Накопление тяжелых металлов в почвах и растениях

Накопление тяжелых металлов в почвах и растениях

Тяжелые металлы (ТМ)– это биохимически активные техногенные вещества, воздействующие на живые организмы. Они относятся к стойким загрязнителям, но многие из них крайне необходимы живым организмам. Являясь «макроэлементами» и «микроэлементами» они активно участвуют в биохимических процессах. В естественных условиях и почвы, и растения в обязательном порядке содержат определенное количество ТМ, так как они жизненно необходимы. Но чрезмерное их накопление может оказаться причиной разрушения целостности природного комплекса [1].

Содержание ТМ в почвах зависит, в первую очередь, от состава исходных материнских горных пород, разнообразие которых связано со сложной геологической историей развития и преобразования территорий. Химический состав почв представленный почвообразующими породами зависит от: продуктов и способа выветривания горных пород, от работы ветра, льда, текучих вод и от климата в целом, от химического состав исходных горных пород и от действий силы тяжести.

В результате научно-технического прогресса за последние десятилетия в процессы миграции ТМ и других химических элементов в природной среде активно повлияла антропогенная деятельность человека. Количества химических элементов, поступающих в окружающую природную среду в процессе хозяйственной деятельности человека значительно превышает уровень их естественного поступления. Например, глобальное выделение Pb из природных источников в год составляет 12 тыс. т, а из антропогенной эмиссии 332 тыс. т. Включаясь в циклы миграции химических элементов, антропогенные потоки приводят к быстрому распространению загрязняющих веществ в природных компонентах городского ландшафта, где их взаимодействие с человеком просто неизбежно. Объемы поллютантов, содержащих ТМ, ежегодно возрастают и наносят ущерб природой среде, ее составляющим компонентам, подрывают существующее экологическое равновесие и негативно сказываются на здоровье людей.

Основными источниками антропогенного поступления тяжелых металлов в окружающую среду являются: тепловые электростанции, металлургические предприятия, карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд, транспорт, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей, сжигание нефти и различных отходов, производство стекла, удобрений, цемента и пр. Наиболее мощные ореолы ТМ возникают предприятий черной и особенно цветной металлургии в результате промышленной деятельности и атмосферных осадков. Действия загрязняющих веществ распространяется на десятки километров от источника поступления элементов в атмосферу. Например, выбросы кадмия, никеля, меди, ртути и т.д., в количестве от 10 до 30 % от общего выброса в атмосферу распространяются на расстояние от 10 км и более от промышленного предприятия. При этом наблюдается комбинированное загрязнение растений, состоящее из непосредственного оседания аэрозолей и пыли на поверхность листьев, стебля и прикорневой части, усвоение ТМ корневой системой накопившихся в почве в течение продолжительного времени поступления загрязнений из атмосферы.

Одним из наиболее эффективно диагностирующих индикаторов загрязнения почв является ее биологическое состояние, которое можно оценить по жизнеспособности населяющих ее почвенных микроорганизмов. Следует также учитывать, что микроорганизмы играют большую роль и в миграции ТМ в почве. В процессе жизнедеятельности они выступают в роли продуцентов, потребителей и транспортирующих агентов в почвенной экосистеме. Многие почвенные грибы проявляют способность к иммобилизации ТМ, закрепляя их в мицелии и временно исключая из круговорота. Кроме того, грибы, выделяя органические кислоты, нейтрализуют действие этих элементов, образуя с ними компоненты, менее