Критическое сырье как потенциальные новые загрязнители окружающей среды, закономерности их распространения, риски и поведение в пойменных почвах, загрязненных тяжелыми металлами

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9597 (2023) Цитировать эту статью

686 Доступов

Подробности о метриках

Растущий спрос на новое критически важное сырье может привести к увеличению его выбросов в окружающую среду в виде новых загрязнителей окружающей среды (ЕЭК). Однако комплексного исследования, учитывающего общее содержание ЭЭК, содержание различных фракций ЭЭК, их поведение в пойменных почвах, потенциальные экологические риски и риски для здоровья человека, не проводилось. Распространенность, доли и факторы влияния семи ЭЭК (Li, Be, Sr, Ba, V, B, Se), возникших в результате исторических разработок в пойменных почвах различных экосистем (пахотных земель, лугов, прибрежных зон, загрязненных территорий), были определены. расследовано. На основе оценки общих уровней EEC (потенциально токсичных элементов) по сравнению с нормативными значениями для почвы, установленными европейским законодательством для Be, Ba, V, B и Se, было обнаружено, что только Be не превышал рекомендуемые пределы. . Среди проанализированных элементов у Li был самый высокий средний коэффициент загрязнения (CF) — 5,8, за ним следовал Ba с 1,5 и B с 1,4. Особое беспокойство вызвало обнаружение потенциально серьезного риска для здоровья, связанного с воздействием лития, на детей, о чем свидетельствуют коэффициенты опасности в диапазоне от 0,128 до 1,478. За исключением Be и Se, разделение ЭЭК на различные фракции показало, что ЭЭК в основном связаны с остаточной фракцией. Самый высокий процент обменной фракции как наиболее биодоступной в первом слое почвы имел Be (13,8%), за ним следовали Sr (10,9%), Se (10,2%), Ba (10,0%) и B (2,9%). Наиболее часто наблюдаемые корреляции наблюдались между фракциями EEC и pH/KCl, за которыми следовали органический углерод почвы и водные оксиды марганца. Анализ отклонений подтвердил влияние различных экосистем на общее содержание и фракции EEC.

Во всем мире спрос на новое критически важное сырье (CRM) растет очень быстро. Список ЕС 2020 года содержит 30 материалов, включая литий, бериллий, стронций, ванадий, барит (сульфат бария) и бораты (природные минералы, содержащие бор)1. Селен был определен как критический материал в оценке 2011 года2. Растущая глобальная значимость и спрос на CRM могут привести к нежелательному увеличению их выбросов в окружающую среду. Поэтому многие из этих CRM также привлекли внимание научного сообщества как новые загрязнители окружающей среды (EEC). Загрязнение окружающей среды этими элементами может быть связано с их широким использованием, например, Li в мобильных телефонах и лекарствах, стабилизирующих настроение3; Работать в сфере электроники, телекоммуникаций, атомной энергетики и промышленности4; соединения бария используются в качестве наполнителей или добавок в промышленных продуктах; ванадий используется в качестве добавки в стали и титановых сплавах, а также в качестве катализатора в химических веществах; бораты являются важными ингредиентами различных бытовых и коммерческих продуктов. На сегодняшний день исследования не смогли дать четкой картины того, как увеличение производства CRM в качестве EEC отрицательно влияет на все компоненты окружающей среды3. Существует большое разнообразие неорганических и органических ЭЭК5.

Выбросы промышленных неорганических ЭЭК в окружающую среду также могут быть связаны с горнодобывающей деятельностью, которая в основном ответственна за выбросы традиционных загрязнителей окружающей среды (ТЭВ). ЭЭК, которые ранее не были признаны или привлекали меньше внимания, не оказывают острой токсичности, но проявляют свои эффекты более скрытыми способами6. Кроме того, более широкое использование и утилизация CRM может способствовать увеличению воздействия EEC. Питьевая вода и растения часто являются для многих стран ВЭК основным путем воздействия на пищевую цепочку7. Оба зависят от поведения ЭЭК в почве, которое может полностью отличаться от поведения ТЕС6. Отсутствует информация о закономерностях распределения и поведении многих ЭЭК в почве. Районами, подходящими для данного исследования, являются те, в которых в прошлом горнодобывающая деятельность оставила негативные последствия для окружающей среды, связанные с загрязнением почвы тяжелыми металлами. Аксессуары из тяжелых металлов могут представлять собой просто ЭЭК с разными химическими свойствами. В связи с этим особое внимание следует уделить пойменным почвам. В поймах рек загрязнение может происходить как из геогенных, так и из антропогенных источников. Кроме того, дренажные системы и потоки воды могут способствовать переносу и распространению загрязнения. Кроме того, загрязнение может негативно повлиять даже на отдаленные редкие естественные и искусственные аллювиальные экосистемы с возможным негативным воздействием на здоровье человека.