Фермерите, които подозират, че почвата им може да съдържа тежки метали, имат няколко възможности за подобряване на почвата или използване на техники за култивиране, които намаляват риска за хората.

Най-честият начин, по който хората са изложени на тежки метали, е чрез поглъщане, а най-често срещаният път за това поглъщане е чрез консумация на растения.

 

Какво е тежък метал? 

 

Тежкият метал е токсичен, когато е относително плътен метал, който е известен със своята потенциална токсичност, особено в екологичен контекст.

Токсичност за тежки метали означава превишаване на необходимата им концентрация  в почвата. Те са значителни замърсители на околната среда и трябва да се тества наличието им в почвата по екологични, еволюционни, хранителни и екологични причини .

Това  са група метали и металоиди с атомна плътност по-голяма от 4 g/cm3, или 5 пъти или повече, по-голяма от вода , включително мед (Cu), манган (Mn), олово (Pb), кадмий (Cd), никел (Ni), кобалт (Co), желязо (Fe), цинк (Zn), хром (Cr), желязо (Fe), живак (Hg), арсен (As).

Нарастващата индустриализация и урбанизация имаха антропогенен принос на тежките метали в биосферата и имаше най-голяма наличност в почвата и водните екосистеми и в относително по-малка част в атмосферата като прахови частици или изпарения.

Токсичността му при растенията варира в зависимост от растителния вид, специфичния метал, концентрацията, химичната форма и състава на почвата и pH, тъй като много тежки метали се считат за важни за растежа на растенията. Някои от тежките метали (Fe, Cu и Zn) са от съществено значение за растенията и животните , тяхната наличност в среда варира  служат като кофактор и активатор на ензимните реакции.

Метали като Cu, Zn, Fe, Mn, Mo, Ni и Co са основни микроелементи, чието усвояване в излишък от растението  води до токсични ефекти . Диапазон от няколко важни тежки метала в растения като:

As 0,02-7;

Cd 0,1-2,4;

Hg 0,005-0,02;

Pb 1-13;

Co 0,05-0,5;

Cr 0,2-1;

Cu 4,15;

Fe 140;

Mn 15-100;

Мо 1-10;

Ni 1;

и

Zn 8-100 in µg g-1
сухо тегло върху наземни растения.

Тежките метали като Pb, Cd, Hg и Аs (металоиди, но обикновено наричани тежки метали) имат неблагоприятен ефект върху организмите и по този начин се считат за „основните заплахи“, тъй като са много вредни и за двете растения и животни. Като замърсители в околната среда въздух, вода и почва, могат да бъдат отровни или токсични и да причинят вреда на живите същества.

 

Тежки метали и растения

 

При растенията усвояването на тежки метали зависи от растителните видове и бионаличността на метала в почвата. Тъй като по-голямата част от поглъщането на тежки метали при хората се случва от консумацията на растения, разглеждането на това как растенията придобиват тежки метали може да помогне за контролиране на токсичността на тежките метали.

Тежките метали съществуват естествено в почвата в сложни форми с други минерали.

Налични за усвояване от растенията, са тези, които присъстват като разтворими компоненти в почвения разтвор. Растенията изискват определени тежки метали за своя растеж, прекомерни количества от тези метали обаче  могат да станат токсични за растенията. Тъй като металите не могат да се разграждат, когато концентрациите в почвата  надвишават оптималните нива, те влияят неблагоприятно на растението както пряко, така и косвено.

Някои от преките токсични ефекти, причинени от високата концентрация на метали включва инхибиране на цитоплазмените ензими и увреждане на клетъчните структури поради окислителен стрес . Непряк токсичен ефект е заместването на есенциалните хранителни вещества в местата за катионен обмен на растенията . Отрицателното влияние на тежките метали върху растежа и дейността на почвените микроорганизми също косвено влияе върху растежа на растенията. Намаляването на броя на полезните почвени микроорганизми поради високата концентрация на метал може да доведе до намаляване на разлагането на органична материя, което води до по-малко плодородие на почвата. Ензимните дейности са много полезни за растителният метаболизъм, затруднен поради намеса на тежки метали в дейността на почвените микроорганизми. Тези токсични ефекти водят до намаляване на растежа на растенията, което в крайна сметка води до смъртта на растението.

Метали като Pb, Cd, Hg и As, които не играят никаква полезна роля в растежа на растенията, неблагоприятни ефекти са регистрирани при много ниски концентрации на тези метали в растежната среда.

При повишено съдържание на Cd в почвата , токсичността му намалява растежа на издънките и корените в пшеничните растения.

По-голямата част от намаляването на параметрите на растежа на растенията, растящи на замърсени почви, могат да бъдат описани като  намалена фотосинтетична активност, намалено минерално хранене на растенията и намалена активност на някои ензими .
Както всеки жив организъм, растенията често са чувствителни както към дефицита, така и към излишната наличност на някои йони на тежки метали дори и като основни микроелементи.

Изследвания са проведени по целия свят за да се определят ефектите на токсичните тежки метали върху растенията . Замърсяването на селскостопанската почва с тежки метали води до  критична загриженост за околната среда поради потенциалните си неблагоприятни екологични ефекти. Такива токсични елементи са считани за замърсители на почвата поради широкото им разпространение и острия и хроничен токсичен ефект върху растенията отглеждани от такива почви.

 

Източници на тежки метали

 

Съществуват значителни корелации между типа на почвата и историята на използването на земята и замърсяването с тежки метали. Познаването на историята на земята ще помогне да се обясни как се стигнало до замърсяването. Например историческата употреба на пестициди, съдържащи метали, промишленото замърсяване или изхвърлянето може да бъде причина за замърсяване. Земята около стари къщи, съдържащи оловни бои, обикновено се тестват с високо съдържание на олово. Оловните тръби и изгорелите газове на моторни превозни средства също предизвикват замърсяване на почвата с олово.  В райони, където са се изгаряли въглища или  са използвани определени пестициди или са в близост до старите минни обекти, почвите може да са с високо съдържание на арсен.

 

 

Тестване на вашата почва

 

Ако смятате, че може да имате замърсяване с тежки метали във вашата ферма  най-добрата процедура е да съберете почвени проби и да ги анализирате за съдържание на олово.   Тестовете за земеделски цели, винаги се вземат до дълбочина за обработка.

На почвите замърсени с олово не се препоръчват за никакви земеделски практики. Вместо това те трябва да бъдат обилно мулчирани и засадени с многогодишни растения, които не се берат за храна. Друга възможност за почви с високо съдържание на олово е да се използват  лехи с чисти почви и инсталиране на преграда (като геотекстилни влакна) между добрата почва и замърсената почва отдолу.

Растенията не абсорбират и не натрупват значителни количества олово. Оловото не се натрупва лесно в плодната част на зеленчуците и овощните култури (като царевица, боб, тиква, домати, ягоди и ябълки). Тъй като оловото е плътно свързано с глинестите частици, следователно по-високи концентрации на олово ще бъдат върху повърхностите на листните зеленчуци от прах, натоварен с олово, и върху повърхности на кореноплодни култури като моркови и картофи, ако почвите са замърсени.

Почвата, замърсена с олово, изглежда и мирише като нормална почва. Оловото има период на полуразпад от 53 000 години и не се биоразгражда.

Ако вашите почвени тестове за олово покажат повишени нива, може да се наложи да използвате някои промени в почвата, за да намалите токсичността.

 

Те включват:

  • Поддържане на неутрално pH на почвата над 6,5. Усвояването на олово от растенията се намалява, когато pH е над 6,5.
  • Добавяне на фосфор, когато тестовете на почвата покажат нужда. Фосфорът реагира с оловото, за да образува неразтворими съединения, като по този начин намалява токсичността.
  • Добавяне на органична материя, която от своя страна свързва оловото и го прави по-малко разтворимо в почвената вода. Когато се добавя органичен материал, рН на почвата трябва да се поддържа над 6,5, за да се намали усвояването от растенията.