Во многих странах во избежание внесения в почвы избытка тяжелых металлов введены ограничения на их содержание в сточных водах.
Требования к допустимому содержанию тяжелых металлов зависят от использования вод для культур, выращиваемых в теплицах и парниках, и для всех полевых и огородных растений.
Необходим также строгий контроль за содержанием тяжелых металлов в питьевой и оросительной воде.
| Металл | ПДК в водоемах СНГ, мг/л | Металл | ПДК в водоемах СНГ, мг/л |
| Алюминий | — | Медь | 1,0 (Си2+) |
| Барий | 4,0 (Ва2+) | Молибден | 0,5 (Мо6+) |
| Бериллий | 0,0002 | Мышьяк | 0,05 (As3+) |
| Ванадий | 0,1 (V5+) | Никель | 0,1 |
| Железо | 0,5 (Fe3+) | Свинец | 0,03 |
| Кадмий | 0,01 (Cd2+) | Селен | 0,001 (Se6+) |
| Кобальт | 1,0 (Со2+) | Хром | 0,1 (Ci*+) |
| Литий* | — | 0,5 (Cr3+) | |
| МагнийМарганец | - | Цинк | 1,0 (Zn2+) |
| * При орошении цитрусовых культур ПДК для лития составляет 0,075 мг/л. | |||
В странах ЕС в сельском хозяйстве используется 30—40 % общего объема накопленного на станциях аэрации осадка. Регулярное внесение осадка сточных вод и компостов из бытового мусора часто вызывает загрязнение почв в пригородной зоне.
Выпадающие на поверхность почвы тяжелые металлы, как правило, концентрируются в слое 2—5 см и подразделяются на фиксирующую и мигрирующую части. Миграционные формы частично трансформируются. Установлено, что исходные формы меди и свинца переходят в менее миграционные формы, а соединения кадмия и цинка — в более подвижные. В почвах с промывным режимом тяжелые металлы в составе растворов и твердых частиц мигрируют. Лизиметрические опыты показали, что с глубиной концентрация тяжелых металлов уменьшается — на глубине 90 см она в 5—6 раз меньше, чем на поверхности.
Содержание тяжелых металлов в твердой фазе почвы выходит на фоновый уровень на глубине 30—40 см. Высокое содержание в почвенном растворе водорастворимых органических соединений повышает миграционную способность металлов благодаря образованию устойчивых органо-минеральных комплексов. В их составе металлы могут транспортироваться за пределы почвенного профиля. В лабораторных опытах скорость перемещения кобальта при низких концентрациях его в незагрязненных почвах была весьма ограниченной — в 500—770 раз меньше, чем воды.
В агрохимических исследованиях при определении доступных форм тяжелых металлов в почве важен подбор экстрагентов. Прямое заимствование методик извлечения обменных щелочных и щелочно-земельных металлов и их использование для определения обменных форм тяжелых металлов иногда могут привести к ошибочным выводам, так как основным типом связи с почвенно-поглощающим комплексом служит ионная связь, а многие тяжелые металлы из-за высокой способности к образованию соединений с координационной связью формируют в почвах соединения различной устойчивости.
Биосфера характеризуется неоднородностью — мозаичностью химического состава, в связи с чем проводят биогеохимическое районирование. Цель его состоит не только в определении зональных различий в содержании и соотношении химических элементов в разных объектах, но и в искусственном изменении отношений между организмом и средой (в сельском хозяйстве с помощью удобрений) и влиянии на свойства организма в заданном направлении.
Результаты проведенных работ в различных биогеохимических регионах страны позволили разработать рекомендации по ликвидации недостатка или избытка элементов в почве, найти оптимальные дозы микроудобрений, предложить наиболее рациональные способы их внесения, что привело к значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.
При разработке оптимальных систем применения удобрений следует учитывать генетическую адаптацию растений к природным условиям, приводящую к функциональным отклонениям, в связи с чем меняется реакция растений на изменения условий среды. Новые сорта должны отличаться широким диапазоном толерантности к элементам минерального питания.
Толерантность определяют по содержанию тяжелых металлов в тканях растений. На основе обобщенных данных об изменении роста и развития растений определен уровень толерантности к ряду металлов: для кадмия 5—7 млн-1, кобальта 10—20, хрома 1—2, меди 15—20, ртути 0,5—1, никеля 20—30, свинца 10—20, теллура 20—70, цинка 150—200 млн-1 сухого вещества. Еще один показатель толерантности — отношение концентрации металла в корнях к содержанию его в надземной части (у устойчивых растений это отношение выше, чем у неустойчивых). В качестве критерия толерантности используют и визуальные симптомы угнетения растений. Менее распространен протоплазматический метод определения устойчивости к металлам.