138. Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Влияние тяжелых металлов на живые организмы.

Почва подвержена воздействию загрязнителей, поступающих из атмосферы, с поверхностным стоком, из подпочвенных пород и подземных вод. Особенно это касается гумусного горизонта почв.

К тяжелым металлам, коэффициент концентрации которых более 100, относятся олово (Sn), молибден (Mn), вольфрам (W), серебро (Ag), медь (Cu), ртуть (Hg), свинец (Pb), стронций (Sr), цинк (Zn), барий (Ba). Их следует считать характерными загрязнителями почв Московской области.

По определению Всемирной организации здравоохранения, свинец, ртуть и кадмий являются самыми опасными тяжелыми металлами, представляя "страшную троицу" в природной среде. В последние годы выявилась высокая токсичность бериллия, мышьяка, селена, сурьмы, таллия, никеля, олова, ванадия, которые относятся к биологически активным. В соответствии с ГОСТом токсические химические элементы разделены по классам гигиенической опасности. По почвам они таковы:

I класс: мышьяк (As), бериллий (Be), ртуть (Hg), селен (Sn), кадмий (Cd), свинец (Pb), цинк (Zn), фтор (F);

II класс: хром (Cr), кобальт (Co), бор (B), молибден (Mn), никель (Ni), медь (Cu), сурьма (Sb);

III класс: барий (Ba), ванадий (V), вольфрам (W), марганец (Mn), стронций (Sr).

Тяжелые металлы опасны тем, что они обладают способностью накапливаться в живых организмах, включаться в метаболический цикл, образовывать высокотоксичные металлорганические соединения (например, метил-ртуть, алкил свинца), изменять формы нахождения при переходе от одной природной среды в другую, не подвергаясь биологическому разложению. Тяжелые металлы вызывают у человека серьезные физиологические нарушения, токсикоз, аллергию, онкологические заболевания, отрицательно влияют на зародыш и генетическую наследственность. Последствия поступления в организм повышенных количеств ртути включают болезнь Минамата, гибель нервной системы, лейкоцитов, олигофрению новорожденных; свинца - поражение центральной нервной системы, половых органов, канцерогенное, тератогенное и мутагенное действие. Молибден - это подагра, нарушение центральной нервной системы. С кадмием связаны рак предстательной железы, почечные расстройства, протеинурия, болезнь итай-итай.

Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапли­ваются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Первый период полуудаления (т. е. удаления поло­вины от начальной концен­трации) тяжелых металлов значительно варьирует для разных элементов, но со­ставляет весьма продолжи­тельные периоды времени: для Zn — от 70 до 510 лет; для Cd — от 13 до 110 лет; для Си — от 310 до 1500 лет и для Pb — от 740 до 5900 лет (по Кабата — Пендиас, 1989).

Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическим веществом почвы, поэтому в почвах с высо­ким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения.

В результате воздействия антропогенных факторов происходят существенные изменения в растениях. При химическом загрязнении биосферы нарушаются естественно сложившиеся фитоценозы, нор­мальные процессы органогенеза, появляются специфические терато­логические (по М.Д. Скарлыгиной-Уфимцевой, 1980) изменения у растений различных систематических групп, ухудшается качество сель­скохозяйственной продукции. В золе растений возрастает содержание тяжелых металлов: свинца, ртути, кадмия. Существенную опасность представляет отсутствие каких-либо визуальных признаков поражения растений при опасных для человека и животных содержаниях токси­кантов.

Тяжелые металлы существенно влияют на численность, видовой состав и жизнедеятельность почвенной микро­ом оты. Они ингибируют процессы минерализации и синтеза различных веществ в почве, подавляют дыхание почвенных микроорганизмов, вызывают микробостатический эффект, способствуют проявлению мутагенных свойств. Высокие концентрации тяжелых металлов тормо­зят ферментативную деятельность в почвах — активность амилазы, дегидрогеназы, уреазы, инвертазы, катал азы. Токсичность тяжелых металлов неодинаково проявляется по отношению к различным фер­ментам.

Тяжелые металлы подавляют биохимическую активность почвен­ных микроорганизмов, вызывают изменения их общей численности.

Загрязнение тяжелыми металлами проявляется в изменении видо­вого состава комплекса почвенных микроорганизмов.