Тяжёлые металлы

Тяжёлые металлы обладают мутагенной активностью в отношении микроорганизмов (Скворцова, 1989г.) При концентрации 10 мг/л кадмий оказывает мутагенное действие на клубеньковые бактерии; медь, цинк, кобальт, молибден и железо входят в состав ферментов, и добавка их в среды в малых количествах стимулирует рост и метаболическую активность микроорганизмов. Тем не менее, микроорганизмы снижают отрицательное действие металлов, трансформируя их в реакциях окисления-восстановления в менее токсичные формы и осаждая их в виде труднорастворимых соединений; многие микроорганизмы аккумулируют тяжёлые металлы, таким образом как бы «подавляя» их активное состояние. Однако при этом нарушается естественная деятельность этих микроорганизмов: подавляется интенсивность разрушения растительных остатков и трансформации азота (азотфиксации, денитрификации, нитрификации, аммонификации), активность почвенных ферментов, снижается биомасса, качественное разнообразие и популяционная плотность некоторых микроорганизмов. (Евдокимова М.В., 1995г.)

Итак, в почвах, где содержание тяжёлых металлов превышает фоновое в несколько раз, изменения в запасах биомассы, активности микробиологических процессов и видовой структуре микробных сообществ чётко не выражены. Однако при дальнейшем повышении содержания тяжёлых металлов приводит к снижению активности многих микробиологических процессов (азотфиксации, денитрификации, нитрификации, дыхания), разложения различных органических соединений и ферментативной активности почв. Начинает меняться видовая структура микробных сообществ, появляется всё больше фитотоксичных видов (их воздействие указано выше). Кроме того, аккумуляция тяжёлых металлов а микроорганизмах несёт угрозу вовлечения этих металлов в трофические цепи, так как микробы – источник питания для многих простейших, а так же многих почвенных беспозвоночных животных, как уже было сказано ранее.

Самовосстановление загрязнённых тяжёлыми металлами почв – процесс крайне медленный, который даже при низком и среднем уровне концентрации составляет многие десятки-сотни лет.

Заключение

Изучение процессов деградации микробиологических свойств почв связано с огромной ролью почвенных микроорганизмов в функционировании почв. Они обеспечивают осуществление многих экологических функций почв, в том числе определённые этапы круговорота биогенных элементов и поддержка в почве гомеостаза. При любых видах деградации почв первыми на них реагируют именно организмы. С одной стороны таким образом они поддерживают равновесие, а с другой – они же первыми страдают от нарушений. В первую очередь нарушается биоразнообразие, происходит его обеднение, изменение состава микробиологических комплексов – нивелирование ранее доминирующих и часто встречающихся видов, появление новых, часто вредных. Происходят функциональные нарушения, например, уменьшение способности к азотфиксации, нитрификации и денитрификации, гумусообразованию. Появляются новые отрицательные свойства – потенциальные патогенны, аллергены, образуются фитотоксины.

Почвенные организмы страдают от всех видов деградации: при ветровой и водной эрозии почв организмы частично или полностью уносятся, причём для их восстановления требуется восстановление самой почвы.

Деградация химического состояния почв приводит к изменению микроорганизмов, населяющих её. Особенно сильно сказывается загрязнение тяжёлыми металлами, пестицидами. Во всех случаях происходит деградация комплекса почвенных микроорганизмов.

Однако микроорганизмы обладают важнейшим свойством очищать почву от тех же пестицидов, способствовать образованию органо-минеральных соединений, содержащих тяжёлые металлы, заключать их в агрегаты, где они не могут проявлять своего токсичного действия. Почвенные оранизмы способны разрушать все вредные природные органические соединения и большинство токсичных искусственных органических веществ.

Таким образом, почвенные микроорганизмы являются одновременно самым уязвимым компонентом почвенной системы и стабилизатором при нарушении этой системы.