Важкі метали в ґрунтах

Зростаюча увага людства до збереження та охорони навколишнього середовища викликає особливий інтерес до шляхів забруднення, розподілу по профілю, міграції у ґрунті, впливу на рослини, а в кінцевому результаті, і на здоров'я людини елементів важких металів. На мою думку, дослідження в цьому напрямку тільки починаються, і ще є багато невідомого.

Важкі метали - це елементи з порівняно великою атомною масою (свинець, ртуть, цинк, стронцій і інші). Доказана пряма залежність між вмістом мікроелементів у ґрунті і материнською породою. Але, навіть на одній підстилаючій і материнській породі вміст в кореневмісному шарі значно відрізняється. Причини цього в фаціальній відмінності і міграції елементів в ґрунтовому шарі за участю природних вод, поверхневого стоку і переміщення у зв'язку з цим твердої фази ґрунту.

В залежності від вмісту у ґрунті важкі метали виступають як каталізатори або інгібітори біохімічних процесів в рослинах. Нестача, або надлишок їх в літосфері викликає серйозні захворювання у людини.

Підвищення вмісту важких металів в ґрунтах інактивує ферменти, в першу чергу дегідрогеназу і протеазу, іноді подавляючи їх повністю.

Накопичення у ґрунті важких металів веде до зниження рН, руйнує ґрунтово-поглинальний комплекс. В дослідженнях на дерново-підзолистих ґрунтах встановлено, що забруднення важкими металами супроводжувалось суттєвими змінами біоти: зменшенням загальної кількості бактерій, їх спороутворенням, різким зменшенням актиноміцетів і збільшенням кількості грибів, зменшенням кількості ґрунтових комах і дощових черв'яків.

Слід відмітити, що не всі елементи важких металів є однаково шкідливими для рослини. До особливо токсичних відносяться Ni, Zn, Ca, РЬ, Сu. Поглинання і накопичення важких металів рослинами залежить від багатьох факторів: типу ґрунту, його фізичних і фізико-хімічних властивостей, вмісту органічної речовини, окислювально-відновних умов, антагонізму чи синергізму між металами, їх кількості в педосфері; температури ґрунту, типу рослинності, тощо.

Важкі метали розподіляються по профілю ґрунту дуже нерівномірно. Перерозподіл і міграція їх в ґрунті залежить від вмісту органічної речовини, гранулометричного складу, типу водного режиму, реакції середовища ґрунтового розчину, температури окремих горизонтів.

Так, високий вміст гумусу і вільних окисів заліза, які є основними носіями важких металів, слабокисла реакція ґрунту, важкий гранулометричний склад забезпечують міцну фіксацію мікроелементів і відносну їх нерухомість у ґрунтовому профілі.

Основна доля сполук токсичних елементів техногенного походження представлена оксидами, менше сульфідами, які трансформуються у ґрунті, але легко розчиняються в розбавлених сильних кислотах. Найбільше накопичується у ґрунті: Zn - коефіцієнт біологічного поглинання 10,8; Мn -7,5; Сu - 6,0.

Міграція мікроелементів по профілю ґрунту великою мірою зв'язана з тим, що мобільні їх форми потрапляють у ґрунт з рослинним осадом. По образному виразу відомого норвезького геохіміка В.Гольдшмідта рослина, як насос перекачує розсіяні метали із продуктів вивітрювання у верхні горизонти землі. Органічні рештки потрапляють у ґрунт у складі міцних комплексних органічних сполук, частіше в вигляді хелатів з порфіріновими кільцями, протогенними амінокислотами, поліфенолами.

Кількісні показники адсорбції важких металів в значній мірі залежать від рН середовища . В.С. Горбатов, Н.Г. Зирін вважають, що процеси адсорбції металів можуть змінювати, а саме, знижувати величину рН ґрунтових розчинів. На думку цих авторів причинами цього явища є: виділення протонів при гідролізі солей важких металів, витіснення катіонів при специфічній адсорбції металів.

В ґрунтах з елювіально-ілювіальним профілем елювіальний горизонт збіднюється важкими металами, тоді як ілювіальний горизонт збагачується ними. В мулистих частинках вміст важких металів у 2-4 рази більший ніж у ґрунтовій масі в цілому.

В залежності від констант рівноваги мікроелементи здатні конкурувати між собою. Кальцій конкурує з Мn і Zn , витісняючи їх з комплексних сполук. Тому надзвичайно ефективним заходом зниження надлишку марганцю і цинку в ґрунтах є проведення вапнування. Якщо активність Са в ґрунтовому розчині більша, ніж активність Мn2+ і Zn2+, тоді два останніх катіони будуть виходити із комплексів, міграція їх у ґрунтовому комплексі знизиться.

Отже, важкі метали в залежності від їх вмісту у ґрунті виступають або як каталізатори, або як інгібітори ґрунтових біохімічних процесів. Антропогенні фактори великою мірою впливають на вміст важких металів у ґрунті, зокрема надмірна кількість хіммеліорантів і мінеральних добрив може різко збільшити вміст важких металів у ґрунті.[1]

Цікаві статті з розділу

Заходи щодо зменшення пестицидного навантаження на агроекосистеми
Еколого-технологічна, санітарно-гігієнічна характеристики та оцінка пестицидів. Збирання високих урожаїв сільськогосподарських культур у сучасних умовах неможливе без захисту рослин, який в ...

Еколого-економічні аспекти раціонального природокористування
Суттєво: Після вивчення матеріалу ви повинні: Знати: - що таке екологічний збиток; з яких витрат він складається; - як встановлюється плата за забруднення навколиш ...

Екологія міських систем
Що являє собою місто? Передусім, місто уже на початку свого існування являло собою факт концентрації населення знарядь виробництва, капіталу, тоді як для села характерним і донині є протиле ...