2. Двойная роль тяжелых металлов в физиологии растений, животных, человека

Металлы имеют большое значение в существовании живого вещества. В физиологии микроорганизмов, растений и животных они играют двойную роль. Если какие-либо металлы не распространены в нормальном природном окружении, они становятся токсичными при сравнительно низких концентрациях. С другой стороны, недостаток металла рассматривается обычно как некоторый фактор, ограничивающий продукцию живых организмов. Таким образом, загрязнение окружающей среды может действовать в двух направлениях: устранять помехи в доступности необходимых металлов и, с другой стороны, повышать поступление металлов до их токсичного уровня. Свинец является одним из самых опасных среди распространённых металлов. Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями во всём мире признаётся одной из главных проблем экологии и охраны здоровья населения. Растёт количество научных данных о вреде хронического воздействия свинца на организм. Самое страшное воздействие свинца - его негативное влияние на детей. Свинец влияет на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения физической активности, координации, слуха. Свинец воздействует также на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеваниям сердца. Некоторые из этих заболеваний излечимы, но некоторые сопровождаются необратимыми изменениями. Существуют доказательства того, что воздействие свинца нарушает женскую и мужскую репродуктивную систему, что приводит к росту числа выкидышей и врожденных заболеваний. Высокие концентрации свинца в окружающей среде вызывают увеличение его содержания в организме человека и нарушение здоровья, что особенно четко наблюдается в зоне воздействия стационарных источников загрязнения. Если в скелете первобытного человека было лишь 1 мг свинца, то у современного его в 50-100 раз больше. Одной из главных областей применения свинца, более 50 % общего производства, является изготовление свинцовых аккумуляторов. В странах западной Европы свыше 95 % отработанных автомобильных аккумуляторов перерабатывается с целью извлечения из них свинца. Свинец и его соединения, выброшенные с отходами производства, не остаются на месте, а включаются в кругооборот веществ в природе. С каждым годом он во всё больших количествах выбрасывается в атмосферу и воду, а оттуда попадает в почву. Из почвы свинец довольно быстро перекочевывает в растения. Так, в помидорах, выращенных на расстоянии 500-5000 м от завода, свинца в 5-110, а в клубнях картофеля в 10-170 раз больше, чем на удалённых контрольных делянках. Установлено, что в зёрнах пшеницы и ячменя, выросших возле дороги, количество свинца в 5-8, а в соломе в 4-5 раз больше, чем в трёх километрах от шоссе. Больше всего свинца накапливается в корнеплодах и капусте. В то же время известно, что основной путь поступления свинца в организм человека в Российской Федерации - с продуктами питания, загрязнёнными свинцом, - 85 % общего поступления. Интенсификация растениеводства, стремление получить максимальные урожаи обусловили широкое использование химической защиты растений от сорняков, вредителей и болезней, а также применение высоких норм минеральных удобрений. Многие пестициды медленно разлагаются, накапливаются в почве, обладают кумулятивными свойствами, поступают в растение, в результате продукция становится биологически небезопасной. Большой вред организму животного и человека наносит избыточное содержание нитратов в растениях, накапливающихся при внесении высоких норм азотных удобрений. С некоторыми минеральными удобрениями в почву поступают тяжелые металлы.

Одним из показателей биологически чистой продукции является содержание нитратов, не превышающее ПДК. Нитраты – одна из главных форм минерального азота для питания растений. Растения без вреда для себя могут накапливать их в вегетативной органах в больших количествах, как бы в прок на будущее. Избыток аммиачной формы азота для растений – яд, излишки аммиака растения переводят в нитратную форму. Для животных и человека аммиачная форма азота безвредна, а оксиды азота, особенно в повышенных концентрациях, приносят много вреда: Во-первых, они блокируют гемоглобин крови. Во-вторых, нитраты в организме человека и животного восстанавливаются до нитритов – гипонитритов с последующим образованием нитрозоаминов – сильных канцерогенов. Поэтому в районах, где давно применяют азотные удобрения в высоких нормах, онкологические болезни встречаются намного чаще, чем в районах, где азотные удобрения используют в умеренных нормах. В почвах естественного плодородия никогда не бывает избытка нитратов, которое бы вызвало накопление их в растениях сверх предельно допустимых концентраций. Однако на почвах с таким уровнем обеспеченности азотом можно получить лишь низкие урожаи полевых культур. Таким образом, с одной стороны, при применении азотных удобрений в высоких нормах обеспечивается высокая продуктивность гектара, а с другой – снижается плодородие почвы и ухудшается качество получаемой продукции. Альтернативой минеральному азоту может быть только азот биологический. Даже самая высокая белковая продуктивность посева, сформированная за счет биологического азота, исключает негативные явления, вызываемые минеральным азотом.