Введение

Почва – верхний слой суши, образовавшийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.

Охрана и рациональное использование почв – важнейшие составные части стратегии сбалансированного развития агропромышленного комплекса. За счет использования плодородия почв человечество получает около 95% всех продуктов питания.

Основоположник агрохимии Юстус Либих утверждал, что причина возникновения и падения наций одна и та же. Расхищение плодородия почвы обусловливает гибель, поддержание же плодородия - жизнь, богатство и могущество.

В отличие от естественных биогеоценозов с относительно замкнутым циклом биогенных элементов в агроценозах происходит разрыв этого цикла из-за отчуждения питательных веществ с урожаем, смывом в результате эрозии и т.д. Нарушение баланса питательных веществ в земледелии ведет не только к уменьшению производства продукции и ухудшению ее качества, но и к снижению почвенного плодородия и экологической устойчивости агроландшафтов.

В 1998 году в Российской Федерации принят федеральный закон № 101-ФЗ «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения», устанавливающий правовые основы государственного регулирования обеспечения воспроизводства плодородия земель сельскохозяйственного назначения при осуществлении собственниками, владельцами, пользователями, в том числе арендаторами, земельных участков хозяйственной деятельности.

В соответствии с указанным ФЗ, Земельным кодексом РФ проводится государственный мониторинг плодородия земель сельскохозяйственного назначения и формирование информационной базы данных по плодородию почв.

Оптимальной формой мониторинга является периодически повторяемое комплексное агрохимическое и эколого-токсикологическое обследование сельскохозяйственных земель.

Сохранение и повышение плодородия почв осуществляется проведением комплекса агротехнических, агрохимических, фитосанитарных, мелиоративных и других мероприятий, разрабатываемых по результатам комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения.

Почвы загрязняются различными химическими веществами. Основными загрязняющими почву веществами являются металлы и их соединения. Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие.

Целью данной выпускной квалификационной работы является изучение динамики изменения содержания тяжелых металлов пахотных угодий села Сергеевка, а так же предложить мероприятия по снижению их концентрации в почве.

Для достижения обозначенной цели необходимо изучить следующие материалы:

1. Характеристику тяжелых металлов.

2. Пути поступления тяжелых металлов в почву.

3. Воздействие тяжелых металлов на растения и организмы.

4. Основные мероприятия по снижению содержания тяжелых металлов в почве.

Объектом исследования является ООО «Сергеевское».

Предметом исследования является мониторинг пахотных угодий.

1. Теоретические сведения

1. Характеристика тяжелых металлов

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. Так сложилось, что термины "тяжелые металлы" и "токсичные металлы" стали синонимами.

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д. И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов.

Главным природным источником тяжелых металлов являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие минералы в виде высокодисперсных частиц включаются в качестве акцессорных (микропримесей) в массу горных пород.

По классификации Н. Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см³. Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg .

Тяжёлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Загрязнение тяжёлыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве в совокупности со слабыми системами очистки, в результате чего тяжёлые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву, загрязняя и отравляя её. Много внимания уделяется разработке нормативов содержания, в почве тяжелых металлов негативно влияющих на почвенные процессы, плодородие почв и качество сельскохозяйственной продук­ции. Восстановление биологической продуктивности почв, загрязнен­ных тяжелыми металлами — одна из наиболее сложных проблем охраны биоценозов.

В настоящее время для ряда тяжелых металлов установлены ориен­тировочно допустимые количества (ОДК) их содержания в почвах, утвержденные приказами органов здравоохранения № 1968—79, 25546—82, 3210—85 и 4433—87, которые используются вместо ПДК (табл. №1)

Таблица 1 – ПДК тяжелых металлов в почве

Наименование вещества	ПДК, мг/кг почвы с учетом фона	Показатели вредности
		Транслокационный	Водный	Общесанитарный
Водорастворимые формы
Фтор	10.0	10.0	10.0	10.0
Подвижные формы
Медь	3.0	3.5	72.0	3.0
Никель	4.0	6.7	14.0	4.0
Цинк	23.0	23.0	200.0	37.0
Кобальт	5.0	25.0	>1000	5.0
Фтор	2.8	2.8	-	-
Хром	6.0	-	-	6.0
Валовое содержание
Сурьма	4.5	4.5	4.5	50.0
Марганец	1500.0	3500.0	1500.0	1500.0
Ванадий	150.0	170.0	350.0	150.0
Свинец	30.0	35.0	260.0	30.0
Мышьяк	2.0	2.0	15.0	10.0
Ртуть	2.1	2.1	33.3	5.0
Свинец + Ртуть	20+1	20+1	30+2	30+2
Медь	55	-	-	-
Никель	85	-	-	-
Цинк	100	-	-	-

Биологическая классификация тяжелых металлов. По известной биологической классификации химических элементов тяжелые металлы принадлежат к группам микро- и ультрамикроэлементов. Cu, Zn, Mo, Co, Mn, Ni и другие давно известны физиологам как микроэлементы. Таким образом, термины, «тяжелые металлы» и «микроэлементы» относятся к одним и тем же химическим элементам, а употребление того или иного термина связано с их концентрацией.

Существуют и другие биологические классификации тяжелых металлов, основанные на их биохимическом поведении и физиологической роли, степени токсичности для живых организмов, степени биологического поглощения и другое.

Согласно классификации Дж. Вуда (1974) к очень токсичным отнесены следующие химические элементы: Be, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

В соответствии с российским ГОСТом они разделяются на три класса:

1. As, Be, Cd, Hg, Se, Pd, Zn.

2. Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Sb..

3. V, W, Mn, Sr.

Тяжелые металлы опасны тем, что они обладают способностью накапливаться в живых организмах, вмешиваться в метаболический цикл, образуя высокотоксичные металлосодержащие органические соединения. Они быстро изменяют свою химическую форму при переходе из одной природной среды в другую, не подвергаясь биохимическому разложению.

А также тяжелые металлы катализируют многочисленные химические реакции, протекающие в любой сфере: окислительно-восстановительную, гидратацию, дегидратацию, циклизацию и изомеризацию, метилирование и демитилирование, возникновение двойных и тройных связей и многие другое.