Ще недавно вчені досліджували вміст важких металів у ґрунті як джерело живлення рослин. В останні ж 10—15 років на цю проблему доводиться дивитися й з іншого погляду. Техногенний тиск на природу призвів до вторинного збагачення біосфери цими елементами — у результаті в ґрунті й, відповідно, у вирощуваних культурах виник надлишок металів. Вони перетворилися на небезпечні токсиканти, адже ні за зовнішнім виглядом картоплі чи помідорів, ні на смак виявити це неможливо.
Звичайно, від однієї порції салату суттєвої шкоди не буде, проте важкі метали мають здатність накопичуватися в організмі й згодом датися взнаки так званими екологозалежними хворобами. Це різні вроджені дефекти, порушення гормонального балансу, злоякісні пухлини, астма, алергії, серцеві захворювання, діабет, ожиріння, зниження імунітету тощо. У деяких регіонах України техногенний вплив на агропромислове виробництво і, відповідно, здоров’я людей, досяг таких масштабів, що його можна розглядати як загрозу національній безпеці.
Де, на яких саме землях існує можливість виростити чисті овочі та фрукти? На кафедрі геоекології та конструктивної географії Харківського національного університету ім. В.Каразіна з ініціативи і під керівництвом професора Володимира Юхимовича Некоса проводять дослідження залежності акумуляції в рослинах хімічних елементів-забруднювачів від природних умов та антропогенного навантаження. І хоча картина виявилася дуже непростою, учені вже можуть зробити перші висновки.
Поруч з автотрасою
чи зі свого подвір’я?
Ці дослідження проводилися спекотного посушливого літа нинішнього року на полях дослідного господарства «Мерефа», що розташоване в 35 кілометрах від Харкова. Поруч із господарством проходить автомагістраль, якою в теплу пору року проїжджають близько півтисячі вантажних і легкових автомобілів на годину. Тут на типових суглинних чорноземах вирощують помідори, огірки та цибулю. Як же відбилася на ґрунті й овочах близькість до пожвавленої траси? Щоб відповісти на це запитання, спеціалісти відібрали зразки ґрунту і рослин на відстані 50, 100, 150 і 200 метрів від потоку автомашин.
Виявилося, що вміст свинцю в ґрунті на відстані 50 метрів від дороги перевищував гранично допустиму концентрацію в 1,2 разу, а на відстані 100 метрів — у 2,2 разу. Кількість же кадмію, кобальту, міді, цинку і деяких інших важких металів хоч і не виходила за межі норми, усе-таки значно перевищувала фонові значення.
Щодо рослин, то картина тут інша — вони виявилися набагато «брудніші», ніж ґрунт, на якому вони зросли. Наприклад, у помідорах на відстані 100 метрів кількість усіх важких металів (крім марганцю) перевищувала гранично допустимі концентрації (ГДК) у кілька разів: кадмію — у 6,6 разу, свинцю — у 3,5, нікелю — у 1,8 і цинку — у 1,4 разу. Огірки й цибуля теж найбільше зазнавали впливу на відстані 100 метрів. В огірках цинку виявилося в 5,4 разу більше за ГДК, нікелю — у 2,8, кадмію — у 2,2 і свинцю — у 1,9 разу. У цибулі зашкалювали показники кадмію, цинку, свинцю, нікелю.
Іншими словами, зібраний на відстані 100 метрів від автотраси врожай досліджуваних овочів просто небезпечний для вживання в їжу. Найменша ж концентрація важких металів з усіх досліджуваних зразків овочів властива для рослин, віддалених від автотраси на 200 метрів, хоча вміст кадмію в помідорах, як і раніше, перевищував норму в кілька разів. Відповідно, кажуть учені, це мінімальна відстань від автомобільної траси, на якій слід вирощувати овочі для нашого столу.
Можливо, краще купувати цибулю та картоплю в приватників? Звичайно, найбільше підсобних господарств розташовано в сільській місцевості, де ще відносно чисто, але чимало їх і в невеликих містах і селищах міського типу. Зазвичай тут працюють чи донедавна працювали промислові підприємства, є й дороги з інтенсивним автомобільним рухом.
Учені вирішили проаналізувати ґрунт і городню продукцію в Куп’янську, одному з типових середніх міст Харківської області, де налічується понад 60 тисяч жителів. Більшість із них живе в приватному секторі з садибами, багато хто вирощує овочі на виділених владою ділянках. Для аналізу харківські геоекологи вибрали дві присадибні ділянки в різних частинах міста: у центрі Куп’янська й у селищі Куп’янськ-Вузловий.
Дослідження показали, що на обох ділянках вміст кожного з важких металів окремо не перевищував ГДК, але в комплексі ґрунт у центрі Куп’янська виявився більш забрудненим, ніж у селищі. Що ж до городньої продукції, то, за деяких розходжень у вмісті тих чи інших хімічних елементів, медико-біологічним вимогам безпеки не відповідали овочі з обох ділянок. Ні вмістом важких металів, особливо кадмію, ні вмістом нітратів. Уживати їх у їжу небезпечно для здоров’я.
Техногенна хімічна аномалія
— Володимире Юхимовичу, а є де-небудь ділянки ґрунту в такому вигляді, в якому він був до розвитку промисловості й хімізації сільського господарства? — запитую професора В.Некоса.
— Повною мірою — ні. Це практично неможливо, оскільки вся поверхня земної кулі піддається дії антропогенних чинників. Наприклад, так званий дуст (ДДТ), надзвичайно небезпечна для людей речовина, був заборонений для застосування кілька десятиліть тому, проте його виявляють нині навіть в Антарктиді й на Гімалаях, де його ніколи не використовували. Виробнича діяльність людини стала потужним геохімічним чинником, який впливає на перерозподіл елементів на поверхні всієї Землі й у біосфері. А наші міста й індустріальні урбанізовані агломерації перетворилися на величезні техногенні геохімічні аномалії.
— Судячи з результатів ваших досліджень, прямої кореляції між умістом хімічних елементів у земній корі й живих організмах не існує?
— Так, склад розсіяних елементів у живій речовині не залишається таким самим, як у земній корі. Він тією чи іншою мірою змінюється завдяки особливій формі руху матерії — біологічній міграції. Інтенсивність залучення в цей процес різних елементів, зокрема важких металів, неоднакова. До речі, першим спробував визначити склад живої речовини Землі академік Вернадський, його роботу продовжив радянський геохімік Виноградов.
Відповідно до законів біологічної міграції, техногенне навантаження на ґрунт (і атмосферу) передалося по ланцюжку на рослини. Головна небезпека розсіяних елементів полягає не в явному отруєнні людей чи тварин, а в тому, що вони здатні поступово концентруватися в харчових ланцюгах і через це впливати на всі ланки біосфери. За правилом трофічної піраміди, органічна речовина кожної з ланок харчового ланцюжка прогресивно зменшується, а кількість поглиненого металу зберігається, відповідно, поступово зростає його концентрація. Людина стоїть саме на вершині цієї трофічної піраміди.
— Проблему забруднення харчових продуктів досліджують нині спеціалісти різних галузей знань — фізіологи, гігієністи, ґрунтознавці, екологи. Чим викликаний інтерес географів до цієї проблеми?
— Річ у тім, що хоча вміст хімічних елементів у рослинах значною мірою залежить від їх накопичення в ґрунті й повітрі, у кожному конкретному випадку на це співвідношення впливає багато різних чинників. Це біологічні та фізіологічні особливості самих рослин, фізико-географічна зона, де вони вирощуються, тип ґрунту, погода тощо. У результаті рослинна продукція, отримана зі слабозабруднених ґрунтів, може виявитися непридатною для вживання в їжу. І навпаки. Тому й потрібні планомірні дослідження, які включали б різні фізико-географічні зони, усі види ґрунтів і різні види рослинної продукції.
Наприклад, ми вивчали вміст хімічних елементів у картоплі, що росте в лісостепу й степу. Виявилося, що в картоплі лісостепової зони вміст важких металів більший, а найбільш значна відмінність у показниках щодо алюмінію — його більше в 13 разів.
— А що можна сказати про фрукти?
— Поки що ми досліджували тільки яблука. Для порівняння обрали три різні за рівнем антропогенного впливу ділянки — усі в межах Харкова. У сквері на набережній річки Лопань, біля головного входу до нашого університету і в промисловому районі поруч із транспортною магістраллю. У пробах ґрунтів на всіх ділянках виявлено максимальний вміст кремнію, алюмінію, заліза, калію, кальцію та натрію, а за вмістом цинку, міді й свинцю перевищена ГДК. Водночас у райських яблучках, що ростуть тут, перевищення вмісту важких металів не виявлено. Вони придатні для харчування.
— Зрозуміло, що нашому здоров’ю шкодять і брудне повітря, і брудна вода, і брудні продукти. Що з цього найнебезпечніше?
— Важкі метали потрапляють в організм людини переважно з харчовими продуктами. З водою і повітрям — меншою мірою. Ми вважаємо також, що хибний сам підхід до контролю якості і безпеки харчових продуктів, який здійснює санітарно-епідеміологічна служба. До нестандартної нині відносять продукцію, що не відповідає показникам безпеки бодай за однією речовиною, разом з тим фактичний рівень відмінності концентрації шкідливих речовин від ГДК до уваги не береться. У результаті не враховується комплексна дія такого «коктейлю» з важких металів, що теж може бути небезпечним для здоров’я.
— Що нам дасть знання про вміст важких металів у рослинах?
— Без уявлення про те, скільки потенційних токсикантів міститься в різних видах рослинної продукції, неможливо обґрунтувати шлях оптимізації якості овочів і фруктів, які потрапляють на наш стіл. А ці шляхи знайти потрібно.
Вплив важких металів на довкілля й людину десятиліттями залишався недослідженим через відсутність потрібних високочутливих методів аналізу. Коли ж з’явилися інструментальні методи аналітичного контролю за вмістом цих елементів в об’єктах навколишнього середовища, у харчових продуктах і живих тканинах, стало зрозуміло, що «металева небезпека» дуже серйозна. Особливо з урахуванням того, що метали-токсиканти порівняно легко накопичуються в ґрунті, але важко й повільно з нього видаляються. На думку різних авторів, у середньому період напіввидалення з ґрунту кадмію становить до 155 років, цинку — до 500 років, свинцю — до кількох тисяч років.
В усьому світі встановлені й діють гранично допустимі концентрації для важких металів і їхніх сполук. Ці дані стосуються кількох тисяч речовин, які містяться в повітрі, воді й ґрунті. Проте медико-санітарний вплив хімічних елементів на життєдіяльність людини поки що вивчено недостатньо, ГДК (й інші аналогічні норми) виведено емпірично, оскільки відсутня загальна теорія.