2.2 Основные источники антропогенного поступления тяжелых металлов в агроэкосистемы

Источниками загрязнения почв тяжелыми металлами являются сточные воды промышленных предприятий, промышленные выбросы, автомобильные выхлопные газы, многочисленные полигоны промышленных и бытовых отходов, минеральные удобрения и химические средства защиты растений. Распределение тяжелых металлов по поверхности почв определяется многими факторами: мощностью выброса, качеством и количеством источников, метеорологическими условиями (влажность воздуха, скорость ветра, рассеивающая способность атмосферы над территорией). Одним из наиболее токсичных веществ, попадающих в почву из промышленных отходов, с посевным материалом, обработанным против грибка, является ртуть. Через почву ртуть с растениями переносится в организм человека. Ртуть плохо вымывается из почв, накапливается в них. ¹¹ Свинец также обладает способностью мигрировать по цепям питания, попадая в почву в виде тетраэтилсвинца с выхлопными газами автомобильного транспорта. На расстоянии до 100 м от автобанов отмечено максимальное накопление свинца: в картофеле, выращенном вдоль трассы в ! 00-метровой полосе по обе стороны дороги, содержание свинца равно 20 мг на 1 кг массы, что в 100 раз превышает норму. В почве у дорог обнаружено до 7000 мг свинца в 1 кг почвы при норме 2,5 мг/ кг. Последние уточненные нормы отведения придорожных земель в Европе составляют до 500 м. Кадмий в почву попадает с суперфосфатом как примесь, входя в состав фунгицидов, со сточными водами гальванического производства. В почвах кадмий не накапливается, на урожайность не влияет, но токсичность его сказывается в изменении качества продуктов питания, так как кадмий накапливается в растениях, в кормах животных: в зеленой массе, снятой с одного гектара, содержится до 10 мг металла. Цинк и медь менее токсичны, но избыточное их количество угнетающе действует на микроорганизмы почв, понижая их ферментативную активность.

В почву металлы могут попадать различными путями: из атмосферы в виде грубодисперсных аэрозолей, входящих в состав выбросов промышленных предприятий (или выхлопных газов автомобилей), а также с дождем и снегом. Тяжелые металлы прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения. Таким образом идет их накопление в почве. Наряду с этим в почве под воздействием различных факторов происходит постоянная миграция попадающих в нее веществ и перенос их на большие расстояния .

Предприятия цветной металлургии могут быть источниками загрязнения почв Cd, Pb, Ni, Zn, Hg, Cu, Fe, Mo и Sn. Выбросы предприятий черной металлургии загрязняют почву Ni, Mn, Cr, Cd, Со, Cu, Mo, Pb, Sn и Zn. В атмосферных выпадениях вокруг алюминиевых заводов, кроме фтора, обнаруживается значительное содержание алюминия и щелочных металлов, особенно натрия, а также тяжелых металлов - свинца, марганца, меди и цинка.

Максимальное содержание металлов в почвах наблюдается на расстояниях 1-5 км от источников загрязнения (ближняя зона). Они могут превышать фоновые уровни на 1-2 порядка. По мере удаления от источника загрязнения содержание металлов уменьшается и на расстоянии 15-20 км приближается к фоновому уровню. Глубина проникновения металлов в загрязненных почвах обычно не превышает 20 см, при сильном загрязнении они проникают на глубину до 160 см. Опасность такого залегания состоит в том, что при кислой реакции среды имеется угроза поступления токсичных металлов в виде воднорастворимых форм в грунтовые воды. Для почв, расположенных вне зоны влияния источника загрязнения, характерно, как правило, равномерное распределение тяжелых металлов.

Наибольшей миграционной способностью обладают ртуть и цинк, которые обычно равномерно распределяются в слое почвы на глубине 0-20 см. Свинец чаше накапливается в поверхностном слое (0-2,5 см), кадмий занимает промежуточное положение между ними. Встречается накопление Pb, Cd и ртути и в гумусовых отложениях. Отмечено, что гумусовые горизонты почв загрязненных территорий значительно обогащены тяжелыми металлами.

Металлы, как правило, извлекают из почв кислотами и после перевода их в раствор анализируют электрохимическими или спектральными методами. ¹²

Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы. В принципе многие из них необходимы живым организмам, однако в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты.¹³