Райские яблоки в техногенном (с)аду

Еще недавно ученые исследовали содержание тяжелых металлов в почве в качестве источников питания растений. В последние же 10—15 лет на эту проблему приходится смотреть и с другой с точки зрения. Техногенное давление на природу привело к вторичному обогащению биосферы этими элементами — в результате в почве и, соответственно, в выращиваемых культурах возник избыток металлов. Они превратились в опасные токсиканты, ведь ни по внешнему виду картофеля или помидоров, ни на вкус обнаружить это невозможно.

Конечно, от одной порции салата ощутимого вреда не будет, однако тяжелые металлы обладают способностью накапливаться в организме и со временем оборачиваться так называемыми экологозависимыми болезнями. Это различные врожденные дефекты, нарушения гормонального баланса, злокачественные опухоли, астма, аллергии, сердечные заболевания, диабет, ожирение, снижение иммунитета и так далее. В ряде регионов Украины техногенное воздействие на агропромышленное производство и, соответственно, здоровье людей, достигло таких масштабов, что его можно рассматривать как угрозу национальной безопасности.

Где, на каких именно землях существует большая вероятность вырастить чистые овощи и фрукты? На кафедре геоэкологии и конструктивной географии Харьковского национального университета им. В.Каразина по инициативе и под руководством профессора Владимира Ефимовича Некоса проводятся исследования закономерностей аккумуляции в растениях химических элементов-загрязнителей от природных условий и антропогенной нагрузки. И хотя картина выявилась далеко не простой, ученые уже могут сделать первые выводы.

Рядом с автотрассой или со своего подворья?

Эти исследования проводились жарким засушливым летом нынешнего года на полях опытного хозяйства «Мерефа», которое находится в 35 километрах от Харькова. Рядом с хозяйством располагается автомагистраль, по которой в теплое время года проходит около полутысячи грузовых и легковых автомобилей в час. Здесь на типичных суглинистых черноземах выращиваются помидоры, огурцы и лук. Как же отразилась на почве и овощах близость к оживленной трассе? Чтобы ответить на этот вопрос, специалисты отбирали образцы почвы и растений на расстоянии 50, 100, 150 и 200 метров от потока автомашин.

Оказалось, что содержание свинца в почве на расстоянии 50 метров от дороги превышало предельно допустимую концентрацию в 1,2 раза, а на расстоянии в 100 метров — в 2,2 раза. Количество же кадмия, кобальта, меди, цинка и некоторых других тяжелых металлов хотя и не выходило за пределы нормы, все-таки значительно превышало фоновые значения.

Что касается растений, то картина здесь другая — они оказались гораздо более «грязными», чем взрастившая их почва. Например, в помидорах на расстоянии 100 метров количество всех тяжелых металлов (кроме марганца) превышало предельно допустимые концентрации (ПДК) в несколько раз: по кадмию — в 6,6 раза, по свинцу — в 3,5, по никелю — в 1,8 и по цинку — в 1,4 раза. Огурцы и лук тоже больше всего страдали на расстоянии 100 метров. В растущих здесь огурцах цинка оказалось в 5,4 раза больше ПДК, никеля — в 2,8, кадмия — в 2,2 и свинца — в 1,9 раза. В луке «зашкаливали» показатели кадмия, цинка, свинца, никеля.

Другими словами, собранный на расстоянии 100 метров от автотрассы урожай исследованных овощей просто опасен для употребления в пищу. Наименьшая же концентрация тяжелых металлов из всех исследованных образцов овощей свойственна растениям, отдаленным от автотрассы на 200 метров, хотя содержание кадмия в помидорах по-прежнему превышало норму в несколько раз. Соответственно, говорят ученые, это минимальное расстояние от автомобильной трассы, на котором стоит выращивать овощи для нашего стола.

Может быть, лучше покупать лук да картошку у частников? Конечно, больше всего подсобных хозяйств находится в сельской местности, где еще относительно чисто, но немалая их часть располагается в небольших городах и поселках городского типа. Как правило, здесь работают или до недавнего времени работали промышленные предприятия, есть и дороги с интенсивным автомобильным движением.

Ученые решили проанализировать почву и огородную продукцию в Купянске, одном из типичных средних городов Харьковской области, где насчитывается свыше 60 тысяч жителей. Большинство из них проживает в частном секторе с подворьями, многие выращивают овощи на выделенных властями участках. Для анализа харьковские геоэкологи выбрали два приусадебных участка в разных частях города: в центре Купянска и в поселке Купянск-Узловой.

Исследования показали, что на обоих участках содержание каждого из тяжелых металлов в отдельности не превышало ПДК, но в комплексе почва в центре Купянска оказалась более загрязненной, чем в поселке. Что же касается огородной продукции, то, при некоторых различиях по содержанию тех или иных химических элементов, медико-биологическим требованиям безопасности не отвечали овощи с обоих участков. Ни по содержанию тяжелых металлов, в особенности кадмия, ни по содержанию нитратов. Принимать их в пищу опасно для здоровья.

Техногенная химическая аномалия

— Владимир Ефимович, а есть где-нибудь участки почвы в таком виде, какой она была до развития промышленности и химизации сельского хозяйства? — спрашиваю профессора В.Некоса.

— В полной мере — нет. Это практически невозможно, поскольку вся поверхность земного шара подвергается действию антропогенных факторов. Например, так называемый дуст (ДДТ), чрезвычайно опасное для людей вещество, был запрещен к применению несколько десятилетий назад, тем не менее его обнаруживают сейчас даже в Антарктиде и на Гималаях, где он никогда не использовался. Производственная деятельность человека стала мощным геохимическим фактором, который влияет на перераспределение элементов на поверхности всей Земли и в биосфере. А наши города и индустриальные урбанизированные агломерации превратились в огромные техногенные геохимические аномалии.

— Судя по результатам ваших исследований, прямой корреляции между содержанием химических элементов в земной коре и в живых организмах не существует?

— Да, состав рассеянных элементов в живом веществе не остается таким же, как в земной коре. Он в той или иной мере изменяется благодаря особой форме движения материи — биологической миграции. Интенсивность вовлечения в этот процесс разных элементов, в том числе тяжелых металлов, неодинаков. Кстати, первые работы по определению состава живого вещества Земли были начаты академиком Вернадским и продолжены советским геохимиком Виноградовым.

В соответствии с законами биологической миграции техногенная нагрузка на почву (и атмосферу) передалась по цепочке на растения. Главная опасность рассеянных элементов состоит не в явном отравлении людей или животных, а в том, что они способны постепенно концентрироваться в пищевых цепях и благодаря этому влиять на все звенья биосферы. По правилу трофической пирамиды, органическое вещество каждого из звеньев пищевой цепочки прогрессивно уменьшается, а количество поглощенного металла сохраняется, соответственно, постепенно растет его концентрация. Человек стоит как раз на вершине этой трофической пирамиды.

— Проблему загрязнения продуктов питания исследуют сейчас специалисты разных областей знаний — физиологии, гигиенисты, почвоведы, экологи. Чем вызван интерес географов к этой проблеме?

— Дело в том, что, хотя содержание химических элементов в растениях в значительной мере зависит от их накопления в почве и воздухе, в каждом конкретном случае на это соотношение влияет много разных факторов. Это биологические и физиологические особенности самих растений, физико-географическая зона, где они выращиваются, тип почвы, погода и так далее. В результате растительная продукция, полученная из слабозагрязненных почв, может оказаться, тем не менее, непригодной в пищу. И наоборот. Поэтому и необходимы планомерные исследования, которые включали бы разные физико-географические зоны, все виды почв и разные виды растительной продукции.

Например, мы изучали содержание химических элементов в картофеле, растущем в лесостепи и степи. Оказалось, что в картофеле лесостепной зоны тяжелых металлов содержится больше, а наиболее значима разница по алюминию — его больше в 13 раз.

— А что можно сказать о фруктах?

— Пока мы проводили исследования только в отношении яблок. Для сравнения были выбраны три разных по уровню антропогенного воздействия участка — все в пределах Харькова. В сквере на набережной реки Лопань, возле главного входа в наш университет и в промышленном районе рядом с транспортной магистралью. В пробах почв на всех участках выявлено максимальное содержание кремния, алюминия, железа, калия, кальция и натрия, а по содержанию цинка, меди и свинца превышено ПДК. В то же время в растущих здесь райских яблочках превышения содержания тяжелых металлов не выявлено. Они пригодны для питания.

— Понятно, что нашему здоровью вредит и грязный воздух, и грязная вода, и грязные продукты. Что из этого более опасно?

— Поступление в организм человека тяжелых металлов осуществляется в основном за счет продуктов питания. За счет воды и воздуха — в меньшей мере. Мы считаем также, что неверен сам подход к контролю за качеством и безопасностью пищевых продуктов, который осуществляет санитарно-эпидемиологическая служба. К нестандартной сейчас относят продукцию, которая не отвечает показателям безопасности хотя бы по одному веществу, в то же время фактический уровень отличия концентрации вредных веществ от ПДК во внимание не принимается. В результате не учитывается комплексное действие такого «коктейля» из тяжелых металлов, которое тоже может быть опасным для здоровья.

— Что нам даст знание о содержании тяжелых металлов в растениях?

— Без представления о том, сколько потенциальных токсикантов содержится в разных видах растительной продукции, невозможно обосновать пути оптимизации качества овощей и фруктов, которые попадают на наш стол. А эти пути найти необходимо.

Влияние тяжелых металлов на среду обитания и на человека десятилетиями оставалось неисследованным из-за отсутствия необходимых высокочувствительных методов анализа. Когда же появились инструментальные методы аналитического контроля за содержанием этих элементов в объектах окружающей среды, в пищевых продуктах и в живых тканях, стало ясно, что «металлическая опасность» очень серьезна. Особенно с учетом того, что металлы-токсиканты сравнительно легко накапливаются в почвах, но трудно и медленно из нее удаляются. По мнению различных авторов, в среднем период полуудаления из почвы кадмия составляет до 155 лет, цинка — до 500 лет, свинца — до нескольких тысяч лет.

Во всем мире установлены и действуют предельно допустимые концентрации для тяжелых металлов и их соединений. Эти данные касаются нескольких тысяч веществ, находящихся в воздухе, воде и почве. Однако медико-санитарное воздействие химических элементов на жизнедеятельность человека пока изучено недостаточно, поскольку ПДК (и другие аналогичные нормы) выведены эмпирически, отсутствует общая теория.