Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние агрохимических свойств на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистых суглинистых почвах Северо-Запада России

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние агрохимических свойств на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистых суглинистых почвах Северо-Запада России"

10 V ! I

О _ л Г •! /-'--.

0 CL.il и.---'

На правах рукописи

ВЕЛИЧКО ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НА СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - Пушкин 1998

Работа выполнена на областной проектно-изыскательской станции агрохимической службы "Новгородская" и в Академии сельского хозяйства и природных ресурсов Новгородского Государственного Университета им. Ярослава Мудрого.

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор |А. А. Коротков|, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН В.Н. Ефимов Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор А. Н. Небольсин, кандидат сельскохозяйственных наук ,

А. В. Литвинович

Ведущее учреждение: Новгородский научно-исследовательский и про-

ектно-технологический институт сельского хозяйства Защита состоится "2 2. " октября 1998 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета К 120.37.01 в Санкт-Петербургском Государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург - Пушкин, Петербургское шоссе 2, корп. 1а, ауд. 239.

С диссертацией Можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного аграрного университета.

Автореферат разослан: " "августа_1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент <^/¿0,

Н. Ф. ЛУНИНА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время на состояние агросферы влияют !знообразные токсичные элементы и тяжелые металлы (ТМ). Токсическое эздействие металлов не ограничивается вредным действием на растения, под :им воздействием оказывается и почва, в результате снижается ее плодородие пригодность для использования в сельскохозяйственных целях. При изуче-яи техногенного загрязнения почв встает вопрос об оценке их защитных воз-ожностей по отношению к тяжелым металлам. Ущерб, наносимый загрязне-ием, будет в большей степени зависеть от свойств почвы и, главным образом, г тех из них, которые влияют на подвижность ТМ и, как следствие, на переопределение их по почвенному профилю и на доступность растениям. Для того требуются экспериментальные данные о количественных взаимоотноше-иях между содержанием тяжелых металлов и каждым из свойств почвы.

Имеющиеся данные по загрязнению почв Новгородской области тяже-ыми металлами носят лишь информативный характер, но не рассматривают ути снижения содержания ТМ в почвах и не дают прогноз их содержания. Ко-дчественные взаимосвязи между агрохимическими свойствами дерново-эдзолистых почв и содержанием тяжелых металлов также не определялись, тсюда вытекает актуальность исследований, связанных с разработкой мето-эв прогноза содержания ТМ в почвах в зависимости от природных и антропо-:нных факторов, что открывает новые возможности для дальнейшего развития ютемы мониторинга природной среды.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение влияния шовных агрохимических показателей дерново-подзолистых почв на содержа-ле тяжелых металлов. В задачи исследований входило:

I изучить взаимосвязь между реакцией дерново-подзолистых почв и содержа-яем тяжелых металлов в почвах тяжелого и среднего гранулометрического зстава;

2) установить количественные взаимосвязи между количеством гумуса, а также подвижного фосфора и содержанием тяжелых металлов;

3) разработать математические модели как парной, так и множественной зависимостей, которые могут быть использованы для расчета содержания тяжелых металлов в почвах;

4) выявить роль гумуса и фосфора в снижении подвижности тяжелых металлов при различной реакции почв (на примере модельных опытов);

5) выявить влияние агрохимических показателей на распределение ТМ по профилю почв. .

Научная новизна. Для дерново-подзолистых почв Новгородской области установлены количественные взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов и величиной рНкс1 в почвах с различным содержанием фосфора и гумуса, а также рассчитаны уравнения множественной регрессии, позволяющие прогнозировать содержание тяжелых металлов по величине рН, содержанию гумуса, подвижного фосфора в почвах тяжелого и среднего гранулометрического состава.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для приближенного прогнозирования содержания тяжелых металлов в дерново-подзолистых суглинистых почвах Северо-Запада России.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на международной конференции "Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене: почва - растение - животное - продукт животноводства - человек" (Новгород, 1998г.) и V научной крнференции, посвященной Дню Науки (НовГУ, 1998 г.).

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликованы 2 научные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех ' глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы ( 149 наименований, из них 34 на иностранных языках) и 2 приложений.

Общий объем работы 154 страницы. Работа содержит 29 рисунков и 28 таблиц (из них 4 в приложениях).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Тяжелые металлы в почвах и растениях.

В данной главе на основании литературных данных рассматриваются источники поступления ТМ в почву, соединения ТМ в почвах и их миграция по почвенному профилю, действие ТМ на свойства почвы и растения. Детально рассмотрены методы детоксикации загрязненных почв и нормирование содержания ТМ в них. Приведенный анализ литературных данных позволил конкретизировать поставленные перед нами цели и задачи исследований.

2. Объекты и методы исследований.

Исследование проводилось на образцах дерново-подзолистых суглинистых почв хозяйств Новгородской области. Для изучения влияния основных агрохимических показателей почв на содержание в них ТМ нами было подобрано и проанализировано 480 образцов почв, отобранных послойно по почвенному профилю (табл. I).

Сравнение концентраций ТМ с ПДК и фоновым содержанием ТМ показало, что в изученных образцах почв концентрации ТМ не превышают ПДК и фоновых значений.

В почвенных образцах по методикам ГОСТа были выполнены следующие определения:

1. рН солевой вытяжки - потенциометрически;

2. гумус по методу М.В. Тюрина в модификации ЦИНАО;

3. подвижный фосфор по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО; ,

4. содержание ТМ рентгенофлуоресцентным методом;

5. подвижные соединения ТМ методом атомно-абсорбционной спектрометрии 'вытяжка 1М. НЫОз),

б

Таблица 1.

Характеристика массива данных, использованных для изучения влияния основных агрохимических показателей дерново-подзолистых почв на содержание ТМ.

Грану-ломет-ричес- Число образ- Диапазоны концентраций ТМ, мг/кг Р205; Гумус; рНкс!

кий состав цов почв Си гп са РЬ № Сг н§ мг/кг %

с. сугл. 300 6,4012,10 3,4014,00 0,000,09 6,0013,90 7,2013,00 66,5136,6 0,020,05 20-360 0,40-4,40 4,0-7,2

т. сугл. 180 6,0011,00 3,5015,00 0,000,10 5,0011,00 8,0012,00 64,0120,9 0,010,04 18-331 0,36-3,80 3,5-7,2

Результаты анализов почв подвергались графическому анализу и обрабатывались методами вариационной статистики. В работе широко использовались корреляционно-регрессионный анализ, расчеты парных и множественных зависимостей в рамках программы "М1сгоз1а1".

Для проверки выявленных взаимосвязей между содержанием ТМ и агрохимическими свойствами дерново-подзолистых почв, а также для выявления таковых взаимосвязей с подвижными соединениями ТМ были проведены три модельных опыта. Опыты проводились на восьми дерново-подзолистых тяже-

I

лосуглинистых почвах.

Для проведения опытов использовались стаканы емкостью 200 мл, по-вторность опытов четырехкратная.

Перед закладкой опщов в почвы были внесены в виде солей тяжелые металлы в дозах, равных 3 ПДК. Целью опыта 1 являлось выявление взаимосвязей между подвижными соединениями ТМ и реакцией почв. Для доведения реакции почв до различных значений рН использовались различные дозы извести, рассчитанные по величине гидролитической кислотности (0,5 т.к., 1,0 г.к., 1,5 т.к., 2,5 т.к.). Для известкования применялась пылевидная известняковая доло-

митовая мука (ГОСТ Р 50261-92). Навески загрязненной солями ТМ почвы после тщательного перемешивания с известью компостировали в течение десяти месяцев при комнатной температуре и постоянной влажности (70% ППВ).

Целью 2-го опыта являлось выявление роли гумуса в снижении содержания подвижных соединений ТМ. Для этого были подобраны среднекислые почвы с различным содержанием гумуса: 1,77%; 3,71%; 4,70% и незначительным варьированием подвижного фосфора - в пределах одной группы почв со средней обеспеченностью фосфором. Навески почвы, загрязненной ТМ, компостировали в течение трех месяцев.

Целью 3-го опыта являлось выявление взаимосвязей между подвижными соединениями ТМ и подвижными соединениями фосфора. Для этого были подобраны слабокислые по реакции, среднегумусированные почвы, различающиеся по содержанию подвижного фосфора: 30,0 мг/кг; 78,0 мг/кг; 118,0 мг/кг; 180,0 мг/кг. Навески почвы, загрязненной ТМ, компостировали в течение трех месяцев при комнатной температуре и постоянной влажности.

Перед закладкой опытов были проведены агрохимические анализы почв (по указанным выше методам ГОСТа), а также анализы на содержание валового количества ТМ. По окончании опытов в почвах были определены валовое количество ТМ и концентрации их подвижных соединений.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. Влияние реакции почвы на содержание тяжелых металлов.

Проведенная группировка образцов почв по величине рНКа показала, что содержание ТМ тесно связано с реакцией почвы, однако эта связь имеет нелинейный характер. Характер связи различен в разных интервалах кислотности, но в большей мере он определяется своеобразием химического поведения каждого отдельного металла.

В результате проведенного коррелляционно-регрессионного анализа установлено, что между содержанием ТМ и величиной рНка существует средней тесноты положительная корреляция (табл. 2).

Для ТМ, входящих в 1 класс опасности - 2п, Сс1 и РЬ, построены регрессионные модели в виде уравнения полинома второго порядка. Анализ уравнений регрессии показывает: при увеличении рН на одну единицу наибольшее увеличение концентраций РЬ и 2п наблюдается в сильнокислых почвах. Для С<1 наибольшее повышение его содержания при увеличении рН на одну единицу отмечается в почвах, реакция которых близка к нейтральной.

Таблица 2

Параметры, характеризующие взаимосвязи между содержанием ТМ и реакцией почвы (гумусовый горизонт).

Количество Среднее содержание Коррелирующие параметры

рНка образцов почв в группе Ме в группе; мг/кг Коэффициент корреляции Коэффициент детерминации Уравение регрессии

цинк

<5 21 9,85 0,46 0,21 [гп]=-205,29+95,68рН-10,59рН2

5-6 . 48 6,99 0,41 0,17 [2п]=442,49-158,66рН+14,41рН'

>6 27 8,41 0,48 0,23 [гп]=-505,53+153,51рН-11,43рН2

КАДМИЙ

<5 21 0,076 0,52 0,28 [СсЦ=-1,04+0,49рН-0,05рН'

5-6 48 0,063 0,42 0,17 [Са]=3,99-1,42рН+0,1 ЗрЫ'

>6 27 0,070 0,61 0,38 [Сё]=-1,71+0,54рН-0,04рН'1

СВИНЕЦ

<5 , 21 8,35 0,64 0,41 [РЬ]=-92,25+46,29рН-5,29рН'

5-6 48 8.14 0,36 0,13 [РЬ]=180,29-63,51рН+5,83рН2

>6 27 7,95 0,25 0,06 [РЬ]=-61,88+20,27рН-1,47рН2

Анализ коэффициентов корреляции показывает, что наиболее тесная взаимосвязь ТМ - рНКс! отмечена для Ъа. и С<3 в нейтральных почвах, для свинца - в сильнокислых почвах.

4. Влияние гумуса и подвижного фосфора на содержание тяжелых металлов.

Проведенная группировка образцов почв по реакции и содержанию гумуса показала, что содержание ТМ различным, обр азом меняется с увеличением содержания гумуса и зависит от реакции почв. Для изученных металлов в сильно-и среднекислом интервалах кислотности (рНЗ,5 - 5,0) наблюдается снижение их концентраций с увеличением количества гумуса тем значительнее, чем кислее почва, что позволяет предположить, что ТМ хорошо связываются органическим веществом почвы, особенно элементы имеющие большие радиусы ионов. Так РЬ и Сс1 неэффективно поглощаются глинистыми минералами, но могут удерживаться органическим веществом. Для цинка наиболее характерны . взаимодействия с минеральными компонентами почв по типу ионного обмена, нежели взаимодействия с гумусом.

I

В результате проведенного корреляционно-регрессионного анализа установлена положительная корреляция различной тесноты между концентрациями ТМ- рНКс1 при различном содержании гумуса и рассчитаны уравнения регрессии (табл.3).

Анализ уравнений показал, что при увеличении рН на одну единицу содержание валового Zn и Сс1 значительно повышается в высокогумусированных почвах. Для РЬ наибольшее повышение его содержания при увеличении рН на одну единицу отмечается для почв со средним содержанием гумуса.

Анализ коэффициентов корреляции показывает, что наиболее тесная взаимосвязь ТМ -рНКа отмечена в группе высокогумусированных почв.

Таблица 3

Параметры, характеризующие взаимосвязь между содержанием ТМ, гумусом и реакцией почвы (гумусовый горизонт).

Коли- Коррелирующие

Содержание чество параметры

Металл гумуса; образ- Коэффи- Коэффици- Уравнение регрессии

% цов почв циент кор- ент детерми-

в группе реляции нации

0-2 35 0,51 0,26 [гп] =43,88-11,52рН+0,87рН2

гп 2-4 55, 0,37 0,14 [гп]=41,58-12,76рН+1,19рН2

> 4 6 0,96 0,94 £п]=-77,17+31,96рН-2,90рН2

0-2 35 0,41 0,17 [Сё]=0,31 -0,078рН+0,006рН2

Сё 2-4 55 0,15 0,02 [Сс1]= 0,081-0,008рН+0,0009рН2

>4 6 0,33 0,11 [Сс1]=-0,22+0,099рН-0,0083рН2

0-2 35 0,46 0,21 [РЬ]=24,09 - 5,84 рН + +0,52рН2

РЬ 2-4 55 0,14 0,02 [РЬ]=3,58+1,92рН-0,19рН2

>4 ' 6 0,53 0,28 [РЬ]=7,73-0,24рН+0,3 6рН2

Группировка образцов почв по реакции и содержанию подвижного фосфора показала, что содержание ТМ возрастает с увеличением содержания фосфора в сильно- и среднекислом интервалах (рН 3,5 - 5,0). Повторное увеличение концентраций ТМ с повышением содержания фосфора отмечается при подщелачивании почвы (рНКа £ 6). Это можно объяснить тем, что фосфатооб-разование является процессом, контролирующим переход ТМ из жидкой фазы в твердую. Если в кислых средах преобладающей формой фосфора являются мо-нозамещенные фосфат-ионы Н2РО4" и их растворимые соли, то в нейтральных и щелочных средах происходит фиксация фосфора, заключающаяся в потере растворимости фосфорсодержащих соединений за счет образования проч-

и

ных связей с минеральными компонентами почв. Фосфаты ТМ труднорастворимы и характеризуются низкими величинами произведений растворимости.

Для Ъа, С<1 и РЬ был проведен корреляционно-регрессионный анализ полученных данных, в результате которого установлена различной тесноты коррелятивная связь и найдены уравнения регрессии.

Анализ уравнений регрессии показывает, что при увеличении рН на одну единицу наиболее значительное снижение концентраций Ъх\ и РЬ отмечается в почвах с очень высокой обеспеченностью фосфором (>250 мг/кг), а для Сс1 - в почвах с повышенным содержанием Р2С>5 (101-150 мг/кг).

Анализ коэффициентов корреляции показывает, что наиболее тесные взаимосвязи ТМ — рНка отмечаются в почвах с высоким и очень высоким содержанием подвижного фосфора.

5. Количественные взаимосвязи между концентрациями ТМ и агрохимическими свойствами дерново-подзолистых почв.

В данном разделе мы посчитали целесообразным рассмотреть одновременное влияние трех изученных факторов на концентрации ТМ и дать количественную оценку взаимосвязи между ними.

С этой целью в рамках программы "Мкп^а!" был выполнен многофакторный анализ и решены уравнения регрессии по основным математическим функциям.

, Отбор моделей произвели на основе увеличения коэффициентов множественной корреляции, множественной детерминации и уменьшения остаточной дисперсии.

Этим условиям соответствуют уравнения полинома:

[гп] = 29, 949+0,053 Хз-0,00009 Хз2+0,765 Х2+ 0,694 Х22-9,148 Х1+

+0,863 Х12-0,011 Х2 Хз-0,576 XI Х2+0,0004 X! Хз+0,0009 X! Х2 Хз [Сс1] = - 0,048+0,002 Хз-0,0000008 Хз2+0,055 Х2+0,003 Х22+0,004 Х1+

+0,002 Х12-0,0004 Х2 Хз-0,012 XI Х2-0,0002 XI Хз+0,00006 XI Х2Хз

[РЬ] =-2,132+0,057 Хз+0,00008 Хз2+3,333 Х2-0.097 Х22+1,23 7 Х1+ +0,058 Х12-0,005 Х2 Хз-0,400 XI Х2-0.011 XI Хз+0,0004 XI Х2 Хз, где Х1 - величина рНк.сь Х2 - содержание гумуса (%);

Х3 - содержание подвижного фосфора (мг/кг).

Полученные модели дают возможность рассчитать концентрации ТМ в дерново-подзолистых почвах тяжелого и среднего гранулометрического состава с учетом указанных параметров почв.

6. Распределение тяжелых металлов по профилю дерново-подзолистых почв.

!

Результаты исследований показывают на различное содержание валовых количеств ТМ в разных интервалах кислотности.

Рассматривая интервал рН < 5, для Хп, Сё, РЬ, № наблюдается тенденция к снижению их содержания по почвенному профилю. В указанном интервале рН иначе ведут себя Си и Сг, с глубиной происходит увеличение содержания валовых количеств этих металлов.

При смене реакции почвы на нейтральную и слабощелочную особо интересно отметить поведение Тх\, для которого наблюдается накопление в нижних генетических горизонтах.

Для большинства изученных металлов характер распределения по почвенному профилю в зависимости от обеспеченности почв фосфором имеет нелинейную зависимость. Для бедных фосфором почв наблюдается увеличение содержания 2п и Сс1 в нижних генетических горизонтах в сравнении с гумусовым. В почвах с высокой и очень высокой обеспеченностью фосфором, в сравнении с бедными фосфором почвами, наблюдается максимальное закрепление ряда ТМ, таких как Ъп, РЬ, Сё и РЬ в гумусовом горизонте.

Распределение изученных почв по гранулометрическому составу показало, что в средне- и тяжелосуглинистых почвах прослеживается тенденция к

уменьшению содержания валового количества ТМ и накопление их в иллювиальном горизонте.

Полученные данные позволяют заключить, что изученные почвы характеризуются неравномерным распределением тяжелых металлов по профилю (табл. 4).

Таблица 4

Распределение ТМ по профилю дерново-подзолистых почв.

Глубина взятия образца; см. Количество образцов почв Концентрации ТМ (среднее значение в группе); мг/кг

Си гп са РЬ № Сг н8

0-20 96 8,78 8,05 0,07 8,14 10,30 98,01 0,03

20-40 96 8,57 7,92 0,06 7,82 10,10 • 97,30 0,03

40-60 96 8,45 7,84 0,05 7,74 9,99 96,09 0,03

60-80 96 8,62 7,98 0,06 7,88 10,13 97,33 0,03

80-100 96 8,48 7,91 0,06 7,42 9,82 94,62 0,03

В целом по почвенному профилю прослеживается тенденция уменьшения содержания валового количества ТМ, за исключением ртути, и, как было отмечено ранее, для большинства изученных ТМ наблюдается 2 максимума их накопления - в гумусовом горизонте и, менее выраженный, в иллювиальном горизонте почвенного профиля.

Изменение содержания ртути по профилю при ее незначительном абсолютном количестве не наблюдается.

7. Подвижные соединения тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах.

В данном разделе представлены результаты трех модельных опытов по изучению влияния агрохимических показателей почв на подвижность ТМ.

В модельных опытах была создана имитация загрязнения почв путем внесения растворимых солей ТМ в дозах, равных 3 ПДК. Для каждого из трех опытов отбор почв проводился по значительному варьированию одной изучаемой переменной, варьирование же других переменных было сведено до минимума. Результаты первого опыта по изучению влияния реакции почв на подвижность ТМ показывают, что дозы извести меняют концентрацию подвижных соединений ТМ, действие извести на накопление почвой ТМ проявляется неоднозначно: так наименьшее значение концентраций подвижных соединений 2п отмечается уже при внесении малых доз извести (рН=4,8). Минимум концентраций подвижных соединений РЬ и С<1 наблюдается в слабокислом интервале рН 5,1 - 5,5 (рис. 1).

Анализ полученных результатов также позволяет выявить изменение собственной подвижности ТМ при внесении различных доз извести. Так из изученных в опыте металлов наибольшей подвижностью обладает Сё, доля его подвижных соединений от валового количества составляет от 86,91% до 89,02%. Наибольшее действие известкования на снижение подвижности ТМ отмечено для 2п (подвижность снизилась на 12,3% по сравнению с контролем), для РЬ и Сё эти значения соответствуют 5,93% и 2,15%. Известкование менее всего снизило подвижность Сё, что, на наш взгляд, можно объяснить тем, что Сё осаждается в почвах в виде гидроксида Сё(ОН)2 при рН«8,2, такое значение рН в опыте внесением доз извести не было достигнуто. Следовательно, из результатов опыта можно констатировать факт положительного влияния известкования на снижение подвижности ТМ в кислых дерново-подзолистых почвах в большей или меньшей степени.

В модельных опытах также изучалось влияние гумуса и уровней обеспеченности,почв фосфором на концентрации ТМ и их подвижность (табл. 5).

Результаты опыта 2 по изучению влияния органического вещества на подвижность ТМ показывают, что способность органического вещества почвы поглощать ТМ неодинакова для разных элементов.

ТМ, мг/кг 190 -

180

170

160

150 140 •

130 1120 .

110

100 90

80

1,5 2,0 2,5 Дозы извести, т.к.

Рисунок 1. Взаимосвязь между реакцией почвы и концентрацией подвижных соединений ТМ. 1 - цинк; 2 - свинец.

Таблица 5

Влияние гумуса на содержание ТМ в дерново-подзолистой почве (модельный опыт 1997 - 98 г.г., среднее из 4-х повторений).

Почва рНки Гумус, % Подвижный Р205; мг/кг Концентрации ТМ; мг/кг Подвижность ТМ; % от валового количества

Валовое количество Подвижные соединения

Ъп Сй РЬ. Ъп Сб РЬ Хп Сй РЬ

Почва 1 5,0 1,77 100 334,6 8,48 117,42 223,87 7,7 91,57 66,90 90,8 77,98

Почва 2 4,9 3,71 69 300,17 9,34 121,75 246,12 8,85 104,37 82,0 94,7 85,72

Почва 3 5,0 4,70 80 280,35 7,71 113,35 169,22 6,7 67,27 60,36 86,9 59,3

Так для Zгl содержание его подвижных соединений для указанного интервала рН имеет нелинейную зависимость. Наиболее высокая концентрация подвижного Ъй. отмечена в группе среднегумусированных почв.

При содержании гумуса >4% концентрация подвижного Zn минимальна. Наиболее высокая подвижность Ъп 82% отмечена в группе среднегумусированных почв, она снижается при уменьшении содержания валового Ъа. и увеличении содержания гумуса.

Результаты опыта показывают, что концентрации свинца, как валовые так и подвижные, имеют одинаковую тенденцию к изменению в зависимости от содержания гумуса в почве. Наименьшее значение концентраций РЬ и его подвижности отмечено в почвах с высоким содержанием гумуса. В опыте наиболее низкая подвижность Сё 86,9 % отмечена в почвах с высоким содержание гумуса.

Из всех изученных в опыте металлов наиболее значительная доля подвижных соединений от валового содержания отмечается для Сё и составляет от 86,9 % до 90,8 %, что связано с его очень высокой миграционной способностью.

Анализ полученных результатов по изучению влияния содержания подвижного фосфора на концентрации и подвижность ТМ (опыт 3) свидетельствует, что для слабокислого интервала рН наиболее высокие значения валовых концентраций Ъп, РЬ, Сё отмечены для почв с повышенной обеспеченностью фосфором, т.е. данные модельного опыта подтверждают выявленные ранее закономерности между валовыми концентрациями ТМ и подвижным Р2О5.

Для изученных в модельном опыте почв наблюдается также изменение и подвижных концентраций ТМ в зависимости от различной обеспеченности почв подвижным фосфором.

Увеличение содержания фосфора в почве должно приводить к увеличению доли труднорастворимых фосфатов ТМ и, как следствие, уменьшению концентрации их подвижных соединений. Но при использовании вытяжки сильной кислоты (1М. НЫОз), способной переводить в раствор даже труднорас-

творимые фосфаты ТМ, наблюдается увеличение концентрации подвижных соединений ТМ, перешедших в азотнокислую вытяжку. Это увеличение отмечено в почвах с обеспеченностью фосфором от низкой до повышенной. При высокой обеспеченности почв фосфором в почве могут создаваться условия относительного избытка фосфат-ионов, в результате чего доля труднорастворимых фосфатов ТМ снижается и концентрация ТМ, извлеченных азотнокислой вытяжкой, уменьшается.

В опыте выявилась лишь роль подвижного фосфора в сорбции ТМ и образовании труднорасгворимых соединений. Роль же Р2О5 в снижении подвижности ТМ не проявилась, 'т.к. труднорастворимые фосфаты ТМ, образованные в результате хемосорбции, при использовании вытяжки сильной кислоты (1М. ЮЮз) полностью перешли в растворимую форму. Для дальнейших исследований при изучении влияния подвижного Р2О5 на подвижность ТМ рекомендуется использовать вытяжку, которая не растворяет фосфаты ТМ.

ВЫВОДЫ

1. Установлена роль основных агрохимических показателей почв в содержании тяжелых металлов для дерново-подзолистых суглинистых почв Северо-Запада России. Среди изученных факторов кислотно-щелочные условия почвы играют первостепенное значение.

2. Между содержанием валового количества ТМ и реакцией почвы установлена средней тесноты положительная корреляция (г 0,36 - 0,64). Для большинства рассмотренных .металлов минимальное их содержание отмечается в слабокислых почвах (рН 5,1 - 5,5).

3. Содержание ТМ различным образом меняется с увеличением содержания гумуса и в значительной мере связано с реакцией почвы. Для изученных металлов наблюдается снижение их содержания в сильно- и среднекислых интервалах (рН 3,5 - 5,0) с увеличением содержания гумуса тем значительнее,1 чем кислее почва.

4. Для сильно- и среднекислых почв увеличение содержания валовых количеств ТМ наблюдается с увеличением обеспеченности почв подвижным фосфором. Эффект максимального закрепления ТМ в виде труднорастворимых фосфатов ТМ отмечается в почвах, близких по реакции к нейтральным (рН~б).

5. Между содержанием ТМ, величиной рНка №), содержанием гумуса $2) и содержанием подвижного фосфора (Хэ) установлена средней тесноты взаимосвязь (Я 0,51 - 0,62), которая описывается уравнениями полинома:

Ра] = 29,949+0,053 Хз-0,00009 Хз2+0,765 Х2+ 0,694 Х22-9,148 Х1+

+0,863 Х12-0,011 Хг Хз-0,576 XI Х2+0,0004 XI Хз+0,0009 XI Х2 Хз

[Са] = - 0,048+0,002 ХЗ-0,0000008 Хз2+0,055 Хг+0,003 Хг2+0,004 Х1+

+0,002 Х12-0,0004 Хг Хз-0,012 XI Хг-0,0002 XI Хз+0,00006 XI Хг Хз

[РЬ] = - 2,132+0,057 Хз+0,00008 Хз2+3,333 Хг-0,097 Хг2+1,237 Х1+

+0,058 Х12-0,005 Хг Хз-0,400 XI Х2-0.011 XI Хз+0,0004 XI Хг Хз

Построенные модели дают основу для прогноза содержания ТМ в дерново-подзолистых почвах тяжелого и среднего гранулометрического состава.

6. Действие возрастающих доз извести на содержание в почвах ТМ проявляется неоднозначно: наименьшее значение концентраций подвижных соединений Zn отмечается уже при внесении малых доз извести, концентрации подвижных соединений РЬ меняются незначительно. Наибольший эффект известкования на снижение собственной подвижности ТМ отмечается для 2п, подвижность которого снизилась на 12,3% и наименьшей для С<1 - снижение на 2,1% по сравнению с контролем.

7. Содержание подвижных соединений ТМ в зависимости от количества гумуса в почве имеет нелинейную зависимость. Наиболее низкие концентрации подвижных соединений Ъх\, РЬ и С<1 и их минимальная подвижность отмечаются в группе высокогумусированных почв.

Наибольшая доля подвижных соединений от валового содержания отмечается для Сс1 и составляет от 86,9 до 90,8%, что связано с его очень высокой миграционной способностью.

8. Распределение ТМ по профилю дерново-подзолистых почв выявляет тенденцию к уменьшению содержания валового количества ТМ и наличие двух максимумов их накопления - в гумусовом и иллювиальном горизонтах. В почвах с высокой обеспеченностью фосфором ТМ максимально закрепляются в гумусовом горизонте. В условиях нейтральной и слабощелочной реакции цинк, попадающий в почву, накапливается преимущественно в нижних генетических горизонтах.

9. Изученные почвы сельскохозяйственных угодий Новгородской области содержат незначительные количества ТМ, не превышающие фоновых значений и ПДК, и по степени загрязнения относятся к слабозагрязненным почвам, что позволяет получить растениеводческую продукцию, не содержащую тяжелых металлов. Однако, учитывая имеющиеся на территории области источники техногенного загрязнения окружающей среды, необходимость проведения мониторинга за состоянием почвенного покрова очевидна, особенно вблизи от промышленных предприятий и автострад.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Почвы сельскохозяйственных угодий Новгородской области с учетом существующего низкого уровня загрязнения их тяжелыми металлами могут быть пригодны для сельскохозяйственного использования без ограничений.

2. Для приближенного прогноза содержания тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах Новгородской области предлагаем использовать уравнения, учитывающие величину рНш почвы, содержание подвижного фосфора и гумуса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИСЕРТАЦИИ 1. Величко Е. В., Анисимова Г. И. Влияние органического вещества на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах Новгородской области. // Сб.: Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене: по^ва -

растение - продукт животноводства - человек (материалы международной конференции).- Новгород, 1998-С. 142- 145. 2. Величко Е. В., Анисимова Г. И., Сергеева Т. Н. Оценка взаимосвязей между содержанием тяжелых металлов и подвижным фосфором в почвах тяжелого гранулометрического состава. // Сб.: Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене: почва - растение - продукт животноводства - человек (материалы международной конференции).- Новгород, 1998,- С. 139 - 142.