Что не приводит к загрязнению и химическому отравлению почв

Человек всегда рассматривал окружающую среду в качестве источника ресурсов. Самым ценным из них, безусловно, является плодородная почва. Без нее нашей цивилизации вообще не было – человек так и остался бы немногочисленным видом охотников и собирателей. Стремясь к большему изобилию, мы постоянно наращиваем производство сельскохозяйственной продукции, истощая почвы. Кроме того, крайне негативно на их состояние действуют и другие антропогенные факторы: промышленные выбросы, мусорные полигоны, добыча полезных ископаемых, транспорт. Именно поэтому проблема загрязнения почвы и ее эрозии – один из самых серьезных вызовов, стоящих сегодня перед человечеством.

Почва – это не просто верхний слой земли. Она представляет собой сложную субстанцию, возникшую за миллионы лет под воздействием естественных физических процессов и влиянием биосферы. Сегодня общая площадь земельных ресурсов составляет 129 млн кв. км, из них в сельскохозяйственном обороте находится примерно 15 млн кв. км. Всего же к пахотной обработке пригодны 25-32 млн кв. км. Пока еще почвенные ресурсы позволяют обеспечивать продуктами питания население планеты, но дальнейшее ухудшение качества почв несет большую угрозу продовольственной безопасности и может привести к катастрофе. Кроме того, загрязнение почв и грунтов представляет серьезную угрозу здоровью человека.

Что такое почва

Почва – это поверхностный слой литосферы, образованный за счет климатических факторов, влияния живых организмов, а также воздействия деятельности человека, которая с каждым годом становится все более заметна. Важнейшей ее особенностью является плодородие – способность удовлетворять потребности растений в микроэлементах, воде и воздухе. Почвенный слой можно назвать связующим звеном между биосферой и другими оболочками планеты: гидросферой, литосферой и атмосферой.

Почвенный слой состоит из жидкой, твердой, газообразной и биологической части. Их соотношение отличается в разных почвах. Твердая часть состоит из частичек и обломков горных пород, именно она во многом определяет состав и количество химических элементов в почве. Кроме микроэлементов, в твердую фракцию входят и другие вещества. Это остатки живых организмов, продукты их жизнедеятельности, а также гумусовые соединения, которые образуются в результате сложных природных процессов.

Жидкая часть почвы состоит из воды и различных химических веществ, растворенных в ней. Высокое содержание минеральных веществ приводит к засолению почвы и ее деградации. Газообразная часть или почвенный воздух состоит из множества газов, его состав может сильно отличаться от атмосферы. Биологическая часть почвы состоит из растений и животных и микроорганизмов, которые обитают в ней.

В состав почвы входит несколько слоев. Верхний, пахотный, содержит наибольшее количество гумуса. Под ним расположена подпочва, состоящая из остатков горной породы. Ниже ее находится коренная подстилающая порода.

Структура различных почв отличается, они содержат комочки разной величины и формы. По этому признаку выделяют песчаные, глинистые, суглинистые, супесчаные почвы. Наиболее плодородными считаются черноземы. Такие почвы содержат значительное количество гумуса, что позволяет получать высокие урожаи.

Основные загрязнители грунтов

Причиной загрязнения почв обычно называют хозяйственную деятельность человека, но это не совсем правильно – данный процесс может быть и естественным. Например, извержения вулканов приводят к загрязнению вредными веществами и токсичными элементами огромных территорий. Но это, скорее, исключение из правила – главной причиной деградации почвенного покрова является антропогенный фактор. Согласно существующей классификации, загрязнители грунтов делятся на четыре группы:

• органические;
• неорганические;
• радиоактивные;
• биологические.

К органическим загрязнителям относится нефть и все продукты ее переработки, ядохимикаты, гербициды, фунгициды, фенолы, красители, хлорорганические соединения. В неорганическую группу входят тяжелые металлы (свинец, ртуть), неорганические кислоты и щелочи, минеральные соли (асбест, удобрения). К радиоактивным загрязнителям относятся радионуклиды, серьезные опасения, например, вызывает загрязнения почвы цезием-137. Биологические – это различные виды патогенных грибов, микроорганизмов, водорослей и др.

Можно добавить, что загрязнители – не обязательно опасные вещества или яды. Вред способен нанести любой химический агент, концентрация которого превышает естественные нормы. Например, применение минеральных удобрений и пестицидов предназначено для повышения плодородия почвы, но при их чрезмерном использовании происходит отравление и деградация грунтов. Кроме того, химическое загрязнение почв крайне плохо влияет на здоровье человека.

Для каждого потенциального загрязнителя существует предельно допустимая концентрация (ПДК). Считается, что при таком содержании вещество не оказывает вредного воздействия на здоровье животных и человека, не приводит к врожденным заболеваниям. ПДК – это важнейший показатель загрязнения, он утвержден законодательно и является санитарной нормой. Исходя из ПДК, определяются категории загрязнения почвы для определенной территории, а также составляются карты загрязнения почвы и специальные таблицы.

В зависимости от степени влияния на окружающую среду и здоровье человека выделяют пять классов отходов. К первому – наиболее опасному – относят ртуть и ее соединения, цианистый калий, бензапирен, диоксин. Четвертый и пятый класс объединяет малоопасные и неопасные отходы, например, фосфаты или отходы обогащения полезных ископаемых.

Оценка степени загрязнения почв – весьма непростой процесс. Воздействие различных веществ зависит не только от их природы, но и от особенностей почвенного слоя. Кроме того, существующая номенклатура химических соединений настолько обширна, что многие из них требуют дополнительных исследований.

Основные источники загрязнения

Существует несколько путей попадания опасных или нежелательных веществ в почву:

• поступление вместе с атмосферными осадками;
• использование удобрений и средств защиты растений в сельском хозяйстве;
• сбросы жидких и твердых отходов промышленностью и коммунальными предприятиями.

Главными виновниками антропогенного загрязнения литосферы являются:

• промышленные предприятия;
• сельское хозяйство;
• транспорт;
• горно-добывающая промышленность;
• коммунальные предприятия;
• атомная промышленность.

Любой завод или фабрика производит массу различных отходов. Наиболее опасны выбросы металлургических заводов и химических предприятий, которые загрязняют почвы тяжелыми металлами, цианидами, диоксинами, хлорсодержащими веществами и другими не менее ядовитыми соединениями. Они не только убивают почвы, но и несут серьезную опасность для здоровья и жизни человека.

Сельское хозяйство только на первый взгляд кажется чистой и безопасной для окружающей среды отраслью. Несмотря на отсутствие огромных доменных печей и дымящихся труб, оно является одним из основных источников загрязнения почвы. Главная опасность – чрезмерное использование минеральных удобрений и средств защиты растений. Загрязнение почв пестицидами имеет долговременные последствия. Они накапливаются в грунтах, вызывая гибель множества полезных организмов и ухудшая состояние почвенного покрова. Избыточное применение органических удобрений (навоза, перегноя, помета) может привести к биологическому загрязнению почв. Неконтролируемое распахивание и вырубка лесных массивов вызывает деградацию и опустынивание земель. Сельскохозяйственное загрязнение ежегодно превращает около 6 млн га в пустыни.

Еще большую опасность для земельных ресурсов представляют предприятия коммунальной сферы. Причем по степени вредоносности они превосходят сельское хозяйство, транспорт и даже тяжелую промышленность. Наши города производят миллионы тонн твердых бытовых отходов (ТБО), которые затем превращаются в огромные свалки. Мусорные полигоны отравляют воздух, почву и грунтовые воды – путей решения данной проблемы пока не существует. Сжигание отходов только ухудшает ситуацию. Не слишком эффективна и переработка мусора. Загрязнение почвы бытовыми отходами – одна из самых серьезных проблем, стоящих перед человечеством.

Не лучше обстоят дела с очисткой сточных вод. Вместе с ними в почву попадают болезнетворные бактерии, гельминты, другие патогенные организмы, которые затем через пищу могут оказаться в организме человека. Причем возбудители заболеваний многие годы способны сохранять жизнеспособность в грунте.

АЭС и другие объекты атомной энергетики являются потенциальными источниками радиоактивного загрязнения почвы. Наибольший урон причиняют аварии реакторов или чрезвычайные происшествия в местах хранения ядерных отходов. Почвы, загрязненные искусственными радионуклидами, на тысячи лет выводятся из сельхозоборота.

Огромный вред почвенному покрову наносит горно-добывающая промышленность. Она является одним из основных источников загрязнения почв. Кроме того, добыча полезных ископаемых требует отчуждения громадных территорий под отвалы, карьеры, разрезы. Почвенный слой при этом, как правило, полностью уничтожается.

Чем грозит загрязнение грунтов

Почвенный покров – практически невозобновляемый ресурс, он образуется со скоростью один-два сантиметра в столетие. Наиболее тяжелое последствие загрязнения почвы – снижение урожайности сельхозкультур, что несет значительные экономические издержки. Под действием химических веществ или эрозии состав почвы изменяется так радикально, что становится непригодным для выращивания растений.

И это очень серьезная угроза, учитывая, что и сегодня миллионы людей на планете недоедают. Уже в ближайшие десятилетия загрязнение и истощение почв может привести к дефициту продуктов питания и поставит человечество на грань голода.

Еще одной опасностью загрязнения почв является разрушение биоценозов. Почвенный слой – неотъемлемая часть любой экологической системы. Без него не могут существовать растения, что делает невозможным образование естественных пищевых цепочек. Загрязнение почвы всегда приводит к вымиранию видов и уменьшению биоразнообразия. Почвы смягчают климатические изменения, повышают устойчивость к засухам и наводнениям, способствуют возобновлению водных ресурсов.

Опасные вещества, оказавшись в почве, накапливаются в растениях и, в конце концов, попадают в организм человека, вызывая болезни и уменьшая продолжительность жизни. Состояние почв влияет на качество питьевой воды, потому что верхний слой грунта является своеобразным буфером и фильтром. Однако промышленное загрязнение почв снижает их способность удерживать опасные вещества.

Уже сегодня примерно треть земель, пригодных для ведения сельского хозяйства, сильно или умеренно деградированы. Считается, что к 2050 году на планете будет проживать более 9 миллиардов человек. И если мы не предотвратим дальнейшее истощение почвенного покрова, то их банально не будет чем кормить.

Есть ли свет в конце тоннеля

На протяжении столетий человек бездумно использовал земли, не обращая особого внимания на степень ее деградации. Сегодня мы вынуждены задуматься о борьбе с загрязнением почвы, о ее охране и исправлении последствий технического прогресса.

Проблема уничтожения почвенных ресурсов является сложной и комплексной, поэтому, к сожалению, не имеет простых решений. Ее условно можно разделить на две составляющие: защита почвы от новых загрязнений и восстановление грунтов, особенно пострадавших от хозяйственной деятельности человека.

Первоочередной задачей является контроль загрязнений почв. В России этим занимается Росприроднадзор. Оценка уровня загрязнения почвы проводится путем регулярного забора проб и проведения их лабораторного исследования. В нашей стране порча земли считается уголовным преступлением – 254 статья УК РФ.

Для уменьшения сельскохозяйственной деградации грунтов необходимо:

• чередовать высаживаемые культуры;
• уменьшить количества удобрений и пестицидов;
• проводить эффективную мелиорацию;
• насаживать защитные лесополосы.

Можно добавить, что постоянно ведутся работы над созданием менее токсичных удобрений и пестицидов. Еще одним направлением работы ученых является выведение более устойчивых и продуктивных сортов растений.

Огромной проблемой являются бытовые отходы и сточные воды городов – что делать с ней пока непонятно. Мусорные полигоны производят столько токсичных отходов, что земля на их месте приходит в абсолютную негодность. При их рекультивации грунт просто собирают и захоранивают. Единственный способ борьбы со свалками – уменьшение количества мусора путем его переработки. В развитых странах подобная стратегия уже давно считается нормой: все, что можно использовать вторично, отправляется на переработку. Все громче раздаются голоса о полном запрете пластика, составляющего значительную часть бытового мусора. Куда менее экологичным способом утилизации ТБО считается сжигание.

Способы очистки зависят от характера загрязнения почвы. Земля способна самостоятельно восстановиться, но это требует очень много времени. Существуют методы рекультивации земель, способные вернуть плодородие за сравнительно короткий срок. Например, участок несколько раз подряд засеивается быстрорастущими культурами со значительной зеленой массой. Такие растения неплохо удаляют из почвенного слоя тяжелые металлы и токсичные химические соединения. Эффективна глубокая вспашка, при которой загрязненный слой опускается на глубину около 50 см.

Практически невозможно очистить землю от больших концентраций тяжелых металлов и радионуклидов. В этом случае обычно проводится полная рекультивация участка с удалением верхней части грунта и его захоронением.

Сама постановка вопроса о негативном воздействии человека на окружающую среду, в том числе и на почву, кажется не слишком корректной. Учитывая современное количество населения, мы просто не можем не влиять на почвенный покров. Это нужно принять, как данность и думать над минимизацией ущерба. В первую очередь следует работать над созданием новых технологий, способных уменьшить загрязнение: более совершенных способах очистки сточных вод или переработки мусора. Создание продуктивных сортов растений позволит уменьшить площадь сельскохозяйственных угодий, сохранив луга и леса в их первозданном виде.

На фото: по оценкам, 95 процентов того, что мы едим, прямо или косвенно производится на почвах

Почва – это невозобновляемый ресурс, т.е. в случае утраты или деградации ее невозможно восстановить в срок, сопоставимый с продолжительностью человеческой жизни. Состояние почв оказывает влияние на пищу, которую мы едим, воду, которую мы пьем, воздух, которым мы дышим, на наше здоровье и на здоровье всего живого на Земле. Без здоровых почв мы не сможем выращивать продовольствие. Ведь, по оценкам, 95 процентов того, что мы едим, прямо или косвенно производится на почвах.

Здоровые почвы – это ключевой фактор продовольственной безопасности и залог нашего устойчивого будущего. Они помогают поддерживать производство продовольствия, способствуют смягчению последствий изменения климата и адаптации к ним, они участвуют в процессе фильтрации воды, повышают устойчивость к наводнениям и засухам и еще многое, многое другое. Но существует невидимая угроза, которая ставит под удар и почвы, и все то, что они могут дать.

Загрязнение почвы вызывает цепную реакцию. Оно сказывается на почвенном биоразнообразии, снижает запасы органического вещества почвы и ее фильтрующую способность. Из-за загрязнения почвы происходит загрязнение почвенной влаги и грунтовых вод, нарушается баланс питательных веществ в почве. К числу наиболее распространенных загрязнителей почвы относятся тяжелые металлы, стойкие органические загрязнители и новые загрязнители, такие как фармацевтические препараты и средства личной гигиены.

Загрязнение почвы разрушительно для окружающей среды и влечет негативные последствия для всех форм жизни, которые с ним сталкиваются. Неустойчивые методы ведения сельского хозяйства, сокращающие запасы органического вещества почвы, могут способствовать переносу загрязнителей в пищевую цепь. Так, например, из загрязненной почвы загрязнители могут попасть в грунтовые воды; затем они накапливаются в тканях растений и передаются пастбищным животным, птицам и, наконец, людям, которые эти растения и животных едят. Загрязняющие вещества в почве, грунтовых водах и пищевой цепи могут вызывать целый ряд болезней и повышенную смертность у людей; это могут быть как острые последствия краткосрочного характера – например, различные виды интоксикаций или диарея, – так и хронические заболевания, в том числе онкологические.

Помимо воздействия на окружающую среду загрязнение почв сопряжено с высокими экономическими издержками, обусловленными снижением урожайности и качества сельскохозяйственных культур. Предотвращение загрязнения почв должно быть одной из приоритетных задач во всем мире. Подавляющее большинство загрязняющих веществ является результатом деятельности человека, поэтому мы несем прямую ответственность за то, чтобы изменить ситуацию, обеспечив сокращение масштабов загрязнения и безопасное будущее нашей планеты.

Необходимо признать ценность почв, их производственный потенциал и вклад в продовольственную безопасность и поддержание ключевых экосистемных услуг. Вот лишь несколько причин, по которым проблему загрязнения почв нельзя недооценивать:

1. Загрязнение почв оказывает влияние на все вокруг. Пища, которую мы едим, вода, которую мы пьем, воздух, которым мы дышим, – наше здоровье и здоровье всего живого на планете зависит от здоровья почв. Содержание питательных веществ в тканях растений напрямую связано с их содержанием в почве и ее способностью обмениваться питательными веществами и водой с корнями растений.

2. Загрязнение почвы невидимо. Сегодня треть почв планеты умеренно или сильно деградированы вследствие эрозии, потери почвенного органического углерода, засоления, уплотнения, закисления и химического загрязнения. На формирование одного сантиметра верхнего слоя почвы уходит около тысячи лет; это значит, что за свою жизнь увеличить почвенный слой нам не удастся. Есть только то, что мы видим сейчас. Несмотря на все это, масштабы загрязнения почв продолжают расти. Нынешние темпы деградации почв ставят под угрозу возможность будущих поколений удовлетворить свои самые насущные потребности.

3. Загрязнение почв сказывается на их фильтрующей способности. Для загрязняющих веществ почвы действуют как фильтр и буфер. Но возможности почв, позволяющие им справляться с давлением загрязнителей, не безграничны. Если защитный потенциал почв будет исчерпан, загрязняющие вещества начнут проникать (и уже проникают) в окружающую среду, в частности, в пищевую цепь.

4 .Загрязнение почвы влияет на продовольственную безопасность, снижая урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Безопасная, питательная и качественная пища может быть произведена только на здоровых почвах. Без здоровых почв мы не сможем производить достаточно продовольствия и построить мир без голода.

5. Загрязнение почв может быть результатом применения ненадлежащих методов ведения сельского хозяйства. Нерациональные методы ведения сельского хозяйства уменьшают запасы органического вещества почв, подрывая их способность к разложению органических загрязнителей. Это увеличивает риск попадания загрязняющих веществ в окружающую среду. Во многих странах интенсивное растениеводство истощает почвы, что ставит под угрозу возможность поддержания производства на этих территориях в будущем. Поэтому устойчивость методов сельскохозяйственного производства стала необходимым условием обращения вспять тенденции к деградации почв и обеспечения глобальной продовольственной безопасности нынешнего и будущих поколений.

6. Загрязнение почв может угрожать нашему здоровью. Значительная часть антибиотиков, широко используемых в сельском хозяйстве и здравоохранении, после выведения из организма тех, кто их получает, попадает в окружающую среду. Эти антибиотики могут проникать в почву и распространяться в окружающей среде. В результате возникают бактерии, устойчивые к противомикробным препаратам, что снижает эффективность антибиотиков. Порядка 700 тысяч смертей ежегодно обусловлены именно такими бактериями. Если мы не справимся с этой проблемой, то к 2050 году эти бактерии будут убивать большей людей, чем рак, а миру это обойдется дороже, чем стоимость всей нынешней глобальной экономики.

Согласно прогнозам, к 2050 году население планеты превысит 9 миллиардов человек. Поэтому нынешняя и будущая продовольственная безопасность зависит от нашей способности повысить урожайность и качество продовольствия, используя те почвы, которые у нас есть сейчас. Загрязнение почв негативно сказывается на всех нас и считается одной из главных угроз для функционирования почв во всем мире.

Для того чтобы решить проблему загрязнения почв, необходимо понимать ее причины. Защита и сохранение почв начинается с нас с вами. Выбор экологически чистых продуктов питания, правильная утилизация опасных материалов, таких как батарейки, производство компоста в домашних условиях в целях уменьшения количества отходов, которые попадают на свалки, более ответственное обращение с антибиотиками – вот лишь несколько примеров того, как можно содействовать решению этой проблемы. Если брать шире, то необходимо поощрять устойчивые методы ведения сельского хозяйства в своих общинах.

Здоровая почва – это драгоценный невозобновляемый ресурс, которому угрожает все более разрушительное поведение человека. Мы несем ответственность за состояние почв, которые дают нам пищу, воду и чистый воздух, и сегодня мы должны принять меры к тому, чтобы наши почвы были здоровыми в интересах устойчивого будущего и продовольственной безопасности. Решим проблему загрязнения почв!

Дата публикации: 22.12.2017 2017-12-22

Статья просмотрена: 7850 раз

Стремительная индустриализация и интенсивная сельскохозяйственная деятельность за последние несколько десятилетий привели к накоплению различных загрязняющих веществ в окружающей среде, в особенности — тяжёлых металлов. Негативные последствия загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами представляют реальную угрозу для биосферы.

Ключевые слова: тяжёлые металлы, металлоиды, почва, загрязнение, микроорганизмы, окружающая среда.

В последние десятилетия ведущим процессом, определяющим формирование эколого-геохимического состояния территории, стал техногенез. Интенсивное промышленное использование природных ресурсов вызвало существенные изменения распределения некоторых химических элементов в поверхностном слое зоны аэрации. Прежде всего это касается тяжёлых металлов, накопление высоких концентраций которых в естественной среде связано с антропогенной деятельностью. Тяжёлые металлы, как особая группа элементов, выделяются в связи с токсическим действием на живые организмы при их высоких концентрациях, значительно превышающих фоновые величины. Выбросы и сбросы техногенных объектов, с высоким содержанием тяжёлых металлов, аккумулируются в почвах, которые в значительной степени подвержены влиянию, обусловленному промышленной деятельностью человека.

Почва — это сложная и динамичная система. Она состоит из нескольких слоёв, которые различаются по своему физическому, химическому, минералогическому и биологическому характеру, на которые влияет климат и активность живых организмов. Кроме того, способствуя сохранению всех форм жизни, образующихся на земной поверхности, почва играет важную роль в защите грунтовых вод, действующих как коллекторный фильтр органических и неорганических остатков, способствуя связыванию возможных токсичных соединений [10, с. 661–670].

В последние годы, с развитием мировой экономики, как тип, так и содержание тяжёлых металлов в почве, вызванные деятельностью человека, постепенно увеличивались, что приводило к ухудшению состояния окружающей среды [6, c. 62–67; 6].

В конце XX-го века люди стали осознавать значение почвы как экологического компонента и признали необходимость поддерживать или улучшать способность почвы к выполнению присущих ей различных функций. В то же время учёные доказали, что почва не является неисчерпаемым ресурсом и если её использовать ненадлежащим образом, она может утратить свои характеристики за очень короткий промежуток времени, иногда даже без возможности регенерации [9, с. 161].

В прошлом загрязнению почвы уделялось гораздо меньше значения, чем загрязнению, например, воды и воздуха. Однако в последние годы люди стали осознавать всю серьёзность ситуации, поэтому проблеме загрязнения почвы уделяется всё больше внимания и горячо обсуждается на саммитах по охране окружающей среды во всём мире.

Загрязнение тяжёлыми металлами является чрезмерным осаждением токсичных тяжелых металлов в почве в результате деятельности человека. Загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами связано с наличием различных источников техногенных эмиссий поллютантов: промышленные объекты горно-металлургического, химического, топливно-энергетического комплекса, машиностроительные предприятия, разветвленная транспортная система и т. д. Среди тяжёлых металлов в почве часто встречаются металлы высокой биологической токсичности, такие как ртуть (Hg), кадмий (Cd), свинец (Pb), хром (Cr), мышьяк (As) и т. д. Также почву загрязняют такие металлы как цинк (Zn), медь (Cu), никель (Ni), олово (Sn), адид (V) и прочие.

Опасность поступления в окружающую среду тяжёлых металлов определяется тем, что в отличие от органических загрязнителей, они не разрушаются, а переходят из одной формы в другую, в частности, включаются в состав солей, оксидов, металлоорганических соединений.

Интересно, что тяжёлым металлам присуще антагонистическое и синергетическое поведение. Иными словами, наличие одного тяжёлого металла в почве может повлиять на наличие другого. Например, ингибирующее действие Mn на общее количество минерализованного C антагонизировалось Cd. Медь и цинк, а также никель и кадмий конкурируют за те же мембранные носители в растениях. Напротив, сообщалось, что медь увеличивает токсичность цинка в яровом ячмене. Это означает, что взаимосвязь между тяжёлыми металлами довольно сложна. Различные виды одного и того же металла могут также взаимодействовать друг с другом. Наличие арсенита сильно подавляет поглощение арсената рисовыми растениями, растущими на загрязнённой почве [8, с. 123].

Тяжёлые металлы оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека по трём путям воздействия: ингаляционное, оральное и через кожу. Многие тяжёлые металлы и металлоиды настолько токсичны, что могут вызывать нежелательные последствия и серьёзные проблемы даже при очень низких концентрациях [2, c. 32]. Тяжелые металлы вызывают процесс повреждения клетки в результате окисления, так называемый окислительный стресс [8]. Что касается их токсичности, наиболее опасными тяжёлыми металлами являются As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Sn и Zn [7]. Токсичные тяжёлые металлы могут вызывать различные проблемы со здоровьем в зависимости от вида металла и его концентрации. Например, потребление неорганического мышьяка в течение длительного периода может привести к хроническому отравлению мышьяком — арсеникозу, — в результате чего повреждаются желудочно-кишечный тракт, кожа, сердце, печень. Отравление мышьяком может вызвать развитие диабета, болезни костного мозга и крови, сердечно-сосудистые, онкологические заболевания. А вот органические соединения мышьяка менее вредны для здоровья и достаточно быстро выводятся из организма.

Функционирование урбоэкосистем производит дополнительное поступление в биогеохимических циклах целого ряда опасных токсикантов, среди которых особое место занимает кадмий — элемент первого класса токсичности, который способен оказывать тератогенные, мутагенные и канцерогенные действия на организм человека. Следует отметить, что благодаря своим буферным свойствам, даже антропогенно преобразованные почвы, среди которых ведущее место занимают урбаноземы, способны депонировать кадмий в течение длительного времени, частично исключая его избыток из кругооборота.

Отравление свинцом наносит неврологический ущерб, приводит к снижению уровня IQ, внимания, к нарушению координации рук, вызывает энцефалопатию, ухудшает состояние костей, гипертонию, болезнь почек.

Воздействие метилртути, наиболее вредной формы ртути, влияет на развитие мозга, что приводит к снижению уровня IQ. Ртуть приводит к повреждению центральной нервной и желудочной систем, влияет на координацию, зрение и чувство осязания, повреждает почки, сердце, печень. Интоксикация вызывает тревогу, беспокойство, депрессивное состояние, раздражительность, тремор [4].

Отравление медью вызывает повреждение головного мозга и почек; цирроз печени, хроническую анемию, желудочное и кишечное раздражение. Никель вызывает аллергический дерматит, при ингаляционном воздействии возникает угроза рака лёгких, носа, горла, желудка. Оказывает токсическое воздействие на иммунную, репродуктивную системы, кровь, имеет нейротоксическое и генотоксическое действие, повреждает печень, вызывает потерю волос. Избыток цинка приводит к головокружению и усталости.

Некоторые тяжёлые металлы, такие как As, Cd, Hg, Pb не оказывают существенное влияние на рост растений, поскольку им не присуща какая-либо известная физиологическая функция в жизненном цикле растений, но такие металлы как Cu, Fe, Mn, Mo, Ni и Zn являются важными элементами, необходимыми для нормального роста и метаболизма растений. Но избыток этих веществ может привести к существенному отравлению растения.

Поглощение тяжёлых металлов растениями и последующее накопление вдоль пищевой цепи представляет собой потенциальную угрозу для здоровья животных и человека. Поглощение корнями растений является одним из основных путей поступления тяжёлых металлов в пищевую цепь. Поглощение и накопление тяжёлых металлов в растительной ткани зависит от многих факторов: температуры, влажности, органического вещества, PH, питательных веществ и т. д. [5].

Загрязнение грунта сопряжено также с ухудшением качества воды, потому что тяжёлые металлы могут попадать в питьевую воду и становиться источником заболеваний для человека и животных.

Накопление тяжёлых металлов в растениях происходит также в зависимости от вида растений. Повышенный уровень свинца в почве может снизить её продуктивность, а очень низкая концентрация может ингибировать некоторые жизненно важные процессы, такие как фотосинтез, митоз и водопоглощение [3]. Тяжёлые металлы потенциально токсичны для растений, их концентрация приводит к хлорозу, слабому росту растений, снижению урожайности и может даже сопровождаться снижением поглощения питательных веществ, нарушением в метаболизме растений и снижением способности фиксировать молекулярный азот в бобовых растениях.

Повышение общего содержания тяжёлых металлов в почве сопряжено с увеличением относительного содержания более подвижных соединений металлов, что свидетельствует о снижении способности почвы защищать сопредельные среды от загрязнения.

Загрязнение металлами влияет на фауну и микрофауну почвы. При повреждении лесного покрова в лесной подстилке падает численность насекомых (клещей, бескрылых насекомых), при этом количество пауков и многоножек может оставаться стабильным. Страдают и почвенные беспозвоночные, часто наблюдается гибель дождевых червей. Дикие виды древесных растений на загрязнённых территориях формируют листовую пластинку меньшей площади, большей толщины, с меньшим содержанием хлорофиллов, кратно снижается в них активность клеточных ферментов.

Как уже было отмечено, в загрязнённых металлами почвах существенно меняются важнейшие микробиологические и химические свойства. Ухудшается состояние микробоценоза. Концентрации тяжёлых металлов оказывают влияние на биологическую активность почвенных микроорганизмов. Загрязнение почвы тяжёлыми металлами оказывает давление на чувствительные микроорганизмы, изменяя разнообразие почвенной микрофлоры, которая представляет собой трофические группы микроорганизмов. Самую высокую чувствительность к загрязнению тяжёлыми металлами проявляют олиготрофные бактерии, что указывает на то, что ограничение бактериального сообщества более выражено в почвах, состояние которых неудовлетворительное по органическому веществу и содержанию питательных веществ.

Почвенные микроорганизмы, как свободноживущие, так и симбиотические почвенные микробы в ризосфере растений, растущих на загрязнённых тяжёлыми металлами почвах, могут увеличить производство биомассы растений и усилить процесс фиторемедиации. Однако тяжёлые металлы влияют на рост, морфологию и метаболизм почвенных микроорганизмов через функциональные нарушения, денатурацию белка или разрушение целостности клеточных мембран. Почвенные микроорганизмы необходимы для разложения органического вещества почвы; любое уменьшение микробного разнообразия или обилия может отрицательно повлиять на способность растений поглощать питательные вещества из почвы. Повышенные уровни тяжёлых металлов в почвах оказывают значительное влияние на численность популяции и общую активность почвенных микробных сообществ. Несколько исследований, в зависимости от используемых методов изоляции, показали, что загрязнение тяжелыми металлами привело к сдвигам в микробных популяциях.

Также была замечена корреляция между повышенными уровнями никеля и хрома в почве и амплитудой землетрясений. Землетрясения связаны с конкретными геологическими особенностями и границами плиток.

Высокий уровень техногенной нагрузки на геологическую среду обусловил комплексные изменения геохимических условий. Эти изменения привели к устойчивому ухудшению природной обстановки и получили трансграничный характер. Техногенез вызвал значительные изменения элементного состава компонентов биосферы. Наиболее ярко это проявляется в загрязнении почвы тяжёлыми металлами, которые являются наиболее опасными токсикантами с экоцидными свойствами.

Загрязнение тяжёлыми металлами может повлиять на всю окружающую среду, но серьёзная экологическая проблема и самые длительные последствия человеческой деятельности — загрязнение почв. Накопление тяжёлых металлов в почве происходит в результате добычи, плавки металлических руд, промышленных выбросов и применения пестицидов, гербицидов и удобрений. Металлы, такие как Cd, Cu, Pb, Zn и металлоиды (например, As), считаются загрязнителями окружающей среды ввиду их стойкости, биоаккумулятивности и способности оказывать серьёзное негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.