Антропогенное загрязнение почв. Влияние тяжелых металлов на состояние почв и развитие растений

Тяжелые металлы антропогенного происхождения попадают из воздуха в почву в виде твердых или жидких осадков. Лесные массивы с их развитой контактирующей поверхностью особенно интенсивно задерживают тяжелые металлы, при этом в первую очередь деревья удерживают самые мелкие частицы.

У свинца четко выражена тенденция к накоплению в почве, так как его ионы малоподвижны даже при низких значениях рН. Для различных видов почв скорость вымывания свинца колеблется от4г до 30г на гектар в год.В почвах, богатых фосфатами, свинец может отлагаться в виде малорастворимых фосфатов свинца [ Pb₃(PO₄)₂, Pb₄O(PO₄)₂, Pb₅(PO₄)₃ОН], в известняковых почвах – в виде карбоната (PbСO₃), при условиях благоприятствующих восстановлению, - в виде PbS из PbSO₄.

После постепенно проводимой с 1985 года замены моторного топлива, содержащего тетраэтилсвинец, топливом без свинца поступление последнего в почву резко снизилось. Большие загрязнения почвы свинцом можно обнаружить вблизи предприятий, где возможны выбросы этого элемента в атмосферу, а также вблизи установок по сжиганию отходов, где отсутствует достаточная очистка отходящих газов.

В отличие от свинца кадмий попадает в почву в значительно меньших количествах. Он заносится в почву из воздуха либо вместе с продуктами сгорания, либо с фосфорсодержащими удобрениями. В некоторых случаях источником загрязнения могут быть предприятия, связанные с переработкой кадмия. В кислых почвах с значением рН ниже 6 ионы кадмия весьма подвижны и накопление элемента не наблюдается. При рН>6 кадмий отлагается вместе с гидроксидами железа, марганца и алюминия, при этом происходит потеря протонов группами ОН. Такой процесс при понижении рН становится обратимым, и кадмий, а также другие тяжелые металлы могут необратимо медленно диффундировать в кристаллическую решетку оксидов и глин.

Соединения кадмия с гуминовыми кислотами значительно менее устойчивы, чем аналогичные соединениями свинца. Соответственно накопление кадмия в гумусе протекает в значительно меньшей степени, чем накопление свинца.

В качестве специфического соединения кадмия в почве можно назвать сульфид кадмия, который образуется из сульфатов при благоприятных условиях восстановления. Карбонат кадмия образуется только при значениях рН больше 8, т.о. предпосылки для его существования крайне незначительны.

Подвижность ионов меди еще выше, чем подвижность ионов кадмия. Это создает более благоприятные условия для усвоения меди растениями. Благодаря своей высокой подвижности медь легче вымывается из почвы, чем свинец. Медь оказывает токсическое действие и на микроорганизмы. Подвижность ионов меди в гумусовом слое ниже, чем в расположенном ниже минеральном слое.

К сравнительно подвижным элементам в почве также относится цинк. Цинк принадлежит к числу распространенных в технике и быту металлов. Растворимость цинка в почве начинает увеличиваться при значениях рН менее 6. При более высоких значениях рН и в присутствии фосфатов усвояемость цинка растениями значительно понижается. В лесных гумусовых почвах цинк не накапливается, напротив, он быстро вымывается благодаря постоянному естественному поддержанию кислой среды. При значениях рН более 6 происходит накопление цинка в почве в больших количествах благодаря взаимодействию с глинами.