При більш детальному вивченні білкового обміну виявилося, що надлишкова концентрація важких металів у рослинах впливає на його фракційний склад, при постійності вмісту глобулінів зростає кількість проламінів, глютелінів і нерозчинного залишку і дещо зменшується вміст альбумінів. Ця обставина вказує на погіршення складу білків, зокрема на зниження вмісту лізину.

Важкі метали, починаючи з певної концентрації, гальмують процес фотосинтезу і зменшують транспірацію рослин. При високому вмісті у середовищі, наприклад РЬ, продуктивність фотосинтезу в різних сільськогосподарських культурах виходить на рівень 10% від максимальної, а транспірація скорочується майже у 20 разів порівняно з контролем (Bazzaz et al., 1985) [16, 148].

Результатом пригнічення токсикантами фізіолого-біохімічних процесів є загальне послаблення опору рослин до хвороб і шкідників, що називається «вторинною» дією токсикантів.

Рис. 1. Фітотоксичність важких металів

Токсичну дію металів на рослини можна прослідкувати по росту:

· 0-2 - ріст відсутній;

· 2-3 - гостра нестача;

· 3-4 - середня нестача;

· 4-5 - оптимальний вміст;

· 5-6 - слабка токсичність;

· 6-7 - сильна токсичність;

· 7 - загибель рослини.

На відміну від симптомів нестачі, які для кожного елементу є специфічними, ознаки надлишку більш-менш однакові. Згідно зі схемою Busser, при поступовому зростанні концентрації іонів у середовищі спостерігається поступова поява ознак пригнічення рослинного організму:

· 1 - гальмування росту;

· 2 - хлороз листків;

· 3 - некрози верхівок і країв листків;

· 4 - відмирання коренів.

Якщо некрози листків і відмирання коренів виступають як прямий наслідок надлишкового вмісту елементу в рослинних тканинах, то хлороз і обмеження росту можуть бути також і результатом антагоністичних взаємовідносин надлишкового іону з іонами поживних речовин і виникнення таким чином індукованої нестачі у тканині.

Висока фітотоксичність властива Нg і Cd. Менш токсичними є Cu, Zn, Pb. У дослідах із зеленними культурами встановлено наступний ряд токсичності вивчених хімічних елементів: Cd > Ni > Zn, Cr > Pb [Foroughi et al., 1975] [19, 239]. Згідно з даними, фітотоксичність важких металів розміщується таким чином: Cd > Cu > Co = Ni > As = Cr > Zn > Mn = Fe > Pb.

K.V. Smilde (1981) розташував метали за фітотоксичністю в такий ряд: Cd> Ni> Cu> Zn> Cr і РЬ. Він вказує на те, що метали у чистому вигляді менш токсичні, ніж у поєднанні з іншими металами.

За чутливістю до кадмію рослини можна розмістити у такій послідовності (по зростаючій): томат, овес, салат, лугові трави, морква, редька, квасоля, горох. Цинк слаботоксичний для рослин, малотоксичний і молібден, навіть якщо він попадає у ґрунт у великій кількості. Мідь у високих концентраціях може мати токсичну дію на рослину, особливо на легких і малогумусних ґрунтах. Ознаки хлорозу й утворення численних зафарбованих у коричневий колір бічних корінців відмічалось у рослин при вмісті у ґрунті 0,7-1,1 кг/га сполук міді, які вилучаютьсь з водою. Найменшу безпеку становить свинець, оскільки у рослинах добре відлагоджена система захисту при проникненні його у кореневу систему.

1.6 Нормування вмісту важких металів у ґрунті

ГДК важких металів, мг/кг

1.6 Способи детоксикації важких металів, техногенно накопичених у ґрунті

Кларки і МДР важких металів у ґрунтах (за Н.А. Черних, В.Ф. Ладиніним)

Таблиця 1.7

Регіональні кларки важких металів для ґрунтів України, мг/кг (за А.І. Фатєєвим)

· * - середній вміст

· ** - діапазон коливань

Свинець. Ґрунт: кларк Рb у літосфері - 1,6*10^-3%, 16 мг/кг. У ґрунті кількість його коливається від 0,37*10 ^-3 до 4,33*10 ^-3%. Розроблені ГДК значно відрізняються один від одного. За одними даними, ГДК валових форм Рb у ґрунті становить 100 мг/кг, за іншими - 15-20 мг/кг; 32 мг/кг. ГДК рухомих форм свинцю в ґрунті становить 2 мг/кг.

Рослини: свинець має невисоку фітотоксичність: наявність діючої у рослинах системи інактивації елементів, що проникають у кореневу систему, затримує основну частину Рb у коренях рослин. Дуже високі концентрації Рb можуть суттєво пригнітити ріст рослин і викликати хлороз, обумовлений порушенням надходження Fe.

Звичайний вміст Рb у сільськогосподарських культурах, що використовуються в їжу, - 1-5 мг/кг сухої речовини. ГДК Рb овочевих і зернових культур становить 0,3 мг/кг, але є і більш високі показники (до 10 мг/кг сухої маси). Допустима концентрація у кормах -до 10 мг/кг.

Тварини і людина: отруєння тварин свинцем трапляється у місцевостях, де трава містить до 150 мг і більше свинцю в 1 кг сухої речовини. Крім того, часто причиною отруєнь тварин цим елементом є транспортні засоби, у яких перевозять корми, забруднені сполуками свинцю, що широко застосовується у промисловості й потрапляє в атмосферу та воду.

Кадмій. Ґрунт: кларк Cd і літосфері 1,3*10^-5% або 0,13 мг/кг. У ландшафті Cd є рідким розсіяним елементом. Cd численні основні, подвійні і комплексні: сполуки. ГДК у воді 10 мг в 1 л. Для ґрунтів Франції встановлено ГДК Cd 3 мг на 1 кг ґрунту, ,у нашій країні - 3 мг/кг для валових форм і 0,7 мг/кг - для рухомих. Більш інтенсивно надходить Cd у рослини на кислих ґрунтах і значно менше - на нейтральних і лужних, тому для зниження надходження його у рослини велику роль відіграє їх вапнування.

Токсичний вплив на рослини: цей елемент, маючи надзвичайно високу токсичність, легко пересувається у ґрунтах, швидко засвоюється рослинами і нагромаджується у них. Він має кумулятивні властивості. Унаслідок надмірного вмісту кадмію в рослинах спостерігається почервоніння і хлороз листків, стебел, черешків.

У природній рослинності західних штатів США концентрація кадмію коливається у межах 0,03-0,3 мкг/г сухої речовини. У зерні злаків з різних країн вміст кадмію змінюється від 0,02 до 0,2 мкг/г сухої речовини. Згідно деяких даних, середня концентрація кадмію в рослинах суходолу дорівнює 0,005 мкг/г сухої речовини.

Середній вміст в органах рослин: зерно - 0,2-4 мг/кг; солома - 0,1-12 мг/кг. Фітотоксичність Cd пояснюється його близькістю за хімічними властивостями до Zn. Може виступати у ролі Zn у багатьох біохімічних процесах, порушуючи роботу ферментів. Це призводить до цинкової недостачі і, як наслідок, пригнічення рослини та її гибелі.

Токсичний вплив на тварин і людину, токсичність кадмію проявляється досить сильно. Є дані про ембріофобну і канцерогенну дію кадмію. Цей метал здатен заміщувати цинк у ензиматичних системах, необхідних для формування кісткової тканини, що супроводжується важкими захворюваннями. Відоме гостре захворювання, що вражає кісткову систему (хвороба ітаї-ітаї). Негативний вплив на тварин виявляється не відразу після поїдання корму, що містить надмірну кількість кадмію, а через деякий час.

Кадмій знижує здатність організму протистояти хворобам. Він має мутагенні і канцерогенні властивості, негативно впливає на спадковість, а також руйнує еритроцити крові, сприяє захворюванням нирок і сім'яних залоз, викликає гастрит і анемію (МінєєвВ.Г. та ін., 1981) [19, 264].

Для людини допустима доза Cd становить 70 мкг на добу для дорослих і повністю виключає його присутність у питній воді та їжі для дітей.

Розділ 2. Методика обстеження земель навколо підприємств-забруднювачів

Як свідчить багаторічний досвід з цього питання, що зона істотного забруднення ґрунтового покриву навколо промислових підприємств охоплює територію в напрямку пануючих вітрів до 20-30 км і із інших напрямків 10-15 км. Розподіл атмосферних викидів по площі довкола відбувається в певній закономірності на промисловій площадці підприємства переважають викиди, що надходять із заводських труб і вентиляційної системи: в радіусі 0,5-1 км випадають найбільш великі і важкі частки; на відстані 1,5-2,5 км знаходиться зона максимального і різноманітного забруднення; на відстані 2,5-5,0 км при високих заводських трубах розташована зона такого ж різноманітного забруднення, але викиди мають більш тонкий гранулометричний склад; у смузі 5-10 км зосереджуються газопилові викиди різноманітного складу, однак щільність покриття ними тут значно менша.

Перед обстеженням забрудненості ґрунтового здійснюють рекогностировочний об'їзд територій під час якого уточняють розміщення населених пунктів напрямок сільськогосподарського виробництва та випадки захворювання жителів населених пунктів. Обстежуючи умови забруднення навколишнього середовища промисловими викидами, необхідно підтримувати зв'язок з державними органами охорони природи, місцевими установами санітарно-епідеміологічної та гідрометеорологічними службами, які мають пункти контролю за станом повітря, води, ґрунту. Ступінь забруднення ґрунтового покриву попередньо оцінюється за показниками кислотності, лужності, засоленості, співвідношення C/N в гумусі, вмісту сірки тощо. Висновок про дальність переносу техногенних викидів робиться на підставі всієї зібраної інформації, яка використовується також при виготовленні прогнозної (загальної) картосхеми. Вона обов'язково потрібна на початковому етапі обстеження, як первісна основа. Загальну картосхему виготовляються у такий спосіб: на плані місцевості навколо підприємства забруднювача в радіусі 10 км по периметру проводять зовнішню мережу території підвищеного вмісту важких металів, після чого намічають виїзні маршрутні лінії для відбору зразків ґрунту, а також орієнтовні місця розташування, розмір і конфігурацію ключових, та елементарних ділянок і пробних (робочих) площадках.

Розуміти терміни і назви ділянок потрібно так:

Ключова ділянка - це найменша геоморфологічна одиниця ландшафту, що в достатній мірі відображає тип, підтип тобто генезис і властивості ґрунту, ґрунтотворної породи, а також рельєф території, гідрологію, рослинність і т. д. В її межах виділяють елементарні ділянки.

Елементарна ділянка - це частина площі ключової ділянки, яка досить однорідна за мезорельєфом і ґрунтовим покривом на рівні виду і різновиду. В межах ключової ділянки їх може бути одна або декілька. Розмір елементарної ділянки величина не постійна і збільшується по мірі віддалення від джерела забруднювача. Чим далі від підприємства, тим більше елементарних ділянок.

Робоча (пробна) площадка. В межах елементарної ділянки виділяється робоча площадка, яка призначена безпосередньо для відбирання проб ґрунту з яких складається гніздова проба, основний розмір ділянки 1 га, але якщо її ґрунтовий покрив різноманітний виділяють 2-3 робочі ділянки.

На плані місцевості орієнтовне розміщення пробних площадок здійснюється за такою схемою: безпосередньо навколо підприємства намічають пробні площадки по 8 румбах; в радіусі 1,5-2,5 км (зона найбільшого забруднення) - по 10-12; в радіусі 2,5-5,0 км - по 12-16; в радіусі 5-10 км - по 16-24 румбах і так далі. В полі місця розташування, як пробних площадок так і елементарних та ключових ділянок, уточнюють з урахуванням ландшафтно-геохімічних особливостей території, що обстежується. При розміщенні за румбами відстань між пробними площадками становитиме 1,5-2 км, а їх загальна кількість складатиме на орних землях 100-200, а з урахуванням площ під лісами, луками пасовищами - приблизно 200.

Кількість точкових проб ґрунту, необхідних для складання гніздової проби, повинна бути тим більше чим сильніше варіювання (строкатість) вмісту важких металів. На великій відстані від джерела забруднення, де рівень забруднення і вміст важких металів мало відрізняється від фонового (природного), кількість точкових проб може бути такою як при картографуванні мікроелементів - 20-30 проб. З наближенням до підприємства для складання гніздової проби беруть 40-60 точкових проб ґрунту. Час відбору ґрунтових проб не має істотного значення, але господарської точки зору дану роботу краще виконувати до сівби на весні, або восени після збирання врожаю.

2.1 Обстеження земель навколо підприємства ВАТ «Рівнеазот»

Висновки:

1. Вміст ртуті та свинцю в ґрунті на полях поблизу ВАТ «Рівнеазот» не відрізняється від середніх значень отриманих при агрохімічній паспортизації с/г угідь

2. Середній вміст кадмію і міді в ґрунті вищий в 3 і 2 рази відповідно, а цинку в 3 рази менший порівняно з результатами агрохімічної паспортизації.

Висновки

1. Белюк С.А., Блохіна Н.М., Билолипський В.О. та ін. Методика моніторингу земель, що перебувають в кризовому стані. - Харків, 1998.

2. Бiлявський Г.О.Основи загальної екологiї: Пiдручник/ Г.О.Бiлявський, М.М.Падун, Р.С.Фурдуй. -- К.: Либiдь, 1993. -- 304 c.

3. Боков В.А. Основы экологической безопасности: Учеб. пособие/ В.А.Боков, А.В.Лущик. -- Симферополь: СОНАТ, 1998. -- 224 c.

4. Герасимчук А.А. Основи екологiї: Опор. курс лекцiй: Навч. посiб./ А.А.Герасимчук, Ю.I.Палеха. -- К: Укр.-фiн. iн-т менедж. i бiзнесу, 1999. -- 68 c.

5. Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб. -- К.: Знання, 2000.

6. Довідник з агрохімічного та агроекологічного стану ґрунтів/ за редакцією Б.С. Носко та ін.. - К.: Урожай, 1994.

7. Закон України «Про охорону земель» // Відомості Верховної Ради (ВВР), -- 2003// № 39 -- С.349.

8. Екологічний енциклопедичний словник / Під заг. ред. І.І.Дедю. - Кишинів, 1990.

9. Екологія: Навч. посібник, 2-е вид. - Львів: «Новий світ», 2004.

10. Інструкція до аналізатора ртуті «Юлія-2».

11. Корсак К. В., Плахотнік О. В. Основи екології. -- 2-ге вид. -- К.: МАУП, 2000.

12. Методика агрохімічної паспортизації сільськогосподарського призначення /за редакцією член-кор. УААН С.М. Рижука. - К., 2003.

13. Методика суцільного ґрунтово-агрохімічного моніторингу сільськогосподарських угідь / за редакцією О.О.Созінова, Б.С. Прістера. - К., 1994. - С.51.

14. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М.: ЦИНАО, 1989. - С.62.

15. Мякишев І. Проблеми українського ґрунтознавства. - Чернівці, 2001.

16. Основи ґрунтознавства. - Чернівці, 1999.

17. Основи екології: Навч. Посібник - 2-е видання. - К.: МАУП, 2000.

18. Охорона ґрунтів: Навч. посібник / М.К.Шикула, О.Ф.Гнатенко, Л.Р. Петренко, М.В. Капштик. - К.: Знання, 2001. - 398 с.

19. Панас P. M. Ґрунтознавство: навчальний посібник. - Львів: "Новий Світ - 2000", 2006. - 372 с.

20. Патика М.В. Відновлення здоров'я ґрунту //Матеріали міжнародної науково-практичної конференції «Оптимізація агроландшафтів: раціональне використання, рекультивація, охорона». -- Дніпропетровськ, 2-4 червня 2003. -- С. 45-47.

21. Петров К. М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы: Учеб. пособие для вузов. -- 2-е изд., стер. -- СПб.: Химия, 1998.

22. Про затвердження Положення про моніторинг земель: Постанова... 20 серп. 1993 р. № 661 // Уряд. кур'єр. - 1993. - № 136 - 137. - С. 11.

23. Про суцільну агрохімічну паспортизацію земель с. - г. призначення: Указ... 2 груд. 1995 р. № 1118 // Уряд. кур'єр. - 1995. - 14 груд. - С. 7.

24. Чернова Н. М., Былова А. М. Экология.-- М.: Просвещение, 1988.

25. Экология города: Учебник для вузов/ Под ред. Ф.В.Стольберга. -- К.: Либра, 2000. -- 464 c.

26. Эффективность сельскохозяйственного природопользования/Отв. ред. П. Ф. Веденичев. -- К., 1982.

27. Якість ґрунтів та сучасні стратегії удобрення /за редакцією Д. Мельничука, Дж. Хофман, М. Городнього. - К.: Арістей, 2004.