Metale ciężkie zaliczane są do powszechnych substancji zanieczyszczających, których zawartość w glebie należy kontrolować. Co powoduje zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi? Głównymi przyczynami uwalniania tych substancji do ziemi jest spalanie paliw kopalnych. Możliwe są również inne sposoby. Jednocześnie największe zagrożenie stanowią metale o wyraźnych właściwościach toksycznych - rtęć, kadm, ołów.
Jakie metale zanieczyszczają glebę?
Istnieje kilka kategorii zagrożeń związanych z metalami ciężkimi. Według Światowej Organizacji Zdrowia do najbardziej niebezpiecznych substancji zalicza się rtęć, kadm i ołów. Nie mniej niebezpieczne jest stężenie innych pierwiastków.
Kluczowym zagrożeniem ze strony metali ciężkich jest to, że trudno je usunąć z organizmu i w nim gromadzić się. To powoduje powstawanie toksyn. Łatwo przenoszą się z jednego środowiska do drugiego, nie ulegając rozkładowi. W tym przypadku substancje powodują poważne patologie i często powodują nieodwracalne konsekwencje.
Rtęć
Zanieczyszczenie gleby rtęcią może być związane z przedostawaniem się do niej pestycydów i wszelkiego rodzaju odpadów z gospodarstw domowych. Mogą to być świetlówki lub części uszkodzonych przyrządów pomiarowych.
Według oficjalnych informacji roczna emisja rtęci przekracza 5 tysięcy ton. Metal ten może przedostać się do organizmu człowieka z zanieczyszczonej gleby. Systematycznie obserwowane ryzyko wystąpienia skomplikowanych uszkodzeń narządów wewnętrznych, w tym układu nerwowego. W przypadku naruszenia zasad leczenia zatrucia rtęcią istnieje ryzyko śmierci.
Ołów
Ołów stwarza duże zagrożenie dla ludzi. Uważany jest za bardzo toksyczny metal. Przy wydobyciu 1 tony ołowiu do środowiska przedostaje się 25 kilogramów substancji. Duża objętość pierwiastka wnika do gleby wraz ze spalinami.
Kadm
Zanieczyszczenie gleby kadmem stwarza duże zagrożenie dla ludzi. Dostając się do gleby, powoduje skrzywienie szkieletu i zatrzymanie wzrostu u dzieci. Ponadto metal ten jest uważany za przyczynę silnego bólu pleców.
Miedź i cynk
Zwiększone stężenie tych substancji w glebie powoduje wolniejszy wzrost i pogorszenie owocowania roślin. Skutkuje to nagłym spadkiem parametrów plonu. Ludzie doświadczają nieprawidłowych procesów w wątrobie, mózgu i trzustce.
Molibden
Zwiększona ilość molibdenu w strukturze gleby powoduje niebezpieczne zaburzenia u ludzi. Substancja ta może powodować rozwój dny moczanowej. Często powoduje także różne choroby układu nerwowego.
Antymon
Substancja ta występuje w niektórych rodzajach rud. Występuje w stopach stosowanych w różnych dziedzinach przemysłu. Nadmierne ilości antymonu powodują złożone zaburzenia trawienne.
Arsen
Głównymi źródłami skażenia gleby arsenem są substancje stosowane do zwalczania szkodników roślin rolniczych. Mogą to być herbicydy lub substancje owadobójcze. Arsen ma tendencję do gromadzenia się i prowadzi do chronicznego zatrucia. Jego związki powodują uszkodzenia skóry, układu nerwowego i mózgu.
Mangan
Gleba i rośliny zawierają dużo tego pierwiastka. Jeśli dodatkowy mangan przedostanie się do gleby, powstaje jego nadmiar. Wpływa to negatywnie na funkcjonowanie organizmu człowieka, powodując zniszczenie układu nerwowego.
Bardzo niebezpieczny jest także nadmiar innych metali ciężkich.Tym samym kumulacja tych substancji w glebie prowadzi do poważnych konsekwencji dla ludzi i środowiska.
Jak sobie poradzić z problemem
Przed przystąpieniem do naprawy problemu ważne jest zdiagnozowanie stopnia skażenia gleby metalami ciężkimi. Stosuje się do tego różne metody. Każdy z nich ma swoją specyfikę i różni się skutecznością w zależności od regionu. Dlatego poziom substancji szkodliwych ocenia się w zależności od potencjalnych źródeł zanieczyszczeń.
Istnieją następujące rodzaje badań:
- Bioindykacja. W tym przypadku określa się stan gleby, co odzwierciedlają wskaźniki biologiczne. Należą do nich stan roślinności na terytorium, aktywność mikroorganizmów glebowych, reakcje mchów i porostów na procesy zachodzące w strukturze ziemi.
- Określenie stopnia zanieczyszczenia pokrywy śnieżnej. Na terenach przemysłowych mikroelementy wnikają do gleby wraz z pyłem technogennym. Osiada i następnie przedostaje się do warstw gruntu. Oceniając pokrywę śnieżną w okresie zimowym, można określić przybliżoną ilość metali przedostających się do gleby w określonym przedziale czasu.
- Ocena podatności magnetycznej gleby. Jest to ekspresowa metoda, która pozwala określić objętość tlenków żelaza obecnych w glebie. Pierwiastki te są głównymi nośnikami substancji zanieczyszczających, gdy emisje dostają się do atmosfery.
Na obszarach, gdzie gleba jest najbardziej zanieczyszczona metalami ciężkimi, należy policzyć liczbę mikroorganizmów. Parametr ten określa parametry aktywności gleby oraz jakość procesów rozkładu i absorpcji pierwiastków.
Drugim sposobem wyeliminowania problemów jest przywrócenie gleby, która została już negatywnie dotknięta. Aby to zrobić, stosuje się metody, które pomagają zmniejszyć objętość metali i je zneutralizować.
W celu wyeliminowania skażenia gleby dopuszczalne jest stosowanie metod fizycznych, biologicznych i chemicznych. Najbardziej efektywne obszary to:
- Zwiększająca się kwasowość gleby zwiększa ryzyko skażenia metalami ciężkimi. Dlatego zastosowanie materii organicznej, wapna i gliny pomaga w pewnym stopniu rozwiązać problem.
- Siew, koszenie i usuwanie niektórych roślin z powierzchni gleby pozwala znacznie zmniejszyć stężenie szkodliwych metali w strukturze gleby. Ponadto metoda ta jest przyjazna dla środowiska.
- Dobre efekty daje także detoksykacja wód gruntowych. Aby to zrobić, są one wypompowywane i czyszczone.
- Ważne jest przewidywanie i eliminowanie migracji rozpuszczalnej formy metali ciężkich.
- W trudnych przypadkach należy całkowicie usunąć warstwę gleby i zastąpić ją nową.
Wapnowanie
Dodawanie wapna do gleby jest uważane za skuteczną metodę. Wpływa na właściwości chemiczne, biologiczne i fizyczne gleby. W połączeniu z wapnem pierwiastki śladowe tworzą pierwiastki słabo rozpuszczalne. Stopniowo rozpuszczają się w wyniku absorpcji chemicznej.
Rośliny sadzone w glebie traktowanej wapnem zawierają minimalną ilość metali. Substancja ta prowadzi do zmniejszenia ruchliwości cząstek metali ciężkich. Jednocześnie zwiększa się ich rozpuszczalność.
Glinowanie
Zabieg ten korzystnie wpływa na strukturę gleby, wpływając na mobilność metali ciężkich.W przypadku stosowania gliny zawierającej dodatki mineralne zwiększa się zdolność gleby do wymiany kationów. Glina absorbuje metale silniej niż składniki organiczne. Stopień oddziaływania zależy od właściwości elementów zanieczyszczających.
Mycie gleby
Jeżeli zawartość substancji toksycznych jest wysoka, warto zastosować metodę płukania gleby. Do tego służą odczynniki. Ta metoda ma wiele wad. Należą do nich ryzyko przedostania się metali ciężkich do wód gruntowych i usunięcia cennych substancji ze struktury gleby.
Stosowanym odczynnikiem są rozpuszczalne sole żelaza, które charakteryzują się niskim stopniem toksyczności dla roślin uprawnych. Po umyciu należy podłoże zwapnić oraz dodać minerały i materię organiczną.
Sorbenty naturalne i sztuczne
Metoda ta polega na dodaniu zeolitów. Są to naturalne elementy sorbentowe, które zwiększają ilość przyswojonych mikroelementów. Do bioremediacji wykorzystuje się grzyby metaboliczne. Dopuszczalne jest również stosowanie robaków i owadów. Skuteczność tej procedury zależy od ogólnego stanu gleby, stopnia jej zanieczyszczenia i składu.
Jako sorbenty syntetyczne stosuje się odpady biologicznie czynne i węgiel aktywny. Żywice jonowymienne są również bardzo skuteczne.
Nawozy mineralne
Składniki preparatów mineralnych wpływają na ruchliwość metali. Jednak ta metoda nie zawsze jest korzystna, a niewłaściwie zastosowana może wyrządzić ogromne szkody. Za skutek uboczny nawożenia uważa się wzrost parametrów kwasowości, co negatywnie wpływa na ruchliwość substancji toksycznych.
Do detoksykacji stosuje się leki zawierające fluor.Tę metodę można zastosować w przypadku poważnych zanieczyszczeń. Przy niskiej zawartości szkodliwych pierwiastków zastosowanie takich kompozycji jedynie pogorszy ogólny stan gleby.
Nawozy organiczne
Gleba nasycona materią organiczną jest mniej wrażliwa na wpływ czynników negatywnych. Substancje organiczne powodują wzrost płodności i wzrost ilości przydatnych pierwiastków potrzebnych roślinom do normalnego rozwoju.
Konsekwencje akumulacji metali ciężkich
Nadmierna ilość szkodliwych metali w glebie prowadzi do negatywnych skutków. Szczególnie niebezpieczne są patologie, które pojawiają się, gdy substancje dostają się do organizmu. Duże ilości wielu pierwiastków działają neurotoksycznie. Zatrucie może prowadzić do ostrych i przewlekłych patologii oraz powodować powikłania zagrażające życiu.
Do negatywnych skutków zanieczyszczenia gleby zalicza się:
- zakłócenie rozwoju kulturalnego;
- spadek ogólnej żyzności gleby;
- śmierć pożytecznych roślin;
- obniżenie jakości wody;
- zmniejszenie objętości składników odżywczych w strukturze gleby;
- negatywny wpływ na faunę;
- wpływ na właściwości mikrobiologiczne.
Zanieczyszczenie gleby metalami powoduje zakłócenie obiegu substancji w przyrodzie. Ma to negatywny wpływ na wszystkie elementy biosfery.
