Отрицательные экологические последствия загрязнения почв связаны с подвижными соединениями металлов и металлоидов. Их образование в почве обусловлено концентрированием этих элементов на поверхности твердых фаз почв за счет реакции сорбции-десорбции, осаждения - растворения, ионного обмена, образования комплексных соединений. Увеличение кислотности сопровождается повышением растворимости соединений металлов, но ограничением растворимости соединений металлоидов (Мотузова Г.В., 2007).
Тяжелые металлы действуют на почву как прямо, так и опосредованно, путем вмешательства в биологические циклы.
Больше всего имеется данных о воздействии избытка тяжелых металлов на почвенные микробоценозы и их функционирование. При этом могут подвергнуться изменению структура, состав и общая биомасса микробного сообщества (Титова В.И. Агроэкосистемы…, 2002). Достоверно установлено снижение численности прокариотных микроорганизмов, олигонитрофильных и аммонифицирующих бактерий, актиномицетов. Относительно устойчивы к воздействию тяжелых металлов целлюлозолитические бактерии и микроскопические грибы, причем их численность может даже возрастать (Орлов Д.С., 2002).
Тяжелые металлы ингибируют процессы минерализации и синтеза различных веществ в почве. Имеются данные о консервации органического вещества в загрязненных почвах, что связано с ограниченной доступностью комплексов тяжелых металлов с гумусовыми кислотами для минерализации микроорганизмами. При этом на загрязненных металлами почвах содержание органического вещества может увеличиваться, однако, это более грубый и низкокачественный гумус.
Тяжелые металлы, являясь антагонистами ряда элементов питания, ограничивают их поступление в растения. Так, кадмий, находясь в почвенном растворе, снижает доступность растениям фосфора, кальция, магния, железа, цинка; свинец ограничивает поступление фосфора, кальция, железа, меди, цинка (Титова В.И. Экотоксикология…, 2002).
Тяжелые металлы нарушают нормальный ход биохимических процессов, влияют на синтез и функции многих активных соединений: ферментов, витаминов, пигментов. При высоких концентрациях тяжелых металлов (кадмий, свинец, цинк, медь) происходит снижение количества хлорофилла, вследствие ингибирования синтеза магний-порфирина. Под действием тяжелых металлов снижается содержание фосфора, калия, магния в растениях (Милащенко Н.З., 2000).
Определение степени почв загрязнения тяжелыми металлами - достаточно сложная задача. В почвах тяжелые металлы присутствуют в форме различных соединений, которые могут трансформироваться и переходить из одних форм в другие. Для целей мониторинга выбирают в известной мере три важнейшие группы. Обычно определяют общее (валовое) содержание ТМ, доступные (кислоторастворимые) формы соединений, растворимые в 1 М растворе соляной кислоты или 1 М растворе азотной кислоты (потенциальный запас элемента) и лабильные (подвижные) формы их соединений, переходящие в буферный раствор (актуальный запас элемента). (Пименова Е.В., 2009)
Определение тяжелых металлов в первую очередь проводят в почвах, расположенных в зонах экологического бедствия, а также на сельскохозяйственных угодьях, прилегающих к загрязнителям почв тяжелыми металлами, и на полях (участках), предназначенных для выращивания экологически чистой продукции. В почвенных пробах определяют «подвижные» формы тяжелых металлов и их валовое содержание. Степень загрязнения почв тяжелыми металлами выявляют путем сравнения с предельно допустимой концентрацией (ПДК или ОДК) соответствующего элемента в почве или его фоновым содержанием (Методические указания…, 2003).
Контроль за загрязнением тяжелыми металлами осуществляется по 5 элементам первого класса токсичности (ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк) и 4 металлам второго класса токсичности (никель, хром, кобальт, медь) (Киселев А.П., 2003). Определение тяжелых металлов в почве проводится методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной и беспламенной атомизацией. В настоящее время для отдельных элементов, в том числе меди, цинка, ртути, свинца и других разработаны ПДК.
При контроле содержания тяжелых металлов в почвах возможно сравнить уровень загрязнения почв с естественным фоном. Как правило, при необходимости контроля за техногенным загрязнением почв тяжелыми металлами, принято определять валовое содержание металла. Однако валовое содержание не всегда может характеризовать степень опасности загрязнения почвы, поскольку почва способна связывать соединения металлов, переводя их в недоступные растениям состояния. Правильнее говорит о роли "подвижных" и "доступных" для растений форм. Определение содержания подвижных форм металлов желательно проводить в случае высоких их валовых количеств в почве, а также, когда необходимо характеризовать миграцию металлов-загрязнителей из почвы в растения.
Мониторинг окружающей среды
Проблема сохранения окружающей природной среды и переход современного
человечества к устойчивому развитию является сегодня одной из самых важных.
Охрана окружающей среды - это очень сложная ...
Биологический мониторинг качества воды
Качество воды постоянно контролируется различными службами.
Биологический мониторинг, наряду с химическим, играет в этом процессе
немаловажную роль.
Резкие изменения качества воды могут о ...
Ботанические сады России
Ботаническими
садами являются организации, имеющие документированные коллекции живых
растений, использующие их для научных исследований, сохранения биоразнообразия,
демонстрации и образоват ...