Увеличение содержания растворимых форм фторидов в почвах, особенно характерное для техногенного загрязнения, оказывает токсичное действие на почвенную микрофлору, что было доказано в ряде исследований и на модельных опытах с фоновыми почвами (Гришко, 1996). Изменяется<• ее структура: при неизменной* биомассе и численности бактерий, наблюдается увеличение количества анаэробных и споровых бактерий, снижение численности грибов и актиномицетов, во флористическом составе водорослей преобладают одноклеточные зеленые, увеличивается доля денитрифицирующих микроорганизмов при стабильном количестве нитрификаторов (Евдокимова, 2003; Гришко, 1996 а;). Кроме того, вследствие угнетения микроорганизмов заторможен процесс разложения подстилки (Давыдова, Волкова, 1988). Уменьшается скорость деструкции мочевины, целлюлозы (Гришко, 1996).
Среди наиболее значимых влияний фтора, поступающего из атмосферы, на метаболизм различных растений следует назвать следующие: расстройство респираторной деятельности; снижение ассимиляции (питательных веществ); уменьшение содержания хлорофилла; повреждение клеточных мембран, инги-
16
бирование процессов фотосинтеза, роста корней и др. (К.-Пендиас, 1989; Sutti, 1975;Impens, 1980).
Из рассматриваемых ЗВ в наибольшей степени изучены ТМ. Это — группа химических элементов, имеющих плотность 4,5 г/см3 (Барышников, 1997) или более 5 г/см3 (Алексеев, 1987). Закономерностям содержания и распределения их в агроэкосистемах посвящено много исследований (Лукин, 1999; Волошин, 2002; Ильин, 2002; Белоголова, 2004; Кашин, 1998; Барышников, 1997 и др.). Основные свойства ТМ — переменная валентность, низкая растворимость их гидрооксидов, высокая способность образовывать комплексные соединения и катионная активность (Рэуце, 1986).
Биологические воздействия ТМ зависят от природы и концентрации сопутствующих элементов. Например, действие металлов может быть ослаблено при условии достаточного поступления в организм Са, Fe, Se, Mg (Алексеев, 1987). Доказано, что ТМ'конкурируют между собой. Например, Си является антагонистом Hg и Pb, Zn конкурирует с Hg, Pb, Mn, Co. Отмечен синергизм Си и Мп, Со и Fe, Pb и Мп.
Металлы по разному оказывают влияние на свойства почв, рост и развитие растений. В качестве наиболее общих проявлений стресса, обусловленного избытком ТМ, выделяют повреждение мембран, изменение активности ферментов, ингибирование роста корней. Отмеченные нарушения ведут к целому ряду вторичных эффектов, таких, как гормональный дисбаланс, дефицит необходимых элементов, ингибирование фотосинтеза, нарушение передвижения фото-ассмилянтов, изменение водного режима и другие. Они, в свою очередь, усугубляют рост растений и снижают их продуктивность (Агроэкологическая характеристика, 2002). Металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения их относительной атомной массы (Кабата-Пендиас, 1989).
Таким образом, изучаемые ЗВ, различающиеся по своим физико-химическим свойствам и биологическим воздействиям, способствуют проявлению ряда отрицательных явлений в почвах и растениях. Все вещества прояв-
17
ляют токсический эффект на почвенную микрофлору — изменяется ее состав и структура, но по-разному. Например, при действии фтора и ТМ наблюдается снижение численности грибов, при действии Б(а)П, наоборот, - увеличение. Среди общих воздействий на растения можно отметить, например, ингибиро-вание процессов фотосинтеза и повреждение клеточных структур. Но в отличие от фтора и ТМ, Б(а)П вызывает более глубокие повреждения последних, приводя к изменению строения микросом, процессов деления клеток.
1.2. Источники загрязнения
Во многих обзорах и монографиях (Безуглая, 1991; Ильницкий, 1985; Янышева, 1979; Slooff, 1989) изучены источники загрязнения почвенно-растительного покрова ПАУ, фтором и ТМ. В монографии Ю.Е. Саета с соавторами (1990) детально рассмотрены основные пути поступления (преобразования) ЗВ в агроэкосистемы. Среди них выделяются:
/. Природные (абиогенные), которые возникли и возникают в природе в ходе естественных процессов без и при участии живых организмов. Они формируют фоновое содержание ЗВ в биосфере. К ним относят - вулканическую деятельность (Ильницкий, 1985), эрозионные процессы, космохимический путь (Слепян, 1979), выветривание горных пород и минералов, процессы деструкции нефте-, угле-, и сланцеобразования, пожары, а также возможность биогенного синтеза (Ильницкий, 1985), например микроорганизмами. Таким образом, ежегодно в биосферу могут поступать тысячи тонн ЗВ природного происхождения.
2. Агрогенные и агротехногенные, которые связаны с воздействием на агроэкосистемы стандартных технологических циклов сельскохозяйственного (с-х.) производства. Среди них выделяются:
агротехническая обработка почвы - сопровождается уплотнением почвы, ее взаимодействием с орудиями механической обработки и с выхлопами транспортных средств. Например, в работе (Яковлев, 1982) показано, что дви-