Агрохимия

Выпадение кислотных дождей, обычное в районах загрязнения среды тяжелыми металлами, повышает их подвижность и создает угрозу попадания в грунтовые воды, а также увеличивает вероятность поступления избытка этих металлов в растения.

Высокий уровень интенсификации производства, рост городов неизбежно вызывают негативные изменения в биосфере. Воздействие человека на биосферу в целом и на составляющие ее компоненты — педосферу, атмосферу и гидросферу — весьма сложно и многообразно и приводит чаще всего к необратимым последствиям. Все изменения антропогенной природы нарушают естественный, сформировавшийся в течение длительного периода баланс каждой экосистемы. В результате сельскохозяйственной деятельности многие экосистемы превратились в искусственные агроэкосистемы с существенно измененным химическим составом.

Загрязнение среды химическими веществами — один из наиболее сильных факторов разрушения компонентов биосферы. Среди загрязнителей химической природы тяжелые металлы имеют особое экологическое, биологическое и медицинское значение.

К тяжелым металлам относят группу химических элементов плотностью более 5 г/см³. Такое разделение характерно для технической литературы, где металлы классифицируются на легкие и тяжелые. В биологической классификации к тяжелым металлам относят металлы с относительной атомной массой более 40. Термин «тяжелые металлы» следует употреблять, когда речь идет об опасных для животных организмов концентрациях элемента с относительной массой более 40, и считать его же микроэлементом в том случае, если он находится в почве, растениях, организме животных и человека в нетоксичных концентрациях или используется в малых количествах как удобрение или минеральная добавка к корму для улучшения роста и развития растений и животных.

Главными источниками техногенного загрязнения биосферы являются промышленность и автотранспорт. Минеральные (N, Р, К), органические удобрения, средства химической мелиорации почв и защиты растений также усиливают техногенную нагрузку на окружающую среду, так как с удобрениями (особенно фосфорными и органическими) и пестицидами в нее поступают многочисленные примеси тяжелых металлов.

Тяжелые металлы, выделяемые антропогенными источниками, поступают в окружающую среду и вовлекаются в сложившиеся биогеохимические циклы. Одним из путей выявления и предупреждения негативных последствий антропогенных изменений в агроценозах является организация мониторинга, который включает систему наблюдений как за живой, так и за неживой частями биосферы.

Мониторинг ставит следующие основные задачи:

наблюдение за состоянием почвы и растений или биосферы в целом;

оценка и прогноз этого состояния;

оценка опасности антропогенного воздействия на окружающую среду, и в частности, на агроценозы, выявление источников загрязнения;

разработка мероприятий (рекомендаций), направленных на снижение опасности загрязнения среды и негативного влияния на животных и человека, а также своевременное прогнозирование и предупреждение нежелательных последствий, связанных с загрязнением.

Важной составной частью мониторинга антропогенных изменений в биосфере является мониторинг загрязнения почв тяжелыми металлами.

Почвенный покров не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, существенно снижающий токсичное действие тяжелых металлов и регулирующий поступление химических элементов в растение и, как следствие, в организм животных и человека. В отличие от атмосферы и гидросферы, где наблюдаются процессы периодического самоочищения от тяжелых металлов, почва практически не обладает такой способностью. Металлы, накапливающиеся в почвах, удаляются крайне медленно лишь при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. В этой связи разработка агротехнических мероприятий, снижающих поступление тяжелых металлов в сельскохозяйственные растения, приобретает большую агроэкологическую значимость. Все это требует детального изучения характера распределения и путей трансформации подвижных и неподвижных форм соединений тяжелых металлов в почве и контроля за их поведением в агроценозах.

С одной стороны, металлы-микроэлементы, оказывая непосредственное влияние на формирование урожаев сельскохозяйственных культур и качество продукции, являются важным компонентом почв; с другой стороны, чрезмерное поступление тяжелых металлов в биосферу в результате хозяйственной деятельности вызывает загрязнение почвы и растений вследствие накопления их выше допустимых концентраций, опасных для здоровья животных и человека. В настоящее время фоновым уровнем содержания тяжелых металлов в почвах принято считать естественное содержание металлов с учетом металлов антропогенного происхождения как следствие глобального переноса загрязнителей от источников их выброса в окружающую среду. Вероятно, наиболее правильно под «фоновым» следовало бы понимать содержание элемента в почвах, находящихся на большом удалении от источников загрязнения.