Пути снижения концентрации тяжелых металлов в овощах
Речь пойдет об элементах с атомной массой более 40 или с плотностью, превышающей 5 г/см 3 , влияние которых на организм человека оценивается как отрицательное. Исключением являются полезные элементы: селен, цинк, железо, медь и молибден. Отрицательно сказывается на качестве овощей наличие в почве тяжелых металлов в концентрациях, превышающих предельно допустимую (ПДК). К микроэлементам относят те элементы, концентрация которых ниже ПДК. Исключением из этого правила являются ртуть, кадмий, свинец.
ПДК химических элементов в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредоносности
Элементы, представляющие опасность при избыточном содержание в почве и растениеводческой продукции
Почему же тяжелые металлы токсичны? В растениях они угнетают ферменты, препятствуют образованию белков, в теле человека они нарушают метаболизм. При потреблении ежедневно около 76 г овощей, предельно допустимая концентрация свинца составляет – 500 мг/кг, кадмия – 30 мг/кг, мышьяка – 200, ртути – 20.
Источниками загрязнения земли служат выбросы промышленности, отходы крупных городов. В сточных водах обнаруживают цинк, медь, никель, кадмий, марганец и хром. Сельскохозяйственные земли могут быть испорчены неразумным внесением пестицидов, доломитовой муки и при известковании.
Средства агрохимии, приводящие к загрязнению сельхозугодий
| Элемент | Содержание тяжелых металлов, мг/кг сухой почвы: | |||||
| сточные воды | фосфатные удобрения | Средства для известкования | азотные удобрения | органические удобрения | пестициды | |
| Мышьяк | 2-26 | 2-1200 | 0,1-24 | 2,2-120 | 3-25 | 22-60 |
| Кадмий | 2-1500 | 0,1-170 | 0,04-0,1 | 0,06-8,5 | 0,3-0,8 | — |
| Кобальт | 2-260 | 1-12 | 0,4-3 | 5,4-12 | 0,3-24 | — |
| Хром | 20-40000 | 66-245 | 10-15 | 3,2-19 | 5,2-55 | — |
| Медь | 50-3300 | 1-300 | 2-125 | 1-15 | 2-55 | 12-50 |
| Фтор | 2-740 | 850-3800 | 300 | — | 7 | 18-45 |
| Ртуть | 0,1-55 | 0,01-1,2 | 0,05 | 0,3-2,9 | 0,09-0,2 | 0,8-4 |
| Марганец | 60-3900 | 40-2000 | 40-1200 | — | 30-550 | — |
| Молибден | 1-40 | 0,1-60 | 0,1-15 | 1-7 | 0,5-3 | — |
| Никель | 16-5300 | 7-38 | 10-20 | 7-34 | 7,8-30 | — |
| Свинец | 50-3000 | 7-225 | 20-1250 | 2-27 | 6,6-15 | 60 |
| Селен | 2-9 | 0,5-25 | 0,08-0,1 | — | 2,4 | — |
| Олово | 40-700 | 3-19 | 0,5-4 | 1,4-16 | 3,8 | — |
| Цинк | 700-49000 | 50-1450 | 10-450 | 1-42 | 15-250 | 1,3-25 |
Источником свинца служат отходы промышленности, автомобильные выхлопы, осадки сточных вод. Участки, расположенные до 100 м от оживленных автодорог, опасно использовать для возделывания овощей по причине их способности накапливать свинец из выхлопов транспортных средств. Малые концентрации элемента обнаруживаются в органических удобрениях (компост, навоз), минеральных, а также в извести. От проникновения свинца в овощи спасает внесение извести. Обусловлено это способностью свинца вступать в прочные органические соединения, при реакции почвенного раствора близкой к нейтральной или слабощелочной pH.
Необходимые растениям и человеку медь и цинк, в случае превышения предельно допустимой концентрации могут нанести вред. Загрязнение ксенобиотиками происходит через сточные воды и отходы промышленности. Некоторые препараты агрохимии содержат медь, и при неумелом их использовании наносится вред сельскохозяйственным землям.
Кадмий присутствует в земной коре в виде соединений, его средняя концентрация в пахотном слое колеблется от 0,01 до 0,2 мг/кг, в подпахотном — от 0,01 до 0,07 мг/кг, а ПДК составляет 5 мг/кг. Вблизи цинковых и свинцово-цинковых комбинатов содержание кадмия может увеличиться в десятки и даже сотни раз. Cd присутствует в веществах, используемых для получения фосфорсодержащих удобрений. Этот элемент способен проникать в почву при внесении суперфосфата, а также некоторых органических удобрений (навоз), при использовании сапропелей и сточных вод для удобрения почвы. Подвижность кадмия снижается в несколько раз при известковании, поэтому регулярное внесение извести ‑ хороший прием борьбы с избытком кадмия в овощах.
Фоновая концентрация ртути в земле в пределах нормы. Загрязнение этим ксенобиотиком происходит с атмосферными осадками, содержащими токсичные выбросы промышленных предприятий, а также через бытовые отходы. Предельно допустимая концентрация ртути в почве 2,1 мг/кг.
Как вырастить овощи, чистые от тяжелых металлов, на загрязненных почвах?
Агроприемы, позволяющие снижать концентрацию тяжелых металлов в овощах:
- Глубокая вспашка (двухъярусная, плантажная). Этот метод перемещает накопленные в верхнем слое ксенобиотики на более глубокий уровень.
- Использование органических и минеральных удобрений. Это повышает урожайность и снижает концентрацию нежелательных элементов.
- Известкование наряду с внесением калийных удобрений. Для этих целей эффективны: доломитовая мука, калимагнезия, известняк, хлористый калий. Магний, калий и кальций способствуют вступлению тяжелых металлов в соединения, недоступные растениям. Но самым распространенным способом является установление кислотности почвы на уровне от 6,5 до 7 pH, путем известкования. В результате проведенных исследований, доказано снижение содержаний свинца в моркови в 4 раза, цинка – в 5 раз, кадмия ‑ в 3 раза. Сравнительный анализ проводился во время выращивания овоща на известкованных почвах, по сравнению с возделыванием на кислых.
- Включение в овощной севооборот сидератов. Их последующая глубокая заделка в почву способствует уменьшению содержания ксенобиотиков в корнеобитаемом слое, и в последующем их содержанию в овощах. Активизация микробиологических процессов в почве путем заделки навоза, соломы, биогумуса, приводит к сдерживанию проникновения тяжелых металлов в овощи.
Какие овощные культуры меньше накапливают тяжелые металлы?
Больше всего усваивают и концентрируют в себе ксеноботики зеленые овощные культуры, такие как петрушка, укроп, салат. Причина кроется в том, что тяжелые металлы как и радионуклиды имеют свойство накапливаться в вегетативных органах. В то же время плоды остаются практически чистыми от опасных элементов. Именно поэтому на почвах, с превышением ПДК тяжелых металлов зеленые овощные культуры не возделывают. Также более устойчивыми признаны культуры, обладающие мощной корневой системой, проникающей глубоко в почву, где концентрация кадмия и свинца минимальна. К ним относятся кабачок, томат, капуста, тыква и свекла. Лук, редис и чеснок выращивать на загрязненных почвах нецелесообразно.
Имеются сведения о влиянии степени полива на усвоение растениями тяжелых металлов. Поливы, осуществляемые с перерывами, вынуждают корневую систему проникать глубже в землю, сводя к минимуму поступление в растение ксенобиотиков. Частые обильные поливы приводят к поверхностному расположению корней и потере качества овощной продукции.
Опытным путем доказано, что скороспелые сорта накапливают меньше вредных веществ. С целью получения безопасной продукции на загрязненных землях можно выращивать сорта, обладающих способностью к быстрому созреванию, а позднеспелые сорта лучше исключить из овощных севооборотов.
Концентрация тяжелых металлов в капусте белокочанной в зависимости от сорта и гибрида
| Сорт, гибрид | Вегетационный период, сутки | Концентрация тяжелых металлов в кочанах, мг/кг | ||||
| марганец | цинк | медь | кадмий | свинец | ||
| Русиновка, Лосиноостровская 8, Вьюга | 130 | 5,9 | 2,8 | 0,6 | следы | 0,3 |
| 140 | 6,2 | 3,1 | 0,7 | следы | 0,3 | |
| 150 | 5,3 | 3 | 0,6 | следы | 0,2 | |
| Московская поздняя 9 | 160 | 6,4 | 3,4 | 0,7 | 0,01 | 0,4 |
| Амагер 611, Харьковская зимняя | 160 | 6,5 | 3,4 | 0,8 | 0,01 | 0,4 |
| 170 | 6,7 | 3,6 | 1,1 | 0,01 | 0,4 | |
| Бартоло F1 | 180 | 6,8 | 3,7 | 1,2 | 0,01 | 0,4 |
Источник
Как снизить содержание тяжелых металлов в овощах, которые растут на наших грядках?
Советует специалист по растениеводству Людмила Абрамова. К тяжелым металлам относятся вещества, атомная масса которых более 50. Это медь, хром, цинк, молибден, марганец, свинец, кадмий, никель, мышьяк, ртуть и др. Тяжелые металлы в очень малых количествах входят в состав биологически активных веществ, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности растений и человека.
Средняя концентрация тяжелых металлов в почве около 10 мг на 1 кг. Как недостаток, так и избыток их в почве приведут к нежелательным последствиям. Некоторые тяжелые металлы (например, мышьяк) относится к разряду канцерогенов.
Накопление в почве и воде кадмия, цинка, никеля, молибдена, марганца, магния может представлять опасность для всего живого. Свинец, мышьяк, селен еще более вредоносны. Тяжелые металлы загрязняют не только почву и воду, они имеются и в воздухе и передвигаются с ветром на большие расстояния.
Растения поглощают тяжелые металлы из почвы и с пищей поступают в организм человека. Выхлопные газы автомобиля также разносятся воздушными потоками. Около половины содержащегося в них свинца оседает поблизости от шоссе и накапливается в верхнем слое почвы.
Чем ближе к автомобильной магистрали находится ваш участок, тем более загрязнены тяжелыми металлами воздух, почва, выращенные на ней овощи и фрукты. По данным Института охраны природы, больше всего тяжелых металлов накапливается в 50-метровой зоне по обе стороны дороги.
О загрязненности участка можно судить по следующим признакам:
- преобладание сосущих насекомых над грызущими;
- исчезновение муравьев (они не могут жить в среде, загрязненной пестицидами, и первыми уходят из таких мест);
- вымирание дождевых червей;
- отсутствие лишайников на деревьях с северной стороны;
- исчезновение в ближайшем лесу таких ценных грибов, как белые, подосиновики, подберезовики или значительное их сокращение.
В качестве преграды распространению ядовитых выбросов автотранспорта могут служить плотные насаждения тополя, листья которого очищают от пыли и газообразных выбросов, выделяя фитонциды, защищают от ветра, создавая благоприятный микроклимат на участке.
Японскими учеными установлено, что высокие концентрации тяжелых металлов приводят к снижению содержания в растениях витамина С и каротина.
Поступая в растение из почвы, тяжелые металлы распространяются в их органах и тканях. Зная особенности распределения тяжелых металлов в овощных культурах, можно сократить поступление этих загрязнителей с пищей.
1. Обычно корневая система содержит больше цинка, чем надземная, в которой он накапливается лишь в старых листьях.
2. Листовые овощи накапливают больше тяжелых металлов, чем те, которые образуют плоды и корнеплоды.
3. В корнеплодах моркови содержание тяжелых металлов (кроме железа) убывает от кончика к головке. Для железа характерно высокое содержание в головке и равномерное распределение в остальной части корнеплода. Цинк и свинец накапливаются в сердцевине корнеплода, а медь, марганец и кадмий в коре.
4. У свеклы тяжелые металлы, кроме меди, накапливаются в основном в нижней части корнеплода, цинк и свинец в центральном цилиндре, а медь в коре.
5. Минимальное количество кадмия, цинка, свинца откладывается в мякоти клубней картофеля, а для периферийной его части характерно повышенное количество железа. Медь распределяется равномерно.
6. У капусты содержание всех тяжелых металлов возрастает в 3-5 раз по направлению от внешних листьев к кочерыге, причем цинк накапливается в значительных количествах, чем кадмий.
7. У кабачка в 1/4 — 1/3 части плода, примыкающей к плодоножке, накапливается в 1,5-3 раза больше тяжелых металлов, чем в остальной его части, но больше всего их содержится в кожуре и в сердцевине плода, в мякоти меньше.
8. У тыквы тяжелые металлы распределяются примерно так же, как у кабачка.
Установлено, что в радиусе до 5 км от предприятий черной и цветной металлургии, предприятий по производству минеральных удобрений, пестицидов, красителей и т. д. в плодах томата, огурца, корнеплодах свеклы и листьях зеленных культур накапливаются тяжелые металлы в концентрациях, превышающих предельно допустимые (ПДК) в десятки раз.
Огородники, участки которых расположены вблизи промышленной зоны или недалеко от автомобильных дорог, должны предпринимать следующие профилактические меры для снижения токсичности овощной продукции:
1) известкование кислых почв, которое уменьшает накопление тяжелых металлов в растениях до безопасных концентраций благодаря тому, что они связываются с органическими веществами почвы в труднодоступные для растений соединения;
2) регулярное внесение органических удобрений (навоза, торфа, компоста). Чем выше содержание гумуса в почве, тем меньше тяжелых металлов в продукции;
3) термическую обработку овощей, при которой концентрация тяжелых металлов снижается в 2 раза.
Не употребляйте в пищу овощи прямо с грядки. При мытье листьев зеленных культур, плодов и снятии кожуры у картофеля удается избавиться от значительной части атмосферной пыли. Точные данные о концентрации тяжелых металлов в почве и овощной продукции можно получить, обратившись за консультацией на станцию химизации сельского хозяйства и лабораторию санэпидслужбы. Нашим местным огородникам не следует пугаться, что овощи содержат тяжелые металлы, так как нет вредных производств.
Справка “МП”
Всемирная организация здравоохранения и Минздрава РФ регламентировали ПДК тяжелых металлов в почве (мг на 1 кг): кадмия не более 3, свинца — 20, ртути и мышьяка — 2, цинка — 23, хрома — 0,05. В плодовых овощах их концентрация не должна превышать (в мг на 1 кг) ртути 0,02, кадмия — 0,03, свинца — 0,5, никеля — 0,05, хрома — 0,2.
Источник