Функцию регулятора изменений концентрации тяжелых металлов в клетке растений выполняют металлотионеины — богатые серой низкомолекулярные белки, связывающие кадмий, цинк, ртуть, медь, серебро.
Велико значение и транспирации. Растение перекачивает из почвы в атмосферу с током воды не только хлор, натрий, калий, но и ртуть, цинк, свинец. Процесс выделения этих токсичных металлов с испаряемой влагой можно рассматривать как средство избавления растений от вредных элементов.
В практике сельскохозяйственного производства более сбалансированного питания растений достигают путем применения оптимального состава удобрений, устраняющего недостаток или избыток тех или иных элементов. Сложность решения данной проблемы заключается в необходимости точного учета потребностей растений в элементах питания в период роста, наследственных особенностей культивируемых сортов и постоянно изменяющегося комплекса почвенно-климатических факторов жизнеобеспечения растений. Необходимо изучить возможное негативное последействие отдельных микроэлементов (кадмия, меди, лития, фтора, мышьяка, хрома, свинца) в результате техногенного загрязнения и вопросы охраны окружающей среды. Совместное действие нескольких тяжелых металлов (кадмий, цинк, свинец) менее токсично, чем каждого в отдельности, что объясняется антагонизмом ионов при их поглощении.
При помощи предварительного известкования загрязненных почв удается в несколько раз уменьшить содержание свинца в сельскохозяйственных культурах, выращиваемых на них. Этот прием еще эффективнее на полях, загрязненных кадмием. Внесение торфа и органических удобрений значительно снижает поступление в растения тяжелых металлов. У салата, выращенного на участке, загрязненном кадмием, снижается концентрация этого элемента в листьях при увеличении содержания в почве меди и никеля.
Содержание в почве таких тяжелых металлов, как кадмий, стронций, никель и цинк, в большей степени зависит от ее кислотности, в меньшей — от гранулометрического состава. Например, кадмий подвижен в кислых почвах с pH менее 5,5, а в слабокислых и нейтральных с pH 5,5—7,5; в щелочных и сильнощелочных с pH 7,5—9,5 он малоподвижен.
Известно, что органические компоненты почвы образуют с металлами слабоподвижные комплексы. Органическое вещество связывает тяжелые металлы прочнее, чем минеральное вещество почвы. Емкость поглощения металлов гумусом в 4 раза выше, чем поглощение их глиной.
Прочно фиксируются органическим веществом свинец и медь; более слабые связи образуются с кадмием, никелем, марганцем и кобальтом. Определенную роль в связывании тяжелых металлов играют полутораоксиды, а также кальций и фосфор.
В верхних горизонтах почвы кадмий удерживается за счет высокой адсорбционной способности минералов типа монтмориллонита, иллита, хлорита и тонкой глины, а также за счет образования комплексов с органическим веществом почвы. Этому способствует и внесение органических удобрений.
Агротехнические приемы, известкование и внесение органических удобрений существенно снижают возможность попадания тяжелых металлов в растения.
Некоторое количество тяжелых металлов поступает в почву с навозом. Так, отмечено увеличение содержания меди в почвах пастбищ, длительное время удобряемых свиным навозом (медь и цинк используют в качестве кормовых добавок при откорме свиней). Это способствовало повышению концентрации меди в растениях, что неблагоприятно отражалось на состоянии выпасаемых овец, которые особенно чувствительны к избытку этого металла в кормах.
Один из источников загрязнения — использование для орошения сточных вод, осадок которых может содержать значительные количества тяжелых металлов (табл. 163).
| 163. Содержание тяжелых металлов в осадках коммунальных сточных вод, мг/кгсухой массы (Page, 1974; Sommers, 1977, цит. по Алексееву, 1987) | |||
|---|---|---|---|
| Металл | Осадок | ||
| анаэробный | аэробный | другие виды | |
| Марганец | 400 | 420 | 250 |
| Кобальт | 8,8 | — | 4,3 |
| Ртуть | 1100 | 7 | 810 |
| Молибден | 30 | 29 | 27 |
| Свинец | 1640 | 720 | 1630 |
| Цинк | 3380 | 2170 | 2140 |
| Медь | 1420 | 940 | 1020 |
| Никель | 400 | 150 | 360 |
| Кадмий | 106 | 135 | 70 |
| Хром | 2070 | 1270 | 6390 |