В даний час в біосферу надходить понад 500 тис. Різновидів-стей хімічних речовин - продуктів fexHoreHe3a, велика частина кото-яких накопичується в грунті. Серед забруднювачів значне місце за-ють важкі метали.
Важкі метали - група хімічних елементів, що мають пліт-ність більше 5 г / см 3. Для їх біологічної класифікації правильніше керуватися атомною масою, т. Е. Вважати важкими метали з відносною масою понад 40. До важких металів віднесена група елементів, що мають велике біохімічне і фізіологічне значення. Це так називаемиемікроелементи - мідь, цинк, молібден, кобальт, марганець.
Залежно від концентрації в природному середовищу їх визначають або як мікроелементи, або як важкі метали. Однак існує група металів, за якими закріпилася тільки одне визначення - "важкі" в сенсі "токсичні". До них відносяться ртуть, кадмій, свинець, талій і деякі інші елементи. Їх вважають найбільш небезпечними забруднювачами навколишнього середовища поряд з такими металоїдами, як миш'як, селен, телур.
Спробуємо оцінити масштаби забруднення грунтового покриву, під-рухливість і доступність рослинам важких металів, що надходять в грунт, розглянемо питання нормування їх вмісту в грунтах і рослинах, трансформації та стійкості ландшафту до техногенних впливів, а також заходи з рекультивації забруднених тер-ритор.
Забруднення грунтового покриву важкими металами. Основні ис-гасити розташоване поблизу антропогенного надходження важких металів в природне середовище - теплові електростанції, металургійні підприємства, кар'єри і шахти з видобутку поліметалічних руд, транспорт, хімічні засоби захисту сільськогосподарських культур від хвороб і шкідників. Найбільш потужні потоки важких металів виникають навколо підприємств чер-ний, особливо кольорової металургії, в результаті атмосферних викидів. Внаслідок недосконалості технологічних процесів і засобів для оч-ки викидаються газів забруднюються атмосфера, грунтовий і рости-них покриви.
Облік джерел атмосферного повітря та інвентаризація викидів ведеться в багатьох країнах.
Про внесок різних джерел у забруднення навколишнього середовища країн Європи окремими важкими металами можна судити по 1 даними D.M. Pacend і D. Е. Hassen. Так, вклад в загальний викид кадмію частка цинко-кадмієвих плавильних заводів становить 60%, мідно-нікелевих - 23%, від спалювання палива і відходів - 10 і 3% відповідно. Забруднення природного середовища свинцем відбувається, головним чином, в результаті спалювання 1 бензину (60%) і виробництва кольорових металів (22%); вироб-ництво заліза, сталі, феросплавів вносить 11% загального викиду свинцю. Цинком забруднюють середовище викиди цинко - кадмієвих плавильних заводів (60%); при виробництві желе §за, стали і сплавів в навколишнє середовище надходить 13% загальної кількості викидів цинку, в результаті спалювання відходів - 117 і деревини - 6%. Основні джерела забруднення міддю. мідно-нікелеві плавильні заводи (50%), спалювання палива А (22%), виробництво заліза, сталі та феросплавів (11%), I спалювання деревини (11%).
Забруднення природного середовища токсинами відбувається, як правило, в результаті роботи промислових комплексів, а не окремих під-приємств. З огляду на, що щільність потоку випадають металів на під-стілающую поверхню пропорційна їх концентрації в повітрі, за допомогою спеціальних методик оцінюють конкретне джерело надходження металів в навколишнє середовище.
Так, співробітниками Інституту експериментальної метеорології (ІЕМ) встановлено, що навколо підприємств по виробництву легованих сталей грунту в значній мірі забруднені кобальтом, молібденом, вольфрамом і цинком; навколо залізорудного виробництва - свинцем, сріблом і миш'яком.
Основні джерела антропогенних викидів шкідливих речовин в ат-мосферу зосереджені в індустріальних країнах Північної Америки та Європи, т. Е. В Північній півкулі.
Промислові джерела аерогенним забруднення грунту металу-ми локалізовані в просторі, тому вони створюють високі рівні забруднення грунтів в обмежених районах. Залежно від висоти і дисперсного складу викидів в локальній зоні забруднення випадає 10-15% кількості металів, що надійшли в атмосферу. Конфігурація изолиний вмісту металу в грунті навколо джерела викидів -в ос-новних відповідає кліматичній розі вітрів. Надходження металів в грунт поблизу джерел викидів відбувається зазвичай у формі нерас-творяться з'єднань.
Масштаби забруднення природного середовища техногенними викидами, що містять важкі метали, добре ілюструють знімки снігового покриву, зроблені з штучних супутників Землі.
Так, були визначені площі навколо 540 великих міст колишнього СРСР, де відбувається систематичне зимовий забруднення снігового покриву. Площі ореолів, що відображають хронічну за-бруднення снігового покриву в різних містах, становлять від 4 тис. Га до 2,1 млн га, а в районі промислових комплексів досягають 18 млн га. Географічне розташування областей з хронічним забрудненням снігового покриву відповідає ступеню їх урбанізації. На фотозображення ETC поступово висвітлюються з півдня і південного заходу на північ і північний схід, що характеризує розміщення промислових агломерацій, міських поселень і їх вплив на навколишнє середовище. Загальна площа, підвладна пиловим забрудненням, перевищує 1 млн км 2 (більш 100 млн га). що становить 5% території, на якій формується стійкий сніговий по-, кров. Встановлено, що за 15 років спостережень ореоли навколо. більшості міст, хоча і повільно, але збільшуються, а на 1 місці розвиваються промислових центрів з'являються нові. Весняна картина з ростом урбанізації стає все більш строкатою, а частка чистих снігів з кожним роком зменшується.
У поглинанні важких металів ґрунтами діють 2 механізму: - перший включає адсорбцію з утворенням зовнішньо- і внутрісферному комплексних сполук з мінеральними і органічними компо-нентами грунтів;
- другий полягає в осадженні з ґрунтового розчину труднорастворі-мих з'єднань, т. е. в освіті вторинної твердої фази.
У подальшу долю металів, що утворюють міцні зв'язки з кисло-родом і сіркою, велику роль відіграє комплексне освіту з органі-ного речовиною. При досить високій концентрації металу в рас-творе починається осадження вторинної твердої фази: гідроксидів заліза, алюмінію, карбонатів кальцію, магнію, сульфідів цинку, кадмію, ртуті. При цьому концентрація металу в розчині заздрості від аніону, забезпечують-вающего мінімальну розчинність катіона.
Надходження важких металів у рослини. Важливе місце при розроб-лення заходів з охорони природного середовища від забруднення техногенних-ними викидами займає вивчення поглинання важких металів рас-теніямі. Проблема надходження металів в рослини має 3 практиче-ських аспекти:
- по-перше, рослини є проміжним резервуаром, через який метали переходять з води, повітря і, головним чином, грунту в організми людини і тварин, у зв'язку з чим необхідна розробка методів захисту харчових ланцюгів від проникнення токси-кантів в небезпечних концентраціях;
- по-друге, доведена токсичність важких металів для самих рослин - як для нижчих, так і для вищих, що ставить ряд питань про реакцію рослин на надлишок важких металів у середовищі;
- по-третє, з'ясування можливості використання рослин як біоіндикаторів забрудненої природного середовища важкими металами. Відомо, що при аеротехногенного забруднення довкілля тя-желимі металами можливі два основних шляхи їх надходження в рас-тенія: 1) з атмосфери - через листову поверхню і 2) з грунту - через кореневу систему.
Більшість проведених досліджень присвячено вступу тя-желих металів в рослини через кореневу систему. Поглинання метал-лов корінням може бути пасивним (неметаболіческім) і активним (ме-таболіческім):
- пасивне поглинання відбувається шляхом дифузії іонів з грунту-ного розчину в ендодерму коренів;
- при активному поглинанні необхідні витрати енергії метаболич-ських процесів, і ця дія спрямована проти хімічних інгредієнтів. При звичайних концентраціях в грунтовому розчині поглинання тя-желих металів корінням рослин контролюється метаболічної процесами всередині коренів. Виявляється в ряді випадків падіння концентрації металів в розчині поблизу поверхні коренів відображає більш високу швидкість поглинання корінням в порівнянні з дифузії-онним і конвективним переносом в грунті. При високих концентраціях важких металів у ґрунтовому розчині в транспорті їх до коріння рас-тений переважну роль відіграє дифузія.
- Як правило, високою стійкістю до дії металів отли-зустрічаються види рослин, що ростуть в біохімічних провінціях з високою-кими концентраціями важких металів протягом тривалого історія-тичного періоду (металлофіти). Формування стійкості до металів має генетичну основу. Еволюційні зміни у рослин, воз-виникаючі під дією важких металів, відрізняють їх від популяцій тих же видів, що ростуть на звичайних грунтах. До металлофітам, наприклад, відно-сят рослина Silene maritina, нагромаджує в золі цинку до 21000 мг / кг. Розрізняють псевдометаллофіти, здатні накопичувати метали тільки при попаданні на збагачений ними субстрат - Festuca ovina, Agrostis tenuis, A. Stolonifera L.
На грунтах, забруднених ртуттю, встановлено, що співвідношення со-тримання цього елемента в коренях, листках і зерні становило відпо-венно 30. 3. 1, т. Е. Порівняно невелика частина надійшла в рас-тенія ртуті досягала зерна, залишаючись переважно в коренях.
Переважне накопичення металів в коренях пояснюється тим, что_ при проникненні в плазму відбуваються інактивація і депонуються-вання значних кількостей важких металів в результаті освітньої-ня малорухомих з'єднань з органічними речовинами.
Для мінімізації переходу металів із ґрунту в рослини рекомендується використовувати метод раціонального підбору культур. Перевага необ-ходимо віддавати, по-перше, технічним культурам, більш стійким до впливу важких металів; по-друге, тим харчовим і кормовим культурам, товарна (вживається в господарстві) частина яких найменш піддається проникненню токсичних металів і не накопичує їх.
При розробці заходів з охорони природного середовища від забруднюючих-вати техногенними викидами необхідно враховувати надходження тя-желих металів в рослини з атмосфери через листову поверхню, з грунту через кореневу систему, а також впливають на них фактори.