Курсовая работа: Оценка токсичности сурьмы при использовании удобрений и мелиорантов в агроценозе

1.2 Фоновое содержание сурьмы в разных типах почв. Кларк в

литосфере

Среднее содержание сурьмы в земной коре невелико (не превышает 1 мг/кг) или 5 ×10^-5 % по массе. Исключение составляют глины, в которых концентрация Sb достигает 2 мг/кг. В геохимическом отношении сурьма имеет черты сходства с мышьяком, в меньшей степени – с висмутом. В природных условиях обычно имеет валентность +3, реже +5. Для неё характерно амфотерное поведение.

Поведение сурьмы в процессе выветривания изучено недостаточно. Тем не менее, характер распределения в водах, концентрации в углях и связь с гидроксидами железа указывают на относительно высокую её подвижность в окружающей среде. В верхних слоях почв содержание сурьмы колеблется от 0,05 до 4,0 мг/кг, т.е. сравнимо с уровнями в горных породах. По данным Ведеполя, среднее содержание сурьмы в почвах составляет 1 мг/кг, а общее среднее, рассчитанное на основе данных таблицы 1, равно 0,9 мг/кг.

Как и мышьяк, сурьма может быть связана с месторождениями цветных металлов, а в промышленных районах она, вероятно, является загрязняющим окружающую среду веществом. Например, в почвах вблизи завода по выплавке меди отмечены высокие содержания этого элемента, достигающие 200 мг/кг. Имеются данные о повышенных ее концентрациях в воздухе около различных плавильных заводов и в городских районах. Характер изменения сурьмы в верхнем слое почв Норвегии ясно свидетельствует о техногенном загрязнении, связанном с влиянием дальнего атмосферного переноса.

Таблица 1. Содержание сурьмы в поверхностном слое почв различных

стран (мг/кг сухой массы)

Почвы	Страна	Пределы колебаний	Среднее
Подзолы и песчаные почвы	Канада	0,05-1,33	0,19
	Великобритания	0,34-0,44	-
Суглинистые и глинистые почвы	Канада	0,05-2,00	0,76
Почвы на основных породах	Великобритания	0,29-0,62	-
Флювиосоли	Болгария	-	0,82
Черноземы	Болгария	-	0,99
Гистосоли	Канада	0,08-0,61	0,28
Лесные почвы	Болгария	1,25-2,32	1,77
Разные типы почв	Нигерия	1,00-2,00	-
	Канада	0,29-4,00	1,67
	Великобритания	0,56-1,30	0,81
	Норвегия	0,17-2,20	0,61
	США	0,25-0,60	-

Фоновое содержание сурьмы в верхнем слое почв СНГ в мг/кг составляет: дерново-подзолистые – 0,76, черноземы – 0,99, торфяные – 0,28.

Сурьма – один из доступных металлов вследствие наличия ее руд и металлов, кроме того, она содержится в виде примесей в рудах многих других металлов, при переработке которых её выделяют в качестве побочного продукта.

В природе наиболее часто встречаются соединения трехвалентной положительно заряженной сурьмы (сульфиды, тиосоли, антимониты, триоксид), затем трехвалентной отрицательно заряженной (антимониды). Соединения пятивалентной сурьмы в природе встречаются очень редко.

Из минералов содержащих сурьму, наиболее распространенным является сурьмяный блеск (стибит, антимонит) Sb₂ S₃ . находится он в гидротермальных месторождениях в виде жил сурьмяных руд и пластообразных тел.

1.3 Источники поступления сурьмы в почву в условиях

антропогенного загрязнения окружающей природной среды

Почва – весьма специфический компонент биосферы, поскольку она не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Микроэлементы, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от ее химических и физических свойств.

В условиях антропогенного загрязнения окружающее природной среды основными источниками поступления сурьмы в почву являются:

- чёрная и цветная металлургия – выработка сплавов, переработка вторцветмета;

- приборостроение – электротехническое производство;

- химическая промышленность – производство лакокрасок.

Среди источников возможного техногенного загрязнения почв сельскохозяйственных угодий и растений в научной и особенно популярной литературе называются минеральные и известковые удобрения. Конкретных экспериментальных и производственных данных о фактическом действии удобрений на загрязнение почвенной среды и растительной продукции совершенно недостаточно. Отсутствуют также систематизированные данные о химическом составе минеральных и известковых удобрений.

Следует отметить, что сурьма, может образовывать летучие соединения, и таким образом возможен воздушный перенос её на большие расстояния от промышленных районов.

1.4 Факторы, оказывающие влияние на поступление химического

элемента из почвы в растение

В настоящее время мало известно о механизмах накопления растениями тяжелых металлов, потому что до сих пор основное внимание уделялось усвоению соединений азота, фосфора и других элементов питания из почвы.

Кроме того, сравнение полевых и модельных исследований показало, что загрязнение почвы и окружающей среды (смачивание листовых пластинок солями тяжелых металлов) в полевых условиях оказывает менее значительное изменение в росте и развитии растений, чем в лабораторных модельных опытах. В некоторых опытах высокое содержание металлов в почве стимулировало рост и развитие растений. Это связано с тем, что более низкая влажность почвы в полевых условиях снижает мобильность металлов, и это не позволяет их токсическому эффекту проявиться в полной мере. С другой стороны, это может быть связано с уменьшением токсичности почвы, обусловленной деятельностью почвенных микроорганизмов в результате снижения их численности при загрязнении почвы металлами. Кроме того, это явление можно объяснить косвенным влиянием тяжелых металлов, например, через воздействие их на некоторые биохимические процессы в почве, в результате чего возможно улучшение питательного режима растений.

Таким образом, действие металлов на растительный организм зависит от природы элемента, содержания его в окружающей среде, характера почвы, формы химического соединения, срока от момента загрязнения. Формирование химического состава растительного организма определяется биохимическими особенностями различных видов организмов, их возрастом и биохимическими закономерностями связи между элементами в организме. Содержание одних и тех же химических элементов в различных частях растений может изменяться в широких пределах.

1.4.1 Почвенные факторы

Концентрация сурьмы в почве в среднем составляет 1 мг/кг. При выветривании в восстановительных условиях среды с переменным потенциалом показывает среднюю степень подвижности. Значение рH при котором сурьма наиболее подвижна в литературных источниках не указано.

Содержание гумуса в почвах напрямую связано с их способностью адсорбировать тяжелые металлы, поскольку последние хорошо поглощаются органическим веществом почвы. Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическим веществом почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения растениями.

Гласкотером и др. был рассчитан индекс сродства микроэлементов к органическим соединениям в разнообразных образцах угля, согласно которому сурьма относится к элементам с малым сродством, но присутствующим во всех органических фракциях.