Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов в почве, растениях и промывных водах

Автор: Ахметов Ш.И., Смолин Н.В., Пугаев С.В.

Журнал: Интеграция образования @edumag-mrsu

Рубрика: Экологическое образование

Статья в выпуске: 2 (18), 2000 года.

Бесплатный доступ

Короткий адрес: https://sciup.org/147135351

IDR: 147135351

Текст статьи Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов в почве, растениях и промывных водах

Н.В. СМОЛИН, зав. кафедрой общего земледелия, профессор

С. В. Лутаев, зав. лабораторией ФГУ ГЦАС

В течение многих десятилетий человечество практически игнорировало экологическое образование и просвещение, тогда как экологическая ситуация окружающей среды в ряде регионов планеты и нашей страны стала угрожающей. Этому в немалой мере способствовало зачастую необоснованное активное антропогенное воздействие на природу. Целью современных ученых и педагогов является ликвидация всеобщей экологической безграмотности населения. Необходимо в научной и популярной форме широко пропагандировать результаты влияния хозяйственной деятельности человека на природные процессы и явления. Эту задачу постарались решить авторы предложенной работы о влиянии тяжелых металлов на экологическое состояние окружающей нас среды.

Пути и механизмы поступления тяжелых металлов (ТМ) в растения и закономерности их поглощения из почв еще мало изучены. При сложном многообразии взаимоотношений в растениях металлов с другими элементами эти процессы с трудом поддаются объяснению. Кроме того, на них влияют факторы окружающей среды. Основной путь снижения содержания тяжелых металлов в растительной продукции видится в разработке совершенных технологических приемов снижения их подвижности в почве.

Проблема загрязнения агроэкосистем ТМ является актуальной, сегодня она приняла глобальный характер. Переход к альтернативному земледелию не решает проблемы экологической чистоты природы.

Считается необходимым проведение исследований в конкретных природно-климатических условиях регионов.

Почвы обладают ответной реакцией на загрязнение ТМ, что позволило их систематизировать по этому признаку (см.: Г лазовская М.А Принципы классификации почв по опасности их загрязнения тяжелыми металлами // ДВШ. Биологические науки. 1989. № 7. С. 38 — 46).

Из всех агрохимических свойств почв на поступление тяжелых металлов прежде всего оказывают влияние кислотность и содержание гумуса. В нейтральных почвах с высоким содержанием гумуса тяжелые металлы переходят в неподвижное состояние и почти не поступают в биомассу растений.

Исследования проводились в лизиметрическом опыте, заложенном в 1987 г. На опытном поле учхоза Мордовского университета построена лизиметрическая лаборатория, состоящая из восемнадцати бетонных лизиметров. Гидроизоляция выполнена с внешней стороны битумом, с внутренней — эпоксидной смолой. Размер лизиметров: длина и ширина — 2 м, глубина — 1 м. Объем почвы в лизиметре — 4 м3 Такой значительный объем позволил максимально приблизить заложенную в лизиметры почву к природному сложению. В конусообразное дно лизиметра вмонтирована воронка из нержавеющей стали, с которой соединена трубкой емкость для сбора лизиметрической воды. Фильтрационный слой представлен несколькими

фракционными слоями хорошо промытой речной гальки.

На лизиметрах заложен двухфакторный опыт в трехкратной повторности. Первый фактор (минеральные удобрения) изучался в трех вариантах: 0 — контроль (без удобрений), 1 — умеренная доза, 2 — высокая доза. Вторым изучаемым фактором было комплексное применение химических средств защиты растений. Сравнивался контрольный вариант с блоком защитных мероприятий. В 1995 г. в лизимет-

Содержание тяже)

7 ПЛП х55^5^Ж^2Й^

рах выращивали просо. Дозы удобрений под него были следующие: умеренная — NtioP^K^o, высокая — N120P120K120. Система защиты состояла из трех обработок: гербицидом ковбоем (150 мл/га), инсектицидом сумицидином (300) и фунгицидом тилгом (250 мл/га).

Проведенный в 1995 г. анализ содержания тяжелых металлов в почве показал, что уровни некоторых из них имели между собой тесную прямую зависимостью (табл. 1)

Таблица 1. lx металлов в почве, мг/кг

Вариант опыта		Слой почвы, см	Металл
Доза удобрений	Комплекс защиты	Слой почвы, см	Свинец	Цинк	Медь	Никель	Кобальт	Хром
Контроль	Контроль	ОДО	14	107	17	54	53	123
		0,10	14	101	19	45	52	119
	Комплекс	ОДО	18	97	15	70	72	131
		0,10	15	100	20	52	61	123
Умеренная	Контроль	ОДО	14	92	17	48	60	125
		0,10	15	91	23	50	62	121
	Комплекс	0,20	14	69	17	34	41	102
		ОДО	12	97	18	48	60	119
Высокая	Контроль	0,20	16	89	17	69	68	121
		0,10	16	104	23	60	68	127
	Комплекс	0,20	14	96	17	55	67	115
		0,10	20	107	25	59	67	123
	ПДК		30	юо'	50	85	50	200
	v,%		30	5	50	И	9	2

В частности, обнаружена сильная взаимосвязь между свинцом и медью (г = 0,92), никелем и кобальтом (г = 0,93). Из тяжелых металлов наибольшему варьированию подверглись медь (50 %) и свинец (30 %). Наименьший коэффициент вариации отмечен у хрома (2 %).

Следует отметить, что содержание свинца как в пахотном, так и в метровом слое почвы не превышало предельно допустимого количества. Количество цинка и хрома также находилось в пределах допустимой нормы. Меди обнаружено в 2,0 — 2,5 раза ниже ПДК, а никеля — в 1,5 — 1,8 раза. Проведенный анализ количества ко бальта показал некоторое превышение его в почве в сравнении с ПДК.

С внесением минеральных удобрений уровень тяжелых металлов существенно не изменялся. Можно отметить лишь тенденцию некоторого повышения содержания свинца, никеля и кобальта в почве в зависимости от применения минеральных удобрений и увеличения доз. Средства защиты на изменение содержания тяжелых металлов в почве заметного действия не оказывали.

Определенный интерес представляют исследования содержания тяжелых металлов в растительной продукции. Так, прове- данный в 1995 г. анализ изменения содержания тяжелых металлов в зерне и соломе проса под влиянием средств химизации показал, что их количество в растениях не превышало предельно допустимой концентрации (табл.2). При этом некоторые эле- менты имели между собой сильную зависимость. Уровень цинка в зерне проса был в сильной прямой взаимосвязи от меди (г = 0,89) и никеля (г = 0,82), в соломе — от меди (г = 0,88} и хрома (г = 0,79).

Таблица 2.

Вариант опыта		Металл
Доза удобрений	Комплекс защиты	Свинец	Цинк	Медь	Никель	Хром
Зерно
Контроль	Контроль	0.6	13,6	7,1	од	од
	Комплекс		14,5	6,4	1.7	0,1
Умеренная	Контроль	1.1	142	5,5	2,9	0,3
	Комплекс		21,8	13,9	4,5	од
Высокая	Контроль	од	15,9	4,9	2,6	од
	Комплекс	ОД	14,5	5,0	0,9
	пдк	0.5	50,0	10,0
	v,%	122	19	48	74	62
Солома
Контроль	Контроль		9Д	4,0	0,5	0.5
	Комплекс		4,5	3,5		0,9
Умеренная	Контроль		4,5	3,5	од	0,4
	Комплекс		6,3	5,9		од
Высокая	Контроль	0.7	15,1	17,3	0,3	1,9
	Комплекс'	0,9	4,5	5,1	0,9	од
	пдк	5,0	50,0	30,0	3,0	0,5
	v,%	158	57	81	117	84

Содержание тяжелых металлов в растениях проса, мг/кг

С внесением минеральных удобрений и повышением их доз достоверного увеличения концентрации тяжелых металлов в зерне и соломе проса не происходило. Наиболее высоки# коэффициент вариации отмечался три содержании свинца в зерне (V = 122 %) и соломе (V = 158 %) никеля в зерне (V = 74 %) соломе (V = 117 %).

При длительном внесении удобрений и средств защиты растений закономерных изменений содержания тяжелых металлов в промывной воде не наблюдалось. Со держание цинка, меди и хрома в инфильтрационных водах при отборе в разные сроки существенно не изменялось. Их количество не превышало предельно допустимой концентрации, установленной для питьевой воды.

Из вышесказанного следует, что систематическое внесение минеральных удобрений и средств защиты не приводит к загрязнению агроэкосистемы тяжелыми металлами.

Таблица 3.

Вариант опыта		Лето 1995 г.			Осень 1995 г.			Весна 1996 г.
Доза Удобрений	Комплекс защиты	Цинк	Медь	Хром	Цинк	Медь	Хром	Цинк	Медь	Хром
Контроль	Контроль	44	105		15	137	-	52	123	1
	Комплекс	65	148	3	18	154	8	40	142	1
Умеренная	Контроль	47	128		39	166		33	161	3
	Комплекс	31	136	15	34	165		44	111
Высокая	Контроль	13	151		17	78		61	86	5
	Комплекс	57	149		34	173	5	41	144	1
	ПДК,мг/л	5,0	1,0	1,0
	V, %	3	12	2	68	44	160	22	21	105

1№№в»та №2, 2000 «МЖ^

, Содержание тяжелых металлов в инфильтрационной воде в зависимости от сроков отбора, мкг/л

Статья