Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ ЛЕГКОРАЗЛАГАЕМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ ЛЕГКОРАЗЛАГАЕМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ"

А-з-тов-г

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ОЗЕРОВА Марина Сергеевна

УДК 631.423.8 : 631.416.8

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ ЛЕГКОРАЗЛАГАЕМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на* соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1994

Работа аыполлела ысз диь./ ,сг „с с

сельскохозяйственной академии 1\ А Тимирязева

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Н. Ф. Ганжара. Научный консультант — кандидат географических наук, старший научный сотрудник М. А. Фло-ринский.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Б. А Ягодин, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. Н. Ерошкина.

Ведущее предприятие — Всероссийский научно-исследовательский институт удобрений и агропочвоведения имени Д Н Прянишникова _ л

Защита диссертации состоится ,

1994 г в «/"V» часов на заседании специализированного со вета К 120 35 01 в Мсслочскои сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва И 550 Тимирязсзскап \л , -19 Ученый совет ТСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХ \

Автореферат разослан « 'Ь» СИ-сг^ЦьИ-. 1994 г

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат сельскоч ¡зяьств^иных

на\'к, с н с ¿у? . , р

- ^—Л. П Родионова

1.' ОШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Легкоразлагаемое органическое вещество ( ЛОВ ) почв включает в себя неразложившиеся растительные остатки, органические вещества животного происхождения, объединяемые общим понятием - источники гумуса, а также промежуточные продукты . хх разложения типа детрита. Этим веществам принадлежит большая роль в жизни почвы. Они формируют среду существования для почвенной биоты и растений.

При высоком уровне интенсификации земледелия влияние легко-разлагаемого органического вещества почвы на урожай проявляется через сложные системны© взаимодействия,которые обусловливал, в частности, разрешающую способность почвы по отношению к усиливающейся химизации.В связи с этим, наряду с физико-химическими аспектами на первый план выходят биологический и экологический.

Содержание легкоразлагаемого органического вещества в пахогнем слое почв колеблется в пределах 0,1-1,5% к массе почвы. В его составе содержится 1,0-3,азота, 0,4-1,0^ фосфора,0,5-1 калия, а также повышенное количество ряда микроэлементов, имеющих важные биологические функции и определяющих сбалансированное питание растений.

В литературе имеется много сведений о валовом содержании тяжелых металлов и их подвижных формах в почвообразувдих породах, почваЗс ( А.П.Виноградов,1937,1962; Я.ВЛ1ейве,1Э61; Н.А.Чеботарева, 1970; И.Г.Важенин,1ЭТ6; Н.Г.Зырин,А.И.0бухов,1977;Б.А.Ягодин, 1988,1990; Л.Н.Собачкин,1981; В.А.Коэда,198Э; В.Б.Идыщ,1991 ж др.); в растениях ( Б.А.Ягодин, 1ЭТ0; М.В.Каталымов,1965;В.В.Ко-вальйккй,1974,19Г79; М.Я.Школьник,1974,я. др. ) ; В торфах,лесных подстилках и органических удобрениях С К.В.Варигина, 1962;И.П.Мам-ченков,1965; Кабата-Пендиас А. ,Х.Пендиас,1989 и др.)

Систематических исследований элементного состава ЛОВ почв до настоящего времени не проводилось.В связи с этим,возникла необходимость определения его содержания в составе легкоразлагаа- ' мого органического вещества почв на"Загрязненных почвах и возможного уровня накопления химических элементов на почвах,подверженных техногенному загрязнению для далей диагностики степени ' загрязнения и' условий питания растений.

. последние вопросы являются актуальными, поскольку ©пределе-

¡1. 1 ^-С. .X . и..' е.. , V I . I , 11 „с , У '

Л - Т ии~1И- С-Н^Ш ,М • , .

1. г* г зи.^.т' . г.г вес. лсч'/ I ь-лссь р^ко-

гносгароночисч кз^т кл~ сод^рч^кия тняельх • т^ддо!. ь составе ЛСВ иочв и ЕОа» скности *ц.лсльз01«ная утих цог.азаге--в^яля дгегяоктчи степени ах рогеиного г техногенного »агрязьеняй. /

Для достгс-ешш этих целей решались следующие зодачи:

1. Из>чвние сод"р-1аьяя тяглых геталлов в составе ЛГВ дчрчо-ва-подзолистых и черноземных почв техногенно не загрятьэкьых территорий.

2. Изучение содержания тдаелых металлов в составе .ТОВ дерно— ео-под^тистых, серых лесных и черноземных почв техногеш о загрч-зьенькх территорий.

3- Изучение корреляционных связей содержания тянвлых металлов в составе ЛОВ с валовым содержанием и их подвикными *ормами в почвах для установления роли Л СБ в накоплении этих элементов из почв.

4. Изучение коррелятаонных связей содержания тяжелых металлов в составе ЛСВ почв с концентрациями их в растениях для оценки уровней накопления -элементов из растений.

5. Определение количественных подходов к опенка стешки загрязнения ЛОВ и возможности использования этих показателей для диагностики степени загрязнения.

6. Оценка возь'сгннх уровней среднегодового высвобождения тяжелых металлов кз состава ЛОВ и их участия в питании растений.

Научная новизна, определены количества тяжелых металлов в составе ЛСВ не загрязненных дерново-подзолистых н черноземных почв и уровни накопления их на техногенно загрязненных дерново-цодзалистых, серых лесных и черноземных почвах, прилегающих к предприятиям, шпускшмшм минеральные удобрения и химические средства защиты растений»

Определены корреляционные связи содержания тяжелых металлов в состава ДОВ почв с их валовыми содержаниями и подвижными -?ор-ь'ами в ночбвх, а так^е с конго нтрашяш в растениях.

Для агрохимическое и экологической оценки уровней есдертшаш тякелых металлов в составе ЛСВ предложены эталонные показатели, в качестю которых пряачты ьиксиыальные значения содержания элементов в составе органических удобрений, взятых с экологически чистых территорий.

Проведена пргближенная с;^нка сррднегсдового Енсвобс-деи I

тяжелых металлов из состава ЛОВ в результате процессов минерализации и их возможного участия в питании растений.

Практическая ценность "работы. Результаты исследований исполь--зованы ВДНАО для разработка методических материалов по диагностике степени загрязнения почв и условий питания растений для агрохимической службы.

Апробашя работы. Основные положения диссертации были дол сиены на научных конференциях МСХА в 1991-1993 гг.

Публикации, Основные положения диссертация опубликованы в 3 работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на стр. машинописного текста, состоит из введения, четырех глав,общих выводов; содержит 53 таблицы. Список использованной литературы включает225 наименований, в том числе 50 на иностранном языке.

2.ОБЪЕКТЫ И 1ЕТ0ДЬ1 КССЛЗДСВАШЯ

Для изучения содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ были выбраны почвы, относительно не подшржеквыэ техногенному загрязнению: дерново-подзолистые колхоза "Россия" Истринского района Московской области и совхоза "Докрсвское" Осташковского района Тверской области, а также чзрноземы типичные и выщелоченные учхоза имени Калинина Тамбовской области.

Для определения уровней накопления тяжелых металлов в составе ЛОВ почв техногенно загрязненных территорий в качестве объектов исследований были гибралы дер.чово-подзсишстые почвы, прилегающие к Новгородскому ПО "Азот", серые лесные почвы, прилегающие к Пекинскому П0"Азот" и черноземы типичные и выщелоченные, прилегающие к Первомайскому ПО "химпром".

Большое число объектов исследований обусловлено тем, что одно;! из поставленных задач являлась рекогносцировочная оценка со-' держания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв.

Выбор техногенно загрязненных территорий в качестве объектов исследований обусловлен наличием подробных результатов обследований на содержание тяжелых металлов в почбйх и растениях, прсведенных в ЦШАО в 1991 году. •-"'

Для проведения исследований на почтах, не подверженных техногенному загрязнению смешанные образцы отбирались жз пахотного слоя в спстека почвенно-агрохимического мониторинга. Площадь эле-

ментарного участка, характеризуемого одним смешанным образцом,состоящим из 20-25 индивидуальных, составляла 5-6 га. Сйновремзнно с почвенными отбирались и образцы растений.

Валовое содержание элементов определяли по Н.Г.Зырину в С.Г.Малаховсй, содержание подвижных форм - по Н.К.Крупскому и А«М.Александровой. Концентрации элементов в растениях определяли в 1 а НС1 по методике ШНАО.

Определение содержания ЛОВ и выделение их препаратов для анализирования элементного состава проводили с помощью тяжелой жидкости - йодистого калия - по методике, разработанной на кафедре почвоведения ТСЗСА.содержание тяжелых металлов в составе ЛОВ определяли в растворе залы на плазменно-эмисеионном спектрометре ТСАР - 9000.

Отбор почвенных и растительных образцов для определения содержания в них тяжелых металлов на территориях предприятий-загрязнителей проводился в санитарно-охранной и пригородной зонах.Основным принципом отбора являлась закладка пробных площадок по 8 векторам (румбам) , длина каждого составляла 30 км.

В почвенных и растительных образцах определяли валовое содержание тяжелых металлов методом ренггвно-фотросдантного анализа на приборе СШ - 25.

Для выделения ЛОВ почв загрязненных территорий были отобранны почвенные образцы, в которых наблюдались: фоновые концентрации; концентрации превышающие фон, но ниже 1ЩК; концентрации, превышающие цдк.

Для сравнения, в качестве эталона, не загрязненного ЛОВ вами были приняты максимальные уровни содержания тяжелых металлов в составе органических удобрений. С этой оэлш были определены количества тяжелых металлов в составе разных видов органических удобрений, взятых в районах, где отсутствует техногенное и агроген-ное загрязнения. В составе эталона содержится, мг/кг сухого вещества: свинца - 19, кадмия - 8, хрома - 36, марганца - 339, кобальта - И, никеля - 40, мвдр - 128, пинка - 318. Эти показатели по ряду элемзнтов близки к данным отечественных и зарубежных исследователей, по некоторым имеются расхождения, что требует их уточнения на основе более обширных фактических материалов.

Органические удобрения являются одной из важнейших составных частей ЛОВ пахотных почв, а такой из них, как вермикомпост является ЛОВ наиболее высокого качества. Вэрмикоипост представляет со-

6oä продукт переработки органически остатков я различных видов навоза дсвдевш червяка г юифофлорсй, Аналогичные процвссы дрф-

жсходят в ю прн траноформациг № Общеизвестно, что кон ? ' центраци и соотношвнкя элементов в составе вершкошооФа х oprt-

ничесгак, удобрений наиболее оптимальны дня большинства сельскохозяйственных культ ур.Поэт ому, вполне логично для определения степени загрязнения ЛОВ принять в качестве эталона максимальные концентрации содержания элементов в составе разных видов органичен . ских удобрений, взятых с экологически чистых территорий.

Для естественных биоценозов допустимо в качестве эталона апробировать элементный состав лесных подстилок, торфов, а также фоновые содержания элементов в составе ЛОВ гумусовых горизонтов.

Для пахотных почв оценка степени загрязнения ЛОВ по отношению к фоновым показателям не всегда дает объективные сведения в связи с тем, что егрогеиному загрязнении, как правило, подвергается равномерно вся территория определенного сельскохозяйственного использования..

Содержание подвижных форм на загрязненных территориях определяли в 1 н растворе HCl, так как он является более универсальным и с его помощыо мскно определить ближайший резерв содержания тяжелых металлов (Б.В.Ильин,1573; И.Г.Ввженин,1976 и др.).

Агрохимические свойства почв определяли по общепринятым методикам.;

Математическую обработку результатов исследований проводили ' методами множественной корреляции и элементарной математической статистики на ЭВМ.

. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Содержание тяжелых мэталлов в почвах, растениях и в сос таве ЛОВ почв незагрязненных территорий :

Почвы колхоза "Россия" Истринского района Московской области представлены дерново-средне- и сильноподзолистыми средне- а тяжв-досуглинистнми на покровной суглинке. Содержание гумуса в них -2,3-3,ЛОВ - 0,22-0,70£ к-массе почвы.

Почва совхоза "Покровское" Осташковского района Тверской области представлены дерново-среднеподзолистшк тйИСяосуглжкжсТдои Глинистыми на озерных!отложениях. Они характеризуются высоким со-

■■'. ;s

дершм гу.«уса - з,9-5,о1 и атршаеш орган,есшо м-жии" 1.04-1,2Й К ще |вдш, что связано с ¡жеием им-

Ш доз навоза в овощных севооборотах хозяйства.

Почвы учхоза имени Калинина 1'ичурпнсксго радона Тамбоюко? области представлены черноземами типичными к Ечлелоч*- иными т лессовидных суглинках. Содержание гумуса ч данных почрлх находится в пределах 6,6-7,5^; ЛОВ - 0,19-0,32^ к масо> гочы.

Распррд^ленир валовых концентраций я подьлчнчх <;ор" тьгельх металлов в г;< ° к с еле дур мгх де рн о во-п одз ол;; ст кх печв »'оскогско. г Тверскс.1 < . в целом характеризуется как элюваалыю-пллю-

Еиаяьнс«, ' чм марганца, содержание которого ьнез но лро-

£адю пост»г< ! -тся и коррелирует с юлрвстеом гум-уса.

Для бо~ - >д»!*еНГОВ в типичных и ркш<»лочвнных черлозе-

мах отмечае-. < , 1. рноэ угданьше ние валового с-одергоютя и пед-еижных , .»гс Сднако, наблюдается которое накоп-

ление свинца, ■ лт! г • >">ди в горизонте В^ черноземов типичных, что связано с гсохпг- ским с5арьвром, обусловленным наличием в кем карбонатов.

Среднее валовое сол>ерчание тяжелых металлов в исичед^рмкх дерново-подзолистых почвах Московской и Тверской облаете!• составляет сооответственьо, мг/кг: свинпа - 19,8; 16,в; кадмия - 1,7; 1,7; хрома - 14,4; 18,6; Уаргашха - 697; 598; кобальта - 6.8; 10,1; никеля - 16,8; 19,7; меди - 19,3; 32,3; ганка - СО,7; Р1,9.

В черноземах типичных и выщелоченных среднее валовое содержание тяжелых металлов составляет, мг/кг: свинца - 22,7; кадмия-0,7; хрома - 59,6; марганца - 730,1; кобальта - 12,9; никеля -33,3; меди - 25,2; шшка - 55,1.

При сравнзнии содержания тяягелнх даталлов в составе ЛОВ с их валовыми концентрациями в почвах, установлено, что в составе ЛОВ количество тяжелых металлов на 1-3 порядка ниже и составляет 0,1-о/% от валовых. Данные математической обработки показали тесьута корреляционную зависимость содержания в составе ЛОВ почв с их валовыми количествами в дерново-подзолистых почвах для свинш (г = = 0,93*0,18 ) , марганпа (г » 0,Р9*0,23) , кобальта (г = 0,81*0,29:1 цинка (г = 0,76*0,32) в Московское области и марганца (г = 0,74* 0,24 ) в Тверской области, а таю.е для свинх.а (г - 0,92*0,03 ) , кадмия (г = 0,77*0,13 )и шика (г гг 0,95*0,06 ) - в чернозем Тамбовской областг. ^тя остальных эле»актов юррелягуош-ая связь средняя и слабая.

Количество тяжелых металлов в составе ЛОВ исследуемых почв находится в пределах 0,6-77'£ от содержания подвижных форм.Сильная корреляционная связь содержания в составе ЛОВ с их подвижными формами в почвах отмечена для меда (*=0,82^0,29) и марганца (»=0,71*0,35) в дерново-подзолистых почвах Московской области,а также свинца(г^О,73*0,14) и вднка(г =0,92*0,08) - в черноземах Тамбовской области. В дерново-подзолистых почвах Тверской области корреляционная связь между этими показателями для всех элементов средняя и слабая.

В обследованных сельскохозяйственных растениях содержания всех элементов являются нормальными или достаточными и не достигают избыточных или токсичных уровней.

Содержание шнка, марганца, свинца в состава ЛОВ дерново-II од золистых почв Московской области превышает их концентрации в растениях в 2-5 раз; меди, никеля и кобальта - в 15-24; кадмия и хрома - в 52-90. Тесная корреляционная зависимость отмечается между ними для марганца, кобальта, свинца, никеля и цинка (г=0,75*0,39 - 0,94*0,17).

Среднее количество цинка, свинца и марганца в составе. ЛОВ дерново-подзолистых почв Тверской области превышает их концентрации в растениях в 6-14; никеля, кобальта и мзда - в 25-48; кадмия и хрома - в 54-66 раз. Для марганца и никеля отмечается тесная корреляционная связь между содержанием их в составе ЛОВ и в растенияхСг =0,82*0,20 и 0,85*0,19 соответственно),для остальных элементов зависимость средняя и слабая.

При сравнении содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ черноземов типичных ж выщелоченных с концентрациями их в растениях наблюдается превышение в составе ЛОВ над количеством в растениях марганца, цинка,и свинца в 4-9; кобальта, никеля и меди — в 22-48; кадмия и хрома - в 52-95 раз. Тесной корреляционной зависимости между ниш не отмечается, для всех элементов она средняя и слабая(г меньше 0,7) .

Таким образом, по накоплению тяжелых металлов легкоразла-гаемым органическим веществом из растений,изучаемые элементы на всех объектах разделились на 3 группы: 1 группа - цинк,марганец и свинеи;2-ая - никель,медь,кобальт;3-я - кадмий и хром.

Неоднозначность полученных результатов по корреляционной зависимости содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв с валовым, с содержанием подвижных- форм в почвах и концентрациями их в

растениях можно объяснить как сложности процессов формирования" ЛОВ и пестротой его состава даже в пределах одной почвенной разности, так я сравнительно небольшим количеством фактического материала, необходимого для этих далей.

При сравнении содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ исследуемых почв с эталонным показателем в целом не наблюдается превышения эталона. Исключения составляют марганец, медь и цинк (табя. I).

Таблица 1

Вариаотонно-сгатлстические показатели содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ дерново-подзолистых и черноземных почв не загрязненных территорий (мг/кг сухого вещества)

Сгатисти- :_Эде менты_

чвькже рь Сс1 Ог Мп Со Н1 Си 51а

показатели :_

Дерново-подволистые почвы Московской области

13,8± 8,9* 28,9± 527,7± 8,3± 24,1± 114,4* 78,0±

11а 1,3 0,9 2,0 45,5 0,5 1,8 19,8 5,4

9,6- 6,3- 23,4- 418,0721,0 6,4- 17,2- 66,9- 58,9-

18,1 12,5 35,6 10,4 30,3 202,6 92,1

8 3,22 2,21 4,78 111,4 1,31 4,32 48,52 13,30

V 23 25 17 21 16 18 42 17

Дерново-подзолистые почвы Тверской области

13,9± 7,3± 22,9± 395,3± 8,4± 16,5± 238,6± 116,6±

0,8 0,2 0,5 17,5 0,4 0,5 9,3 3,8

11и • 10,1- 6,1- 20,1- С02,0- 6,9*- 14,2- 207,9- 103,0-

17,4 8,3 25,6 * 471,0 10,8 19,5 295,4 140,0

в 2,44 0,61 1,55 55,15 1,29 1,65 29,30 11,90

V 18 8 1 14 15 10 12 10

Черноземы типичные и выщелоченные Тамбовской области

х^ 17,0- 10,4± 33,1± 273,9± 8,2± 30,8* 238,2— 125,8*

0,7 1,2 1|з 11,7 0,5 1,8 10,0 13,2

11т 14,0- 3,3- 23,9- 191,3- 5,5- 20,5- 193,4- 82,6-

21,1 15,4 38,7 320,6 10,7 39|9 265,5 210,1

8 1,96 3,70 3,96 35,0 1,6 5,4 30,1 39,6

V 12 36 12 13 20 18 13 32

Эталон 19 8 36 339 11 40 128 318

Среднее содержание марганца в составе ЛОВ дерново-цодзолисгых почв Московской области превышает ¿талонный показатель в 1,6 раза,

8

что можно объяснить специфическими условиями состояния соединений марганца в дерново-подзолистых почвах, связанными с окислите льно-восстановительным потенциалом и реакцией среды.

Содержание меди в составе ЛОВ дерново-подзолистых почв Тверской области и черноземов Тамбовской области танке превышает эталонный показатель в среднем в 2 раза, вероятно, ¿(связи с агрогвн-ным загрязнением из-за применения медьсодержащих препаратов па полях хозяйств.

Обращает на себя внимание белее низков содержание цинка в составе ЛОВ всех и сале дуемых почв по сравнении с эталоном, что, по-видимому, связано с неустойчивостью этого элемента в составе ЛОВ почв. Этот факт может являться одной из причин часто наблюдаемого недостатка цинка для питания растений как на черноземных почвах, так и на дерново-подзштегых.

Высокие коэффициенты варьирования отмечаются для свинца,кадмия и меди (V = 23-42?? > в составе ЛОВ ^ерново-подзсяистых почв Московской области и кадмия и цинка (7 = 22-36%) в составе ЛОВ черноземов Тамбовской области, что обусловлено значительной изменчивости!) в содержании этих элементов в составе ЛОВ почв, связанных с пестротой почвенного покрова обследованных территорий.

Нами проведена приближенная оценка возможных уровней среднего высвобождения тяжелых металлов из состава ЛОВ ( табл. 2 ) о целью определения их участия в питании сельскохозяйственных культур. Результаты исследований показали, что возможные уровни среднего высвобождения большинства определяемых элементов в несколько раз превышают их годовой вынос с урожаем, наименьшие уровни высвобождения характерны для марганца, цинка и свинца. Приведенные данные наглядно показывают большую роль ЛОВ в обеспечении растений элементами питания.

3.2. Содержание тяжелых мэталлов в почвах, растениях и в составе ЛОВ дерново-подзолистых почв, приле гаюяшх к Новгородскому ПО "Азот"

Для характеристики уровней содержания тяжелых металлов в почвах было проведено определение их в тридцатикилометровой зоне вокруг предприятия. Фоновые количества свинца на исследуемых дерново-подзолистых почвах составляют 20 мг/кг; никеля - 20; мздд -18; цинка - 5в.

На обследованной территории были отобраны площадки с содержа-

Таблица 2

Возможные уровни средьаго высвобождения тяжелых металлов . из состава ЛОВ и вынос их полевыми культурами н* не загрязненных почвах

Элементы : Высвобождение элементов из состава ЛОВ, :Вынос с

г/га в Г°Д--.урожаем,

: Дерново-подз о-•■листые Московской. области •.Дерново-подзо- : :листне Твер- : :ской области : Черноземы Тамбовской области : г/га

РЪ П4-50 .43 2,8-28,4

сл 1,1-40 22 54-59 56 0,3-1,3

Сг . 4,5-120 * V 0,4-2,5

1£п 694 66-1280

Со Ф 21 0,5-2,6

N1 7Й 1,0-8,4

Си • 17Р0-1928 1815 604 6,4-54,5

7л V £48-463 319 33-328 ■

* Примечание - в числителе - пределы колебаний, в знаменателе-

среднее содержание

нием элементов, превышающих фоновые и предельно допустимые концентрации. Максимальные количества свинна в почвах превышают ПДК в 2,9 раз, никеля - в 3,2, меда - в 2,2, цинка - в 3,1.

Количество подвижных е.орм тяжелых металлов на обследованных участках по классификации У.Г.Важенина,1ЕГ76, соответствует следующим группам загрязнения: для свинца и меди - 1-3; кадмия к цинка - 1-2; марганца и никеля - О/фон/ и 1; хрома и кобальта-0/£он/.

При сравнении содержания свинца, никеля, меди и цинка в составе ЛОВ с валовыми уровнями в почвах, отмечается увеличение их в составе ЛОВ с возрастанием степени загрязнения почвы,что подтверждается тесной корреляционной зависимостью между ними(г=0,Э0£ . 0.16 - 0.92*0,15 ) .содержание в составе ЛОВ данных элементов : находится в пределах 0,5-2,СГ5 от валового.

. количество тяжелых металлов в составе ЛОВ составляет от 1,6

ДО 16,6:« На поди® с о г м в псчнах, однако да т шт%

коррблш'он-ач заыютость мечту ндаи слабая.

Кол"нтрают тяжелых металлов в растениях, отобранных ьа обследованных плошадках, находятся в пределах нормальных и не достигают избыточных или токсичных уровней.

Ко тгчестБо тяжелых металлов в ссстам ГСВ почв превна^ет их (.одер-иние в растениях в Г-53 раза. По от с »■> показателю, р отля-ч. е от почв не аагря^ктиных территории, рачделшшеь на

2 группы: 1 группа - жчк, свиреп,.медь; ° группа - кадмий,хром,ни-1-ель и ко&льт. Содержание олемрнгов в ссотавр „СВ превышает их коноднтрацги в растениях для 1 группы в 6-28 раз, для 2 -в 48-53 рапа. Этот |акт косвенно указывает на вероятность нарушения сбалансированного питания растений на почвах, прилегающих к иротт-ленвым ьредприлтпям.Тесная коррелят» оньая шеисямость мехду содержанием в ЛСВ почв к в растениях отмечается только для свинца (г =0.74*0.25) , для всех остальных элементов она средняя и слабая.

»'ахеимальнье количества свинца, марганца, шди и кадмия в составе ЛСВ (табл.3) превышают его эталонны., показатель в 2-2,5 раза; кобальта, хрема и никеля - в 3,3-5,9 раз,содержание цинка,

несмотря на повышенные концентрации в почвах, ниже эталонного уровня.

Таблица 3

Вариационно-статистические показатели содержания тяжелых

металлов в составе ЛОВ дерново-подзолистых почв,прилегающих к Новгородскому ПО "Азот"( мг/кг сухого вещества)

Статисти- Элементы

ческие показатели *• РЬ са Сг Ип Со Н1 Си 2п

Х-З- x 22, В- п о ) л. 14,4± 2,1 69,8± 11,4 319,9± 15,9± 59,2 3,0 46,4± 28,9 129,9± 125, 29,4 С2.2

11т 10,2-С7,8 2,319,6 35,7124,8 1Г5,2- 7,9691,6 СЗ.О 12,0234,4 27,5- 24,4302,8 298,8

5 9,53 6,4 34,2 177,6 9,1 ^8,6 88,3 96,5

v 42 45 49 56 1?? 186 68 77

Козф'нцианты вариации для всех ¿лемрнгов в составе ЛОВ почв высокие (V -42-186), что связано со значительном разбросом в содержании их в составе ЛОВ почв, отобранных на олозгадках с разными уровнями загрязнения.

3.3. Содеркагае тяжелых металлов в почвах и в составе Л®-

серых лесных почв,. прилегающих к Пекинскому ПО "Азю",

Тульской облаем !

Для определения уровней содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ бит огобранны площадки и сгруппированы по степени загряз—1 нения,'как и при обследовании почв, прилегающих к Новгородскому . ПО "Азот". Фоновые содержания в почвах составляют, мг/кг: евин- . да - 19,2; мшелй - 25; меди - 19,4;щнка - 55. Максимальные количества в обследованных площадках валового содернания свинца превышают Щ в 5,5 раз, меда - в 2,7, швка - в 3,7, содержа-; ний'никеля, превышавших ЩК не обнаружено.

В соответствия.: о классификацией И.Г.Ваденина для подшжных форм хрома, кобальта, никеля, меди, марганца ,свинца отмечаются . фоновые уровни и 1-2 группы загрязнения; для кадмия - 1-3, для щшка - наибольшая, четвертая, группа загрязнения.

Содержание свинца,никеля,меди и пинка в составе ЛОВ находится в пределах 0,2-1от валовых уровней.в почвах. Данные мате— магической обработки показали тесную зависимость содержания этих элементов в ЛОВ с их валовыми количествами в почвах (г =0,85*0,13-0,95*0,08 ) .

Количество тяжелых металлов в ЛОВ составляет 1-13Í от их подвижных форм в почвах, корреляционная зависимость между ниш ' для всех элементов слабая.

Максимальные количества хрома, марганца и меди в составе ЛОВ серых лесных почв( табл. 4) превышают эталонный показатель -в 1,7-1,9 раз; никеля,-кадмия, кобальта, свинца w в 2,1-6,4'раза, содержание же цинка находится ниже эталонного уровня..

Таблица 4

Вариационно-статистические показатели содержания тякелых . металлов в составе ЛОВ серых лесных почв, прилегающих к

щвкинскому ПО "Азот"( мг/кг сухого вещества) '

Статисги- : Элементы~_' .

^о^гели •.*> Со 0« Za

=+„ 28,1* 17,0* 46,1* 370,0*25,1* 43,8* 90,5*105,8* . 10,0 0,9 2,7 35,4 1,9 5,9 18,3 19,4

; i 5,9- 11,7- 32,2- 212,4- 12,8- 17,4- 26,6- 47,6102,3 22,0 62,7 648,8 31,4 - 84,3 240,2 260,8

8 - 36,16' 3¿28 9,62. Í27.8 6,94 21,4 66,2 70,2 ' * .129 19 < 21 .34 28 49 ! 73 ' 66 -

3.4. Содерканле тякелых металлов б почвах, растениях и в состам ЛСВ черноземов, прилегающих к Первомайскому ПО "Хитром" Харьковской области

В связи с технологией производства химических средств защиты растении, а также предметов бытовой химии, на территории предприятия и прилегающей к нему 30-ти километровок зоне обнаружены повышенные уровни валовых содержаний свинца,кадмия,меди,никеля.

На обследованных площадках зоновые содержания свинца составлял 22 мг/кг; никеля - 22,4; мзди - 19,8; пинка - 45,5. Максимальные количества валового содержания свинца превышают ЦДК в 3,5 раза; меди - в 2,6; никеля - в 1,5; содержаний пинка, превышающих ПДК не обнаружено.

По классификации И.Г.Вахенина, наблюдаются 1-6 группы загрязнения для кобальта, свинпа и кадмия; 1-3 - для меди, цинка, марганца, никеля, содержание хрома находится на уровне фона.

Количество свинца, никеля, мзди и шшка в состаш ЛОВ почв находится в пределах 0,2-1,от валовых уровней. С увеличением степени загрязнения, содержание данных элементов в составе ЛОВ также растет, что подтверждается тесней корреляционной зависимостью мэжду ними (^=0.76^0,19 - 0,89*0,13 ).

Содержание тяжелых металлов в ЛОВ в среднем, составляет 0,513£ от количества недвижных форм в почвах; тесной корреляционной зависимости мзжду ниш не обнаружено.

В растениях, отобранных на обследованных'площадках, большинство элементов находится в достаточных концентрациях; количество кадмия, меди и кобальта превышают их, однако они не являлся избыточными или токсичными.

В составе ЛОВ почв содержание марганца, цинка, свинца, кадмия я меди превышает их коншнерации в растениях в 2-20 раз; кобальта, хрома и никеля — в 38-61 раз. Тесная корреляционная зависимость отмечается между ними для меди (г =0,82^0,17 )и цинка (г=0,78*0,1© ,для других элементов - средняя и слабая.

Максимальные количества марганца в составе ЛОВ почв ( табл Э превышают эталонный показатель в 1,6 раз, кадмия, свинца, кобальта и хрома - в 3,3-3,7 раз, никеля - в 5 раз, содержание цинка находится на эталонном уровне.

Таким образом, сравнение с эталонным показателем позволяет оценить степень загрязнении ЛОВ почв, что дает возможность нспальзотть их для целей почвенно-экалагическаго мониторинга.

Для определения ПДК элементов в составе ЛОВ необходимо проводить специальные исследования.

Таблица 5

Вариационно-статистические показатели содержания тяжелых

металлов в составе ЛОВ черноземов, прилегающих к Первомайскому ПО "Хккпром" (мг/кг сухого вещества )

Статисти- Элементы

ке окна показатели : РЬ Cd Сг Un Со Ni - Cu. Zn

XiSj 41,2± 4,7 19,4* 0,6 91,3* 5,7 377,4± 26,3^ 25,4 1,3 135,1* e,7 327,284,941,6 22,6

11m 18,7-€2,8 16,224,3 72,5132,4 ■ 215,3- 20,1550,4 26,5 98,7-2C0,4 98,3- 105,3526,3 371,3

S 17,5 2,3 21,3 95,0 4,7 £2,6 155,4 84,7

V " 42 12 23 25 . le 24 47 30

Ксслед01лниями установлено, что возможные уровни среднего высвобождения тяг.елых металлов из состава ЛОВ почв, прилегающих к зрс-мьглещщм предприятия!.! по некоторым элементам в 1,5-2 раза пра-ьи^сат tokowjg ка не загрязненных территориях,. что может привести к нарушении сбалансированного питания pacTohZii,

ВЫБСДИ

1. Сравнительная опенка уровнен содержания тяжелых металлов е состакз .ТСВ с валовыми запасами, содержанием подвижных.: форм б почюс и концентрация;.::! в растениях отражает большую роль ЛОВ'в кругог ороте тяжелых »металлов в сис-геыв почва-растение.

2. Содержакие свинга, кадмия, хро^а, марганца, кобальта,никеля, меди и пякка в состагв ЛОВ пахотного слоя обследоглкных дерноро-подзолистых и черноземных почв не загрязненных территорий составляет 0,1-at от мл or ого содержания и 0,6-77* от их ПОДВИЖных lîopm.

Количество этих элементов в составе ЛОВ дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почв технегекко загрязненных территорий в целом укладывается в перечисленные пределы.

3. Изучение корреляционно;: занисикости содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ с валовым и содержанием подгкжных £срм почв не загрдзьенных территорий показало неоднозначность подученных результатов.

те с >г i ! 1 i и i • 1 (____ ¡ .1 , 1 с ' 1 г г-

TdCTJVT! I01 /- Л I^VCT'X ' , С > 1.'

генца, toCvi.-i.~a / • / t v "CvJ0ivH. о'- ст.- v • - в 7 ,-

ской, а такче сноп т к 1икча - в 7avco&-

ckoí. сбласти; д-ч остальных ^í.hitcb с i ср^днля р c-'ic

Сильная коррелг'^'счьчя з;иус:"'ость содержания годи и мчргаи-на в i_ccTt.Ee ЛОВ с гх :.сшкьыш ('орч-аа отмечена в дерного-под-залистых почвах "ось оьи"ои сЛтасти и содэрчалия свинца к киньа -в черноземах Тамбогсчол области. В дерново-и окладистых почвах Тверской облает и kcj. реляционная связь для всех элементов средняя и слабая.

4. В дер-юро-подзатисг'гх, cepioc лесных и черноземных гочвах разной степенл -?агрч 1"'ьад тятелыгл* ••"еталлс.т прослетсяваезся тесная коррелнхшончая связь. содержания сшныа, никеля, мэди и цинка в составе ЛОВ с их валошки колюэзетвами в почьах.

5. Содержание тяглых • рталлов в составе ЛСВ превыкает их концентрации в растениях в 3 - 95 раз. По зтсу показатели исследуемые элементы для почв Ее загрязненных территорий рачделились на три группы: 1 группа — цинк, марганец, свинец; 2-ая - никель, медь, кобальт; 3-я - кадмий, хром.Кшшт»ство этих элементов в составе ЛСВ прввыза^т гх конгенграпии в растениях для 1 группы -в Г-14 раз; для 2-oit - в 15-48; для 3-е!' - в Г2-95. Для загрязненных территории эта зажоншерноегь нарушается, в связи с изш-нением экологической ситуации в почвах.

Ориентировочные уровни среднего высвобождения большинства определяемых цементов вз состава ЛОВ почв в несколько раз превышают их годовоГ выкос с урожаем.

6. Прослеживается трсх^ля корреляционная связь содержания свинца, никеля, гаргаьца, кобальта и шнка в составе ЛСВ не загрязненных дерново-подзолистых почв с их концентрациями б расте-ьиях в "ocívOeci ai» области- и и ^рггнка и нагеля - в Тверской области. В чернсз^'ах ?<j *cececü области стгдэчаотся слабая "»ееиси-мость содер£~ч*1д э.а^гзгов: е составе ЛСВ почв с коншшгращшмн их a paiíTomisx.

7. FJ/чеиие чср'^лдгжон^йЛ. загисиг ости содержания тяяелых '.«^таллов в составе ГСВ еоче технегенно чагр iшенкых территорий

с l ütii.'-hrr i-Упх^ ух ь расг«аиях одрозначг&х г-* »ультатов не дало» Т- ((- ¡ь • д, ста^еь-тся для евгкхла в дериово-подзо-

гС(Лг»у ? i;u - в i pi зр^х..

Неоднозначность полученных результатов по корреляционной зависимости содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв с вал о- . вым, с содержанием подвижных ?орм в почвах и концентрациями их в растениях мскно объяснить как сяокностью процессов формирования ЛОВ и пестротой его. состава даже в пределах одной почвенной,раз-носта, так и сравнительно небольшим количеством фактического материала, необходимого для этих целей. :

8. Для опенки уровней загрязнения ЛОВ тяжелыми металлами предложены и "апробированы эталонные показатели, в качестве которых приняты максимальные значения содержания.элементов в составе органических удобрений, взятых с экологически чистых территорий. ,

9. Содержание тяжелых металлов в составе ЛОВ не загрязненных почв находится в пределах эталонного показателя. Исключения составляют цинк, содержание которого ниже эталона-во всех объектах, что связано со слабым накоплением его в составе ЛОВ почв, а также марганец и медь, количества которых выше эталонного показателя, что мскно объяснить агрогенным загрязнением'медыо и специфическими условиями состояния соединений марганца в дерново- . подзолистых почвах, связанными с окислительно-восстановительным потенциалом и реакцией среды. ,

10. Сравнение количества тяжелых металлов в составе ЛОВ почв разного уровня загрязнения с эталонным показателем в целом отражает степень загрязнения почв, выявленную по валовому содержанию в подвижным формам этих элементов, что дает возможность использовать показатели содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв для целей почвенно-экологаческого мониторинга. .

• П° Материалам диссертации опубликованы ачедуюшие работы:

1. Ганжара Н.Ф..Озерова М.С. Тяжелые металлы в. составе лег-коразлагаемого органического вещества /ЛОВ/ дерново-подзсяистых ' и черноземных почв.-1992.- 7 е.- Рукопись депонирована..во ВШТЭД 'Л 139/40 ВС-92 Деп.

2. Ге-нжара Н.Ф..Флоринский М.А.,Озерова М.С. Содержание тяжелых металлов в техногенво загрязненных почвах и легкоразлагае-•мом веществе // Известия ТСХА.-1993.-ВШ.4.-С. 64-71.

3. Озерова М.С. Содержание тяжелых металлов в составе лег-коразлагаемого органического веще от ва почв, прилегающих к про, мытленным предприятиям // Тезисы докладов научней конференции

' молодых ученых,- М: Изд-ва ТСХА, 1993.- С.44-45. •

Объем 1 п л

Заказ 1084

Тираж 100

Типография Л\осковской с х академии им К А Тимирязева 127150 Москва И 550 Тимирязевская ул, 44