबाल्ट आयन।
"सोरबेक्स" की यांत्रिक अवशोषण क्षमता ठीक फैलाव और एक महत्वपूर्ण विशिष्ट सतह क्षेत्र द्वारा प्रदान की जाती है। बड़े अणुओं वाले प्रदूषक, जैसे कि कीटनाशक, तेल अपशिष्ट, आदि को यंत्रवत् रूप से सोखने वाले जाल में रखा जाता है।
सबसे अच्छा परिणाम तब प्राप्त हुआ जब सॉर्बेंट को मिट्टी में पेश किया गया, जिससे मिट्टी से जई के पौधों द्वारा टीएम की खपत को कम करना संभव हो गया: नी - 7.5 गुना; घन - 1.5 में; जेडएन - 1.9 में; पी - 2.4 में; फे - 4.4 में; एमएन - 5 बार।
कुल मृदा प्रदूषण के आधार पर संयंत्र उत्पादों में टीएम के प्रवेश पर "सोरबेक्स" के प्रभाव का आकलन करने के लिए, ए.वी. इलिंस्की ने वनस्पति और क्षेत्र के प्रयोग किए। एक वनस्पति प्रयोग में, हमने योजना के अनुसार Zn, Cu, Pb और Cd के साथ पॉडज़ोलाइज्ड चेरनोज़म के संदूषण के विभिन्न स्तरों पर फाइटोमास में जई की सामग्री पर "सोरबेक्स" के प्रभाव का अध्ययन किया (तालिका 4.13)।

रासायनिक रूप से शुद्ध पानी में घुलनशील लवण मिलाकर मिट्टी को दूषित किया गया और अच्छी तरह मिलाया गया, फिर 7 दिनों के लिए एक्सपोजर के अधीन किया गया। टीएम लवण की खुराक की गणना पृष्ठभूमि की सांद्रता को ध्यान में रखते हुए की गई थी। प्रयोग में 364 सेमी2 के क्षेत्रफल वाले वनस्पति जहाजों का प्रयोग किया गया था, प्रत्येक बर्तन में 7 किलो मिट्टी का द्रव्यमान था।
मिट्टी में निम्नलिखित कृषि रासायनिक संकेतक पीएचकेसीएल = 5.1, ह्यूमस - 5.7% (ट्यूरिन के अनुसार), फास्फोरस - 23.5 मिलीग्राम / 100 ग्राम और पोटेशियम 19.2 मिलीग्राम / 100 ग्राम (किरसानोव के अनुसार) थे। Zn, Cu, Pb, Cd - 4.37 के मोबाइल (1M HNO3) रूपों की पृष्ठभूमि सामग्री; 3.34; 3.0; 0.15 मिलीग्राम/किग्रा, क्रमशः। प्रयोग की अवधि 2.5 महीने है।
0.8 एचबी की इष्टतम आर्द्रता बनाए रखने के लिए, समय-समय पर साफ पानी से पानी पिलाया जाता था।
अत्यंत खतरनाक प्रदूषण के साथ "सोरबेक्स" की शुरूआत के बिना वेरिएंट में जई फाइटोमास (चित्र। 4.10) की उपज 2 गुना से अधिक कम हो जाती है। 3.3 किग्रा/मी की दर से "सोरबेक्स" के उपयोग से फाइटोमास में वृद्धि हुई, नियंत्रण की तुलना में, 2 या अधिक बार (चित्र 4.10), साथ ही साथ Cu, Zn की खपत में उल्लेखनीय कमी आई। पौधों द्वारा पी.बी. इसी समय, ओट्स के फाइटोमास (तालिका 4.14) में सीडी की सामग्री में मामूली वृद्धि हुई थी, जो कि सोखने के तंत्र के बारे में सैद्धांतिक मान्यताओं से मेल खाती है।

इस प्रकार, दूषित मिट्टी में सॉर्बेंट एमिलियोरेंट्स की शुरूआत न केवल पौधों में भारी धातुओं के प्रवेश को कम करने, खराब किए गए चेरनोज़म के कृषि रासायनिक गुणों में सुधार करने के लिए, बल्कि कृषि फसलों की उत्पादकता में वृद्धि करने के लिए भी संभव बनाती है।

परिचय

प्राकृतिक पर्यावरण की स्थिति व्यक्ति और समाज के जीवन का निर्धारण करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। तकनीकी प्रक्रियाओं के कारण कई रासायनिक तत्वों और यौगिकों की उच्च सांद्रता वर्तमान में सभी प्राकृतिक वातावरणों में पाई जाती है: वातावरण, पानी, मिट्टी और पौधे।

मिट्टी एक विशेष प्राकृतिक संरचना है जिसमें चेतन और निर्जीव प्रकृति में निहित कई गुण हैं; पानी, वायु और जीवों के संयुक्त प्रभाव के तहत स्थलमंडल की सतह परतों के परिवर्तन के परिणामस्वरूप आनुवंशिक रूप से संबंधित क्षितिज (एक मिट्टी प्रोफ़ाइल बनाते हैं) से मिलकर बनता है; प्रजनन क्षमता द्वारा विशेषता। भारी धातुओं के चक्र में मिट्टी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, वे मिट्टी के खनिजों के विभिन्न कार्बनिक और ऑर्गेनो-खनिज घटकों, लोहे के ऑक्साइड (Fe), एल्यूमीनियम (Al) और मैंगनीज (Mn) और अन्य ठोस कणों के विषम मिश्रण हैं। साथ ही विभिन्न घुलनशील यौगिकों। मिट्टी के प्रकारों की विविधता, उनकी रेडॉक्स स्थितियों और प्रतिक्रियाशीलता के कारण, मिट्टी में भारी धातुओं को बांधने के तंत्र और तरीके विविध हैं। भारी धातुएं विभिन्न रूपों में मिट्टी में निहित होती हैं: खनिजों के क्रिस्टल जाली में एक आइसोमॉर्फिक मिश्रण के रूप में, नमक और ऑक्साइड के रूप में, विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के हिस्से के रूप में, आयन-विनिमय अवस्था में और मिट्टी में घुलनशील रूप में उपाय। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मिट्टी से पौधों में और फिर जानवरों और मनुष्यों के जीवों में आने वाली भारी धातुएं धीरे-धीरे जमा होने की क्षमता रखती हैं। सबसे जहरीला पारा, कैडमियम, सीसा, आर्सेनिक, उन्हें जहर देने से गंभीर परिणाम होते हैं। कम विषाक्त: जस्ता और तांबा, हालांकि, मिट्टी का उनका संदूषण सूक्ष्मजीवविज्ञानी गतिविधि को रोकता है और जैविक उत्पादकता को कम करता है।

भारी धातुएं पहले से ही खतरे के मामले में दूसरे स्थान पर हैं, कीटनाशकों के पीछे और कार्बन डाइऑक्साइड और सल्फर जैसे प्रसिद्ध प्रदूषकों से काफी आगे हैं। भविष्य में, वे परमाणु ऊर्जा संयंत्र के कचरे और ठोस कचरे से भी ज्यादा खतरनाक हो सकते हैं। भारी धातुओं से होने वाला प्रदूषण औद्योगिक उत्पादन में उनके व्यापक उपयोग से जुड़ा है। अपूर्ण सफाई प्रणालियों के कारण, भारी धातुएं मिट्टी सहित पर्यावरण में प्रवेश करती हैं, इसे प्रदूषित करती हैं और इसे जहर देती हैं। भारी धातुएं विशेष प्रदूषक हैं, जिनकी निगरानी सभी वातावरणों में अनिवार्य है।

वर्तमान में, रूस में, भारी धातुओं के साथ मिट्टी के प्रदूषण का आकलन करने के लिए आधिकारिक तौर पर स्वीकृत और गैर-आधिकारिक दोनों मानकों का उपयोग किया जाता है। उनका मुख्य उद्देश्य मानव शरीर में मिट्टी में अत्यधिक मात्रा में मानवजनित रूप से संचित ठोस धातुओं के सेवन को रोकना है और इस तरह उनके नकारात्मक प्रभाव से बचना है।

मिट्टी और मिट्टी के घटकों में भारी धातुओं का निर्धारण करते समय, मिट्टी और विभिन्न अर्क के परमाणु अवशोषण विश्लेषण का उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, Zn, Cu, Pb, Fe, Ni का निष्कर्षण, जो भारी धातुओं की सकल सामग्री का 70-90% निकालता है) दूषित मिट्टी के नमूने)। विधि के कई फायदे हैं: अच्छी संवेदनशीलता, चयनात्मकता, परिणामों की काफी अच्छी प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता, विश्लेषण में आसानी। यह 70 तत्वों तक निर्धारित करना संभव बनाता है, 0.1--0.01 μg / ml के स्तर पर कई तत्वों की पहचान सीमा प्रदान करता है, जो कई मामलों में तत्वों की प्रारंभिक एकाग्रता के बिना मिट्टी और पौधों का विश्लेषण करना संभव बनाता है।

इस कार्य का उद्देश्य परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा तुला क्षेत्र के मिट्टी के नमूनों में धातुओं (सीसा, तांबा, जस्ता, निकल, लोहा) के एसिड-घुलनशील रूपों की सामग्री का निर्धारण करना है।

इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित कार्यों को हल करना आवश्यक था:

1. इलेक्ट्रोथर्मल परमाणुकरण "MGA-915M" के साथ परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर के संचालन के सिद्धांत का अध्ययन करना।

2. मिट्टी के नमूनों में प्रत्येक भारी धातु की सांद्रता निर्धारित करें।

3. चयनित वस्तुओं के संदूषण की डिग्री का आकलन करें।

1. साहित्य समीक्षा

अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी लीड कॉपर

1.1 मृदा प्रदूषण

एक प्रदूषक कोई भी भौतिक एजेंट, रासायनिक पदार्थ या प्रजाति हो सकता है जो पर्यावरण में अपनी सामान्य सांद्रता, सीमा, प्राकृतिक उतार-चढ़ाव की सीमा या प्रश्न के समय औसत प्राकृतिक पृष्ठभूमि के बाहर मात्रा में प्रवेश करता है या होता है।

पर्यावरण पर प्रदूषकों के प्रभाव को दर्शाने वाला मुख्य संकेतक अधिकतम अनुमेय सांद्रता (MAC) है। पारिस्थितिकी के दृष्टिकोण से, किसी विशेष पदार्थ की अधिकतम अनुमेय सांद्रता पर्यावरणीय कारकों (विशेष रूप से, रासायनिक यौगिकों) को सीमित करने की ऊपरी सीमाएँ हैं, जिस पर उनकी सामग्री मानव पारिस्थितिक आला की अनुमेय सीमाओं से परे नहीं जाती है।

प्रदूषकों के खिलाफ प्रतिरोध की डिग्री के अनुसार, मिट्टी को प्रतिष्ठित किया जाता है:

1. बहुत प्रतिरोधी;

2. टिकाऊ;

3. मध्यम प्रतिरोधी;

4. अस्थिर;

5. बहुत अस्थिर।

प्रदूषकों के लिए मिट्टी की संवेदनशीलता या प्रतिरोध निम्न के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए:

2) इसकी गुणवत्ता;

3) जैविक गतिविधि;

4) धरण क्षितिज की गहराई;

6) मिट्टी के खनिज;

7) मृदा प्रोफाइल की गहराई।

मिट्टी विभिन्न रसायनों, कीटनाशकों, कृषि अपशिष्ट, औद्योगिक उत्पादन और नगरपालिका उद्यमों से प्रदूषित होती है। मिट्टी में प्रवेश करने वाले रासायनिक यौगिक जमा होते हैं और मिट्टी के रासायनिक और भौतिक गुणों में क्रमिक परिवर्तन करते हैं, जीवित जीवों की संख्या को कम करते हैं और इसकी उर्वरता को खराब करते हैं।

मृदा प्रदूषण और पदार्थों के सामान्य संचलन में व्यवधान खनिज उर्वरकों और कीटनाशकों के कम उपयोग के परिणामस्वरूप होता है। कृषि की कई शाखाओं में पौधों की सुरक्षा और खरपतवार नियंत्रण के लिए बड़ी मात्रा में कीटनाशकों का उपयोग किया जाता है। उनका वार्षिक अनुप्रयोग, अक्सर मौसम में कई बार, मिट्टी में उनके संचय और इसके जहर की ओर जाता है।

खाद और मल के साथ, रोगजनक बैक्टीरिया, हेल्मिन्थ अंडे और अन्य हानिकारक जीव अक्सर मिट्टी में प्रवेश करते हैं, जो भोजन के माध्यम से मानव शरीर में प्रवेश करते हैं।

खेतों और जंगलों में, लॉगिंग साइट्स आदि पर कारों में ईंधन भरने पर मिट्टी तेल उत्पादों से प्रदूषित हो जाती है। .

वाहनों के संचालन के दौरान मिट्टी में आने वाली भारी धातुएं, साथ ही सड़क की सतहों के घर्षण में प्रवेश करती हैं: लोहा, निकल, जस्ता, सीसा और अन्य तत्व।

विभिन्न प्रोफाइल, मिट्टी के आसपास के औद्योगिक उद्यमों में अनुमेय मानदंडों से दसियों और सैकड़ों गुना अधिक मात्रा में जहरीले तत्व होते हैं।

स्थलमंडल का उच्चतम, सतह क्षितिज सबसे बड़े परिवर्तन से गुजरता है। भूमि विश्व की सतह के 29.2% हिस्से पर कब्जा करती है और इसमें विभिन्न श्रेणियों की भूमि शामिल है, जिनमें से उपजाऊ मिट्टी सर्वोपरि है। अनुचित दोहन के मामले में, मिट्टी अपरदन, लवणीकरण, औद्योगिक और अन्य अपशिष्टों द्वारा प्रदूषण के परिणामस्वरूप अपरिवर्तनीय रूप से नष्ट हो जाती है।

मानव गतिविधि के प्रभाव में, त्वरित क्षरण तब होता है जब मिट्टी प्राकृतिक परिस्थितियों की तुलना में 100-1000 गुना तेजी से नष्ट हो जाती है। इस तरह के क्षरण के परिणामस्वरूप, पिछली शताब्दी में 2 अरब हेक्टेयर उपजाऊ भूमि, या 27% कृषि भूमि खो गई है।

मिट्टी में प्रवेश करने वाले रासायनिक यौगिक जमा होते हैं और मिट्टी के रासायनिक और भौतिक गुणों में क्रमिक परिवर्तन करते हैं, जीवित जीवों की संख्या को कम करते हैं और इसकी उर्वरता को खराब करते हैं।

मृदा प्रदूषण वायु और जल प्रदूषण से जुड़ा है। औद्योगिक उत्पादन, कृषि और सार्वजनिक उपयोगिताओं से विभिन्न ठोस और तरल अपशिष्ट मिट्टी में प्रवेश करते हैं। मुख्य मृदा प्रदूषक धातु और उनके यौगिक हैं।

उद्योग, ऊर्जा, परिवहन का गहन विकास, साथ ही साथ कृषि उत्पादन की तीव्रता कृषि पारिस्थितिक तंत्र पर और सबसे बढ़कर, मिट्टी के आवरण पर मानवजनित भार में वृद्धि में योगदान करती है। नतीजतन, मिट्टी भारी धातुओं से दूषित होती है। भारी धातुएँ, जो मुख्य रूप से औद्योगिक और परिवहन उत्सर्जन के परिणामस्वरूप जीवमंडल में प्रवेश करती हैं, इसके सबसे खतरनाक प्रदूषकों में से एक हैं। इसलिए, मिट्टी में उनके व्यवहार और मिट्टी की सुरक्षात्मक क्षमताओं का अध्ययन एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय समस्या है।

भारी धातुएं मिट्टी में जमा हो जाती हैं और इसकी रासायनिक संरचना में क्रमिक परिवर्तन, पौधों और जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि में व्यवधान में योगदान करती हैं। मिट्टी से भारी धातुएं लोगों और जानवरों के शरीर में प्रवेश कर सकती हैं और अवांछनीय परिणाम दे सकती हैं। मानव शरीर में, भारी धातुएं महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में शामिल होती हैं। अनुमेय सांद्रता से अधिक गंभीर बीमारियों की ओर जाता है।

इस प्रकार, भारी धातुओं के साथ मृदा प्रदूषण के निम्नलिखित स्रोत हैं:

1. ऑटोमोबाइल निकास गैस अपशिष्ट

2. ईंधन दहन के उत्पाद

3. औद्योगिक उत्सर्जन

4. धातु उद्योग

5. कृषि के रासायनिककरण के साधन।

1.2 मिट्टी में भारी धातु

वर्तमान में, रूस में, भारी धातुओं के साथ मिट्टी के प्रदूषण का आकलन करने के लिए आधिकारिक तौर पर स्वीकृत और गैर-आधिकारिक दोनों मानकों का उपयोग किया जाता है। उनका मुख्य उद्देश्य मानव शरीर में मिट्टी की भारी धातुओं में अत्यधिक मात्रा में मानवजनित रूप से जमा होने से रोकना है और इस तरह उनके नकारात्मक प्रभाव से बचना है। सजातीय जल और वायु वातावरण के विपरीत, मिट्टी एक जटिल विषम प्रणाली है जो अपने गुणों के आधार पर विषाक्त पदार्थों के व्यवहार को बदलती है। मृदा-पारिस्थितिकी स्थिति के उचित मूल्यांकन में कठिनाइयाँ मृदा फाइटोटॉक्सिसिटी के विभिन्न स्तरों के कारणों में से एक है।

मिट्टी भारी धातुओं और अन्य ट्रेस तत्वों के चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। वे मिट्टी के खनिजों के विभिन्न कार्बनिक और ऑर्गेनो-खनिज घटकों, लोहे के ऑक्साइड, एल्यूमीनियम और मैंगनीज और अन्य ठोस कणों के साथ-साथ विभिन्न घुलनशील यौगिकों के विषम मिश्रण हैं। मिट्टी के प्रकारों की विविधता, उनकी रेडॉक्स स्थितियों और प्रतिक्रियाशीलता के कारण, मिट्टी में भारी धातुओं को बांधने के तंत्र और तरीके विविध हैं। तकनीकी प्रदूषण के दौरान मिट्टी द्वारा सूक्ष्म तत्वों का अवशोषण यांत्रिक संरचना, प्रतिक्रिया, धरण और कार्बोनेट की सामग्री, अवशोषण क्षमता और जल शासन की स्थितियों से प्रभावित होता है। भारी धातुओं सहित ट्रेस तत्व, विभिन्न रूपों में मिट्टी में निहित होते हैं: एक आइसोमोर्फिक मिश्रण के रूप में खनिजों के क्रिस्टल जाली में, नमक और ऑक्साइड के रूप में, विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के हिस्से के रूप में, आयन-विनिमय अवस्था में और में मिट्टी के घोल में घुलनशील रूप। मिट्टी में सूक्ष्म तत्वों का व्यवहार रेडॉक्स स्थितियों, पर्यावरण की प्रतिक्रिया, कार्बन डाइऑक्साइड की एकाग्रता और कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति से प्रभावित होता है। मृदा की रेडॉक्स अवस्था में परिवर्तन परिवर्तनशील संयोजकता वाले सूक्ष्म तत्वों के व्यवहार को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। इस प्रकार, ऑक्सीकरण के दौरान, मैंगनीज अघुलनशील रूपों में गुजरता है, जबकि क्रोमियम और वैनेडियम, इसके विपरीत, गतिशीलता प्राप्त करते हैं और पलायन करते हैं। अम्लीय मिट्टी की प्रतिक्रिया के साथ, तांबा, मैंगनीज, जस्ता, कोबाल्ट की गतिशीलता बढ़ जाती है और मोलिब्डेनम की गतिशीलता कम हो जाती है। अम्लीय और क्षारीय वातावरण में बोरॉन, फ्लोरीन और आयोडीन गतिशील होते हैं।

ठोस और तरल चरणों में तत्व के यौगिकों के बीच संतुलन में बदलाव के परिणामस्वरूप मिट्टी में रासायनिक तत्वों की गतिशीलता बदल जाती है। मिट्टी में प्रवेश करने वाले प्रदूषक दृढ़ता से स्थिर अवस्था में जा सकते हैं, जिससे पौधों तक पहुंचना मुश्किल हो जाता है। प्रदूषण के लिए मिट्टी का उच्च प्रतिरोध मिट्टी के उन गुणों से निर्धारित होता है जो प्रदूषकों के मजबूत निर्धारण में योगदान करते हैं। मिट्टी के घोल में CO2 की सांद्रता में वृद्धि से इन तत्वों के कार्बोनेट के बाइकार्बोनेट में संक्रमण के परिणामस्वरूप मैंगनीज, निकल और बेरियम की गतिशीलता में वृद्धि होती है। एक गैर-विशिष्ट प्रकृति के हास्य और कार्बनिक पदार्थ (फॉर्मिक, साइट्रिक, ऑक्सालिक और अन्य एसिड) पौधों के लिए घुलनशील और शायद ही घुलनशील यौगिकों का निर्माण करते हुए, सूक्ष्मजीवों को बांध सकते हैं।

पानी में घुलनशील धातु के यौगिक जल्दी से मिट्टी की रूपरेखा के साथ पलायन करते हैं। मिट्टी में धातुओं के प्रवास पर कार्बनिक पदार्थों का प्रभाव दुगना होता है। मिट्टी में कार्बनिक पदार्थों के खनिजकरण की प्रक्रिया में, कम-आणविक पानी में घुलनशील खनिज यौगिक बनते हैं, जो प्रोफ़ाइल के निचले हिस्से में पलायन करते हैं। भारी धातुएँ इन पदार्थों के साथ निम्न-आणविक संकुल बनाती हैं। कार्बनिक पदार्थों के गहन परिवर्तन के साथ, उच्च आणविक ह्यूमिक एसिड का निर्माण होता है, और धातुओं के प्रवास पर उनका प्रभाव अलग होता है। फुल्विक एसिड धातुओं के साथ मिलकर केलेट यौगिक बनाते हैं जो एक विस्तृत पीएच रेंज में घुलनशील होते हैं और मिट्टी के प्रोफाइल में चले जाते हैं। धातुएं ह्यूमिक एसिड के साथ कॉम्प्लेक्स बनाती हैं, जो एक अम्लीय वातावरण में अघुलनशील, अघुलनशील होती हैं, जो ऑर्गेनोजेनिक क्षितिज में भारी धातुओं के संचय में योगदान करती हैं। फुल्विक एसिड और ह्यूमिक एसिड वाले धातु परिसर 3 से 7 के पीएच पर सबसे अधिक स्थिर होते हैं।

मिट्टी में जस्ता और कैडमियम के परिवर्तन का एक उदाहरण विघटन प्रक्रियाओं के कारण तरल चरण में उनका संक्रमण है (अलेक्सेन्को एट अल।, 1992)। कैडमियम में उच्च विषाक्तता और मिट्टी में अपेक्षाकृत उच्च गतिशीलता और पौधों के लिए उपलब्धता है। चूंकि इन धातुओं के तकनीकी यौगिक मिट्टी की परिस्थितियों में थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर होते हैं, इसलिए मिट्टी के तरल चरण में उनका संक्रमण अपरिवर्तनीय होता है। मिट्टी में जस्ता और कैडमियम का आगे परिवर्तन मिट्टी के घोल और मिट्टी को अवशोषित करने वाले जटिल, जस्ता और कैडमियम के खराब घुलनशील लवण, उच्च पौधों और सूक्ष्मजीवों के बीच होने वाली प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं से जुड़ा है।

1.3 भारी धातुओं के पर्यावरण में प्रवेश करने के स्रोत

भारी धातुओं में डी.आई. के चालीस से अधिक रासायनिक तत्व शामिल हैं। मेंडेलीव, परमाणुओं का द्रव्यमान जिनमें से पचास से अधिक परमाणु इकाइयां हैं।

तत्वों का यह समूह कई एंजाइमों का हिस्सा होने के कारण जैविक प्रक्रियाओं में सक्रिय रूप से शामिल है। "भारी धातुओं" का समूह काफी हद तक "ट्रेस तत्वों" की अवधारणा से मेल खाता है। इसलिए: सीसा, जस्ता, कैडमियम, पारा, मोलिब्डेनम, क्रोमियम, मैंगनीज, निकल, टिन, कोबाल्ट, टाइटेनियम, तांबा, वैनेडियम भारी धातुएं हैं।

भारी धातुओं के स्रोतों को प्राकृतिक (चट्टानों और खनिजों का अपक्षय, क्षरण प्रक्रिया, ज्वालामुखी गतिविधि) और मानव निर्मित (खनिजों का खनन और प्रसंस्करण, ईंधन दहन, यातायात, कृषि गतिविधियों) में विभाजित किया गया है। ठीक एरोसोल के रूप में पर्यावरण में प्रवेश करने वाले तकनीकी उत्सर्जन का एक हिस्सा काफी दूरी पर ले जाया जाता है और वैश्विक प्रदूषण का कारण बनता है। दूसरा भाग जल निकासी रहित जलाशयों में प्रवेश करता है, जहाँ भारी धातुएँ जमा हो जाती हैं और द्वितीयक प्रदूषण का स्रोत बन जाती हैं, अर्थात्। पर्यावरण में सीधे होने वाली भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के दौरान खतरनाक संदूषकों का निर्माण (उदाहरण के लिए, गैर विषैले पदार्थों से जहरीली फॉस्जीन गैस का बनना)।

भारी धातुएं मिट्टी में जमा हो जाती हैं, विशेष रूप से ऊपरी ह्यूमस क्षितिज में, और धीरे-धीरे लीचिंग, पौधों द्वारा खपत, क्षरण और अपस्फीति - मिट्टी के उड़ने से हटा दी जाती हैं। प्रारंभिक एकाग्रता के आधे को हटाने या हटाने की अवधि एक लंबा समय है: जस्ता के लिए - 70 से 510 वर्ष तक, कैडमियम के लिए - 13 से 110 वर्ष तक, तांबे के लिए - 310 से 1500 वर्ष तक और सीसा के लिए - से 740 से 5900 वर्ष।

मिट्टी के ह्यूमस भाग में, इसमें मिलने वाले यौगिकों का प्राथमिक परिवर्तन होता है।

भारी धातुओं में विभिन्न प्रकार की रासायनिक, भौतिक रासायनिक और जैविक प्रतिक्रियाओं की उच्च क्षमता होती है। उनमें से कई में परिवर्तनशील संयोजकता होती है और वे रेडॉक्स प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं। भारी धातुएं और उनके यौगिक, अन्य रासायनिक यौगिकों की तरह, जीवित वातावरण में स्थानांतरित और पुनर्वितरित करने में सक्षम हैं, अर्थात। पलायन। भारी धातु यौगिकों का प्रवास मुख्यतः एक कार्बनिक-खनिज घटक के रूप में होता है। कुछ कार्बनिक यौगिक जिनके साथ धातुएँ बंधती हैं, सूक्ष्मजीवविज्ञानी गतिविधि के उत्पादों द्वारा दर्शाए जाते हैं। बुध को "खाद्य श्रृंखला" की कड़ियों में जमा होने की क्षमता की विशेषता है (इस पर पहले चर्चा की गई थी)। मृदा सूक्ष्मजीव पारा प्रतिरोधी आबादी पैदा कर सकते हैं जो धातु के पारा को उच्च जीवों के लिए विषाक्त पदार्थों में परिवर्तित करते हैं। कुछ शैवाल, कवक और बैक्टीरिया अपनी कोशिकाओं में पारा जमा करने में सक्षम होते हैं। पारा, सीसा, कैडमियम सबसे महत्वपूर्ण पर्यावरण प्रदूषकों की सामान्य सूची में शामिल हैं, जो संयुक्त राष्ट्र के सदस्य देशों द्वारा सहमत हैं। आइए हम इन पदार्थों पर ध्यान दें और इनमें लोहा और निकल मिलाएं।

पारा पृथ्वी की पपड़ी (-0.1 x 10-4%) में बेहद खराब वितरित है, लेकिन यह निष्कर्षण के लिए सुविधाजनक है, क्योंकि यह सल्फाइड अवशेषों में केंद्रित है, उदाहरण के लिए, सिनेबार (HgS) के रूप में। इस रूप में पारा अपेक्षाकृत हानिरहित है, लेकिन वायुमंडलीय प्रक्रियाओं, ज्वालामुखी और मानवीय गतिविधियों ने इस तथ्य को जन्म दिया है कि इस धातु का लगभग 50 मिलियन टन दुनिया के महासागरों में जमा हो गया है। कटाव के परिणामस्वरूप समुद्र में पारा का प्राकृतिक निष्कासन 5000 टन/वर्ष है, मानव गतिविधियों के परिणामस्वरूप पारा का एक और 5000 टन/वर्ष हटा दिया जाता है।

प्रारंभ में, पारा समुद्र में Hg2+ के रूप में प्रवेश करता है, फिर यह कार्बनिक पदार्थों के साथ संपर्क करता है और अवायवीय जीवों की मदद से विषाक्त पदार्थों मिथाइलमेरकरी (CH3 Hg) + और डाइमिथाइलमेररी (CH3 -Hg-CH3) में गुजरता है।

पारा न केवल जलमंडल में, बल्कि वायुमंडल में भी मौजूद है, क्योंकि इसमें अपेक्षाकृत उच्च वाष्प दबाव होता है। पारा की प्राकृतिक सामग्री ~0.003-0.009 माइक्रोग्राम / एम 3 है।

पारा पानी में एक छोटे से निवास समय की विशेषता है और उनमें कार्बनिक पदार्थों के साथ यौगिकों के रूप में जल्दी से तलछट में चला जाता है। क्योंकि पारा तलछट में सोख लिया जाता है, इसे धीरे-धीरे छोड़ा जा सकता है और पानी में घोला जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रदूषण का एक पुराना स्रोत होता है जो प्रदूषण के मूल स्रोत के गायब होने के बाद भी बना रहता है।

पारे का विश्व उत्पादन वर्तमान में प्रति वर्ष 10,000 टन से अधिक है, इस राशि का अधिकांश उपयोग क्लोरीन के उत्पादन में किया जाता है। जीवाश्म ईंधन के जलने के परिणामस्वरूप पारा हवा में प्रवेश करता है। ग्रीनलैंड आइस डोम की बर्फ के विश्लेषण से पता चला है कि, 800 ईस्वी से शुरू हुआ। 1950 के दशक तक, पारा सामग्री स्थिर रही, लेकिन 50 के दशक से। हमारी सदी में पारे की मात्रा दोगुनी हो गई है।

पारा और उसके यौगिक जीवन के लिए खतरा हैं। मिथाइलमेरकरी जानवरों और मनुष्यों के लिए विशेष रूप से खतरनाक है, क्योंकि यह रक्त से मस्तिष्क के ऊतकों में जल्दी से गुजरता है, सेरिबैलम और सेरेब्रल कॉर्टेक्स को नष्ट कर देता है। इस तरह के घाव के नैदानिक ​​लक्षण सुन्नता, अंतरिक्ष में अभिविन्यास की हानि, दृष्टि की हानि हैं। पारा विषाक्तता के लक्षण तुरंत प्रकट नहीं होते हैं। मिथाइलमेरकरी विषाक्तता का एक और अप्रिय परिणाम प्लेसेंटा में पारा का प्रवेश और भ्रूण में इसका संचय है, और मां को दर्द का अनुभव नहीं होता है। मिथाइलमेरकरी मनुष्यों में टेराटोजेनिक है। बुध प्रथम जोखिम वर्ग के अंतर्गत आता है।

निगलने और साँस लेने पर धात्विक पारा खतरनाक होता है। साथ ही व्यक्ति को मुंह में धातु जैसा स्वाद, जी मिचलाना, उल्टी, पेट में ऐंठन, दांत काले पड़ जाते हैं और उखड़ने लगते हैं। गिरा हुआ पारा बूंदों में टूट जाता है और यदि ऐसा होता है, तो पारा सावधानी से एकत्र किया जाना चाहिए। अकार्बनिक पारा यौगिक व्यावहारिक रूप से गैर-वाष्पशील होते हैं, इसलिए खतरा शरीर में मुंह और त्वचा के माध्यम से पारा का प्रवेश है। पारा लवण शरीर की त्वचा और श्लेष्मा झिल्ली को संक्षारित करते हैं। शरीर में पारा लवण के प्रवेश से ग्रसनी की सूजन, निगलने में कठिनाई, सुन्नता, उल्टी और पेट में दर्द होता है। एक वयस्क मानव में, यदि लगभग 350 मिलीग्राम पारा निगल लिया जाता है, तो मृत्यु हो सकती है।

कई उत्पादों के निर्माण और उपयोग पर प्रतिबंध लगाकर पारा प्रदूषण को कम किया जा सकता है। इसमें कोई शक नहीं कि पारा प्रदूषण हमेशा एक गंभीर समस्या बनी रहेगी। लेकिन पारा युक्त औद्योगिक कचरे के साथ-साथ खाद्य उत्पादों पर सख्त नियंत्रण की शुरूआत से पारा विषाक्तता के जोखिम को कम किया जा सकता है।

आग्नेय चट्टानों में सीसा की सामग्री इसे दुर्लभ धातुओं की श्रेणी में शामिल करना संभव बनाती है। यह सल्फाइड चट्टानों में केंद्रित है जो दुनिया में कई जगहों पर पाई जाती हैं। अयस्क से गलाने से सीसा आसानी से अलग हो जाता है। अपनी प्राकृतिक अवस्था में, यह मुख्य रूप से गैलेना (PbS) के रूप में पाया जाता है।पृथ्वी की पपड़ी में निहित लेड को वायुमंडलीय प्रक्रियाओं के प्रभाव में धोया जा सकता है, धीरे-धीरे महासागरों में जा रहा है। Pb2+ आयन अपेक्षाकृत अस्थिर होते हैं, और आयनिक रूप में लेड की मात्रा केवल 10 -8% होती है। हालाँकि, यह समुद्र के तलछट में सल्फाइट्स या सल्फेट्स के रूप में जमा हो जाता है। ताजे पानी में, सीसा की मात्रा बहुत अधिक होती है और 2 x 10 -6% तक पहुंच सकती है, और मिट्टी में यह लगभग उतनी ही मात्रा में होती है जितनी कि इस तत्व की अस्थिरता के कारण पृथ्वी की पपड़ी (1.5 x 10 -3%) में होती है। भू-रासायनिक चक्र।

लेड अयस्क में 2-20% लेड होता है। प्लवनशीलता विधि द्वारा प्राप्त सांद्रण में 60-80% Pb होता है। सल्फर को हटाने के लिए इसे गर्म किया जाता है और सीसा को पिघलाया जाता है। ऐसी प्राथमिक प्रक्रियाएं बड़े पैमाने पर होती हैं। यदि अपशिष्ट का उपयोग सीसा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, तो गलाने की प्रक्रिया को द्वितीयक कहा जाता है। लेड की वार्षिक विश्व खपत 3 मिलियन टन से अधिक है, जिसमें से 40% बैटरी के उत्पादन के लिए, 20% लेड एल्काइल - गैसोलीन एडिटिव्स के उत्पादन के लिए, 12% निर्माण में, 28% अन्य उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है।

वायुमंडलीय प्रक्रियाओं के प्रभाव के परिणामस्वरूप दुनिया में सालाना लगभग 180 हजार टन सीसा का प्रवास होता है। सीसा अयस्क के निष्कर्षण और प्रसंस्करण के दौरान, 20% से अधिक सीसा नष्ट हो जाता है। इन चरणों में भी, वातावरण में लेड की रिहाई वायुमंडलीय प्रक्रियाओं की आग्नेय चट्टानों पर प्रभाव के परिणामस्वरूप पर्यावरण में जारी की गई मात्रा के बराबर होती है।

सीसा के साथ पर्यावरण प्रदूषण का सबसे गंभीर स्रोत ऑटोमोबाइल इंजनों का निकास है। एंटीनॉक टेट्रामेथाइल - या टेट्राएथिलस्वाइनप - को 1923 से लगभग 80 mg/L पर अधिकांश गैसोलीन में जोड़ा गया है।

गैसोलीन में 380 मिलीग्राम सीसा हो सकता है, और टेट्राएथिल लेड की कुल सामग्री 1 ग्राम / लीटर तक पहुंच जाती है। जब गैसोलीन को जलाया जाता है, तो उसमें निहित लगभग 75% सीसा एरोसोल के रूप में निकल जाता है और हवा में फैल जाता है, आगे सड़क मार्ग से अलग-अलग दूरी पर पुनर्वितरण होता है। ड्राइविंग करते समय, ड्राइविंग की स्थिति के आधार पर, इस लीड का 25 से 75% तक वातावरण में छोड़ा जाता है। इसका मुख्य द्रव्यमान जमीन पर जमा होता है, लेकिन इसका एक ध्यान देने योग्य हिस्सा हवा में रहता है।

लेड डस्ट न केवल औद्योगिक शहरों में और उसके आसपास सड़कों और मिट्टी को कवर करती है, यह उत्तरी ग्रीनलैंड की बर्फ में भी पाई जाती है, और 1756 में बर्फ में सीसा की मात्रा 20 µg/t थी, 1860 में यह पहले से ही 50 µg/t थी, और 1965 में - 210 माइक्रोग्राम प्रति टन। सीसा प्रदूषण के सक्रिय स्रोत कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्र और घरेलू स्टोव हैं। घर में सीसा संदूषण के स्रोतों को मिट्टी के बर्तनों में चमकाया जा सकता है; रंगद्रव्य में निहित सीसा।

सीसा एक महत्वपूर्ण तत्व नहीं है। यह विषैला होता है और खतरनाक वर्ग I के अंतर्गत आता है। इसके अकार्बनिक यौगिक चयापचय को बाधित करते हैं और एंजाइम अवरोधक (अधिकांश भारी धातुओं की तरह) होते हैं। अकार्बनिक सीसा यौगिकों की कार्रवाई के सबसे घातक परिणामों में से एक हड्डियों में कैल्शियम को बदलने की क्षमता है और लंबे समय तक विषाक्तता का एक निरंतर स्रोत है। हड्डियों में लेड की जैविक अर्ध-आयु लगभग 10 वर्ष होती है। हड्डियों में जमा सीसे की मात्रा उम्र के साथ बढ़ती जाती है, और 30-40 साल की उम्र में ऐसे व्यक्तियों में जो व्यवसाय से सीसा प्रदूषण से जुड़े नहीं हैं, यह 80-200 मिलीग्राम है।

कार्बनिक सीसा यौगिकों को अकार्बनिक से भी अधिक विषाक्त माना जाता है। मानव शरीर में प्रवेश करने का मुख्य स्रोत भोजन है, इसके साथ ही, साँस की हवा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, और बच्चों में, सीसा युक्त धूल और पेंट वे निगल जाते हैं। साँस की धूल फेफड़ों में लगभग 30-35% बरकरार रहती है, इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा रक्त प्रवाह द्वारा अवशोषित किया जाता है। जठरांत्र संबंधी मार्ग में अवशोषण आमतौर पर 5-10%, बच्चों में - 50% होता है। कैल्शियम और विटामिन डी की कमी से सीसा का अवशोषण बढ़ जाता है। तीव्र सीसा विषाक्तता दुर्लभ है। उनके लक्षण लार आना, उल्टी, आंतों का दर्द, तीव्र गुर्दे की विफलता, मस्तिष्क क्षति है। गंभीर मामलों में, मृत्यु कुछ दिनों के भीतर होती है। सीसा विषाक्तता के शुरुआती लक्षणों में चिड़चिड़ापन, अवसाद और चिड़चिड़ापन शामिल हैं। सीसा के कार्बनिक यौगिकों के साथ विषाक्तता होने पर, इसकी बढ़ी हुई सामग्री रक्त में पाई जाती है।

सीसा के साथ वैश्विक पर्यावरण प्रदूषण के कारण, यह किसी भी भोजन और चारा का एक सर्वव्यापी घटक बन गया है। पौधों के खाद्य पदार्थों में आम तौर पर पशु उत्पादों की तुलना में अधिक सीसा होता है।

कैडमियम और जिंक।

प्रदूषण की समस्याओं के अध्ययन में कैडमियम, जस्ता और तांबा सबसे महत्वपूर्ण धातु हैं, क्योंकि ये दुनिया में व्यापक रूप से वितरित किए जाते हैं और इनमें जहरीले गुण होते हैं। कैडमियम और जस्ता (साथ ही: सीसा और पारा) मुख्य रूप से सल्फाइड तलछट में पाए जाते हैं। वायुमंडलीय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, ये तत्व आसानी से महासागरों में प्रवेश कर जाते हैं। मिट्टी में लगभग 4.5x10 -4% होता है। वनस्पति में दोनों तत्वों की मात्रा अलग-अलग होती है, लेकिन पौधे की राख में जिंक की मात्रा अपेक्षाकृत अधिक होती है - 0.14; चूंकि यह तत्व पौधों के पोषण में आवश्यक भूमिका निभाता है। कैडमियम गलाने वाले पौधों की गतिविधियों के परिणामस्वरूप सालाना लगभग 1 मिलियन किलोग्राम कैडमियम वायुमंडल में प्रवेश करता है, जो इस तत्व द्वारा कुल प्रदूषण का लगभग 45% है। 52% प्रदूषण कैडमियम युक्त उत्पादों के दहन या प्रसंस्करण से आता है। कैडमियम में अपेक्षाकृत उच्च अस्थिरता होती है, इसलिए यह आसानी से वातावरण में फैल जाती है। जस्ता के साथ वायु प्रदूषण के स्रोत कैडमियम के समान ही हैं।

प्राकृतिक जल में कैडमियम का प्रवेश गैल्वेनिक प्रक्रियाओं और प्रौद्योगिकी में इसके उपयोग के परिणामस्वरूप होता है। जिंक के साथ जल प्रदूषण के सबसे गंभीर स्रोत जिंक स्मेल्टर और इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्लांट हैं।

उर्वरक कैडमियम संदूषण का एक संभावित स्रोत हैं। उसी समय, कैडमियम को पौधों में पेश किया जाता है जो मनुष्यों द्वारा भोजन के लिए उपयोग किए जाते हैं, और श्रृंखला के अंत में वे मानव शरीर में चले जाते हैं। ऊपर सूचीबद्ध सभी भारी धातुओं में जिंक सबसे कम विषैला होता है। हालांकि, अधिक मात्रा में पाए जाने पर सभी तत्व विषाक्त हो जाते हैं; जस्ता कोई अपवाद नहीं है। जिंक का शारीरिक प्रभाव एंजाइम उत्प्रेरक के रूप में इसकी क्रिया है। बड़ी मात्रा में, यह उल्टी का कारण बनता है, यह खुराक एक वयस्क के लिए लगभग 150 मिलीग्राम है।

कैडमियम जिंक की तुलना में बहुत अधिक विषैला होता है। वह और उसके यौगिक खतरे के I वर्ग के हैं। यह लंबे समय तक मानव शरीर में प्रवेश करता है। 5 mg/m3 के कैडमियम सांद्रण पर 8 घंटे तक हवा में सांस लेने से मृत्यु हो सकती है। पुरानी कैडमियम विषाक्तता में, मूत्र में प्रोटीन दिखाई देता है, और रक्तचाप बढ़ जाता है।

भोजन में कैडमियम की उपस्थिति की जांच करने पर, यह पाया गया कि मानव उत्सर्जन में शायद ही कभी उतना ही कैडमियम होता है जितना अवशोषित किया गया था। भोजन में कैडमियम की स्वीकार्य सुरक्षित सामग्री पर वर्तमान में कोई सहमति नहीं है।

कैडमियम और जस्ता को प्रदूषण के रूप में जारी होने से रोकने का एक प्रभावी तरीका स्मेल्टर और अन्य उद्योगों से उत्सर्जन में इन धातुओं की सामग्री को नियंत्रित करना है।

सुरमा, आर्सेनिक, कोबाल्ट।

धातु सल्फाइड युक्त अयस्कों में आर्सेनिक के साथ सुरमा मौजूद होता है। सुरमा का विश्व उत्पादन प्रति वर्ष लगभग 70 टन है। सुरमा मिश्र धातुओं का एक घटक है, इसका उपयोग माचिस के निर्माण में किया जाता है, अपने शुद्ध रूप में इसका उपयोग अर्धचालकों में किया जाता है। सुरमा का विषैला प्रभाव आर्सेनिक के समान होता है। बड़ी मात्रा में सुरमा उल्टी का कारण बनता है, पुरानी सुरमा विषाक्तता के साथ, पाचन तंत्र की गड़बड़ी होती है, उल्टी और तापमान में कमी के साथ। आर्सेनिक प्राकृतिक रूप से सल्फेट्स के रूप में होता है। सीसा-जस्ता सांद्र में इसकी सामग्री लगभग 1% है। अपनी अस्थिरता के कारण यह आसानी से वातावरण में प्रवेश कर जाता है।

इस धातु संदूषण के सबसे मजबूत स्रोत हर्बिसाइड्स (खरपतवार को नियंत्रित करने के लिए रसायन), कवकनाशी (फंगल पौधों की बीमारियों को नियंत्रित करने वाले पदार्थ) और कीटनाशक (हानिकारक कीड़ों को नियंत्रित करने वाले पदार्थ) हैं।

इसके जहरीले गुणों के अनुसार, आर्सेनिक जमा होने वाले जहरों में से एक है। विषाक्तता की डिग्री के अनुसार, मौलिक आर्सेनिक और इसके यौगिकों को प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए। मौलिक आर्सेनिक अपेक्षाकृत थोड़ा विषैला होता है, लेकिन इसमें टेराटोजेनिक गुण होते हैं। वंशानुगत सामग्री (उत्परिवर्तीता) पर हानिकारक प्रभाव विवादित है।

आर्सेनिक यौगिक धीरे-धीरे त्वचा के माध्यम से अवशोषित होते हैं, फेफड़ों और जठरांत्र संबंधी मार्ग के माध्यम से तेजी से अवशोषित होते हैं। मनुष्यों के लिए घातक खुराक 0.15-0.3 ग्राम है।

पुरानी विषाक्तता तंत्रिका रोगों, कमजोरी, हाथ-पैरों की सुन्नता, खुजली, त्वचा का काला पड़ना, अस्थि मज्जा शोष, यकृत में परिवर्तन का कारण बनती है। आर्सेनिक यौगिक मनुष्यों के लिए कार्सिनोजेनिक हैं। आर्सेनिक और इसके यौगिक द्वितीय खतरा वर्ग के हैं।

कोबाल्ट का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, इसका उपयोग स्टील उद्योग में, पॉलिमर के उत्पादन में किया जाता है। जब बड़ी मात्रा में अंतर्ग्रहण किया जाता है, तो कोबाल्ट मानव रक्त में हीमोग्लोबिन सामग्री पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है और रक्त रोगों का कारण बन सकता है। ऐसा माना जाता है कि कोबाल्ट ग्रेव्स रोग का कारण बनता है। यह तत्व अपनी अत्यधिक उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण जीवों के जीवन के लिए खतरनाक है और खतरनाक वर्ग I के अंतर्गत आता है।

तांबा और मैंगनीज।

कॉपर सल्फाइड तलछट में सीसा, कैडमियम और जस्ता के साथ पाया जाता है। यह जिंक सांद्र में कम मात्रा में मौजूद होता है और इसे हवा और पानी में लंबी दूरी तक ले जाया जा सकता है। पौधों में हवा और पानी के साथ तांबे की असामान्य मात्रा पाई जाती है। स्मेल्टर से 8 किमी से अधिक की दूरी पर पौधों और मिट्टी में असामान्य तांबे की मात्रा पाई जाती है। कॉपर लवण द्वितीय जोखिम वर्ग के हैं। तांबे के विषाक्त गुणों का अध्ययन अन्य तत्वों के समान गुणों की तुलना में बहुत कम किया गया है। एक व्यक्ति द्वारा बड़ी मात्रा में तांबे के अवशोषण से विल्सन रोग होता है, जबकि अतिरिक्त तांबा मस्तिष्क के ऊतकों, त्वचा, यकृत और अग्न्याशय में जमा हो जाता है।

पौधों, जानवरों और मिट्टी में मैंगनीज की प्राकृतिक सामग्री बहुत अधिक है। मैंगनीज उत्पादन के मुख्य क्षेत्र मिश्र धातु, मिश्र धातु, इलेक्ट्रिक बैटरी और अन्य रासायनिक वर्तमान स्रोतों का उत्पादन है। मानक से अधिक हवा में मैंगनीज की उपस्थिति (वायुमंडल में मैंगनीज की औसत दैनिक एकाग्रता - आबादी वाले क्षेत्रों की हवा - 0.01 मिलीग्राम / एम 3) मानव शरीर पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है, जो कि प्रगतिशील विनाश में व्यक्त की जाती है। केंद्रीय तंत्रिका तंत्र। मैंगनीज़ द्वितीय जोखिम वर्ग के अंतर्गत आता है।

वर्तमान में, रूस में, भारी धातुओं के साथ मिट्टी के प्रदूषण का आकलन करने के लिए आधिकारिक तौर पर स्वीकृत और गैर-आधिकारिक दोनों मानकों का उपयोग किया जाता है। उनका मुख्य उद्देश्य मानव शरीर में अत्यधिक मात्रा में मानवजनित रूप से संचित एचएम के प्रवेश को रोकना है और इस तरह उनके नकारात्मक प्रभाव से बचना है। सजातीय जल और वायु मीडिया के विपरीत, मिट्टी एक जटिल विषम प्रणाली है जो अपने गुणों के आधार पर विषाक्त पदार्थों के व्यवहार को बदलती है। मिट्टी-पारिस्थितिकी स्थिति के उचित मूल्यांकन की कठिनाइयाँ विभिन्न शोधकर्ताओं द्वारा स्थापित मिट्टी के फाइटोटॉक्सिसिटी के विभिन्न स्तरों के कारणों में से एक हैं।

पर्यावरण में लोहे के तकनीकी स्रोत। धातुकर्म संयंत्रों के क्षेत्रों में, ठोस उत्सर्जन में 22,000 से 31,000 मिलीग्राम/किग्रा लोहा होता है।

नतीजतन, बगीचे की फसलों में लोहा जमा हो जाता है।

मेटलर्जिकल, केमिकल, मशीन-बिल्डिंग, मेटलवर्किंग, पेट्रोकेमिकल, केमिकल-फार्मास्युटिकल, पेंट और वार्निश, टेक्सटाइल उद्योगों के उद्योगों से बहुत सारा लोहा अपशिष्ट जल और कीचड़ में प्रवेश करता है। एक बड़े औद्योगिक शहर के प्राथमिक बसने वाले टैंकों में गिरने वाले कच्चे कीचड़ की संरचना में लोहे की सामग्री 1428 मिलीग्राम / किग्रा तक पहुंच सकती है। धुआं, औद्योगिक धूल में लोहे के एरोसोल, इसके ऑक्साइड, अयस्क के रूप में बड़ी मात्रा में लोहा हो सकता है। लोहे या उसके ऑक्साइड की धूल धातु के औजारों को तेज करने, जंग से भागों को साफ करने, लोहे की चादरों को लुढ़काने, बिजली की वेल्डिंग और अन्य उत्पादन प्रक्रियाओं जिसमें लोहा या इसके यौगिक होते हैं, से बनते हैं।

लोहा मिट्टी, जल निकायों, वायु और जीवित जीवों में जमा हो सकता है। मुख्य लौह खनिजों को प्रकृति में फोटोकैमिकल विनाश, जटिल गठन, सूक्ष्मजीवविज्ञानी लीचिंग के अधीन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कम घुलनशील खनिजों से लोहा जल निकायों में गुजरता है।

आयरन युक्त खनिजों को Th जैसे बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है। फेरोक्सिडन्स। निम्नलिखित सूक्ष्मजीवविज्ञानी और रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा पाइराइट के उदाहरण का उपयोग करके सल्फाइड के ऑक्सीकरण को सामान्य तरीके से वर्णित किया जा सकता है। जैसा कि देखा जा सकता है, इस मामले में, एक और घटक, सल्फ्यूरिक एसिड, प्रदूषणकारी सतही जल बनता है। इसकी सूक्ष्मजीवविज्ञानी शिक्षा के पैमाने का अंदाजा इस उदाहरण से लगाया जा सकता है। पाइराइट कोयले के भंडार का एक सामान्य अशुद्धता घटक है, और इसके निक्षालन से खदान के पानी का अम्लीकरण होता है। एक अनुमान के अनुसार 1932 ई. लगभग 3 मिलियन टन pSO4 ने खदान के पानी के साथ यूएस ओहियो नदी में प्रवेश किया। लोहे का सूक्ष्मजैविक निक्षालन न केवल ऑक्सीकरण के कारण होता है, बल्कि ऑक्सीकृत अयस्कों के अपचयन के दौरान भी होता है। इसमें विभिन्न समूहों के सूक्ष्मजीव भाग लेते हैं।

विशेष रूप से, Fe3 से Fe2 तक की कमी, बैसिलस और स्यूडोमोनास, साथ ही साथ कुछ कवक के प्रतिनिधियों द्वारा की जाती है।

यहां वर्णित प्रक्रियाएं, जो प्रकृति में व्यापक हैं, खनन उद्यमों, धातुकर्म संयंत्रों के डंप में भी होती हैं, जो बड़ी मात्रा में अपशिष्ट - स्लैग, सिंडर, आदि का उत्पादन करती हैं। बारिश, बाढ़ और भूजल के साथ, ठोस मैट्रिसेस से निकलने वाली धातुओं को नदियों और जलाशयों में स्थानांतरित कर दिया जाता है। लोहा विभिन्न राज्यों में प्राकृतिक जल में पाया जाता है और वास्तव में भंग रूप में रूपों में पाया जाता है, यह नीचे तलछट और निलंबन और कोलाइड की विषम प्रणालियों का हिस्सा है। नदियों और जलाशयों के निचले तलछट लोहे के भंडारण के रूप में कार्य करते हैं। लोहे की उच्च सामग्री मिट्टी के क्षितिज के गठन की भू-रासायनिक विशेषताओं के कारण है। मिट्टी के आवरण में इसकी बढ़ी हुई सामग्री सिंचाई के लिए लोहे की प्राकृतिक उच्च सामग्री वाले पानी के उपयोग के कारण हो सकती है।

खतरा वर्ग - जोखिम वर्गों में कोई विभाजन प्रदान नहीं किया गया है।

हानिकारकता का सीमित संकेतक - हानिकारकता परिभाषित नहीं है।

निकेल, Mn, Fe, Co और Cu के साथ, तथाकथित संक्रमण धातुओं से संबंधित है, जिनमें से यौगिक अत्यधिक जैविक रूप से सक्रिय हैं। इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स की संरचना की ख़ासियत के कारण, निकेल सहित उपरोक्त धातुओं में जटिल गठन की स्पष्ट क्षमता है।

निकेल स्थिर परिसरों को बनाने में सक्षम है, उदाहरण के लिए, सिस्टीन और साइट्रेट, साथ ही साथ कई कार्बनिक और अकार्बनिक लिगेंड के साथ। मूल चट्टानों की भू-रासायनिक संरचना मोटे तौर पर मिट्टी में निकल सामग्री को निर्धारित करती है। निकल की सबसे बड़ी मात्रा मूल और अल्ट्राबेसिक चट्टानों से बनी मिट्टी में निहित है। कुछ लेखकों के अनुसार, अधिकांश प्रजातियों के लिए निकेल के अतिरिक्त और विषाक्त स्तर की सीमा 10 से 100 मिलीग्राम/किलोग्राम के बीच भिन्न होती है। निकल का बड़ा हिस्सा मिट्टी में स्थिर रूप से स्थिर होता है, और कोलाइडल अवस्था में और यांत्रिक निलंबन की संरचना में बहुत कमजोर प्रवासन ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ उनके वितरण को प्रभावित नहीं करता है और काफी समान है।

प्राकृतिक जल में निकल की उपस्थिति चट्टानों की संरचना के कारण होती है जिसके माध्यम से पानी गुजरता है: यह सल्फाइड कॉपर-निकल अयस्कों और लौह-निकल अयस्कों के जमाव के स्थानों में पाया जाता है। यह मिट्टी से और पौधों और जानवरों के जीवों से उनके क्षय के दौरान पानी में प्रवेश करता है। नीले-हरे शैवाल में अन्य प्रकार के शैवाल की तुलना में निकल की बढ़ी हुई सामग्री पाई गई। निकेल यौगिक भी निकल चढ़ाना की दुकानों, सिंथेटिक रबर संयंत्रों और निकल संवर्धन संयंत्रों से अपशिष्ट जल के साथ जल निकायों में प्रवेश करते हैं। भारी निकल उत्सर्जन जीवाश्म ईंधन के जलने के साथ होता है।

जलीय जीवों और सोखना प्रक्रियाओं द्वारा इसकी खपत के कारण, सल्फाइड, साइनाइड, कार्बोनेट या हाइड्रोक्साइड (पीएच मूल्यों में वृद्धि के साथ) जैसे यौगिकों की वर्षा के परिणामस्वरूप इसकी एकाग्रता कम हो सकती है।

सतह के पानी में, निकल यौगिक भंग, निलंबित और कोलाइडल अवस्था में होते हैं, जिसके बीच मात्रात्मक अनुपात पानी की संरचना, तापमान और पीएच मान पर निर्भर करता है। निकल यौगिकों के शर्बत आयरन हाइड्रॉक्साइड, कार्बनिक पदार्थ, अत्यधिक छितरी हुई कैल्शियम कार्बोनेट, मिट्टी हो सकते हैं। भंग रूप मुख्य रूप से जटिल आयन होते हैं, जिनमें अक्सर अमीनो एसिड, ह्यूमिक और फुल्विक एसिड होते हैं, और एक मजबूत साइनाइड कॉम्प्लेक्स के रूप में भी होते हैं। प्राकृतिक जल में निकेल यौगिक सबसे आम हैं, जिसमें यह +2 ऑक्सीकरण अवस्था में है। Ni3+ यौगिक आमतौर पर एक क्षारीय माध्यम में बनते हैं।

निकेल यौगिक उत्प्रेरक होने के कारण हेमटोपोइएटिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसकी बढ़ी हुई सामग्री का हृदय प्रणाली पर विशेष प्रभाव पड़ता है। निकेल कार्सिनोजेनिक तत्वों में से एक है। इससे सांस संबंधी बीमारियां हो सकती हैं। ऐसा माना जाता है कि मुक्त निकल आयन (Ni2+) इसके जटिल यौगिकों की तुलना में लगभग 2 गुना अधिक विषैले होते हैं।

धातुकर्म उद्यम सालाना 150 हजार टन से अधिक तांबा, 120 हजार टन जस्ता, लगभग 90 हजार टन सीसा, 12 हजार टन निकल, 1.5 हजार टन मोलिब्डेनम, लगभग 800 टन कोबाल्ट और लगभग 30 टन पारा का उत्सर्जन करते हैं। पृथ्वी की सतह। 1 ग्राम ब्लिस्टर कॉपर के लिए, कॉपर गलाने वाले उद्योग के कचरे में 2.09 टन धूल होती है, जिसमें 15% कॉपर, 60% आयरन ऑक्साइड और 4% आर्सेनिक, मरकरी, जिंक और लेड होता है। इंजीनियरिंग और रासायनिक उद्योगों के कचरे में 1 हजार मिलीग्राम / किग्रा तक सीसा, 3 हजार मिलीग्राम / किग्रा तांबा, 10 हजार मिलीग्राम / किग्रा तक क्रोमियम और लोहा, 100 ग्राम / किग्रा फॉस्फोरस और अधिकतम तक होता है। 10 ग्राम/किलोग्राम मैंगनीज और निकल। सिलेसिया में, जिंक की मात्रा 2 से 12% और लेड 0.5 से 3% तक जिंक प्लांट के आसपास ढेर किया जाता है।

निकास गैसों के साथ, प्रति वर्ष 250 हजार टन से अधिक सीसा मिट्टी की सतह में प्रवेश करता है; यह सीसा के साथ मुख्य मृदा प्रदूषक है।

1.4 भारी धातुओं के निर्धारण के लिए तरीके

आज तक, बुनियादी विश्लेषणात्मक तरीकों के दो समूह हैं जो मिट्टी में भारी धातुओं की उपस्थिति का निर्धारण करते हैं:

1. विद्युत रासायनिक

विद्युत रासायनिक विधियों को विश्लेषणात्मक संकेत की प्रकृति के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। इस प्रकार, विश्लेषण के दौरान, किसी एक इलेक्ट्रोड (पोटेंशियोमेट्री), सेल के प्रतिरोध, या समाधान की विद्युत चालकता (कंडक्टोमेट्री) की क्षमता को मापना संभव है। कई मामलों में, इलेक्ट्रोड पर एक बाहरी वोल्टेज लगाया जाता है, जिसके बाद समाधान से गुजरने वाली धारा की ताकत को मापा जाता है (वोल्टामेट्रिक तरीके, विशेष रूप से पोलरोग्राफी)। इसी समय, इलेक्ट्रोड की सतह पर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं होती हैं, अर्थात समाधान इलेक्ट्रोलाइज्ड होता है। यदि हम अंत तक इलेक्ट्रोलिसिस करते हैं और निर्धारित किए जा रहे पदार्थ को ऑक्सीकरण (या कम) करने के लिए उपयोग की जाने वाली बिजली की मात्रा को मापते हैं, तो हम इस पदार्थ के द्रव्यमान की गणना कर सकते हैं। इस विधि को कूलोमेट्री कहा जाता है। कभी-कभी विश्लेषण की सामग्री की गणना इलेक्ट्रोड के वजन बढ़ने से की जाती है, यानी, उस पर जारी इलेक्ट्रोलिसिस उत्पाद के द्रव्यमान (इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री) द्वारा।

इलेक्ट्रोकेमिकल विधियां काफी चयनात्मक हैं (कंडक्ट्रोमेट्री को छोड़कर), इसलिए, उनकी मदद से, कुछ तत्वों को मात्रात्मक रूप से दूसरों की उपस्थिति में निर्धारित किया जाता है, एक तत्व के विभिन्न रूपों को अलग-अलग निर्धारित किया जाता है, जटिल मिश्रण को अलग किया जाता है और उनके घटकों की पहचान की जाती है, और कुछ सूक्ष्मताएं भी केंद्रित हैं। प्राकृतिक और अपशिष्ट जल, मिट्टी और खाद्य उत्पादों, प्रक्रिया समाधान और जैविक तरल पदार्थों की संरचना को नियंत्रित करने के लिए विद्युत रासायनिक विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उपयुक्त तकनीकों के लिए जटिल उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है, वे उच्च तापमान और दबाव का उपयोग नहीं करते हैं। विभिन्न विद्युत रासायनिक विधियाँ संवेदनशीलता, सटीकता, गति और अन्य संकेतकों में भिन्न होती हैं, और इसलिए एक दूसरे के पूरक हैं।

विद्युत रासायनिक समूह के तरीकों पर विचार करें:

वोल्टामेट्री:

वोल्टामेट्रिक विधियां बाहरी लागू वोल्टेज पर इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के माध्यम से बहने वाली वर्तमान की निर्भरता को रिकॉर्ड करने और अध्ययन करने के आधार पर विश्लेषण के तरीके हैं। इस निर्भरता के एक ग्राफिक प्रतिनिधित्व को वोल्टमोग्राम कहा जाता है। वोल्टमोग्राम का विश्लेषण विश्लेषण की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करता है।

वोल्टमोग्राम को पंजीकृत करने के लिए, एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की आवश्यकता होती है, जिसमें एक संकेतक इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड होता है। संदर्भ इलेक्ट्रोड आमतौर पर एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड या सेल के नीचे पारा की एक परत होती है। एक टपकता हुआ पारा इलेक्ट्रोड, माइक्रोडिस्क प्लैटिनम या ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड एक संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है।

संकेतक इलेक्ट्रोड के प्रकार के आधार पर, वोल्टमैट्रिक विधियों को आमतौर पर पोलरोग्राफी और वोल्टामेट्री में विभाजित किया जाता है। यदि एक पारा टपकने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग संकेतक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है, तो वोल्टेज पर वर्तमान की प्राप्त निर्भरता को पोलरोग्राम कहा जाता है और, तदनुसार, विश्लेषण विधि को पोलरोग्राफी कहा जाता है। विधि उत्कृष्ट चेक इलेक्ट्रोकेमिस्ट और नोबेल पुरस्कार विजेता जार द्वारा बनाई गई थी। गेयरोव्स्की (1922)। स्थिर पारा सहित किसी अन्य संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ काम करते समय, कोई वोल्टामेट्री से संबंधित होता है।

विभवमिति:

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण उन पदार्थों के प्रदर्शन का माप है जो आयनिक अवस्था में हैं। दूसरे शब्दों में, अध्ययन की वस्तुओं के तहत समाधान होते हैं, लगभग हमेशा जलीय, हालांकि घुलनशील तत्वों की उपस्थिति होने पर ठोस पदार्थों का विश्लेषण भी किया जाता है। कुछ कणों को एक निश्चित आकार के संवेदन झिल्ली के साथ एक इलेक्ट्रोड की आवश्यकता हो सकती है, जो चिपचिपा पदार्थों या जैल का विश्लेषण करने में मदद करेगा।

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण कई तरीकों से किया जाता है। पहला प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री है। अक्सर, यह विधि पीएच स्तर को मापने के लिए की जाती है और यह स्वयं मापने वाले इलेक्ट्रोड के प्रकार पर निर्भर करती है। यह तरीका सबसे आसान है। दूसरी विधि पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन है, जिसे विभिन्न तरीकों से किया जाता है। इसका सार इस तथ्य में निहित है कि संकेतकों की गणना करने के लिए, आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के नियंत्रण में कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं की जाती हैं। यह विधि पिछले एक से अधिक श्रम लागत में भिन्न होती है, लेकिन अधिक सटीक परिणाम में भी। और तीसरी विधि - जोड़ की विधि - उपरोक्त से संबंधित है। यह विभिन्न विकल्पों में किया जाता है, जो आपको कम सांद्रता का विश्लेषण करने की अनुमति देता है।

कौलोमेट्री:

Coulometry एक विश्लेषण के विद्युत रासायनिक परिवर्तन के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा को मापने के आधार पर विश्लेषण की एक विद्युत रासायनिक विधि है। कूलोमेट्री में दो प्रकार के विश्लेषण होते हैं:

प्रत्यक्ष कौलोमेट्री;

कूलोमेट्रिक अनुमापन।

कंडक्टोमेट्री:

विश्लेषण के कंडक्टोमेट्रिक तरीके अध्ययन किए गए समाधानों की विद्युत चालकता को मापने पर आधारित हैं। कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण के कई तरीके हैं:

प्रत्यक्ष कंडक्टोमेट्री - एक विधि जो आपको एक ज्ञात गुणात्मक संरचना के साथ समाधान की विद्युत चालकता को मापकर इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता को सीधे निर्धारित करने की अनुमति देती है;

· कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन - अनुमापन वक्र में एक विराम द्वारा किसी पदार्थ की सामग्री को निर्धारित करने के आधार पर एक विश्लेषण विधि। वक्र का निर्माण विश्लेषित विलयन की विशिष्ट विद्युत चालकता को मापने के द्वारा किया जाता है, जो अनुमापन प्रक्रिया के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप परिवर्तित होता है;

· कालानुक्रमिक अनुमापन - अनुमापन में व्यतीत समय द्वारा पदार्थ की सामग्री के निर्धारण के आधार पर, अनुमापन वक्र के चार्ट टेप रिकॉर्डर पर स्वचालित रूप से दर्ज किया जाता है।

इस प्रकार, मिट्टी के नमूने में कम पता लगाने की सीमा के साथ भारी धातुओं की सामग्री को खोजना और गणना करना संभव है।

2. निष्कर्षण-फोटोमेट्रिक विधियां

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में इन विधियों का बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और अर्क में विश्लेषण किए गए घटक का निर्धारण फोटोमेट्रिक रूप से और किसी अन्य विधि द्वारा किया जा सकता है: ध्रुवीय, वर्णक्रमीय।

इसी समय, निष्कर्षण विधियों के कुछ समूह हैं जिनमें फोटोमेट्रिक फिनिश सबसे प्रभावी है, जो निर्धारण की आवश्यक गति और सटीकता प्रदान करता है। इन विधियों को निष्कर्षण-फोटोमेट्रिक कहा जाता है। एक बहुत ही सामान्य विधि है जिसके द्वारा एक निश्चित सूक्ष्म तत्व को पानी में घुलनशील रंगीन यौगिक में परिवर्तित किया जाता है, इसे निकाला जाता है, और अर्क को फोटोमॉडल किया जाता है। यह तकनीक विदेशी घटकों के हस्तक्षेप प्रभाव को समाप्त करती है और निर्धारण की संवेदनशीलता को बढ़ाती है, क्योंकि निष्कर्षण के दौरान सूक्ष्म अशुद्धताएं केंद्रित होती हैं। उदाहरण के लिए, कोबाल्ट या निकल लवण में लोहे की अशुद्धियों का निर्धारण एमाइल अल्कोहल के साथ इसके थायोकैनेट परिसरों के निष्कर्षण द्वारा किया जाता है।

स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री

विश्लेषण की स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि प्रकाश ऊर्जा के एक मोनोक्रोमैटिक प्रवाह के वर्णक्रमीय-चयनात्मक अवशोषण पर आधारित होती है क्योंकि यह परीक्षण समाधान से गुजरती है। विधि रंगीन पदार्थों के मिश्रण के अलग-अलग घटकों की सांद्रता को निर्धारित करना संभव बनाती है जिनमें विभिन्न तरंग दैर्ध्य में अधिकतम अवशोषण होता है; यह फोटोइलेक्ट्रोक्लोरिमेट्रिक विधि की तुलना में अधिक संवेदनशील और सटीक है। यह ज्ञात है कि विश्लेषण की फोटोकलरिमेट्रिक विधि केवल रंगीन समाधानों के विश्लेषण के लिए लागू होती है, स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में रंगहीन समाधानों में एक नगण्य अवशोषण गुणांक होता है। हालांकि, कई रंगहीन और थोड़े रंगीन यौगिकों (विशेष रूप से कार्बनिक वाले) में स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी और अवरक्त क्षेत्रों में विशेषता अवशोषण बैंड होते हैं, जिनका उपयोग उनके मात्रात्मक निर्धारण के लिए किया जाता है। स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी और अवरक्त क्षेत्रों में दृश्य स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों में प्रकाश अवशोषण को मापने के लिए विश्लेषण की स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि लागू होती है, जो विधि की विश्लेषणात्मक क्षमताओं का विस्तार करती है।

स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी क्षेत्र में स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि पदार्थों के दो और तीन-घटक मिश्रण को व्यक्तिगत रूप से निर्धारित करना संभव बनाती है। मिश्रण के घटकों का मात्रात्मक निर्धारण इस तथ्य पर आधारित है कि किसी भी मिश्रण का ऑप्टिकल घनत्व व्यक्तिगत घटकों के ऑप्टिकल घनत्व के योग के बराबर होता है।

परमाणु - अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी।

पर्यावरणीय वस्तुओं, खाद्य उत्पादों, मिट्टी और विभिन्न मिश्र धातुओं में धातुओं की सामग्री का निर्धारण करने के लिए परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि वर्तमान में सबसे सुविधाजनक है। स्टील्स की संरचना का निर्धारण करने के लिए चट्टानों की संरचना, धातु विज्ञान का विश्लेषण करने के लिए भूविज्ञान में भी विधि का उपयोग किया जाता है।

मिट्टी, प्राकृतिक और पानी के साथ-साथ विभिन्न अलौह मिश्र धातुओं में मोबाइल जस्ता के निर्धारण के लिए अधिकांश राज्य मानकों द्वारा परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि की सिफारिश की जाती है।

विधि एक स्थिर (अप्रत्याशित) अवस्था में मुक्त परमाणुओं द्वारा विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अवशोषण पर आधारित है। जमीन से एक उत्तेजित इलेक्ट्रॉनिक अवस्था में एक परमाणु के संक्रमण के अनुरूप तरंग दैर्ध्य पर, जमीनी स्तर की जनसंख्या घट जाती है। विश्लेषणात्मक संकेत विश्लेषण किए गए नमूने में अप्रकाशित कणों की संख्या पर निर्भर करता है (यानी, निर्धारित किए जा रहे तत्व की एकाग्रता पर), इसलिए, अवशोषित विद्युत चुम्बकीय विकिरण की मात्रा को मापकर, निर्धारित किए जा रहे तत्व की एकाग्रता को निर्धारित करना संभव है। प्रारंभिक नमूने में।

विधि गैस परमाणुओं द्वारा पराबैंगनी या दृश्य विकिरण के अवशोषण पर आधारित है। नमूने को गैसीय परमाणु अवस्था में पारित करने के लिए, इसे लौ में अंतःक्षिप्त किया जाता है। धातु से बने खोखले कैथोड के साथ एक दीपक का उपयोग विकिरण स्रोत के रूप में किया जाता है। प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित वर्णक्रमीय रेखा का तरंग दैर्ध्य अंतराल और लौ में उसी तत्व की अवशोषण रेखा बहुत संकीर्ण होती है, इसलिए अन्य तत्वों का हस्तक्षेप करने वाला अवशोषण विश्लेषण के परिणामों को शायद ही प्रभावित करता है। परमाणु अवशोषण वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि उच्च निरपेक्ष और सापेक्ष संवेदनशीलता की विशेषता है। विधि कम सांद्रता में लगभग अस्सी तत्वों के समाधान में बड़ी सटीकता के साथ निर्धारित करने की अनुमति देती है, इसलिए इसका व्यापक रूप से जीव विज्ञान, चिकित्सा (जैविक तरल पदार्थों के विश्लेषण के लिए), भूविज्ञान, मिट्टी विज्ञान (मिट्टी में ट्रेस तत्वों के निर्धारण के लिए) में उपयोग किया जाता है। और विज्ञान के अन्य क्षेत्रों के साथ-साथ धातु विज्ञान में तकनीकी प्रक्रियाओं के अनुसंधान और नियंत्रण के लिए।

परमाणु वाष्प के नमूनों की एक परत के माध्यम से 190-850 एनएम की सीमा में एक एटमाइज़र पास विकिरण की मदद से प्राप्त किया जाता है। प्रकाश क्वांटा के अवशोषण के परिणामस्वरूप, परमाणु उत्तेजित ऊर्जा अवस्थाओं में चले जाते हैं। परमाणु स्पेक्ट्रा में ये संक्रमण तथाकथित के अनुरूप हैं। गुंजयमान रेखाएँ किसी दिए गए तत्व की विशेषता। बौगुएर-लैम्बर्ट-बीयर नियम के अनुसार, तत्व सांद्रता का माप ऑप्टिकल घनत्व A = lg (I0/I) है, जहां I0 और I क्रमशः स्रोत से विकिरण की तीव्रता हैं, जो अवशोषण से गुजरने से पहले और बाद में होती हैं। परत।

चित्र 1.1 एक परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर का योजनाबद्ध आरेख: 1-खोखला कैथोड लैंप या इलेक्ट्रोडलेस लैंप; 2-ग्रेफाइट सेल; 3-मोनोक्रोमेटर; 4-डिटेक्टर

सटीकता और संवेदनशीलता के मामले में, यह विधि कई अन्य से आगे निकल जाती है; इसलिए, इसका उपयोग संदर्भ मिश्र धातुओं और भूवैज्ञानिक चट्टानों (समाधान में स्थानांतरित करके) के प्रमाणीकरण में किया जाता है।

परमाणु अवशोषण और ज्वाला उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री के बीच आवश्यक अंतर यह है कि बाद की विधि एक लौ में उत्तेजित परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित विकिरण को मापती है, जबकि परमाणु अवशोषण एक लौ में तटस्थ, बिना उत्तेजित परमाणुओं द्वारा अवशोषित विकिरण के माप पर आधारित होता है, जिनमें से हैं एक लौ में कई। उत्साहित से कई गुना अधिक। यह उन तत्वों को निर्धारित करने में विधि की उच्च संवेदनशीलता की व्याख्या करता है जिनमें उच्च उत्तेजना ऊर्जा होती है, यानी उत्तेजित करना मुश्किल होता है।

एएएस में प्रकाश स्रोत एक खोखला कैथोड लैंप है जो 0.001 एनएम के क्रम पर एक बहुत ही संकीर्ण तरंग दैर्ध्य रेंज वाले प्रकाश का उत्सर्जन करता है। निर्धारित की जा रही तत्व की अवशोषण रेखा उत्सर्जित बैंड की तुलना में कुछ हद तक चौड़ी होती है, जिससे अवशोषण रेखा को अधिकतम पर मापना संभव हो जाता है। डिवाइस में लैंप का आवश्यक सेट होता है, प्रत्येक लैंप को किसी भी तत्व में से केवल एक को निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

आस में "क्यूवेट" ही ज्वाला है। चूंकि एएएस में बेयर का नियम मनाया जाता है, इसलिए विधि की संवेदनशीलता अवशोषित लौ परत की लंबाई पर निर्भर करती है, जो स्थिर और पर्याप्त रूप से बड़ी होनी चाहिए।

एक लौ का उपयोग किया जाता है, जिसके लिए एसिटिलीन, प्रोपेन या हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है, और वायु, ऑक्सीजन या नाइट्रोजन ऑक्साइड का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट (1) के रूप में किया जाता है। चयनित गैस मिश्रण लौ का तापमान निर्धारित करता है। एयर-एसिटिलीन लौ और एयर-प्रोपेन का तापमान कम होता है (2200-2400 डिग्री सेल्सियस)। ऐसी ज्वाला का उपयोग उन तत्वों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जिनके यौगिक इन तापमानों पर आसानी से विघटित हो जाते हैं। एसिटिलीन प्राप्त करने में कठिनाइयाँ होने पर वायु-प्रोपेन लौ का उपयोग किया जाता है; ऐसा प्रतिस्थापन कार्य को जटिल बनाता है, क्योंकि वाणिज्यिक प्रोपेन में अशुद्धियाँ होती हैं जो लौ को प्रदूषित करती हैं। कठिन-से-पृथक यौगिकों को बनाने वाले तत्वों का निर्धारण करते समय, एक उच्च तापमान लौ का उपयोग किया जाता है (3000-3200 डिग्री सेल्सियस, नाइट्रिक ऑक्साइड (1) - एसिटिलीन के मिश्रण से बनाया गया है। एल्यूमीनियम, बेरिलियम का निर्धारण करते समय ऐसी लौ आवश्यक है, सिलिकॉन, वैनेडियम और मोलिब्डेनम। आर्सेनिक और सेलेनियम को उनके हाइड्राइड में परिवर्तित करने के लिए, एक कम करने वाली लौ की आवश्यकता होती है, जो एक आर्गन-वायु मिश्रण में हाइड्रोजन को जलाने से बनती है। पारा निर्धारित किया जाता है (ज्वालारहित विधि "क्योंकि यह वाष्प अवस्था में मौजूद हो सकता है" और कमरे के तापमान पर।

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अध्याय 1. भारी धातु: जैविक भूमिका,

भारी धातुओं- यह 40 से अधिक के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान वाले रासायनिक तत्वों का एक समूह है। "भारी धातुओं" शब्द के साहित्य में उपस्थिति कुछ धातुओं की विषाक्तता और जीवित जीवों के लिए उनके खतरे की अभिव्यक्ति से जुड़ी थी। हालाँकि, "भारी" समूह में कुछ सूक्ष्म तत्व, महत्वपूर्ण आवश्यकता और जैविक प्रभावों की एक विस्तृत श्रृंखला भी शामिल है, जो अकाट्य रूप से सिद्ध हो चुके हैं (अलेक्सेव, 1987; माइनेव, 1988; क्रास्नोकुत्सकाया एट अल।, 1990; सैत एट अल।, 1990)। ; इलिन, 1991; कैडमियम: पारिस्थितिक…, 1994; भारी…, 1997; प्रोनिना, 2000)।

शब्दावली में अंतर मुख्य रूप से प्राकृतिक वातावरण में धातुओं की एकाग्रता से संबंधित हैं। एक ओर, धातु की सांद्रता अत्यधिक और यहाँ तक कि विषाक्त भी हो सकती है, तो इस धातु को "भारी" कहा जाता है, दूसरी ओर, सामान्य एकाग्रता या कमी पर, इसे ट्रेस तत्वों के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार, ट्रेस तत्व और भारी धातुएं मात्रात्मक श्रेणियों के बजाय सबसे अधिक गुणात्मक हैं, और पारिस्थितिक स्थिति (अलेक्सेव, 1987; इलिन, 1991; मैस्ट्रेनको एट अल।, 1996; इलिन, सिसो, 2001) के चरम रूपों से जुड़ी हैं। .

एक जीवित जीव के कार्य पृथ्वी की पपड़ी के रसायन विज्ञान के साथ अविभाज्य रूप से जुड़े हुए हैं और बाद के साथ निकट संबंध में अध्ययन किया जाना चाहिए (विनोग्रादोव, 1957; वर्नाडस्की, 1960; अवत्सिन एट अल।, 1991; डोब्रोवल्स्की, 1997)। के अनुसार ए.पी. विनोग्रादोवा (1957), शरीर में एक तत्व की मात्रात्मक सामग्री बाहरी वातावरण में इसकी सामग्री के साथ-साथ इसके यौगिकों की घुलनशीलता को ध्यान में रखते हुए स्वयं तत्व के गुणों द्वारा निर्धारित की जाती है। पहली बार, हमारे देश में सूक्ष्म तत्वों के सिद्धांत की वैज्ञानिक नींव वी। आई। वर्नाडस्की (1960) द्वारा प्रमाणित की गई थी। बुनियादी शोध ए.पी. विनोग्रादोव (1957), जैव-भू-रासायनिक प्रांतों के सिद्धांत के संस्थापक और मनुष्यों और जानवरों में स्थानिक रोगों की घटना में उनकी भूमिका, और वी.वी. कोवल्स्की (1974), भू-रासायनिक पारिस्थितिकी और रासायनिक तत्वों की जीवनी के संस्थापक, जो यूएसएसआर के जैव-भू-रासायनिक ज़ोनिंग को अंजाम देने वाले पहले व्यक्ति थे।

वर्तमान में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले 92 तत्वों में से 81 मानव शरीर में पाए जाते हैं। वहीं, उनमें से 15 (Fe, I, Cu, Zn, Co, Cr, Mo, Ni, V, Se, Mn, As, F, Si, Li) को महत्वपूर्ण माना जाता है। हालांकि, पौधों, जानवरों और मनुष्यों पर उनका नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है यदि उनके उपलब्ध रूपों की एकाग्रता निश्चित सीमा से अधिक हो। Cd , Pb , Sn और Rb को सशर्त आवश्यक माना जाता है, क्योंकि वे स्पष्ट रूप से पौधों और जानवरों के लिए बहुत महत्वपूर्ण नहीं हैं और अपेक्षाकृत कम सांद्रता पर भी मानव स्वास्थ्य के लिए खतरनाक हैं (डोब्रोवोल्स्की, 1980; रयूत्से और किरस्ट्या, 1986; यागोडिन एट अल।, 1989; अवत्सिन एट अल।, 1991; डेविडोवा, 1991; व्रोन्स्की) , 1996; पैनिन, 2000; प्रोनिना, 2000)।

लंबे समय से, सूक्ष्म तत्वों के जैव-भू-रासायनिक अध्ययनों में भू-रासायनिक विसंगतियों और प्राकृतिक उत्पत्ति के परिणामी स्थानिकमारी में रुचि का वर्चस्व रहा है। हालांकि, बाद के वर्षों में, उद्योग के तेजी से विकास और पर्यावरण के वैश्विक तकनीकी प्रदूषण के कारण, औद्योगिक मूल के तत्वों की विसंगतियों, ज्यादातर एचएम, ने सबसे अधिक ध्यान आकर्षित करना शुरू किया। पहले से ही अब दुनिया के कई क्षेत्रों में पर्यावरण रासायनिक रूप से "आक्रामक" होता जा रहा है। हाल के दशकों में, औद्योगिक शहरों और आसन्न भूमि के क्षेत्र जैव-भू-रासायनिक अनुसंधान (जियोकेमिस्ट्री ..., 1986; लेपनेवा, 1987; इलिन एट अल।, 1988, 1997; कबला, सिंह, 2001; कैथरीन और आदि) के मुख्य उद्देश्य बन गए हैं। ।, 2002), खासकर अगर उन पर कृषि पौधे उगाए जाते हैं और फिर भोजन के रूप में उपयोग किए जाते हैं (रौत्से, किरस्ट्या, 1986; इलिन, 1985, 1987; कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989; चेर्निख, 1996, आदि)।

जानवरों और मनुष्यों की महत्वपूर्ण गतिविधि पर ट्रेस तत्वों के प्रभाव का भी चिकित्सा उद्देश्यों के लिए सक्रिय रूप से अध्ययन किया जा रहा है। वर्तमान में, यह पाया गया है कि कई रोग, सिंड्रोम और रोग संबंधी स्थितियां एक जीवित जीव में सूक्ष्म तत्वों की कमी, अधिकता या असंतुलन के कारण होती हैं और उन्हें सामूहिक रूप से "माइक्रोएलेमेंटोस" (एवत्सिन एट अल।, 1991) कहा जाता है।

हमारे अध्ययनों में, धातुओं का अध्ययन मानवजनित पर्यावरण प्रदूषण के कारण जीवित जीवों पर उनके विषाक्त प्रभावों के दृष्टिकोण से किया गया था, इसलिए हमने अध्ययन किए गए तत्वों के लिए "भारी धातु" शब्द का इस्तेमाल किया।

1.1. भारी धातुओं की जैविक भूमिका और विषाक्त प्रभाव

हाल के वर्षों में, अधिकांश धातुओं की महत्वपूर्ण जैविक भूमिका की तेजी से पुष्टि हुई है। कई अध्ययनों ने स्थापित किया है कि धातुओं का प्रभाव बहुत विविध है और यह पर्यावरण में सामग्री और सूक्ष्मजीवों, पौधों, जानवरों और मनुष्यों द्वारा उनकी आवश्यकता की डिग्री पर निर्भर करता है।

एचएम का फाइटोटॉक्सिक प्रभाव, एक नियम के रूप में, उनके द्वारा मिट्टी के तकनीकी प्रदूषण के उच्च स्तर पर प्रकट होता है और काफी हद तक एक विशेष धातु के गुणों और व्यवहार पर निर्भर करता है। हालांकि, प्रकृति में, धातु आयन शायद ही कभी एक दूसरे से अलगाव में पाए जाते हैं। इसलिए, पर्यावरण में विभिन्न धातुओं के विभिन्न संयोजन संयोजन और सांद्रता जीवित जीवों पर उनके सहक्रियात्मक या विरोधी प्रभावों के परिणामस्वरूप अलग-अलग तत्वों के गुणों में परिवर्तन करते हैं। उदाहरण के लिए, जस्ता और तांबे का मिश्रण उनकी विषाक्तता के अंकगणितीय गणना योग से पांच गुना अधिक जहरीला होता है, जो इन तत्वों के संयुक्त प्रभाव में सहक्रियावाद के कारण होता है। जिंक और निकल का मिश्रण इसी तरह काम करता है। हालांकि, धातुओं के ऐसे समूह हैं जिनकी संयुक्त क्रिया स्वयं को योगात्मक रूप से प्रकट करती है। इसका एक ज्वलंत उदाहरण जस्ता और कैडमियम है, जो आपसी शारीरिक विरोध को प्रदर्शित करता है (खिमिया…, 1985)। उनके बहु-घटक मिश्रणों में धातुओं के सहक्रियावाद और विरोध की अभिव्यक्तियाँ भी स्पष्ट हैं। इसलिए, एचएम प्रदूषण का कुल विषाक्त प्रभाव न केवल विशिष्ट तत्वों के सेट और सामग्री पर निर्भर करता है, बल्कि बायोटा पर उनके पारस्परिक प्रभाव की विशेषताओं पर भी निर्भर करता है।

इस प्रकार, जीवित जीवों पर भारी धातुओं का प्रभाव बहुत विविध है। यह सबसे पहले, धातुओं की रासायनिक विशेषताओं के कारण है, दूसरा, जीवों के प्रति उनके दृष्टिकोण के लिए, और तीसरा, पर्यावरणीय परिस्थितियों के कारण। नीचे, साहित्य में उपलब्ध आंकड़ों के अनुसार (रसायन विज्ञान ..., 1985; केनेथ, फालचुक, 1993; कैडमियम: पारिस्थितिक ..., 1994;स्ट्रॉन, स्पार्क्स, 2000 और अन्य), हम जीवों पर एचएम के प्रभाव का संक्षिप्त विवरण देते हैं।

प्रमुख. सीसा की जैविक भूमिका का बहुत खराब अध्ययन किया गया है, लेकिन साहित्य में डेटा हैं (एवत्सिन एट अल।, 1991) इस बात की पुष्टि करते हैं कि धातु जानवरों के जीवों के लिए महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, चूहे। जानवरों में इस तत्व की कमी होती है जब फ़ीड में इसकी एकाग्रता 0.05-0.5 मिलीग्राम / किग्रा (इलिन, 1985; कलनित्स्की, 1985) से कम होती है। पौधों को भी कम मात्रा में इसकी आवश्यकता होती है। पौधों में लेड की कमी तब संभव होती है जब हवाई भाग में इसकी सामग्री 2 से 6 माइक्रोग्राम / किग्रा शुष्क पदार्थ (कलनित्सकी, 1985; कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989) से होती है।

मुख्य पर्यावरण प्रदूषकों (कोवल्स्की, 1974; सैत, 1987; रिपोर्ट ..., 1997; स्नैकिन, 1998; मकारोव, 2002) के बीच इसकी प्राथमिकता स्थिति के कारण सीसा में वृद्धि हुई है। धातु सूक्ष्मजीवों, पौधों, जानवरों और मनुष्यों के लिए विषाक्त है।

पौधों में सीसा की अधिकता, मिट्टी में इसकी उच्च सांद्रता से जुड़ी, श्वसन को रोकती है और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को दबा देती है, जिससे कभी-कभी कैडमियम की मात्रा में वृद्धि होती है और जस्ता, कैल्शियम, फास्फोरस और सल्फर के सेवन में कमी आती है। . नतीजतन, पौधों की उपज कम हो जाती है और उत्पादों की गुणवत्ता में तेजी से गिरावट आती है। सीसे के नकारात्मक प्रभावों के बाहरी लक्षणों में गहरे हरे रंग की पत्तियों का दिखना, पुरानी पत्तियों का मरोड़ना और रूखे पत्ते हैं। इसकी अधिकता के लिए पौधों का प्रतिरोध समान नहीं है: अनाज कम प्रतिरोधी होते हैं, फलियां अधिक प्रतिरोधी होती हैं। इसलिए, विभिन्न फसलों में विषाक्तता के लक्षण मिट्टी में अलग-अलग कुल सीसा सामग्री पर हो सकते हैं - 100 से 500 मिलीग्राम / किग्रा (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989; इलिन, सिसो, 2001)। धातु की सघनता 10 मिलीग्राम/किलोग्राम शुष्क से ऊपर है। इन-वा अधिकांश खेती वाले पौधों के लिए विषैला होता है (रौत्से, किरस्त्या, 1986)।

सीसा मुख्य रूप से पाचन तंत्र के माध्यम से मानव शरीर में प्रवेश करता है। विषाक्त खुराक पर, तत्व गुर्दे, यकृत, प्लीहा और हड्डी के ऊतकों में जमा हो जाता है। सीसा विषाक्तता के साथ, हेमटोपोइएटिक अंग (एनीमिया), तंत्रिका तंत्र (एन्सेफालोपैथी और न्यूरोपैथी) और गुर्दे (नेफ्रोपैथी) मुख्य रूप से प्रभावित होते हैं। हेमटोपोइएटिक प्रणाली नेतृत्व के लिए अतिसंवेदनशील होती है, खासकर बच्चों में।

कैडमियमएक विषैले तत्व के रूप में अच्छी तरह से जाना जाता है, लेकिन यह "नए" माइक्रोएलेमेंट्स (कैडमियम, वैनेडियम, सिलिकॉन, टिन, फ्लोरीन) के समूह से संबंधित है और, कम सांद्रता में, कुछ जानवरों में उनके विकास को प्रोत्साहित कर सकता है (Avtsyn et al।, 1991)। उच्च पौधों के लिए, कैडमियम का मूल्य विश्वसनीय रूप से स्थापित नहीं किया गया है।

इस तत्व के साथ मानव जाति से जुड़ी मुख्य समस्याएं पर्यावरण के तकनीकी प्रदूषण और पहले से ही कम सांद्रता में रहने वाले जीवों के लिए इसकी विषाक्तता के कारण हैं (इलिन, सिसो, 2001)।

पौधों के लिए कैडमियम की विषाक्तता एंजाइम गतिविधि के विघटन, प्रकाश संश्लेषण के अवरोध, वाष्पोत्सर्जन में व्यवधान, और NO 2 से NO की कमी को रोकने में प्रकट होती है। इसके अलावा, पौधों के चयापचय में, यह कई का एक विरोधी है। पोषक तत्व (Zn, Cu, Mn, Ni, Se, Ca, Mg, P)। पौधों में धातु के विषाक्त प्रभाव के तहत, विकास मंदता, जड़ प्रणाली को नुकसान और पत्ती क्लोरोसिस देखा जाता है। कैडमियम काफी आसानी से मिट्टी और वातावरण से पौधों में प्रवेश कर जाता है। एचएम श्रृंखला में फाइटोटॉक्सिसिटी और पौधों में जमा होने की क्षमता के मामले में, यह पहले स्थान पर है (सीडी> क्यू> जेडएन> पीबी) (ओवचारेंको एट अल।, 1998)।

कैडमियम मनुष्यों और जानवरों के शरीर में जमा होने में सक्षम है, tk। भोजन और पानी से अपेक्षाकृत आसानी से अवशोषित हो जाता है और विभिन्न अंगों और ऊतकों में प्रवेश कर जाता है। धातु का विषैला प्रभाव बहुत कम सांद्रता पर भी प्रकट होता है। इसकी अधिकता डीएनए, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण को रोकती है, एंजाइम की गतिविधि को प्रभावित करती है, अन्य ट्रेस तत्वों (Zn, Cu, Se, Fe) के अवशोषण और चयापचय को बाधित करती है, जिससे उनकी कमी हो सकती है।

शरीर में कैडमियम चयापचय निम्नलिखित मुख्य विशेषताओं की विशेषता है (एवत्सिन एट अल।, 1991): एक प्रभावी होमोस्टैटिक नियंत्रण तंत्र की कमी; बहुत लंबे आधे जीवन (औसत 25 वर्ष) के साथ शरीर में लंबे समय तक प्रतिधारण (संचय); जिगर और गुर्दे में प्रमुख संचय; अवशोषण की प्रक्रिया में और ऊतक स्तर पर अन्य द्विसंयोजक धातुओं के साथ गहन संपर्क।

कैडमियम के लगातार मानव संपर्क के परिणामस्वरूप बिगड़ा हुआ गुर्दे समारोह, फेफड़े की विफलता, अस्थिमृदुता, एनीमिया और गंध की हानि होती है। कैडमियम के संभावित कार्सिनोजेनिक प्रभाव और हृदय रोगों के विकास में इसकी संभावित भागीदारी का प्रमाण है। पुरानी कैडमियम विषाक्तता का सबसे गंभीर रूप इताई-इटाई रोग है, जो कंकाल की विकृति की विशेषता है, जिसमें विकास में उल्लेखनीय कमी, काठ का दर्द, पैरों की मांसपेशियों में दर्दनाक घटना और बत्तख जैसी चाल है। इसके अलावा, खांसने पर भी नरम हड्डियों के बार-बार फ्रैक्चर होते हैं, साथ ही अग्न्याशय की शिथिलता, जठरांत्र संबंधी मार्ग में परिवर्तन, हाइपोक्रोमिक एनीमिया, गुर्दे की शिथिलता आदि (एवत्सिन एट अल।, 1991)।

जिंक।जस्ता के लिए विशेष रुचि न्यूक्लिक एसिड चयापचय, प्रतिलेखन प्रक्रियाओं, न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन के स्थिरीकरण और विशेष रूप से जैविक झिल्ली के घटकों (पीव, 1961) के साथ-साथ विटामिन ए के चयापचय में अपनी भूमिका की खोज से जुड़ी है। यह न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के संश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जिंक सभी 20 न्यूक्लियोटिडाइलट्रांसफेरेज़ में मौजूद होता है, और रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस में इसकी खोज ने कार्सिनोजेनेसिस की प्रक्रियाओं के साथ घनिष्ठ संबंध स्थापित करना संभव बना दिया। तत्व डीएनए, आरएनए, राइबोसोम की संरचना को स्थिर करने के लिए आवश्यक है, अनुवाद प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और जीन अभिव्यक्ति के कई प्रमुख चरणों में अपरिहार्य है। जिंक सभी छह वर्गों से संबंधित 200 से अधिक एंजाइमों में पाया गया है, जिसमें हाइड्रोलेस, ट्रांसफरेस, ऑक्सीडोरक्टेस, लाइसेस, लिगेज और आइसोमेरेस शामिल हैं (एवत्सिन एट अल।, 1991)। जस्ता की विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि कोई भी तत्व इतनी संख्या में एंजाइमों की संरचना में शामिल नहीं है और इस तरह के विभिन्न प्रकार के शारीरिक कार्य नहीं करता है (काशिन, 1999)।

जिंक की उच्च सांद्रता का जीवित जीवों पर विषैला प्रभाव पड़ता है। मनुष्यों में, वे मतली, उल्टी, श्वसन विफलता, फुफ्फुसीय फाइब्रोसिस का कारण बनते हैं, और यह एक कार्सिनोजेन (केनेथ और फालचुक, 1993) है। पौधों में जिंक की अधिकता औद्योगिक मृदा प्रदूषण के क्षेत्रों में होती है, साथ ही जिंक युक्त उर्वरकों के अनुचित उपयोग से भी होती है। अधिकांश पौधों की प्रजातियों में मिट्टी में इसकी अधिकता के प्रति उच्च सहनशीलता होती है। हालांकि, मिट्टी में इस धातु के उच्च स्तर पर, युवा पत्तियों का क्लोरोसिस जस्ता विषाक्तता का एक सामान्य लक्षण है। पौधों में इसके अत्यधिक सेवन और अन्य तत्वों के साथ परिणामी विरोध के साथ, तांबे और लोहे का अवशोषण कम हो जाता है और उनकी कमी के लक्षण दिखाई देते हैं।

जानवरों और मनुष्यों में, जस्ता कोशिका विभाजन और श्वसन, कंकाल विकास, मस्तिष्क निर्माण और व्यवहार संबंधी सजगता, घाव भरने, प्रजनन कार्य, प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है और इंसुलिन के साथ बातचीत करता है। तत्व की कमी से अनेक प्रकार के चर्म रोग हो जाते हैं। जानवरों और मनुष्यों के लिए जिंक की विषाक्तता कम है, क्योंकि। अधिक सेवन के साथ, यह संचित नहीं होता है, बल्कि उत्सर्जित होता है। हालांकि, इस धातु के विषाक्त प्रभाव के बारे में साहित्य में अलग-अलग रिपोर्टें हैं: जानवरों में, जीवित वजन में वृद्धि कम हो जाती है, व्यवहार में अवसाद प्रकट होता है, और गर्भपात संभव है (कलनित्सकी, 1985)। सामान्य तौर पर, ज्यादातर मामलों में पौधों, जानवरों और मनुष्यों के लिए सबसे बड़ी समस्या इसकी जहरीली मात्रा के बजाय जस्ता की कमी है।

तांबा- जीवों के लिए आवश्यक सबसे महत्वपूर्ण अपूरणीय तत्वों में से एक है। पौधों में, यह प्रकाश संश्लेषण, श्वसन, पुनर्स्थापन और नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रियाओं में सक्रिय रूप से शामिल होता है। कॉपर कई ऑक्सीडेज एंजाइमों का हिस्सा है - साइटोक्रोम ऑक्सीडेज, सेरुलोप्लास्मिन, सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज, यूरेट ऑक्सीडेज, और अन्य (श्कोलनिक, 1974; एवत्सिन एट अल।, 1991) और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में एंजाइमों के एक अभिन्न अंग के रूप में भाग लेता है जो प्रतिक्रियाओं को अंजाम देते हैं। आणविक ऑक्सीजन के साथ सब्सट्रेट ऑक्सीकरण। पौधों के लिए तत्व की विषाक्तता पर डेटा दुर्लभ है। वर्तमान में मुख्य समस्या मिट्टी में तांबे की कमी या कोबाल्ट के साथ इसका असंतुलन है। पौधों के लिए तांबे की कमी के मुख्य लक्षण मंदी और फिर प्रजनन अंगों के गठन की समाप्ति, छोटे अनाज की उपस्थिति, खाली दाने वाले कान और प्रतिकूल पर्यावरणीय कारकों के प्रतिरोध में कमी है। गेहूं, जई, जौ, अल्फाल्फा, चुकंदर, प्याज और सूरजमुखी इसकी कमी के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील हैं (इलिन, सिसो 2001; एड्रियानो, 1986)।

एक वयस्क के शरीर में, तांबे की कुल मात्रा का आधा हिस्सा मांसपेशियों और हड्डियों में और 10% यकृत में पाया जाता है। इस तत्व के अवशोषण की मुख्य प्रक्रिया पेट और छोटी आंत में होती है। इसका आत्मसात और चयापचय भोजन में अन्य मैक्रो- और माइक्रोलेमेंट्स और कार्बनिक यौगिकों की सामग्री से निकटता से संबंधित हैं। मोलिब्डेनम और सल्फेट सल्फर के साथ-साथ मैंगनीज, जस्ता, सीसा, स्ट्रोंटियम, कैडमियम, कैल्शियम, चांदी के साथ तांबे का एक शारीरिक विरोध है। इन तत्वों की अधिकता, फ़ीड और खाद्य उत्पादों में तांबे की कम सामग्री के साथ, मानव और पशु जीवों में बाद की एक महत्वपूर्ण कमी का कारण बन सकती है, जो बदले में एनीमिया, कम विकास दर, जीवित वजन में कमी, और धातु की तीव्र कमी के मामले में (प्रति दिन 2 -3 मिलीग्राम से कम) रूमेटोइड गठिया और स्थानिक गोइटर का कारण बन सकता है। अत्यधिक किसी व्यक्ति द्वारा तांबे के अवशोषण से विल्सन रोग होता है, जिसमें मस्तिष्क के ऊतकों, त्वचा, यकृत, अग्न्याशय और मायोकार्डियम में तत्व की अधिकता जमा हो जाती है।

निकेल।निकेल की जैविक भूमिका हैमुख्य सेलुलर घटकों - डीएनए, आरएनए और प्रोटीन के संरचनात्मक संगठन और कामकाज में भागीदारी। इसके साथ ही यह शरीर के हार्मोनल रेगुलेशन में भी मौजूद होता है। इसके जैव रासायनिक गुणों के अनुसार, निकेल बहुत हद तक लोहे और कोबाल्ट के समान है। जुगाली करने वाले खेत जानवरों में धातु की कमी एंजाइम गतिविधि में कमी और मृत्यु की संभावना में प्रकट होती है।

अब तक, साहित्य में पौधों के लिए निकल की कमी पर कोई डेटा नहीं है, हालांकि, कई प्रयोगों ने फसल की पैदावार पर मिट्टी में निकल की शुरूआत का सकारात्मक प्रभाव स्थापित किया है, जो इस तथ्य के कारण हो सकता है कि यह सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रियाओं को उत्तेजित करता है। मिट्टी में नाइट्रोजन यौगिकों का नाइट्रीकरण और खनिजकरण। (काशिन, 1998; इलिन, सिसो, 2001; ब्राउन, विल्च, 1987)। पौधों को निकल विषाक्तता प्रकाश संश्लेषण और वाष्पोत्सर्जन प्रक्रियाओं के दमन में प्रकट होती है, पत्ती क्लोरोसिस के संकेतों की उपस्थिति। जानवरों के जीवों के लिए, तत्व के विषाक्त प्रभाव के साथ कई मेटलोएंजाइम की गतिविधि में कमी, प्रोटीन, आरएनए और डीएनए संश्लेषण का उल्लंघन और कई अंगों और ऊतकों में स्पष्ट क्षति का विकास होता है। निकल की भ्रूणोटॉक्सिसिटी प्रयोगात्मक रूप से स्थापित की गई है (स्ट्रोचकोवा एट अल।, 1987; यागोडिन एट अल।, 1991)। जानवरों और मनुष्यों के शरीर में धातु का अत्यधिक सेवन इस तत्व के साथ मिट्टी और पौधों के तीव्र तकनीकी प्रदूषण से जुड़ा हो सकता है।

क्रोमियम. क्रोमियम जानवरों के जीवों के लिए महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है। इसके मुख्य कार्य कार्बोहाइड्रेट चयापचय की प्रक्रियाओं में इंसुलिन के साथ बातचीत, न्यूक्लिक एसिड की संरचना और कार्य में भागीदारी और, शायद, थायरॉयड ग्रंथि (एवत्सिन एट अल।, 1991) हैं। मिट्टी में उपलब्ध रूप की कम सामग्री पर क्रोमियम की शुरूआत के लिए पौधे के जीव सकारात्मक प्रतिक्रिया देते हैं, हालांकि, पौधों के जीवों के लिए तत्व की अनिवार्यता के मुद्दे का अध्ययन जारी है।

धातु का विषैला प्रभाव उसकी संयोजकता पर निर्भर करता है: एक हेक्सावलेंट धनायन त्रिसंयोजक की तुलना में बहुत अधिक विषैला होता है। क्रोमियम विषाक्तता के लक्षण बाहरी रूप से पौधों की वृद्धि और विकास की दर में कमी, हवाई भागों के मुरझाने, जड़ प्रणाली को नुकसान और युवा पत्तियों के क्लोरोसिस में प्रकट होते हैं। पौधों में धातु की अधिकता से कई शारीरिक रूप से महत्वपूर्ण तत्वों की सांद्रता में तेज कमी आती है, मुख्य रूप से K, P, Fe, Mn, Cu, B। मनुष्यों और जानवरों में, Cr 6+ में एक सामान्य विष विज्ञान, नेफ्रोटॉक्सिक और हेपेटोटॉक्सिक प्रभाव होता है। . क्रोमियम विषाक्तता शरीर की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में परिवर्तन, कोशिकाओं में पुनर्योजी प्रक्रियाओं में कमी, एंजाइम निषेध, यकृत क्षति, और जैविक ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के उल्लंघन, विशेष रूप से ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में व्यक्त की जाती है। इसके अलावा, धातु की अधिकता से विशिष्ट त्वचा के घाव (जिल्द की सूजन, अल्सर), नाक के म्यूकोसा की अभिव्यक्तियाँ, न्यूमोस्क्लेरोसिस, गैस्ट्रिटिस, पेट और ग्रहणी संबंधी अल्सर, क्रोमिक हेपेटोसिस, संवहनी स्वर की विकृति और हृदय गतिविधि का कारण बनता है। यौगिक Cr 6+, सामान्य विषैले प्रभावों के साथ, उत्परिवर्तजन और कार्सिनोजेनिक प्रभाव पैदा कर सकते हैं। क्रोमियम, फेफड़े के ऊतकों के अलावा, यकृत, गुर्दे, प्लीहा, हड्डियों और अस्थि मज्जा में जमा होता है (क्रास्नोकुत्सकाया एट अल।, 1990)।

पौधों पर एचएम विषाक्त सांद्रता का प्रभाव तालिका 1.1 में दिखाया गया है, और मानव और पशु स्वास्थ्य पर तालिका 1.2 में दिखाया गया है।

तालिका 1.1

पौधों पर कुछ भारी धातुओं की जहरीली सांद्रता का प्रभाव

तत्त्व

मिट्टी में एकाग्रता, मिलीग्राम/किग्रा

उन्नत एचएम सांद्रता के लिए संयंत्र प्रतिक्रिया

100-500

श्वसन में अवरोध और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का दमन, कभी-कभी कैडमियम की मात्रा में वृद्धि और जस्ता, कैल्शियम, फास्फोरस, सल्फर के सेवन में कमी, उपज में कमी, फसल उत्पादों की गुणवत्ता में गिरावट। बाहरी लक्षण - गहरे हरे रंग की पत्तियों का दिखना, पुरानी पत्तियों का मुड़ जाना, बौना पर्णसमूह

1-13

एंजाइम गतिविधि का उल्लंघन, वाष्पोत्सर्जन की प्रक्रिया और सीओ 2 निर्धारण, प्रकाश संश्लेषण का निषेध, जैविक वसूली का निषेधएन ओ 2 से एन ओह, पौधों में कई पोषक तत्वों के सेवन और चयापचय में कठिनाई। बाहरी लक्षण - विकास मंदता, जड़ प्रणाली को नुकसान, पत्ती क्लोरोसिस।

140-250

युवा पत्तियों का क्लोरोसिस

200-500

पौधों की वृद्धि और विकास में गिरावट, हवाई भागों का मुरझाना, जड़ प्रणाली को नुकसान, युवा पत्तियों का क्लोरोसिस, पौधों में सबसे आवश्यक मैक्रो- और माइक्रोलेमेंट्स की सामग्री में तेज कमी (के, पी, Fe, Mn, Cu, B, आदि)।

30-100*

प्रकाश संश्लेषण और वाष्पोत्सर्जन की प्रक्रियाओं का दमन, क्लोरोसिस के लक्षणों की उपस्थिति

नोट: * - मोबाइल फॉर्म, के अनुसार: रुतसे, किरस्त्या, 1986; कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989; यागोडिन एट अल।, 1989;। इलिन, सिसो, 2002

तालिका 1.2

भारी धातुओं के साथ पर्यावरण प्रदूषण का प्रभाव

मानव और पशु स्वास्थ्य पर

तत्त्व

शरीर में एचएम की उच्च सांद्रता पर विशेषता रोग

हृदय रोगों से मृत्यु दर में वृद्धि, सामान्य रुग्णता में वृद्धि, बच्चों के फेफड़ों में परिवर्तन, हेमटोपोइएटिक अंगों को नुकसान, तंत्रिका और हृदय प्रणाली, यकृत, गुर्दे, गर्भावस्था के दौरान विकार, प्रसव, मासिक धर्म, मृत जन्म , जन्मजात विकृतियां। कई एंजाइमों की गतिविधि का निषेध, चयापचय प्रक्रियाओं का उल्लंघन।

गुर्दे की शिथिलता, डीएनए, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण का निषेध, एंजाइम गतिविधि में कमी, अन्य सूक्ष्मजीवों के सेवन और चयापचय को धीमा करना ( Zn, Cu, Se, Fe ), जो शरीर में उनकी कमी का कारण बन सकता है।

रक्त की रूपात्मक संरचना में परिवर्तन, घातक ट्यूमर, विकिरण बीमारी; जानवरों में - जीवित वजन में कमी, व्यवहार में अवसाद, गर्भपात की संभावना।

श्वसन कैंसर से मृत्यु दर में वृद्धि।

शरीर की प्रतिरक्षात्मक प्रतिक्रिया में परिवर्तन, कोशिकाओं में पुनर्योजी प्रक्रियाओं में कमी, एंजाइम अवरोध, जिगर की क्षति।

प्रोटीन, आरएनए और डीएनए के संश्लेषण का उल्लंघन, कई अंगों और ऊतकों में गंभीर क्षति का विकास।

के अनुसार: मेथडिकल ..., 1982; कलनित्स्की, 1985; अवत्सिन एट अल।, 1991; पोकाटिलोव, 1993; मकारोव, 2002

1.2. मिट्टी में भारी धातु

मिट्टी में एचएम की सामग्री निर्भर करती है, जैसा कि कई शोधकर्ताओं द्वारा स्थापित किया गया है, मूल चट्टानों की संरचना पर, जिनमें से एक महत्वपूर्ण विविधता क्षेत्रों के विकास के जटिल भूवैज्ञानिक इतिहास से जुड़ी है (कोवडा, 1973)। की स्थितियों पर निर्भर करता है। हाइपरजीन परिवर्तन।

हाल के दशकों में, मानव जाति की मानवजनित गतिविधि प्राकृतिक वातावरण में एचएम प्रवासन की प्रक्रियाओं में गहन रूप से शामिल रही है। टेक्नोजेनेसिस के परिणामस्वरूप पर्यावरण में प्रवेश करने वाले रासायनिक तत्वों की मात्रा, कुछ मामलों में, उनके प्राकृतिक सेवन के स्तर से काफी अधिक है। उदाहरण के लिए, वैश्विक चयनपंजाब प्राकृतिक स्रोतों से प्रति वर्ष 12 हजार टन है। और 332 हजार टन का मानवजनित उत्सर्जन। (नरियागु , 1989)। प्राकृतिक प्रवास चक्रों में शामिल, मानवजनित प्रवाह शहरी परिदृश्य के प्राकृतिक घटकों में प्रदूषकों के तेजी से प्रसार की ओर ले जाते हैं, जहां मनुष्यों के साथ उनकी बातचीत अपरिहार्य है। एचएम युक्त प्रदूषकों की मात्रा सालाना बढ़ती है और प्राकृतिक पर्यावरण को नुकसान पहुंचाती है, मौजूदा पारिस्थितिक संतुलन को कमजोर करती है और मानव स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है।

पर्यावरण में एचएम के मानवजनित रिलीज के मुख्य स्रोत थर्मल पावर प्लांट, धातुकर्म उद्यम, खदानें और खदानें हैं जो पॉलीमेटेलिक अयस्कों के निष्कर्षण के लिए हैं, परिवहन, फसलों को बीमारियों और कीटों से बचाने के रासायनिक साधन, जलते हुए तेल और विभिन्न अपशिष्ट, कांच का उत्पादन , उर्वरक, सीमेंट, आदि। सबसे शक्तिशाली एचएम हेलो वायुमंडलीय उत्सर्जन के परिणामस्वरूप लौह और विशेष रूप से अलौह धातु विज्ञान उद्यमों के आसपास दिखाई देते हैं (कोवल्स्की, 1974; डोब्रोवोल्स्की, 1983; इज़राइल, 1984; जियोकेमिस्ट्री ..., 1986; Saet, 1987; पैनिन, 2000; कबला, सिंह, 2001)। प्रदूषकों का प्रभाव वातावरण में प्रवेश करने वाले तत्वों के स्रोत से दसियों किलोमीटर तक फैला हुआ है। इस प्रकार, वातावरण में कुल उत्सर्जन का 10 से 30% की मात्रा में धातुएँ एक औद्योगिक उद्यम से 10 किमी या उससे अधिक की दूरी पर फैलती हैं। इसी समय, पौधों का संयुक्त प्रदूषण देखा जाता है, जिसमें पत्तियों की सतह पर एरोसोल और धूल का सीधा जमाव होता है और वातावरण से प्रदूषण की लंबी अवधि में मिट्टी में जमा एचएम की जड़ आत्मसात होती है (इलिन, सिसो) , 2001)।

नीचे दिए गए आंकड़ों के अनुसार, कोई मानव जाति की मानवजनित गतिविधि के आकार का न्याय कर सकता है: तकनीकी नेतृत्व का योगदान 94-97% (बाकी प्राकृतिक स्रोत है), कैडमियम - 84-89%, तांबा - 56-87%, निकल - 66-75%, पारा - 58% आदि। इसी समय, इन तत्वों के विश्व मानवजनित प्रवाह का 26-44% यूरोप पर पड़ता है, और पूर्व यूएसएसआर के यूरोपीय क्षेत्र का हिस्सा यूरोप में सभी उत्सर्जन का 28-42% है (व्रोन्स्की, 1996)। दुनिया के विभिन्न क्षेत्रों में वातावरण से एचएम के तकनीकी गिरावट का स्तर समान नहीं है (तालिका 1.3) और विकसित जमा की उपस्थिति, खनन और प्रसंस्करण और औद्योगिक उद्योगों के विकास की डिग्री, परिवहन, शहरीकरण पर निर्भर करता है। प्रदेशों, आदि

तालिका 1.3

वायुमंडल से भारी धातुओं का नीचे की सतह पर गिरना

दुनिया के क्षेत्र, हजार टन/वर्ष (इज़राइल एट अल।, 1989, व्रोन्स्की द्वारा उद्धृत, 1996)

क्षेत्र

प्रमुख

कैडमियम

बुध

यूरोप

1,59

1,78

10,6

एशिया

2,58

एशियाई भाग बी. यूएसएसआर

21,4

0,88

20,9

उत्तरी अमेरिका

7,36

17,8

दक्षिणी अमेरिका केंद्र

24,9

अफ्रीका

28,4

ऑस्ट्रेलिया

0,22

आर्कटिक

0,87

19,4

अंटार्कटिका

0,38

0,016

एचएम उत्सर्जन के वैश्विक प्रवाह में विभिन्न उद्योगों की हिस्सेदारी के अध्ययन से पता चलता है: 73% तांबा और 55% कैडमियम तांबे और निकल उत्पादन उद्यमों से उत्सर्जन से जुड़े हैं; 54% पारा उत्सर्जन कोयले के दहन से आता है; निकल का 46% - तेल उत्पादों को जलाने के लिए; 86% सीसा वाहनों से वायुमंडल में प्रवेश करता है (व्रोन्स्की, 1996)। कृषि भी पर्यावरण को एक निश्चित मात्रा में एचएम की आपूर्ति करती है, जहां कीटनाशकों और खनिज उर्वरकों का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, सुपरफॉस्फेट में क्रोमियम, कैडमियम, कोबाल्ट, तांबा, निकल, वैनेडियम, जस्ता, आदि की महत्वपूर्ण मात्रा होती है।

रासायनिक, भारी और परमाणु उद्योगों के पाइपों के माध्यम से वातावरण में उत्सर्जित तत्व पर्यावरण पर ध्यान देने योग्य प्रभाव डालते हैं। वायुमंडलीय प्रदूषण में थर्मल और अन्य बिजली संयंत्रों की हिस्सेदारी 27% है, लौह धातु विज्ञान उद्यम - 24.3%, निर्माण सामग्री के निष्कर्षण और निर्माण के लिए उद्यम - 8.1% (अलेक्सेव, 1987; इलिन, 1991)। एचएम (पारा के अपवाद के साथ) मुख्य रूप से वायुमंडल में एरोसोल के रूप में पेश किए जाते हैं। एरोसोल में धातुओं और उनकी सामग्री का सेट औद्योगिक और ऊर्जा गतिविधियों की विशेषज्ञता द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब कोयला, तेल और शेल को जलाया जाता है, तो इन ईंधनों में निहित तत्व धुएं के साथ वातावरण में प्रवेश करते हैं। तो, कोयले में सेरियम, क्रोमियम, लेड, मरकरी, सिल्वर, टिन, टाइटेनियम, साथ ही यूरेनियम, रेडियम और अन्य धातुएँ होती हैं।

सबसे महत्वपूर्ण पर्यावरण प्रदूषण शक्तिशाली थर्मल स्टेशनों (Maistrenko et al।, 1996) के कारण होता है। हर साल, कोयले को जलाने से वातावरण में 8,700 गुना अधिक पारा निकलता है, जो प्राकृतिक जैव-रासायनिक चक्र में शामिल किया जा सकता है, 60 गुना अधिक यूरेनियम, 40 गुना अधिक कैडमियम, 10 गुना अधिक येट्रियम और जिरकोनियम, और 3-4 गुना अधिक टिन। कोयले को जलाने पर 90% कैडमियम, पारा, टिन, टाइटेनियम और जिंक वातावरण को प्रदूषित करते हैं। यह बड़े पैमाने पर बुरातिया गणराज्य को प्रभावित करता है, जहां कोयले का उपयोग करने वाली ऊर्जा कंपनियां सबसे बड़े वायु प्रदूषक हैं। उनमें से (कुल उत्सर्जन में उनके योगदान के अनुसार), उलान-उडे के गुसिनोज़र्सकाया जीआरईएस (30%) और सीएचपीपी -1 (10%) बाहर खड़े हैं।

परिवहन के कारण वायुमंडलीय वायु और मिट्टी का महत्वपूर्ण प्रदूषण होता है। औद्योगिक उद्यमों से धूल और गैस उत्सर्जन में निहित अधिकांश एचएम, एक नियम के रूप में, प्राकृतिक यौगिकों की तुलना में अधिक घुलनशील होते हैं (बोलशकोव एट अल।, 1993)। बड़े औद्योगिक शहर एचएम के सबसे सक्रिय स्रोतों में से एक हैं। धातुएँ शहरों की मिट्टी में अपेक्षाकृत तेज़ी से जमा होती हैं और उनसे बहुत धीरे-धीरे हटाई जाती हैं: जस्ता का आधा जीवन 500 वर्ष तक, कैडमियम 1100 वर्ष तक, तांबा 1500 वर्ष तक और सीसा कई हजार तक होता है। वर्ष (मैस्ट्रेनको एट अल।, 1996)। दुनिया के कई शहरों में, एचएम प्रदूषण की उच्च दर ने मिट्टी के मुख्य कृषि संबंधी कार्यों में व्यवधान पैदा किया है (ओरलोव एट अल।, 1991; कासिमोव एट अल।, 1995)। इन क्षेत्रों के पास भोजन के लिए उपयोग किए जाने वाले कृषि पौधों की खेती संभावित रूप से खतरनाक है, क्योंकि फसलों में अत्यधिक मात्रा में एचएम जमा होते हैं जो मनुष्यों और जानवरों में विभिन्न बीमारियों का कारण बन सकते हैं।

कई लेखकों (इलिन और स्टेपानोवा, 1979; ज़िरिन, 1985; गोरबातोव और ज़िरिन, 1987, आदि) के अनुसार, एचएम के साथ उनके सबसे जैवउपलब्ध मोबाइल रूपों की सामग्री द्वारा मिट्टी के संदूषण की डिग्री का आकलन करना अधिक सही है। हालांकि, अधिकांश एचएम के मोबाइल रूपों की अधिकतम स्वीकार्य सांद्रता (एमपीसी) अभी तक विकसित नहीं हुई है। इसलिए, उनकी सामग्री के स्तर पर साहित्य डेटा, जो प्रतिकूल पर्यावरणीय परिणामों की ओर ले जाता है, तुलना के लिए एक मानदंड के रूप में काम कर सकता है।

नीचे मिट्टी में उनके व्यवहार की विशेषताओं से संबंधित धातुओं के गुणों का संक्षिप्त विवरण दिया गया है।

प्रमुख (पंजाब)।परमाणु द्रव्यमान 207.2। प्राथमिक तत्व विषैला होता है। सभी घुलनशील लेड यौगिक जहरीले होते हैं। प्राकृतिक परिस्थितियों में, यह मुख्य रूप से पीबीएस क्लार्क पीबी के रूप में पृथ्वी की पपड़ी में 16.0 मिलीग्राम / किग्रा (विनोग्रादोव, 1957) के रूप में मौजूद है। अन्य एचएम की तुलना में, यह सबसे कम मोबाइल है, और मिट्टी के चूना होने पर तत्व की गतिशीलता की डिग्री बहुत कम हो जाती है। मोबाइल पीबी कार्बनिक पदार्थ (मोबाइल पीबी का 60-80%) के साथ परिसरों के रूप में मौजूद है। उच्च पीएच मान पर, सीसा रासायनिक रूप से हाइड्रॉक्साइड, फॉस्फेट, कार्बोनेट और पीबी-ऑर्गेनिक कॉम्प्लेक्स (जिंक और कैडमियम…, 1992; भारी…, 1997) के रूप में मिट्टी में तय होता है।

मिट्टी में सीसा की प्राकृतिक सामग्री मूल चट्टानों से विरासत में मिली है और यह उनकी खनिज और रासायनिक संरचना से निकटता से संबंधित है (ब्यूस एट अल।, 1976; कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989)। विभिन्न अनुमानों के अनुसार, विश्व की मिट्टी में इस तत्व की औसत सांद्रता 10 (सैट एट अल।, 1990) से 35 मिलीग्राम/किग्रा (बोवेन, 1979) तक पहुंचती है। रूस में मिट्टी के लिए एमपीसी 30 मिलीग्राम/किलोग्राम (निर्देशक ..., 1 99 0) से मेल खाती है, जर्मनी में - 100 मिलीग्राम/किग्रा (क्लोक, 1 9 80)।

मिट्टी में सीसा की उच्च सांद्रता प्राकृतिक भू-रासायनिक विसंगतियों और मानवजनित प्रभाव दोनों से जुड़ी हो सकती है। तकनीकी प्रदूषण के साथ, तत्व की उच्चतम सांद्रता, एक नियम के रूप में, ऊपरी मिट्टी की परत में पाई जाती है। कुछ औद्योगिक क्षेत्रों में, यह 1000 मिलीग्राम/किलोग्राम (डोब्रोवोल्स्की, 1983) तक पहुंचता है, और पश्चिमी यूरोप में अलौह धातु विज्ञान उद्यमों के आसपास की मिट्टी की सतह परत में, यह 545 मिलीग्राम/किग्रा (रौत्से और किरस्ट्या, 1986) तक पहुंच जाता है।

रूस में मिट्टी में सीसा की सामग्री मिट्टी के प्रकार, औद्योगिक उद्यमों की निकटता और प्राकृतिक भू-रासायनिक विसंगतियों के आधार पर काफी भिन्न होती है। आवासीय क्षेत्रों की मिट्टी में, विशेष रूप से सीसा युक्त उत्पादों के उत्पादन से जुड़े, इस तत्व की सामग्री अक्सर एमपीसी (तालिका 1.4) की तुलना में दसियों या अधिक गुना अधिक होती है। प्रारंभिक अनुमानों के अनुसार, देश के 28% क्षेत्र की मिट्टी में औसतन, पृष्ठभूमि के नीचे Pb सामग्री है, और 11% जोखिम क्षेत्र के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। इसी समय, रूसी संघ में सीसा के साथ मृदा प्रदूषण की समस्या मुख्य रूप से आवासीय क्षेत्रों की समस्या है (स्नैकिन एट अल।, 1998)।

कैडमियम (सीडी)।परमाणु द्रव्यमान 112.4। कैडमियम जिंक के रासायनिक गुणों के समान है, लेकिन अम्लीय वातावरण में अधिक गतिशीलता और पौधों के लिए बेहतर उपलब्धता में इससे भिन्न है। मिट्टी के घोल में, धातु सीडी 2+ के रूप में मौजूद होती है और जटिल आयन और कार्बनिक केलेट बनाती है। मानवजनित प्रभाव की अनुपस्थिति में मिट्टी में तत्व की सामग्री का निर्धारण करने वाला मुख्य कारक मूल चट्टानें हैं (विनोग्रादोव, 1962; माइनेव एट अल।, 1981; डोब्रोवल्स्की, 1983; इलिन, 1991; जिंक और कैडमियम ..., 1992; कैडमियम: पारिस्थितिक ..., 1994)। लिथोस्फीयर में कैडमियम का क्लार्क 0.13 मिलीग्राम/किग्रा (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989)। मिट्टी बनाने वाली चट्टानों में, औसत धातु सामग्री है: मिट्टी और मिट्टी की शीलों में - 0.15 मिलीग्राम / किग्रा, लोई और लोई जैसी दोमट - 0.08, रेत और रेतीली दोमट - 0.03 मिलीग्राम / किग्रा (जस्ता और कैडमियम ..., 1992) ) पश्चिमी साइबेरिया के चतुर्धातुक निक्षेपों में, कैडमियम की सांद्रता 0.01-0.08 मिलीग्राम/किलोग्राम के भीतर भिन्न होती है।

मिट्टी में कैडमियम की गतिशीलता पर्यावरण और रेडॉक्स क्षमता (भारी…, 1997) पर निर्भर करती है।

दुनिया की मिट्टी में कैडमियम की औसत सामग्री 0.5 मिलीग्राम/किलोग्राम है (सैट एट अल।, 1990)। रूस के यूरोपीय भाग के मिट्टी के आवरण में इसकी सांद्रता 0.14 मिलीग्राम / किग्रा सोडी-पॉडज़ोलिक मिट्टी में, 0.24 मिलीग्राम / किग्रा चेरनोज़म (जस्ता और कैडमियम ..., 1992), मुख्य प्रकार की मिट्टी में 0.07 मिलीग्राम / किग्रा है। पश्चिमी साइबेरिया (इलिन, 1991)। रूस में रेतीली और रेतीली दोमट मिट्टी के लिए कैडमियम की अनुमानित स्वीकार्य सामग्री (एईसी) 0.5 मिलीग्राम/किलोग्राम है, जर्मनी में कैडमियम का एमपीसी 3 मिलीग्राम/किग्रा (क्लोक, 1980) है।

कैडमियम के साथ मृदा प्रदूषण को सबसे खतरनाक पर्यावरणीय घटनाओं में से एक माना जाता है, क्योंकि यह पौधों में मामूली मिट्टी के संदूषण के साथ भी जमा हो जाता है (कदमी ..., 1994; ओवचारेंको, 1998)। ऊपरी मिट्टी की परत में कैडमियम की उच्चतम सांद्रता खनन क्षेत्रों में देखी जाती है - 469 मिलीग्राम / किग्रा (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989) तक, जस्ता स्मेल्टर के आसपास वे 1700 मिलीग्राम / किग्रा (रौत्से, किरस्ट्या, 1986) तक पहुंचते हैं।

जिंक (जेडएन)।परमाणु द्रव्यमान 65.4। पृथ्वी की पपड़ी में इसका क्लार्क 83 मिलीग्राम/किलोग्राम है। पश्चिमी साइबेरिया के दोमट में, यूराल के जलोढ़, लोस-जैसे और कार्बोनेट दोमट जमा में जिंक 80 से 120 मिलीग्राम / किग्रा (कबाता-पेंडियास, पेंडियास, 1989) की मात्रा में मिट्टी के जमाव और शेल्स में केंद्रित है - 60 से 80 मिलीग्राम / किग्रा।

मिट्टी में Zn की गतिशीलता को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक मिट्टी के खनिजों की सामग्री और पीएच मान हैं। पीएच में वृद्धि के साथ, तत्व कार्बनिक परिसरों में चला जाता है और मिट्टी से बंधा होता है। जिंक आयन भी अपनी गतिशीलता खो देते हैं, मॉन्टमोरिलोनाइट क्रिस्टल जाली के इंटरपैकेट रिक्त स्थान में हो जाते हैं। कार्बनिक पदार्थों के साथ, Zn स्थिर रूप बनाता है, इसलिए, ज्यादातर मामलों में, यह मिट्टी के क्षितिज में धरण और पीट की उच्च सामग्री के साथ जमा होता है।

मिट्टी में जिंक की मात्रा में वृद्धि के कारण प्राकृतिक भू-रासायनिक विसंगतियाँ और तकनीकी प्रदूषण दोनों हो सकते हैं। इसकी प्राप्ति के मुख्य मानवजनित स्रोत मुख्य रूप से अलौह धातु विज्ञान उद्यम हैं। कुछ क्षेत्रों में इस धातु के साथ मिट्टी के दूषित होने से ऊपरी मिट्टी की परत में इसका अत्यधिक उच्च संचय होता है - 66400 मिलीग्राम / किग्रा तक। बगीचे की मिट्टी में, 250 या अधिक मिलीग्राम / किग्रा तक जस्ता जमा होता है (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989)। रेतीली और बलुई दोमट मिट्टी के लिए जिंक का एईसी 55 मिलीग्राम/किलोग्राम है; जर्मन वैज्ञानिक 100 मिलीग्राम/किलोग्राम के एमपीसी की सलाह देते हैं (क्लोक, 1980)।

कॉपर (क्यू)।परमाणु द्रव्यमान 63.5। पृथ्वी की पपड़ी में क्लार्क 47 मिलीग्राम/किग्रा (विनोग्रादोव, 1962)। रासायनिक दृष्टि से तांबा एक निष्क्रिय धातु है। Cu सामग्री को प्रभावित करने वाला मौलिक कारक मिट्टी बनाने वाली चट्टानों में इसकी सांद्रता है (गोरीनोवा एट अल।, 2001)। आग्नेय चट्टानों में से, तत्व की सबसे बड़ी मात्रा मुख्य चट्टानों - बेसाल्ट (100-140 मिलीग्राम/किलोग्राम) और एंडीसाइट्स (20-30 मिलीग्राम/किलोग्राम) द्वारा जमा की जाती है। ढकने वाले और लोई जैसे लोम (20-40 मिलीग्राम/किलोग्राम) तांबे में कम समृद्ध होते हैं। इसकी सबसे कम सामग्री सैंडस्टोन, चूना पत्थर और ग्रेनाइट (5-15 मिलीग्राम / किग्रा) (कोवल्स्की, एंड्रियानोवा, 1970; कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989) में नोट की गई है। पूर्व यूएसएसआर के क्षेत्र के यूरोपीय हिस्से की मिट्टी में धातु की सांद्रता 25 मिलीग्राम / किग्रा (मालगिन, 1978; कोवडा, 1989) तक पहुंच जाती है, लोस जैसी लोम में यह 18 मिलीग्राम / किग्रा (कोवडा, 1989) तक पहुंच जाती है। अल्ताई पर्वत की रेतीली और रेतीली मिट्टी बनाने वाली चट्टानें पश्चिमी साइबेरिया के दक्षिण में औसतन 31 मिलीग्राम / किग्रा तांबा (मालगिन, 1978) जमा करती हैं - 19 मिलीग्राम / किग्रा (इलिन, 1973)।

मिट्टी में, तांबा एक कमजोर प्रवासी तत्व है, हालांकि मोबाइल फॉर्म की सामग्री काफी अधिक है। मोबाइल तांबे की मात्रा कई कारकों पर निर्भर करती है: मूल चट्टान की रासायनिक और खनिज संरचना, मिट्टी के घोल का पीएच, कार्बनिक पदार्थ की सामग्री, आदि। (विनोग्रादोव, 1957; पीव, 1961; कोवल्स्की और एंड्रियानोवा, 1970; अलेक्सेव, 1987, आदि)। मिट्टी में तांबे की सबसे बड़ी मात्रा लोहे, मैंगनीज, लोहा और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के ऑक्साइड से जुड़ी होती है, और विशेष रूप से, मॉन्टमोरिलोनाइट वर्मीक्यूलाइट के साथ। ह्यूमिक और फुल्विक एसिड तांबे के साथ स्थिर परिसरों का निर्माण करने में सक्षम हैं। पीएच 7-8 पर तांबे की घुलनशीलता सबसे कम होती है।

विश्व की मिट्टी में तांबे की औसत मात्रा 30 मिलीग्राम/किलोग्राम है।बोवेन , 1979)। प्रदूषण के औद्योगिक स्रोतों के पास, कुछ मामलों में, 3500 मिलीग्राम/किलोग्राम तक तांबे के साथ मिट्टी का संदूषण देखा जा सकता है (कबाता-पेंडियास, पेंडियास, 1989)। पूर्व यूएसएसआर के मध्य और दक्षिणी क्षेत्रों की मिट्टी में औसत धातु सामग्री 4.5-10.0 मिलीग्राम / किग्रा है, पश्चिमी साइबेरिया के दक्षिण में - 30.6 मिलीग्राम / किग्रा (इलिन, 1973), साइबेरिया और सुदूर पूर्व में - 27.8 मिलीग्राम/किग्रा (मेकेव, 1973)। रूस में तांबे के लिए एमपीसी 55 मिलीग्राम/किग्रा (निर्देशक ..., 1990) है, रेतीली और रेतीली दोमट मिट्टी के लिए एपीसी 33 मिलीग्राम/किग्रा (नियंत्रण ..., 1998) है, जर्मनी में - 100 मिलीग्राम/किग्रा (क्लोक, 1980)।

निकल (नी). परमाणु द्रव्यमान 58.7। महाद्वीपीय तलछट में, यह मुख्य रूप से सल्फाइड और आर्सेनाइट के रूप में मौजूद होता है, और यह कार्बोनेट, फॉस्फेट और सिलिकेट्स से भी जुड़ा होता है। पृथ्वी की पपड़ी में एक तत्व का क्लार्क 58 मिलीग्राम/किग्रा (विनोग्रादोव, 1957) है। अल्ट्राबेसिक (1400-2000 मिलीग्राम/किलोग्राम) और बुनियादी (200-1000 मिलीग्राम/किलोग्राम) चट्टानों में धातु की सबसे बड़ी मात्रा जमा होती है, जबकि तलछटी और अम्लीय चट्टानों में यह बहुत कम सांद्रता में होता है - 5-90 और 5-15 मिलीग्राम/किलोग्राम, क्रमशः (रूस, किरस्त्या, 1986; कबाटा-पेंडियास और पेंडियास, 1989)। मिट्टी बनाने वाली चट्टानों द्वारा निकल के संचय में बहुत महत्व उनकी ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना है। पश्चिमी साइबेरिया की मिट्टी बनाने वाली चट्टानों के उदाहरण पर, यह देखा जा सकता है कि हल्की चट्टानों में इसकी सामग्री सबसे कम है, भारी चट्टानों में यह सबसे अधिक है: रेत में - 17, रेतीली दोमट और हल्की दोमट - 22, मध्यम दोमट - 36, भारी दोमट और मिट्टी - 46 (इलिन, 2002)।

मिट्टी में निकल की सामग्री काफी हद तक मिट्टी बनाने वाली चट्टानों में इस तत्व की उपलब्धता पर निर्भर करती है (कबाता-पेंडियास, पेंडियास, 1989)। निकल की उच्चतम सांद्रता, एक नियम के रूप में, मिट्टी और दोमट मिट्टी में, मूल और ज्वालामुखी चट्टानों पर बनी मिट्टी में और कार्बनिक पदार्थों से समृद्ध होती है। मृदा प्रोफाइल में नी का वितरण कार्बनिक पदार्थों की सामग्री, अनाकार आक्साइड और मिट्टी के अंश की मात्रा से निर्धारित होता है।

ऊपरी मिट्टी की परत में निकल की सांद्रता का स्तर भी उनके तकनीकी प्रदूषण की डिग्री पर निर्भर करता है। विकसित धातु उद्योग वाले क्षेत्रों में, मिट्टी में निकल का बहुत अधिक संचय होता है: कनाडा में, इसकी सकल सामग्री 206-26,000 मिलीग्राम / किग्रा तक पहुंच जाती है, और ग्रेट ब्रिटेन में, मोबाइल रूपों की सामग्री 506-600 मिलीग्राम / किग्रा तक पहुंच जाती है। ग्रेट ब्रिटेन, हॉलैंड, जर्मनी की मिट्टी में, सीवेज कीचड़ के साथ इलाज किया जाता है, निकल 84-101 मिलीग्राम / किग्रा (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989) तक जमा होता है। रूस में (सर्वेक्षण के आंकड़ों के अनुसार, 40-60% कृषि मिट्टी), 2.8% मिट्टी का आवरण इस तत्व से दूषित है। अन्य HMs (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As, आदि) के बीच Ni-दूषित मिट्टी का अनुपात वास्तव में सबसे महत्वपूर्ण है और तांबे से दूषित मिट्टी (3.8%) के बाद दूसरे स्थान पर है (Aristarkhov, Kharitonova, 2002) ) 1993-1997 के लिए एग्रोकेमिकल सर्विस "बुर्यत्सकाया" के स्टेट स्टेशन के भूमि निगरानी डेटा के अनुसार। बुरातिया गणराज्य के क्षेत्र में, कृषि भूमि के सर्वेक्षण क्षेत्र की 1.4% भूमि द्वारा निकेल के मैक की अधिकता दर्ज की गई थी, जिसके बीच ज़कामेंस्की की मिट्टी (भूमि का 20% प्रदूषित है - 46 हजार हेक्टेयर) और खोरिंस्की जिले (भूमि का 11%) प्रदूषित हैं - 8 हजार हेक्टेयर)।

क्रोम (करोड़)।परमाणु द्रव्यमान 52. प्राकृतिक यौगिकों में क्रोमियम की संयोजकता +3 और +6 होती है। अधिकांश Cr 3+ क्रोमाइट FeCr 2 O 4 या स्पिनल श्रृंखला के अन्य खनिजों में मौजूद है, जहां यह Fe और Al को प्रतिस्थापित करता है, जिससे यह अपने भू-रासायनिक गुणों और आयनिक त्रिज्या में बहुत करीब है।

पृथ्वी की पपड़ी में क्रोमियम का क्लार्क - 83 मिलीग्राम / किग्रा। आग्नेय चट्टानों के बीच इसकी उच्चतम सांद्रता अल्ट्राबेसिक और बुनियादी (क्रमशः 1600-3400 और 170-200 मिलीग्राम/किलोग्राम), मध्यम चट्टानों के लिए कम सांद्रता (15-50 मिलीग्राम/किग्रा) और अम्लीय चट्टानों के लिए सबसे कम (4-25) के लिए विशिष्ट है। मिलीग्राम/किग्रा) किलो)। तलछटी चट्टानों में, तत्व की अधिकतम सामग्री मिट्टी के तलछट और शेल्स (60-120 मिलीग्राम / किग्रा) में पाई गई, न्यूनतम सामग्री सैंडस्टोन और चूना पत्थर (5-40 मिलीग्राम / किग्रा) (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989)। विभिन्न क्षेत्रों की मिट्टी बनाने वाली चट्टानों में धातु की सामग्री बहुत विविध है। पूर्व यूएसएसआर के यूरोपीय भाग में, सबसे आम मिट्टी बनाने वाली चट्टानों जैसे लोस, लोस-जैसे कार्बोनेट और मेंटल लोम में इसकी सामग्री का औसत 75-95 मिलीग्राम / किग्रा (याकुशेवस्काया, 1973) है। पश्चिमी साइबेरिया की मिट्टी बनाने वाली चट्टानों में औसतन 58 मिलीग्राम / किग्रा सीआर होता है, और इसकी मात्रा चट्टानों की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना से निकटता से संबंधित होती है: रेतीली और रेतीली दोमट चट्टानें - 16 मिलीग्राम / किग्रा, और मध्यम दोमट और मिट्टी की चट्टानें - लगभग 60 मिलीग्राम/किग्रा (इलिन, सिसो, 2001)।

मिट्टी में अधिकांश क्रोमियम Cr 3+ के रूप में मौजूद होता है। अम्लीय वातावरण में, Cr 3+ आयन निष्क्रिय होता है; pH 5.5 पर, यह लगभग पूरी तरह से अवक्षेपित हो जाता है। Cr 6+ आयन बेहद अस्थिर है और अम्लीय और क्षारीय दोनों मिट्टी में आसानी से जुटाया जा सकता है। क्ले द्वारा क्रोमियम का सोखना माध्यम के पीएच पर निर्भर करता है: पीएच में वृद्धि के साथ, सीआर 6+ का सोखना कम हो जाता है, और सीआर 3+ बढ़ जाता है। मृदा कार्बनिक पदार्थ Cr 6+ से Cr 3+ की कमी को उत्तेजित करता है।

मिट्टी में क्रोमियम की प्राकृतिक सामग्री मुख्य रूप से मिट्टी बनाने वाली चट्टानों (कबाता-पेंडियास और पेंडियास, 1989; क्रास्नोकुटस्काया एट अल।, 1990) में इसकी सांद्रता पर निर्भर करती है, जबकि मिट्टी की रूपरेखा के साथ वितरण मिट्टी के निर्माण की विशेषताओं पर निर्भर करता है, में विशेष रूप से, आनुवंशिक क्षितिज की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना पर। मिट्टी में क्रोमियम की औसत मात्रा 70 मिलीग्राम/किलोग्राम है (बोवेन, 1979)। इस धातु से समृद्ध मूल और ज्वालामुखीय चट्टानों पर बनी मिट्टी में तत्व की उच्चतम सामग्री देखी जाती है। संयुक्त राज्य अमेरिका की मिट्टी में Cr की औसत सामग्री 54 mg/kg, चीन 150 mg/kg (Kabata-Pendias and Pendias, 1989) है, और यूक्रेन 400 mg/kg (Bespamyatnov और Krotov, 1985) है। रूस में, प्राकृतिक परिस्थितियों में मिट्टी में इसकी उच्च सांद्रता मिट्टी बनाने वाली चट्टानों के संवर्धन के कारण होती है। कुर्स्क चेरनोज़म में 83 मिलीग्राम / किग्रा क्रोमियम, मॉस्को क्षेत्र की सोडी-पॉडज़ोलिक मिट्टी - 100 मिलीग्राम / किग्रा होती है। सर्पिनाइट्स पर बनी उरल्स की मिट्टी में 10,000 मिलीग्राम/किलोग्राम धातु और पश्चिमी साइबेरिया में 86-115 मिलीग्राम/किलोग्राम (याकुशेवस्काया, 1973; क्रास्नोकुत्सकाया एट अल।, 1990; इलिन और सिसो, 2001) शामिल हैं।

क्रोमियम की आपूर्ति में मानवजनित स्रोतों का योगदान बहुत महत्वपूर्ण है। क्रोमियम धातु का उपयोग मुख्य रूप से मिश्र धातु स्टील्स के एक घटक के रूप में क्रोमियम चढ़ाना के लिए किया जाता है। सीमेंट संयंत्रों, लौह-क्रोमियम स्लैग डंप, तेल रिफाइनरियों, लौह और अलौह धातु विज्ञान उद्यमों, कृषि में औद्योगिक अपशिष्ट जल कीचड़ के उपयोग, विशेष रूप से टेनरियों और खनिज उर्वरकों के उत्सर्जन के कारण सीआर के साथ मृदा प्रदूषण का उल्लेख किया गया है। तकनीकी रूप से प्रदूषित मिट्टी में क्रोमियम की उच्चतम सांद्रता 400 या अधिक मिलीग्राम / किग्रा (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989) तक पहुंच जाती है, जो विशेष रूप से बड़े शहरों की विशेषता है (तालिका 1.4)। Buryatia में, 1993-1997 के लिए Buryatskaya State Agrochemical Service Station द्वारा किए गए भूमि निगरानी आंकड़ों के अनुसार, 22 हजार हेक्टेयर क्रोमियम से दूषित हैं। Dzhida (6.2 हजार हेक्टेयर), ज़कामेंस्की (17.0 हजार हेक्टेयर) और टुनकिंस्की (14.0 हजार हेक्टेयर) जिलों में एमपीसी की अधिकता 1.6-1.8 गुना दर्ज की गई। रूस में मिट्टी में क्रोमियम के लिए एमपीसी अभी तक विकसित नहीं हुआ है, और जर्मनी में कृषि भूमि की मिट्टी के लिए यह 200-500 है, घरेलू भूखंड - 100 मिलीग्राम / किग्रा (इलिन, सिसो, 2001; ईकमैन, क्लोक, 1991)।

1.3. भारी धातुओं का मिट्टी के माइक्रोबियल सेनोसिस पर प्रभाव

मृदा प्रदूषण के सबसे प्रभावी नैदानिक ​​संकेतकों में से एक इसकी जैविक स्थिति है, जिसका मूल्यांकन मिट्टी में रहने वाले सूक्ष्मजीवों की व्यवहार्यता से किया जा सकता है (बाबीवा एट अल।, 1980; लेविन एट अल।, 1989; गुज़ेव, लेविन, 1991; कोलेसनिकोव) , 1995; ज़िवागिन्त्सेव एट अल।, 1997; सैकी आदि। अल।, 2002)।

यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि सूक्ष्मजीव मिट्टी में एचएम के प्रवास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। जीवन की प्रक्रिया में, वे मृदा पारिस्थितिकी तंत्र में उत्पादक, उपभोक्ता और परिवहन एजेंट के रूप में कार्य करते हैं। कई मृदा कवक एचएम को स्थिर करने की क्षमता प्रदर्शित करते हैं, उन्हें माइसेलियम में ठीक करते हैं और अस्थायी रूप से उन्हें चक्र से बाहर कर देते हैं। इसके अलावा, कवक, कार्बनिक अम्ल जारी करते हैं, इन तत्वों की क्रिया को बेअसर करते हैं, उनके साथ ऐसे घटक बनाते हैं जो कम विषैले होते हैं और मुक्त आयनों की तुलना में पौधों के लिए उपलब्ध होते हैं (प्रोनिना, 2000; जिओलाइट्स, 2000)।

उन्नत एचएम सांद्रता के प्रभाव में, एंजाइमों की गतिविधि में तेज कमी होती है: एमाइलेज, डिहाइड्रोजनेज, यूरेस, इनवर्टेज, कैटालेज (ग्रिगोरियन, 1980; पैनिकोवा, पर्त्सोव्स्काया, 1982), साथ ही व्यक्तिगत कृषि रूप से मूल्यवान समूहों की संख्या। सूक्ष्मजीवों का (बुलवको, 1982; बाबिच, स्टॉट्स्की, 1985)। एचएम मिट्टी में विभिन्न पदार्थों के खनिजकरण और संश्लेषण की प्रक्रियाओं को रोकते हैं (नेप्लेकोवा, 1982; एवडोकिमोवा एट अल।, 1984), मिट्टी के सूक्ष्मजीवों के श्वसन को दबाते हैं, एक माइक्रोबोस्टैटिक प्रभाव पैदा करते हैं (स्कोवर्त्सोवा एट अल।, 1980), और के रूप में कार्य कर सकते हैं। एक उत्परिवर्तजन कारक (कबाटा-पेंडियास, पेंडियास, 1989)। मिट्टी में एचएम की अत्यधिक सामग्री चयापचय प्रक्रियाओं की गतिविधि को कम करती है, प्रजनन अंगों की संरचना में रूपात्मक परिवर्तन और मिट्टी के बायोटा में अन्य परिवर्तन होते हैं। एचएम बड़े पैमाने पर जैव रासायनिक गतिविधि को दबा सकते हैं और मिट्टी के सूक्ष्मजीवों (ब्रूक्स और मैकग्रांट, 1984) की कुल संख्या में परिवर्तन का कारण बन सकते हैं।

एचएम के साथ मृदा संदूषण मृदा सूक्ष्मजीवों के परिसर की प्रजातियों की संरचना में कुछ बदलाव का कारण बनता है। एक सामान्य पैटर्न के रूप में, प्रदूषण के कारण मृदा माइक्रोमाइसेट्स के परिसर की प्रजातियों की समृद्धि और विविधता में उल्लेखनीय कमी आई है। प्रदूषित मिट्टी के सूक्ष्मजीव समुदाय में, एचएम के लिए प्रतिरोधी माइक्रोमाइसेट प्रजातियां सामान्य परिस्थितियों के लिए असामान्य दिखाई देती हैं (कोबज़ेव, 1980; लागौस्कस एट अल।, 1981; एवडोकिमोवा एट अल।, 1984)। मृदा प्रदूषण के प्रति सूक्ष्मजीवों की सहनशीलता उनके विभिन्न व्यवस्थित समूहों से संबंधित होने पर निर्भर करती है। जीनस बैसिलस की प्रजातियां, नाइट्रिफाइंग सूक्ष्मजीव, एचएम की उच्च सांद्रता के प्रति बहुत संवेदनशील हैं; स्यूडोमोनैड्स, स्ट्रेप्टोमाइसेट्स, और कई प्रकार के सेलूलोज़-नष्ट करने वाले सूक्ष्मजीव कुछ अधिक प्रतिरोधी हैं; कवक और एक्टिनोमाइसेट्स सबसे प्रतिरोधी हैं (नेप्लेकोवा, 1982; जिओलाइट्स .. ।, 2000)।

कम एचएम सांद्रता में, माइक्रोबियल समुदाय के विकास की कुछ उत्तेजना देखी जाती है, फिर, जैसे-जैसे सांद्रता बढ़ती है, आंशिक अवरोध होता है और अंत में, इसका पूर्ण दमन होता है। प्रजातियों की संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तन एचएम सांद्रता में पृष्ठभूमि वाले की तुलना में 50-300 गुना अधिक दर्ज किए जाते हैं।

माइक्रोबायोकेनोसिस की महत्वपूर्ण गतिविधि के निषेध की डिग्री मिट्टी को प्रदूषित करने वाली विशिष्ट धातुओं के शारीरिक और जैव रासायनिक गुणों पर भी निर्भर करती है। मिट्टी में जैविक गतिविधि पर लेड का नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, कार्बन डाइऑक्साइड रिलीज की तीव्रता और सूक्ष्मजीवों की संख्या को कम करके एंजाइमों की गतिविधि को रोकता है, जिससे सूक्ष्मजीवों के चयापचय में गड़बड़ी होती है, विशेष रूप से श्वसन और कोशिका विभाजन की प्रक्रियाएं। 12 मिलीग्राम/किलोग्राम की सांद्रता पर कैडमियम आयन वायुमंडलीय नाइट्रोजन के निर्धारण को बाधित करते हैं, साथ ही साथ अमोनीकरण, नाइट्रिफिकेशन और डिनाइट्रिफिकेशन (रौत्से और कर्स्ति, 1986) की प्रक्रियाओं को बाधित करते हैं। मशरूम कैडमियम के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, और धातु के मिट्टी में प्रवेश करने के बाद कुछ प्रजातियां पूरी तरह से गायब हो जाती हैं (कैडमियम: पारिस्थितिक ..., 1994)। मिट्टी में जिंक की अधिकता सेल्यूलोज के अपघटन के किण्वन, सूक्ष्मजीवों के श्वसन, यूरिया की क्रिया आदि में बाधा उत्पन्न करती है, जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी में कार्बनिक पदार्थों के परिवर्तन की प्रक्रिया बाधित होती है। इसके अलावा, एचएम का विषाक्त प्रभाव माइक्रोबायोटा पर धातुओं के सेट और उनके पारस्परिक प्रभावों (विरोधी, सहक्रियात्मक, या कुल) पर निर्भर करता है।

इस प्रकार, एचएम के साथ मृदा प्रदूषण के प्रभाव में, मृदा सूक्ष्मजीवों के परिसर में परिवर्तन होते हैं। यह प्रजातियों की समृद्धि और विविधता में कमी और प्रदूषण के प्रति सहिष्णु सूक्ष्मजीवों के अनुपात में वृद्धि में व्यक्त किया गया है। प्रदूषकों से मिट्टी की आत्म-शुद्धि की तीव्रता मिट्टी की प्रक्रियाओं की गतिविधि और उसमें रहने वाले सूक्ष्मजीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि पर निर्भर करती है।

एचएम के साथ मिट्टी के संदूषण का स्तर मिट्टी की जैव रासायनिक गतिविधि, प्रजातियों की संरचना और सूक्ष्मजीव समुदायों की कुल संख्या (सूक्ष्मजीव…, 1989) को प्रभावित करता है। मिट्टी में जहां भारी धातुओं की सामग्री 2-5 गुना या उससे अधिक की पृष्ठभूमि से अधिक होती है, एंजाइमी गतिविधि के व्यक्तिगत संकेतक सबसे अधिक स्पष्ट रूप से बदलते हैं, एमाइलोलिटिक माइक्रोबियल समुदाय का कुल बायोमास कुछ हद तक बढ़ जाता है, और अन्य सूक्ष्मजीवविज्ञानी संकेतक भी बदल जाते हैं। परिमाण के एक क्रम में एचएम सामग्री में और वृद्धि के साथ, मिट्टी के सूक्ष्मजीवों की जैव रासायनिक गतिविधि के व्यक्तिगत संकेतकों में उल्लेखनीय कमी पाई जाती है (ग्रिगोरियन, 1980; पैनिकोवा और पर्त्सोव्स्काया, 1982)। मिट्टी में अमाइलोलिटिक माइक्रोबियल समुदाय के प्रभुत्व का पुनर्वितरण होता है। सांद्रता में एचएम युक्त मिट्टी में पृष्ठभूमि वाले की तुलना में अधिक परिमाण के एक या दो क्रम, सूक्ष्मजीवविज्ञानी मापदंडों के एक पूरे समूह में परिवर्तन पहले से ही महत्वपूर्ण हैं। मृदा माइक्रोमाइसेट्स की प्रजातियों की संख्या कम हो जाती है, और सबसे प्रतिरोधी प्रजातियां पूरी तरह से हावी होने लगती हैं। जब मिट्टी में एचएम सामग्री परिमाण के तीन आदेशों की पृष्ठभूमि से अधिक हो जाती है, तो लगभग सभी सूक्ष्मजीवविज्ञानी मापदंडों में तेज परिवर्तन देखे जाते हैं। मिट्टी में एचएम की संकेतित सांद्रता पर, गैर-संदूषित मिट्टी के लिए सामान्य माइक्रोबायोटा का निषेध और मृत्यु होती है। इसी समय, एचएम के प्रतिरोधी सूक्ष्मजीवों की एक बहुत सीमित संख्या, मुख्य रूप से माइक्रोमाइसेट्स, सक्रिय रूप से विकसित होती है और यहां तक ​​​​कि पूरी तरह से हावी होती है। अंत में, मिट्टी में एचएम सांद्रता में, जो परिमाण के चार या अधिक आदेशों की पृष्ठभूमि के स्तर से अधिक है, सूक्ष्मजीवों की पूर्ण मृत्यु की सीमा पर, मिट्टी की सूक्ष्मजीवविज्ञानी गतिविधि में एक भयावह कमी पाई जाती है।

1.4. पौधों में भारी धातु

पौधों का भोजन मनुष्यों और जानवरों में एचएम सेवन का मुख्य स्रोत है। विभिन्न आंकड़ों (पैनिन, 2000; इलिन, सिसो, 2001) के अनुसार, 40 से 80% एचएम इसके साथ आता है, और केवल 20-40% - हवा और पानी के साथ। इसलिए, जनसंख्या का स्वास्थ्य काफी हद तक भोजन के लिए उपयोग किए जाने वाले पौधों में धातुओं के संचय के स्तर पर निर्भर करता है।

पौधों की रासायनिक संरचना, जैसा कि ज्ञात है, मिट्टी की मौलिक संरचना को दर्शाती है। इसलिए, पौधों द्वारा एचएम का अत्यधिक संचय मुख्य रूप से मिट्टी में उनकी उच्च सांद्रता के कारण होता है। अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि में, पौधे केवल एचएम के उपलब्ध रूपों के संपर्क में आते हैं, जिसकी मात्रा, बदले में, मिट्टी की बफरिंग क्षमता से निकटता से संबंधित होती है। हालांकि, एचएम को बांधने और निष्क्रिय करने के लिए मिट्टी की क्षमता की अपनी सीमाएं होती हैं, और जब वे धातुओं के आने वाले प्रवाह का सामना नहीं कर सकते हैं, तो पौधों में स्वयं शारीरिक और जैव रासायनिक तंत्र की उपस्थिति महत्वपूर्ण हो जाती है जो उनके प्रवेश को रोकते हैं।

एचएम की अधिकता के लिए पौधे के प्रतिरोध के तंत्र खुद को अलग-अलग तरीकों से प्रकट कर सकते हैं: कुछ प्रजातियां उच्च एचएम सांद्रता जमा करने में सक्षम हैं, लेकिन उनके प्रति सहिष्णुता दिखाती हैं; अन्य अपने अवरोध कार्यों को अधिकतम करके अपने सेवन को कम करना चाहते हैं। अधिकांश पौधों के लिए, पहला अवरोध स्तर जड़ें हैं, जहां एचएम की सबसे बड़ी मात्रा को बरकरार रखा जाता है, अगला तना और पत्तियां होती हैं, और अंत में, अंतिम एक अंग और पौधों के हिस्से होते हैं जो प्रजनन कार्यों के लिए जिम्मेदार होते हैं (अधिकांश अक्सर बीज और फल, साथ ही जड़ और कंद फसलें और आदि)। (गर्माश जीए 1982; इलिन, स्टेपानोवा, 1982; गार्माश एन.यू।, 1986; अलेक्सेव, 1987; हैवी ..., 1987; गोरुनोवा, 1995; ओर्लोव एट अल।, 1991 और अन्य; इलिन, सिसो, 2001)। मिट्टी में समान एचएम सामग्री के साथ विभिन्न पौधों द्वारा उनके आनुवंशिक और प्रजातियों की विशेषताओं के आधार पर एचएम संचय का स्तर तालिका 1.5 में प्रस्तुत आंकड़ों द्वारा स्पष्ट रूप से चित्रित किया गया है।

तालिका 1.5

तकनीकी रूप से प्रदूषित मिट्टी, मिलीग्राम/किलोग्राम गीला वजन (घरेलू भूखंड,

बेलोवो, केमेरोवो क्षेत्र) (इलिन, सिसो, 2001)

संस्कृति (पौधे अंग)

टमाटर (फल)

सफेद गोभी (सिर)

आलू (कंद)

गाजर (जड़ सब्जी)

चुकंदर (जड़ सब्जी)

डीओके (नैस्टीन एट अल।, 1987)

नोट: मिट्टी में सकल सामग्री Zn 7130 के बराबर है, पी बी - 434 मिलीग्राम / किग्रा

हालांकि, ये पैटर्न हमेशा दोहराते नहीं हैं, जो शायद पौधों की बढ़ती परिस्थितियों और उनकी आनुवंशिक विशिष्टता के कारण होता है। ऐसे मामले हैं जब एक ही दूषित मिट्टी पर उगने वाली एक ही फसल की विभिन्न किस्मों में एचएम की अलग-अलग मात्रा होती है। यह तथ्य, जाहिरा तौर पर, सभी जीवित जीवों में निहित अंतर-विशिष्ट बहुरूपता के कारण है, जो प्राकृतिक पर्यावरण के तकनीकी प्रदूषण में भी प्रकट हो सकता है। अत्यधिक एचएम सांद्रता (इलिन और सिसो, 2001) के संबंध में बढ़ी हुई सुरक्षात्मक क्षमताओं के साथ किस्मों को बनाने के लिए पौधों में यह संपत्ति आनुवंशिक प्रजनन अध्ययन का आधार बन सकती है।

एचएम के संचय के लिए विभिन्न पौधों की महत्वपूर्ण परिवर्तनशीलता के बावजूद, तत्वों के जैवसंचय की एक निश्चित प्रवृत्ति होती है, जिससे उन्हें कई समूहों में क्रमबद्ध किया जा सकता है: 1) सीडी, सीएस, आरबी - गहन अवशोषण के तत्व; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co - अवशोषण की औसत डिग्री; 3) एमएन, नी, सीआर - कमजोर अवशोषण और 4) से, फे, बा, टी - ऐसे तत्व जो पौधों के लिए मुश्किल हैं (भारी ..., 1987; कैडमियम ..., 1994; प्रोनिना, 2000)।

पौधों में एचएम के प्रवेश का एक अन्य मार्ग वायु धाराओं से पर्ण अवशोषण है। यह वातावरण से धातुओं की एक महत्वपूर्ण वर्षा के साथ शीट तंत्र पर होता है, जो अक्सर बड़े औद्योगिक उद्यमों के पास होता है। पत्तियों (या पर्ण अवशोषण) के माध्यम से पौधों में तत्वों का इनपुट मुख्य रूप से छल्ली के माध्यम से गैर-चयापचय प्रवेश के माध्यम से होता है। पत्तियों द्वारा अवशोषित एचएम को अन्य अंगों और ऊतकों में स्थानांतरित किया जा सकता है और चयापचय में शामिल किया जा सकता है। पत्तियों और तनों पर धूल के उत्सर्जन के साथ जमा धातुएं मनुष्यों के लिए खतरा पैदा नहीं करती हैं यदि पौधों को खाने से पहले अच्छी तरह से धोया जाता है। हालांकि, ऐसी वनस्पति खाने वाले जानवर बड़ी मात्रा में एचएम प्राप्त कर सकते हैं।

जैसे-जैसे पौधे बढ़ते हैं, तत्वों को उनके अंगों में पुनर्वितरित किया जाता है। उसी समय, तांबे और जस्ता के लिए, उनकी सामग्री में निम्नलिखित पैटर्न स्थापित होता है: जड़ें> अनाज> पुआल। सीसा, कैडमियम और स्ट्रोंटियम के लिए, इसका एक अलग रूप है: जड़ें> पुआल> अनाज (भारी…, 1997)। यह ज्ञात है कि एचएम के संचय के संबंध में पौधों की प्रजातियों की विशिष्टता के साथ, कुछ सामान्य पैटर्न हैं। उदाहरण के लिए, उच्चतम एचएम सामग्री पत्तेदार सब्जियों और साइलेज फसलों में पाई गई, जबकि सबसे कम सामग्री फलियां, अनाज और औद्योगिक फसलों में पाई गई।

इस प्रकार, माना गया सामग्री बड़े शहरों से एचएम द्वारा मिट्टी और पौधों के प्रदूषण में एक बड़ा योगदान दर्शाता है। इसलिए, टीएम की समस्या आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान की "तीव्र" समस्याओं में से एक बन गई है। उलान-उडे (बेलोगोलोवोव, 1989) शहर में मिट्टी का एक पूर्व भू-रासायनिक सर्वेक्षण रासायनिक तत्वों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ मिट्टी के कवर परत के 0-5 सेमी के संदूषण के कुल स्तर का अनुमान लगाना संभव बनाता है। हालांकि, बागवानी सहकारी समितियों, घरेलू भूखंडों और अन्य भूमि जहां आबादी द्वारा खाद्य पौधे उगाए जाते हैं, की मिट्टी व्यावहारिक रूप से बेरोज़गार रहती है; वे क्षेत्र, जिनका प्रदूषण उलान-उडे की आबादी के स्वास्थ्य को सीधे प्रभावित कर सकता है। मोबाइल एचएम फॉर्म की सामग्री पर बिल्कुल कोई डेटा नहीं है। इसलिए, हमारे अध्ययन में, हमने एचएम के साथ उलान-उडे में उद्यान मिट्टी के संदूषण की वर्तमान स्थिति, बायोटा के लिए उनके सबसे खतरनाक मोबाइल रूपों और धातुओं के वितरण और व्यवहार की विशेषताओं के अध्ययन पर अधिक विस्तार से ध्यान देने की कोशिश की। उलान-उडे में मिट्टी के आवरण और मुख्य प्रकार की मिट्टी के प्रोफाइल में।

भारी धातुओं की सामग्री की राशनिंग

सभी पर्यावरणीय कारकों को पूरी तरह से ध्यान में रखना असंभव होने के कारण मिट्टी और पौधों में अत्यंत जटिल है। इसलिए, केवल मिट्टी के कृषि रासायनिक गुणों (पर्यावरण की प्रतिक्रिया, धरण सामग्री, आधारों के साथ संतृप्ति की डिग्री, ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना) को बदलने से पौधों में भारी धातुओं की सामग्री कई गुना कम या बढ़ सकती है। कुछ धातुओं की पृष्ठभूमि सामग्री पर भी परस्पर विरोधी डेटा हैं। शोधकर्ताओं द्वारा दिए गए परिणाम कभी-कभी 5-10 गुना भिन्न होते हैं।

कई पैमाने प्रस्तावित किए गए हैं

भारी धातुओं का पर्यावरण विनियमन। कुछ मामलों में, सामान्य मानवजनित मिट्टी में देखी गई उच्चतम धातु सामग्री को अधिकतम स्वीकार्य एकाग्रता के रूप में लिया गया था, दूसरों में, सामग्री, जो कि फाइटोटॉक्सिसिटी के मामले में सीमा है। ज्यादातर मामलों में, एमपीसी को भारी धातुओं के लिए प्रस्तावित किया गया है जो ऊपरी सीमा से कई गुना अधिक हैं।

तकनीकी प्रदूषण को चिह्नित करने के लिए

भारी धातुएं एक संकेंद्रण कारक का उपयोग करती हैं जो दूषित मिट्टी में तत्व की सांद्रता के अनुपात के बराबर होता है और इसकी पृष्ठभूमि की सांद्रता होती है। कई भारी धातुओं से दूषित होने पर, संदूषण की डिग्री का अनुमान कुल सांद्रता सूचकांक (Zc) के मूल्य से लगाया जाता है। आईएमजीआरई द्वारा प्रस्तावित भारी धातुओं के साथ मृदा संदूषण का पैमाना तालिका 1 में दिखाया गया है।


तालिका 1. रसायनों के साथ संदूषण की डिग्री द्वारा कृषि उपयोग के लिए मिट्टी का आकलन करने की योजना (यूएसएसआर के गोस्कोमगिड्रोमेट, नंबर 02-10 51-233 दिनांक 10.12.90)

प्रदूषण की डिग्री के अनुसार मिट्टी की श्रेणी Zc एमपीसी के सापेक्ष प्रदूषण मिट्टी का संभावित उपयोग आवश्यक गतिविधियाँ
जायज़ <16,0 पृष्ठभूमि से अधिक है, लेकिन एमपीसी के ऊपर नहीं किसी भी संस्कृति के लिए उपयोग करें मृदा प्रदूषण के स्रोतों के संपर्क के स्तर को कम करना। पौधों के लिए विषाक्त पदार्थों की उपलब्धता में कमी।
मध्यम खतरनाक 16,1- 32,0 सामान्य स्वच्छता और प्रवासी जल जोखिम संकेतक को सीमित करने पर एमपीसी से अधिक है, लेकिन ट्रांसलोकेशन इंडिकेटर द्वारा एमपीसी से नीचे है फसल उत्पादों के गुणवत्ता नियंत्रण के अधीन किसी भी फसल के लिए उपयोग करें श्रेणी 1 के समान गतिविधियाँ। यदि सीमित प्रवास जल संकेतक वाले पदार्थ हैं, तो सतह और भूजल में इन पदार्थों की सामग्री की निगरानी की जाती है।
बेहद खतरनाक 32,1- 128 हानिकारकता के सीमित स्थानान्तरण संकेतक के साथ एमपीसी से अधिक है खाद्य और चारा प्राप्त किए बिना औद्योगिक फसलों के लिए उपयोग करें। रासायनिक सांद्रता संयंत्रों को हटा दें श्रेणी 1 के समान गतिविधियाँ। भोजन और चारा के रूप में उपयोग किए जाने वाले पौधों में विषाक्त पदार्थों की सामग्री पर अनिवार्य नियंत्रण। पशुओं के चारे के लिए हरे द्रव्यमान के उपयोग को सीमित करना, विशेष रूप से सांद्रक पौधों।
बहुत खतरनाक > 128 सभी प्रकार से एमपीसी से अधिक है कृषि उपयोग से बाहर करें प्रदूषण के स्तर को कम करना और वातावरण, मिट्टी और पानी में विषाक्त पदार्थों को बांधना।

आधिकारिक तौर पर स्वीकृत एमपीसी

तालिका 2 आधिकारिक तौर पर स्वीकृत एमपीसी और हानिकारकता के संदर्भ में उनकी सामग्री के अनुमेय स्तरों को दिखाती है। चिकित्सा स्वच्छताविदों द्वारा अपनाई गई योजना के अनुसार, मिट्टी में भारी धातुओं के नियमन को स्थानान्तरण (पौधों में एक तत्व का संक्रमण), प्रवासी पानी (पानी में संक्रमण), और सामान्य स्वच्छता (स्व-सफाई क्षमता पर प्रभाव) में विभाजित किया गया है। मिट्टी और मिट्टी माइक्रोबायोकेनोसिस)।

तालिका 2।मिट्टी में रासायनिक पदार्थों की अधिकतम अनुमेय सांद्रता (MACs) और हानिकारकता के संदर्भ में उनकी सामग्री के अनुमेय स्तर (01.01.1991 के अनुसार। USSR का गोस्कोम्पिरोडा, 12.10.90 का नंबर 02-2333)।

पदार्थों का नाम एमपीसी, मिलीग्राम/किलोग्राम मिट्टी, पृष्ठभूमि को ध्यान में रखते हुए नुकसान संकेतक
अनुवादन पानी सामान्य स्वच्छता
पानी में घुलनशील रूप
एक अधातु तत्त्व 10,0 10,0 10,0 10,0
चल रूप
तांबा 3,0 3,5 72,0 3,0
निकल 4,0 6,7 14,0 4,0
जस्ता 23,0 23,0 200,0 37,0
कोबाल्ट 5,0 25,0 >1000 5,0
एक अधातु तत्त्व 2,8 2,8 - -
क्रोमियम 6,0 - - 6,0
सकल सामग्री
सुरमा 4,5 4,5 4,5 50,0
मैंगनीज 1500,0 3500,0 1500,0 1500,0
वैनेडियम 150,0 170,0 350,0 150,0
प्रमुख ** 30,0 35,0 260,0 30,0
आर्सेनिक ** 2,0 2,0 15,0 10,0
बुध 2,1 2,1 33,3 5,0
सीसा+पारा 20+1 20+1 30+2 30+2
तांबा* 55 - - -
निकेल* 85 - - -
जिंक* 100 - - -

* - सकल सामग्री - अनुमानित।
** - विरोधाभास; आर्सेनिक के लिए, औसत पृष्ठभूमि सामग्री 6 मिलीग्राम/किलोग्राम है; सीसा की पृष्ठभूमि सामग्री भी आमतौर पर एमपीसी मानदंडों से अधिक है।

आधिकारिक तौर पर स्वीकृत यूईसी

भारी धातुओं और आर्सेनिक की कुल सामग्री के लिए 1995 में विकसित डीईसी ने भारी धातुओं के साथ मिट्टी के संदूषण का अधिक पूर्ण लक्षण वर्णन प्राप्त करना संभव बना दिया, क्योंकि वे पर्यावरण की प्रतिक्रिया के स्तर और मिट्टी की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना को ध्यान में रखते हैं।

टेबल तीनविभिन्न भौतिक और रासायनिक गुणों (सकल सामग्री, मिलीग्राम / किग्रा) के साथ मिट्टी में भारी धातुओं और आर्सेनिक की लगभग अनुमेय सांद्रता (एपीसी) (एमपीसी और एपीसी संख्या 6229-91 की सूची के लिए पूरक संख्या 1)।

तत्त्व मृदा समूह पृष्ठभूमि के साथ जेडीसी सकल
मामलों के राज्य
मिट्टी में		 जोखिम वर्ग peculiarities
कार्रवाई
शरीर पर
निकल रेतीला और रेतीला 20 ठोस: लवण के रूप में, अधिशोषित रूप में, खनिजों के संघटन में 2 यह गर्म रक्त वाले जानवरों और मनुष्यों के लिए कम विषैला होता है। एक उत्परिवर्तजन प्रभाव है
<5,5 40
तटस्थ के करीब, (दोमट और मिट्टी), pHKCl >5.5 80
तांबा रेतीला और रेतीला 33 2 सेल पारगम्यता को बढ़ाता है, ग्लूटाथियोन रिडक्टेस को रोकता है, -SH, -NH2 और COOH- समूहों के साथ बातचीत करके चयापचय को बाधित करता है।
अम्ल (दोमट और चिकनी मिट्टी), pH KCl<5,5 66
तटस्थ के करीब, (दोमट और मिट्टी), पीएच KCl>5.5 132
जस्ता रेतीला और रेतीला 55 ठोस: लवण के रूप में, कार्बनिक-खनिज यौगिकों के रूप में, अधिशोषित रूप में, खनिजों की संरचना में 1 कमी या अधिकता विकास में विचलन का कारण बनती है। जस्ता युक्त कीटनाशकों को शुरू करने की तकनीक के उल्लंघन के कारण विषाक्तता
अम्ल (दोमट और चिकनी मिट्टी), pH KCl<5,5 110
तटस्थ के करीब, (दोमट और मिट्टी), पीएच KCl>5.5 220
हरताल रेतीला और रेतीला 2 ठोस: लवण के रूप में, कार्बनिक-खनिज यौगिकों के रूप में, अधिशोषित रूप में, खनिजों की संरचना में 1 जहरीला इन-इन, विभिन्न एंजाइमों को रोकता है, चयापचय पर नकारात्मक प्रभाव डालता है। संभावित कार्सिनोजेनिक प्रभाव
अम्ल (दोमट और चिकनी मिट्टी), pH KCl<5,5 5
तटस्थ के करीब, (दोमट और मिट्टी), पीएच KCl>5.5 10
कैडमियम रेतीला और रेतीला 0,5 ठोस: लवण के रूप में, कार्बनिक-खनिज यौगिकों के रूप में, अधिशोषित रूप में, खनिजों की संरचना में 1 अत्यधिक विषाक्त इन-इन, एंजाइमों के सल्फहाइड्रील समूहों को अवरुद्ध करता है, लोहे और कैल्शियम के आदान-प्रदान को बाधित करता है, डीएनए संश्लेषण को बाधित करता है।
अम्ल (दोमट और चिकनी मिट्टी), pH KCl<5,5 1,0
तटस्थ के करीब, (दोमट और मिट्टी), पीएच KCl>5.5 2,0
प्रमुख रेतीला और रेतीला 32 ठोस: लवण के रूप में, कार्बनिक-खनिज यौगिकों के रूप में, अधिशोषित रूप में, खनिजों की संरचना में 1 विविध नकारात्मक प्रभाव। ब्लॉक -एसएच प्रोटीन के समूह, एंजाइमों को रोकता है, विषाक्तता का कारण बनता है, तंत्रिका तंत्र को नुकसान पहुंचाता है।
अम्ल (दोमट और चिकनी मिट्टी), pH KCl<5,5 65
तटस्थ के करीब, (दोमट और मिट्टी), पीएच KCl>5.5 130

यह सामग्री से इस प्रकार है कि भारी धातुओं के सकल रूपों की आवश्यकताओं को मुख्य रूप से प्रस्तुत किया जाता है। मोबाइल में सिर्फ कॉपर, निकेल, जिंक, क्रोमियम और कोबाल्ट ही है। इसलिए, वर्तमान में, विकसित मानक अब सभी आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं।

एक समाई कारक है, जो सबसे पहले, पौधों के उत्पादों, घुसपैठ और सतही जल के दूषित होने के संभावित खतरे को दर्शाता है। यह मिट्टी के सामान्य संदूषण की विशेषता है, लेकिन पौधे के लिए तत्वों की उपलब्धता की डिग्री को नहीं दर्शाता है। पौधों के मिट्टी के पोषण की स्थिति को चिह्नित करने के लिए, केवल उनके मोबाइल रूपों का उपयोग किया जाता है।

चल रूपों की परिभाषा

वे विभिन्न अर्क का उपयोग करके निर्धारित किए जाते हैं। धातु के मोबाइल रूप की कुल मात्रा - एक एसिड निकालने (उदाहरण के लिए, 1N एचसीएल) का उपयोग करना। मिट्टी में भारी धातुओं के मोबाइल भंडार का सबसे मोबाइल हिस्सा अमोनियम एसीटेट बफर में गुजरता है। पानी के अर्क में धातुओं की सांद्रता सबसे खतरनाक और "आक्रामक" अंश होने के कारण मिट्टी में तत्वों की गतिशीलता की डिग्री को दर्शाती है।

जंगम सांचों के लिए विनियम

कई सांकेतिक मानक पैमाने प्रस्तावित किए गए हैं। नीचे भारी धातुओं के अधिकतम स्वीकार्य मोबाइल रूपों के पैमाने में से एक का उदाहरण दिया गया है।


तालिका 4. मिट्टी में भारी धातुओं के मोबाइल रूप की अधिकतम स्वीकार्य सामग्री, मिलीग्राम / किग्रा निकालने वाला 1 एन। एचसीएल (एच। चुलद्झियान एट अल।, 1988)।

तत्त्व विषय तत्त्व विषय तत्त्व विषय
एचजी 0,1 एसबी 15 पंजाब 60
सीडी 1,0 जैसा 15 Zn 60
सीओ 12 नी 36 वी 80
करोड़ 15 घन 50 एम.एन. 600

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सामान्य प्रश्न? मिट्टी में जेल मेंनतीजावो डेटाकीमतों

मिट्टी में भारी धातु

हाल ही में, उद्योग के तेजी से विकास के कारण, पर्यावरण में भारी धातुओं के स्तर में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। शब्द "भारी धातु" 5 ग्राम/सेमी से अधिक घनत्व वाले धातुओं पर लागू होता है। इकाइयों रासायनिक तत्वों में, भारी धातुएं सबसे अधिक जहरीली होती हैं और उनके खतरे के स्तर के मामले में कीटनाशकों के बाद दूसरे स्थान पर होती हैं। इसी समय, निम्नलिखित रासायनिक तत्व विषाक्त हैं: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt।

भारी धातुओं की फाइटोटॉक्सिसिटी उनके रासायनिक गुणों पर निर्भर करती है: संयोजकता, आयनिक त्रिज्या और परिसरों को बनाने की क्षमता। ज्यादातर मामलों में, विषाक्तता की डिग्री के अनुसार, तत्वों को क्रम में व्यवस्थित किया जाता है: Cu> Ni> Cd> Zn> Pb> Hg> Fe> Mo> Mn। हालाँकि, मिट्टी द्वारा तत्वों की असमान वर्षा और पौधों के लिए दुर्गम राज्य में स्थानांतरण, बढ़ती परिस्थितियों और स्वयं पौधों की शारीरिक और आनुवंशिक विशेषताओं के कारण यह श्रृंखला कुछ हद तक बदल सकती है। भारी धातुओं का परिवर्तन और प्रवास जटिल गठन प्रतिक्रिया के प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष प्रभाव में होता है। पर्यावरण प्रदूषण का आकलन करते समय, मिट्टी के गुणों और सबसे पहले, ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना, ह्यूमस सामग्री और बफरिंग को ध्यान में रखना आवश्यक है। बफरिंग क्षमता को मिट्टी के घोल में धातुओं की सांद्रता को स्थिर स्तर पर बनाए रखने की मिट्टी की क्षमता के रूप में समझा जाता है।

मिट्टी में भारी धातुएं दो चरणों में मौजूद होती हैं - ठोस और मिट्टी के घोल में। धातुओं के अस्तित्व का रूप पर्यावरण की प्रतिक्रिया, मिट्टी के घोल की रासायनिक और भौतिक संरचना और सबसे पहले, कार्बनिक पदार्थों की सामग्री से निर्धारित होता है। तत्व - मिट्टी को प्रदूषित करने वाले कॉम्प्लेक्स मुख्य रूप से इसकी ऊपरी 10 सेमी परत में केंद्रित होते हैं। हालांकि, जब कम बफर मिट्टी को अम्लीकृत किया जाता है, तो विनिमय-अवशोषित अवस्था से धातुओं का एक महत्वपूर्ण अनुपात मिट्टी के घोल में चला जाता है। अम्लीय वातावरण में कैडमियम, तांबा, निकल, कोबाल्ट की प्रवासन क्षमता मजबूत होती है। पीएच में 1.8-2 यूनिट की कमी से जिंक की गतिशीलता 3.8-5.4, कैडमियम - 4-8, कॉपर - 2-3 गुना बढ़ जाती है। .

तालिका 1 एमपीसी (मैक) मानकों, मिट्टी में रासायनिक तत्वों की पृष्ठभूमि सांद्रता (मिलीग्राम/किग्रा)

संकट वर्ग

मृदा समूहों द्वारा एईसी

अमोनियम एसीटेट बफर के साथ निकालने योग्य (рН = 4.8)

रेतीला, रेतीला

दोमट, चिकनी मिट्टी

पीएच xl< 5,5

पीएच xl> 5.5

इस प्रकार, मिट्टी में प्रवेश करते समय, भारी धातुएं जटिल यौगिक बनाने के लिए कार्बनिक लिगैंड्स के साथ जल्दी से संपर्क करती हैं। तो, मिट्टी में कम सांद्रता (20-30 मिलीग्राम / किग्रा) पर, लगभग 30% सीसा कार्बनिक पदार्थों के साथ परिसरों के रूप में होता है। सीसा जटिल यौगिकों की हिस्सेदारी इसकी सांद्रता के साथ 400 मिलीग्राम / ग्राम तक बढ़ जाती है, और फिर घट जाती है। लोहे और मैंगनीज हाइड्रॉक्साइड्स, मिट्टी के खनिजों और मिट्टी के कार्बनिक पदार्थों की वर्षा से धातुएं भी (विनिमय या गैर-विनिमय) अवशोषित होती हैं। पौधों के लिए उपलब्ध धातु और निक्षालन में सक्षम मुक्त आयनों, परिसरों और केलेट्स के रूप में मिट्टी के घोल में पाए जाते हैं।

मृदा द्वारा एचएम का अधिक मात्रा में अवशोषण पर्यावरण की प्रतिक्रिया पर और मिट्टी के घोल में आयनों की प्रबलता पर निर्भर करता है। एक अम्लीय वातावरण में, तांबा, सीसा और जस्ता अधिक अवशोषित होते हैं, और क्षारीय वातावरण में, कैडमियम और कोबाल्ट गहन रूप से अवशोषित होते हैं। कॉपर अधिमानतः कार्बनिक लिगैंड्स और आयरन हाइड्रॉक्साइड्स को बांधता है।

तालिका 2 मिट्टी के घोल के पीएच के आधार पर विभिन्न मिट्टी में ट्रेस तत्वों की गतिशीलता

मृदा-जलवायु कारक अक्सर मिट्टी में एचएम के प्रवास और परिवर्तन की दिशा और दर निर्धारित करते हैं। इस प्रकार, वन-स्टेप ज़ोन की मिट्टी और जल व्यवस्था की स्थिति मिट्टी प्रोफ़ाइल के साथ एचएम के गहन ऊर्ध्वाधर प्रवास में योगदान करती है, जिसमें दरारें, जड़ पाठ्यक्रम, आदि के साथ जल प्रवाह के साथ धातुओं के संभावित हस्तांतरण शामिल हैं। .

निकेल (Ni) 58.71 के परमाणु द्रव्यमान के साथ आवधिक प्रणाली के समूह VIII का एक तत्व है। निकेल, Mn, Fe, Co और Cu के साथ, तथाकथित संक्रमण धातुओं से संबंधित है, जिनमें से यौगिक अत्यधिक जैविक रूप से सक्रिय हैं। इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स की संरचना की ख़ासियत के कारण, निकेल सहित उपरोक्त धातुओं में जटिल गठन की स्पष्ट क्षमता है। निकेल स्थिर परिसरों को बनाने में सक्षम है, उदाहरण के लिए, सिस्टीन और साइट्रेट, साथ ही साथ कई कार्बनिक और अकार्बनिक लिगेंड के साथ। मूल चट्टानों की भू-रासायनिक संरचना मोटे तौर पर मिट्टी में निकल सामग्री को निर्धारित करती है। निकल की सबसे बड़ी मात्रा मूल और अल्ट्राबेसिक चट्टानों से बनी मिट्टी में निहित है। कुछ लेखकों के अनुसार, अधिकांश प्रजातियों के लिए निकेल के अतिरिक्त और विषाक्त स्तर की सीमा 10 से 100 मिलीग्राम/किलोग्राम के बीच भिन्न होती है। निकल का बड़ा हिस्सा मिट्टी में स्थिर रूप से स्थिर होता है, और कोलाइडल अवस्था में और यांत्रिक निलंबन की संरचना में बहुत कमजोर प्रवासन ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ उनके वितरण को प्रभावित नहीं करता है और काफी समान है।

लीड (पंजाब)। मिट्टी में सीसा का रसायन विपरीत रूप से निर्देशित प्रक्रियाओं के एक नाजुक संतुलन द्वारा निर्धारित किया जाता है: एक ठोस अवस्था में सोखना-उजाड़ना, विघटन-संक्रमण। उत्सर्जन के साथ मिट्टी में छोड़ा गया लेड भौतिक, रासायनिक और भौतिक-रासायनिक परिवर्तनों के चक्र में शामिल होता है। सबसे पहले, यांत्रिक विस्थापन की प्रक्रियाएं हावी होती हैं (सीसा के कण सतह के साथ और मिट्टी में दरारों के साथ चलते हैं) और संवहनी प्रसार। फिर, जैसे ही ठोस-चरण के लीड यौगिक घुलते हैं, अधिक जटिल भौतिक रासायनिक प्रक्रियाएं (विशेष रूप से, आयन प्रसार प्रक्रियाएं) खेल में आती हैं, साथ ही धूल के साथ आने वाले लीड यौगिकों के परिवर्तन के साथ।

यह स्थापित किया गया है कि सीसा लंबवत और क्षैतिज दोनों तरह से माइग्रेट करता है, दूसरी प्रक्रिया पहले पर प्रचलित है। फ़ोर्ब घास के मैदान पर 3 वर्षों से अधिक के अवलोकन, मिट्टी की सतह पर स्थानीय रूप से लागू सीसा धूल 25-35 सेंटीमीटर क्षैतिज दिशा में चली गई, जबकि मिट्टी की मोटाई में इसकी पैठ की गहराई 10-15 सेमी थी। जैविक कारक इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं सीसा प्रवास: पौधों की जड़ें आयन धातुओं को अवशोषित करती हैं; बढ़ते मौसम के दौरान, वे मिट्टी की मोटाई में चलते हैं; जैसे-जैसे पौधे मरते और सड़ते हैं, सीसा आसपास की मिट्टी में छोड़ा जाता है।

यह ज्ञात है कि मिट्टी में प्रवेश करने वाले तकनीकी लेड को बांधने (सोर्ब) करने की क्षमता होती है। माना जाता है कि सॉर्प्शन में कई प्रक्रियाएं शामिल हैं: मिट्टी के अवशोषित परिसर (गैर-विशिष्ट सोखना) के उद्धरणों के साथ पूर्ण विनिमय और मिट्टी के घटकों (विशिष्ट सोखना) के दाताओं के साथ सीसा की कई जटिल प्रतिक्रियाएं। मिट्टी में, सीसा मुख्य रूप से कार्बनिक पदार्थों के साथ-साथ मिट्टी के खनिजों, मैंगनीज ऑक्साइड, लोहा और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ जुड़ा हुआ है। सीसा बांधकर, ह्यूमस अपने आस-पास के वातावरण में प्रवास को रोकता है और पौधों में इसके प्रवेश को सीमित करता है। मिट्टी के खनिजों में से, अशिक्षितों को सोरप्शन का नेतृत्व करने की प्रवृत्ति की विशेषता है। सीमित करने के दौरान मिट्टी के पीएच में वृद्धि से कम घुलनशील यौगिकों (हाइड्रॉक्साइड्स, कार्बोनेट्स, आदि) के निर्माण के कारण मिट्टी द्वारा सीसा का और भी अधिक बंधन हो जाता है।

लेड, जो मिट्टी में गतिशील रूपों में मौजूद होता है, मिट्टी के घटकों द्वारा समय के साथ स्थिर हो जाता है और पौधों के लिए दुर्गम हो जाता है। घरेलू शोधकर्ताओं के अनुसार, चेरनोज़म और पीट-सिल्ट मिट्टी में सीसा सबसे अधिक मजबूती से तय होता है।

कैडमियम (सीडी) कैडमियम की एक विशेषता जो इसे अन्य एचएम से अलग करती है, यह मिट्टी के घोल में मुख्य रूप से धनायनों (सीडी 2+) के रूप में मौजूद है, हालांकि मिट्टी में पर्यावरण की तटस्थ प्रतिक्रिया के साथ यह विरल रूप से घुलनशील बना सकता है। सल्फेट्स, फॉस्फेट या हाइड्रॉक्साइड्स के साथ कॉम्प्लेक्स।

उपलब्ध आंकड़ों के अनुसार, पृष्ठभूमि मिट्टी के मिट्टी के घोल में कैडमियम की सांद्रता 0.2 से 6 माइक्रोग्राम प्रति लीटर तक होती है। मृदा प्रदूषण के केंद्रों में, यह बढ़कर 300-400 माइक्रोग्राम प्रति लीटर हो जाता है। .

यह ज्ञात है कि मिट्टी में कैडमियम बहुत गतिशील होता है; ठोस चरण से तरल में बड़ी मात्रा में पारित करने में सक्षम है और इसके विपरीत (जिससे पौधे में इसके प्रवेश की भविष्यवाणी करना मुश्किल हो जाता है)। मिट्टी के घोल में कैडमियम की सांद्रता को नियंत्रित करने वाले तंत्र को सोखने की प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है (सोररेशन से हमारा मतलब सोखना, वर्षा और जटिल गठन है)। कैडमियम अन्य एचएम की तुलना में कम मात्रा में मिट्टी द्वारा अवशोषित किया जाता है। मिट्टी में भारी धातुओं की गतिशीलता को चिह्नित करने के लिए, ठोस चरण में धातुओं की सांद्रता और संतुलन समाधान में धातुओं की सांद्रता के अनुपात का उपयोग किया जाता है। इस अनुपात के उच्च मूल्यों से संकेत मिलता है कि एचएम ठोस चरण में सोरशन प्रतिक्रिया, कम मूल्यों के कारण बनाए रखा जाता है - इस तथ्य के कारण कि धातु समाधान में हैं, जहां से वे अन्य मीडिया में स्थानांतरित हो सकते हैं या विभिन्न में प्रवेश कर सकते हैं प्रतिक्रियाएं (भू-रासायनिक या जैविक)। यह ज्ञात है कि कैडमियम के बंधन में अग्रणी प्रक्रिया मिट्टी द्वारा सोखना है। हाल के अध्ययनों ने भी हाइड्रॉक्सिल समूहों, आयरन ऑक्साइड और कार्बनिक पदार्थों की इस प्रक्रिया में एक बड़ी भूमिका दिखाई है। प्रदूषण के निम्न स्तर और माध्यम की तटस्थ प्रतिक्रिया पर, कैडमियम मुख्य रूप से लोहे के आक्साइड द्वारा सोख लिया जाता है। और एक अम्लीय वातावरण (पीएच = 5) में, कार्बनिक पदार्थ एक शक्तिशाली सोखना के रूप में कार्य करना शुरू कर देता है। कम पीएच (पीएच = 4) पर, सोखना कार्य लगभग विशेष रूप से कार्बनिक पदार्थों के पास जाते हैं। इन प्रक्रियाओं में खनिज घटक कोई भूमिका नहीं निभाते हैं।

यह ज्ञात है कि कैडमियम न केवल मिट्टी की सतह से अवशोषित होता है, बल्कि मिट्टी के खनिजों द्वारा वर्षा, जमावट और इंटरपैकेट अवशोषण के कारण भी तय होता है। यह माइक्रोप्रोर्स और अन्य तरीकों से मिट्टी के कणों में फैलता है।

कैडमियम विभिन्न प्रकार की मिट्टी में अलग तरह से तय होता है। अब तक, मिट्टी को अवशोषित करने वाले परिसर में सोखने की प्रक्रियाओं में अन्य धातुओं के साथ कैडमियम के प्रतिस्पर्धी संबंधों के बारे में बहुत कम जानकारी है। कोपेनहेगन (डेनमार्क) के तकनीकी विश्वविद्यालय के विशेषज्ञों के शोध के अनुसार, निकल, कोबाल्ट और जस्ता की उपस्थिति में, मिट्टी द्वारा कैडमियम के अवशोषण को दबा दिया गया था। अन्य अध्ययनों से पता चला है कि क्लोराइड आयनों की उपस्थिति में मिट्टी के क्षय से कैडमियम के सोखने की प्रक्रिया। Ca 2+ आयनों के साथ मिट्टी की संतृप्ति से कैडमियम की सोखने की क्षमता में वृद्धि हुई। मिट्टी के घटकों के साथ कैडमियम के कई बंधन नाजुक हो जाते हैं; कुछ शर्तों के तहत (उदाहरण के लिए, पर्यावरण की एक एसिड प्रतिक्रिया), यह जारी किया जाता है और समाधान में वापस चला जाता है।

कैडमियम के विघटन की प्रक्रिया में सूक्ष्मजीवों की भूमिका और एक गतिशील अवस्था में इसके संक्रमण का पता चलता है। उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि के परिणामस्वरूप, या तो पानी में घुलनशील धातु परिसरों का निर्माण होता है, या भौतिक और रासायनिक स्थितियां बनती हैं जो ठोस चरण से तरल में कैडमियम के संक्रमण का पक्ष लेती हैं।

मिट्टी में कैडमियम के साथ होने वाली प्रक्रियाएं (शोषण-उजाड़ना, विलयन में संक्रमण, आदि) परस्पर और अन्योन्याश्रित हैं; पौधों में इस धातु का प्रवाह उनकी दिशा, तीव्रता और गहराई पर निर्भर करता है। यह ज्ञात है कि मिट्टी द्वारा कैडमियम के सोखने का मूल्य पीएच के मूल्य पर निर्भर करता है: मिट्टी का पीएच जितना अधिक होता है, उतना ही यह कैडमियम को अवशोषित करता है। इस प्रकार, उपलब्ध आंकड़ों के अनुसार, पीएच रेंज में 4 से 7.7 तक, पीएच प्रति यूनिट में वृद्धि के साथ, कैडमियम के संबंध में मिट्टी की सोखने की क्षमता लगभग तीन गुना बढ़ गई।

जिंक (Zn)। जिंक की कमी अम्लीय, अत्यधिक पॉडज़ोलिज्ड हल्की मिट्टी, और कार्बोनेट, जिंक-गरीब, और अत्यधिक धरण मिट्टी पर खुद को प्रकट कर सकती है। जिंक की कमी की अभिव्यक्ति फॉस्फेट उर्वरकों की उच्च खुराक के उपयोग और कृषि योग्य क्षितिज के लिए उप-भूमि की मजबूत जुताई से बढ़ जाती है।

टुंड्रा (53-76 मिलीग्राम/किलोग्राम) और चेरनोज़म (24-90 मिलीग्राम/किलोग्राम) मिट्टी में उच्चतम कुल जस्ता सामग्री, सबसे कम - सोड-पॉडज़ोलिक मिट्टी (20-67 मिलीग्राम/किग्रा) में। जस्ता की कमी अक्सर तटस्थ और थोड़ी क्षारीय शांत मिट्टी में प्रकट होती है। अम्लीय मिट्टी में जिंक अधिक गतिशील और पौधों के लिए उपलब्ध होता है।

जस्ता मिट्टी में आयनिक रूप में मौजूद होता है, जहां यह एक अम्लीय में या एक क्षारीय माध्यम में रसायन विज्ञान के परिणामस्वरूप धनायन विनिमय तंत्र द्वारा सोख लिया जाता है। Zn 2+ आयन सबसे अधिक मोबाइल है। मिट्टी में जस्ता की गतिशीलता मुख्य रूप से पीएच मान और मिट्टी के खनिजों की सामग्री से प्रभावित होती है। पीएच . पर<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе .

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