CC BY
469
doi: 10.24411/0235-2451-2020-10815 УДК 632.122.1:546.815:546.49:546.19
Тяжелые металлы в агроценозах
С. В. СЕЛЮКОВА
Центр агрохимической службы «Белгородский», ул. Щорса, 8, Белгород, 308027, Российская Федерация
Резюме. Элементы первой группы опасности, содержание которых нормируется не только в почве, но и в пищевой продукции - свинец, кадмий, ртуть и мышьяк - оказывают сильнейшее отрицательное воздействие на живые организмы. Исследования проводили с целью определения источников их поступления в агроценозы, а также особенностей накопления в почве и растениях. Тяжелые металлы попадают в почву и, как следствие, в живые организмы в результате атмосферных выбросов, сбросов промышленных сточных вод, применения удобрений, с отвалами золы, шлака, руд, шламов, осадками сточных вод. Часто загрязнения носят локальный характер. В районах предприятий по добыче цветных металлов были зафиксированы концентрации мышьяка в почве до 900 мг/кг. Содержание тяжелых металлов в почве обусловлено, как правило, их количеством в материнской породе и изменяется в зависимости от гранулометрического состава и обеспеченности почв органическим веществом. Среднее содержание свинца, кадмия, ртути и мышьяка в различных почвах мира составляет 27, 0,41, 0,07 и 6,83 мг/кг соответственно. Свинец, кадмий и ртуть, распределяясь по почвенному профилю, преимущественно аккумулируются в гумусовом горизонте, что связано с их биофильным накоплением. Содержание мышьяка, наоборот, увеличивается с глубиной. Растения, поглощая из почвы тяжелые металлы, аккумулируют их в своих тканях, преимущественно в корнях, стеблях, листьях. В зерне кукурузы среднее содержание свинца составляет 0,3l мг/кг, что почти в 5 раз меньше, чем в соломе (1,52 мг/кг). Среднее содержание ртути в зерне кукурузы оценивается в 0,0034, мышьяка - 0,019, кадмия - 0,0036 мг/кг. Ключевые слова: свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, тяжелые металлы, почва, растения.
Сведения об авторах: С. В. Селюкова, кандидат биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: oha_agrohim_31@ mail.ru). Для цитирования: Селюкова С. В. Тяжелые металлы в агроценозах // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 8. С. 85-93. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10815.
Heavy metals in agrocenoses
S. V. Selyukova
Center of Agrochemical Service "Belgorodsky", ul. Shchorsa, 8, Belgorod, 308027, Russian Federation
Abstract. Elements of the first hazard group, the content of which is controlled not only in the soil, but also in food products - lead, cadmium, mercury, and arsenic - have a strong negative effect on living organisms. The purpose of the studies was to determine the sources of their entry into agrocenoses, as well as the characteristics of their accumulation in soil and plants. Heavy metals enter the soil and then living organisms as a result of atmospheric emissions, industrial wastewater discharges, the use of fertilizers, with heaps of ash, slag, ores, sludge, including wastewater sludge. Pollution is often localized. The recorded concentrations of arsenic in the soil in the areas of enterprises for the extraction of non-ferrous metals are up to 900 mg/kg. The content of heavy metals in the soil is determined, as a rule, by their amount in the parent rock and varies depending on the granulometric composition and the provision of the soil with organic matter. The average content of lead, cadmium, mercury, and arsenic in various soils of the world is 27 mg/kg, 0.41 mg/ kg, 0.07 mg/kg, and 6.83 mg/kg, respectively. Lead, cadmium, and mercury being distributed through the soil profile are accumulated mainly in the humus horizon that is associated with their biophilic accumulation. Conversely, the arsenic content increases with depth. Plants, absorbing heavy metals from the soil, accumulate them in their tissues, mainly in roots, stems, and leaves. The average content of lead in corn grain is 0.31 mg/kg, which is almost 5 times less than in straw (1.52 mg/kg). The average content of mercury in corn grain is estimated at 0.0034 mg/kg; of arsenic - at 0.019 mg/kg; of cadmium - at 0.0036 mg/kg. Keywords: lead; cadmium; mercury; arsenic; heavy metals; soil; plants.
Author Details: S. V. Selyukova, Cand. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: oha_agrohim_31@ mail.ru).
For citation: Selyukova SV. [Heavy metals in agrocenoses]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020;34(8):85-93. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10815.
В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства охрана окружающей среды и обеспечение экологической безопасности продукции -важнейшие задачи, успешное решение которых неразрывно связано с охраной здоровья людей и во многом определяет развитие экономики страны. Современная экологическая ситуация, как в глобальном, так и в региональных масштабах обостряется. Один из наиболее сильных факторов нарушения устойчивого функционирования агроэкосистем - поступление тяжелых металлов.
Не все из тяжелых металлов, попадающих в почву, в равной степени токсичны для флоры, фауны и подземных вод. Мнения об уровне опасности того или иного токсиканта расходятся. На Конференции ООН в 1973 г., в качестве приоритетных загрязнителей окружающей среды рассматривали только три элемента: свинец, кадмий и ртуть. В конце 70-х гг. XX в. к высокотоксичным веществам были добавлены еще десять элементов: медь, олово, ванадий, хром, молибден, кобальт, никель, сурьма, мышьяк и селен [1]. На сегодняшний день в России действует общетоксикологический ГОСТ 17.4.1.02-83, который делит тяжелые металлы и металлоиды на три класса по степени опасности. Согласно этому нормативному документу к высоко опасным веществам относятся Ав, Сс1, Нд, Бе, РЬ, Zn, к
умеренно опасным - Со, N1, Мо, Си, БЬ, к мало опасным -Ва, V, W, Мп, Бг.
Традиционно считается, что свинец, кадмий, ртуть и мышьяк - это токсичные элементы, которые не выполняют никаких биологически важных функций, хотя и постоянно находятся в тканях растений, животных и человека [2]. Однако, по мнению А. П. Виноградова, отсутствие доказательств физиологической значимости элементов, постоянно обнаруживаемых в живых организмах, указывает лишь на химические трудности их получения [3]. При этом в некоторых литературных источниках приводят сведения о положительном воздействии небольших количеств тяжелых металлов на организмы растений, животных и человека [4, 5, 6].
Цель исследований заключалась в рассмотрении и обобщении литературных данных по проблеме содержания и распределения свинца, кадмия, ртути и мышьяка в почвах и растениях, их физиологической роли и источников поступления.
Терминология. Тяжелые металлы - металлы с атомной массой 50 и более. По мнению Ю. В. Алексеева, к их числу можно отнести металлы, у которых атомный вес превышает 40 [7]. Полный список химических элементов, относящихся к тяжелым металлам, в научной литературе
обычно не приводят. В работе Д. С. Орлова и соавторов речь идет о 19 тяжелых элементах, среди которых полуметалл - сурьма [8]. Несколько позже был приведен перечень всего из 11 основных тяжелых металлов, в том числе свинца, кадмия и ртути [9]. При этом среди них отсутствовал тяжелый металлоид - мышьяк, который целесообразно отнести к этой категории, как особо токсичный элемент. В целом к группе тяжелых металлов и полуметаллов можно отнести 57 элемент.
Элементы, находящиеся в тканях растений в крайне малом количестве (менее 0,0001 % сухого вещества), в научной литературе называют по-разному: ультрамикроэлементами или просто микроэлементами [10]. При этом зачастую к таким элементам применяют понятия «тяжелые металлы» или «токсичные металлы», выделяя таким образом их опасность [11, 12]. Однако некоторые авторы считают, что термин «токсичный металл» следует исключить, а взамен приводить дозу и форму соединения, при которых элемент проявляет свою токсичность. Справедливость такого мнения обусловлена тем, что почти все химические элементы в больших концентрациях могут стать крайне опасными, а потенциально опасные вещества, содержащиеся в почве, растениях, организмах животных и человека в малых количествах, не оказывают негативного влияния [11].
Физиологическая роль. Свинец не относится к физиологически необходимым элементам и растения не страдают от его недостатка. Тем не менее появляются сведения о стимуляции низкими концентрациями солей свинца, в частности РЬ^О3)2, роста растений. В некоторых научных работах подробно описано негативное воздействие этого элемента на такие процессы, как митоз, фотосинтез и поглощение воды. При этом признаки свинцовой интоксикации у растений не очень специфичны [5, 7]. Высокие концентрации этого элемента задерживают прорастание семян и рост растений, в том числе корней, из-за уменьшения количества делящихся клеток в образовательной ткани, а также вызывают хлороз и увядание. Кроме того, свинец способен нарушать генетический аппарат клетки и оказывать эмбриотоксическое действие [7].
Кадмий не оказывает биологического положительного воздействия на растения, хотя имеются сведения, что он специфически способствует синтезу аминокислот метионина и цистеина в сое [13]. Токсичность кадмия проявляется в нарушении у растений ферментативной активности. Этот элемент препятствует нормальному обмену веществ, вызывает нарушение процессов фиксации СО2 и транспирации и оказывает ингибирующее действие на фотосинтез. К видимым симптомам отравления растений кадмием относят повреждение корневой системы, отставание в росте и развитии, появление красно-бурой окраски листьев и их хлороза [14].
Ртуть в растительном организме не исполняет никаких известных биологически значимых функций и считается абсолютным токсикантом. Фитотоксичность элемента в первую очередь проявляется в подавлении активности ферментов рибонуклеазы, каталазы, оксидазы и фосфата-зы [15]. По мнению О. N. МИаАгге и Б. В. СИарИекаг, вредное действие ртути необходимо рассматривать как результат комплексного нарушения многих метаболических процессов, в частности образования хлорофилла, фотосинтеза, газового обмена и дыхания [16]. Ртуть считается одним из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающих способностью накапливаться в растениях и в организме животных и человека, то есть может быть отнесена к ядам кумулятивного действия. Наиболее частые симптомы отравления ртутью - отставание в росте всходов
и развитии корней, что приводит к заметному снижению урожайности [17].
Физиологическая необходимость мышьяка для растений не доказана, при этом он всегда находится в растительных тканях и предполагается, что в малых количествах может быть полезен. Есть мнение, что этот элемент может усиливать действие окислительных ферментов в растительных клетках, увеличивая анаболизм глюкозы, синтез гликолевой, щавелевой и лимонной кислот. Визуальные признаки токсичности мышьяка у растений заключаются в обесцвечивании корнеплодов, проявлении фиолетовой окраски у листьев в результате увеличения концентрации антоцианина, замедленном развитии корней, увядании листьев и отмирании их верхушек, подавлении процессов транспирации и поступления воды в растения, угнетении роста растений, уменьшении урожайности сельскохозяйственных культур [5, 17].
Источники поступления. При изучении процессов перемещения и аккумуляции тяжелых металлов в агроэко-системах необходимо определять и учитывать источники их поступления, которые можно разделить на природные (естественные) и техногенные (антропогенные).
Первоисточник всех тяжелых металлов на планете -базальтовые и гранитные слои земной коры, состоящие из метаморфических и магматических горных пород. Осадочные породы, воды мирового океана и живые организмы представляют собой вторичные хранилища этих элементов. Горные породы различаются по степени насыщенности тяжелыми металлами, при этом их содержание во всех породах крайне невелико, по сравнению с другими химическими элементами. Почвенный покров Земли исторически формировался на продуктах выветривания горных пород, соответственно они служат природным источником поступления тяжелых металлов в почвы [15].
К естественным источникам ряда тяжелых металлов, помимо горных пород, относят термальные воды, вулканические газы и лаву, космическую и метеоритную пыль. Так, в попавших в Средиземное море продуктах извержения вулкана Этна был обнаружен кадмий [9].
Среди техногенных источников поступления тяжелых металлов в агроценозы можно выделить 5 основных групп:
атмосферные выбросы;
промышленные сточные воды (гидрогенное загрязнение);
осадки сточных вод;
отвалы золы, шлака, руд, шламов и др.;
органические и минеральные удобрения, средства защиты растений.
Антропогенное рассеяние в биосфере кадмия, свинца, ртути, мышьяка и ряда других элементов часто соответствует уровням их поступления от природных источников и даже превышает их. Так, вблизи Среднеуральского медеплавильного завода сформировалась безжизненная зона из-за большого содержания токсичных элементов в аэральных выбросах. На Дальнем Востоке в почвах горного хребта Сихотэ-Алинь, загрязняющихся длительными аэ-ральными выпадениями Дальнегорского завода цветной металлургии, общее содержание свинца увеличилось более, чем в 100 раз, цинка - в 10 раз [18].
Существенное загрязнение почв из-за аэрозольных выпадений происходит не только в России, но и в Австралии, странах Европы и Северной Америки, а в последние годы и в Китае. Так, в районе действия одного из металлургических заводов Китая уровень содержания мышьяка в почвах увеличился в 16 раз, свинца - в 4 раза [19].
За последние годы Россия добилась больших результатов в работе по очистке промышленных выбросов, что связано с установкой усовершенствованных систем фильтрации и общей модернизацией производственных технологий. Так, существенно сократились выбросы вредных веществ в атмосферу от Среднеуральского медеплавильного завода. По сравнению с 1980 г., когда они составляли 205 тыс. т., к 2004 г. количество выбросов снизилось до 25 тыс. т. Резко уменьшились объемы выбросов в атмосферу от Курского завода по производству химических источников тока, что, в свою очередь, привело к сокращению концентрации кадмия за 26 лет в 180 раз [20]. Таким образом, наличие загрязненных почв вокруг большинства заводов обусловлено их работой преимущественно в прошлые годы.
Борьба с гидрогенным видом загрязнения дается труднее. Некоторые авторы отмечают, что пойменные почвы могут подвергаться серьезному загрязнению от сточных вод, не прошедших очистку [21, 22]. Это характерно и для аллювиальных почв РФ, вовлеченных в сельскохозяйственное производство.
Несмотря на то, что гидрогенное загрязнение почв носит локальный характер, оно может вызывать увеличение концентраций тяжелых металлов до критических отметок. Сточные воды, применяемые для орошения, особенно активно загрязняют почвы в зонах недостаточного увлажнения. Так, во многих восточных провинциях Китая сложилась опасная обстановка, связанная с сильным загрязнением пахотных почв кадмием и ртутью. На загрязненных тяжелыми металлами площадях (более 10 тыс. га) выращивают до 50 тыс. т риса [6]. Сложная ситуация и вблизи г. Ше-ньян, где в результате орошения 2500 га пахотных почв сточными водами сильно выросло содержание кадмия и ртути: с 0,2 до 4,1 и с 0,05 до 1,7 мг/кг соответственно. Из-за использования загрязненной растениеводческой продукции в рационе свиней, концентрация кадмия в их мясе превышает контроль в 8.. .460 раз. Кроме того, люди, проживающие в зоне загрязнения, потребляют с пищевыми продуктами в 32 раза больше кадмия, чем в чистых районах страны [20].
Отравление земель, а также грунтовых вод и рек вызывает сброс неочищенных и слабоочищенных отработанных производственных вод, бытовых стоков и дренажных вод мелиорируемых земель. Загрязнение речной воды приводит к изменению химического состава ила. Например, о серьезном загрязнении свидетельствует резкое увеличение концентрации ртути до 3,7 и кадмия до 3,9 мг/кг в иле реки Пахра в подмосковном Подольске [21].
Осадки сточных вод используют в сельскохозяйственном производстве в качестве нетрадиционных органических удобрений [23]. Путем внесения в почву в России утилизируют около 4.6 % осадков, в то время как в Европе и США - в среднем 40 %. В Китае из-за длительного внесения ОСВ содержание мышьяка, кадмия и ртути в почвах выросло в 2, 10 и 125 раз соответственно. В Нижнем Новгороде концентрации кадмия в осадках сточных вод составляет 1,3 мг/кг при фоновом содержании - 0,33 мг/кг [20]. Состав осадков индивидуален и зависит от доли промышленных стоков. В промзонах крупных индустриальных центров России, где имеются отвалы, в том числе осадков промышленных сточных вод, наблюдается наиболее сильное загрязнение почв [9]. В связи с присутствием в осадках токсичных элементов необходим их экологический контроль.
Сильно загрязнены тяжелыми металлами почвы вблизи отвалов золы, шлака, руд, шламов. Из зольных отвалов в почву попадает большое количество ртути, мышьяка, а
также никеля, меди, ванадия, хрома и селена. Высокое содержание ртути отмечают в местах захоронения отходов золоторудных и ртутных рудников, металлургических и химических производств. Большое количество мышьяка (до 900 мг/кг) зафиксировано в районах предприятий по добыче цветных металлов [17].
Тяжелые металлы поступают в почву вместе с органическими и минеральными удобрениями, мелиорантами и пестицидами [24]. Например, большое количество кадмия может содержаться в фосфоритах. В почвы Австралии вместе с фосфорными удобрениями поступило около 80 % кадмия. Применение высоких доз (120 кг/га) минеральных удобрений в одном из хозяйств Тюменской области привело к превышению содержания кадмия на 2 % его площади в 12 раз [20].
В регионах, где нет крупных стационарных источников тяжелых металлов, но в сельскохозяйственном производстве, в том числе в рамках программы биологизации земледелия, достаточно широко применяют различные органические удобрения и мелиоранты, последние служат основными источниками поступления свинца, кадмия, ртути и мышьяка в агроэкосистемы [25]. . В результате, например, при длительном сельскохозяйственном использовании в СХПК им. Мичурина Вавожского района Удмуртской Республики содержание свинца в пахотном горизонте дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почвы возросло на 0,4 мкг/г, кадмия - на 0,11 мкг/г, стронция - на 3,1 мкг/г, относительно их концентрации в аналогичном слое почвы залежи. При этом по содержанию в пахотном слое тяжелых металлов почва оставалась в границах, соответствующих низкомууровню загрязнения [26]. Некоторые исследователи отмечают более высокое накопление тяжелых металлов в почвах лесополос, по сравнению с пашней [27, 28]. Загрязнение токсичными элементами почв за счет выбросов автотранспорта - значимый фактор только в придорожных экосистемах. Как правило, концентрация свинца и других металлов достигает относительно высоких значений лишь на обочинах автотрасс [29, 30].
Содержание в почвах. Исследования в области геохимии и почвоведения показывают, что элементный состав почвы обладает системной организацией и региональными изменениями в зависимости от химического состава горных пород и растений [3, 31, 32]. В процессе почвообразования происходит миграция содержащихся в горной породе химических элементов, при этом особенности элементного состава материнских пород наблюдаются в связанных с ними почвах.
Свинец в природе находится в рассеянном состоянии и входит в состав более чем 200 минералов. В земной коре его концентрация составляет 15 мг/кг [5]. Кларк свинца в литосфере по А. П. Виноградову - 16, в почве - 10 мг/ кг (табл. 1) [3]. Среднее содержание этого минерального элемента в различных почвах мира, установленное А. КаЬа1а-РепС1ав, составляет 27 мг/кг [5]. Его концентрация в почве, как правило, обусловлена величиной этого показателя в материнской породе. В свою очередь содержание свинца в почвообразующих породах изменяется в зависимости от гранулометрического состава: в наиболее тяжелых глинистых породах оно максимально. Под воздействием ряда факторов почвообразования происходит перераспределение свинца по почвенному профилю [7]. Преимущественно этот элемент аккумулируется в горизонте с высоким содержанием органического вещества и тяжелым гранулометрическим составом [9, 33].
Органические вещества служат не только основным источником плодородия почв, но и сорбентами большинства металлов [34]. Поэтому валовое содержание тяжелых ме-
Таблица 1. Фоновые содержания (кларки) свинца, кадмия, ртути и мышьяка в почвах мира и земной коре, мг/кг
Элемент Кларк в земной коре Кларк в почве
по А. П. Виноградову по А. Ка-Ьа^а-Реп^аэ по А. П. Виноградову по А. Ка-Ьа^а-Реп^аэ
Свинец 16,0 15 10 27 Кадмий 0,13 0,10 0,5 0,41 Ртуть 0,08 0,07 0,05 0,07 Мышьяк 1,7 1,8 5 6,83
таллов в богатых органическим веществом почвах обычно выше, чем в низкогумусированных. Между органическим веществом и тяжелыми металлами наблюдается сложное взаимное влияние. При высоком содержании органического вещества в почве образуются металлоорганические комплексы, а когда органического вещества не хватает для закрытия поверхности всех минеральных фаз, основная доля металлов сорбируется на поверхности минеральных частиц [35]. При слабом загрязнении почв гумусовые кислоты могут фиксировать тяжелые металлы и, тем самым, инактивировать их; в тоже время происходит стабилизация органического вещества и уменьшение его подвижности [36]. Однако при высокой концентрации тяжелых металлов в почвах происходит их обратное влияние: сначала изменяется состав органического вещества, а потом снижается его количество.
Свинец может терять свою токсичность, образуя в почве устойчивые фосфаты. Однако существует отрицательная сторона этого процесса, связанная с уменьшением количества подвижных соединений фосфора [37]. Наибольшая потенциальная опасность загрязнения свинцом характерна для почв, обладающих сильнокислой реакцией среды и периодически восстановительным режимом [7].
В ходе длительных процессов эрозии и выщелачивания, а также в результате потребления растениями, происходит постепенное удаление металлов из почвы. Доказано, что концентрации кадмия, меди, никели в супесчаных дерново-подзолистых почвах могут достоверно снизиться всего за 12 лет, однако это не распространяется на свинец, что в первую очередь связано с его низкой подвижностью в почве [24].
Содержание кадмия в земной коре, по разным оценкам, варьирует от 0,10 до 0,13 мг/кг [3, 5]. Основная его часть, преимущественно в виде примесей, находится в цинковых, свинцовых, медных и полиметаллических рудах, которые служат основным источником промышленного получения кадмия. Среди почвообразующих пород низкими концентрациями кадмия отличаются пески и супеси, наиболее высокими - глины и лёссы [9].
Среднее содержание кадмия в почвах мира составляет 0,41 мг/кг с варьированием от 0,07 до 1,10 мг/кг, в Западной Сибири - от 0,01 до 0,26 мг/кг, в Средней Сибири - от 0,001 до 0,78 мг/кг [5]. Кларк этого элемента в почве по А. П. Виноградову находится на уровне 0,5 мг/кг [3].
Концентрация кадмия в чистых почвах обусловлена его количеством в поверхностных горизонтах горных пород. Повышенное содержание этого элемента в верхнем слое почвы, по сравнению с материнской породой, связано с биогенным происхождением [38]. Миграция кадмия по профилю почвы происходит в основном в виде подвижных соединений. Наличие этого минерального элемента в почвах зависит от их типа, реакции среды, окислительно-восстановительного потенциала, влажности и температуры. Чем кислее почвы, тем энергичнее катионные формы элемента перемещаются в почвенном растворе и выносятся из
почв, активно поглощаясь растениями. Попавший в почву кадмий долгое время не теряет свою активность, поэтому при продолжительном поступлении элемента в агроценоз может произойти интоксикация почвы и значительное увеличение содержания кадмия в растениях. В загрязненной почве он достоверно усиливает эмиссию СО2, нарушает процессы фиксации атмосферного азота, подавляет аммонификацию, нитрификацию и денитрификацию [7].
Как правило, во всех геохимических системах кадмий содержится в достаточно низких концентрациях, однако это экологически важный элемент, что связано с его супертоксичностью, высокой подвижностью и способностью к вторичному и последующему накоплению в разных объектах биосферы [39].
Содержание ртути в профиле естественных почв связано преимущественно с ее количеством в подстилающих горных породах, но из-за высокой летучести ртути ее присутствие в почве также обусловлено термальной активностью и дегазацией мантии Земли. Концентрация ртути в магматических породах (0,004.. .0,08 мг/кг) ниже, чем в осадочных (0,01.0,4 мг/кг), она преимущественно сосредоточена в глинистых отложениях. По современным оценкам кларк ртути в земной коре и почвах мира составляет 0,07 мг/кг [5]. Дерново-подзолистые почвы России содержат от 0,04 до 0,75 мг/кг ртути, серые лесные почвы -0,10.0,80, чернозёмы - 0,02.0,40, бурые горно-лесные почвы - 0,15.0,47 мг/кг [7].
Содержание ртути в почвах может возрастать под влиянием геологических и антропогенных факторов. В почве этот минеральный элемент аккумулируется преимущественно в гумусовом слое, чаще всего сорбируясь мелкопылеватой и илистой фракциями, что объясняется его биофильным накоплением и большой сорбционной способностью почвы [9]. В кислых почвах с промывным типом водного режима ртутные соединения проявляют высокую подвижность и способность к перемещению по глубине почвенного профиля [7].
Фоновое содержание мышьяка в литосфере, по данным А. П. Виноградова, составляет 1,7 мг/кг [3], его средняя концентрация в земной коре оценивается в 1,8 мг/кг [5]. Содержание мышьяка в почве в основном связано с его наличием в почвообразующей породе [40]. Этот элемент отличается достаточно однородным распределением в основных типах почвообразующих пород. Его содержание, как правило, варьирует от 0,5 до 2,5 мг/кг, при этом в глинистых отложениях мышьяка значительно больше (до 13 мг/кг), чем в других породах.
Концентрация мышьяка в почвах различных регионов России варьирует от 0,8 до 9,9 мг/кг, наибольшие его содержание отмечено в почвах Карачаево-Черкесской республики и Свердловской области [7]. В черноземах Краснодарского края фоновое содержание мышьяка составляет 7,5 мг/кг, Башкортостана - 5,2 мг/кг, Белгородской области - 3,8 мг/кг [9]. По данным Г. В. Мотузовой и соавт., величина этого показателя в южных черноземах составляет 5,6 мг/кг [32]. По современным оценкам западных исследователей фоновое содержание мышьяка в различных почвах мира составляет 6,83 мг/кг [5].
Наиболее низкая концентрация мышьяка характерна для песчаных и супесчаных почв, в особенности, сформированных на гранитах. Наибольшее его содержание, как правило, отмечают в аллювиальных почвах и почвах, обогащенных органическим веществом. При этом в большинстве случаев не наблюдается аккумуляция мышьяка в гумусовом горизонте, что свидетельствует об отсутствии связи между накоплением этого элемента и высоким содержанием органического вещества [9].
Таблица 2. Предельно допустимые концентрации и ориентировочно до пустимые концентрации свинца, кадмия, ртути и мышьяка в почве, мг/кг
Элемент ПДК с учетом фона для всех типов почв ОДК с учетом фона
для песчаных и супесчаных почв для кислых (суглинистых и глинистых) почв с РНКС, < 5,5 для близких к нейтральным и нейтральным (суглинистых и глинистых) почв с рНКС1 > 5,5
Валовое содержание
Свинец 32,0 32 65 130
Кадмий - 0,5 1,0 2,0
Ртуть 2,1 - - -
Мышьяк 2,0 2 5 10
Подвижная форма
Свинец 6,0 - - -
Опасность подвижных форм тяжелых металлов, растворимых в ацетатно-аммонийном буфере с рН 4,8, согласно ГН 2.1.7.2041-06, оценивают по критерию ПДКподв, валовых форм - по критерию ПДКвал. Гигиенические нормативы предусматривают предельные допустимые концентрации различных химических веществ для почв, как задействованных в сельском хозяйстве, так и находящихся в пределах жилых, санитарных и рекреационных зон (табл. 2). ПДК устанавливались с учетом экспериментально полученных данных о воздействии поллютантов на организм человека и международного опыта нормирования.
Установление ПДК не всегда возможно, в таких случаях в целях нормирования используют разработанные расчетным методом ориентировочно допустимые концентрации (ОДК), которые приведены в ГН 2.1.7.2511-09. Они установлены для различных веществ, регулярно обнаруживаемых во всех компонентах биосферы и подверженных биогенной миграции, а также для почв с разными кислотно-щелочными свойствами и гранулометрическом составом. Почвы с различными физико-химическими свойствами отличаются по устойчивости к химическому загрязнению, что обусловило необходимость разработки ОДК для нескольких групп почв. При их расчете также учитывали основные литогеохимические группировки почв России, что позволяет проводить дифференцированную эколого-токсикологическую оценку почв в разных районах страны. Следует отметить, что самые низкие значения ОДК характерны для песков и супесей, а наиболее высокие -для глинистых и суглинистых почв с рН > 5,5 (см. табл. 2).
Применяемые в России допустимые концентрации свинца для кислых и нейтральных суглинистых и глинистых почв составляют 65 и 130 мг/кг соответственно. Величина ПДК свинца в городских почвах в Англии составляет 300, в Канаде - 500 и 1000, в США - 2000 мг/кг [9]. При этом по данным В. О. Доржановой и В. Л. Убугу-нова, токсическая доза свинца в почве равна 200 мг/кг
[41]. В некоторых литературных источниках отмечается, что в целинных дерново-подзолистых почвах, имеющих кислую реакцию среды, фитотоксичность свинца проявляется при концентрации, равной 500 мг/кг и выше, а на более продуктивных почвах с нейтральной и близкой к нейтральной средой - при 1500.2000 мг/кг. На песчаном субстрате, по данным проведенных опытов, токсичная концентрация свинца составляет 20 мг/кг
[42]. Валовое содержание свинца в пахотных и целинных почвах Центрально-Черноземных областей России значительно ниже приведенных величин [9].
Содержание в растениях. Наиболее информативный показатель, характеризующий количество и активность тяжелых металлов в почве, - уровень их кумуляции в растениях. На накопление тяжелых металлов в растительной биомассе влияет множество факторов: избирательное поглощение элементов и их биологическая доступность,
минералогический состав и тип почвы, рельеф и уровень грунтовых вод. В результате, в природных условиях содержание тяжелых металлов в растениях варьирует в очень широких пределах [43]. Например, в целом по предгорным районам Краснодарского края содержание свинца в сене составляет от 0,2 до 2,0 мг/кг, кадмия - от 0,06 до 0,24 мг/кг [44].
На состав растительности большое влияние оказывает геохимическая неоднородность земной коры. В пределах биогеохимических аномалий все растения характеризуются повышенным содержанием рассеянных химических элементов. Имеются определенные виды растений, которые отличаются рекордно высокими концентрациями. Наличие подобных растений-концентраторов свидетельствует о том, что адаптация к аномальным условиям связана не только с ограничением поступления чрезмерных содержаний веществ, но и с их активным потреблением [15].
Результатом деятельности защитных механизмов растений служит аккумуляция химических элементов в различных вегетативных и репродуктивных органах [45, 46]. А. Л. Ковалевским было установлено барьерное накопление для 34 элементов, среди которых свинец, кадмий, ртуть и мышьяк [31].
Распределение свинца в растении носит акропеталь-ный характер с максимальной концентрацией в корнях и минимальной - в запасающих и репродуктивных органах. Слабая подвижность элемента в растении объясняется его прочной сорбцией клеточными оболочками и образованием труднорастворимых минеральных солей и малоподвижных органо-минеральных комплексов [9].
Повышенные концентрации свинца могут наблюдаться в надземной фитомассе растений, произрастающих рядом с автотрассами и промышленными предприятиями. Пылевые выпадения способствуют накоплению элемента на поверхности листьев растений и достаточно интенсивному поглощению клетками, хотя большая его часть довольно легко смывается [40].
Нормальная концентрация свинца в растениях находится в пределах 0,5.10 мг/кг, токсичная - 30.300 мг/кг. В бобах сои среднее его содержание составляет 0,53 мг/кг, в соломе сои - 0,87 мг/кг. Среднее фоновое количество свинца в зерне озимой пшеницы находится на уровне 0,4 мг/кг, в зерне ячменя - 0,34 мг/кг. В зерне кукурузы среднее содержание свинца составляет 0,31 мг/кг, что почти в 5 раз меньше, чем в соломе (1,52 мг/кг) [9]. Естественная концентрация свинца в растительности на участках, не подверженных загрязнению, находится в пределах 0,1.10,0 мг/кг сухого вещества и считается довольно постоянной.
Кадмий, в отличие от свинца и ртути, сравнительно легко поглощается растениями. Большая его часть аккумулируется в корневой системе, которая служит первым барьером у большинства растений [46]. В стеблях, листьях и других надземных органах обнаруживаются более низкие концентрации металла [31]. Установлена прямая связь между содержанием кадмия в растительности и местом ее обитания, свидетельствующая о высокой интенсивности его биологического поглощения [47]. Высокие концентрации кадмия в почве почти всегда вызывают увеличение
количества этого элемента в тканях растений. Наименее устойчивы к росту содержания кадмия в почве листовые культуры. Урожайность шпината снижается на 25 % при величине этого показателя 4 мг/кг, кресс-салата - 8 мг/кг [48]. При этом, например, в южной лесостепной зоне Омского Прииртышья на лугово-черноземной маломощной слабогумусированной тяжелосуглинистой почве с содержание Cd в слое 0.30 см в среднем 0,051 мг/кг внесение 1 кг/га этого элемента в пределах оптимальной дозы в среднем увеличивало урожайность корнеплодов свеклы столовой на 3,6 т/га, моркови - на 3,2 т/га [49].
Содержание кадмия в сельскохозяйственных растениях варьирует в очень широких пределах, зависящих от биологических особенностей вида, сорта и др. По обобщенным данным в растениях ячменя оно находится в пределах 0,02.0,38 мг/кг сухого вещества, кукурузы -0,04.3,9 мг/кг сухого вещества [50]. Среднее содержание кадмия в бобах сои оценивается в 0,072 мг/кг. Фоновые концентрации этого элемента в травах, по данным В. В. Добровольского, составляют в среднем 0,2 мг/кг [51].
Ртуть, попадая в растение, в большей степени (до 95 % от общего количества) аккумулируется в корнях. Защитный механизм, препятствующий поступлению этого элемента в надземную фитомассу растения, особенно заметно проявляет свое действие при его нетоксичныхконцентрациях. Чем выше содержание ртути в почве, тем интенсивнее повышается ее концентрация в растительных тканях. В зоне сильного загрязнения уровень содержания этого элемента в растительной продукции может превышать допустимые нормы.
Через поверхность листьев в растения способны проникать пары свободной ртути и летучие органические соединения металла, что представляет для них особую опасность [5]. B. Z. Siegel и соавторы предположили, что, во-первых, парообразная ртуть выступает в роли катализатора процессов старения путем ускорения синтезаэтилена, во-вторых, элементарная ртуть это более опасный токсикант, чем ее ионные формы [52].
Высшие растения сильно различаются по способности аккумулировать ртуть в своих тканях. Среднее ее содержание в зерне кукурузы составляет 0,0034 мг/кг, в бобах сои - 0,0032 мг/кг, тогда как в зерне озимой пшеницы ртути в 3,2.3,4 раза больше - 0,011 мг/кг [9]. Наибольшие количества ртути накапливают салат, редис, картофель, морковь, томаты и бобовые.
Устойчивость растений к соединениям мышьяка различна. У культурных видов, по сравнению с дикорастущими, она, как правило, меньше [53]. Соединения мышьяка отличаются по степени своей токсичности: трехвалентный мышьяк более ядовит, чем пятивалентный, так как он имеет большую (в 4.10 раз) растворимость. Отмечается, что при достаточном питании растений таким макроэлементом, как фосфор, опасность отравления мышьяком существенно снижается [7].
Наличие сведений о линейной зависимости между концентрациями общего и водорастворимого мышьяка в почвах и произрастающих на них растениях дают возможность выразить мнение, что элемент попадает в растительный организм вместе с водой. Мышьяк может перемещаться в растениях, поскольку его наличие отмечается и в репродуктивных органах. С увеличением концентрации этого элемента в почве наиболее высокие его количества накапливаются в корнях, корнеплодах и старых листьях [5].
В растительности, произрастающей на чистых почвах, содержание мышьяка варьирует от 0,009 до 1,5 мг/кг абсолютно сухого вещества, при этом максимальные его
количества обнаружены в листовых овощах, а минимальные - во фруктах. Среднее содержание мышьяка в бобах сои составляет 0,019 мг/кг, в зерне озимой пшеницы и ячменя - 0,024 мг/кг, в зерне кукурузы - 0,019 мг/кг [9].
При оценке уровня загрязнения тяжелыми металлами фуражного зерна, грубых и сочных кормов для сельскохозяйственных животных в РФ используют утвержденные временные максимально допустимые уровни (табл. 3). При концентрации в кормах вредных веществ, превышающих максимально допустимые уровни, к ним добавляют корма из другой партии в количестве, необходимом для снижения общего уровня загрязнения до установленных в ВМДУ норм. В случае превышения содержания кадмия и ртути, а также превышения утвержденных норм в 10 раз и более, подсортировку кормов не проводят.
Таблица 3. Допустимые уровни содержания свинца, кадмия, ртути, мышьяка в кормах сельскохозяйственных животных, мг/кг (на стандартную
влажность
Элемент ВМДУ № 123-41281-87 ТР ТС 015/2011
зернофураж грубые и сочные корма фуражное зерно (семена) злаковых и масличных культур
Свинец 5,0 5,0 5,0 Кадмий 0,3 0,3 0,5 Ртуть 0,1 0,05 0,1 Мышьяк 0,5 0,5 2,0
При эколого-токсикологической оценке содержания тяжелых металлов в зерне, поставляемом на пищевые и кормовые цели, применяют технический регламент Таможенного союза 015/2011 «О безопасности зерна» (ТР ТС 015/2011). При контроле безопасности пищевой продукции, в том числе растениеводческой, предназначенной для обращения на территории Таможенного союза, необходимо учитывать требования технического регламента Таможенного союза 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011).
В России, наряду с техническими регламентами Таможенного союза, обязательным для применения и исполнения нормы СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». Допустимые уровни содержания свинца, кадмия, ртути и мышьяка, установленные в технических регламентах Таможенного союза для зерна злаковых и семян масличных культур, соответствуют требованиям санитарно-эпидемиологических правил и норм РФ (табл. 4).
Таблица 4. Допустимые уровни содержания свинца, кадмия, ртути, мышьяка в продовольственном зерне, мг/кг (на стандартную влажность)
Элемент СанПиН 2.3.2.1078-01, ТР ТС 015/2011, ТР ТС 021/2011
зерно злаковых культур семена масличных культур
Свинец 0,5 1,0
Кадмий 0,1 0,1
Ртуть 0,03 0,05
Мышьяк 0,2 0,3
Заключение. Фитотоксичное действие тяжелых металлов проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойств и биологических особенностей растений. Наиболее частые симптомы отравления токсикантами - нарушение метаболических процессов и, как следствие, отставание в росте и развитии растительного организма.
Главный естественный источник поступления тяжелых металлов в почву - материнская порода. К антропогенным источникам загрязнения агроэкосистем относят атмосферные выбросы, промышленные сточные воды, осадки сточных вод, отвалы золы, шлака, руд, шламов и др. В регионах с высоким уровнем интенсивности сельскохозяйственного производства важным источником поступления тяжелых металлов служат агрохимикаты, в первую очередь, органические удобрения.
Наибольшие количества тяжелых металлов, как правило, содержатся в почвах с высоким содержанием органического вещества и тяжелым гранулометрическим составом. В распределении свинца, кадмия и ртути в профиле почв наблюдается тенденция к постепенному уменьшению
их концентрации с глубиной, что связано с биофильным накоплением этих элементов в гумусовом горизонте с образованием нерастворимых солей. Содержание мышьяка с глубиной почвенного профиля увеличивается.
Накопление тяжелых металлов в растительной продукции в первую очередь зависит от избирательности поглощения химических элементов и их биологической доступности, состава и типа почв. Распределение тяжелых металлов в растениях носит акропетальный характер с максимальной концентрацией в вегетативных органах и минимальной - в запасающих и репродуктивных органах, что обусловлено действием физиологических и биохимических механизмов самозащиты растений.
Литература.
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 году». М.: Минприроды РФ; НПП «Кадастр», 2018. 888 с.
2. Селюкова С. В. Агроэкологическая оценка содержания свинца, кадмия, ртути и мышьяка в агроценозах лесостепной зоны Белгородской области// Современное состояние почвенного покрова, сохранение и воспроизводство плодородия почв: сборник трудов Всероссийской науч.-практ. конф. Махачкала: Федеральный аграрный научный центр Республики Дагестан, 2018. С. 216-219.
3. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: АН СССР, 1957. 259 с.
4. Distribution and availability of cadmium in profile and aggregates of a paddy soil with 30-year fertilization and its impact on Cd accumulation in rice plant/Z. X. Rao, D. Y. Huang, J. S. Wu, et al. // Environmental Pollution. 2018. Vol. 239. P. 198-204.
5. Kabata-Pendias A., Boca Raton F. L. Trace elements in soils and plants. 4th ed. USA: CRC Press, 2011. 505 p.
6. Soil heavy metal contamination and health risk assessment associated with development zones in Shandong / H. Zhuo, S. Fu, H. Liu, et al. //Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. No. 29. P. 30016-30028.
7. Лукин С. В. Агроэкологическое состояние и продуктивность почв Белгородской области. 2-е изд., доп. Белгород: КОНСТАНТА, 2016. 344 с.
8. Орлов Д. С., Садовникова Л. К., Лозановская И. Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении почв. М.: Высшая школа, 2002. 223 с.
9. Селюкова С. В. Экологическая оценка содержания свинца, кадмия, ртути и мышьяка в агроэкосистемах юго-западной части Центрально-Черноземного района России: дис.... канд. биол. наук. М.: Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева, 2019. 133 с.
10. Лукин С. В. Динамика агрохимических показателей плодородия пахотных почв юго-западной части ЦентральноЧерноземных областей России // Почвоведение. 2017. № 11. С. 1367-1376.
11. Лукин С. В. Мониторинг содержания микроэлементов Zn, Cu, Mo, Co, Pb, Cd, As, Hg в пахотных чернозёмах юго-запада центрально-Черноземной зоны//Агрохимия. 2012. № 11. С. 52-59.
12. ШеудженА. Х., Бондарева Т. Н., КизинекС. В. Агрохимические основы применения удобрений. Майкоп: Полиграф-ЮГ, 2013. 572 с.
13. A comparative evaluation of macro- and microelement composition of plants of white lupine and soybean / S. V. Lukin, S. V. Selyukova, E. A. Prazina, et al. // Indo American journal of Pharmaceutical sciences. 2018. Vol. 5. No. 6. P. 6133-6137.
14. Ecological estimation of cadmium content in agricultural cenosis of the Central Chernozem Region of Russia / S. V. Lukin, S. V. Selyukova, V. A. Chernikov, et al. // Pollution Research. 2020. Vol. 39. No. 2. P. 196-201.
15. Титов А. Ф., Таланова В. В., Казнина Н. М. Физиологические основы устойчивости растений к тяжелым металлам: учебное пособие. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. 77 с.
16. Mhathre G. N., Chaphekar S. B. Response of young plants to mercury// Water Air Soil Pollut. 1984. Vol. 21. P. 1-8.
17. Лукин С. В., Селюкова С. В. Экологическая оценка содержания ртути и мышьяка в агроценозах лесостепи ЦентральноЧерноземных областей России //Агрохимия. 2018. № 8. С. 74-80.
18. Загрязнение почв тяжелыми металлами, фосфором и серой предприятиями цветной металлургии (Среднеуральский медеплавильный завод и Норильский горно-металлургический комбинат)/Ю. Н. Водяницкий, И. О. Плеханова, Е. В. Проко-пович и др. // Почвоведение. 2011. № 2. С. 240-249.
19. Application of different single extraction procedures for assessing the bioavailability of heavy metal(loid)s in soils from overlapped areas of farmland and coal resources / P. Luo, X. Xiao, X. Han, et al. // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. P. 14932-14942.
20. Водяницкий Ю. Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор) // Почвоведение. 2013. № 7. С. 872-881.
21. Варава О. А. Почвы речных долин городских территорий (на примере г. Москвы): дис.... канд. биол. наук. М.: Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 2010. 200 с.
22. Влияние техногенных и природных факторов на содержание тяжелых металлов в почвах среднего Предуралья (г. Чусовой и его окрестности) / Ю. Н. Водяницкий, А. А. Васильев, А. Т. Савичев и др. // Почвоведение. 2010. № 9. С. 1089-1099.
23. Касатиков В. А., Раскатов В. А., Шабардина Н. П. Последействие осадка сточных вод на свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайность ячменя// Плодородие. 2015. № 4 (85). С. 27-29.
24. Игонов И. И., Каргин И. Ф. Динамика содержания тяжелых металлов в процессе длительного использования пашни// Агрохимический вестник. 2012. № 4. С. 35-37.
25. Лукин С. В. Биологизация земледелия в Белгородской области: итоги и перспективы // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 7. С. 20-23.
26. Химический состав дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почвы при длительном сельскохозяйственном использовании / И.Ш. Фатыхов, Н.А. Бусоргина, Б.Б. Борисов и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 3 (54). С. 82-86.
27. Ушаков Р.Н., Ручкина А.В., Головина Н.А. Устойчивость серой лесной почвы под разными угодьями в агроландшафте // Земледелие. 2018. № 8. С. 11-13.
28. Пугаев С.В. Агроэкологические особенности содержания и миграции тяжелых металлов в почве лесополосы и защищаемого поля// Земледелие. 2018. № 2. С. 30-32.
29. Лукин С. В., Селюкова С. В. Агроэкологическая оценка влияния органических удобрений на микроэлементный состав почв //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 12. С. 61-65.
30. Селюкова С. В. Тяжелые металлы в органических удобрениях//Агрохимический вестник. 2016. № 5. С. 47-51.
31. Ковалевский А. Л. Биогеохимия растений. Новосибирск: Наука, 1991. 294 с.
32. Почвенно-химический мониторинг фоновых территорий / Г. В. Мотузова, Е. А. Карпова, М. С. Малинина и др. М.: МГУ, 1989. 88 с.
33. Guisti L. Heavy metals in urban soils of Bristol (UK). Initial screening for contaminated land// J. Soils Sediments. 2011. Vol. 11. P. 1385-1398.
34. Семенов В. М., Когут Б. М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
35. Водяницкий Ю. Н. Природные и техногенные соединения тяжелых металлов в почвах // Почвоведение. 2014. № 4. С. 420-432.
36. Караванова Е. И., Шапиро А. Д. Влияние водорастворимых органических веществ на поглощение меди и цинка в подзолистой почве // Современные проблемы загрязнения почв. М., 2010. С. 215-218.
37. Ендовицкий А. П., Калиниченко В. П., Минкина Т. М. Состояние свинца и кадмия в чернозёме после внесения фосфо-гипса //Почвоведение. 2014. № 3. С. 340-350.
38. Водяницкий Ю. Н. Нормативы содержания тяжелых металлов и металлоидов в почвах // Почвоведение. 2012. № 3. С. 368-375.
39. Чимитдоржиева Г. Д., Нимбуева А. З., Бодеева Е. А. Тяжелые металлы (медь, свинец, никель, кадмий) в органической части серых лесных почв Бурятии // Почвоведение. 2012. № 2. С. 166-172.
40. Манаджиева С. С., Минкина Т. М. Экологическое состояние почв и растений природно-техногенной сферы. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2014. 264 с.
41. Доржанова В. О., Убугунов В. Л. Оценка фитотоксичности свинца в каштановой почве// Современные проблемы загрязнения почв. М., 2010. С. 208-212.
42. Jaiswal A., Verma A., Jaiswal P. Detrimental effects of heavy metals in soil, plants, and aquatic ecosystems and in humans// Journal of Environmental Pathology Toxicology and Oncology. 2018. Vol. 37. No. 3. P. 183-197.
43. Спицын С. Ф., Томаровский А. А., Оствальд Г. В. Поведение микроэлементов в системе почва-растения пшеницы в различных зонах Алтайского края // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 12. С. 42-47.
44. Забашта А.В., Забашта Н.Н., Лисовицкая Е.П. Накопление тяжелых металлов в почвах предгорных районов Краснодарского края// Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 1 (52). С. 22-26.
45. ХижнякР. М. Экологическая оценка содержания микроэлементов (Zn, Cu, Co, Mo, Cr, Ni) в агроэкосистемахлесостепной зоны юго-западной части ЦЧО: дис.... канд. биол. наук. М.: Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева, 2015. 129 с.
46. Четверикова Н. С. Экологическая оценка влияния интенсивной сельскохозяйственной деятельности на состояние агроэкосистем в условиях лесостепной зоны Центрально-Чернозёмного района: дис. ... канд. биол. наук. М.: Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, 2013. 135 с.
47. Lukin S. V., Selyukova S. V. Ecological assessment of the content of cadmium in soils and crops in Southwestern Regions of the Central Chernozemic Zone // Eurasian Soil Science. 2018. Vol. 51. No. 12. P. 1-7.
48. Cadmium minimization in wheat: a critical review/ M. Rizwan, S. Ali, T. Abbas, et al.// Ecotoxicology and Environmental Safety. 2016. Vol. 130. P. 43-53.
49. Андриенко Л.Н., Аксенова Ю.В. Влияние внесения кадмия, никеля, цинка на уровень содержания их в почве, урожайность и качество корнеплодов овощных культур// Земледелие. 2018. № 8. С. 23-25.
50. Лукин С. В., Селюкова С. В. Экологическая оценка содержания кадмия в агроценозах Центрально-Черноземных областей России //Почвоведение. 2018. № 10S. С. 3-9.
51. Добровольский В. В. Основные черты геохимии цинка и кадмия в биосфере // Цинк и кадмий в окружающей среде. М.: Наука, 1992. С. 7-18.
52. The phytotoxicity of mercury vapor / B. Z. Siegel, M. Lasconia, E. Yaeger, et al. // Water Air Soil Pollut. 1984. Vol. 23. P. 15-24.
53. Селюкова С. В. Агроэкологическая оценка содержания тяжелых металлов в кукурузе и подсолнечнике // Агрохимический вестник. 2017. № 5. С. 52-55.
References
1. Gosudarstvennyi doklad "O sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchei sredy Ros-siiskoi Federatsii v 2017 godu" [State report "On the state and protection of the environment of the Russian Federation in 2017"]. Moscow: Minprirody RF; NPP "Kadastr"; 2018. 888 p. Russian.
2. Selyukova SV. [Agroecological assessment of the content of lead, cadmium, mercury and arsenic in agrocenoses of the forest-steppe zone of the Belgorod region]. In: Sovremennoe sostoyanie pochvennogo pokrova, sokhranenie i vosproizvodstvo plodorodiya pochv [Current state of soil cover, preservation and reproduction of soil fertility]. Proceedings of the All-Russian science and practical conference. Makhachkala (Russia): Federal'nyi agrarnyi nauchnyi tsentr Respubliki Dagestan; 2018. p. 216-9. Russian.
3. Vinogradov AP. Geokhimiya redkikh i rasseyannykh khimicheskikh elementov v pochvakh [Geochemistry of rare and trace elements in soils]. Moscow: AN SSSR; 1957. 259 p. Russian.
4. Rao ZX, Huang DY, Wu JS, et al. Distribution and availability of cadmium in profile and aggregates of a paddy soil with 30-year fertilization and its impact on Cd accumulation in rice plant. Environmental Pollution. 2018;239:198-204.
5. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 4th ed. CRC Press; 2011. 505 p.
6. Zhuo H, Fu S, Liu H, et al. Soil heavy metal contamination and health risk assessment associated with devel-opment zones in Shandong. Environmental Science and Pollution Research. 2019;26(29):30016-28.
7. Lukin SV. Agroekologicheskoe sostoyanie i produktivnost' pochv Belgorodskoi oblasti [Agroecological state and soil productivity of the Belgorod region]. 2nd ed. Belgorod (Russia): KONSTANTA; 2016. 344 p. Russian.
8. Orlov DS, Sadovnikova LK, Lozanovskaya IN. Ekologiya i okhrana biosfery pri khimicheskom zagryaznenii pochv [Ecology and protection of the biosphere in case of chemical soil pollution]. Moscow: Vysshaya shkola; 2002. 223 p. Russian.
9. Selyukova SV. Ekologicheskaya otsenka soderzhaniya svintsa, kadmiya, rtuti i mysh'yaka vagroekosistemakh yugo-zapadnoi chasti Tsentral'no-Chernozemnogo raiona Rossii [Environmental assessment of the content of lead, cadmium, mercury and arsenic in the agroecosystems of the southwestern part of the Central Chernozem region of Russia] [dissertation]. [Moscow]: Rossiiskii gosudarstvennyi agrarnyi universitet - Moskovskaya sel'skokhozyaistvennaya akademiya im. K. A. Timiryazeva; 2019. 133 p. Russian.
10. Lukin SV. [Dynamics of agrochemical indicators of arable soil fertility in the southwestern part of the Central Chernozem region of Russia]. Pochvovedenie. 2017;(11):1367-76. Russian.
11. Lukin SV. [Monitoring of the content of microelements Zn, Cu, Mo, Co, Pb, Cd, As, Hg in arable chernozems in the southwestern part of the central Chernozem zone]. Agrokhimiya. 2012;(11):52-9. Russian.
12. Sheudzhen AKh, Bondareva TN, Kizinek SV. Agrokhimicheskie osnovy primeneniya udobrenii [Agrochemical basis of fertilizer application]. Maikop (Russia): Poligraf-YuG; 2013. 572 p. Russian.
13. Lukin SV, Selyukova Sv, Prazina EA, et al. A comparative evaluation of macro-and microelement composition of plants of white lupine and soybean. Indo American journal of Pharmaceutical sciences. 2018;5(6):6133-7.
14. Lukin SV, Selyukova SV, Chernikov VA, et al. Ecological estimation of cadmium content in agricultural cenosis of the Central Chernozem Region of Russia. Pollution Research. 2020;39(2):196-201.
15. Titov AF, Talanova VV, Kaznina NM. Fiziologicheskie osnovy ustoichivosti rastenii k tyazhelym metallam: uchebnoe posobie [Physiological foundations of plant resistance to heavy metals: a tutorial]. Petrozavodsk (Russia): Karel'skii nauchnyi tsentr RAN; 2011. 77 p. Russian.
16. Mhathre GN, Chaphekar SB. Response of young plants to mercury. Water Air Soil Pollut. 1984;21:1-8.
17. Lukin SV, Selyukova SV. [Ecological assessment of the content of mercury and arsenic in agrocenoses of the forest-steppe of the Central Chernozem region of Russia]. Agrokhimiya. 2018;(8):74-80. Russian.
18. Vodyanitskii YuN, Plekhanova IO, Prokopovich EV, et al. [Soil contamination with heavy metals, phosphorus and sulfur by nonferrous metallurgy enterprises (Sredneuralsk copper smelter and Norilsk mining and metallurgical plant)]. Pochvovedenie. 2011;(2):240-9. Russian.
19. Luo P, Xiao X, Han X, et al. Application of different single extraction procedures for assessing the bioavaila-bility of heavy metal(loid)s in soils from overlapped areas of farmland and coal resources. Environmental Science and Pollution Re-search. 2019;26:14932-42.
20. Vodyanitskii YuN. [Soil pollution with heavy metals and metalloids and their environmental hazard (analytical review)]. Pochvovedenie. 2013;(7):872-81. Russian.
21. Varava OA. Pochvy rechnykh dolin gorodskikh territorii (na primere g. Moskvy) [Soils of river valleys in urban areas (on the example of Moscow)] [dissertation]. [Moscow]: Moskovskii gosudarstvennyi universitet im. M. V. Lomonosova; 2010. 200 p. Russian.
22. Vodyanitskii YuN, Vasil'evAA, Savichev AT, et al. [Influence of technogenic and natural factors on the content of heavy metals in the soils of the middle Cis-Urals (Chusovoy and its suburbs)]. Pochvovedenie. 2010;(9):1089-99. Russian.
23. Kasatikov VA, Raskatov VA, Shabardina NP. [The aftereffect of sewage sludge on the properties of sod-podzolic sandy loam soil and the yield of barley]. Plodorodie. 2015;(4):27-9. Russian.
24. Igonov II, Kargin IF. [Dynamics of the content of heavy metals in the process of long-term use of arable land]. Agrokhimicheskii vestnik. 2012;(4):35-7. Russian.
25. Lukin SV. [Biologization of agriculture in the Belgorod region: results and prospects]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2016;30(7):20-3. Russian.
26. Fatykhov ISh, Busorgina NA, Borisov BB, et al. [Chemical composition of sod strongly podzolic light loamy soil with long-term agricultural use]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019;14(3):82-6. Russian.
27. Ushakov RN, Ruchkina AV, Golovina NA. [Sustainability of grey forest soil with different use in agrolandscapes]. Zemledelie. 2018;(8):11-3. Russian.
28. Pugaev SV. [Agroecological features of content and migration of heavy metals in the soils of a forest belt and protected field]. Zemledelie. 2018;(2):30-2. Russian.
29. Lukin SV, Selyukova SV. [Agroecological assessment of the impact of organic fertilizers on the microelement composition of soils]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2016;30(12):61-5. Russian.
30. Selyukova SV. [Heavy metals in organic fertilizers]. Agrokhimicheskii vestnik. 2016;(5):47-51. Russian.
31. Kovalevskii AL. Biogeokhimiya rastenii [Plant biogeochemistry]. Novosibirsk (Russia): Nauka; 1991. 294 p. Russian.
32. Motuzova GV, Karpova EA, Malinina MS, et al. Pochvenno-khimicheskii monitoring fonovykh territorii [Soil-chemical monitoring of background areas]. Moscow: MGU; 1989. 88 p. Russian.
33. Guisti L. Heavy metals in urban soils of Bristol (UK). Initial screening for con-taminated land. J. Soils Sediments. 2011;11:1385-98.
34. Semenov vM, Kogut BM. Pochvennoe organicheskoe veshchestvo [Soil organic matter]. Moscow: GEOS; 2015. 233 p. Russian.
35. Vodyanitskii YuN. [Natural and technogenic compounds of heavy metals in soils]. Pochvovedenie. 2014;(4):420-32. Russian.
36. Karavanova EI, Shapiro AD. [Influence of water-soluble organic substances on the absorption of copper and zinc in podzolic soil]. In: Sovremennye problemy zagryazneniya pochv [Modern problems of soil contamination]. Moscow: [place unknown]; 2010. p. 215-8. Russian.
37. Endovitskii AP, Kalinichenko VP, Minkina TM. [The state of lead and cadmium in chernozem after the phosphogypsum application]. Pochvovedenie. 2014;(3):340-50. Russian.
38. Vodyanitskii YuN. [Standards for the content of heavy metals and metalloids in soils]. Pochvovedenie. 2012;(3):368-75. Russian.
39. Chimitdorzhieva GD, Nimbueva AZ, Bodeeva EA. [Heavy metals (copper, lead, nickel, cadmium) in the organic part of the grey forest soils of Buryatia]. Pochvovedenie. 2012;(2):166-72. Russian.
40. Manadzhieva Ss, Minkina TM. Ekologicheskoe sostoyanie pochv i rastenii prirodno-tekhnogennoi sfery [The ecological state of soils and plants of the natural and technogenic sphere]. Rostov-on-Don (Russia): Yuzhnii federal'nii universitet; 2014. 264 p. Russian.
41. Dorzhanova VO, Ubugunov VL. [Evaluation of lead phytotoxicity in chestnut soil]. In: Sovremennye problemy zagryazneniya pochv [Modern problems of soil contamination]. Moscow: [place unknown]; 2010. p. 208-12. Russian.
42. Jaiswal A, Verma A, Jaiswal P. Detrimental effects of heavy metals in soil, plants, and aquatic ecosystems and in humans. Journal of Environmental Pathology Toxicology and Oncology. 2018;37(3):183-97.
43. Spitsyn SF, Tomarovskii AA, Ostval'd GV. [The behaviour of trace elements in the soil-wheat plant system in different zones of the Altai Territory]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2013;(12):42-7. Russian.
44. Zabashta AV, Zabashta NN, Lisovitskaya EP. [Accumulation of heavy metals in soils of foothills regions of the Krasnodar Territory]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019;14(1):22-6. Russian.
45. Khizhnyak RM. Ekologicheskaya otsenka soderzhaniya mikroelementov(Zn, Cu, Co, Mo, Cr, Ni) vagroekosistemakh lesostepnoi zony yugo-zapadnoi chasti TsChO [Ecological assessment of the content of trace elements (Zn, Cu, Co, Mo, Cr, Ni) in the agroecosystems of the forest-steppe zone in the southwestern part of the Central Chernozem region] [dissertation]. [Moscow]: Rossiiskii gosudarstvennyi agrarnyi universitet - Moskovskaya sel'skokhozyaistvennaya akademiya im. K. A. Timiryazeva; 2015. 129 p. Russian.
46. Chetverikova NS. Ekologicheskaya otsenka vliyaniya intensivnoi sel'skokho-zyaistvennoi deyatel'nosti na sostoyanie agroekosistem v usloviyakh lesostepnoi zony Tsentral'no-Chernozemnogo raiona [Environmental assessment of the impact of intensive agricultural activities on the state of agroecosystems in the forest-steppe zone of the Central Chernozem region] [dissertation]. [Moscow]: Rossii-skii gosudarstvennyi agrarnyi universitet - Moskovskaya sel'skokhozyaistvennaya akademiya im. K.A. Timiryazeva; 2013. 135 p. Russian.
47. Lukin SV, Selyukova SV. Ecological assessment of the content of cadmium in soils and crops in Southwestern Regions of the Central Chernozemic Zone. Eurasian Soil Science. 2018;51(12):1-7.
48. Rizwan M, Ali S, Abbas T, et al. Cadmium minimization in wheat: a critical review. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2016;130:43-53.
49. Andrienko LN, Aksenova YuV. [The influence of cadmium, nickel, and zinc application on their content in soil, productivity and quality of vegetable roots]. Zemledelie. 2018;(8):23-5. Russian.
50. Lukin SV, Selyukova SV. [Ecological assessment of the cadmium content in agrocenoses of the Central Chernozem region of Russia]. Pochvovedenie. 2018;(10S):3-9. Russian.
51. Dobrovol'skii VV. [The main features of the geochemistry of zinc and cadmium in the biosphere]. In: Tsink i kadmii v okruzhayushchei srede [Zinc and cadmium in the environment]. Moscow: Nauka; 1992. p. 7-18. Russian.
52. Siegel BZ, Lasconia M, Yaeger E, et al. The phytotoxicity of mercury vapor. Water Air Soil Pollut. 1984;23:15-24.
53. Selyukova SV. [Agroecological assessment of the content of heavy metals in corn and sunflower]. Agrokhimicheskii vestnik. 2017;(5):52-5. Russian.
