Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РАДИОИНДИКАТОРНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕДЕНИЯ 2,4-Д В ПОЧВАХ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РАДИОИНДИКАТОРНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕДЕНИЯ 2,4-Д В ПОЧВАХ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи ТРУОНГ ДИНЬ ХАНГ

УД К 631.4 + 628.516 + 632.954 + 621.0.39.85

РАДИОИНДИКАТОРНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕДЕНИЯ 2,4-Д В ПОЧВАХ

Специальность: 06.01.03. Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степеня кандидата биологических наук

Москва — 1983

\

Работа выполнена на кафедре прикладной атомной физики и радиохимии н в лаборатории атомной техники в сельском хозяйстве Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор химических наук, профессор, заслуженный деятель науки РСФСР В. В. Рачинскнй.

Консультант — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Л. Г. Кретова.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Р. М. Алексахнн; кандидат химических наук, доцент А. И. Карпухин.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслуживания сельокого хозяйства — ЦИНАО.

Защита диссертации состоится Ю! 19&$ г. ас.

на заседании Специализированного совета К-120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К- А. Тимирязева (127550, Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 47).

С диссертацией можно ознакомиться ,в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « » X / 198 Зг.

Ученый секретарь Специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных наук ЛН> А. Гончарова

/¿Анд-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Пестициды — одно из мощных средств химизэшш сельского хозяйства. Основное их назначение — борьба с сорной растительностью н вредителями сельскохозяйственных культур. Но и это средство научно-технического прогресса, как и многие другие средства современной цивилизации, имеет отрицательную сторону. Оно наносит определенный вред природе, окружающей среде и человеку. Поэтому проблема применения пестицидов в сельском хозяйстве должна изучаться с двух сторон: химизации сельского хозяйства и охраны окружающей среды. В данной работе главное внимание было посвящено изучению поведения 2,4-Д в почвах с точки зрения задач охраны окружающей среды. Эта проблема имеет особое значение для Социалистической Республики Вьетнам, где США в широких -масштабах вели химическую войну против народа Вьетнама, применяя 2,4-Д в смеси с другими гербицидами и токсикантами для уничтожения лесов, посевов, для отравления населения. Народ Вьетнама испытывает тяжелые последствия американской варварской химической войны. Все сказанное достаточно убедительно объясняет актуальность темы исследования. Работа проводилась по проблеме «Радиоиндикаторное изучение миграции и трансформации токсикантов в почвах и растениях в условиях сельского хозяйства» — № гос. регистрации 80064847.

Цель работы. Основная задача работы состояла в проведении систематического комплексного радиоиндикаторного исследования сорбции и десорбции мС-2, 4-Д почвами различных типов, миграции и деградации 14С-2> 4-Д в этих почвах в условиях лабораторных и полевых опытов.

Научная новизна. Впервые осуществлено комплексное исследование путем сочетания лабораторных и поленых, натурных опытов по изучению поведения 2,4-Д в конкретных почвах (дерново-подзолистая поч'ва нечерноземной зоны и чернозем центральной черноземной зоны РСФСР) с применением метода радиоактивных индикаторов (!4С-2, 4-Д). Осуществление работы в полевых, натурных условиях стало возможным бла-

ЦЕНТРАЛЬНІ^' ^ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. ввдьскохоз. академии

годаря использованию нС-2, 4-Д с минимально значимой активностью ИС (ИРБ-76) н высокой чувствительности методики радиометрических измерений на жндкостио-сцннтнлляци-онных счетчиках.

Практическое значение работы. Полученные экспериментальные количественные данные по изучению сорбшш, десорбции, миграции и деградации 14С-2,4-Д предлагается использовать для прогностических расчетов н практической ориентации о рациональном использовании гербицида 2,4-Д в условиях нечерноземной зоны н центральной черноземной зоны РСФСР. Полученные количественные данные могут быть использованы также службами охраны окружающей среды СССР и Социалистической Республики Вьетнам при решении задач охраны окружающей среды в условиях сельскохозяйственного производства.

Личное участие автора. Автор участвовал в коллективной работе по проблеме изучения миграции и трансформации пестицидов в почвах в условиях сельскохозяйственного производства. В диссертацию включены материалы экспериментальных исследований, выполненных им лично.

Автор защищает: результаты исследований сорбции, десорбции, миграции н деградации мС-2,4-Д и дерново-подзолистых и черноземных почвах, сформулированные в выводах диссертации.

Апробация. Работа была доложена на научном семинаре кафедры прикладной атомной физики и радиохимии и лаборатории атомной техники в сельском хозяйстве Московской с. х. академии им. К. А. Тимирязева.

Публикация работы. Материалы диссертации опубликованы путем их депонирования во Всесоюзном научно-техническом информационном центре.

Структура и объем работы. Работа оформлена в соответствии с действующей Системой стандартов но информации, библиотечному и издательскому делу — ГОСТ 7:32.81, ГОСТ 7.1. — 76 и другие с учетом специфических требований Высшей аттестационной комиссии. Работа состоит из введения, основной части (литературная и экспериментальная части), заключения, списка литературы и приложения. В работе содержится общее число страниц — 1с>0, из них описательного текста 86 стр., 23 рисунка, 22 таблицы, 9 стр. приложения. Список использованной литературы содержит 92 публикации, из них 42 иностранные публикации.

содержание работы

Введение. Во введении диссертации кратко сформулированы актуальность работы, цель и задачи исследования, научная новизна и другие сведения, характеризующие работу.

о

Литературная часть диссертации состоит ил трех раз л ел он:' 1) песпшиды в сельском хозяйстве и охрана окружающей среды; 2) использование гербицидов в агрессин США против Вьетнама; 3) литературные сведения о поведении 2,4-Д и почвах и растениях,

В первом разделе дана обшая характеристика применения пестицидов в сельском хозяйстве как ОДНОГО из МОЩНЫХ средств интенсификации сельского хозяйства. Одновременно отмечена отрицательная сторона применения пестицидов — загрязнение окружающей среды. Обоснована необходимость и актуальность изучения поведения пестшшдов, в частности 2,4-Д, в условиях сельскохозяйственного производства с точки зрения охраны окружающей средн.

Во втором разделе изложены краткие сведения об использовании гербицидов армией США в химической войне против Вьетнама, Особо отмечено, что гербицид 2,-1-Д применялся в смеси с другими токсикантами, в частности в смссн с отравляющим веществом диоксином. Дана характеристика длительных тяжелых последствий военного применения гернбнцндов во Вьетнаме. Отмечена актуальность темы диссертации длл науки и сельского хозяйства Социалистической Республики Вьетнам.

В третьем разделе имеется четыре подраздела: 1) свойства 2,4-Д; 2) сорбция 2,4-Д почвами; 3) миграция 2,4-Д к почвах; 4) деградация 2,4-Д в почвах. Дана характеристика свойств 2,4-Д как широко используемого в сельском хозяйстве гербицида для борьбы с сорняками (широколиственные сорняки в посевах злаковых). Охарактеризованы свойства 2,4-Д с точки зрения токсикологии. Особо отмечено, что токсическая опасность применения фенилоксикарбоновых кислот и их производных связана с присутствием в них в тех или иных количествах дноксннов-примесей, образующихся в процессе производства этого класса гербицидов. Перечислены основные известные диоксины. Приведены общие физические н химические свойства 2,4-Д. Отмечено, что изучение сорбции и десорбции пестицидов в почвах являегся необходимой стадией в познанин их поведения в почвах н ассимиляции их растениями. Дан краткий литературный обзор работ по изучению сорбции 2,4-Д почвами. Указало на многообразие факторов — свойства молекулы 2,4-Д, свойства почвы (состав, рН и другие), влияющих на сорбцию 2,4-Д почвами. По литературным данным, наиболее сильно связывающим гербициды компонентом почвы являются гумусовые и другие органические вещества почни. Второе место по сорбнруемостн занимают .мелкодисперсные фракции минеральной части почвы. Изотермы сорбнпн 2,4-Д почвами, как правило, имеют линейную форму (при низких концентрациях) или подчиняются уравнению типа изотермы

э

Фрейндлиха (црн более высоких концентрациях). Сорбнруе-мость 2,4-Д зависит от .химической формы гербицида—кислота, соль. Систематических исследований сорбции и десорбции гербицида 2,4-Д почвами мало. Это связано с определенными экспериментальными трудностями. 2,4-Д но сравнению с многими другими гербицидами сорбируется почвами относительно слабо. Непосредственно с сорбцией и десорбцией 2,4-Д почвами связан процесс ее миграции в почвах. Интересно отметить, что, по натурным наблюдениям, несмотря на слабую сорбируем ость 2,4-Д почтами, 2,4-Д и ее соли перемешаются по профилю обычно незначительно. В нолевых условиях основная масса гербицида остается в поверхностном слое почвы (0—20 см). Существенную роль в миграции 2,4-Д играют агрегатные переходы этого соединения (осаждение, растворение) в полевых условиях, его концентрация (доза или норма) и почве и свойства почвы (тип почвы, содержание гумуса и другие характеристики). Дан литературный обзор имеющихся сведений о миграции 2,4-Д в почвах. Важно проводить сравнительное изучение мнгрэции 2,4-Д в лабораторных опытах (на почвенных колонках и монолитах) и на тех же почвах в ■полевых условиях. Целесообразно использование также закономерностей динамики сорбции в изучении миграции гербицидов в почвах. Значительная часть литературного обзора посвящена вопросу деградации 2,4-Д в почвах. Здесь сопоставляются сведения о различных факторах, влияющих на деградацию 2,4-Д в почвах. Под термином деградации 2,4-Д условно можно подразумевать все процессы, ведущие к разложению и превращению гербицида в поч>ве и выходу (потерн) его из почвы. В обзоре дана характеристика действия отдельных факторов на деградацию 2,4-Д-мпкробиологпческого разложения, фогоразложения (действие света), химического разложения (химические реакции а почве) и других. Отмечается также влияние внешних факторов на деградацию: температуры, влажности, свойств почвы и т. д. Для химизации сельского хозяйства и для охраны окружающей среды изучение механизмов деградации гербицидов п факторов, влияющих на кинетику процессов деградации, представляет несомненный интерес. Если в процессе деградаинн гербицида не образуется других токсических соединений, то его деградация — эго фактически его детоксикация. По литературным данным, отдельные стороны процессов деградации 2,4-Д изучались чаше всего в лабораторных условиях. Очень мало исследований комплексного характера — изучение на одних и тех же почвах деградации 2,4-Д в лабораторных и натурных условиях. Л1зло работ, в которых бы расчленялись и количественно оценивались различные механизмы и факторы деградации гербицида. Относительно мало работ выполнено с меченными изотопами гербнцн-4

дамн. Все это делает актуально» работу по дальнейшему изучению деградации 2,4-Д в конкретных условиях лабораторных н полевых опытов. В химической защите растений главное внимание посвящается изучению действия 2,4-Д на растения как гербицида, наносимого на зеленую массу растений. В химической защите почв с точки зрения охраны окружающей среды главное внимание обращено на изучение поведения этого гербицида п почве. В этом состоит специфика и данной работы.

Экспериментальная часть диссертации состоит нз последующих разделов: 4) задачи, объекты и методы исследования, 5) изучение сорбции и десорбции аминнон соли 2,4-Д (2,4-Д-Л) почвами; 6) миграция 2,4-Д-Л в почвах; 7) деградация 2,4-Д в почвах; 8) поступление 2,4-Д в растения нз почвы.

В четвертом разделе сформулирована основная задача исследования — провести комплексное радпоинднкаторное изучение поведения 2,4-Д в резко различающихся типах почв (дерново-подзолистая и черноземная почвы). Такое исследование обеспечивалось сочетанием лабораторных и полевых опытов на одних и тех же почвах. Изучалась сорбция и десорбция 2,4-Д-Л, миграция 2,4-Д-Л, кинетика деградации 2,4-Д во взятых для исследования почвах. В небольшом объеме проведены опыты по изучению поступления 2,4-Д в растения нз почвы, т. к. это тоже есть фактор выноса гербицида из почвы. Лабораторные и нолевые опыты проводили со следующими почвами: дерново-подзолистая песчаная почва (центральная европейская часть нечерноземной зоны РСФСР); чернозем обыкновенный (центральная черноземная зона европейской части РСФСР). Для лабораторных опытов использованы также образцы чернозема южного нз Молдавской ССР. В диссертации приведены стандартные данные о механическом составе и химических свойствах взятых для опытов ¡почв. Дерново-подзолистые почвы опытных площадок при легком механическом составе содержали довольно высокие количества гумусовых пеществ. Образцы чернозема РСФСР были представлены двумя разновидностями: чернозем слабосмытый и чернозем намытый (в нижней части склона). Почвы имеют высокую степень насыщенности основаниями и высокое содержание гумуса. Черноземы Молдавской ССР содержали несколько меньшие количества гумусовых веществ, чем черноземы РСФСР, но также имели высокую насыщенность основаниями. Сокращенные сведения о почвах, взятых для опытов, даны и таблицах 1—4. В работе использована 2,4-Д (днхлорфелок-сиуксусная кислота), меченная радиоактивным изотопом ИС в карбоксильной группе (производства В/О «Изотоп»). Приведен анализ особенностей, вытекающих из такого способа ме-чення молекулы 2,4-Д — преимуществ и недостатков. Ос-

новпое преимущество использования меченой 2,4-Д — высокая чувствительность радиометрического метода анализа, высокая производительность работы п проведении опытов. Существенны также и другие преимущества метода радиоактивных индикаторов. Недостатком способа мечения только карбоксильной группы 2,4-Д является то, что в сущности при этом оказывается меченым только углерод карбоксильной группы, а не весь углерод молекулы 2,4-Д. Но в задачу исследования не входило изучение трансформации 2,4-Д. Для полного решения такой задачи необходимо было бы последовательно использовать изотопные формы 2,4-Д с меченым углеродом в различных положениях. По литературным данным, в процессе дегва-дашш 2,4-Д происходит декарбоксплировапие ^ и выделение МС02 (а также потеря ИС из ночпы) может служить мерой деградации 14С-2,4-Д, Конечно, некоторая незначительная часть 14С может остаиат1^а и почве не в составе 14С-2,4-Д, а в составе продуктов ее трансформации и различных форм связывания этих продуктов почвой. Некоторые сведений по этому вопросу получены в пашей работе. Описана подготовка почв для лабораторных и полевых опытов. Описаны способы стерилизации почв} микробиологический контроль стерильности для стерильных вариантов опыта. Подробно изложена методика изучения сорбции нС-2,4-Д-А почвами, а также отмечены основные моменты методики постановки полевых опытов но изучению деградации нС-2,4-Д. Эти методики являются распространенными. Все радиометрические измерения проводили с номошыо автоматических жидкосгно-сшштллляцнонных счетчиков. В качестве жидкого сциитнллятора для измерения активности ИС в почве н водных растворах использовали шинтиллнтор ЖС-8 (Харьковский завод хпмреактивов). Для измерения активности 14С в щелочных растворах использовали жидкий сцннтиллятор па основе диоксана: 4 г ППО; 0,2 г ПОПОП; 40 г нафталина; 200 мл перегнанного метанола; дн-оксал до 1 л. При измерении радиоактивности растительной биомассы ее предварительно подвергали гидролизу. При измерении радиоактивности проб почв их помещали (навески 100—200 мг) в впалы с жидким сцинтнллятором, Опытами установлено, что органический растворитель сцинтпллятора (диоксан, метанол) полностью экстрагировал 14С-2,4-Д нз почвы. Были соблюдены все правила стандартизации радиометрических измерений.

В пятом разделе описаны результаты изучения сорбции и десорбции иС-2,4-Д-А почвами. В целях получения большего диапазона концентраций 2,4-Д для опытов была приготовлена лмннпая соль 2,4-Д. Диапазон взятых исходных концентраций нС-2,4-Д-Л составлял 10~4—10 мг/мл. Показано, что во всех вариантах опытов дли почв данного типа (дерново-подзолн-6

Механический состав дер ново-подзол истой песчаной почвы

Глубина, СЧ Фракции частиц, мм (в %)

1-0,25 0,25— 0,05 0,05— 0,01 0,01— 0.005 0,005— 0,001 <0,001

0—20 20—50 50—70 53,0 90,6 2.4 13,9 0,3 70,0 20,9 2.9 15.4 2,3 0,2 1.3 2,5 0,2 0,8 4,8 4,1 8,4

Таблица 2

Некоторые химические свойства дер нов о-подзол и стой песчаной почвы

Глубина, см рН солевой ВЫТЯЖКИ рН водной вытяжки Обменные основании, мг-экв на 100 П0Ч9Ы Гумус, %

0—10 4,1 5,3 ' 4,0 1,7

10-20 4.3 5,3 2.9

20—25 4,8 5,7 2,7 0,3

30-40 4,9 5,5 2Л

40—45 5,1 5,5 2,7

Таблица 3

Механический состав чернозема обыкновенного

Глу'лша, с« Фракции частіш, мм (в %)

1—0,23 0,25— 0.05 0.05— 0,01 0,01— 0,005 0,005— 0,001 <0,00)

0—25 25—45 1,0 0,8 ОЛ 1,9 27,7 25,9 13,0 10,3 41,6 16,6 40,7 38.3

Таблица 4

Некоторые химические свойства чернозема, обыкновенного

Глубина, см рНводн. Н ГНЛр мг-чкв на 100 г ПОЧВЫ Обменный Са, мг-экв на 100 г Гумус, %

0-25 25—45 6,9 7,1 3,2 2,7 38.0 34.1 5,6 5,3

стая и два вида чернозема) изотермы сорбции в пределах статистического разброса точек могут быть описаны изотермой .Фрейндлнха с характеристическими эмпирическими параметрами. В таблице 5 приведены значения эмпирических констант для соответствующих изотерм Фреиидлиха; Б = ксп.

Таблица 3

Константы изотермы Фрейндлнха для сорбции "С-2.4-Д-А почвами

Почва к, мл/г П Гумус, %

Дернтю-ппдюлиетан..... 0,21)* (1,02 0,9 ±0,1 2,0г>±0,23

Ч^рнок'ч (.ЧССР)...... 0,8=10,1 зл.">±о,зг>

Чершлеч (РСФСР)..... 0,63 = 0,0-1 0,7±0,1 Г>,4Э = 0,19

Коэффициент сорбции (к) находится н прядюй корреляции с содержанием гумуса в почвах. Возможность описания данного тина почни, данного происхождения, одной изотермой, несомненно, облегчит такие прогностические расчеты, в которых будет необходимо использовать изотермы сорбции. Из таблицы 5 также видно, что показатель п близок к 1. Это свидетельствует о том, что в большинстве случаев при относительно ннгкнх концентрациях 2,4-Д изотермы сорбшш имеют линейный вид, В опытах по изучению десорбции мС-2,4-Д-Л установлено, что сорбция 2,4-Д-Л носит обратнмный характер. При низких концентрациях экспериментальные точки при десорбции ложились на изотермы сорбции. Лишь при больших концентрациях иС-2,4-Д-Д наблюдался гистерезис десорбции (неполная десорбция в соответствии с изотермой сорбции). Дерново-подзолистые почвы способны сорбировать порядка 103 -миг 2,4-Д-Л/г почвы. При этом насыщения еше не было достигнуто.

В шестом разделе представлены результаты лабораторных н полевых опытов по изучению миграции иС-2,4-Д ц почвах. Лабораторные опыты были поставлены, с водонасыщенными почвенными колонками различных почп (различные типы почв, пробы с различной глубины) н при различной концентрации *1С-2,4-Д-Л. Получади цыходные кривые фильтрации раствора иС-2,4-Д-Л. Варьировали исходную концентрацию иС-2,4-Д-Л: 0,01; 0.1; 1; Г> и 10 мг 2,4-Д-Л/мл. Раствор 1<С-2,4--Д-Л фильтровали до появления на выходе колонки его исходной.(или-близкой к ней) концентрации. После получения первичных выходных кривых фронтальной динамики сорбции проводили промывание колонок водой — получали кривые вымывания мС-2,4-Д-Л из почвенных колонок. Для сравнения

ь

динамики сорбции ,4С-2,4-Д-Л с фильтрацией растворителя (йоды) через отдельные аналогичные колонки пропускали меченую воду. В качестве меченой воды служил раствор МаЭ6С! (хлор-нон практически не сорбируется почвой). Общий результат всех опытов -по динамике сорбции ]4С-2,4-Д-А: вследствие малой сорбции мС-2,4-Д-А на взятых образцах почв выходные кривые фронтальной динамики сорбции и вымывания практически были идентичными и сходными с аналогичными кривыми для меченой воды. Лишь в одном случае, п опыте с черноземом из Молдавии, для почвы горизонта 0—25 см была получена несколько отличная ог других выходная кривая фронтальной динамики сорбции и промывания. Для этой почвы получена растянутая выходная кривая фронтальной динамики сорбции и промывания, что указывает на медленную кинетику сорбции 2,4-Д-А. Опыты с почвенными колонками хотя и носили идеализированный характер, но они показали слабую сорбцию 2,4-Д-А почвами. Однако, как отмечено в литературной части работы, в полевых условиях миграция 2,4-Д может быть более медленной, чем в лабораторных водонасы-щенных колонках. Натурные опыты были проведены на опытных площадках дерново-подзолистой почвы. Па плошалкн 20X20 см2 ровным слоем в смеси с песком наносили 10 мг иС-2,4-Д (дата закладки опыта 5.09. 1979). Площадки были заняты многолетними травами с довольно плотной дерниной и плотным травянистым покровом. Сроки отбора монолитов для опытных плошадок были: 7.12.1979; 20.05,1980; 10.09.1980, т. е. была зарегистрирована миграция, а также деградация иС-2.4-Д за осенний, весенний и летний периоды. В заданные сроки в извлеченных монолитах послойно определяли активность МС. Измеряли также активность 14С в наземной растительной массе. Результаты опыта представлены в таблице 6. Уже к первому сроку анализа миграции и деградации |4С-2,4--Д, т. е. за осенний период, было обнаружено в почве только около 5% остаточной активности НС, а фронт мС-2,4-Д продвинулся лишь на 4 см. В растительной наземной массе было около 8% остаточной активности ИС. При анализе проб почвы и растений в весенний период (май 1980 г.) активность ,4С была обнаружена на глубине около 10 см, а в почве осталось лишь около 3% от внесенной активности ИС, Основная масса остатков НС-2,4-Д (остаточной активности НС) сосредотачивается в верхних 3—5 см профиля почвы. Через год в последний срок анализа (сентябрь 1980 г.) ИС в почве и в растительных остатках уже не обнаруживалось, что свидетельствовало о полной деградации иС-2,4-Д. В 1982 году (весной) был заложен мнкрополевой опыт с изучением миграции и деградации 14С-2,4-Д в дерново-подзолистой почве. Почва помешалась в пластмассовые цилиндры с дырчатым дном. Цилиндры с ноч-

Распределение по профилю-дерново-подзолистой почвы после внесении 14С-2,4-Д (%. от общей активности "С ка время измерения). Дата внесения 5.00.1979 г.

Глубина, см 7.12.1979 20.05,1980

Рает; масса 7,8 і 1,0 10,3 ±4.8

1 43,0 ±6,1 29,7^2,5

2 29,4*4,2 19,3±3.5

3 16.6±1,1 И,0±4,0

3,2*0,3 9,95 і 0.68

5—6 _ 11,85*0,47

8-8 5,33 ±0,81

9—10 2,55±0,41

нам» помешали в поле так, чтобы верхний уровень цилиндра находился на уровне почвы. На поверхность почвы в цилиндре наносили 14С-2,4-Д: Через заданные интервалы времени 1, 2, 4 и т; д. до 70 суток контролировали вертикальное распределение активности НС. За 70 суток остаточная активность НС была зарегистрирована до глубины 10—15 см. В слое 0— 15 см было обнаружено лишь 5% ог исходной активности иС-2,4-Д. Итак, полевые эксперименты показали, что |4С-2,4--Д и фиксированные почвой меченые продукты ее деградации проникают за несколько месяцев и даже год на сравнительно небольшую глубину порядка 10—15 см, т. е. сосредотачиваются в пахотном слое почвы. В данном полевом опыте были дополнительные варианты: почва с растениями, стерильная и нестерильная почва, регулируемая и нерегулируемая влажность. Эти вариации условий не оказали существенного влияния на отмеченный выше результат — максимальное переметение иС-2,4-Д на глубину порядка 10—15 см. Половинная деградация мС-2,4-Д произошла за время примерно 9-—10 суток.

Седьмой раздел посвящен описанию более детальных исследований деградации иС-2,4-Д в почвах. Была осуществлена серия лабораторных и полевых опытов. В модельном лабораторном ' опыте установлено, что деградация 14С-2,4-Д начинается сразу после внесения гербицида в дерново-подзолистую почву. Время половинного разложения в этом опыте . для нестерильной почвы было 1 сутки, для стерильной — 5 суток. В этом опыте были созданы оптимальные условия для деградации 14С-2,4-Д —оптимальная влажность, хорошая аэрация, освещение, температура 20—25°. В другом модельном опыте изучалась деградация иС-2,4-Д в дерново-подзолистой н черноземной почвах. Было, три варианта; стерильная почва, нестерильная почва, нестерильная: почва с добавкой растительных остатков. Фак-10

Кинетика деградации иС-2,4-Д в почвах (% ОТ ИСХОДНОЙ ЯКГШ1ИОСТ11 "О

Время, сутки

Варианты 4 9 14 23 68 140

Д е р ко во- по дз олиста я

почва:

I — стерильная . . . 96 51 90 81 50 43 39

11 — нестерильная . . 65 26 1Г> 9 9 7 5

Ш—нестерильная + 20

растительные остатки 79 70 10 а 7 ó

Чернысч:

IV — стерильная . . 06 78 08 33 2Г> 25 21

V — вестернльная . . 60 44 23 12 9 8 6

VI — нестерильная+ 00

растительные остатки 42 21 11 11 8 ó

тор света был исключен. Контролировали кинетику убыли активности ИС в почве и кинетику выделения 11С02 из почвы. Кинетика деградации иС-2,4-Д по убыли активности ИС в почве представлена в таблице 7. Из представленных результатов видно, что микробиологический фактор деградации гербицида имеет существенное значение: в стерильных почвах деградация протекала значительно менее интенсивно. Это видно по ходу кинетики деградации и по остаточной активности к концу опыта 140 дней. Кривые кинетики иСОа согласуются с ходом кинетики убыли активности ,4С в почве, Наблюдается даже удовлетворительная сходимость баланса активности НС. Добавка растительных остатков не оказала существенного влияния на кинетику деградации мС-2,4-Д. Опыт"показал, что стерилизация почвы не приводит к полному ннгнбнронанию деградации мС-2,4-Д, хотя и замедляет процесс деградации. Это свидетельствует о действии химических факторов деградации гербицида — наличие химических реагентов и катализаторов, приводящих к деградации гербицида. Они играют также существенную роль в общей трансформации иС-2,4-Д. В данном опыте фактор фоторазложения практически исключен. В диссертации сделана попытка оценить количественную роль микробиологического фактора путем сравнения деградации мС-2,4-Д в нестерильном и в стерильном вариантах. В выводах указаны эти оценки, но они, конечно, носят условный характер, так как, строго говоря, различные факторы не носят аддитивный характер. Проведенные оценки имеют лишь ориентировочное значение. Был сделан анализ состава продуктов, в которые включилась остаточная активность 14С пос-

~ле 140 дней деградации мС-2,4-Д. Показано, что остаточная активность НС фиксирована в почве в основном в составе органического вещества почвы — во фракциях фульвокислот и гумнновых кислот. Однако этот вопрос требует в дальнейшем более детального исследования. Лабораторные, модельные опыты должны рассматриваться в комплексе с нолевыми опы. тамн по деградации гербицида. Некоторые данные о деградации мС-2,4-Д в полевых условиях были уже освешены при ■обсуждении опытов 'По миграции мС-2,4-Д по профилю почвы. Представляло интерес в полевых условиях выяснить роль отдельных факторов деградации мС-2,4-Д. В одном из опытов была поставлена задача — выяснить роль глубины заделки нС-2,4-Д-Л в почве на деградацию этого гербицида. Лмннная 'соль иС-2,4-Д вносилась на поверхность дерново-подзолистой почвы и на различную глубину (опыты с пластмассовыми цилиндрами, заполненными исследуемой почвой). Результаты опыта показали, что глубина заделки гербицида имеет существенное значение. Время половинного разложения иС-2,4-Д-Л, внесенной на поверхность почвы, было меньше 1 суток, а на глубине — порядка 12—14 'суток. Заметного различия между вариантами глубины (5 и 10 см) нет. Стерилизация почвы также не вызывала существенного снижения деградации гербицида по сравнению с нестерильным вариантом. Видимо, сложившиеся метеорологические условия {лето 1981 года) полевого опыта (отсутствие осадков, высокая температура летнего периода) привели к быстрому испарению, хемо- и фоторазложению гербицида на поверхности почвы. В глубоких же слоях гербицид был как бы защищен от действия указанных сильных факторов деградации, В несколько видоизмененном варианте полевой опыт был проведен летом 1982 .года. Для опыта были взяты дерново'подзолистая и черноземная почвы. В часть пластиковых цилиндров с почвами были помешены стерилизованные почвы. В почвы вносили |4С-2,4-Д. Цилиндры помещали так, чтобы их верхний уровень находился на уровне поверхности поля. Почвы были нормально увлажнены. Результаты опыта показали, что стерилизация почвы несущественно уменьшала деградацию мС-2,4-Д. Поэтому основными факторами деградации иС-2,4-Д были хемо- и фоторазложение. По нашим оценкам, микробиологический фактор особенно проявляется в случае отсутствия фоторазложення. В этом случае на его долю может приходиться до 50% от всех потерь гербицида.

Последний, восьмой раздел посвящен описанию сравнительно небольшого исследования поступления мС-2,4-Д в растения пз почвы через кории. В лабораторном опыте на песчаном субстрате и двух почвах (дерново-подзолистая и чернозем), содержащих иС-2,4-Д, . выращивали пшенниу. Через, заданное

время проводили уборку растений и определяли иС в растениях и в почве. В таблице 8 приведены данные по кинетике поступления мС-2,4-Д в растения за время вегетации (обшее поступление в корни и в наземную часть). Как видно, в условиях песчаной культуры в растения поступило лишь около 10% от исходного внесенного количества мС-2,4-Д, а из почв — порядка 0Л—1%. По-видимому, сорбцпонное связывание и интенсивная деградация 14С-2,4-Д в почвах по сравнению с песком привели к весьма незначительному выносу гербицида и других меченных 14С продуктов его трансформации растениями. В полевом опыте на дерново-подзолистой почве на площадку 1X1 ма была внесена иС-2,4-Д нз расчета 10 кг/га, или 1 мг/мг. На опытной площадке была посеяна пшеница. В конце вегетации была определена остаточная активность ИС в растениях. По результатам радиометрических измерений она составила в сумме па всю растительную массу около 0,1% от внесенной активности МС в форме '4С-2,4-Д. При этом в зерне было обнаружено 0,03%, в соломе — 0,03% и в корнях—0,04%. Таким образом, и полевой опыт подтвердил незначительный вынос гербицида 2,4-Д растениями из почвы через корни — порядка 0,1—1%. Основная масса 2,4-Д, поступившая или внесенная в почву, деградирует в почве. Однако на легких, песчаных, малогумусированных почвах поступление 2,4-Д в растения через корни может быть более существенным.

Таблица 8

Поступление "С-2.4-Д о растения пшеницы ( % от внесенной активности |(С)

Субстрат Время, сутки

б 13 23 33 49

Песок 2.2±0,1 4.1 ±0,1 12,1 ±4,0 Н,1~2.5 10,2±0,У

Дерново-гшд-звдистая почва 0,9 ~ 0,1 0,7±0,1 | 1,0 і 0,3 1,01±0,01 0,31 ±0,01

Чернозем 0,31 ±0,06 0,09 І 0,031 І), 14 ±0,01 0,1.1 + 0,03 0,144:= 0,004

ВЫВОДЫ

Разработаны методические подходы в комплексном ра-днонндикаторном изучении деградации нС-2,4-Д в почвах на основе системы лабораторных и нолевых опытов. Эта система

позволяет выделить и оценить роль различных процессов, участвующих в деградации гербицида.

2. Изучена сорбция и десорбция аминной соли 14С-2,4-Д дерново-подзолистой почвой и черноземом в широком диапазоне концентрацией 14С-2,4-Д-Л—Ю-" — 10 мг/мл. Полученные изотермы сорбции, точнее квазинзотермы, удовлетворительно описываются уравнением изотермы сорбции типа Фрейндлиха, Установлена прямая корреляция между константой сорбции и содержанием тумуса в почвах. Показано, что в основном сорбция 14С-2,4-Д-А на исследованных почвах имела обратимый характер с мало выраженным гистерезисом при десорбции этого гербицида в интервале относительно высоких концентраций (0,1—>1 мг/мл).

3. В лабораторных опытах с водонасыщенньгми колонками почв установлено, что, как правило, нёт существенной разницы в динамике переноса, раствора |+С-2,4-Д-А и меченой воды (раствор , Во взятом диапазоне концентраиий |4С-2,4--Д-А Ю-2 — 10 мг/мл первичные выходные и кривые динамн-ки вымывания практически идентичны, что свидетельствует о слабой сорбируемостн 14С-2,4-Д-А в динамических условиях.

4. Показано, что в полевых условиях 14С-2,4-Д передвигается в почвенном профиле незначительно, и основная масса его остается в слое 0—15 см при перемещении фронта воды за это же время на глубину порядка 1 м. Вследствие высокой скорости деградации гербицида основные его потери из верхнего слоя происходят не за счет миграции, а за счет разложения,

5. При изучении деградации мС-2,4-Д в лабораторных опытах с дерново-подзолистой почвой установлено, что время половинного разложения гербицида составляет 1—5 суток в зависимости от условий опыта. Время половинного разложения иС-2,4-Д в стерилизованной почве может колебаться от о до 30 суток. За время, сопоставимое с периодом вегетации (около 140 суток), в нативной почве остается около 5% от исходной активности меченого углерода, а в стерильной дерново-подзолистой почве — около 40%, в стерильной черноземной почве— около 20%. Кинетика деградации |4С-2,4-Д наглядно продемонстрирована кривыми кинетики выделения 14СОг- Обнаружен небольшой (2—3 суток) лаг-период, по-видимому, для адаптации почвенных микроорганизмов к внесенной "С-2.4-Д,

6. По результатам лабораторных опытов вклад микробиологического фактора разложения |4С-2,4-Д в общие потери гербицида из почвы оценивается приблизительно в 25%. В случае отсутствия светового фактора (фоторазложения) доля микробиологического разложения в потерях меченого углерода на данное время из иС-2,4-Д в изученных почвах со-

ставляет около 70%. Опыты показали существенную роль светового фактора и других физико-химических факторов на поверхности почвы в деградации иС-2,4-Д.

7. Установлено, что основная масса фиксированного почвой меченого углерода из мС-2,4-Д находится ц составе фуль-вокнслог и гумииовых кислот. Часть фиксированного меченого углерода находится в составе минеральной части почвы и в других компонентах почвы,

8. В нолевых экспериментах в течение длительного времени (около 1 года) прослежена кинетика деградации мС-2,4-Д в дерново-подзол и стой почве. Показано, что за 1 год иС-2,4-Д практически полностью исчезает из почиы.

9. Установлено, что в натурных у е летних время половинного разложения нС-2,4-Д колеблется в пределах 3—Г» суток в зависимости от типа почвы, влажности, температуры н глубины локализации гербицида. В стерилизованных почвах это время составляет 7—К5 суток. В натурных условиях глубина локализации гербицида влияет на интенсивность его деградации. В деградашш вещества на поверхности почвы основную роль играет фоторазложение и другие физико-химические факторы. В более глубоких слоях большая роль в деградации нС-2,4-Д принадлежит микробиологическому разложению.

10. В лабораторных и полевых условиях установлено, что иС-2,4-Д может поступать в растения из почвы. Степень этого поглощения зависит от сорбционных свойств почвы: из песка в растения поступает до 10%, из дерново-иодзолпетой ■почвы — до 1%, из чернозема около 0,1% от внесенного в почву гербицида. Максимальные количества нС-2,4-Д — до 30% от внесенного — могут поступать в растения ирн нанесении гербицида па дернину многолетних трав вследствие его поглощения надземными органами, а также высокой плотности корней.

Предложения по использованию результатов работы

Полученные результаты расширяют знания о процессах сорбции, десорбции, миграции и деградации гербицида 2,4-Д. Поэтому они могут быть использованы агрохимической службой Советского Союза п Социалистической Республики Вьетнам для рационального использования этого химиката в сельском хозяйстве.

Отдельные аспекты работы {роль микробиологического фактора, фоторазложения, содержания гумуса и другие) имеют практическое значение для решения проблемы детокенка-цни загрязненных гербицидами территорий Вьетнама.

Полученные количественные данные рекомендуется ислоль-

зйвать для Прогностических-расчетов по охране окружающей среды в условиях сельскохозяйственного производства — Со-юзсельхозхимия и ГК по гидрометеорологии и контролю природной среды СССР.

Автор передаст выводы и рекомендации, вытекающие из выполненной работы, государственным организациям по сельскому хозяйству и охране окружающей среды Социалистической Республики Вьетнам.

Основное содержание диссертации опубликовано путем депонирования во Всесоюзном научно-техническом информационном центре:

1. Труонг Динь Ханг, Раднонднкаторное изучение сорбции аминной соли 2,4-Д почвами. Депонировано во ВНТИинформ-центре, 02.83,0.030957, 15 января 1983 года.

2. Труонг Динь Ханг. Радноинднкаторное изучение деградации 2,4-Д .в 'почвах. Депонировано ао ВНТИинформцентре, 02.&3.0.030955, 15 января 1983 года.-

3. Труонг Динь Ханг. Радиоиндикаторное изучение миграции 2,4-Д в почвах. Депонировано во ВНТИинформцентре, 02.83.0.030953, 15 января 1983 года.

4. Труонг Динь Ханг. Радноинднкаторное изучение поступления 2,4-Д в растения. Депонировано во ВНТИинфорМ'Цент-ре. 02.83.0.030954, 15 января 1983 гола.

Объем 1 л, л.

Заказ 279Г>

Тиражи 100

Типография Московской с.-х. академик им, К. Д. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44