Двойная роль тяжелых металлов в физиологии растений, животных, человека

Металлы имеют большое значение в существовании живого вещества. В физиологии микроорганизмов, растений и животных они играют двойную роль. Если какие-либо металлы не распространены в нормальном природном окружении, они становятся токсичными при сравнительно низких концентрациях. С другой стороны, недостаток металла рассматривается обычно как некоторый фактор, ограничивающий продукцию живых организмов. Таким образом, загрязнение окружающей среды может действовать в двух направлениях: устранять помехи в доступности необходимых металлов и, с другой стороны, повышать поступление металлов до их токсичного уровня.
Свинец является одним из самых опасных среди распространённых металлов. Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями во всём мире признаётся одной из главных проблем экологии и охраны здоровья населения. Растёт количество научных данных о вреде хронического воздействия свинца на организм. Самое страшное воздействие свинца - его негативное влияние на детей. Свинец влияет на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения физической активности, координации, слуха. Свинец воздействует также на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеваниям сердца. Некоторые из этих заболеваний излечимы, но некоторые сопровождаются необратимыми изменениями. Существуют доказательства того, что воздействие свинца нарушает женскую и мужскую репродуктивную систему, что приводит к росту числа выкидышей и врожденных заболеваний. Высокие концентрации свинца в окружающей среде вызывают увеличение его содержания в организме человека и нарушение здоровья, что особенно четко наблюдается в зоне воздействия стационарных источников загрязнения. Если в скелете первобытного человека было лишь 1 мг свинца, то у современного его в 50-100 раз больше. Одной из главных областей применения свинца, более 50 % общего производства, является изготовление свинцовых аккумуляторов.
В странах западной Европы свыше 95 % отработанных автомобильных аккумуляторов перерабатывается с целью извлечения из них свинца.
Свинец и его соединения, выброшенные с отходами производства, не остаются на месте, а включаются в кругооборот веществ в природе. С каждым годом он во всё больших количествах выбрасывается в атмосферу и воду, а оттуда попадает в почву. Из почвы свинец довольно быстро перекочевывает в растения. Так, в помидорах, выращенных на расстоянии 500-5000 м от завода, свинца в 5-110, а в клубнях картофеля в 10-170 раз больше, чем на удалённых контрольных делянках. Установлено, что в зёрнах пшеницы и ячменя, выросших возле дороги, количество свинца в 5-8, а в соломе в 4-5 раз больше, чем в трёх километрах от шоссе. Больше всего свинца накапливается в корнеплодах и капусте.
В то же время известно, что основной путь поступления свинца в организм человека в Российской Федерации - с продуктами питания, загрязнёнными свинцом, - 85 % общего поступления.

Интенсификация растениеводства, стремление получить максимальные урожаи обусловили широкое использование химической защиты растений от сорняков, вредителей и болезней, а также применение высоких норм минеральных удобрений. Многие пестициды медленно разлагаются, накапливаются в почве, обладают кумулятивными свойствами, поступают в растение, в результате продукция становится биологически небезопасной. Большой вред организму животного и человека наносит избыточное содержание нитратов в растениях, накапливающихся при внесении высоких норм азотных удобрений. С некоторыми минеральными удобрениями в почву поступают тяжелые металлы.

Одним из показателей биологически чистой продукции является содержание нитратов, не превышающее ПДК. Нитраты – одна из главных форм минерального азота для питания растений. Растения без вреда для себя могут накапливать их в вегетативной органах в больших количествах, как бы в прок на будущее. Избыток аммиачной формы азота для растений – яд, излишки аммиака растения переводят в нитратную форму. Для животных и человека аммиачная форма азота безвредна, а оксиды азота, особенно в повышенных концентрациях, приносят много вреда: Во-первых, они блокируют гемоглобин крови. Во-вторых, нитраты в организме человека и животного восстанавливаются до нитритов – гипонитритов с последующим образованием нитрозоаминов – сильных канцерогенов. Поэтому в районах, где давно применяют азотные удобрения в высоких нормах, онкологические болезни встречаются намного чаще, чем в районах, где азотные удобрения используют в умеренных нормах. В почвах естественного плодородия никогда не бывает избытка нитратов, которое бы вызвало накопление их в растениях сверх предельно допустимых концентраций. Однако на почвах с таким уровнем обеспеченности азотом можно получить лишь низкие урожаи полевых культур. Таким образом, с одной стороны, при применении азотных удобрений в высоких нормах обеспечивается высокая продуктивность гектара, а с другой – снижается плодородие почвы и ухудшается качество получаемой продукции. Альтернативой минеральному азоту может быть только азот биологический. Даже самая высокая белковая продуктивность посева, сформированная за счет биологического азота, исключает негативные явления, вызываемые минеральным азотом.

Билет

Наши рекомендации