Микроэлементы и тяжелые металлы почв

Микроэлементы – это химические элементы, которые содержатся в почве и в биологических объектах в незначительных количествах.

К ним относятся В, Мn, Мо, Сu, Zn, Со, I, F. Они выполняют важную физиологическую роль в жизни растений, животных и человека; входят в состав витаминов, ферментов, гормонов.

Избыточное или недостаточное содержание микроэлементов в кормах и продуктах питания приводит к нарушению обмена веществ и развитию болезней у животных и человека.

Недостаток микроэлементов в почве резко снижает урожай растений и его качество.

Огромное значение в миграции микроэлементов и их биологической аккумуляции играют растения-концентраторы.

Для оценки обеспеченности растений важное значение имеет определение содержания подвижных форм микроэлементов.

Градация оценки почв по их содержанию в почве (мг/кг): очень бедные − при содержании Сu < 0,3; Zn < 0,2; Mn < 0,1; Co < 0,2; Mo < 0,05; B < 0,1; бедные − соответственно 1,5; 1; 10; 1; 0,15; 0,2. При таком содержании микроэлементов в почве растения хорошо «отзываются» на применение микроудобрений.

Однако необходимо предотвратить беспорядочное применение микроудобрений, так как это может привести к накоплению в почве тяжелых металлов (ТМ).

К ним относят более 40 химических элементов (Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co и другие), масса атомов которых превышает 50 а. е. м. Тяжелыми металлами принято считать и неметаллы (As, Se, F, Be и другие).

Избыточное содержание ТМ в различных объектах биосферы оказывает угнетающее воздействие на живые и растительные организмы.

Для контролирования содержания ТМ используют коэффициент биологического поглощения (КБП) − отношение содержания элемента в золе растений к его количеству в почве.

Его можно рассчитать по формуле:

где Ср − содержания элемента в золе растений,

Сп − содержания элемента в почве.

Большинство ТМ относятся к группе энергично и сильно накапливаемых элементов. Отрицательные последствия загрязнения почв ТМ.

Поступая по трофическим цепям (почва → растения → животные → человек), ТМ связываются с сульфгидрильными (SH) группами белков, подавляют их синтез, нарушая обмен веществ.

В почву ТМ поступают в виде оксидов (70–90 %), а также солей металлов (сульфаты, сульфиды, арсениды и другие). Большинство из них закрепляются в гумусовых горизонтах, сорбируются на поверхности гранул, связываются с гумусовыми веществами, аккумулируются амфолитоидами (Fе(ОН)3), входят в состав кристаллической решетки глинистых минералов, находятся в составе почвенной влаги и воздуха, являются составной частью почвенной биоты.

Устойчивость почвы к загрязнению тяжелыми металлами и экологические последствия зависят от показателей:

• природы металла (его химические и токсические свойства);
• содержания ТМ;
• формы химического соединения;
• период момента загрязнения.

Таким образом, почва, в отличие от других компонентов окружающей среды, выступает как природный буфер, контролирующий попадание ТМ в атмосферу, гидросферу и живое вещество.

Районы, где концентрация ТМ больше или меньше оптимальных для живых организмов уровней, называются природными геохимическими аномалиями.

Районы, где аномальная концентрация ТМ в почвах обусловлена техногенными потоками вещества, называются техногенными геохимическими аномалиями. В зависимости от масштабов они делятся на: глобальные, региональные и локальные.