Термин «тяжелые металлы» характеризует широкую группу загрязняющих веществ и прочно занимает одну из первых позиций в экологических исследованиях и охране окружающей среды. При классификации химических элементов основным критерием выступает атомная масса, таким образом, к тяжелым металлам относятся все металлы с относительной атомной массой более 50 у.е. – это свыше 40 элементов периодической системы Менделеева: Кобальт, Медь, Цинк, Никель, Кадмий, Хром, Марганец, Олово, Ртуть, Свинец, Висмут и другие. Основными критериями для отнесения химических элементов к категории «тяжелые металлы» выступают: высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях; способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Попавшие в окружающую среду соединения тяжелых металлов легко проникают в трофические цепи, накапливаясь в растительных и животных организмах; включаются в метаболические циклы и вызывают разнообразные физиологические нарушения, в том числе на генетическом уровне. Для выведения тяжелых металлов из экосистемы до безопасного уровня требуется весьма продолжительный период времени при условии полного прекращения их поступления. Период полувыведения тяжелых металлов из организма человека обычно составляет многие месяцы.
Специфическая способность почвы поглощать поступившие из антропогенных источников металлы имеет важное значение в формировании экологической обстановки на планете. При этом тяжелые металлы относятся к числу приоритетных загрязняющих веществ. Загрязнение тяжелыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве. Почва депонирует тяжелые металлы из атмосферы и водной среды. Уже сейчас они занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы. В перспективе они могут стать более опасными для биосферы, чем отходы атомных электростанций и твердые бытовые отходы.
При оценке загрязнения почв учитываются, прежде всего, содержание тяжелых металлов и соотношение их соединений. Однако, практически все металлы, соответствующие указанным выше критериям (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута), также активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов, таким образом, одновременно являются необходимыми для процессов жизнедеятельности микроэлементами питания. Таким образом, понятия «микроэлементы питания» и «тяжелые металлы» – сопряженные понятия, относящиеся к одним и тем же химическим элементам, но используемые в разных смыслах, характеризующих скорее их концентрацию в почве, удобрениях и продукции растениеводства и животноводства.
Распределение тяжелых металлов, поступающих из техногенных источников, на поверхности почв определяется расстоянием от источника загрязнения, климатическими условиями, рельефом местности, технологическими факторами (состояние отходов, способ поступления отходов в окружающую среду, высота труб предприятий).
Тяжелые металлы хорошо поглощаются органическим веществом почвы, поэтому их концентрация в почве непосредственно связана с количеством гумуса. Часть тяжелых металлов способна образовывать с ним сложные комплексные соединения, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса снижается доступность тяжелых металлов для растений, и соответственно их опасность для живых организмов. Поглощение тяжелых металлов почвами существенно зависит также от кислотности почв и от состава анионов почвенного раствора. Избыток влаги в почве способствует появлению тяжелых металлов в низкой степени окисления и в более растворимых формах. Анаэробные условия повышают доступность соединений тяжелых металлов для растений. Состав и количество удерживаемых в почве металлов зависят от содержания и состава гумуса, кислотно-основных и окислительно-восстановительных условий, сорбционной способности, интенсивности биологического поглощения.
Загрязнения тяжелыми металлами почв Нижнего Дона заслуживают пристального внимания, так как наш регион является одновременно одним из крупнейших производителей сельскохозяйственной продукции и крупным промышленным регионом с предприятиями энергетической, металлургической, угле- и рудодобывающей отраслей.
Важно учитывать, что загрязнение почв тяжелыми металлами может также происходить и в результате нерационального применения удобрений. Во всех удобрениях, особенно в фосфорных и калийных, содержатся примеси тяжелых металлов и мышьяка, которые могут накапливаться в почве. Особую опасность представляет применение удобрений, несоответствующих технических условиям, а также сделанных из низкопробного некачественного сырья.
Таким образом, для получения гарантированно безопасной сельскохозяйственной продукции, необходим мониторинг почв земель сельскохозяйственного назначения по токсикологическим показателям.
Материал подготовлен специалистами отдела защиты растений, агрохимии, качества и безопасности растениеводческой продукции ФГБУ «Ростовский референтный центр Россельхознадзора».