¿Cuáles son las fuentes de contaminación por metales pesados?

La contaminación por metales pesados ​​se refiere a la contaminación ambiental causada por metales o sus compuestos con una densidad superior a 5. Entonces,

Los metales pesados ​​generalmente existen en concentraciones naturales. Sin embargo, en la naturaleza, debido al aumento de las actividades de extracción, fundición, procesamiento y fabricación comercial de metales pesados, muchos metales pesados ​​como el plomo, el mercurio, el cadmio, el cobalto, etc. han entrado en la atmósfera, el agua y el suelo, causando graves daños. contaminación ambiental. Los metales pesados ​​que existen en diversos estados químicos o formas químicas persistirán, se acumularán y migrarán después de ingresar al medio ambiente o al ecosistema, causando daños. Por ejemplo, los metales pesados ​​vertidos en las aguas residuales, incluso si la concentración es pequeña, pueden acumularse en algas y sedimentos y ser absorbidos por la superficie de peces y mariscos, provocando concentración en la cadena alimentaria y, por tanto, molestias públicas. Por ejemplo, la enfermedad de Minamata en Japón es causada por el mercurio contenido en las aguas residuales vertidas por la industria de fabricación de soda cáustica, que se convierte en mercurio orgánico mediante procesos biológicos; otro ejemplo es la enfermedad de Itai, causada por el cadmio vertido por la industria de fundición de zinc y la industria de la fundición de zinc; Industria de galvanoplastia de cadmio. El plomo emitido por los gases de escape de los automóviles ingresa al medio ambiente a través de la difusión atmosférica y otros procesos, lo que resulta en un aumento significativo en la concentración de plomo en la superficie. Como resultado, la cantidad de plomo absorbido en el cuerpo humano moderno ha aumentado aproximadamente 100 veces en comparación con la cantidad de plomo absorbido en el cuerpo humano moderno. la de los pueblos primitivos, dañando la salud humana.

El suelo es uno de los principales recursos naturales de los que depende el ser humano para su supervivencia, y también es una parte importante del entorno ecológico humano. Con la intensificación de la contaminación industrial y urbana y el aumento de los tipos y cantidades de productos químicos agrícolas, la contaminación del suelo por metales pesados ​​se está volviendo cada vez más grave. En la actualidad, las emisiones anuales promedio de Hg en el mundo son de aproximadamente 15.000 toneladas, 3,4 millones de toneladas de Cu. Pb5 millones de toneladas, Mn15 millones de toneladas, Ni100 Miles de toneladas. Según una encuesta nacional de áreas de riego con aguas residuales realizada por el Ministerio de Agricultura de mi país, entre aproximadamente 1,4 millones de hectáreas de áreas de riego con aguas residuales, la superficie de tierra contaminada por metales pesados ​​representa el 64,8% de las áreas de riego con aguas residuales, de las cuales el 46,7% están levemente contaminados, el 9,7% están moderadamente contaminados y el 8,4% están severamente contaminados.

La contaminación del suelo por metales pesados ​​tiene las características de poca movilidad de los contaminantes en el suelo, tiempo de residencia prolongado e incapacidad de ser degradados por microorganismos. En última instancia, puede afectar la salud humana a través del agua, las plantas y otros medios. Por tanto, la gobernanza y la recuperación son difíciles. Metales pesados ​​que ingresan al suelo con deposición atmosférica

Los metales pesados ​​en la atmósfera provienen principalmente de gases y polvo generados por la energía, el transporte, la metalurgia y la producción de materiales de construcción. A excepción del mercurio, los metales pesados ​​ingresan básicamente a la atmósfera en forma de aerosoles y ingresan al suelo a través de deposición y precipitación naturales. Según los informes de Lisk, el carbón contiene Ce, Cr, Pb, Hg, Ti y otros metales, y el petróleo contiene una cantidad considerable de Hg***O.02~30mg/kg***. Cuando se quema este tipo de combustible, Algunas partículas en suspensión y metales volátiles ingresan a la atmósfera con humo y polvo, y entre el 10% y el 30% de ellos se depositan a una docena de kilómetros de la fuente de emisión. Se estima que cada año se emiten a la atmósfera alrededor de 1.600 toneladas de mercurio en todo el mundo. año mediante la quema de carbón y otros combustibles petroquímicos. Por ejemplo, la cantidad de metales pesados ​​que entran cada año desde la atmósfera en Bélgica por cada hectárea de suelo es Pb250g, Cd19g, As15g y Zn3750g.

El transporte, especialmente el transporte por automóvil, provoca una grave contaminación de la atmósfera y del suelo. La principal contaminación es Pb, Zn, Cd, Cr, Cu, etc. Provienen de la combustión de gasolina con plomo y del polvo generado por el desgaste de los neumáticos de los automóviles. Según informes pertinentes, los gases de escape emitidos por los automóviles contienen entre 20 y 50 μg/L de Pb. Se distribuyen en tiras. Debido a la distancia a las carreteras, ferrocarriles, existen diferencias evidentes en la distancia entre los centros urbanos y la cantidad de tráfico.

Verinya y otros estudios encontraron que hay rastros de contaminación a una distancia de 50 m a ambos lados de la carretera, y los contaminantes solubles acumulados por metro cuadrado por mes son de 4 a 40 g. El orden de intensidad que ingresa al ambiente es: Cu, Pb, Co, Fe y Zn. Las zonas de contaminación de Pb, Cr y Co se forman en el suelo a ambos lados de la sección Nanjing de la autopista Nanjing-Hangzhou y se distribuyen a lo largo de la dirección de extensión de la autopista. La intensidad de la contaminación se debilita en ambos lados de la autopista. La contaminación por metales pesados ​​que ingresa al suelo a través de la sedimentación natural y la deposición de lluvia está directamente relacionada con el desarrollo de la industria pesada, la densidad de población de la ciudad, la utilización de la tierra y el desarrollo del transporte. Cuanto más cerca de la ciudad, más grave es la contaminación. La intensidad de la contaminación es: Urbana-Suburbana-Rural.

1.2 Metales pesados ​​que ingresan al suelo con aguas residuales

El uso de aguas residuales para riego es una tecnología antigua en la agricultura en áreas de riego que utiliza principalmente aguas residuales como fuente de agua de riego.

Las aguas residuales se pueden dividir en aguas residuales domésticas urbanas, aguas residuales petroquímicas, aguas residuales de minas industriales y aguas residuales urbanas mixtas según su fuente y cantidad. Hay muy pocos metales pesados ​​en las aguas residuales domésticas. Sin embargo, debido al rápido desarrollo de la industria de mi país, las aguas residuales de las empresas industriales y mineras se vierten al alcantarillado sin tratamiento de desviación y se mezclan con las aguas residuales domésticas, lo que produce metales pesados ​​como Hg, Cd, Cr, Pb, Cd y otros contenidos en el suelo de zonas de riego con aguas residuales aumentan año tras año. Los metales pesados ​​como Hg, Ca, Cr, Pb, As y otros metales pesados ​​en el suelo del área de riego de aguas residuales de Huaiyang excedieron el nivel de advertencia en 1995. Algunos contenidos de metales pesados ​​en otras zonas de riego también superaron con creces los valores locales.

Los metales pesados ​​que entran al suelo junto con las aguas residuales del riego son retenidos y fijados por el suelo de diferentes maneras. El 95% del Hg es rápidamente absorbido por los coloides minerales del suelo y la materia orgánica, y generalmente se acumula en la superficie del suelo, disminuyendo de arriba a abajo. La concentración de Hg en el agua en el área de riego de aguas residuales de Zhengzhou alcanza los 0,242 mg/kg, mientras que el contenido de Hg en el suelo es de 0,194 mg/kg, lo que provocará una contaminación grave. Como en las aguas residuales, existe principalmente en estado trivalente o pentavalente. Después de ingresar al suelo, es absorbido por minerales arcillosos de hierro, hidróxido de aluminio y silicato. También puede formar compuestos complejos de arsénico insolubles con hierro, aluminio, calcio, magnesio, etc. El cadmio es fácilmente absorbido por los sólidos suspendidos en el agua. El contenido de cadmio en el agua disminuye rápidamente a medida que aumenta la distancia desde la salida de aguas residuales, por lo que el alcance de la contaminación es menor. El Pb es fácilmente absorbido por la materia orgánica del suelo y los minerales arcillosos. La movilidad del Pb es débil. La distribución acumulativa del Pb en las áreas de riego con aguas residuales se caracteriza por un alto contenido en el suelo cerca de la fuente de contaminación y un bajo contenido en el suelo lejos. Hay cuatro formas de Cr en las aguas residuales, generalmente trivalente y hexavalente. El Cr trivalente es rápidamente absorbido y fijado por el suelo, mientras que el Cr hexavalente ingresa al suelo y la materia orgánica lo reduce a Cr trivalente, y posteriormente es adsorbido y fijado. Por lo tanto, el Cr del suelo en áreas de riego con aguas residuales se acumulará año tras año. Los metales pesados ​​ingresan al suelo con los desechos sólidos

Hay muchos tipos de desechos sólidos con composiciones complejas. Los diferentes tipos tienen diferentes peligros y niveles de contaminación. Entre ellos, la contaminación por residuos sólidos industriales y mineros es la más grave. Durante el apilamiento o procesamiento de este tipo de residuos, los metales pesados ​​se mueven fácilmente debido a la luz solar, la lluvia y el lavado con agua, y se esparcen al suelo y cuerpos de agua circundantes en forma radial o de embudo. La escoria producida durante el proceso de fundición de zinc en la fundición de Shenyang contiene principalmente Zn y Cd. Fue amontonada en una depresión en 1971. Los contenidos de Zn y Cd en el líquido de inmersión alcanzaron 6,6 g/L y 75 mg/L respectivamente, y ahora se han extendido. A los 700 metros del vertedero, la concentración de metales pesados ​​contaminantes se distribuye en círculos concéntricos. La investigación sobre el contenido de metales pesados ​​en el suelo cerca del vertedero de basura de Wuhan y el vertedero de escoria de cromo en Hangzhou encontró que el contenido de metales pesados ​​como Cd, Hg, Cr, Cu, Zn, Pb, As y otros metales pesados ​​en el suelo en estas áreas era más alto que los valores de fondo del suelo local.

Algunos residuos sólidos se aplican al suelo directamente o mediante su procesamiento como fertilizante, provocando contaminación por metales pesados ​​en el suelo. Por ejemplo, con el desarrollo de la producción ganadera en mi país, se produce una gran cantidad de estiércol y desechos generados por el procesamiento de animales. Este tipo de desechos sólidos agrícolas contienen N, P, K y materia orgánica requerida por las plantas. Al mismo tiempo, se añade una cierta cantidad de nitrógeno al alimento y sales de metales pesados, por lo que su aplicación al suelo como fertilizante aumenta el contenido de elementos de metales pesados ​​como Zn y Mn en el suelo. El fosfoyeso es un residuo de la industria de fertilizantes químicos debido a que contiene una cierta cantidad de ácido ortofosfórico y diferentes formas de compuestos que contienen fósforo, y puede mejorar la acidez del suelo, se aplica al suelo en grandes cantidades, provocando un aumento en el contenido. de Cr, Pb, Mn y As en el suelo. Cuando se aplica escoria de acero de fósforo al suelo como fuente de fósforo, se encuentra acumulación de Cr en el suelo.

Con el desarrollo de la industria y la aceleración de la construcción ambiental urbana, el tratamiento de aguas residuales se fortalece constantemente. Hay más de 80 plantas de tratamiento de aguas residuales en mi país y la producción de lodos se estima en más de 4 millones de toneladas. Dado que los lodos contienen un alto contenido de materia orgánica y nutrientes de nitrógeno y fósforo, el suelo se ha convertido en el principal lugar para el tratamiento de lodos. En términos generales, el Cr, Pb, Cu, Zn y As en los lodos pueden exceder fácilmente los estándares de control. Un año después de aplicar lodo petroquímico de Yanshan al suelo pardo de Beijing, las concentraciones de Hg y Cd alcanzaron 0,94 mg/kg y 0,22 mg/kg respectivamente. Muchos estudios han señalado que la aplicación de lodos puede aumentar el contenido de metales pesados ​​del suelo en diversos grados. El alcance del aumento está relacionado con el contenido de metales pesados ​​en los lodos, la cantidad de lodos aplicados y el manejo del suelo.

Los residuos sólidos también pueden ampliar el alcance de la contaminación mediante la propagación del viento. El contenido de metales pesados ​​en el suelo disminuye a medida que aumenta la distancia a la fuente de contaminación.

Por ejemplo, la fundición Daye emite miles de toneladas de polvo cada año, lo que contamina grandes tierras de cultivo en el condado de Daye. Los contenidos de Cr, Zn, Pb y Cd del suelo dentro de un diámetro de 20 km son mucho más altos que el valor inicial.

1.4 Los metales pesados ​​que ingresan al suelo con materiales agrícolas

Los pesticidas, los fertilizantes químicos y las películas de mantillo son materiales agrícolas importantes y desempeñan un papel importante en la promoción del desarrollo de la producción agrícola. se utilizan de forma irracional durante mucho tiempo, también pueden provocar la contaminación del suelo por metales pesados. La gran mayoría de los pesticidas son compuestos orgánicos y algunos son compuestos orgánicos-inorgánicos o minerales puros. Algunos pesticidas contienen metales pesados ​​como Hg, As, Cu y Zn en su composición. Por ejemplo, la cantidad de Hg que ingresa al suelo por hectárea con las semillas desinfectadas de Cilixen es de 6 a 9 g en áreas agrícolas, especialmente en huertos familiares en los países occidentales, debido a la aplicación frecuente de pesticidas que contienen As, la cantidad residual de Hg; El As en el suelo aumenta significativamente y en Estados Unidos el contenido de As en el suelo de Michigan alcanzó los 112 mg/kg. Los pesticidas fungicidas a menudo contienen Cu y Zn y se usan ampliamente en árboles frutales y cultivos de invernadero, lo que a menudo provoca que la acumulación de Cu y Zn en el suelo alcance concentraciones tóxicas. Por ejemplo, en Moldavia, el caldo bordelés o preparaciones similares se rocían de 5 a 12 veces durante la temporada de crecimiento de la uva, y cada año se aplican al suelo entre 6.000 y 8.000 toneladas de cobre.

Los elementos metálicos pesados ​​son los contaminantes más reportados en los fertilizantes. El contenido de metales pesados ​​en los fertilizantes de nitrógeno y potasio es bajo, mientras que los fertilizantes de fosfato contienen metales pesados ​​más dañinos. Los metales pesados ​​en los fertilizantes compuestos provienen principalmente del proceso de procesamiento y mezcla madre. El contenido de metales pesados ​​en los fertilizantes generalmente es del orden de fertilizante de fosfato > fertilizante compuesto > fertilizante de potasio > fertilizante de nitrógeno. El cadmio es un elemento contaminante importante en el medio ambiente del suelo. El cadmio que ingresa al suelo con fertilizantes fosfatados siempre ha atraído la atención de la gente. Muchos estudios han demostrado que con la aplicación a gran escala de fertilizantes fosfatados y fertilizantes compuestos, el contenido de Cd disponible en el suelo continúa aumentando y, en consecuencia, la cantidad de Cd absorbido por los cultivos también aumenta. Según la investigación de Ma Yaohua et al. en suelos de huertos de Shanghai, descubrieron que después de la fertilización, el contenido de Cd aumentó de 0,13 mg/kg a 0,32 mg/kg. La tasa de aplicación anual de fósforo por hectárea en huertos de naranjos en los Estados Unidos es de 175 kg. Después de 36 años, el contenido de cadmio del suelo aumentó de 0,07 mg/kg a 1,0 mg/kg. En Nueva Zelanda, el análisis del suelo se realizó después de 50 años. aplicación de fertilizante de fósforo en el mismo lugar. El contenido de Cd del suelo fue de 0,39 mg/kg y aumentó a 0,85 mg/kg. El contenido de elementos Cr y As en los fertilizantes es alto y el contenido ambiental del suelo es bajo, lo que puede provocar una rápida acumulación de Cr y As en el suelo. La cantidad de As en el nitrato de amonio, el fosfato de amonio y los fertilizantes compuestos puede alcanzar de 50 a 60 mg. La aplicación prolongada puede causar una contaminación grave del suelo. En los últimos años, el uso generalizado de películas de mantillo ha provocado una contaminación blanca del suelo. Dado que durante el proceso de producción de la película de mantillo se añaden estabilizadores térmicos que contienen Cd y Pb, la contaminación del suelo por metales pesados ​​también aumenta.