1.(18) Приоритетные загрязняющие вещества и формы их миграции в различных экосистемах. Толерантность культурных растений к тяжелым металлам. Рекультивация экосистем, загрязненных тяжелыми металлами.

Поскольку токсиканты поступают в организм человека в основном с продуктами питания, важно учитывать пути миграции поллютантов в системе почва-растение. Миграция загрязняющих веществ в системе почва-растение определяется несколькими факторами; миграционная способность токсиканта и отношения к нему растения. Миграция загрязняющих веществ в почве зависит от их вида, особенностей почвенного покрова, типа водного режима, температуры. Например: свинец в почве менее подвижен, чем кадмий. Комплексы свинца с гуминовыми кислотами в 150 раз прочнее, чем аналогичные комплексы кадмия. Свинец и ртуть мигрируют на незначительную глубину (до 10 см). Миграция т.м. по органам растений может быть представлена следующим рядом: корни-стебли-листья-семена-плоды-клубни. Причем содержание т.м. в тканях корня может увеличиваться в 500-600 раз, что свидетельствует о больших защитных возможностях этого подземного органа.

Загрязнение – это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных для неё физических, биологических или химических объектов, либо превышение в рассматриваемое время естественного уровня концентраций, приводящее к негативным последствиям.

Загрязнение – это все то, что находится не на своем месте, не в то время, не в том количестве, которое естественно для природы, что выводит её из состояния равновесия.

Загрязнитель – это физический, химический, биологический объект, который находится не в том месте, не в том количестве и не в то время.

Все загрязнители делятся на две группы: естественные и антропогенные.

Естественные - вызваны природными иногда катастрофическими причинами (извержение вулкана, наводнение, шторм, землятресения).

К антропогенным загрязнителям относятся:

• Механические – инертные пылевые частицы в атмосфере, твердые частицы и разнообразные предметы в воде и почве;

• Физические (энергетические) – тепло, шум, вибрация, ультразвук, ИК и УФ части спектра, ЭМП, ионизирующие излучения;

• Химические – газообразные, жидкие и твердые химические элементы и соединения , попадающие в атмосферу и взаимодействующие с компонентами окр. среды: тяжелые металлы, пестициды, нитриты, нитрозамины, диоксины, ПХБ, ПАУ, F, контаминанты (антибиотики, регуляторы роста растений, пищевые добавки);

• Биологические - микотоксины (загрязнение, вызываемое микроскопическими грибами), бактерии, сине-зеленые водоросли – т.е все виды организмов, появляющихся при участии человека и наносящие ему вред.

Рассматривая проблему загрязнений, нельзя не учитывать распространение их в природных средах:

Природные среды	Возможная форма перехода (миграции) загрязняющих в-в
Атмосфера-атмосфера	Перенос в атмосфере , характерный для большинства загрязнителей
Атмосфера- гидросфера	Осаждение (вымывание) атмосферных загр-й в водную поверхность
Атмосфера- суша	Осаждение (вымывание) атмосферных загр-й на земную поверхность
Атмосфера- биота	Осаждение загрязнений на поверхность насаждений с последующей ассимиляций (внекорневое поступление в биоту)
Гидросфера-атмосфера	Испарение из воды в атмосферу (например, нефтепродуктов, соединений ртути).
Гидросфера- гидросфера	Перенос (распространение) загрязнений в водных системах
Гидросфера – поверхность суши (дно рек, озёр)	Переход из воды в почву (фильтрация, «самоочищение», осаждение на дно водоёмов)
Гидросфера- биота	Переход из поверхностных вод в биоту (наземные и водные экосистемы, поступление в организм животных и человека с питьевой водой)
Поверхность суши-атмосфера	Переход с поверхности суши, почвы в атм-ру (выветривание, испарение, перенос пыли)
Поверхность суши- гидросфера	Смыв загрязнений с суши во время снеготаяния, с осадками, временными водотоками
Поверхность суши- Поверхность суши-	Миграция в почве, ледниках, снежном покрове (проникновение загрязнений на разные глубины)
Поверхность суши- биота	Поступление загрязнений в растительность через корни.
Биота- атмосфера	Испарения из биоты (малозначительные)
Биота- гидросфера	Попадание загрязнителей из биоты в воду после гибели организмов
Биота - Поверхность суши	Попадание загрязнителей из биоты в почву, главным образом после гибели организмов.
Биота-биота	Миграция по пищевым цепям

Толерантность – способность живых организмов противостоять неблагоприятному воздействию факторов внешней среды.

Живые организмы проявляют различную устойчивость к токсикантам. Высшие растения по устойчивости к вредным воздействиям подразделяются (в порядке возрастания толерантности) на: Кормовые, хлопчатник, салат, лук→ злаковые→виноград, кукуруза

Древесные и кустарниковые по устойчивости образуют следующий ряд (в порядке возрастания):

Дуб→ лох → клен маньчжурский и красный → бирючина→ бересклет → береза → бузина → можжевельник.

По отношению к ТМ составлен такой ряд устойчивости (в порядке убывания):

Волоснец >ива >осина> ольха

Среди травянистых наибольшая устойчивость к ТМ отмечается у растений семейств:

Злаковые, бобовые, маревые.

Например, ежа сборная и волоснец песчаный выдерживают высокие концентрации свинца и даже лучше развиваются в его присутствии. Способность гречихи Сахалинской выдерживать высокие концентрации этого элемента используют для биологической рекультивации почв от ТМ.

По чувствительности к Cd и способности накапливать его растения располагаются так (по восходящему принципу):

Томаты >овес >салат> луговые травы >морковь> редька >горох >шпинат

Увеличение содержания Hg в растениях различных семейств в основном происходит в таком порядке:

Злаковые, гречишные, крестоцветные, астровые, бобовые, гвоздичные

Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и загрязнен почвенный покров, уничтожена растительность, называют нарушенными. Процесс восстановления нарушенных земель называют рекультивацией.

Токсичное действие ТМ может быть прямым и косвенным. В 1-ом случае блокируются реакции с участием фермента, что приводит к уменьшению либо к прекращению его каталитического действия. Косвенное воздействие заключается в переводе питательных веществ в недоступное состояние и создании «голодной среды». ТМ слабо выводятся из почвы. Период полуудаления в условиях почвенных лизимитров: для Zn – 70-150 лет; Cd – 13...1100; Pb – 740...5900 лет. ТМ претерпевают в почве химические превращения, в ходе которых их токсичность изменяется в очень широких пределах. Большую опасность представляют подвижные формы ТМ, т.е. доступные для живых организмов. Подвижность зависит от почвенно – экологических факторов, основные среди которых – содержание органического вещества, кислотность почвы, окислительно – восстановительные условия, плотность почвы и т.д.

Для снижения опасности загрязнения почв ТМ важно применять агрономические средства защиты (подбор с/х культур, использование различных частей растений с учетом неодинаковой

Для ликвидации уже существующего загрязнения применяют материалы, связывающие тяжелые металлы в недоступные для растений формы (органические и минеральные удобрения, известь, цеолиты, синтетические смолы и др.). Рекомендуют также возделывать культуры, толерантные к загрязнению или используемые на технические цели. Для сильно загрязненных территорий практикуют удаление загрязненного слоя с последующим извлечением тяжелых металлов путем перевода их соединений в подвижную форму и дальнейшего вымывания раствором FeCl3 в кислой среде. Внесение в почву солей железа способствует улучшению ее физического состояния: происходит агрегирование почв за счет склеивающего эффекта железогуматных комплексов. По завершении очистки проводят комплексное окультуривание почвы: известкование, внесение органических и минеральных удобрений, компенсирующих потери биогенных элементов при промывке.

Менее дорогой прием рекультивации почв — внесение веществ-инактиваторов. При этом кадмий, свинец, ртуть и никель прочно фиксируются в почве в нерастворимом и недоступном для растений виде. Элементы питания — кальций, магний, калий и др. — в данном случае не закрепляются. Недостатки этого приема — ограниченная емкость и инактивирующая способность веществ-инактиваторов.

B основе рекультивации также лежит перевод тяжелых металлов в недоступное состояние, главным образом путем изменения реакции среды.

Важное место в детоксикации отводится органическим удобрениям, которые также снижают подвижность тяжелых металлов вследствие образования органо-минеральных соединений, обладающих низкой растворимостью.

Фиторемедиация – вынос растениями Т.М. из почвы. Пример: гречиха сохолинская (за 2-3 укоса очищает почву 120-140 мг/кг свинца до ПДК =32); волоснец песчаный; ежа сборная; гречиха белая.