Величина зоны гомеостаза является важным показателем, ко-
личественно отражающим степень устойчивости почвенной мик->
0обиоты к тяжелым металлам: чернозем характеризуется максиму-
мом устойчивости, подзолистая почва — минимумом. По величине
зоны гомеостаза в дерново-подзолистой почве тяжелые металлы об-
разуют ряд с убывающей активностью: Hg > Cd > Ni > Си > РЬ. На
этой основе в качестве признаков различных уровней загрязнения
почв тяжелыми металлами можно предложить следующие:
1) низший уровень загрязнения — микробиологически не обна-
руживается, определяют химическими методами по превышению
фоновых концентраций тяжелых металлов;
2) средний уровень загрязнения — отсутствие перераспределения
членов микробного сообщества при дополнительном поступле-
нии дозы загрязняющего вещества, равной удвоенной концентра-
ции и соответствующей величине зоны гомеостаза незагрязнен-
ной почвы; дополнительные признаки: сокращение видового раз-
нообразия комплекса микроорганизмов, увеличение доли токси-
нообразующих форм;
3) высокий уровень загрязнения — реакция на загрязнение выс-
ших растений; дополнительные признаки: снижение микробио-
логической активности, появление резистентных форм микроор-
ганизмов.
На миграцию и аккумуляцию элементов оказывают влияние
Чочвообитающие животные. Например, термиты Средней Азии на-
капливают в своих телах более двух десятков химических элемен-
т°в: хром, титан, никель, медь. Хорошим биоиндикатором про-
мышленного загрязнения являются дождевые черви, поглощаю-
щие значительные количества тяжелых металлов.
Особый интерес представляет изучение животных, являющих-
Ся чувствительным индикатором начальных стадий загрязнения
белыми металлами. Они аккумулируют элементы в доступных,
*б дологически активных» формах и отражают фактический уро-
еНь загрязнения экосистем. Почвенные животные благодаря тес-
ой связи с почвенными условиями и ограниченной территории
Чтания могут быть хорошими индикаторами химического за-
Рязнения литосферы.
¦..;•.¦•\'¦• \' . ¦ . 205
Исследования показали, что колебания индивидуальной и
менчивости токсического влияния тяжелых металлов на живот\"
ных зависят не только от чувствительности отдельного организма~
но и от индивидуальных особенностей аккумуляции элемента\'
Так, при исследовании брюхоногих моллюсков, собранных на ф0
новых и загрязненных участках, обнаружены как особи, реагирую\"
щие на химическое загрязнение, так и экземпляры, в которых кон-
центрация тяжелых металлов (ртути) не отличалась от таковой на
фоновых территориях. Сходная картина распределения концен-
траций свинца и цинка обнаружена у некоторых особей дождевого
червя и жужелицы. Изменчивость накопления тяжелых металлов в
организме животных свидетельствует о существовании физиоло-
гических механизмов, противодействующих аккумуляции избыт-
ка токсинов в организме, что необходимо учитывать при оценке
воздействия загрязняющих веществ на природные популяции.
При изучении органов и тканей у человека на содержание тя-
желых металлов учитывают аккумулирующие свойства органов;
чаще изучают печень, почки, легкие.
В настоящее время для ряда тяжелых металлов установлены
ориентировочно-допустимые количества (ОДК) их содержания в
почвах, утвержденные приказами органов здравоохранения, кото-
рые используются вместо ПДК (табл. 3.8).
Таблица 3.8
ОДК (ПДК) тяжелых металлов в почве, мг • кг \'
Металл
Мышьяк
Ртуть
Свинец
Свинец + ртуть
Хром (VI)
Марганец
Ванадий
Марганец + ванадий
Сурьма
Медь
Никель
Цинк
Кобальт
Хром
ОДК (ПДК)
2,0
2,1
32,0
20,1 + 1,0
0,05
1500
150
1000 + 100
4,5
3,0
4,0 ¦
23,0
5,0
6,0
Форма элемента
Валовое содержание
То же
«
«
«
«
«
«
Подвижные соединен^
То же
«
«
« -^
206
Как было показано выше, определение степени загрязнения
оЧВ тяжелыми металлами не представляется простой задачей.
Главная причина заключается в том, что любые элементы в почве
присутствуют в форме различных соединений, только часть кото-
ь1х доступна растениям. Но эти соединения могут трансформиро-
ваться и переходить из одних форм в другие, поэтому для целей мо-
литоршга выбирают в известной мере условно две или три важ-
нейшие группы. Обычно определяют общее (валовое) содержание
элементов или подвижные формы соединений, иногда отдельно
определяют обменные формы и водорастворимые соединения.
Валовое содержание тяжелых металлов определяют методом
эмиссионного спектрального анализа без предварительного раз-
ложения пробы почвы или методами атомно-абсорбционной
спектрометрии после переведения пробы почвы в раствор путем
разложения кислотами.
В случае эмиссионного спектрального анализа навеску почвы в
5—10 г растирают в агатовой ступке до состояния пудры. Из рас-
тертой пробы берут навеску около Зги прокаливают ее в муфель-
ной печи при 450—500 °С в течение 2 ч для удаления воды и разло-
жения органического вещества. Определяют потерю от прокали-
вания для пересчета результатов анализа на исходную массу поч-
вы. В ходе анализа пробу почвы сжигают в дуге переменного тока,
и эмиссионные спектры регистрируют на фотопленке. Для сжига-
ния пробы почвы ее набивают в канал (концентрическую выточку)
нижнего электрода спектрографа, верхний электрод изготовлен в
форме усеченного конуса с площадкой на торце диаметром около
1 мм. Электроды устанавливают в держатели спектрографа, начи-
нают сжигание при небольшой силе тока в 3—5 А, а затем повыша-
ет ее до 18—20 Аи проводят сжигание в течение 2,5—3 мин до пол-
ного испарения пробы.
По окончании съемки спектров содержание элементов нахо-
Дят по интенсивности почернения соответствующих аналитиче-
ских линий. Для тяжелых металлов и ряда других элементов при-
нято использовать следующие аналитические линии (нм):
°е-234,86; В-249,77; Sc - 335,37; V-318,53; Сг-301,47;
^8 ~ 294,92; Си - 327,39; Zn - 334,50; Са - 294,36; Sr - 346,44;
Г-332,78; Zr - 327,92; Mo-317,03; Sn - 317,50; Ва - 233,52;
^b- 283,30.
При кислотном разложении пробы растертую почву прокали-
а1°т, а затем в чашках из фторопласта обрабатывают 5 мл царской
°Дки и 15 мл 48 %-ной HF, выпаривая на плитке. По окончании
¦ : \' . 207
обработки сухой остаток растворяют в разбавленной НС1A : 1)цй
пробах раствора определяют отдельные элементы.
Для определения подвижных соединений тяжелых металлов
используют кислотные, солевые и водные вытяжки из почв
Собственно подвижные, доступные растениям элементы не-
редко определяют в вытяжках ацетатно-аммонийного буферного
раствора с рН 4,8 при отношении почва : раствор = 1 : 10. Водо.
растворимые соединения элементов определяют в водных вытяж-
ках из почв.
При атомно-абсорбционном определении тяжелых металлов и
ряда других элементов используют следующие аналитические ли-
нии (нм): Si —251,6; А1 — 309,3; Ti — 364,3; Fe — 248 3-
Са-422,7; Mg - 285,21; К - 766,5; Na - 5d89,0; Sr - 46oV
Ba -553,5; Co - 240,7; Ni - 232,0; Cd - 228,8; As - 193,7. \' \'
§ 3.10. УТИЛИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ.
ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ МАЛООТХОДНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Рассматривая методы очистки, следует учитывать, что наряду с
очищенной средой (водой, почвой, воздухом) имеется определен-
ный «остаток» с высоким содержанием различных веществ. Эти
концентрированные среды должны быть переработаны. Их необ-
ходимо либо утилизировать, либо перевести в твердое состояние и
использовать, либо захоронить. Под утилизацией отходов следует
понимать их комплексную переработку с целью получения полезной
продукции, то есть утилизация отходов является основным звеном в
ресурсосберегающей технологии.
Методы утилизации основаны на физико-химических иссле-
дованиях свойств и структуры отходов, позволяющих определить
принципиальную возможность (или невозможность) их использо-
вания в том или ином производстве.
Например, утилизация использованной для дистилляции водь
(«остатка») дает возможность получить хлорид кальция, поварен
ную соль, известковую муку, строительную известь, сухой мол
тый мел. Кислотный шлам служит сырьем для производства сел
на, используемого в приборостроительной, радиотехничесК \'
медицинской промышленности. Шламы газопылеочистки ^
пользуют для химической мелиорации кислых почв в сельском
зяйстве. 1%
Строительство комбинированных производств и отдель
технологических установок по переработке отходов целесоо
208
0 в промышленных районах с большой потребностью в строи-
6дьных материалах, изделиях и конструкциях.