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"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬС^у^ЯИСТВЕННАЯ 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 выполнена на кафедре почвавгдения Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

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

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

Ведущее предприятие — Всероссийский научно-исследовательский институт удобрений и агропочвоведения имени Д. Н. Прянишникова. ^ ^г

Защита диссертации состоится «/£» .¿Ч*^.1*. Дг^-. .

1994 г. в « часов на заседании специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К,- А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан «,1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных

наук, с. н. с. п.

(У Л. П. Родионова

1. ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Легкоразлагаемое органическое вещество (10В) почв включает в себя неразложишпеся растительные остатки, органические вещества животного происхождения, объединяемые общим понятием - источники гумуса, а также промежуточные продукты их разложения типа детрита. Этим веществам принадлежит большая роль в жизни почвы. Они формируют среду существования для поч-Еенной биоты и растений.

При вы с оком уровне интенсификации земледелия влияние легко-разлагаемого органического вещества почвы на урожай проявляется через сложные системные- взаимодействия,которые обусловливают, 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 пахотном слое почв колеблется в пределах 0,1-1,5$ к массе почвы. В его составе содержится 1,0-3,5$ азота, 0,4-1,0$ фосфора,0,5-1,2$ 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 почвообразующих породах, почваЗс ( А.П.Виноградов,1957',1962; Я.В.Пейве ,1961; Н.А.Чеботарева,1970; И.Г.Важенин,197б; Н.Г»Зырин,А.И.Обухов,1977;Б.А.Ягодин, 1988,1990; Л.Н.Собачкин,1981; В.А.Ковда,1989; В.Б.Идьин,1991 и др.) ; в растениях ( Б.А.Ягодин, 1970; М.В.Каташшов,1965;В.В.Ковальский, 1974,1979; М.Я.Школьник,1974 и др. ) ; в торфах,лесных подстилках и органических удобрениях С К.В.Веригина,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 легкоразлагав-мого органического вещества почв на загрязненных почвах и возможного уровня накопления химических элементов на почвах,подверженных техногенному загрязнению для пвлей диагностики степени загрязнения и условий питания растений.

Последние вопросы являются актуальными, поскольку определе-

ние валовых количеств и содержания подвижных форм в почвах не дают полной и однозначной информации.

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось рекогносцировочное изучение содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв и возможности использования этих показателе/гдяя диагностики степени агрогенного и техногенного загрязнений.

Для достижения этих целей решались следующие задачи:

1. Изучение содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ дерново-подзолистых и черноземных почв техногенно не загрязненных территорий.

2. Изучение содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ дерново-подзолистых^ серых лесных и черноземных почв техногенно загрязненных территорий.

3. Изучение корреляционных связей содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ с валовым содержанием и их подвижными формами в почвах для установления роли ЛОВ в накоплении этих элементов из почв.

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

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

6. Оценка возможных уровней среднегодового высвобождения тяжелых металлов из состава ЛОВ и их участия в' питании растений.

• Научная новизна. Определены количества тяжелых металлов в составе ЛОВ не загрязненных дерново-подзолистых и черноземных почв и уровни накопления их на техногенно загрязненных дерново-аодзсяистых, серых лесных и черноземных почвах, прилегающих к предприятиям, выпускающим-минеральные удобрения и химические средства защиты растений.

Определены корреляционные связи содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв с их валовыми содержаниями и подвижными формами в почЕах, а такае с концентрациями в растениях..

Для агрохимической и экологической оценки уровней содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ предложены эталонные показатели, в качестве которых приняты максимальные значения содержания элементов в составе органических удобрений, взятых с экологически чистых территорий.

■Проведена приближенная оценка среднегодового высвобождения

2

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

Практическая ценность работы, результаты исследований использованы ЦИНАО для разработки методических материалов по диагностике степени загрязнения почв и условий питания растений для агрохимической службы.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на научных конференциях МСХА в 1991-1993 гг.

Публикации. Основные положения диссертации 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.

2.0ВБЕКГЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

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

Для определения уровней накопления тяжелкх металлов в составе ЛОВ почв техногенно загрязненных территорий в качестве объектов исследований были выбраны дерново-подзолистые почвы, прилегающие к Новгородскому ПО "Азот", серые лесные почвы, прилагающие к Бакинскому П0"Аз от" и черноземы типичные и выщелоченные, прилегающие к Первомайскому ПО "химпром".

Большое число объектов исследований обусловлено тем, что одной из поставленных задач являлась рекогносцировочная оценка содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв.

Выбор техногенно загрязненных территорий в качества объектов исследований обусловлен наличием подробных результатов обследований на содержанке тяжелых металлов в почвах и растениях, проведенных в ЦИНАО в 1991 году.

Для проведения исследований на почвах, не подверженных техногенному загрязнению смешанные образцы отбирались из пахотного слоя в система почвенно-агрохимического мониторинга. Площадь эле-

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

Валовое содержание элементов определяли по Н.Г.Зырину и С.Г.Малаховой, содержание подвижных форм - по Н.К.фупскому и А.М.Александровой. Концентрации элементов в растениях определяли в 1 н HCl по методике ЩНАО.

Определение содержания ЛОВ и выделение их препаратов для анализирования элементного состава проводили с помацыо тяжелой жидкости - йодистого калия - по методике, разработанной на кафедре почвоведения ТСХА.Содержание тяжелых металлов в составе ЛОВ определяли в растворе зсош на плазменно-эмиссионном спектрометре ЮАР - 9000.

Отбор почвенных и растительных образцов для определения содержания в них тяжелых металлов на территориях предприятий-загрязнителей проводился в санитарно-охрани ой 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 рентгено-флюросценгнога 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 ЦЦК; концентрации, превышающие ПДК.

Для сравнения, в качестве эталона, на загрязненного ЛОБ нами были приняты максимальные уровни содержания тяжелых металлов в составе органических удобрений. С этой целю 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 - 11, никеля - 40, меди - 128, цинка - 318. Эти показатели по ряду элементов 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 таксй из них, как вермикомпост является ЛОВ наиболее высокого качества. Взрмикошост представляет со-

бой продукт переработки органических остатков и различных видов навоза дсвдэвыми червями и микрофлорой. Аналогичные процессы происходят в почве при трансформации ЛОВ. Общеизвестно, что кон -цвнтращш и соотношения элементов в состава вермикомпоста и органических удобрений наиболее оптимальны для большинства сельскохозяйственных культур. Поэтому, вполне логично для определения степени загрязнения ЛОВ принять в качества 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 отноше-нго к фоновым показателям не всегда дает объективные сведения в связи с тем, что агрогенному загрязнению, 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 помощьп можно определить ближайший резерв содержания тяжелых металлов (Б.В.Ильин, 15773; И.Г.Важенин,1976 и др.)«

Агрохимические свойства почв определяли по общепринятым методикам. ■<

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

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Содержание тяжелых металлов в почвах, растениях и в состава ЛОВ почв незагрязненных территорий

Почвы колхоза "Россия" Истринского района Московской области представлены дерново-средне- и сильноподзолистыми средне- и тяже-, лосуглинистыми на покровной суглинке. Содержание гумуса в них -2,3-3,1$, ЛОВ - 0.22-0,70$ к-масса почвы.

Почвы совхоза "Покровскоэ" Осташковского района Тверской области представлены дерновЬ-средвдподзолистдаи тях4лосуглинисТымя и Глинистыми на озерных отложениях. Они характеризуются высоким со-

держанием гумуса - 3,9-5,0$ и легкоразлагаемого органического вещества - 1,04-1,28$Г к массе почвы, что связано с внесением высоких доз навоза в овощных севооборотах хозяйства.

Почвы учхоза имени Калинина Мичуринского района Тамбовской области представлены черноземами типичными и выщелоченными на лессовидных суглинках. Содержание гумуса в данных почвах находится в пределах 6,6-7,55?; ЛОВ - 0,19-0,32$ к массе почвы.

Распределение валовых концентраций и подвижных форм тяжелых металлов в прсЛг.то исследуемых дерново-подзолистых почв Московской и Тверской о'-"'!!. ;в целом характеризуется как элювиально-иллювиальное, зг- и ч!'";таем марганца,содержание которого вниз по профилю востеио!;- 1 . • - :1ьшается и коррелирует с количеством гумуса.

Для болы-гпк■.:элементов в типичных и выщелоченных черноземах отмечаете.-! рахига?рнов уменьшение валового содержания и подвижных форм )мг;з по профилю. Однако, наблюдается некоторое накопление свинца, никеля п меда в горизонте В^ черноземов типичных, что связано с геохимическим барьером, обусловленным наличием в нем карбонатов.

Среднее валовое содержание тяжелых металлов в исследуемых дерново-подзолистых почвах Московской и Тшрской областей составляет сооответственно, мг/кг: свинца - 19,8; 16,6; кадмия - 1,7; 1,7; хрома - 14,4; 18,6; марганца - 697; 598; кобальта - 6,8; 10,1; никеля - 16,8; 19,7; меди - 19,3; 32,3; цинка - 30,7; 61,9.

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

При сравнении содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ с их валовыми концентрацияш в почвах, установлено, что в составе ЛОВ количество тягелых металлов'на 1-3 порядка ниже и составляет 0,19$ от валовых. Данные математической обработки показали тесную, корреляционную зависимость содержания в составе ЛОВ почв с их валовыми количествами в дерновог-подзолкстых почвах для свинца = = 0,93*0,18 ) , марганца (х = 0, ¿9*0,23), кобальта (г = 0,81*0,29} цинка (г = 0,76-0,32) в Московской области и марганца (г = 0,74* 0,24 )в Тверской области, а также для свинца (г = 0,92*0,08 ), кадмия (г = 0,77*0,13 )и цинка (г = 0,95*0,06 )- в черноземах Тамбовской области. Для остальных элементов корреляционная 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 меди (»=0,82^0>29) и марганца (г=0,71-0,35) в дерново-подзолистых почвах Московской области,а также свинца(гЫ),73*0,14) и цинка(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 цинка, марганца, свинца в составе ЛОВ дерново-подзолистых 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 меди - в 25-48; кадоия и хрома - в 54-66 раз. Для марганца и никеля отмечается тесная корреляционная связь между содержанием их в составе ЛОВ и в растеняях(г =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 и 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 ними на отмечается, для всех элементов она средняя и слабая(г меньше 0,7) .

Таким образ ом, по накоплению тяжелых металлов легкоразла-гаемым органическим веществом из растений,изучаемые элемента на всех объектах разделились на 3 группы: 1 группа - пинк,марганец и свикец;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- <Торм в почвах и концентрациями их в

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

При сравнении содержания тяжелых металлов в состава ЛОВ исследуемых почв с эталонным показателем в цэлом не наблюдается превышения эталона. Исключения составляют марганец, медь и цинк (табл. 1).

Таблица 1

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

Статистические показатели

Элементы

гь

са

От

Мп

Со

ш

Он

Zn

Дерново-подзолистые почвы Московской области

Х-6- llia 13,8* 1.3 8,9* 0,9 28,9* 2,0 527,7* 45,5 8,3* 0,5 24,1* 1,8 114,4* 78,0* 19,8 5,4

9,618,1 6,312,5 23,435,6 418,0721,0 6,ír- lO, 4 17,230,3 66,9- 58,9202,6 92,1

? 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 13,9* 7,3* 22,9* 0,8 0,2 0,5 почвы Тверской области 395,3* 8,4* 16,5* 238,6* 116,6* 17,5 0,4 0,5 9,3 3,8

llm • 10,117,4 6,18,3 20,125,6 •» 302,0471,0 6,910,8 14,219,5 207,9- 103,0295,4 140,0

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

V 18 8 7 14. 15 10 12 10

Черноземы типичные и выщелоченные Тамбовской области

Х-В- X 17,0* 0,7 1*2 33,1* 1,3 273,9* 11,7 8,2* 0,5 30,8* 1,8 238,2* 125,8* 10,0 13,2

llm 14,021,1 3,315,4 23,938,7 191,3320,6 5,510,7 20,539,9 193,4- 82,6285,5 210,1

S 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 состава ЛОВ дерново-подзолистых почв Московской области превышает эталонный показатель в 1,6 раза,

8

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

Содержание меди в составе ЛОВ дерново-подзолистых почв Тверской области и черноземов Тамбовской области такие превышает эталонный показатель в среднем в 2 раза, вероятно, ¿¡связи с агроген-ным загрязнением из-за применения медьсодержащих препаратов на полях хозяйства

Обращает на себя внимание болев низкое содержание цинка в составе ЛОВ всех исследуемых почв по сравнении с эталоном, что, по-видимому, связано с на устойчивостью 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-подзолистнх.

Высокие коэффициенты варьирования отмечаются для свинца,кадмия и меди (V - 23-42^) в состава ЛОВ дерново-подзолистых почв Московской области и кадмия и цинка (V = 32-36^) 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) с цзлш определения их участия в питании сельскохозяйственных культур. Результаты исследований показали, что возможные уровни среднего высвобождения большинства определяемых-элементов в насколько раз превышают их годовой вынос с урожаем, наишныше уровни высвобождения характерны для марганца, цинка и свинца. Приведенные данные наглядно показывают большую роль ЛОВ в обеспечении растений элементами питания.

3.2. Содержание тяжелых металлов в почвах, растениях и в составе ЛОВ дерново-подзолистых почв, прилегающих 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 дерно-во-подзсшистых почвах составляют 20 мг/кг; никеля - 20; киди -18; цинка - 56.

На обследованной территории были отобраны площадки с содерта-

Таблица 2

Возможные уровни ирсдаого высвобсиденмя тяжелых металлов . из состава ЛОВ и вынос их долевыми культурами на не загрязненных почвах

Элементы : высвобождение-элементов из состава ЛОВ, :Вынос с :-г/га в Г°Д-: урожаем,

:Дерново~подзо~ :листце Московской области :Дерново-подзо-:листне ТЕер-: скоь области : Черноземы : Тамбовской : области : г/га

РЬ 1^4-50 34 37-50 .43 2,8-28,4

Сй 11-40 22 54-58 56 17-38 0,3-1,3

Сг 1£2 че-эг '84' 0,4-2,5

Мп 602-3284 1303 2373-3290 3006 554-802 694^ 66-1280

Со 9-99 оч 59-74 64 18-24 0,5-2,6

N1 ^ Р2-98 78 1,0-8,4

Си 157-4?$ 2ЕЗ 1760-1988 1815 574-636 604 6,4-54,5

Ъл ?51~961 887 248-463 319 33-328

* Примечание - в числителе - пределы колебаний, в знамэнателе-ереддае содержание

нием элементов, превышающих фоновые и предельно допустимые концентрации. Максимальные количества свинца в почвах превышают ПДК в 2,9 раз, никеля - в 3,2, меди - в 2,2, пинка - в 3,1.

Количество подвижных <!орм тяжелых металлов на обследованных участках по классификации У.Г.Ввжешша,1976, соответствует слв-дуящим группам загрязнения: для свинца и меди - 1-3; кадмия и цинка - 1-2; марганца и никеля - О/Л он/ и 1; хрома и кобальта-О/фон/.

При сравнении содержания свинца, никеля, ыеди 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=0,90^ 0.1В - 0,92*0,15 ) .Содержание в с остам ЛОВ данных элементов находится Б пределах 0,5-2,01 от валового.

Количество тяжелых металлов в составе ЛОВ составляет сгг 1,6

до 16,6$ от их подвижных форм в почвах, однако для всех элементов корреляционная зависимость между ними слабая.

Концентрации тяжелых металлов в растениях, отобранных на обследованных площадках, находятся в пределах нормальных и не достигают избыточных или токсичных уровней.

Количество тяжелых металлов в составе ЛОВ почв превышает их содержание в растениях в 6-53 раза. По этому показателю, в отличие от почв не загрязненных территорий, элементы разделились на 2 группы: 1 группа - цинк,свинец,медь; 2 группа - кадмий,хром,никель и кобальт. Содержание элементов в составе ЛОВ превышает их концентрации в растениях для 1 группы в 6-28 раз, для 2 -в 48-53 раза, этот факт косвенно указывает на вероятность нарушения сбалансированного питания растений на почвах, прилегающих к промышленным предприятиям.Тесная корреляционная зависимость между содержанием в ЛОВ почв и в растениях отмечается только для свинца (г =0,74*0,25) , для всех остальных элементов она средняя и слабая.

Максимальные количества свинца, марганца, меди и кадмия в составе ЛОВ (табл.3) превышают его эталонный показатель в 2-2,5 раза; кобальта, хрома 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)

Сгатисти- : Элементы

ческие : ^ показатели : Cd Сг Un Со N1 Си Zn

xis5

11m

22,6* 14,4* 3» 2 211

s

V

10,237,8

9,53

42

2,319,6

6,4

45

69,8* 11,4

35,7124,8

34,2

49

319,9* 15,9* 46,4* 59,2 3,0 28,9

135,2- 7,9- 12,0691,6 S6,0 234,4

177,6 9,1 68,6

56 147 186

129,9* 125,1* ■ 29,4 32,2

27,5- 24,4302,8 298,8 •

88,3 96,5

■ 68 77

Коэффициенты вариации для всех элементов в составе ЛОВ почв высокие (V =42-186), что связано со значительным разбросоы в содержании их в составе ЛОВ почв, отобранных на площадках с разными уровнями загрязнения.

3.3. Содержание тяжелых металлов в почвах и в составе ЛОВ серых лесных почв, прилегающих к Пекинскому ПО "Азот" Тульской области

Для определения уровней содержания тяжелых металлов в составе ЛОБ били отобранш площадки и сгруппированы по степени загрязнения, как и при обследовании почв, прилегающих к Новгородскому НО "Азот". Фоновые содержания в почвах составляй!, иг/кг: свинца - 19,2; никелй - 25; меда - 19,4;щшка - 55, Максимальные количества в обследованных площадках валового содержания свища превышают ПДК в 5,5 раз, меда - в 2,7, данка - в 3,7, содерка-вий'никеля, превкшаощих ДДК не обнаружено.

В соответствии:: с классификацией И.Г.Важенина для подвижных форм хрома, кобальта, никеля, меди, марганца .свинца отмечаются . фоновые уровни и 1-2 группы загрязнения; для кадмия - 1-3» для цинка - наибольшая, четвертая, группа загрязнения.

Содержание свинца,никеля,меди я цинка в составе ЛОВ находится в пределах 0,2-1,65? от валовых уровней в почвах. Данные математической обработки показали тесную зависимость содержания этих элементов в ЛОВ с их валовыми количествами в почвах (х =0,85^0,13-0,95*0,08).

Количество тяжелых металлов в ЛОВ составляет 1-13^ от их подвижных форм в почшх, корреляционная зависимость между гаши для всех элементов слабая.

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

Таблица 4

Вариационно-статистические показатели содеркания тяжелых

металлов в составе ЛОВ серых лесных почв, прилегающих к Пекинскому ПО "Азот"( мг/кг сухого вещества)

Статисти- • Элементы

ческие роказатела .рь са Ог На Со N1 Ои 2*.

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

11а 5,9- 11,7— 102,3 22,0 32,262,7 212,4- 12,8646,6 31,4 17,4.64,3 26,6240,2 47,6260,8

В 36,16 3^28 9,62 127,8 6,94 21,4 66,2 70,2

? 129 19 21 . 34 28 49 73 66

3.4. Содержание тяже ли металлов в почвах, растениях и в составе ЛОВ черноземов, прилегающих к Первомайскому ПО "Хитром" Харьковской области

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

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

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

Количество свища, никеля, меда и цинка в составе ЛОВ почв находится в пределах 0,2-1,5% от валовых уровней. С увеличением степени загрязнения, содержание данных элементов в составе ЛОВ такю растет, что подтверждается тесной.корреляционной зависимостью между ниш (1=0,76*0,19 - 0,89*0,13 ).

Содержание тяжелых металлов в ЛОВ в среднем составляет 0,5-13& от количества подвижных форм в почвах; тесной корреляционной зависимости мзясду ними не обнаружено.

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

В составе ЛОВ почв содержание марганца, пинка, свинца, кадмия и меди превышает их концентрации в растениях в 2-20 раз; кобальта, хрома и никеля - в 38-61 раз. Тесная корреляционная зависимость отмечается между ниш для мзда (г =0,82*0,17 )и цинка (г=£,78*0,18) »для других элементов - средняя и слабая.

Максимальные количества марганца в составе ЛОВ почв ( тайн 5) 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 загрязнения ЛОВ почв, что дает возможность использовать их для целей почвенно-экологического мониторинга.

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

Таблица 5

Вариационно-статистические показатели содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ черноземов, прилегающих к Первомайскому ПО "Хишром" (мг/кг сухого вещества )

СгатистЕ-

Элемэнты

че с кие : РЬ са Сг Мп Со N1 Си га

показателе

Х^ 41,2* 4,7 19,4* 0,6 91,3* 5,7 377,4* 25,4 26,3* 1,3 135,1* 8,7 327,4* 41,6 284,9± 22,6

11т 18,762,8 16,224,3 72,5133,4 215,3550,4 20,136,5 98,7200,4 98,3526,3 105,3371,3

£ 17,5 2,3 21,3 95,0 4,7 22,6 155,4 84,7

V 42 12 23 25 18 24 47 30

Исследованиями установлено, что возможные уровни среднего высвобождения тяжелых металлов из состава ЛОВ почв, прилегающих к промышленным предприятиям по некоторым элементам в 1,5-2 раза превышает таковые на не загрязненных территориях, что макет привести к нарушению сбалансированного питания растений,

вывода

1. Сравнительная оценка уровнен содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ с валовыми запаса!®, содержанием подвижных.' форм в почвах и концентрациями в растениях отражает большую роль ЛОВ'в круговороте тяжелых металлов в системе почва-растенке.

2. Содержание свинца, кадшя, хрома, марганца, кобальта,никеля, меда и цинка в составе ЛОВ пахотного слоя обследованных дерново-подэолистих и черноземных почв не загрязненных территорий составляет 0,1-91» от валового содержания и 0,§^11% от их подвижных Яорм.

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

3. Язученже корреляционно!! зависимости содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ с валовым и содержанием подвижных форм почв ке загрязненных территорий! показало неоднозначность полученных результатов,

Тесная связь содержания в составе ЛОВ почв с валовыми количествами в дерново-подзолистых почвах отмечается для свинца,марганца, кобальта и цинка в Московской области и марганца - в Тверской, а также для кадмия, свинца и цинка - в черноземах Тамбовской области; для остальных элементов она средняя и слабая.

Сильная корреляционная зависимость содержания меди и марганца в составе ЛОВ с их подвижными формами отмечена в дерново-подзолистых почвах Московской области и содержания свинца и цинка -в черноземах Тамбовской области. В дерново-подзолистых почвах Тверской области корреляционная связь для всех элементов средняя и слабая.

4. В дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почвах разной степени загрязнения тяжелыми металлами прослеживаемся тесная корреляционная связь, содержания свинца, никеля, меди и цинка в составе ЛОВ с их валовыми количествами в почвах.

5. Содержание тяжелых металлов в составе ЛОВ превышает их концентрации в растениях в 3 - 95 раз. По этому показателю' исследуемые элементы для почв не загрязненных территорий разделились на три группы: 1 группа - цинк, марганец, свинец; 2-ая - никель, медь, кобальт; 3-я - кадмий, хром.Количество этих элементов в составе ЛОВ превышает их концентрации в растениях для 1 группы -в 2-14 раз; для 2-ой - в 15-48; для 3-ей - в 52-95. Для загрязненных территорий эта закономерность нарушается, в связи с изменением экологической ситуации в почвах.

Ориентировочные уровни среднего высвобождения большинства определяемых элементов из состава ЛОВ почв в несколько раз превышают их годовой выкос с урожаем.

6. Прослеживается тесная корреляционная связь содержания свинца, никеля, марганца, кобальта и цинка в составе ЛОВ не загрязненных дерново-подзолистых почв с их концентрациями в растениях в Московской области и марганца и никеля - в Тверской области. В черноземах Тамбовской области отмечается слабая зависимость содержания элементов в составе ЛОВ почв с концентрациями их в растениях.

7. Изучение корреляционной зависимости содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв техногенно загрязненных территорий

с концентрациям их в растениях однозначных результатов не дало. Тесная связь между ними отмечается для свинца в дерново-подзолистых и пинка — в черноземах.,

15

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 мснно объяснить как елейностью процессов формирования ЛОВ и пестротой его состава даже в пределах одной почвенной разности, так и сравнительно небольшим количеством фактического материала, необходимого для этих целей.

8. Для оценки 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 ыедь, количества которых выше эталонного показателя, что можно объяснить агрогенным загрязнением медью 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 и подвижным формам этих элементов, что дает возможность использовать показатели содержания тяжелых металлов в составе ЛОВ почв для целей почвенно-экологического мониторинга. .

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

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

2. Ганжара Н.Ф.»Флоринский М.А.,Озерова М.С. Содержание тяжелых металлов в техногенно загрязненных почвах и легкоразлагае-мом веществе // Известия ТСХА.-1993.-ВЫП.4.-С. 64-71.

3. Озерова М.С. Содержание тяжелых металлов е составе лег-коразлагаемого органического вещеотва почв, прилегающих к промышленным предприятиям // Тезисы докладов научной конференции молодых ученых,- М: Изд-во ТСХА, 1993.- С.44-45.