Метали, які входять до складу засобів хімізації сільськогосподарського виробництва

Це може вносити в ґрунти окремі види забрудників, найчастіше – важкі метали (Pb, Zn, Cs, Ni, Co та ін.).

Пестициди

Це збірна назва засобів для боротьби з бур’янами, шкідниками, грибними захворюваннями сільськогосподарських культур тощо. Деякі речовини використовують для одночасного дозріванню врожаю (ретарданти, ауксини), скидання листя перед збиранням (дефоліанти), боротьби з масовим розмноженням водоростей (альгіциди). Найбільше вони потрібні під час вирощування рису, винограду, а також зернових і овочевих культур на поливних землях. Окремі пестициди стійкі в довкіллі, здатні до біоакумуляції, токсичні для людей і тварин (спричинюють отруєння, каліцтва, утворення злоякісних пухлин).

Пестициди, які використовують в Україні, поділяють на три групи:

· препарати рослинного, грибного та бактеріального походження;

· неорганічні препарати, до складу яких входять ферум, купрум та ін.;

· синтетичні органічні препарати, що містять хлор, сульфур, фосфор.

Пестициди останньої групи найнебезпечніші.

У 1983 р. в Росії у сільському господарстві використовувалися 25 кг хімічних добрив на людину; кількість новонароджених з генетичними відхиленнями становила 16,5% загального числа (при 30% генетичних порушень популяції загрожує загибель).

За хімічною природоюпестициди поділяють на:

· хлор-, фосфор- , меркурій-, арсенорганічні сполуки;

· похідні сечовини;

· похідні карбамінової, тіо- і дитіокарбамінової кислот;

· похідні фенолу;

· сульфурвмісні та купрувмусні.

Класифікація пестицидів за величиною ЛД₅₀(при одноразовому надходженні у травний канал):

· сильнодіючі, ЛД₅₀ < 50 мг/кг;

· високоотруйні, ЛД₅₀ = 50-200мг/кг;

· средньоотруйні, ЛД₅₀ = 200-1000 мг-кг;

· малоотруйні, ЛД₅₀ > 1000 мг/кг.

Накопичення пестицидів визначають за коефіцієнтом кумуляції К (відношення сумарної дози, що призводить до загибелі половину піддослідних тварин при багаторазовому введенні, до дози, яка спричинює таку саму загибель при одноразовому введені):

· надакамуляція, К<1;

· виражена кумуляція, К= 1-3;

· помірна кумуляція, К= 3-5;

· слабко виражена кумуляція, К>5.

За стійкістю в довкілліпестициди поділяють на:

· дуже стійкі (не розкладаються впродовж 2 років);

· стійкі (0,5-1 рік);

· помірно стійкі (1-6 міс.)

· малостійкі (переходять у нетоксичні сполуки впродовж 1 міс.).

Незважаючи на пропаганду відмови від пестицидів, їх виробництво зростає. Експерти ВООЗ вважають, що, попри концентрування пестицидів упродовж 40 років використання хлорорганічних (ДДТ, гексахлоран) і 30 років фосфорорганічних (хлорофос, карбофос), кількість хворих на рак не збільшилася і вплив пестицидів менший, ніж стресів, смогу, вихлопів автотранспорту, спалювання сміття.

Пестициди поліпшують окремих видів продуктів, наприклад знищують гриби на злакових, які зумовлюють фузаріоз зерна.

З іншого боку, факти протилежні. В Індонезії вважають, що впродовж 20 років пестициди завдавали більше шкоди, ніж принесли користі, знищивши не шкідників сільськогосподарських рослин, а їхніх природних ворогів. О. Яблоков наводить факти, коли пестициди стимулюють поширення небезпечних вірусів. На Кубані, де вносять багато пестицидів, діти до 14 років хворіють на туберкульоз у півтора рази частіше, ніж раніше.

Важкі метали

Це умовна назва металів, які мають щільність понад 6 г/см³, відносну атомну масу понад 50 а. о. м., більшість з яких токсичні (цинк, кадмій, меркурій, хром, плюмбум, манган).

Джерела надходження важких металів у ґрунт: відкритий видобуток корисних копалин; викиди металургійних заводів, хімічних підприємств, сміттєспалювальних фабрик; ТЕС; звалища відходів; атмосферні опади; пожежі тощо.

Метали порівняно легко накопичуються в ґрунтах, але повільно і важко видаляються з них. Період напіввидалення металів:

· цинку – до 500 років;

· кадмію – до 1100 років;

· купруму – до 1500 років;

· плюмбуму – до кількох тисяч років.

Середня масова частка металіву ґрунті,мг/кг:

· ферум – 55000

· манган – 5000

· хром – 3000

· барій – 500

· цинк – 10-100

· купрум – 2-100

· нікель – 10-80

· ванадій – 20-25

· олово – 10

· телур – 10

· плюмбум – 10

· берилій – 6

· кобальт – 1-5

· кадмій – 0,06

Поблизу гірничо-металургійних комбінатів у радіусі 5 км спостерігається висока забрудненість ґрунтів важкими металами, в радіусі 20-50 км – менша. Іноді виникають «технологічної пустелі», позбавлені гумусу й рослинності, значною мірою еродовані.

Навколо великих ТЕС забруднення відбувається в радіусі 10-20 км. Важкі метали вимиваються і з відвалів зол і шлаків ТЕС, що містять навіть радіонукліди в значних кількостях. Особливо забруднений ґрунт плюмбумом, що входить до складу палива, поблизу пожвавлених автомагістралей.

Хімічне забруднення ґрунтів металами оцінюють за сумарним показником забруднення Z_с,який визначають за формулою:

де С_і та С_фі – концентрація i – го забруднювального металу в пробі відповідно аналізованого та фонового (чистого) ґрунтів, мг/кг; n – кількість присутніх металів.

За значенням сумарного показника забруднення розроблена шкала (Ю. Саєт і Б. Равич), що відображає небезпеку забруднення ґрунтів для здоров’я людини.

Згідно з цією шкалою, при мінімальному значенні Z_с ( 8) небезпеки не виникає, ситуація відносно задовільна

При середніх значеннях Z_с (16-32) ситуація помірно небезпечна. Збільшується захворюваність дітей. Сумарна захворюваність досягає 15%.

При значеннях Z_с від 32-64 до 128 екологічна ситуація характеризується як надзвичайна (у першому випадку) і дуже небезпечна (за останнього значення). При Z_с = 32-64 зростає захворюваність дітей на хронічні хвороби, порушується діяльність серцево-судинної системи. Сумарна захворюваність зростає до 40%.

При максимальних забрудненнях і значеннях Z_с (>128) настає екологічне лихо, захворюваність перевищує 70%, зростає смертність.

Важкі метали в ґрунті можуть:

· утворювати малорухливі форми у вигляді малорозчинних сполук;

· зв’язуватися в стійкі розчинні комплекси з численними органічними лігандами, зокрема гуміновими та фульвіновими кислотами;

· мігрувати у вигляді розчинних сполук;

· накопичуватися в рослинах і передаватися по ланцюгах живлення;

· поглинатися ґрунтовим вбирним комплексом;

· потрапляти в організм ґрунтових мешканців.

Важкі метали є протоплазматичними отрутами, токсичність яких зростає зі збільшенням атомної маси.

Механізм токсичної дії катіонів металів різний і зумовлює:

· зниження активності ферментів (купрум, меркурій);

· утворення хелатів (клешнеподібних комплексів) зі звичайними метаболітами та порушення обміну речовин (ферум);

· взаємодію з клітинними мембранами і зміну їх проникності та інших властивостей (кадмій, купрум);

· конкуренцію з хімічними елементами, необхідними для живлення рослин (цинк входить до складу багатьох ферментів і заміщення його кадмієм спричинює порушення функціонування ферментних систем та загибель рослин).

Рослини мають різну стійкість до важких металів. Окремі види здатні накопичувати значні кількості їх, виступаючи в ролі геоіндикаторів. Цю здатність використовують і для очищення ґрунтів від катіонів важких металів.

Важкі метали впливають і на ґрунтову біоту, порушуючи рівновагу, що існує між видами внаслідок їх різної чутливості до забруднення ґрунту. Найстійкіші до важких металів целюлозолітичні бактерії та мікроскопічні гриби.

Контрольні запитання

1. Назвіть основні екологічні зміни ґрунтів під впливом людської діяльності.

2. Які ви знаєте антропогенні забруднювачі ґрунтів?

3. Що таке пестициди і яка їх екологічна роль?

4. Які з важких металів, що накопичуються в ґрунтах, найбільш небезпечні?

5. Що таке сумарний показник забруднення ґрунтів важкими металами? Як його розраховують?

Основні забрудники ґрунтів

(самостійне вивчення)

Мета:- розвинути у студента навики самостійної роботи з літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;

- проаналізувати, як нафтопродукти попадають до ґрунтів, які джерела виникнення радіоактивних ізотопів у ґрунтів.

Завдання: прочитати текст в підручнику Г.О. Білявський, Л.І. Бутченко «Основи екології: теорія та практикум» стр. 125-127. Скласти конспект згідно питань приведених нижче. Відповісти на питання для самоконтролю.

Нафта при високих концентраціях ізолює поживні речовини від коренів рослин; робить ґрунтову масу гідрофобною; при запустінні утворює асфальтоподібну масу на поверхні ґрунту. Радіаційний фон земної поверхні залежить від радіоактивності гірських порід, які виходять на поверхню. Як нафтопродукти потрапляють в ґрунт? Що є джерелами радіоактивних ізотопів у ґрунтах? Від чого залежить ступінь акумуляції радіонуклідів? Відповідайте на ці питання за наступним планом:

1 Шляхи потрапляння нафти та нафтопродуктів в ґрунт.

2 Вплив нафтопродуктів на процеси у ґрунті та залежність цього впливу від екологічних чинників.

3 Наслідки перебування нафтопродуктів у ґрунті.

4 Джерела радіоактивних ізотопів у ґрунтів.

5 Шляхи зменшення поглинання радіонуклідів рослинами.

Склавши конспект, закрийте зошит та відповідайте на запитання.

Запитання для самоконтролю

1 Як нафтопродукти потрапляють в ґрунт?

2 Як вони впливають на хімічні, біологічні, фізичні процеси в ґрунті?

3 Як впливає нафта у великих концентраціях на стан ґрунтів?

4 Як використовують нафтопродукти деякі бактерії та гриби?

5 Що є джерелами радіоактивних ізотопів у ґрунтах?

6 Що характеризує коефіцієнт акумуляції і від чого залежить його значення?

7 Як можна запобігти поглинанню радіонуклідів рослинами? Наведіть приклади.

Модуль 6