close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000101204

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ЗИ1111А ГУЛЛИН СЛЛАВАТ ГЛИ11АНОВИЧ
СОДЕРЖАНИЕ СВИНЦА, КАДМ|ИЯ И РТУТИ В ПОЧВАХ
ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Специа.иыюсп, 06.01.03 - агропочвоведение, агрофизика
АВТОРЕФЕРАТ
лисоертации на гоискание ученой степени
каидида1а се.п1ьскохозяйственных наук
Уфа-2004 ,
2
Диссертационная рабош вьшолнена в Ф Г У ЦАС «Башкирский»
Научные руководители: доктор биологических наук,
профессор Хазиев Ф . X .
кандидат сельскохозяйственных наук,
Федоров С. И.
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук,
профессор Хабиров И. К.
кандидат сельскохозяйственных наук,
ЧанышевИ. О.
Ведущее предприятие: Башкирский научноисследовательский институт сельского хозяйства
fiO
Защита состоится « УУ»
06
2004 г. в
ч на заседании
диссертационного совета Д 220. 003.01 в Башкирском
государственном аграрном университете по адресу: 450001,
Башкортостан, г.Уфа, ул. 50 лет Октября, 34, Башкирский
госагроуниверситет.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
Башкирского государственного аграрного университета.
Автореферат разослан «
Ученый секретарь
»
2004 г.
ЛУс"
диссертационного сове!а /^
^/^"^
В.А.Печагкин
Ш^
2/^.5Л
3
Актуальность темы. Почва - как компонент биосферы, обладая
рядом жологических и биоценологических функций, является уникальным
природным телом, о г устойчивости которого зависит благосостояние
общества. Будучи загрязненной тяжелыми металлами (ТМ), она оказывает
псблагоприяпюе воздействие на все контактирующие среды: атмосферу,
воду, расгительность, животый мир. Под существенным зафязнением
почв понимают такой уровень, когда элементы-загрязнители оказывают
огчоливо
выраженное
негативное
влияние
на
почвенную
биоту,
а1рохимичсские свойства почв, развитие сельскохозяйственных растений и
качество урожая.
Особую группу загрязнителей представляют свинец, кадмий и ртуть,
когорые сохраняются в почве длительное время и поступают в разные
opiaiii>i расюмий. Республика IJaiiiKopiociaH oin(jcHicfl к индустриально
ра)ви1ым
регионам,
исш.ггывают
где
существенное
«шчительные
площади
влияние техногенного
пахотных
почв
загрязнения
этими
металлами. В лесостепной зоне республики вопросы, связанные
с
накоплением подвижных форм свинца, кадмия и ртути в почвах и
растениях, изучены недостаточно.
Цель
и
задачи
исследований.
Целью
исследований
явилось
установление закономерное гей накопления и распределения подвижных
форм гяжслых металлов (свинца, кадмия и ртути) в почвах и продуктах
растениеводства лесостепной зоны Башкортостана. В соответствии с этим
были посшвлены следующие задачи:
1. Изучить содержание подвижных форм свинца, кадмия и ртути в
11реобладаюн1их пахотных почвах лесостепи республики и составить их
картограммы.
2. Выявить пути поступления, особенности распределения тяжелых
метшиюв в профиле почв и влияние химических свойств почв на их
гюдвижность.
4
3. Изучить BOiMOVKHOcib накопления свинца, кадмия и р1\1и мри
внесении известкового материала из разрабатьшаемых карьеров лесос1СГ1и
и длите:н.ном применении минеральных удобрений.
4. Изучить особенности накопления 1яжелых MCTajUioB в различных
сельскохозяйствсц)п>1х культурах.
5. Да1ь оценку а1розколо1ическо10 сосюяния лесостепной зоны
республики но содержанию подвижных форм РЬ. Cd.
I Ig в почвах и
продуктах растениеводе 1ва.
Научная
новизна.
Впервые
в
ус^ювиях
лесосгенной
зоны
проведены комплексные исследования содержания I М (РЬ, Cd,
РБ
1 Ig) в
профиле почв и сос1авлены каргограммы с выделением градаций (очень
низкое, низкое, срс/щее и повышенное) но содержанию этих хюмспюв в
пахотных почвах.
УcгaнoвJюнo. ч ю даже на фоне низкою содержания подвижных форм
(яжелых мсгаллов в кислых и мало1умусированных почвах, растения
могут пакаплива1ь свинец и кадмий в копцепграциях, превьнлаюпшх ПДК
для продовольстпепных Kyjibi)p. Овощные культуры (морковь и сюловая
свекла) акк>мулирую1 ка/тмий при их выращивании в зоне действия
Уфимской промышленной зоны.
Впервые
показано,
чго
в
целом
агроэколо! ическое
сосюяние
лесостепной зоны республики в 01Н01пепии конненфации подвижных
форм свинца, кадмия и ргуги в почвах и расгениях оцепиваекя как
жологически блаюполучное.
Основные положения, выносимые на защиту.
1.
Содержание
подвижных
форм
свинца,
кадмия
и
piyin,
их
распределение в профиле почв Северной. Северо-восгочной и Южной
лесос1епной зон Республики Башкортосшн зависит oi их содержания в
почвообразуюших
породах, ин1енси»1юе1и
I енетических свойс1в почв.
lexnoiennbix
воздействий.
5
2.
Накопление
обусловлено
как
тяжелых
их
металлов
содержанием
в
в
растительной
почве,
так
и
продукции
особенностями
сельскохозяйственных растений.
Пракггическая значимость. Картограммы солержания подвижных
форм
свинца, кадмия
и
ртути,
а также
выявленные
особенности
накопления тяжелых металлов различными растениями в зависимости от
свойств почв и степени их окультуренности являются основой получения
экологически чистой продукции растениеводС1ва.
Апробация
доложены
работы
на
и
публикации.
научно-практической
конференции
и.мператив cejH>CKoro хозяйства Республики
1998),
ре1И0нальных
Результаты
исслслований
"Экологический
Башкортостан"
(Уфа,
конференциях «Аграрная наука на рубеже
тысячелегий (Ижевск, 2001), "Экологические аспекты интенсификации
сельскохозяйс! венного производства (Пенза, 2002) и других зональных
научно-практических конференциях Республики Башкортостан. По теме
диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, выводов и предложений производству. Она включает
текста,
включает
таблиц,
страниц
рисунков, 1 приложение. Список литературы
наиме1юваний, в том числе
на иностранном языке.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований явились
пахотные почвы Северной, Северо-восточной и Южной лесос1епной зоны
Республики Башкортостан. В связи со специфическими особенностями
выполняемой работы в маршрушых исследованиях почвенные образцы
отбирались из пахо1ных горизонтов почв (0-20) в хозяйствах
всех
административных районов, входящих в соотве1СТвующие природноклиматические зоны. Всего проанализировано для сосгавления картограмм
4844 средних почвенных проб. Средняя проба i отовилась из 20 образ1Юв,
отобранных на площади 10 la. Наряду с этим было заложено 14
полнопрофильных базовых почвенных разрезов на светло-серых, серых, и
6
icMHO-cepi.ix лссн1>1х почвах, черноземах выщелоченных и 01шдюле1нн>1\ в
различных ландшафшх под разными сельскохозяйсгиснными ку.ил\рами.
Лаборагорно-аналитические
иccJleдoвaния
проводились
общепринятыми меюдами, coi'jiacno руководствам (Лринунп<ина. 1962:
Агрохимические ... , 1975) и ГОСТам ЦИНАО. OпpeдeJleниe нодвижн1>1х
форм
свинца
и
кадмия
проводили
на
а10М1Ю-адсорбциот1ам
спектрофотометре извлечением из почв 1н HNOj, piyib - извлечением из
почвы смесью кислот H 2 S 0 4 H Н М О З (1:1) С последующим onpejicjiCHneM на
анализаторе "Юлия - 5". Содержание свинца и кадмия в расги1ельной
продукции
определялось
меюдом
сухою
озоления с
последующим
измерением на аюмно-адсорбционном снекфофоюморе. Определение
ргути в рас1И1ельной продукции проводилось дес1рукгивн1,|м меюдом.
Результаты анализов обраба1ывались стагисжчески с помощью
программы Excel и Statistika Гог Windows 4,5.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Карто1раммы содержания подвижных форм Т М в почвах
лесостепной зоны.
Оценку почв по содержанию подвиж1н>1х форм 1М проводили в
соо1вегствии
с
рекомендованным
нормированием
ЦИНАО.
По
(Обухов,
содержанию
Ефремова,
свинца
1988),
Bbtacjieno
две
1 радации - низкое и среднее (рис. 1). В почвах районов наблюдшюсь очень
низкое количество свинца (< 5 МГ/KI), например в Бакалинском (Южная
jiecocienb) оно не нревьпнало 2 MI/KI, при ITOM превышения среднего
уровня (10-35 М|/к1) выявлено не было.
Со/1ержание кадмия изменялось в более Н1ироком диапамию - oi
среднею до HoubHiiejHioio уровня (рис. 2). KoimenipauHH ниже cpcjHieio
уровня (< о 1 MI/кг) отмечались п неско.тьких районах Южной лссостенпой
зоны (0.02-0,08 мг/к1) и прсимуи|ественно в черноземах.
Следует отмстить, чго в реиличных районах лссосгепи BCTpc4ajiMCb
отдельные аномалии с превьпнснием содержания свиниа и кадмия над
фоновым от 2 до 5 раз. Наиболее контрастные из них примыкают к
г. Уфе.
Количество ртути в почвах лесостепи очень невелико (рис. 3),
основной фон составляет очень низкое (до 0,05 MI/кг) и низкое (0.05-0.1
мг'к]) содержание. Средний уровень (0,1-0,25 мг/кг) характерен только для
Северо-вос[ОЧНОЙ
лесостепной зоны, где локально (в Мечстлинском
районе) быта выявлена и высокая концентрация ртути. Очевидно, зто
связано
с
воздушным
привносом
ртути
со
стороны
Челябинской
промышленной зоны
низкое-5-10 мг/кг
среднее - 10-35 мг/кт
Рис. !. Содержание свинца в почвах лесостепной зоны Башкортостана
- яреянес - 0,10 - 0,25 мг/ix
- повышенное - 0,25 -0,50 мг/кг
Рис, 2 Содержа;1ие кадмия в почвах лесостепной зоны Башкортостана
^^^^^j
- очень ин (КОС
-низкое-0,05
доО()5м?/к1
О 10 мг/кг
|||(|||[| - среднее - О И) - 0,75 мг/кг
Рис 3. Содержание рт)'ти в почвах лесостепной зоны Башкоргостана
2. Посгуилеине, распределение тяжелых металлов в профиле
почв и их связь с химическими свойствами почв
Почвы в основном наследуют тот уровень содержания Т М , который
свойственен почвообразуюи1им породам. При отсутствии антропогенного
привноса содержание РЪ, Cd и Hg в пахотном горизонте мало отличается
01 содержания л и х элементов в почвообразующей породе (рис. 4а).
Содержание л и х элементов в почвах изменяется в небольшом диапазоне
(в пределах одного порядка) и составляет 3,6-14,6 мг/кг свинца, 0,09-0,95
мг/кг кадмия и 0,028-0,094 мг/кг ртути.
При поступлении Т М в почвы только из почвообразующих пород их
содержание в |умусово-аккумуля1ивиых 1оризО|;гах обычно несколько
ниже, чем в породах и в изученных почвах
не' превышает фоновых
значений.
Hg, мг/кг
D
0
20
40
60
3 80
п too
ID 120 1
>,
f 140
160 J
0,02
0,04
I
0,06
\
\
\
<
и
20 40 s 60
Ч 80-
(0
i 100
■"
1 l 140
20 \
160 J
a) P. 3-98. Чернозем выщслоче1пн.1Й, тяжелосуглинистый,
Кигинский район
0,08
Cd, мг/кг
0,2
04
06
Hg, мг/кг
0
3
0,02
0,04
0,06
20
:
и
?
V.
,s
t
40
(Ю
SO
100
120
140 J
160
6) Pb. P. 1-98. 1 смно-ссрая лесная тяжелосуижниспая, Кигинский район;
Cd, Hg P. 14-98. Гемно-серая лесная тяжелосуглинистая, Шараиский район
РЬ, мг/кг
5
о
10
15
"
0
Of
0,02
0,04
0 06
0,08
20-
20
40
5 во
S
glOO
?I
"
Hg, мг/кг
0
80
i|l20
1
с 140
'~1вО
0
0
40 -1
60 ■
80
100
120
140
160 i
0,2
20
40
i
is
(_
80
80100120
140
160 J
в) P. 5-98. Темно-серая лесная гяжелосуглинистая, Кигинский район
Рис. 4. Распределение РЬ. Cd и Hg в профиле naxoiHi.ix почв.
It
Аккумуляция Т М в пахотных слоях, существенно превышающая их
содержание в породах, указывает на антропогенное поступление
лих
1лемеитов (рис. 46). В этих случаях их содержание часто выше фоновых.
В условиях промывного водного режима, характерного для региона,
происходит миграция элементов вниз по профилю и накопление в
иллювиальных горизон1ах, являющихся своеобразными геохимическими
барьерами (рис. 4в). Иллювиальные горизонты тяжелого механического
состава,
обогащенные
илистой
фракцией,
выступают
в
качестве
механических и адсорбционных барьеров, что особенно выражеио в
огношении свинца и ртути. При нейтральной реакции среды они слзокат и
физико-химическими барьерами (тип - окислительный, нейтральный, по
Глазовской, 1997), что наиболее ярко проявляется в накоплении в этих
горизонтах кадмия.
'^'
Содержание подвижного кадмия, превышающее его фоновый
'Ж'
уровень, наблюдается преимущесшенно а цо"чйХу.сформированных на
--Ite
материнских породах с повышенным содержанием этою элемента, т. е.
поступление кадмия в верхние горизонты обесггёчивается биологическим
круговоротом в системе почва-растение. Некоторое накопление кадмия в
пахотных горизонтах почв при его низких концентрациях в породах
наблюдается
вблизи
Уфи.мской
промзоиы
и
имеет
несомненно
техногенный характер.
Повышенное количество ртути (>0,05 мг/кг) в отличие от кадмия не
связано
с
его
содержанием
в
породах
и
обусловлено
только
антропогенными причинами.
При изменении содержания кадмия и ртути с одной стороны и
содержания гумуса. рПкс! , количества доступных Р2О5 и КгО, суммы
обменных оснований - с другой в изученных лимитах параметров,
корреляционный
ана,1из
не
выявил
наличие
достоверных
связей.
Очевидно, что солержапис тяжелых мета^ьюв и их подвижность зависят от
комплекса свойов почв, влияющих иногда взаимоисключающим образом.
12
Например, более высокое содержание-i у^уса при одинаковом пос1упле11ии
племен 10В из почвообразующих пород способствует фиксации тяжелых
металлов, а повышенная кислотность - их растворимое!и и мифации.
Определенный диссонанс вызывает и антропогенный привпос в почву этих
злементов.
В
связи ,с этим была сделана попытка установить зависимость
содержания подвижных форм тяжелых метаи1Лов с содержанием гумуса,
реакции среды, подвижного фосфора и обменного калия в однотипных
(серых
лесных)
почвах с
идентичными
материнскими
породами
в
Мишкинском районе, достаточно удаленном от промышленных центров.
Содержание подвижных форм РЬ, Cd
варьировало
в прсдатах
и Hg в изученных
6,6-30,4: 0,14-0,72; 0,01-0,11
MF/KI
почвах
почвы,
соответственно.
Таблица 1. Химические свойства и содержание
тяжелых металлов в серых тесных почвах
Почвы
I п
I Гумус, I рНкп |
;
1
%
Светло-серые |
лесные
2,8
'
4,0
лесные
7.3
i
20 '
5
|
I
4,8
I
I
Серые лесные
82
Гемно-серые I
i
I
■ PjOs , KjO I Pb
'
, 15
I
Подвижные формы, мг/кг
'
I
'
■
'
46
' 101
1 Cd ! llg !
'
I
18.4 ; 0,32 ,0,03
I
I
5,1
| 75
,
■ 116 , 19,1 1 0.36 0.03
I
'
'
'
5,2
,
i 106 ' 15,7
,
73
'
I
I
'
1
I
I
0.34 j 0.04
,
Анализ средних значений параметров (таб.г 1) показам, что светло­
серые и серые лесные почвы накапливают несколько больше свинца, чем
iCMHo-серые лесные почвы, а количество кадмия и ртути во всех почвах
одинаково.
Корреляционный
анализ
межд^
содержанием
изученными свойствами почв показат неоднозначность этих связей
ТМ
и
13
Выявлена 1енлеииия к обраиюй тависимосги содержания свинца в
пахотных ночвач с содержанием гумуса, что согласуется с известным
фактом фиксации свинца органическим веществом (Блюм. 1975).
Между содержанием кадмия и гумуса достоверная обратная связь
(Г--0.43; Р=0,95) выявлена только в темно-серых лесных почвах. Можно
11редположить. что биогенное накопление подвижного кадмия происходит
до
определенных
значений
содержания
гумуса
и дальнейшее
его
возрастание усиливает фиксацию кадмия в нерастворимой форме.
Содержание ртути в отличие от свинца и кадмия возрастает с
увеличением
гумусированности
пахотного
слоя,
что
указывает
на
биологический характер его миграции.
При изменении кислотности почв в узком диапазоне (среднеслабокислые) эта связь статически не существенна, только в темно-серых
лесных почвах выявлена положительная зависимость между содержанием
свинца и рНкг! (г=0,54, Р=95%), что подтверждает миграцию свинца в
кислой среде. Содержание подвижного фосфора и катия не определяет
концентрацию тяжелых металлов в почвак.
3. Влияние длительного применения минеральных удобрений н
внесения известковых материалов из основных карьеров лесостепной
зоны на содержание тяжелых металлов в почвах.
В
литературе сведения о влиянии минеральных удобрений на
загрязнение
почв
ТМ
противоречивы.
Так,
в
100-Летних
опытах
Ротамстэдской опытной станции ежегодное применение суперфосфата в
количестве Т.*! кг/га PjOj
не привело к накоплению в почве вредных
примесей, в т.ч. и кадмия. Вместе с тем в ряде исследований (Svveine. 1962:
Черных с соавг.. 1994: Титова с соавт.. 1988) утверждается неизбежность
загрязнения при длительном внесении в почву минеральных 5'добрений изза сотержания в них некоторого количеова примесей тяжелых металлов.
14
Согласно
Комплексной
программе
сохранения
и
повышения
плодородия почв на 2001 - 2005 годы ежегодная потребность хозяйств
Башкортостана в органических удобрениях составляет
32,6 млн. тонн,
минеральных 133 гыс. тонн, известкова1Ь требуется не менее 91,2 тыс га.
О
содержании
ТМ
в
промышленных
минеральных
удобрениях,
применяемых в республике, можно судить по данным таблицы 2.
Таблица 2 Содержание тяжелых металлов
в минеральных удобрениях (MI/кг)
Виды удобрений
[ Аммиа'<ная селитра _
; Карбамид
Суперфосфат двойной
Калий хлористый
Азофоска
[ Аммофос
и^итроаммофоска
J Литрофоска
Cd
0,22
J),21
1,7
0,45
0,11
0,72
0.58
0,75
РЬ
0,6
0,8
_6,8
_JA
10,0
6,0
3.8
4,1
Jig_
нет
нет
нет
нет
0,11
нет
нет
Наибольшую экологичеек-уго опасность предсгавляют фосфорные
удобрения,
а
экст^закцИонйой
также
удобрения,
полученные
ортофосфорной' кислоты
с
использованием
(аммофосы,
нитрофоски,
"лвогйньге суперфосфаты).
В
период
интенсивной
химизации
(1976-1988
гг.)
внесение
минеральных удобрений в республике было доведено до 78 кг д.в. на I га,
органических - до 3,6 т/га.
Исследования,
проведенные
Чекмагушевского района,
на
где вносили
темно-серых
ожосительно
лесных
почвах
большее
для
республики количество удобрений (под зерновые с 90 кг/га д.в. в 1988 году
до 42 кг/га л-в. в 2000 i-оду и под сахарную свеклу с 302 до 202 кг/га д.в.
соответственно) показали, что в почву поступало ежегодно до 0,2 i/ia
кадмия и до 1,5 г/га свинца, что составляет ничтожную часть их фоново! о
15
содержания. Следовагельно, в условиях Башкортостана минеральные
удобрения
не могу г быть
источником загрязнения почв
тяжелыми
металлами, тем более при нынешнем низком уровне их применения.
Количество
ТМ
в известковых
материалах
наиболее
крупных
карьеров Северной и Северо-восточной лесостепной зон республики
изменяйся
в
широком
диапазоне
(табл.
3).
Наиболее
высоким
содержанием Т М характеризуется известняк Мурсалимкинского карьера,
расположе1П1ого
в
Салаватском
районе
республики.
По
данным
агрохимслужбы известкование почв зон проводится раз в десять лет дозой
около 10 т/га.
Таблица 3. Содержание тяжелых металлов
в известковых материалах (мг/кг)
Эле­
мен­
ты
РЬ
Карьеры
Извест­
няко­
вая
мука
0,1 ^
Абдуллинский
рыхлый
известняк
Мутабашский
известняко­
вый гуф
Мурсалимкинская
11звестнякойац мука
Почвы,
фон
0,1
0,06
8,1
10,0
Cd
^0,Г
0,06
0,06
0,81
0,3
Hg
0,3
0,01
0,01
0,009
0,5
Расчеты
показали, что даже кадмий, содержание которого в
извссгпякс выше, чем в фоновых почвах, может поступать в почву в очень
малом количестве - 8 г на 1 га пашни. Среднее содержание подвижного
кадмия в почвах Салаватского района составило 0,39 мг/кг, что на порядок
ниже ПДК. Таким образом природные извссгковые материалы не могут
привести к значительному загрязнению почв тяжелыми металлами.
16
4. OcuOeiiHuciii накиплснни Т М в pacieiiuHx.
Загрязнение почвы 01рица|ел1>нп отражается на растениях. Проникая
н
растительные
организмы,
тяжелые
металлы
подавляют
ход
метаболических процессов, юрмозя: развитие, снижаю! продук1ив1ЮС11>.
В исследованиях на серых лесных почвах в Янаульском, Кигинском
и Бураевском районах проводилось сопряженное изучение содержания
подвижных форм Т М в почве и в основной
продукции зерновых и
зернобобовых культур.
Установлено, ч ю в почвах этих районов содержание Т М варьирует
в пределах: РЬ - от 6,0 до18,0мг/кг, Сс1-отО,1 до 0,6 мг/кг,
0,03 до
0,12
мг/кг,
410
iiidMHiejn.no
}1иже
Hg - от
lIpeдeJП)HO-дoпyclимыx
концентраций.
Иесмофя на ю, ч ю |еперативмые органы растений (семена) более
консервативны к накоплению I М , чем корни, jtncTbfl и солома, анализ
растениеводческой продукции показал, что кадмий и свинец имею!
[енденцию накопления в зерне. Так, содержание кадмия в зерне 1!итеницы
в отдельных случаях достигает 0,08, ячменя - 0,06, овса - 0,05, i ороха 0,11, гречихи - 0,09 мг/кг,
санитарными
нормами
свинца - 0,5 мг/кг. В
черно с
такими
соответствии с
показателями
может
быть
испол1>эоваио на проло1ЮЛ!.С1нен1Нэ!е nej!H, 1ю абсолюшо исключено для
применения в !гроиз1ЮДС1ве !1родуг10!) детского и диетичсско!о питания,
гак как для этих целей содержание кадмия в зерне не должно превьплать
0,03 мг/кг, а свинца 0,3 мг/кг.
Для количественной оценки степени за1рязнения бобово-злакового
сена
были
рассчитаны
коэффициенты
накопления
I'M,
которые
характеризуют размеры перехода ТМ из почвы в растения на почвах с
различными а1рочимичсскими свойствами, но при одинаковом уровне
загрязнения 7 М (табл. 4).
17
Таблица 4. Коэффициенты накопления тяжелых
ме1аллов в сене миоюлетних трав
1 яжелыс [
металлы i
Чекмагушеь. р-н
1 емно-серая
лесная,
гумус 7.5%.
рН 6,9
0,023
0,21
0,11
1
1
Pb
Cd
Hg
~t
1
'
Краснокам. р-н
^
'
j
Серая лесная,
гуму с 4,0%.
' рИ6,0
1
-^-Q^
0,31
0,36
• Благовеш. р-н
Светло-серая
лесная.
1 умус 2.7%,
р115,2
' 0,07
0.64
0,8
I
^
Как видно из таблицы самые нижие коэффициенты накопления, т. е.
наименьшая
интенсивнооь
поступления
ТМ.
наблюдаются
па
окультуренных высоко! умусированных почвах с нейтральной реакцией
среды. В серых лесных почвах Краснокамского района (шбл. 5) на фоне
меньшею
содержания Т М
в более кислых
почвах с
пониженным
содержанием гумуса количес1Во свинца и кадмия в сене многолетних трав
оказалось выше.
1 аблица 5. Накопление свинца и кадмия в серой лесной
почве и сенс многолетних трав в зависимости от
кислотности и содержания гумуса (мт/кг)
С войст ва
'
j
почвы
Почва
^ рь
llyMycVxW" '
'
I
_рН6^2
I умус 5,6
рЬ14,9_ J
В
пшеницы
I _
'
аналогичных
возрастает
Сено
^ ^'
(Id
'
8^2
"~\
РЬ
Г Hcd'
-^ ^- ^
I
_0.21
0^_
6,2^ _ _ 0 - Ч .
условиях
до уровня
^L__0.01_ ,
9-1 L
содержание
А06__ '
свинца в зерне
яровой
ПДК. тогда как в почвах составляет
только 0,5 ПДК. Накопление свинца в зерне шценицы. в огличие oi кадмия
и рту ги.
р-95%).
существенно
}ависит
от
сю
содержания в почве (г=0.76.
18
Зерновые кл'лыуры считшо1Ся высокоголерашпыми по отношению к Г М .
а овощные склонны к их накоплению.
Исслслования. ио накоплению свиина и калмия в различных ouoniax,
выращенных па серых лесн),1х почвах с разным уровнем oк^лы}pc)^иociи
и расстояния oi Уфимской промышленной зоны, но с одинаковым
содержанием Т М (шбл. 6) показали, чго морковь и сто.ювая свекла
наканаивают
кадмий
продовольственных
в
количеспзе,
культур.
превышающем
Очевидгю.
это
связано
Г1ДК
не
для
только
с
повышенной кисло1нос1ью и низким содержанием |умуса в почве, но и
поступлением тяжео1ых металлов из а]Мосферы и их ассимилягшей через
наземные органы растений.
Таблица 6. Содержание тяжелых металлов в почвах и овощах (чг/кг)
i
i
' Показа!ели
Серая лесная почва
1'емпо-серая лесная почва
1-5 км от промзоны
] 50-200 км от промчоны
Гумус;
Т1очваГ"
1^74
Свскла
Морковь
X
'
X
KapTolfejib i~~x
^ПДК'для""'^
оиощей
X
рН
fTs
"-i-
РЬ
1 Cd
, Гумус
— ^-
I 0,15 I 0,0.11 I
x
x
0,10 0,013,
^ х'^'^оЯз to,05¥^
X
X
о705'о7ш^^
^
I
X
рИ j Pb i Cd 1
Г7Г53"Го^ЗЗ " " l 2 , 2 " ' 6 , 6 | 8,'25~" 0 3 8 i
X 7 0,16
X
0,010^'
^ "
I
1
0,50 0.030 ,
/
x
'
■""
x
0.08 ' a009~
x
'~
^
,
0,50 0,0W
Высокой спосо6ноС1ью накапливать J M отличается сахарная свекла.
Так. в Шаранском районе в корнеплодах, BbipanicfHibix на серых лесных
почвах с очень низким содержанием
ГМ, выявлено почти двойное
превышение ПДК для продовольсгвенных кулыур по содержанию свинца
(СПК «Ик») и калмия (СПК «Красноноляискии» и «Егорова»), ч ю также
обусловлено скорее Rcei о «захватом» их из атмосферы.
Известно, что растения имеют заншчпый механизм, обеспечивающий
снижение насыщенноеги тяжелыми металлами 1каней основных органов в
19
ряду: корпи > листья > семена > плоды. Так, в соломе яровой пшеницы,
выращенной в районах с содержанием Т М в почвах на уровне фоновых
значений, содержание свинца оказалось в 2-5 раз, а кадмия в 2-3 раза
выше, чем в зерне. В соломе гороха это превышение составило три раза.
Специфичностью распределения Т М по органам выделяется картофель, в
ботве коюрою содержание свинца составило 1,3; кадмия - 0,11; ртути 0,04 Mt/кг, а в клубнях - 0,276; 0,1; 0,006 мг/кг соответственно.
5. Оценка экологического состояния почв ;^есостепной зоны
Для jKOjioi ической оценки почв по содержанию свинца, кадмия и
piyiH
необходима
информация
не только
о количестве
отдельных
MCid-iJOB, по и доли их вклада (%) в суммарный 1юказатель загрязнения
(7х). Д 1я почв сельскохозяйственных угодий он рассчитывается по
формуле:
Zc=EKci-(n-l),
где п - чис.'ю пементов, Kci - коэффициент концентрации i - го элемента.
Kci = Ci/Сплк
В связи с 1ем. что концентрации ТМ в изученных почвах не
npcBbHiiajiH ИДК. учи1Ы1)али фоновое содержание элементов. Расчеты
проводити
по
средним
и
максимальным
значениям
ко1щентраций
элементов для грех подюн лесостепной зоны по данным, на основании
которых составлялись картограммы содержания Т М в почвах.
Анализ Э1ИХ результатов показывает (табл. 7), что суммарный
показа1ель загрязнения почв незначигелеи и несколько возрастает к
востоку.
В Северной лес()с1спиой зоне основная на1*рузка приходится на
снинси и кадмий, на Северо-востоке возрастает роль ртути, а в Южной
лесостепи доля вклада элементов в суммарный показатель загрязнения
пракжчески одинакова.
20
1 аблица 7. Эколо! ическая оценка загрязнения почв
тяжелыми металлами (средние значения)
Cd
РЬ
сред.
Суммарный
показатель
загрязнения
Hg
%
макс, i сред, i макс. \ сред.
макс.
сред.
макс.
2,5
5,2
Северная лесостепь (п ~-= 2357)
36,5 , 34,4
Т2,1 "I 34,8Т"34,2 Г 29,4
Северо-восточная лесосгепГ) (п = 1335)
" г т Х ! 2572^''ЗГ,2 I 3\7^~]^\А \ 43,'0'Т^;9'
_1
X
Южная лесостепь (п = 1152)
33,3
34,0
33,3
28,4
33,7
37,7 I
2,1
6,8
4.1
С афохимической и экологической точек зрения необходимы такие
при»-
эащигы
при
возделывании
сельскохозяйственных
культур,
которые способствовали бы снижению размеров поступления Т М
в
растения и ик содержания в корнеобитаемом слое почвы.
Выводы
1. Содержание подвижных форм свинца, кадмия и ртути в пахотных
горизонтах почв лесостепи Башкортостана в среднем составляет: в
Северной лесостепной зоне - 11,6; 0,29; 0,040 мг/кг, в Северо-восточной 8,5; 0,30; 0,076 MI/КГ, В Южной -
8,2; 0,18; 0,039 мг/кг почвы
соответственно. Составлены картограммы содержания этих элементов в
почвах с подразделением на очень низкое, низкое, среднее и повышенное.
2. Накопление подвижных форм свинца и кадмия в почвах Северной
лесостепи обусловлено их поступлением из почвообразующих пород и
техногенным привносом. Аккумуляция подвижной ртути в почвах региона
связана только с ангропогепными причинами.
21
3. Распрелелепис Т М в профиле почв определяется путями их
пос1уг1ления и почвообразопатс]н.1П>1ми процессами.' При антропогенном
посгупле1Шп они накапливаются в гумусово-аккумуЛятивных горизонтах.
При нос1уплении 1ол).ко из почвообразуюших пород содержание Т М в них
ниже, чем в породах и не нревыпшет фоновые значения. Миграция
)jieMeHioB вниз по профилю в условиях промывного водного режима
приводи! к их пакоплогию в ил.чювишн>ных горизонтах, которые являются
механическими
и
адсорбционными
барьерами
(преимушественно
в
01 ношении свинца и piyin), а при формировании почв на карбонатных
Hopo/iax - окисли гельными, нейтральными геохимическими барьерами для
кадмия.
4. В )KOJIOI ически чистых районах содержание подвижных форм
свинца и кадмия в почве уменьшается по мере возрастания содержания
гумуса, био1енная аккумуляция piyin определяет ее положигельную связь
с |умусироваппос1ыо почв. Иовьппенис кис;ютности среды усиливает
ми[раци01П1у1О способноем, 1яжслых ме1а;июв, а содержание питательных
элементов (PjOs и KjO) не имеет существенного значения.
5. Ежегодное применение минеральных удобрений и известкование
почв
различными
известковыми
материалами' основных
карьеров
Северной лесостепной зоны не приводит к накоплению Т М в почвах.
6. На фоне низкого содержания Т М в почвах с повышенной
кис;1огпостью И НИЗКОЙ гумусированпосгью расгения могут накапливать
свинец
и
кадмий
в
кон цен фациях,
достигающих
ПДК
для
иродовольственных культур, причем зерновые культуры аккумулируют в
большей сгепспи свинец, а зернобобовые (ropiox) - свинец и кадмий.
7. Овощные кулыуры (морковь и столовая свекла), выращенные на
почвах с низким содержанием Т М , pacпoJЮжelшыx вблизи промышленной
зоны г. Уфь|. накапливают кад.мий в количестве, превышающем ПДК для
пищевых прод>к10В.
22
8. Репродуктивные органы растений (основная
продукция) по
сравнению с BeieiaiHBiiHMH (побочная продукция) накапливают меньше
тяжелых Mcia-i юв. В клубнях картофеля содержание свинца в 3 раза,
кадмия - в 11 раз, piyin - в 7 pas ниже, чем в ботве.
9. Л | роэколо1ическое состояние лесостегнюй зопь: республики в
ошошении концепграции подвижных форм cFinnna, кадмия и ртути в
почвах
и
растительной
про/1ук1ши
оценивается
как
экологически
благополучное.
Предложения производству
1. Для стшжения содержания Т М
в почвах
и перевода их в
педос1уппое для расусний сосюяпис первоочередными мероприятями.
пред1иес1вующими
дру1 им
деюксикациопным
приемам,
являются
извес! кование кислых почв и внесение органических и минсршп>ных
удобрений.
2.
При
планировании
и
размещении
сельскохозяйс! венного
производства в лесостепной зоне РБ д.1я получения экологически чистой
продукции, особенно для детского
питания, необходимо
учитывать
карто)рам\п,1 содержания подвижших форм CBHinia. кадмия и ртути в
почвах.
Список опубликованных работ по теме диссертации
1. Зиннатуллин С. Г.. Васильева Л. F". Содержание тяжелых металлов
в почвах
лесос1епной зоны РБ // Экологический императив сельского
хозяйс1ва Республики Башкортостан. Уфа. 1998. С. 8.1-84.
2. Хазиев Ф. X.., Зиппа1уллин С. Г. Содержание подвижных форм
кадмия, свинца и ртуги в почвах
лесос1енной зоны Башкортостана //
Башкирский ЭК0Л01 ический вестник. 2()()(). № 2. С. 23-25.
23
3. Хазиев Ф. X.., Зшттушши
ме1аллоп в почвах
С. Г, Контроль содержания тяжелых
Республики
Башкортостан // Агрохимический
вестник. 2001. № 5 . С. 9-11.
4. Зиннатуллин С. Г. Количество Т М в почвах
растениеводства
лесостепной
Экологические
аспекты
зоны
Республики
интенсификации
и продуктах
Башкортостан
//
сельскохозяйственного
произволегва. Т. 2. Пенза. 2002. С. 13-14.
5. Зиннатуллин С. Г. Тяжелые металлы в почвах
и растениях
лесостепной зоны Республики Башкортостан // Сельские узоры. 2004. № 1 .
С. 14-15.
РНБ Русский фонд
2006^4
20146
'
(
^^
tc
1
Лиисмзия Р1> на из/1а1СЛ1,скую/iCHiCjibHOCib№0261 oi 10 aiipcjiH 1998 i.
Подписано b неча1ь с ори1И11ал-маке1а
Форма! £С*я'7
2004 I.
Ьумша жнстрафичсская
Гарни1ура Гаймс. Усч ne4..rf,<^rTnpa/K 100 тк! 3akas№/-0"i
И i i.aic,H,i'iiio i)aiiiKnpci«)io ai papiioio \ iiHUcpcmci.i
Ллрсс Miiaie.ii>cii!a fi mnoi рафии. 450001 i Уфа. j i SO loi ()1С1ячря,-. I
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
761 Кб
Теги
bd000101204
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа