Лаборатория "Московский регион" географического факультета МГУ провела анализ содержания тяжелых металлов в почвах садов, расположенных вблизи Московской кольцевой автодороги (МКАД). Содержание свинца в почве оказалось максимальным в непосредственной близости от МКАД - на расстоянии не более 10 м. Количество свинца превышало предельно допустимые концентрации (ПДК) и в овощах, выращенных в этой зоне: в свекле - в 1,9 раза (фоновое 0,76 мг/кг); в укропе - в 2 раза (фоновое 0,8 мг/кг). На расстоянии 50-70 м от МКАД содержание тяжелых металлов в овощах заметно снижалось, а на удалении более 100 м практически не выявлялось.
Не лучшим образом обстоят дела в огородах и садах, расположенных в других областях России. Так, в яблоках, поспевших вблизи автомагистрали на черноземах в Орловской области, содержание свинца превышало фоновое (0,1 мг/кг): на расстоянии 50 м - в 2,7 раза, на расстоянии 300 м - в 2,2 раза, на расстоянии 600 м - в 1,5 раза. То есть влияние дороги простиралось чуть ли не на километр. В близлежащем хозяйстве, сады которого расположены вдоль той же трассы и к тому же рядом с крупным промышленным объектом, яблоки оказались еще более "грязными": количество свинца в них на расстоянии 50 м от дороги превышало фоновое в 4,8 раза, на расстоянии 300 м - в 4,6 раза, на расстоянии 600 м - в 3 раза.
Наибольшей подвижностью тяжелые металлы обладают в кислых почвах, поскольку в кислой среде слаборастворимые окислы металлов и фосфаты переходят в ионную форму, легко усваиваемую растениями. Увеличение кислотности почвы на 1,8-2 единицы (диапазон изменения рН для почвы составляет 4-6,5) приводит к увеличению подвижности ионов свинца в 3-6 раз, цинка - в 3,8-5,4 раза, кадмия - в 4-8 раз, меди - в 2-3 раза, что в свою очередь ускоряет проникновение ионов тяжелых металлов в клетки растений. Усугубляют загрязнение растений тяжелыми металлами "кислотные дожди", частенько выпадающие вблизи крупных индустриальных городов.
Особенно хорошо усваиваются растениями тяжелые металлы в легких песчаных малоплодородных почвах с кислой реакцией.
ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Как почва, так и растения в садах загрязняются в результате работы транспорта (автомобильного, железнодорожного, авиационного), а также предприятий машиностроительной, металлообрабатывающей, химической и энергетической промышленности. Так, свинец поступает в атмосферу и почву из выхлопного газа двигателей внутреннего сгорания. Кадмий, медь, свинец, цинк - в результате истирания автопокрышек. Цинк и медь - вместе с атмосферными осадками, то есть из промышленных и транспортных выбросов. Кадмий, марганец, никель, свинец (до 80%) - с органическими удобрениями (в частности, с осадками сточных вод, по "удобрительной" ценности не уступающими подстилочному навозу), а также с известковыми удобрениями (каменноугольной, сланцевой золой).
В больших количествах кадмий может содержаться в фосфорных удобрениях, например в суперфосфате. Фосфорные удобрения в качестве примесей "богаты" и другими тяжелыми металлами (свинцом, хромом, кобальтом, никелем, ванадием, цинком, медью). Меньше всего примесей в суперфосфате, полученном из апатитов Кольского полуострова.
К счастью, фосфорные и органические удобрения, а также известь содержат тяжелые металлы в составе слаборастворимых соединений, поэтому в растения поступает лишь их малая часть. Гораздо более активно поставляют тяжелые металлы (свинец, медь, цинк) в растения внесенные в почву калийные и азотные удобрения. Влияние пестицидов и фунгицидов на общее загрязнение почв и растений тяжелыми металлами незначительно.
По данным специалистов Центрального института агрохимического обслуживания, полученным за период с 1981 по 1990-е годы, почвы Московской области больше всего страдали от загрязнений осадками сточных вод, на втором месте (30-40%) - влияние атмосферного загрязнения; влияние минеральных удобрений очень незначительно - менее 3%.
ЗДОРОВЬЕ РАСТЕНИЙ И ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ
Симптомы "отравления" растений тяжелыми металлами внешне проявляются в замедлении их роста и развития, изменении цвета и увядании листьев, уродливости и недоразвитости корневой системы.
Особенно чувствителен даже к низкому содержанию основных металлов-загрязнителей - кадмия, свинца, цинка и меди - обычный клевер. Чувствительность других растений к тяжелым металлам неодинакова. Так, к избытку меди, который вызывает некроз (отмирание тканей листьев) и уродливость тех или иных органов растений, наиболее чувствительны злаки, бобовые, шпинат, гладиолусы; к избытку цинка - злаки, шпинат; к избытку кадмия - бобы, фасоль, шпинат, редис, морковь, овес. Признаки угнетения под действием свинца (снижение урожая, торможение роста, хлороз, или пожелтение листьев) наблюдаются у свеклы, моркови, репы, гороха, клевера, люцерны. Довольно устойчивы к избытку свинца злаки, огурцы и кукуруза.
Высокой устойчивостью к кадмию отличаются овощные культуры семейства капустных: репа, редис, салат. К примеру, листья салата (сорт Московский парниковый), концентрация кадмия в которых превышена по сравнению с ПДК в 23 раза, внешне не проявляют ни малейших признаков кадмиевого "отравления".
Однако металлы-микроэлементы не всегда опасны, в некоторых случаях растениям они просто необходимы. Без меди не образуется лигнин - полимерное соединение, похожее на целлюлозу, из которого в основном состоит древесина. Дефицит молибдена ведет к отмиранию или к неконтролируемому росту клеток. При недостатке железа проявляется хлороз.
Различные подкормки, содержащие микроэлементы, широко применяются как в сельском хозяйстве, так и на садовых участках. Нарушение баланса некоторых микроэлементов (например, повышение концентрации железа или снижение содержания цинка) создает благоприятную среду для роста микроорганизмов-патогенов - грибков или бактерий, что приводит к болезни. Так что баланс микроэлементов в растениях для получения высокой урожайности необходимо контролировать и поддерживать.
РАСТЕНИЯ - КОНЦЕНТРАТОРЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Растения накапливают соединения тяжелых металлов преимущественно в корнях. Но поступают тяжелые металлы в растения не только через корни, но и через листья. Степень накопления металлов в органах растений уменьшается в следующем порядке: корни - стебли - листья - плоды (семена). Что касается плодов, то от 38 до 59% тяжелых металлов сосредоточивается в кожице, от 15 до 30% - в мякоти (жмыхе) и 16% - в соке.
При одинаковых условиях выращивания в листьях земляники и малины кадмия накапливается в 3-4 раза больше, чем в листьях смородины и вишни (в среднем около 0,04 мг/кг), а свинца в этих же культурах - приблизительно одинаковое количество (в среднем около 0,5 мг/кг), за исключением земляники, в листьях которой его обнаружили в 2 раза меньше по сравнению с другими культурами.
ЗЕЛЕНЫЕ НАСАЖДЕНИЯ ОЧИЩАЮТ ПОЧВУ
В природе не существует растений, концентрирующих все тяжелые металлы, каждое растение аккумулирует определенные элементы. Например, одуванчик лекарственный и полынь обыкновенная накапливают медь, цинк, железо, свинец, марганец; горчица полевая и белая - селен; гречиха сахалинская и кукуруза - свинец; горец, щавель и гречиха - кадмий. Правильно подбирая растения, можно очищать почвы от примесей тяжелых металлов.
Большое значение в защите садов от токсических соединений автомобильных выбросов имеют лесные полосы. Подсчитано, что одно взрослое дерево за вегетационный период обезвреживает количество свинца, содержащееся в 130 л этилированного бензина. За трехъярусными зелеными кулисами лесных полос в 5 раз снижается концентрация сернистого газа и в 8 раз - диоксида азота. Интенсивнее всего накапливают медь, кадмий, цинк дуб черешчатый и сосна. Сосна помимо этих соединений накапливает никель. Береза, ясень маньчжурский, туя западная, можжевельник концентрируют свинец. Береза аккумулирует еще и цинк.
*
Оценка уровня содержания тяжелых металлов в системе почва - удобрение - растение очень важна как для экологии, так и для сельского хозяйства. Но, к сожалению, исследования в этой области пока разрознены. Не существует комплексного подхода к проблеме, порой не принимаются во внимание ни свойства почвы, ни состав используемых минеральных удобрений. Между тем именно эти два фактора позволяют эффективно воздействовать на содержание металлов в растениях, что в свою очередь может привести к уменьшению концентрации токсичных компонентов в садовых и овощных культурах и к правильному подбору зеленых насаждений для очистки почв от примесей тяжелых металлов. Ведь тяжелые металлы, в избытке вредные для растений, вредны и для нашего с вами здоровья.
Бюро справок
МЕТАЛЛЫ ПОЛЕЗНЫЕ И ВРЕДНЫЕ
- Обычно к тяжелым металлам относят более 40 химических элементов, обладающих в свободном виде свойствами металлов и имеющих атомную массу выше 50 единиц. Самые распространенные из тяжелых металлов - железо, хром, медь, свинец, селен, цинк, кадмий, никель, кобальт, ртуть, ванадий, марганец, молибден. Многие из них - цинк, медь, селен, кобальт, марганец, молибден - в низких концентрациях жизненно необходимы человеку, животным и растениям, то есть относятся к микроэлементам, которые входят в состав молекул ферментов, витаминов, гормонов, пигментов. В небольших количествах в клетках животных и растений присутствуют также кадмий, хром, ванадий и никель, но их физиологическая роль недостаточно изучена. Часто обнаруживаются в организмах живых существ ртуть и свинец, но пока неизвестно, играют ли эти металлы какую-либо роль в поддержании их жизнедеятельности.
- Безвредные и даже необходимые для жизнедеятельности организма человека дозы тяжелых металлов, накапливаясь, могут достичь постепенно токсической концентрации и привести ко многим нарушениям в организме. Так, "лишние" цинк и кадмий вызывают дефицит кальция и, как следствие, провоцируют заболевания опорно-двигательного аппарата и зубов; избыток кадмия и никеля увеличивает вероятность кожных заболеваний и риск злокачественных опухолей.
- Небезопасны для человека и "нефизиологические" тяжелые металлы, которые не являются микроэлементами: к примеру, отравление свинцом вызывает симптомы умственной отсталости, а ртутное - приводит к развитию психических расстройств.
- Не менее вреден и недостаток тяжелых металлов. Так, нехватка цинка снижает иммунитет, приводит к поражениям костей, подавляет синтез инсулина, провоцирует развитие некроза печени. При дефиците марганца происходит деформация скелета. Недостаток селена способствует снижению иммунитета организма, усиливает риск кардиологических и онкологических заболеваний. При несбалансированном поступлении в организм железа, меди, цинка, кобальта, хрома развивается бесплодие, становятся хрупкими кости.
- Металлы-микроэлементы поступают в организм человека извне. Причина нарушения их баланса кроется не только в неправильном питании или плохой экологии, но может быть вызвана каким-либо заболеванием. Так, при ишемической болезни сердца замедляется выведение меди, создается дефицит железа и цинка. При атеросклерозе в стенках сосудов снижается содержание цинка, марганца, ванадия, хрома, повышается содержание кадмия. При развитии и течении инфаркта миокарда изменяется концентрация марганца.
СОВЕТЫ ДЛЯ ОБЛАДАТЕЛЕЙ ЗЕМЕЛЬНЫХ НАДЕЛОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НЕДАЛЕКО ОТ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ
- С внешней стороны участка вдоль деревянного забора рекомендуется посадить как можно теснее друг к другу (целесообразнее в 2-3 яруса) живую изгородь. Лучше всего подойдут для такой изгороди кустарники с плотными листьями: шиповник, хеномелес, бирючина, магония, жимолость, лещина, боярышник, желтая акация, а также вечнозеленые хвойные растения: ель, сосна, можжевельник, туя, кипарисовик.
- С внутренней стороны забора хорошо разместить неприхотливые лианы: девичий виноград пятилисточковый, жимолость каприфоль, древогубец калинолистный.
- В садах, расположенных вблизи от магистрали, предпочтение следует отдавать таким декоративным кустарникам, как сирень обыкновенная и венгерская, бузина черная, дёрен белый, роза морщинистая, кизильник блестящий, лох серебристый и узколистный, лапчатка кустарниковая, чубушник обыкновенный, снежноягодник белый. Из деревьев меньше всего страдают от загазованности воздуха каштан конский, ольха, ясень, береза, скумпия, сосна горная, ель колючая, туя западная.
- Желательно применять физиологически активные препараты - регуляторы роста и биостимуляторы (эпин, эпин-экстра, циркон и др.), оздоравливающие растения, помогающие им противостоять неблагоприятным экологическим условиям и болезням.
- Регулярно использовать при выращивании овощей и фруктов органические и полные минеральные удобрения, включая внекорневые подкормки с микроэлементами. Проводить через каждые 3-4 года известкование почв.
- Мульчировать почву органическими материалами: опилками, торфом, древесной стружкой, смешанной с небольшим количеством мочевины.
- Не рекомендуется дополнительное использование в саду отравляющих веществ - пестицидов.
- Для детоксикации тяжелых металлов в загрязненных почвах по возможности применять природные и искусственные сорбенты (цеолиты, агровермикулит и др.), способные поглощать химические соединения и тем самым предотвращать их попадание из почвы в растения.
- В засушливое время года обильно поливать растения водой.
- Внимательно относиться к покупке земли или торфа. Хорошая дерновая земля содержит еще не перегнившие листья и корешки. Пылевидная земля чаще представляет собой осадок сточных вод, содержащий большое количество тяжелых металлов, или же землю, уже использованную для неоднократного выращивания тепличных растений.
- Не рекомендуется выращивать поблизости от дороги зеленные культуры (салат, укроп, петрушку и др.), большинство корнеплодов, лекарственные травы, а также использовать для чаёв или заготовок листья плодовых деревьев и ягодных кустарников. Но вполне возможно получение лука из репки на перо.
По сравнению с корнеплодами менее подвержены загрязнению плодово-овощные культуры (томаты, огурцы, кабачки и т.д.).
- Плоды и ягоды перед употреблением тщательно мыть, у яблок и груш - очищать кожицу.
- Как показывают исследования, меньше накапливают тяжелые металлы зеленоплодные сорта крыжовника, а также сорта черной смородины с крупными ягодами и сильно развитой корневой системой.
- Снижает поступление тяжелых металлов в землянику и малину посев в междурядьях этих культур ячменя или овса.
