Нормирование содержания тяжелых металлов в почвах и растениях

Антропогенная эволюция почвенного покрова зависит как от характера антропогенных воздействий, так и от особенностей природных свойств экосистем, их устойчивости к различным видам нагрузок и способности к восстановлению. Эта эволюция носит глобальный характер с сущест­венным изменением многих закономерностей распределения почв и струк­тур как планеты в целом, так и отдельных регионов.

Необходимо, прежде всего, получить и систематизировать всесторон­нюю информацию о комплексе антропогенных воздействий на почвы и почвенный покров страны, а также изучить трансформации различных по генезису почв и структур почвенного покрова под влиянием отдель­ных видов их воздействий. Особенно важно изучить устойчивость и ре­генеративную (восстановительную) способность почв и почвенного по­крова в различных природных обстановках.

Под нормированием следует понимать такую антропогенную нагрузку, которая при длительном (многолетнем) воздействии на почву не вызывает каких-либо патологических изменений в почвенной биоте и в свойствах ее абиотической части, особенно в почвенном поглощающем комплексе.

Нормирование содержания, в частности металлов, в почвах преду­сматривает установление их предельно допустимых количеств (ПДК). Под ПДК тяжелых металлов следует понимать такие их концентрации, которые при длительном воздействии на почву и произрастающие на ней растения не вызывают каких-либо патологических изменений или ано­малий в ходе биологических почвенных процессов, а также не приводят к накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах и, следовательно, не могут нарушить биологический оптимум для животных и человека.

Различают следующие виды экологического нормирования, ландшафтное, биотическое, почвенное. Нормирование содержания любого ингредиента для почвенно-растительного покрова встречает огромные трудности в связи с тем, что биота, почва, ландшафт, в отличие от сравнительно го­могенных (однородных) водной и воздушной сред, являются гетероген­ными компонентами биосферы в пространстве и времени.

Загрязнители можно разбить на 4 группы — почвохимически активные; биохимически активные; загрязнители, сочетающие в себе признаки обе­их групп; и индифферентные:

- в группу почвохимически активных загрязнителей включены вещества (оксиды щелочноземельных катионов, минеральные кислоты, щелочи, нефтепродукты и др.), воздействующие на щелочно-кислотные, окис­лительно-восстановительные условия, меняющие педохимическую об­становку, морфологию почвенного профиля;

- в группу биохимически активных загрязнителей включены вещества, активно воздействующие на биоту почвы. Это — деформанты, пести­циды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.;

- третья группа включает в себя соединения, вещества, являющиеся почвохимически и биохимически активными одновременно. Это, в первую очередь, тяжелые металлы в высоких концентрациях, способ­ные к гидролизу и оказывающие негативное воздействие не только на биоту, но и на физико-химические свойства почв, и ряд других ин­гредиентов, составляющих первые две группы;

- в группу индифферентных загрязнителей входят: оксиды кремния, железа, глинистые минералы и др., являющиеся индифферентными и не оказы­вающие существенного влияния на почвенно-растительный покров.

В соответствии с этой классификацией нормирование загрязнителей должно проводиться с учетом направленности, степени их воздействия на состав почв, их морфологию, на почвенную и наземную биоту.

Существует 3 способа загрязнения почв — агрогенный, гидрогенный, аэрогенный:

- первые два способа загрязнения воздействуют на природные или сельско­хозяйственные экосистемы в основном периодически и только через корневую систему;

- аэрогенный перенос загрязнений является наиболее масштабным по воздействию на природную среду, действует непрерывно, атакует и непосредственно наземный растительный покров. В связи с этим очень важно знать, во-первых, эффекты его непосредственного воз­действия на наземную биоту, во-вторых, скорость поступления и трансформации загрязнителей в почвах.

Большую работу по нормированию содержания химических ингреди­ентов в почвах проводят медики-гигиенисты. Согласно принятой ими схеме, нормирование подразделяется на:

- транслокационное (переход нормируемого элемента в растение);

- миграционное воздушное (переход в воздух);

- миграционное водное (переход в воду);

- общесанитарное, гигиеническое (влияние на самоочищающую способ­ность почвы и почвенный микробиоценоз).

При нормировании содержания тяжелых металлов в почвах некоторые ученые предлагают различать их весовые доли: губительные (летальные), снижающие урожай (сублетальные), не влияющие на рост, развитие и биомассу растений (толерантные) и те доли, которые ведут к накоплению элементов до уровня ПДК по пищевым и кормовым цепям.

В табл. 7 дана классификация почв с точки зрения уровня их загрязне­ния различными тяжелыми металлами, при этом выделяют 4 уровня.

Для того чтобы решить проблему нормирования воздействия того или иного токсиканта, необходимо иметь систему взаимосвязанных показате­лей: предельно допустимые нормы поступления вещества на единицу площади, предельно допустимые концентрации его в атмосфере, назем­ном растительном покрове, почвах, почвенно-грунтовых водах.

Таблица 7