Проблема тяжелых металлов
Окультуривание почв садовых участков и повышение их плодородия напрямую связано с проблемой получения экологически безопасной плодоовощной продукции. С одной стороны, существует технологическая необходимость применения органических и минеральных удобрений, пестицидов, с другой стороны, присутствует неконтролируемое техногенное воздействие на окружающую среду (почву и атмосферу) со стороны промышленности и транспорта.
Серьезную опасность представляет насыщение среды обитания людей солями тяжелых металлов. К ним относятся: свинец, цинк, медь, молибден, кадмий, кобальт, ртуть, олово и др. Следует отметить, что тяжелые металлы, являясь в малых количествах микроэлементами, входят в состав многих растительных ферментов, однако в повышенных концентрациях они накапливаются и становятся токсичными для растений и людей. При этом в почве нарушаются физико-химические процессы, изменяется качественный состав гумуса и всего поглощающего почвенного комплекса, включая микробиологические процессы, аккумулируются токсические соединения, что в конечном итоге приводит к снижению почвенного плодородия. Поступление тяжелых металлов в растения зависит от кислотности почвы, содержания гумуса, механического состава почвы, условий увлажнения и других факторов.
Основными источниками поступления тяжелых металлов в среду являются:
- выбросы предприятий черной и цветной металлургии, тепловых электростанций, а также автотранспорта;
- химические средства защиты от вредителей и болезней;
- нетрадиционные формы удобрений - сапропели, осадки сточных вод, компосты из городского мусора и отходов различных производств,
Техногенному загрязнению почв, растений и продукции подвергается в большей степени приусадебные и садово-огородные участки, так как они размещены в пригородной зоне или вблизи от автотрасс. Выращиваемые здесь растения накапливают тяжелые металлы и в зависимости от степени загрязнения почвы могут снижать продуктивность. Например, потери урожая ягодных культур доходят до 80-95%. И конечно, такая продукция будет содержать тяжелые металлы в опасном для здоровья количестве.
Для решения этого вопроса садоводу и огороднику следует встать на разумную позицию научно-обоснованного применения средств химизации. Это касается, в первую очередь, соблюдения рекомендуемых доз внесения удобрений и пестицидов, а также их форм.
Сложность освобождения почв от избытка тяжелых металлов усугубляется тем, что они сохраняются в почве длительное время, несмотря на идущие крайне медленно процессы естественного самоочищения. Опытами Всероссийского селекционно-технологического института садоводства и питомниководства было показано, что «коварство» тяжелых металлов скрывается за тем фактом, что до определенного уровня содержания их в почве (например, свинца на землянике и кадмия на смородине) не проявляются никакие негативные симптомы по внешнему виду растений. Даже, наоборот, наблюдается более «пышный» рост этих растений. Однако при уровне загрязнения почвы свинцом 500 мг/кг, относящимся к безопасному для земляники, ягоды были непригодны для потребления по гигиеническим соображениям.
Задача снижения поступления токсичных веществ в растения может быть решена благодаря многоплановым комплексным мерам. В настоящее время все известные приемы детоксикации (освобождения) загрязненных тяжелыми металлами почв можно разделить на три группы.
1. Радикальные
А) Полное удаление загрязненного слоя почвы и замена его на «чистый» или прошедший специальную обработку. Прием используется при локальном загрязнении в ограниченном объеме.
Б) Переход на выращивание растений в защищенном грунте (для предотвращения попадания в почву атмосферных выбросов).
2. Биологические
А) Использование адаптационных возможностей растений. Например, таких, которые не накапливают тяжелые металлы в съедобных частях, или таких, которые относительно устойчивы к ним. Так, смородина и малина меньше страдают от избытка свинца, земляника и смородина — от избытка меди, вишня — от избытка кадмия.
Б) Использование растений-концентратов тяжелых металлов для регулярного удаления их надземной и подземной массы, а также специальных микроорганизмов, которые поглощают тяжелые металлы и тем самым делают их недоступными для растений.
В) Использование «металлоустойчивых» сортов. Проведенная Орловским селекционным институтом оценка сортов черной смородины по накоплению в ягодах солей тяжелых металлов показала, например, у сорта Минай Шмырев снижение содержания цинка и меди в 10 раз по сравнению с сортом Ершистая, а никеля и свинца в 3 и 14 раз (соответственно) по сравнению с сортом Орловия.
3. Физико-химические
Приемы влияют на подвижность тяжелых металлов и исключают их из биологического кругооборота или переводят в легкорастворимые и подвижные формы. К их числу относятся:
A) Промывка загрязненной почвы, например, кальциевой селитрой или внесение растворимых солей железа (хлорное железо) для удаления из почвы меди, кадмия, хрома, марганца, никеля.
Б) Изменение кислотности почвы (до оптимальной для каждой культуры) путем известкования и повышение содержания гумуса для уменьшения токсичности тяжелых металлов вследствие связывания их в недоступные для растений металлоорганические комплексы.
B) Применение минеральных удобрений (в рациональных дозах). Эффективность их во многом, зависит и от содержания гумуса в почве. Своеобразной «планкой», перейдя через которую резко возрастает отдача от минеральных удобрений, является 2%. Поэтому для пополнения запасов гумуса в почве необходимо регулярное внесение органических удобрений, помня, что в среднем на дерново-подзолистых почвах увеличение содержания гумуса на 0,1% дает доза их в 1 кг/м2.
Сбалансированное питание растений с помощью минеральных удобрений, кроме прямой функции обеспечения жизнедеятельности растений, влияет и на поведение тяжелых металлов.
Так, внесение азотных удобрений снижает токсичность свинца, меди и мышьяка; фосфорных удобрений — свинца, меди, кадмия, никеля и цинка; калийных удобрений (в повышенных дозах) - радиоцезия.
Г) Детоксикация почвы, загрязненной тяжелыми металлами, с помощью природных и искусственных сорбентов. К числу проверенных и эффективных сорбентов следует отнести цеолитовые туфы (5% от массы почвы), известь (1 кг/м2), торф (20 кг/м2), которые полностью устраняют фитотоксичность и отклонения качества ягод смородины и земляники. Ряд сорбент мелиорантов на основе цеолитовых туфов и сапропеля («Нара-1», Нара-2» и другие) показывают усиление детоксикационного эффекта в несколько раз как при моно-, так и при комплексном загрязнении почвы кадмием, свинцом, медью.
Таким образом, большинство из перечисленных приемов направлены на повышение плодородия почвы.
И поэтому можно считать доказанным, что чем плодороднее почва, тем меньше тяжелых металлов и других токсичных веществ может поступать в растения и тем чище получаемая от них продукция.