Влияние гуминовых удобрений на подвижность тяжелых металлов в почве

Актуальность данного исследования обусловлена широким распространением загрязнения природной среды тяжелыми металлами, особенно в городах, вблизи промышленных предприятий и автотрасс. Поиск методов нейтрализации негативного влияния ТМ на живые организмы востребован, так как в настоящее время не найдено решение этой сложной проблеме.

Цель работы – изучить влияние гуминовых удобрений на подвижность тяжелых металлов в почве.

Задачи работы:

• 1)    определить валовое содержание тяжелых металлов;

• 2)    определить содержание подвижных форм тяжелых металлов;

Объект и методы исследований. Для изучения влияния гуминовых удобрений на подвижность тяжелых металлов в почве был заложен модельный лабораторный опыт, в котором использовали почву из верхнего 20-см слоя чернозема обыкновенного мощного слабогумусированного тяжелосуглинистого на лессовидном суглинке, отобранную на одной из монито- ринговых площадок, куда вносились гуминовые удобрения. Схема опыта представлена ниже:

• 1.    Контроль (К) – почва, загрязненная тяжелыми металлами

• 2.    К+БД (Биогумус «Донской») – 1,2 г на 150 г почвы

• 3.    К+ ГБ (Гумат Баланс) – 0,05 г на 150 г почвы

• 4.    К+ЛГ (Лигногумат) – 0,05 г на 150 г почвы

Повторность 3-х кратная. Вносимые дозировки гуминовых удобрений соответствуют рекомендациями производителей. Период компостирования – 1 месяц, при этом поддерживалась постоянная влажность почвы 60%. Затем проведена серия лабораторных испытаний.

Результаты исследований. Данные, представленные в таблице 1, свидетельствуют, что внесение гуминовых удобрений и месячное компостирование не повлияло на валовое содержание макроэлементов в почве. Варьирование химического состава почвы по вариантам опыта находится в пределах ошибки определения.

Таблица 1. Валовой химический состав почвы по вариантам опыта

№	Вариант	Элементы, %
		SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	TiO2	P2O5
1	Контроль (К)	64,70	12,31	5,55	1,90	1,43	2,23	0,80	0,18
2	К+БД	65,02	12,21	5,57	1,88	1,41	2,22	0,82	0,18
3	К+ ГБ	64,03	11,87	5,43	1,90	1,38	2,22	0,78	0,18
4	К+ЛГ	64,36	12,01	5,34	1,86	1,38	2,23	0,79	0,18

Валовое содержание тяжелых металлов превышает фоновые значения по всем металлам без исключения. В то же время значения ПДК превышен только по Cr (табл. 2).

При внесении гуминовых удобрений некоторое увеличение валового содержания почти всех микроэлементов отмечено на варианте 2, где вносился Биогумус Донской (табл. 2). На варианте 3 при внесении удобрения Гумат баланс наблюдается, наоборот, снижение количества почти всех микроэлементов. При внесении Лиг-ногумата в почве увеличилось валовое со- держание ряда металлов и мышьяка. Увеличение относительное небольшое, и оно может быть объяснено поступлением с гуминовыми удобрениями. Некоторое снижение валовых количеств тяжелых металлов на варианте с Гумат балансом объяснить сложнее. Даже если леонардит и его гуминовые вещества связывают металлы в какие-то малоподвижные формы, анализ должен был показать их наличие в субстрате. Тем не менее, вариабельность по повторностям настолько низкая, что данная тенденция требует дальнейшего изучения и объяснения.

Таблица 2. Микроэлементный состав почвы по вариантам опыта

№	Вариант	Микроэлементы, p						pm
		V	Cr	Co	Ni	Cu	Zn	As	Sr	Pb	MnO
1	Контроль (К)	106,30	109,95	24,11	63,58	53,76	98,43	9,80	181,47	26,55	1046,52
2	К+БД	113,14	113,37	25,28	66,92	56,79	97,64	9,93	184,41	27,04	1050,14
3	К+ ГБ	102,48	107,31	19,55	64,28	54,20	94,70	9,44	176,00	24,99	1024,20
4	К+ЛГ	106,48	115,64	22,85	66,35	56,15	95,20	10,51	176,18	29,44	1042,01
Фон		67	100	8	45	30	65	8		20
ПДК		150	100*	50*	80	132	220	10		130	1500,00

По результатам анализа, приведенных в таблице 3, можно сделать вывод, что подвижных форм свинца в данной почве больше всего.

Таблица 3. Содержание подвижных форм тяжелых металлов, мг/кг

Вариант	Cu	Zn	Pb
К	12,75±0,6	8,54±0,5	3,3±0,2
К+ГБ	10,53±0,7	11,03±0,5	3,93±0,2
К+ЛГ	11,27±1,3	9,17±0,08	3,51±0,3
К+БД	12,70±0,9	11,3±0,9	3,61±0,02
ПДК, мг/кг	3,0	23,0	6,0

При внесении Гумат Баланса, Лигногу-мата и Биогумаса «Донской» в почву, содержание подвижных форм цинка заметно увеличилось, с 08,54 до 11,03 и 11,30 мг/кг – соответственно на вариантах 2–4. Содержание подвижных форм меди при внесении гуминовых удобрений уменьшилось по сравнению с контролем. Содержание подвижных форм свинца в почве мини- мально среди исследуемых компонентов. При внесении Гумат Баланса и Биогумаса «Донской» в почву показатели содержания цинка значительно увеличились по сравнению с контролем с 3,34 до 3,93 и 3,51 мг/кг, соответственно.

Гуминовые удобрения и препараты являются катализаторами биохимических процессов в почве (Безуглова и др., 2018).

Ферментативная активность почвы увеличивает подвижность не только питательных элементов почвы, но и подвижность тяжелых металлов. Таким образом, применение гуминовых удобрений и препаратов существенно изменяет условия почвенного питания растений, вызывая активное усиление процессов мобилизации питательных веществ в усвояемой для растений форме (Горовцов и др., 2015).

Нормирование содержания тяжелых металлов в почве и растениях чрезвычайно сложная задача, из-за большого количества факторов окружающей среды, способ- ных влиять на этот показатель, учесть их все не представляется возможным (Котова и др., 2007). Изменение агрохимических свойств почвы, таких как содержание гумуса, реакции среды и так далее может в несколько раз увеличить или уменьшить содержание ТМ в растениях (Туев, 1989).

Сравнив полученные данные с фоновым содержанием предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в почве (табл. 4), становится видно, что валовое содержание тяжелых металлов в почве без внесения гуминовых удобрений не превышает ПДК (ГОСТ 17.4.3.04-85).

Таблица 4. Содержание тяжелых металлов по вариантам опыта с гуминовыми удобрениями

№, Вариант	Валовые			Подвижные			Доля подвижных форм ТМ в их валовом содержании, %
	Cu	Zn	Pb	Cu	Zn	Pb
							Cu	Zn	Pb
1.Контроль (К)	53,76	98,43	26,55	12,75	8,54	3,30	23,71	8,68	12,43
2. К+ Гумат-Баланс	54,20	94,70	24,99	10,53	11,03	3,93	19,43	11,65	15,73
3.К+Лигногумат	56,15	95,20	29,44	11,27	9,17	3,51	20,07	9,63	11,92
4. К+ Биогумус	56,79	97,64	27,04	12,70	11,3	3,61	22,62	11,57	13,35
ПДК	55,0	100	32,0	3,0	23,0	6,0

Однако при внесении Лигногумата и Биогумуса «Донской» валовое содержание Cu увеличилось и превысило норму ПДК. Валовое содержание Zn и Pb, даже при внесении гуминовых удобрений ПДК не превышает. Что касается подвижных форм тяжелых металлов, то ни один из металлов ПДК не превышает.

Рассчитав отношение содержания подвижных форм Cu к его валовому содержанию в почве видно, медь является наиболее подвижным металлом. Несмотря на то, что валовое содержание цинка в исследуемой почве является набольшим, содержание подвижных форм наименьшее. Это говорит о том, что Zn в этих условиях является наиболее подвижным тяжелым металлом.

Заключение

• 1.    Внесение гуминовых удобрений и месячное компостирование в оптимальных условиях гидротермического режима не повлияло на валовое содержание макроэлементов в почве.

• 2.    Доля подвижных соединений свинца, цинка и меди в черноземе обыкновенном карбонатном составляет от 8,68 до 23,71%. Внесение гуминовых удобрений способствует росту доли подвижных форм цинка. В то же время вклад в общий пул меди подвижной формы снижается от 23,71% до 19,43-22,62%. В отношении свинца влияние гуминовых удобрений разнонаправле-но. Внесение гумат баланса и биогумуса Донской увеличивает подвижность этого металла. Лигногумат способствует снижению подвижности свинца.