ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОКАЧЕСТВА ПОЧВ ЗАГРЯЗНЕНЫХ
ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ (ТМ)

Дудкин Ю.И., Решетов Н.Г.
Воронежский государственный университет

Все растения избирательно поглощают элементы питания. При этом они старательно сортируют их на трех фильтрах: корневом, ксилемном и генном (репродукционном). Но несмотря на этот тройной контроль, если биовраждебные ТМ находятся в почвенном растворе в свободной ионной форме сверх допустимой нормы, то растения не в силах надежно оградиться от них. В этом случае ТМ "контрабандой" проникают в растения и могут накапливаться в них в опасных количествах. Если же ТМ связаны в те или иные соединения, лиганды, хелаты или сорбированы почвой, то растения вполне успешно мирятся с их большими концентрациями. И их физиологические барьеры с большой гарантией надежно отсеивают (выбраковывают) невостребованные ТМ, ставят прочный заслон на пути их биотранслокации.
Из всех известных на сегодня геохимических барьеров (их около 12-14) более половины с успехом работает в почвах. Но как показывают исследования специалистов, большинство из них не способны надежно очищать почвенные растворы от техногенных ТМ. И только поглощающий комплекс почв способен и готов нести нелегкий труд по обезвреживанию ТМ и очистки почвенных растворов до биологически безопасного уровня. Отсюда понятно, почему одни почвы, имеющие значительную емкость катионного обмена (ЕКО), с завидным упорством нейтрализуют поток загрязнения и тем самым сохраняют биокачество почв. При этом концентрация ТМ в них может достигать 10 - 100 кларков и не приводит к экологическим катастрофам, сбоям и обрыву трофических цепей. Иное дело легкие, скудные органикой и глиной почвы. Они очень быстро исчерпывают свои сорбционные возможности и весьма скоро отдаются на милость победителя, т.е. становятся если не ядовитыми, то биологически опасными. Следовательно, ПДК ТМ для почв - величина не постоянная. Для каких то почв она большая, для других - меньше. Понятно, что резервы ЕКО не бесконечны. При постоянном загрязнении рано или поздно ее сберегающий потенциал исчерпается. И вся задача оценки биокачества почв по уровню ТМ в них сводится к нахождению того максимально-допустимого насыщения ЕКО ТМ, которое тем не менее будет все еще безопасно для трофических связей в биосфере, включая и человека. Зная этот верхний порог насыщения (или долю сорбированных ТМ от ЕКО), нетрудно будет рассчитать значение ПДК для данной почвы исходя из конкретной величины ЕКО. Другими словами, необходимо сделать примерно то же самое, что делает любой агрохимик при расчете доз мела для раскисления подзо-листых почв или доз гипса для мелиорации солонцов.
Как показывают исследования, уже за 1 - 10 дней после внесения водорастворимых солей Cu, Zn и Pb в количестве 0,1% от массы 10 см слоя типичного чернозема около 60 - 90% их надежно сорбируется почвенным материалом, что предохраняет излишнюю транслокацию этих металлов в биомасссу фитоценозов. Остальная часть, т.е. 10 - 40%, ТМ перехватывается другими педохимическими барьерами и так же не представляют реальной экологической угрозы в трофической цепи биоценоза. Следовательно, сорбционная способность почв очищать почвенные растворы от ТМ и снижать их концентрацию до эдафического "комфорта" далеко обгоняет другие способы перевода биоагрессивных ТМ в биоинертные соединения, особенно в первые моменты загрязнения. Таким образом, по соотношению степени загрязнения почвы ТМ, с одной стороны, и ее ЕКО - с другой, можно с известной уверенностью судить о биопригодности этих почв.
При загрязнении чернозема Pb и падением этого отношения до величины 30, почвы еще в силах прочно сорбировать Pb и тем самым надежно застраховывать экологическую чистоту произрастающих на них фитоценозов (т.е. в фитомассе содержание Pb всегда будет меньше 10 мг/кг - ПДК Pb в растительных продуктах питания). В ходе дальнейшего загрязнения черноземов и увеличения доли Pb среди поглощенных катионов свыше 0,03 ЕКО, поступление Pb начинает превышать допустимую норму. Следовательно, черноземы, у которых отношение ЕКО/Pb больше 30, можно использовать для выращивания с.-х. культур, продукты питания из которых экологически безопасны и биологически полноценны. Другие почвы, у которых это отношение меньше 30, следует относить к бионепригодной категории, поскольку они не гарантируют получения биокачественного урожая агроценозов. Учитывая вариабильность ЕКО в черноземах, ПДК Pb для этих почв может колебаться от 10 до 150 мг/100 г почвы, т.е. может почти в 100 раз превышать кларк. Это вовсе не означает, что резервы самозащиты черноземов огромны и заботы о их охране излишне надуманы. Не надо забывать, что чем меньше Pb в почве, тем качественно совершеннее получаемая с.-х. продукция. Поэтому все пути загрязнения почв Pb следует строго отслеживать и сделать все для их пресечения.