Исследование аварийной экотоксикологической ситуации и меры по ее устранению

В незагрязненных озерах и реках концентрация растворенного хрома обычно колеблется в пределах 1–2 мкг/л, а в океане – 0,05–0,5 мкг/л. Более высокие количества (5–50 мкг/л) обнаружены в некоторых крупных реках, протекающих через индустриальные районы, и в прибрежных водах морей. Это обычно связано со сбросом в них стоков крупных промышленных предприятий. За счет антропогенных источников установл

ено повышение уровня содержания хрома и в донных осадках.

В природных водах хром находится в разных формах, при общем содержании хрома в морской воде от 0,89 до 7,40 мкг/л доля трехвалентного, шестивалентного и связанного с органическим веществом хрома составляла соответственно 0,11–0,24, 0,29–0,39 и 0,43–0,59 мкг/л. В водных системах трехвалентный хром способен мигрировать в виде комплексных соединений, в коллоидном состоянии и с механическими взвесями; для шестивалентного хрома характерна миграция в форме анионов, в виде истинных растворов. Миграция хрома в водных системах идет в основном в растворенном виде, что подтверждает и коэффициент водной миграции (равный отношению концентрации элемента в сухом остатке воды и в породе), составляющий 0,24. По вычисленному коэффициенту миграции хром относится к подвижным элементам. Основным источником поступления растворимых форм соединений хрома в океан является водный сток; ежегодно с речным стоком в океан попадает 37 тыс. т. хрома.

В морской воде 10–20 % хрома присутствует в неорганической форме Сr3+, 25–40 % – Сr6+ и 45–65 % в органических формах.

Хром в почве обычно содержится в количестве 2–50 мг/кг, а в сильно загрязненных почвах его концентрация может достигать 20000 мг/кг; предельно допустимая концентрация – 100 мг/кг.

По данным А.П. Виноградова и Г.Г. Бергмана (1949), в почвах бывшего СССР в среднем содержится около 1,9*10-2 % хрома. В почвах тундры его содержание колеблется в пределах 5*10-4 –2,З*10-2 %; дерново-подзолистых –2,2*10-3 –2,95*10-2; серых лесных – 2,7*10-3 – 7,6*10-2; черноземах – 1,6*10-2 – 6,3*10-2; красноземах – 1*10-2 – 2,6*10-2; сероземах и каштановых почвах — 1,1*10-2 – 5,7*10-2 %.

Поведение хрома в почвах в значительной степени зависит от его валентного состояния. В пределах Еh и рН, соответствующих почвам, хром может существовать в четырех состояниях: трехвалентных формах в виде Сr3+ и СrO2- и шестивалентных – СrO42- и Сr2O72-.

Трехвалентный хром по поведению в почвах и химическим свойствам очень похож на алюминий, особенно по отношению к изменению кислотности среды.

Хром и его соединения поглощаются гумусом и глинистыми минералами с образованием сложных комплексных соединений. Из глинистых минералов наибольшей адсорбирующей способностью катионов трехвалентного катиона хрома обладает монтмориллонит, наименьшей – каолинит. Все остальные минералы располагаются в следующем порядке по возрастанию способности поглощать Сr3+: иллит < дикит < галлуазит < аттапульгит < нонтронит. Наилучшими десорбентами трехвалентного хрома являются катионы алюминия, за ним следуют Мg > NH4 > К > Nа. До 5% хрома может фиксироваться кварцевым песком из растворов СrСl3 , Сr(SO4)3 и K2Сr2О7. Из органических соединений в комплексообразовании принимают участие аминокислоты, кислоты жирного ряда (двухосновные, оксикислоты), ароматические соединения (полифенолы, галловые кислоты), гетероциклические вещества типа хинолина, гуминовые и фульвокислоты. Исследованиями установлено, что хром образует с гуминовыми кислотами довольно прочные комплексы, более прочные, чем с медью.

На процесс образования комплексов трехвалентного хрома с органическим веществом существенное влияние может оказать известкование и внесение в почву фосфора.

Добавленный в почву или существующий в ней трехвалентный хром может окисляться до шестивалентного. Окисление способствует переходу малоподвижного в почвенных условиях трехвалентного хрома в мобильный, более токсичный Cr6+­.

Акцептором электронов может выступать марганец трех и четырех валентный. Необходимо отметить, что окислительную способность проявляет только свежая почва при полевой влажности. Однако в кислых почвах, в которых марганец существует в основном в восстановленной форме, окисления не отмечалось. Не происходит окисления и в почвах обедненных марганцем.

В почвах хром представлен следующими формами его соединении:

1) неподвижный; 2) прочносвязанный в составе первичных и частично вторичных глинистых минералов, с полуторными гидроокислами железа и алюминия; 3) обменносвязанный на поверхности полуторных окислов и глинистых минералов; 4) связанный с органическими компонентами почв; 5)водорастворимые соединения.

Легкорастворимые и обменные формы хрома, появляющиеся спонтанно в результате биологических процессов, воздействия корневой системы, микроорганизмов, наличия в почвенном растворе органических кислот и углекислоты, – эфемерны. Сорбированные, вначале непрочно, ионы хрома образуют химические труднорастворимые соединения (хемосорбированное состояние) и со временем окклюдируются гидроокисями железа, алюминия, прочно фиксируются гумусом.

Наличие хрома в растениях было установлено спектрофотометрически еще в 1900г. Как выяснилось позже, хром относится к важнейшим биогенным элементам и постоянно входит в состав всех без исключения низших и высших растений. Содержание этого элемента в высших растениях изменяется в широких пределах и в значительной степени зависит от их ботанической принадлежности и фазы развития.

Таблица 1 Содержание хрома в растениях, мг/кг сухой массы

 Скачать реферат