Причины и виды загрязнения почвы

Загрязнение почвы — это глобальная проблема, поскольку оно оказывает вредное воздействие на почву и окружающую среду в целом. Почва, загрязненная опасными элементами (например, мышьяком, свинцом и кадмием), органическими химическими веществами, такими как полихлорированные дифенилы и полициклические ароматические углеводороды, или фармацевтическими препаратами, такими как антибиотики или эндокринные разрушители, представляют серьезную опасность для здоровья человека.

Загрязнение почвы может быть естественным или вызванным деятельностью человека. Тем не менее, их причины в основном сводятся к деятельности человека, которая вызывает большую часть загрязнения почвы, например, тяжелая промышленность или пестициды в сельском хозяйстве.

Классификация источников загрязнения

Такие явления, как эрозия, потеря органического углерода, увеличение содержания солей, уплотнение, подкисление и химическое загрязнение являются основными причинами текущей деградации почвы. ФАО проводит различие между двумя типами загрязнения почвы:

Локальное загрязнение: обусловленное конкретными причинами, происходящее на небольших площадях, причины которого легко определить. Загрязнение земель, как правило, наблюдается в городах, на старых заводских участках, вокруг дорог, на незаконных свалках и станциях очистки сточных вод.

Обширное загрязнение: охватывает обширные территории и имеет несколько источников, причины которых трудно определить. Такие случаи связаны с распространением загрязняющих веществ в системах воздух-земля-вода и серьезно влияют на здоровье человека и окружающую среду.

Следует понимать, что порча земель является преступлением, в соответствии со статьей 15.52 Кодекса Республики Беларусь об административных правонарушениях

Какие поллютанты загрязняют почву?

Среди наиболее распространенных причин загрязнения почвы в результате деятельности человека ФАО выделяет промышленность, горнодобывающую промышленность, военную деятельность, отходы — что включает в себя технологические отходы — и утилизацию сточных вод, сельское хозяйство, животноводство, строительство городской и транспортной инфраструктуры.

Одними из наиболее опасных загрязнителей почвы являются ксенобиотики — вещества, которые не встречаются в природе в естественных условиях и синтезируются людьми. Термин «ксенобиотик» имеет греческие корни — «ксенос» (иностранец) и «биос» (жизнь). Известно, что некоторые ксенобиотики являются канцерогенами.

Тяжелые металлы

Присутствие тяжелых металлов (таких как свинец и ртуть в аномально высоких концентрациях) в почвах может стать причиной их высокой токсичности для человека. Некоторые металлы, которые можно классифицировать как загрязнители почвы, перечислены ниже: мышьяк, ртуть, олово, сурьма, цинк, никель, кадмий, селен, бериллий, таллий, хром, медь.

Эти металлы могут происходить из нескольких источников, таких как горнодобывающая деятельность, сельскохозяйственная деятельность, электронные отходы (электронные отходы) и медицинские отходы.

Полициклические ароматические углеводороды

Полициклические ароматические углеводороды (часто сокращенно ПАУ) — это органические соединения, которые:

1. Содержат только атомы углерода и водорода.
2. В своей химической структуре содержат более одного ароматического кольца.

Общие примеры ПАУ включают нафталин, антрацен и фенален. Воздействие полициклических ароматических углеводородов связано с несколькими формами рака. Эти органические соединения также могут вызывать сердечно-сосудистые заболевания у людей.

Источниками загрязнения почвы ПАУ могут быть переработка кокса (угля), выбросы транспортных средств, сигаретный дым и добыча сланцевого масла.

Промышленные отходы

Сброс промышленных отходов в почвы может привести к загрязнению почвы. Ниже перечислены некоторые распространенные загрязнители почвы, источником которых могут быть промышленные отходы.

• Хлорированные промышленные растворители.
• Диоксины получаются при производстве пестицидов и сжигании отходов.
• Пластификаторы / диспергаторы.
• Полихлорированные бифенилы (ПХБ).

Нефтяная промышленность создает много отходов нефтяных углеводородов. Известно, что некоторые из этих отходов, например бензол и метилбензол, обладают канцерогенными свойствами.

Пестициды

Пестициды — это вещества (или смеси веществ), которые используются для уничтожения или подавления роста вредителей. Общие типы пестицидов, используемых в сельском хозяйстве, включают:

• Гербициды — используются для уничтожения / борьбы с сорняками и другими нежелательными растениями.
• Инсектициды — используются для уничтожения насекомых.
• Фунгициды — используются для уничтожения паразитических грибов или подавления их роста.

Однако непреднамеренная диффузия пестицидов в окружающую среду (широко известная как «снос пестицидов») создает множество экологических проблем, таких как загрязнение воды и почвы. Некоторые важные загрязнители почвы, содержащиеся в пестицидах, перечислены ниже.

Гербициды:

• Триазины.
• Карбаматы.
• Амиды.
• Феноксиалкиловые кислоты.
• Алифатические кислоты.

Инсектициды:

• Органофосфаты.
• Хлорированные углеводороды.
• Соединения, содержащие мышьяк.

Фунгициды:

• Ртутьсодержащие соединения.
• Тиокарбаматы.
• Сульфат меди.

Эти химические вещества представляют несколько рисков для здоровья человека. Примеры опасностей для здоровья, связанных с пестицидами, включают заболевания центральной нервной системы, заболевания иммунной системы, рак и врожденные дефекты.

ВВЕДЕНИЕ

Городские почвы, являясь составной частью городской природной среды, обеспечивают жизнеспособность всего природного комплекса. Почвы являются поглотителем загрязняющих веществ, выполняют важную санитарно-гигиеническую средозащитную функцию. Почва дышит и дает кислорода не меньше, а в определенные сезоны больше, чем дают все зеленые насаждения вместе взятые. Однако при сильном загрязнении почвы становятся источником опасности для окружающей среды (сильное загрязнение почв приводит к гибели зеленых насаждений).

Это и обусловило выбор темы исследования: «Загрязнение почвенного покрова г. Москвы. Воздействие тяжелых металлов на состояние клеток растений».

Цель работы: выявить действие биогенных и небиог енных тяжелых металлов на состояние растительной клетки.

Объектом своей работы мы выбрали растительную клетку

Предмет исследования: влияние солей тяжелых металлов на клетки кожицы лука и кожицы листа традесканции.

Задачи исследования:

1. Изучить данные мониторинга загрязнения почв г. Москвы металлами

2. Изучить данные литературных источников о влиянии на растения и организм человека солей тяжелых металлов.

3. Исследовать характер воздействия тяжелых металлов на состояние растительной клетки на примере клеток кожицы лука и кожицы листа традесканции.

4. Сделать вывод о влиянии солей тяжелых металлов на растительную клетку.

5. Выявить меры борьбы с загрязнениями почв г. Москвы солями тяжелых металлов.

Для решения поставленных задач использовалась теоретические методы исследования (анализ и синтез данных литературных источников по проблеме исследования; обобщение и интерпретация полученных результатов теоретического исследования) и практические методы исследования (исследование на клеточном уровне с использованием цифрового микроскопа).

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА г. МОСКВЫ.

По данным Департамента природопользования и защиты окружающей среды, сегодня в Москве более 60% земли находится в неудовлетворительном состоянии. Естественные ненарушенные почвы на территории столицы практически не сохранились, за исключением отдельных территорий крупных лесных массивов.

Городские почвы, являясь составной частью городской природной среды, обеспечивают жизнеспособность всего природного комплекса. Почвы являются поглотителем загрязняющих веществ, выполняют важную санитарно-гигиеническую средозащитную функцию. Почва дышит и дает кислорода не меньше, а в определенные сезоны больше, чем дают все зеленые насаждения вместе взятые. Однако при сильном загрязнении почвы становятся источником опасности для окружающей среды (сильное загрязнение почв приводит к гибели зеленых насаждений).

Всего земель в городе, которые требуют постоянного контроля за состоянием почв (земли сельскохозяйственного, производственного, рекреационного назначения), — 23 тыс. га или 1 /₅ часть территории Москвы. По оценочным данным, в первоочередной реабилитации (в 2006-2008 гг.) нуждается порядка 25 км 2 почвенного покрова территории города (15% от общей потребности) 2 .

В центре Москвы концентрация тяжелых металлов превышает предельно допустимые нормы в 10 и более раз (по отдельным элементам — до 12 и более раз) 3 . Наибольший уровень загрязнения выявляется вокруг предприятий и промышленных зон, автомагистралей.

В ходе мониторинга установлено, что на территории города выделяются участки с загрязнением почв металлами как с чрезвычайно опасной категорией загрязнения, так и с отсутствием загрязнения. К приоритетным загрязнителям почвенного покрова относятся цинк, свинец, медь и в меньшей степени никель и кобальт. Большая часть почв города Москвы относится к слабо и средне загрязнённым.

По функциональному зонированию города наиболее загрязнен почвенный покров промышленной и транспортной зон, средний показатель загрязнения (СПЗ) равен 123 и 115 соответственно. Наименее загрязнены почвы парков (СПЗ = 56), что связано с расположением парковых зон вдали от крупных автомагистралей и промышленных зон. Селитебная и селитебно-транспортная зоны загрязнены химическими элементами примерно в равной степени (СПЗ = 92-94).

По административным округам в наиболее загрязнены тяжелыми металлами ЮВАО (СПЗ = 48) и ЦАО (СПЗ = 39) – округа с наибольшей плотностью техногенной нагрузки, наименее – ЮЗАО (СПЗ = 10), СЗАО (СПЗ = 12) и САО (СПЗ = 14).

Описание. Загрязнение почв оловом, молибденом, вольфрамом, серебром, медью, ртутью, свинцом, стронцием, цинком, барием и др.; самые опасные -ртуть, кадмий, свинец, цинк и медь. В Подмосковье участки со средним содержанием тяжелых металлов в 10 и более раз превышающим норму занимают 40 %. На дачах области загрязнение свинцом, цинком и марганцем в 50 % случаев превышает предельно допустимую концентрацию в 1-3 раза. В Москве 25 % площади загрязнены сильно или очень сильно, а 25 % территории относятся к слабозагрязненным.

Причины. Поступают из атмосферы, со стоком вод и со свалок, в том числе закопанных, с привозными зараженными грунтами для газонов и скверов, из удобрений, на дачах -из привозных удобрений и земли, стройматериалов, например, краски. Первичные источники: промышленность и транспорт (отходы сгорания топлива, дым, стоки), свалки открытые и погребенные, добыча полезных ископаемых.

Хронология. Наблюдения в Москве и области серьезно стали вестись в последние несколько десятилетий, доступная информация начала появляться с 1980-х гг. Загрязнения, очевидно, начали заметно воздействовать на природу и человека в Подмосковье с начала XX века. В 1977-1986 гг. уровень загрязнения в Москве непрерывно рос, в 1986-1993 гг. — местами рос, местами снижался, позже произошло небольшое снижение уровня загрязнения в связи со спадом промышленности и ужесточением контроля, но политики и экономисты обещают это «исправить», несмотря на протест экологов.

Последствия. Проникают в организм человека с водой и с/х продукцией, постепенно накапливаются и приводят к серьезным заболеваниям, изначальные причины которых — тяжелые металлы при диагностике выявить очень сложно. В местах с сильным и максимальным загрязнениями наблюдается увеличение числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями и нарушениями сердечно-сосудистой системы, а также нарушение репродуктивных функций женщин.

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РАСТИТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Почти все загрязняющие вещества, которые первоначально попали в атмосферу, в конечном итоге оказываются на поверхности суши и воды. Оседающие аэрозоли могут содержать ядовитые тяжелые металлы – свинец, ртуть, медь, ванадий, кобальт, никель. Обычно они малоподвижны и накапливаются в почве. Но в почву попадают с дождями также кислоты. Соединяясь с ним, металлы могут переходить в растворимые соединения, доступные растениям. В растворимые формы переходят также вещества, постоянно присутствующие в почве, что иногда приводит к гибели растений

Объектом своей работы мы выбрали клетку, а точнее цитоплазму традесканции и лука. Действуя на клетку солями тяжелых металлов, попытались выявить степень их влияния на состав протопласта.

Обмен веществ в клетке может совершаться упорядоченно только при определенной структурной организации. В тоже время сама структура клетки динамична, она создается и поддерживается в процессе обмена веществ. Структура растительной клетки чрезвычайно сложна, не менее сложна, чем структура животной клетки, а функции различных элементов, составляющих клетку, еще далеко не выяснены.

Цитоплазма – основное содержимое любой живой клетки – основа клеточной организации, выражение ее сущности как живого.

В цитоплазме обнаружена структурная вязкость- свойство, присущее жидкостям, обладающим внутренней структурой.

Это ее свойство тесно связано с физиологической активностью клетки.

Цитоплазме свойственны различные формы движения, характерные для жидкостей.

Движение цитоплазмы – один из очень чувствительных показателей жизнеспособности клетки, поэтому важно овладеть несложным методом количественной оценки этого явления. Для более глубокого понимания природы и механизма движения цитоплазмы мы решили самостоятельно провести ряд экспериментов и критически их оценить.

Для более полной оценки проведения экспериментов, мы решили выбрать из научной литературы данные о влиянии и роли тяжелых металлов на растительный организм.

Соли тяжелых металлов в водной среде распадаются на ионы. Все ионы металлов могут быть разделены на две группы: биогенные и не биогенные. Биогенные ионы входят в состав ферментных систем, которые обеспечивают регуляцию всех процессов в клетке и организме. Поэтому их ПДК значительно выше, чем у не биогенных. При поступлении в растения воздушным путем (через устьица) или капельным (роса, туман, слабые осадки) путями определенная доза биогенных тяжелых металлов включаются в состав ферментных систем, что стимулирует метаболические процессы.

Из биогенных ионов металлов мы выбрали Cu 2+ и Fe 3+ , Со 2+ , а из небиогенных Pb 2+ , Ni 2+ , Сd 2+ .

Влияние на растения солей меди

Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала и витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата — медного купороса. В значительных количествах он ядовит, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.

В растениях медь содержится в количестве 1 мг. на 1 кг. сырого вещества. Из пищевых растительных продуктов особенно богаты медью картофель, помидоры и свекла. Сравнительно очень большие количества меди имеются в зародышевой части пшеничного зерна.

Удобрения, содержащие медь, благотворно влияют на развитие растений.

Медные удобрения на торфяных почвах в 2-3 раза повышают урожай зерновых культур. Сильно повышается урожай конопли, подсолнечника, гороха, фасоли, картофеля. Клубни картофеля можно перед посадкой смачивать в слабом растворе сульфата меди.

Содержащиеся в почве в микродозах медные соединения необходимы для произрастания растений. При недостаточном содержании меди в почве растения развиваются плохо. Снижается содержание хлорофилла. Зеленые части растения бледнеют и бледнеют и отмирают, развивается кустистость и пустозерность. Особенно чувствительны к недостатку меди пшеница, ячмень, овес, просо и конопля.

Влияние на растения солей железа

Без железа не образуется хлорофилл. Железо принимает участие в окислительных процессах, так как входит в состав ряда окислительных ферментов. При отсутствии железа, листья растений становятся бесцветными, но они приобретают зеленую окраску при одном смачивании раствором соли железа. Железо является незаменимым металлом, необходимым для жизнедеятельности организма и обладает способностью накапливаться в организме.

Влияние на растения солей никеля

Никель- это постоянная составная часть растительных и животных организмов. В растительных организмах никель был открыт в 1855 году. Наземные растения получают никель из почвы, водяные из воды. Среднее содержание никеля около 0,004 %, но известны области, никелевые биохимические провинции, где содержание никеля в почвах достигает 0,25%. Содержание никеля в почвах зависит от концентрации его в почве, а также от вида растений.

Влияние на растения солей свинца

Все растворимые соединения свинца ядовиты. Для человека является канцерогенным металлом. Мягкая вода растворяет свинец и происходит отравление воды, которая действует на растительный организм и соответственно на животных и человека. В организм соединения свинца проникают в виде аэрозолей через органы дыхания.

Влияние на растения солей кадмия

Кадмий может привести к резкому нарушению в функционировании ферментативных процессов. При содержании кадмия

0,2-1 мг/л замедляются фотосинтез и рост растений

Влияние на растения солей кобальта

Постоянно присутствуя в тканях растений, кобальт участвует в обменных процессах. В микродозах кобальт является необходимым элементом для нормальной жизнедеятельности многих растений и животных. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СОСТОЯНИЕ КЛЕТОК РАСТЕНИЙ

Методика проведения исследования

Мы начали с того, что с поверхности луковицы и фиолетовой традесканции сделала несколько надрезов эпидермиса, содержащих антоциан. Поместили срезы по отдельности в капли воды и рассмотрели их в микроскоп. Мы определили начало и характер плазмолиза клетки под воздействием одинаковых концентраций биогенных и небиогенных солей. Для этого мы заменили воду в препаратах 5%-ными растворами CuCL_2,, FeCL₃, Pb(NO₃)₂ ,NiSO₄ , CoCl₂ СdCl₂. Эту замену получили способом 4-5 кратного накапливания раствора соли одной стороны покровного стекла и отсасывания кусочком фильтровальной бумаги с другой до полной замены воды раствором соли. После этого мы стали наблюдать плазмолиз.

Результаты исследования

Форма цитоплазмы при отделении от клеточных стенок в растворах плазмолитиков зависит от вязкости протоплазмы. Если вязкость ее низкая, протопласт приобретает округлую форму, наступает выпуклый плазмолиз, например, в клетке традесканции в растворе свинца. При более высокой вязкости поверхность протопласта при плазмолизе принимает вогнутую форму, которую можно рассмотреть на примере клетки традесканции в растворе меди. При очень высокой вязкости протоплазмы происходит судорожный плазмолиз, какой мы можем наблюдать на примере клетки традесканции в растворе никеля при нагревании. Показателем вязкости служит время, прошедшее с момента погружения объекта в плазмолитик до появления выпуклой формы плазмолиза. Чем больше время плазмолиза, тем выше вязкость цитоплазмы. Таким образом, чем выше вязкость цитоплазмы, тем более выражены нарушения, связанные с текущей деятельностью клетки, обмен веществ нарушается. При продолжающемся плазмолизе более длительное время, клетка погибает.

Наиболее часто встречающийся тип движения цитоплазмы- круговое- наиболее упорядоченный тип движения.

Характерная черта данного типа движения – перемещение цитоплазмытолько по периферии клетки. При добавлении солей тяжелых металлов в большинстве случаев происходило нарушение движения протоплазмы, что также приводит к нарушению обменных процессов в клетке, вследствие нарушения перераспределения продуктов обмена веществ.

Соли тяжелых металлов также влияют на пигментацию клетки, например в клетке лука, в растворе свинца. Это говорит о том, что вероятнее всего нарушаются хромопласты (пигменты, отвечающие за цветную окраску).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучив данные мониторинга загрязнения почв тяжелыми металлами, мы пришли к выводу о серьёзном загрязнении почвы. Вместе с водой и другими веществами почвы тяжелые металлы попадают в клетки растений.

Мы провели исследование и обнаружили, что тяжелые металлы отрицательно влияют на растительную клетку, тем самым разрушая её строение. Это приводит к гибели растений.

Рекомендации по борьбе с загрязнениями почв г. Москвы солями тяжелых металлов

1. Использовать экологически более чистое топливо.

2. Ужесточить контроль за качественным составом выхлопных газов, выбросами в атмосферу котельных и обогатительных фабрик.

3. Предложить экологическому комитету разработать систему мероприятий по нейтрализации токсичных отходов, содержащих ионы тяжелых металлов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Генкель П.А. Физиология растений. – М.: Просвещение, 1970.

2. Рубин Б.А. Большой практикум по физиологии растений. – М.: Высшая школа, 1978.

3. Федорова А.И. Практикум по экологии окружающей среды. – М.: Владос, 2001.

4. Журнал «Недвижимость и инвестиции. Правовое регулирование» №1(34) Апрель 2008.

Скачать:

Вложение	Размер
Загрязнение почвенного покрова часть1	1.76 МБ
Загрязнение почвенного покрова часть 2	2.66 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Цель работы: Выявить действие биогенных и не биогенных тяжелых металлов на состояние растительной клетки.

Задачи исследования Изучить данные мониторинга загрязнения почв г. Москвы солями тяжелых металлов Изучить данные литературных источников о влиянии на растения и организм человека солей тяжелых металлов. Исследовать характер воздействия тяжелых металлов на состояние растительной клетки на примере клеток кожицы лука и кожицы листа традесканции. Сделать вывод о влиянии солей тяжелых металлов на растительную клетку. Выявить меры борьбы с загрязнениями почв г. Москвы солями тяжелых металлов.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА г. МОСКВЫ. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СОСТОЯНИЕ КЛЕТОК РАСТЕНИЙ Козлова Елизавета Максимовна, Чирина Анастасия Сергеевна 10 «А» класс Журавлева Марина Викторовна, учитель биологии ГОУ СОШ № 37, Западный Округ, Москва

Загрязнение почвенного покрова Москвы

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СОСТОЯНИЕ КЛЕТОК РАСТЕНИЙ H 2 O Pb(NO 3 ) 2 FeCl 3 CuCl 2 ( CH 3 COO ) 2 Cd CoCl 2

CoCl 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СОСТОЯНИЕ КЛЕТОК ЭПИДЕРМИСА ЛИСТА ТРАДЕСКАНЦИИ CuCl 2

Источник https://laboratoria.by/stati/prichiny-zagr-pochvy

Источник https://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2013/11/27/zagryaznenie-pochvennogo-pokrova-g-moskvy

Источник