Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование активированных углей, отработанных в промышленности, для детоксикации почв, загрязненных гербицидами

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Использование активированных углей, отработанных в промышленности, для детоксикации почв, загрязненных гербицидами"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЖЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА

Г 6 О Л ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

I

ПИЛЬЩИКОВА НАДЕЗДА АНАТОЛЬЕВНА

5 ДПР

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ. ОТРАБОТАННЫХ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ГЕРБИЦИДАМИ (Специальность Об. 01. 04 - Агрохимия)

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1933 год.

Работа выполнена на кафедре общего земледелия факультета почзоёедения Московского государственного университета км. М.В.Ломоносова Научный руководитель - кандидат биологических наук,

доцент Г.Ф.Лебедева Официальные оппоненты - доктор биологических наук..

профессор В. Ф.Ладонян - кандидат биологических наук. Т.Н. Болшева

Ведущее учреждение - Всесоюзный научно- исследо-

вательский институт фктопа-. тологии

Защита состоится <993 г_ в 15 час_ 30 шн_

в ауд. М-2 на заседании специализированного совета К 053.05.36. в МГУ им. М.В.Ломоносова на факультете почвоведения.

Адрес: 119899, Москва, Ленинские горы. МГУ, ф-т почвоведения. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения. , /

Автореферат разослан — ^^—-р^-- 1993 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуддении диссертации на заседании специализированного Совета по микробиологии и агрохимии в МГУ или прислать отзывы на автореферат в двух экземплярах.. заверенные печатью. . по адресу: 119899, ГСП. Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения. Ученый совет.

Ученый секретарь специализированного Совета

г /¿/¿Л'

И. П. Бабьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В мире за счет применения гербицидов обеспечивается около 20 55 общего прироста производства растениеводческой продукции.Для химической прополки кукурузы, озимой пшеницы, некоторых овощных, технических и ряда других культур широко применяются сим -триазиновые гербициды. Триазины обладают длительным периодом активности и довольно долго сохраняются в почве (от 5 до 15 месяцев). Поэтому их остатки могут оказывать отрицательное действие на некоторые последующие чувствительные культуры севооборота.

В связи с этим весьма актуально изучение способов детокси-кации остаточных количеств сим -триазинов в почве. К настоящему времени одним из наиболее перспективных методов инактивации является применение углеродных сорбентов - активированных углей (АУ), поскольку триазянн из водных растворов эффективнее сорбируются на гидрофобных углеродных материалах (Адсорбция органических веществ из воды, 1980). До сих пор в мировой практике при детоксикации гербицидов в почве использовала дорогостоящие чистые или коммерческие А У. Поэтому весьма интересной оказывается оценка возможности использования дешевых отработанных АУ. Используя бывшие в употреблении АУ для детоксихадаи загрязненных гербицида»«! почв, монет быть решена и еще одна ванная экологическая задача - утилизация вторичных отходов производств. При этом предприятия, имеющие отработанные АУ могут получить дополнительную прибыль от их реализации.

Таким образом, изучение возможности использования отработанных АУ для детоксикации'загрязненных гербицидами почв позволило бы решить две экологические проблемы - детоксикации загрязненных . сим-триазинами почв, при выращивании на них чувствительных культур, и утилизацию вторичных отходов - отработанных АУ.

Цель вабота. Изучить возмонности использования отработанных активированных углей для детоксикации почв разной степени загрязненности триззиновыми гербицидами при выращивании чувствительных к ним культур.

Для решения поставленной цели реиались следующие задачи: 1. Изучить характеристики активированных углей, отработанных в промышленности (медицинской, химической, по производству грампластинок), предоставленных для исследований.

; _ 2 "

2. Установит^ дозы, сроки и способы применения активирозанных углей, отработанных в промышленности, для детоксикации почв разного уровня загрязнения триазиновами гербицидами.

3. Изучить влияние используемых активированных углей на урожай и качество растительной продукта, выращенной на загрязненных гербицидами почвах.

4. Выявить влияние изучаемых активированных углей на некоторые агрохимические показатели почв.

Научная новизна .Впервые исследована возможность детоксикации почв, загрязненных триазиновкми гербицидами, отработанными активированньш -углями (АУ) разных марок. Разработан подход к оценке пригодности отработанных АУ для использования в качестве детоксикантов сим-триазшюв.При изучении процессов детоксикации загрязненных триазинаки почв установлено, что уголь не ускоряет разложение гербицидов." а адсорбирует их и делает менее доступными для растений.Усовершенствована методическая часть определения, адсорбционной способности АУ по отношению к различным гербицидам.

Практическая ценность. Показано, что для детоксикации почв разного уровня загрязнения сим-триазинами. возможно использовать АУ. отработанные в промышленности. Что, в свою очередь, позволяет сократить площади, используемые под хранение промышленных отходов, в частности углей. Дан экологический паспорт каждой изучаемой марки АУ (фш'отоксичнссть АУ; содержиие тяжелых металлов; адсорбционная способность по отношению к триазинам; рН).Установлено, что отработанные АУ монно применять в форме порошка (размеры частиц медез 5 мм) нанесением на поверхность загрязненной гербицидами почвы . сплошным покрытием; полоски в семенную борозду одновременно с высевом семян; локально (в лунку) при посадке рассады капусты. Автором показано,. что применение отработанного АУ марки "Щелковский" способствует улучшению качества растительной продукции (снимает общую токсичность и поникает содержание нитратов в ней).

Апробация работа. Основные положения диссертации, результаты исследований докладывались на Всесоюзной конференции молодых ученых в г.Минске "Плодородие почв в интенсивном земледелии" в 1390 г.; г. Курске "Экологические проблемы в почвоведении и зем-

леделии" в 1S91 г.; на -заседаниях кафедры земледелия факультета почвоведения МГУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 работы.

Структура работы. Диссертация кзлонена на стр. машинописного текста и состоит из введения, глав, выводов, списка литературы ( источникоз, из которых зарубеякых авторов) прилонений. Она содержит таблиц, рисунков.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. 1 Почва и триазиновые гербициды.В работе применялись триази-яоене пр&гараты широкого спектра действия - сямазнн(с), атра-зш(я), ттропазин(пз), лрсметрин(лм). Зти гербициды долго сохраняются в почве, особенно в засушливые года (до 24 месяцев) и поэтому могут быть токсичными для последующих в сеэообороте сельскохозяйственных культур. Чувствительными культурами к сим-триа-зиновш препарата).! являются: пшеница.' ячмень, овзе.'ронь, огурцы, токатн. капуста, свекла, бахчевые и другие.

Полевые и вегетащгопные опыты проводили на Звенигородской биологической станции (ЗБС) МГУ (Одинцовский раЗон, Московской области) в 1989-1991 гг.

" Для изучения фйтотокскчкости АУ, определения оптимальных доз к марок АУ для детошкацик гербицидов бнпи заложены пегета-цйонгае опэти по общеприпятсй метоли?е (Журй\тц1сй, 1965), для чего иснользовгля почву с »одного участка Hi. расдолокеккого на Берхьей торрзсе рзкя Моегсвн. Почва-участка дэшзво-средяеподзо-лястай. срехкес^тлаакстая. слабоогг/льтурегнаи. па аллювиальных отлозшгях. Повторнссть опытов четырехкратная.

Полезуе опитн проводились в?, участке N2, располстагаом на выготсо!) (нагаяшгаекей/ пойме реки Москвы, пэчза дерчсво-луговая ереднемощпая, легко-суглинистая. слабоэкультуренная, на элжви-алькш-; отложеакях.

F. гмьзвьк опытах бшн смодулированы условия,. когда на почве резкой степени :.ггрлз;н;:кост2 трказььам экрадааш- чувствительные к культуры. Тркпзиясшда г*рС«щвда яржзняли 'ч дозе 2 КГ-/Г». пс д. а. (г.бдапо испмлзуэке.«! доза) я z дозе 1 к 0.3 кг/га д.г. (шкада остаточек количеств ?с:;сйкаптэв в почве), в качеств? чувствительных культур гхпользозалк : бекокгчанну» капусту сорт "Лосиноостровская1'. коряозуз свеклу сорт "Эккенлорс-

'f. ' Таблица i.

i"

Агрохимическая характеристика почв опытных участков.

II N I Гумус. |рНсол I! участка I % |

Гидр.I Сумма ¡Степень кисл..!обмен.осн. |нас.осн.

5

¡мг/экв/100 г почвы!

I кг?

_I_

мг/на 100 г почвы

~г

2,2 1,5

I 5; 7 i 6,5

3.80 0,55

10,2 7,9

I

73 94

27,0 I 7,3 25,0 | 8,2

кая желтая", яровую пшеницу сорт "Краснозерная" и ячмень сорт "йутанс-187". Тряазиновые гербициды вносили с помощью ручного гидропульта за 2-3 дня до высадки рассады или посева семян.

Для создания оптимального уровня минерального питания сельскохозяйственных культур использовали- минеральные удобрения в дозе по 120 кг/га действующих веществ (нитроаммофос и сернокислый калий).

Активированные угли. Отработанные АУ были предоставлены Есесовзным научно-исследовательским институток ресурсосбережения. Угли являлись отходами медицинской, химической промышленности и производства грампластинок. Перечень исследуемых углей приводится в табл. 2.

Аналитические методы. Анализы почвенных образцов проводили по следующим методикам: гумус по Тюрину; доступный фосфор по Кирсанову, обметай калий по Масловой с последующим определением на пламенном фотометре; рН солевой и водной вытяжки на рЯ-метре.

Почвенные образцы отбирали для анализа на содержание остаточных количеств триазиаовых гербицидов через 5,10,15,30,60,90 и 120 дней после внесения гербицидов. Образцы отбирали из пахотного слоя из пяте течек способом '.'конверта".

Остаточные количества гербицидов в почве и растительных образцах определяли газо-хроматографическим методом на газовом хроматографе "Цзет-10-5" с термоионным детектором.

После уборкн урояая кащ'сты и свеклы в растениях определяли содераание нитратов нонселективным методом на нитратомере НМ-002, и проводился тест на общую токсичность продукции методом

- 5 -

Минееза, Ремпе. Ворониной (1991).

Сорбционную способность АУ по отношению к гербицидам изучали по методике представленной ВНИИР с изменением времени уста-' новлеяия равновесия между АУ и раствором гербицида.

АУ. использованные в полевых опытах были проверены на содержание тяжелых металлов ГОД: изучили кислоторастзоримые формы ТМ в 1 Н. ШО и ТО доступные для растений в ацотатно-аммонийном буфере при рН«7 с последующим определением атомно-абсорбционный методом на спектрофотометра Перкин-Эльмер с корректором фона (модель 403).

Метеорологические условия . В годы проведения опытов вегетационные периоды существенно различались друг от друга по гвдро-теркпчеоким условиям. Расчеты гвдротермического коэффициента ГТК (по Селянянову) свидетельствуют о гидротермическся показателе максимально приближенному к среднему в 1590 г. (ГТК=1,27) и Еяакном - в 1991 г.(ГТК-2.48).

ХАРАКТЕРИСТИКА АКТЙЕИ?ОВИННЫХ УГЛЕЙ.

После отработк1.? в АУ содержатся разного рода ггоикеси: АУ с витаминного заводя (г. Щелково) - 1-3% аскорбиновой кислоты и продукты ее разложения; уголь, полученный после производства грагаластплок - соединения никеля, меди, амины; после производства этшмчесиих зг.локоя образца ЛУ содержат ащотоя. По-видимому, щжеси, присутствуйте с отработанных АУ разные производств и определяют рзапичяи значений рН от сияьэо кислою (рН-1.5) для .'.У "СГСТ-З, Пекшись" до щелочного <рН"8,?' ДО! угля "Фильтр типа "Родник" чкп'.?1Й. йсследовгтта кгмензжч сорбжопнсй способности ъгстх и отработшш углзй пс отяоаежго к различным гербицидам показали. что сорбитагкеп способность АУ "Фильтр типа '■?г,даи:с", отработанного" уменьшается по срагиению с чистым углем гтой ер :<арт<« на 7% по отношения к сииазину; да смеси сима-зпч+атуаас;; пропагжн нч 18-192 ,*,ля ьгдцого герй'Щчза; г для снеС!-; с««м?з?н+>7?оме7р2а незначительно для сшгэгаа и ва 5% для лре-к-?тгл;на (табл. 3). /•.гсорбцтемная способность чистого АУ "Щелкоз-сгсгй" г-;-тзс в 1,0-2 р&гд г", срарнеовя с отработашази; з свою очередь. огра-Зота^нке АУ чар;ж "!цв.чксчскийг разных партий различаются по сорбцкскисз способности мзгау собой б 2 ваза.Таким об-р-агом. среда изученных нами отработанных АУ наибольшую сорбциои-

V ' Таблица 2.

Результаты'определения'рН разных марок активированных углей.

И-; ¡Марка активированного угля ¡и место его производства. 1! 1 рН I водный 1 —а 1! солевой ¡1 л

и ¡Фильтр типа "Родник", чистый . 1 1 I 8,7 ' ! 1! 8.1 ¡1

¡Фильтр типа "Родник", отработ. 1 7,6 | 6,9 1

¡АУ с добавками полимеров 1 1.3 | 0,7 0

ИКАД-иодн. г.Баку, отработ. 1 8.9 | 8,1 1

¡¡ОУ-А, Щелковский витамин.завод ! 1.9 | 1.4 |

1СКТ-3, Москва 1 4.5 1 4.3 |

¡СКТ-3, Грамзапись 1 1.5 | 1,0 8

¡СКТ, Серпухов,з-д Химволокно 1 3.7 | 3.0 |

ЦСКГ-з; ПО "Химволокно" 1 6.8 | 6.3 ¡1

п ,..........1 ---I ._ л

ную способность проявляет АУ "Щелковский", по мере убывания сор-бционой способности АУ располагаются следу - щим образом: "Фильтр типа. "Родник", АУ с полимером и "КАД-иодный г.' Баку".

Результаты лабораторных исследований показали, что в отработанных АУ марок "СКТ-3, Москва", "СКТ-3, Грамзапись", "СКТ-3, Химволокно". "СКТ, Серпухов" и "ОУ-А, Щелковский" содержатся тяжелые металлы (ТМ). Отработанные АУ разных марок имеют разную степень прочности , связи с ТМ (табл. 4). В АУ марки "СКТ-3, Химволокно" содержание кислоторастворкмых форм свинца и цинка соответственно составило 333 и 541 мг/кг. Но, по-видимому, эти элементы достаточно -прочно сорбированы углем, поскольку в вытяжку ацетатно-аммснийного буфера они почти не переходят. А значит, не создают опасности транслокация в растения и дальше по трофическим цепям. В углях марки "Грамзапись" и "Москва"установлено высокое содержание никеля (более 5000 мг/кг), доступного для растений. При внесении этих углей в почву в дозе 500 кг/га с ними поступит никеля посягда 2.5 кг/га и концентрация никеля тогда в слое 0-10 сы может составить 1,6 мг/кг. При повторном внесении углей этих марок содержание никеля будет уже на уровне предельно допустимой концентрации, что крайне опасно.

Таблица 3.

Сорбция триазпногж гербицидов из их растворов различными марками активированных углгл.

¡.'арка активного угля

сорбция мг/г угля

сорбция в % к начально;! концентрации

сша-зин с шла + зин атра + зин црош зип сима про..',е + зин трин сима зин сшла атра пропа + + зин зин зин сима пронст + зин рин

Фильтр типа "Родник",

чистый 1,57 11,30 27,80 2,90 5,90 70,35 78,5 83,4 75,1 79,5 34,8 36,5

Фильтр типа "Род;шк",

отработанный 1,43 3,62 21,06 2,06 5,30 86,35 71,5 63,6 5 6,9 5 6,4 31,3 44,8

АУ с полимером 1,39 5,82 15,43 1,05 2,10 24,00 69,5 42,9 41,7 28,8 12,3 12,9

КАД-нодн. г1. Баку 0,35 3,62 15,05' 1,70 8,20 6,00 17,5 26,7 40,6 46,5 48,3 3,1

ОУ-А,'"Щелковский",

чпстыП - 12,92 35,00 3,50 11,32155.52 ~ 95,2 94,6 95,8 66,8 80,8

ОУ-А,"Щел:совсккИ" .

отработ.,1 партия 1,66 10,СБ 27,85 3,30 82,00 83,[ 74,2 75,3 90,4 33,0 42,6

ОУ-А,"ЩелколскиМ",

отработ., 2 партия — 5,17 35,90 1;58 3,05 87,5С — 38,2 42,3 43,3 18,00 45,4

Из исследуемых углей можно использовать в сельском хозяйстве без опасности загрязнения почвы тякелыми металлами АУ марок

Таблица 4.

Содержание микро- и макроэлементов в активированных углях.

ii-;- ¡1 Марка АУ. Э Л Е M Е H Т Ы , мг/кг угля ■ 'и 1

i Р ь п Си Zn Fe мп N1 Ag cr I

и II Доступные для растений формы элементов il S

JСКТ, Серпухов Ю i 37 10 65 13 - 131

В ОУ—А. Щелковский 5 49 40 171 - - - S

1СКТ-3,Химволокно 27 1 35 10 73 14 1 20 s

В СКТ-3,Грамзапись 9 20 117 6 >5000 1 203

1 ■ Кислотора створимые формы элементов s

¡СКТ. Серпухов 30 121 495 1547 88 15 4 4Ï

НОУ-А. Щелковский 20 8 133 . 140 167 4 - 11

1СКТ-3,Химволокно 333 17 541 1420 98 12 - 30fi

8 СКТ-3,Грамзапись 43 109 320 883 17 >5000 3 33 il

1СКТ-3, Москва 16 113 280 1357 20 >5000 3 131

1 Кадмий в АУ находился ниже уровня определения. S

к- ■-- —ч

"Щелковский" и "СКТ.Серпухов".

Для определения отрицательных качеств самих АУ достаточно провести биотест на их фитотоксичность. Фитотоксической считается такая доза отработанных АУ внесенных в почву, которая снижает продуктивность растений на 10SS по сравнению с контрольным вариантом.

Из пята исследуемых углей, вносимых в дозе 500 кг/га. следующие марки АУ: "СКТ-3. Москва", "СКТ-3, Грамзапись" и "Челекен N9" - оказались фитотоксичными . При этом наблюдали снижение биомассы тест-культуры для первых двух углей на 12% и для третьего на 15SS по сравнении с контрольным вариантом.

В дальнейших исследованиях следует изучать отработанные АУ тех поизводств, уголь которых не обладает токсическим действием. В нажх исследованиях такими угляш были: "Щелковский", "СКТ. Серпухов" и "Химволокно".

В рамках вегетационных и модельных опытов изучали возможные

изменения агрохимических показателей при внесении в почву заведомо завышенных доз отработанных АУ мзрки : "Щелковский" от О.5 до 20 т/га и внесении разных марок АУ: "Щелковский"; "КАД-иодн.г. Баку. чистый";" КАД-нодн. г.Баку, отработанный"; "КАД. "Челекен Н9":"Фильтр типа "Родник", чистый": "Фильтр типа "Родник", отработанный"; АУ с полимером.

Изученные дозы внесения АУ марки "Щелковский", значительно превышающие рекомендуете для практики (в 5-10 раз), не влияют на изучаемые свойства почвы.Исследования влияния АУ марок -"Щелковский"; "ВД-иодный Баку, чистый"; "КАД-иодный Баку,отработанный" и "КАД, "Челекен-9". внесенных в дозе 40 т/га такие не изменяют агрохимические характеристики почв (рЕ. содержание фосфора и калия).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТРАБОТАННЫХ АУ ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ ПОЧВ,' ЗАГРЯЗНЕННЫХ СМ-ТРИАЗИНАМ.

При исследовании возможности использования отработанных углей для дезактивации загрязненных гербицидами почв весьма желательно решить следующие задачи: установить наиболее подходящие для инактивации триазинов марки АУ по сорбционной способности; оптимальные дозы и способа внесения углей; а также определить оптимальные для детоксикации размеры частиц АУ.

Различные марки активированных углей. В почве на варианте "фон+симазин(с)+прометрин(пм)" (фон-дерново-среднеподзолистая почва) через 35 дней содержание симазина и прометрина составило соответственно 0,13 и 0,04 мг/кг. На вариантах, где был внесен уголь, концентрация гербицидов в зависимости от марки АУ колебалась 0,12-0,16 мг/кг для симазина и 0,04-0,13 мг/кг для прометрина. При этом на варианте "фон+симазкн+прометрин" биомасса тест-культуры уменьшилась на 76% по сравнении с контролем. А при внесении АУ биомасса пшеницы была почти на уровне контроля 91-108% для АУ марок "КАД, Баку" чистого и отработанного и даже несколько вше контроля 112-119% для углей марок "Щелковский" и "КАД, "Челекен N9" соответственно. По-видимому, уголь делает гербициды недоступными для растений.Все исследуемые марки АУ: "Щелковский"; "КАД-иодн. г.Баку, чистый": "КАД-иодн. г.Баку, отработанный"; "КАД. Челекен N9", внесенные в дозе 500 кг/га, -снимали гербииидную токсичность трказиновых гербицидов и увели-

чивали биомассу чувствительной культуры (табл. 5).

Таблица 5.

Влияние различных марок АУ, внесенных в дозе 500 кг/га почвы, на содержание триазинов в почве и их токсичность для растений.

Вариант

¡Содержание гербицидоз, 1 Сырая масса || I мг/кг почвы ¡тест-растений8 I симазия] лромегркя йв% к контролю!

-]-:-§--1

I

В Фон-контроль В 0.00 | 0.00

ЦФон+с+пм 1 0.13 | 0,04

ВФон+с+ш+АУ Щелковский I 0.16 ! 0.04

¡Фон+с+пм+АУ КАЛ, Баку, чис. I 0,16 ! 0,13

ВФон+с+пм+АУ КАЛ. Баку, отр. I 0,12 \ 0.07

ИФон+с+гыч-АУ КАЛ. Челекек №!! 0,12 | 0. 07

II____________, _И _ I

100 24 112 91 103 119

Дозы АУ "Щелковский". В вегетационном опыте исследовали дозы АУ "Щелковскш" для инактивации загрязненной сим-триазинами почзы. Содержали? симазша, атразкна и пропазина е почве спустя 35 дней после внесения было соответственно 0,13; 0,07 и 0,32 мг/кг (табл. 8). На вариантах, где был внесен уголь в разных до-эти величины были-больше для симазина в 1.5-4 раза, атрази-на- 2 7-3.5 раза и для пропазина в 0.8-2,5 раза. При зтом на варианте "фоп'^а-лз" все растения погибли, а при внесении угля этого не происходило. Дс-ьидимому, АУ сорбкрует гербициды, делая их недоступными для расте;ай. При подготовке образцов к аналкзу методом ГКХ и действии сильных растворителей ка почвенные образцы с углем сим-триазинн нысвобокдг^тся. за счет чего и получаем концентрации гербицидов, где был внесен уголь, значительно бсль-шие, чем там. где АУ ке было и где гербициды уке подверглись разлокею-ш. При внесении АУ уже в дозе 0.5 г/кг уголь снимал токсичность гербицидов, биомасса тест-культурн ло сравнению с контролем на зтом варианте была 882. А при дозе .АУ 1 г/кг биомасса шеницы была даге вниз, чем на контроле (1122).

Аналогична картину наблюдали при детоксикацни симазкна и пронэтрина углем, внесенным в разных дозах. На вариантах.' где был Енесек АУ. концентрация гербицидов была вшэ. чем без угля. Ко

Таблица 6.

Влияние внесения различных доз АУ марки "Щелковский" на содержание гербицидов в почве и ее токсичность (тест-культура - пшеница).

¡Вариант Доза АУ. Содержание гербицидов В г/кг через 35 дней после

3 внесения, мг/кг

Сырая масса тест!! растений в % к | контролю 11

симазин атразин пропазин

ЦФон-контроль О

¡¡Фон+с+а+пз .0

¡¡Фон+с+а+пз+АУ 0.5

¡!Фон+с+а+пз+АУ 1

I! Фон+с+а+пз+АУ 2

¡¡Фон+с+а+пз+АУ 10

ЙФон+с+а+пз+АУ- 20

I

ЦФон-коятроль О

ЙФон+с+пм О

ЦфОН+С+ПМ+АУ 0.25

¡'¡Фон+с+ПМ+АУ 0,5

ЗФон+с+пм+АУ 1

IФон+с+пм+АУ 2

ВФон+с+пм+АУ 10

0.0 0,13 0,47 0,49 О, 52 0,35 0,23 симазин 0.0 0.13 0,35 О,29 0,24 0,22 0.16

0.0 0,07 0,17 0,22 0.25 0,17 С 11

0.0 0.32 0.82 0.84 0.93 0,67 0,44

промэтрин 0,0 0. 04 О, 12 0,12 0,17 0,07 0,04

100 О 88 112 102 68 81

100 24 112 118 97 103 72

биокасса чувствительной культуры от этого не уменьшилась. Укз при внесен:® АУ в дозе 0,25 г/кг. уголь полностью снимал герби-вддкув токсичность, происходило лззэ увеличение биомассы яровой пшеницы на 12% по сравнении с контролем.

При совместном изучении доз (0,01: 0,05: 0,25; 1.0; 5,0; 20,0 г/:сг почвы) и марок АУ ("СКТ-3, Москва"; "СКТ-3, Грамзапись"; "СКТ-3. Хикволокно": "СКТ, Серпухов") установлено, что внесение АУ "СКТ-3, Хикволокно" в дозе 20,0 г/кг снинало гевби-циднуа токсичность (сиказин+атразин+пропазин, суммарная концентрация гербицидов в почве 0,04-0.06 мг/кг) и увеличивает биомассу

яровой пшеницы по сравнению с вариантом "фон+с+а+пз" на 18%. а внесение АУ "СКТ,Серпухов" в дозе 0,25 и 1,0 г/кг соответственно на 12 и 16%. Нами также установлено, что при выращивании ячменя и пшеницы среди изученных отработанных АУ для детоксикации наиболее подходит АУ "СКТ. Серпухов".

Размеры частиц активированных углей. Как показали результата вегетационного опыта, внесенные гербицида быстрее разлагались до уровня 0,04-0.08 мг/кг на вариантах без внесения АУ и с внесением угля крупного помола (размер честиц 2-1 мм). При уменьшении размера частиц АУ до 0,5 мм и ниже концентрация триазинов по сраненив с начальным уровнем почта не изменилась (0,2-0,1 мг/кг). По-видимому, уменьшение размера частиц угля способствует увеличению сорбируемости гербицидов. Следствием чего является высокое содержание неразложившихся гербицидов на варианте с внесением АУ с размером частиц менее 0,5 мм. Сорбированные углем триазины не влияют на рост и развитие ячменя. Именно при внесении АУ с размером частиц менее 0.5 мм снимается гербицидная токсичность и повышается биомасса • ячменя

Таблица 7.

Снижение токсичности почв, загрязненной триазинами в зависимости от частиц АУ, внесенного в дозе 500 кг/га (тест-культуры :ячмень и пшеница)

{Вариант I

Диаметр частиц АУ. мм

8 Сырая масса тест-растений В в % к контроля

1

ячмень

+

пшеница

[Фон ■ |

ЦФон+с+а+пз 1

ЦФон+с+а+пз+АУ |

ЦФон+с+а+пз+АУ 5

ЕФон+с+а+пз+АУ 1

|Фон+с+а+пз+АУ 5

ЦФон+с+а+пз+АУ !

>2 1-2 0,5-1 . 0.25-0,5 <0,25

100 26 8 18 22 37 78

100 76 76 76 76 100 88

по сравнению с вариантом "фон+симазин (с) + атразин (а) + пропа-зин(пз)"(табл.7).Спустя. 35 дней содержание гриазинов составило 0,06-0,04 мг/кг. уменьшилась фитотоксичность.Зто отразилось на биомассе чувствительной культуры-яровой пшеницы, которую использовали при повторном посеве. В этом случае • на варианте ■ "фон+с^а+пз" биомасса тест-растения повысилась по сравнению с первым посевом и составила 76% по сравнению с контролем. При внесении угля с размером частиц менее 0,5 мм происходило снятие гербицидной токсичности и бимасса пшеницы повысилась до контрольного уровня (100%).

Способы внесения АУ.

На динамику содержания симазика в почве влияли гидротерми-ческиэ условия конкретного года, а также способы внесения АУ (рис.). На варианте ''симазин" концентрация гербицида в день посадки рассады капусты составила: в 1989г. - 0,40: 1990г. - 0,29 и 1991г. - 0,50 мг/кг. Это в два, полтора и два с половиной раза выше ПДК по общесанитарному показателю (0,20 мг/кг) и 40, 29 и 50 раз больше фитотокскческого ПДК (0,01 мг/кг).При наблюдении за динамикой концентрации ксенобиотика в почве отмечается "всплеск" концентрации симазияа в срок 15 дней по сравнению со сроком 5 дней после внесения. Мы не можем пренебречь этим фактором, поскольку аналогичные данные были получены Агаповым (1985). По-видимому, симазин образует с почвенным поглощающим комплексом несколько форм связи различающихся по прочности связывания гербицида. Соотношение форм не является постоянным, а меняется с течением временя, причем эта формы могут переходить одна в другую. При внесении актированного угля мы не наблюдали повышения концентрации гербицида в срок 15 дней после внесения по сравнению со сроком 5 дней.Видимо .это связано с сильной адсорбционной способностью угля по отношению к гербициду.В наших исследованиях на вариантах, где не был Енесен уголь симазин разлагался быстрее. К примеру, через месяц после внесения ксенобиотика на варианте •"симазин" его концентрация составила 0,11 мг/кг, а на варианте "симааин+АУ, поверхностное внесение" - 0,33 мг/кг. При сравнении динамики содержания ксенобиотика на вариантах с внесением АУ поверхностно с перемешиванием и без перемешивания получились идентичные кривые распределения гербицида в почве в за-

Опыт 1939 г.

^ Сиказин (I кг/га) + Сиыазин+АУ, в лунку

«« а Опыт 1990 г.

ta из t, сутки

с,

8.6

8.4

6.2

: X : : :

■\/ñ. j í

rrirti:

^ Сшазин (0,3 кг/га) + Симазин+АУ,обмахивание

корней х Сиыазин+АУ,. в лунку

зевай Опыт 1991 г.

+

Симазкн (I кг/га) + Сшазвн+АУ,поверхностное .. внесение без перемешивания & Симазив+АУ, поверхностное знесешге с лерекелшвакяеы „ СваазиЕ+АУ, з лунку

з ге ча ta iee la i, сутки

Рис. Динамика содержания симазина в почве ( слой 0-Б5 см).

висимости от времени (рис.). Т.е. инактивация симазина в почве углем не зависела от.заделки АУ. Несколько иная была картина при внесении АУ в-лунку. При таком локальном поступлении в почву, на единицу угля в некотором ограниченном объеме (имеется в виду лунка) школилось меньше гербицида. Это отразилось на содер-' жании симазина в почве, которое при определении было в два раза меньше по сравнению с концентрацией гербицида в тот хсе день, но при внесении угля поверхностным способом. В целом, происходило довольно быстрое уменьшение содержания гербицида в почве с течением времени на всех вариантах опыта, как без внесения АУ, так и с его внесением. К концу вегетационного периода в почве практически инактивировалось 80-90% симазина от внесенного количества и на 120 день после внесения гербицида его содержание в почве было 0,02-0,07 мг/кг почвы.

При изучении динамики содержания пропазина в почве при выращивании кормовой свеклы получили результаты сходные с результатам! вегетационных опытов. Только на 45 день появились различия при разложении пропагика 5 зависимости от того был ли внесен уголь. К этому времени содержите гербицида в почве составило на варианте без внесения угля 0,13 мг/кг. Эта величина была выше при внесении АУ в ряда з два раза и поверхностном внесении -в четыре раза. Т. е. без внесения угля через 45 дней гербицид частично' разложился. А при внесении АУ токсикант еще сохранялся в почве в неразлоаившемся состоянии. Еще раз подтверждается гипотеза о том, что уголь сорбирует гербициды, тем самым задерживая юс разложение. Отмечено также, что при .поверхностном внесении уголь сорбирует больше гербицида, чем при локальном (в опыте со свеклой- внесение в рядки). .

ВЛИЯНИЕ ГЕРБИЦИДОВ И РАЗНЫХ СПОСОБОВ ВНЕСЕНИЯ АУ НА УРОЯАЙ И КАЧЕСТВО РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ.

Урожай чувствительной культуры. При выращивании бэлокачанной капусты на варианте, где был внесен симазин, часть растений погибла: в опыте 1989г. гибель капусты составила-Ш. 1990г. -13л и в 1991г.-18%. а из уцелевших были сильно угнетены соответственно по годам 75. 40 и 45%. что отразилось на урожае. При внесении симазина в дозе 1 кг/га д.в.(1989,1991 гг.) урокай капусты снизился, он был в 2,6 раза меньше по сравнению с контролем и соста-

- 16 -

вил соответственно по годам 154 и 149 ц/га (табл. 8).

На варианте "симазин+АУ, в лунку" уголь не только снижает токсичность скмазина. но в некоторых случаях даже повышает урожай капусты по сравнению с контролен. В 1989г. это превышение составило 24 ц/га. а в 1990г.- 206 ц/га. Стимулирующее действие АУ, по нашему мнению, мошо предположительно объяснить наличием в нем микро- и макроэлементов доступных для растений, что отмечал в своей работе Николаев (1984).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при поверхностном внесении АУ. как с перекапыванием, так и без перекапывания, уголь снимает токсичность симазина в почве. По сравнению с вариантом "симазик" урояай капусты был бользе на варианте "симазин+АУ,поверхностное внесение, неперекопзяное" на 249 ц/га и на 297 ц/га на варианте "симазик+АУ, поверхностное внесение, перекопанное".

При внесений АУ способом "обмаккванзе корней" в 1990г. урожай капусты составил 369 ц/га, что на 180 ц/га даие ниже, чем на варианте "екмазин". По-нашему мнении.внесение АУ способом "обмакиваете корней" может, во-первых, нарушать питательный реши корней рассаДы и. во-Бторых, токсичность угля мояет проявляться из-за низкого значения рН (pH=i.S).

Разные способы внесения АУ "Щелковский" изучали таказ при выращивании кормовой свеклы на загрязненной пропазинон почве. Наилучшие результаты были получены при внесет® АУ поверхностным способом.

Установлено, что при выращиБакга подсолнечника на почвах, загрязненных гербицидами и подверженных де-гоксикации углем разных марок и разными способам« внесения, ползда.телы-ше результаты получены при внесении угля "Щелковский" поверхностно.

Качество растительной продукции. Содерагакке пестицидов в растительной продукция является важным показателем ее качестза. Поэтому белокачаннув капусту ( лист и ксчеригу), а такзге корнеплоды кормовой свеклы проверяй:-на ссдгшааяе остэточнмх количеств триазкновнх гербицидов. Ка всех вариантах пгата в растительных образцах триазшш нз обнаружены. Отрицательно сказаться ка качестве растений могли метаболиты триазиневкх гериицздог. которые определить методом ГйХ нельзя, но их присутствие в почве

Влияние остатков симазина и

почве и способов внесения активного угля "Щелковский" на урожай белокачанноИ капусты.

Вариант

Способ внесения активного угля.

Урогдй капусты ц/га в % к контролю

Опыт IS89 г. Фон- HPK Фон + АУ

Фон + симазин (I кг/га д.в,), Фон + симазин + АУ

Ошт IS90 г. Фон- рк

Фон -г сшазин (0,3 кг/га д.в.) Фон + симазин + 'АУ Фон + симазин + АУ

Опыт 1991 г. Фон- NPK Фон + АУ Фон + АУ

Фон + юпсроудобрения

Фон +• симазин (I кг/га д.в.)

Фон симазин + АУ

Фон + симазин + АУ

Фок + симазин + АУ

В лунку В лунку

Обмакивание корней В лунку

386

376

154

410 НСР * 47,4

695 549 369 901

НСР я 126

Поверхностное внесение,без перемет. В лунку

Поверхностное внесение,без перемеш, Поверхностное внесение,с перемеш. В лунку

НСР =

441 420 454 462 149 398 446 394 33,1

100 95 39 IÖ6

100 79 53 130

100 96 103 IC6 30 90 101 89

я -о

иногда вреднее чем сами гербициды. Возможно именно поэтому на варианте "НРК+симазин" (табл. 9) в 1985 г. в растениях обнаружена токсичность 41% по сравнению с контролем. При внесении АУ в лунку для детоксикации симазина при выращивании капусты, уголь снижает обшуя токсичность в листе на 11% в 1989г. Отрицательное влияние внесения АУ способом "обмакизание корней" сказалось не только на замедленном росте и низком урожае капусты, но к на ее качестве, общая токсичность на этом варианте в листе составила 22% и в кочерыге 9% по сравнению с контролем.

Внесение АУ влияет не только на общую токсичность растительной продукции, ко и на содержание нитратов в ней.

В опытах 1989 г. при внесении АУ в лунку (без гербицида) содержание нитратов снижалось на 33%, а на варианте "скмазж+АУ, в лунку" на 24% в 1989 по сравнению с вариантом "симазин". В 1990 г. внесение АУ способом обмакивания корней снизило содержа-

Таблица 9.

Влияние симазика и активного угля на содержание нитратов в белокачанной капусте.мг/кг(1) и токсичность % (2).

¡1 ----- =Е= »Г

2 Вариант I Лист 1 Кочерыга |

1 1 1 2 1 2 1

« ' я _ ¡1 в

и 11 |!

1 1989г. | \' 11

ЦКонтроль-йРК 1 424 0 [ 938 о !!

№К+А/, в лупку 1 551 5 1! и 346 8 11

ЦЫРК+сиказин I. .825 41 I 1102 56 1!

ВНРЯ+симазин+АУ, в лунку 1! 627 22 1 7Яо 1 ¡1

5 1990г. 1 1 8

¡Коктролъ-МРК . . 1 '520 0 - 1 569 о !1

|ВРК+симазин 1 220 И I 5020 1 1

ЗйРК+сиказин+АУ, 3 1 I

8 обмашзазие корчей 5 143 22 а ' 726 9 3

ЗК?К+симазин+АУ, в лукку • 11_ 1 330 8 I Л' 726 1 I

ние Нйтратоз з капусте на 72% по сравнен®» с зарчангок ЯРК.

В опытах с кормовой свеклой.выращенных па почве, загрязненной пропазином, корнеплода также обладали позшанноЕ токсич-

ностьк. На вариантах с внесением АУ в рядки и способом "спудри-вание семян" общая токсичность в растениях составила 2S%.

При изучении содержания нитратов в свекле установлено, что без применешм АУ и лропазина концентрация нитратов составляет 1380 мг/кг,а внесенный з рядки.АУ снижает эту величину на 23%.

В целом, при выращивании ксрковой свеклы и белокачанной капусты внесение АУ сни:ь-алс содержание нитратов в растениях и общую токсичность, тем сакьм повшая качество продукции .

ВЫВОДЫ.

1. Проведенные исследования выявили возможность использования отработанных активированных углей, после оценки их экологической безопасности, для детоксикации почв разной степени загрязненности триазкновыми гербицидами при выращивании чувствительных к ним культур.

2. На дерново-подзолистой почве при использовании отработанных активированных углей для инактивации триазинов, угли не увеличи-

| ваят скорость разложения гербицидов, а, сорбируя их, делавт не-I доступными для чувствительных сельскохозяйственных культур. | 3. Растительная продукция (белокачанная капуста и кормовая свек-1 ла), выращенная на загрязненных триазиновымя гербицидами почвах, не содержит их остаточные количества.

Внесение активированного угля марки "Щелковский" в почву, загрязненную симазином и пропазином, отлает в растениях общую токсичность, определенную по методу Минеева, Ремпе, Ворониной : (1991), и содержание нитратов.

4. Установлено, что отработанный уголь марки "Щелковский" можно применять в форме порошка (размеры частиц менее 0,5 мм) нанесением на поверхность загрязненной гербицидами почвы сплошным покрытие?^ полосами в секзшув борозду одновременно с высевом семян (при выращивании -кормовой свеклы и подсолнечника); локально (в

X лунку) при посадке рассады капусты. При загрязнении почзы триази-нозымк гербицидами дозой зквивалектной дозе внесения 1 кг/га д.е. потребуется 200 кг/га отработанных активированных углей.

5. Активированные угли, вносимые в дерново-подзолистую почву в широком интервале доз (1-20 т/га) , не вызывали изменения основ, ных агрохимических показателей плодородия почв: значений рН, со-

дер.-гание доступных для растений форм фосфора и калия.

6. Исследованные отработанные активированные угли располагаются в следующий ряд по убыванию своей сорбвдонной способности: Щелковский>Фильтр типа "Родник"> АУ с полимером) КАД-иодный г. Баку.

7. При применении активированного угля марки "Щелковский" для детоксикации тройного сочетания триазинов (симазина. атразина и пропазина). внесенных из расчета 2 кг/га д. в. (в су].!ме). потребуется дегза угля 0,5 г/кг ; при использовании симазина и промет-рина из расчета 2 кг/га д. в. (в сумме) - 0,25 г/кг активированного угля (в качестве тест-культуры была взята яровая пшеница).

Активированные угли марок "СКТ, Серпухов" и "СКТ-3. Химво-локко" в дозе соответственно 0,05 и 5 г/кг снимают гербицидную токсичность симазина. атразина и пропазина (суммарная концентрация гербицидов в почве 0,67 мг/кг) при вырагдаваяии ячменя; к в дозе 0.25 и 20 г/кг (концентрация гербицидов в почве 0.04-0,06 мг/кг) - при Еыращивании яровой пшеницы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. При использовании отработанных активированных углей необходимо давать оценку экологической безопасности углей разных марок и производств, а также различных партий одних и тех же производств: проверка АУ методом биотеста на фитотоксичность; указывать содержание органических и неорганических примесей,- в том числе содержание микро- и макроэлементов, рН.

2. Рекомендовать для использования в сельском хозяйстве следует отработанные АУ тех производств, уголь которых,не обладает токсичным действием.Это угли: Щелковский. Химзолокко и Серпухов.

3. .Активированные угли-марок - "СКТ-3, Москва"; "СКТ-3, Грамзапись" к "КАД-кодннй, Челекен N9" при внесении в дозе 500 кг/га оказались токсичными из-за высокого содержания в них тяжелых металлов доступных для растений. Эти отработанные угли использовать в сельском хозяйстве без их предварительной регенерации нельзя.

4. При использовании активированных углей необходимо установить дозу при которой уголь будет снимать гербицидную токсичность в зависимости от используемых гербицидов (надо учитывать какие гербициды вносятся, сколько, в какой дозе и в каких сочетаниях).

5. Внесение активированного угля крупного помола не обеспечивает

достаточного защитного действия от гербкцидной токсичности. При применении необходимо измельчать угли с крупными гранулами, чтобы размеры частиц не превышали 0,5 мм.

о. Не следует применять АУ способа!«! "обкакивакия корней растений в водную суспензию угля;' и "опудривание семян".

Материалы .диссертации- опубликованы в работах:

1. Пилыцикова H.A. и др.Использование АУ для защиты чувствительных культур от действия гербицидов, - Вестник МГУ, сер.17. Почвоведение. 1Э91. N 1, с. 73-77."

2. Пилыцикова H.A. Влияние АУ на фитотоксическое действие симазика.- В сб.: "Плодородие почв з интенсивном земледелии". ЬСшск. 1S91, с. 44.

3. Пильийкова Н.А. Использование АУ дja снетения токсичности симазина при выращивании ячменя.- Тез. докладов Всесоюзной школы-конференции молодых ученых г. Курск, январь, 1991, с. 14.