Тяжелые металлы | АППЯПМ

Тяжелые металлы в системе почва растение удобрение

Шалайкин Николай Васильевич

член Совета АППЯПМ от Белгородской области, генеральный директор ООО «Федосеевские сады»

  • ЧЛЕНЫ АССОЦИАЦИИ САДОВОДОВ РОССИИ
  • ПОЧЕТНЫЕ САДОВОДЫ
  • ИНОСТРАННЫЕ ПАРТНЕРЫ
  • ОТЗЫВЫ
  • НОВОСТИ И СОБЫТИЯ
  • ПИСЬМА И ОБРАЩЕНИЯ
  • ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ ДЛЯ САДОВОДСТВА РОССИИ
  • ФИЛЬМЫ О САДОВОДСТВЕ
  • КОРРЕСПОНДЕНЦИЯ
  • КОММЕРЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ
  • САДОВОДЫ: ФОТО
  • КНИГИ О САДОВОДСТВЕ
  • ОРГАНИЗАЦИЯ ПОЕЗДОК
  • РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ САЙТА
  • НАШИ КОНТАКТЫ
    E-mail: [email protected]
  • ШКОЛА ФЕРМЕРОВ-САДОВОДОВ

ДОРОХОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

ДОРОХОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

СПЕЦИАЛИСТ АППЯПМ ПО АПРОБАЦИИ И СЕРТИФИКАЦИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ПЛОДОВЫХ И ЯГОДНЫХ КУЛЬТУР

ТЕЛ.: 8-953-707-74-49; 8-920-234-05-61; [email protected]

РЕМОНТАНТНАЯ МАЛИНА

ОПИСАНИЕ ПОЛЬСКИХ СОРТОВ МАЛИНЫ

(с использованием материалов JANA DANEKA)

СОВРЕМЕННЫЙ СОРТИМЕНТ ГРУШИ

СОВРЕМЕННЫЙ СОРТИМЕНТ ГРУШИ

Дубовик В.А. Приемы и механизм снижения загрязнения почв / В.А. Дубовик // Садоводство и виноградарство, №6, 2011 г. — с. 11-12.

В.А. Дубовик,
Российский государственный аграрный заочный университет

Показано влияние тяжелых металлов на продуктивность сельскохозяйственных культур и качество получаемой продукции. Проанализированы взаимодействие тяжелых металлов с глинистыми минералами и роль органических удобрений в изменении степени подвижности ТМ. Указаны приемы снижения фитотоксичности почв и защиты растений от загрязнения ТМ.

Ключевые слова: тяжелые металлы, органичекое удобрение, сельскохозяйственные культуры, фитотоксичность.

The effect of heavy metals on crop productivity and production’s quality is shown. The interaction of heavy metals with clay minerals and the role of organic manure on the mobility of the TM are presented. The techniques of reducing the phytotoxicity of soil and plant protection from contamination of TM are given.
Key words: heavy metals, organic fertilizer, crops, phytotoxicity.

Загрязнение почв тяжелыми металлами (ТМ) относится к необратимым видам деградации. Практически невозможно снизить валовое содержание ТМ в загрязненных почвах. Однако, можно значительно снизить их подвижность и сделать менее доступными для растений. Среди основных приемов детоксикации и рекультивации почв, загрязненных ТМ, выделяют известкование, внесение органических и минеральных удобрений, применение цеолитов, глинование, подбор устойчивых сельскохозяйственных растений, снижающих подвижность тяжелых металлов, закрепляющих их в почве. Это приводит к уменьшению их доступности для растений, снижению токсичности и сокращению их накоплений в биомассе растений. Несмотря на разногласия в том, какой процесс преимущественно контролирует подвижность ТМ в почвах, адсорбция — поглощение ионов тяжелых металлов или образование труднорастворимых соединений, наблюдения разных авторов показывают, что они наименее подвижны при нейтральной и слабощелочной реакции среды. Известкование почвы приводит к снижению подвижности тяжелых металлов за счет образования труднорастворимых соединений, а также сорбции их оксидами и гидроксидами железа и марганца. Наибольший эффект обеспечивает внесение только очень высокой дозы извести, соответствующей 30 т/га СаС03. Снижение поступления ТМ в растения под влиянием известкования наблюдается вплоть до применения дозы известковой муки, соответствующей 40 т/га СаСО3. Положительное влияние известкования как детоксиканта может проявляться и в почвах с оптимальной для роста и развития растений реакцией среды. При достижении с помощью известкования реакции почвенного раствора в интервале рН 6,0-6,5 большинство ТМ образуют труднорастворимые соединения в виде карбонатов. Одновременно резко возрастает содержание водорастворимого и обменного кальция, в результате чего уменьшается способность корневой системы растений к поглощению ряда металлов [3].
На черноземах обыкновенных к наиболее эффективным и малозатратным агроприемам, повышающим насыщение ППК кальцием и блокирование подвижности ТМ, относятся кальцийсодержащие соединения (карбонат кальция, дефекат, фосфогипс, внесенные по 5 т/га за ротацию севооборота).
Кроме химических превращений при известковании почв, сопровождающихся изменением валентности и подвижности металлов, их фитотоксичности, транслокации в растения, существуют другие механизмы. Они влияют на поведение металлов в системе почва-растение, из которых на первое место выступает живой организм. Например, обнаружено, что корневые выделения растений семейства злаковых способны переводить некоторые металлы из неподвижных в очень подвижные соединения. По всей вероятности, это связано с органо-минеральными комплексами. Уменьшение кислотности почвы способствует усилению поглощения ТМ дикорастущими и луговыми растениями [1]. Есть виды растений, обладающие супераккумулятивными способностями по отношению к определенным тяжелым металлам. Они могут быть использованы для выращивания с целью очистки загрязненных почв от элементов, представляющих опасность при употреблении в пищу животными и человеком.
Этот прием получил название фиторемедиация. Растение-фиторемедиатор, кроме супераккумулирующей способности, должно развивать большую вегетативную массу и иметь высокий биологический коэффициент поглощения металлов в широком интервале рН. Очистка почв с помощью растений эффективна, когда уровень загрязнения невысок, а элемент-загрязнитель представляет большую опасность для пищевых целей и имеет низкие уровни допустимых концентраций для почвы и продуктов питания. По данным Ю.В. Алексеева [1], такие растения как одуванчик, лютик едкий, клевер ползучий на кислой почве содержали кадмия больше, чем на почве нейтральной, несмотря на то, что этого элемента в кислой почве было вдвое меньше, чем в слабокислой. Среди культурных средоулучшителей, в первую очередь, используются многолетние бобовые травы и их смеси со злаковыми.
Уменьшение токсического действия ТМ наблюдается при внесении фосфатов в почву. Внесение диаммонийфосфата приводит к значительной фиксации кадмия. Фосфатообразование часто является преимущественным процессом, контролирующим переход ТМ из жидких фаз в твердые.
Одно из важнейших мест в детоксикации ТМ занимает внесение органических удобрений, которые выступают как хорошие адсорбенты катионов и анионов, повышают буферность почвы, понижают концентрацию солей в почве благодаря высокой реакционной способности, обусловленной значительной емкостью обмена. При внесении органических удобрений в загрязненную почву можно ожидать уменьшения подвижности ТМ вследствие образования различных органоминеральных комплексов, обладающих низкой растворимостью. Однако надо иметь в виду, что при этом образуются водорастворимые низкомолекулярные органические комплексы, увеличивающие миграционную способность металлов. Так, внесение в почву свежего навоза и слаборазложившейся соломы способствует росту подвижности ТМ [4]. Органическое вещество обладает высокой реакционной способностью за счет большой удельной поверхности (300-600 м2/г). Гуминовые вещества в силу неоднородности своей структуры и поливалентности могут взаимодействовать с ионами тяжелых металлов путем ионного обмена, поверхностной адсорбции, комплексообразования и коагуляции. Органические удобрения и кальцийсодержащие мелиоранты способствуют закреплению элементов в почве, образуя комплексные соединения и тем самым уменьшая их доступность для растений.
В современных условиях черноземы выщелоченные подверглись значительной деградации, выраженной в потере кальция из ППК и увеличении кислотности почвенного раствора. Например, в северной части Тамбовской равнины количество этих почв с кислой реакцией достигло 95 %. В них возрастает активность подвижных форм тяжелых металлов и пестицидов, приводящих к увеличению их в выращиваемой продукции и снижению продуктивности сельскохозяйственных культур до 40 % из-за блокирования жизнедеятельности почвенной микробиоты. Поэтому на этом подтипе чернозема эффективнее вносить высокие дозы мелиорантов.
Изучение взаимодействия ТМ с глинистыми минералами позволило сделать предположение, что для снижения фитотоксичности можно использовать природные цеолиты, которые являются не только хорошими сорбентами вредных веществ, но и источником питательных элементов. Природные цеолиты характеризуются высокой селективностью поглощения по отношению к ТМ. По нашим данным, внесение цеолита — клиноптилолита в почву в дозе 15 т/га приводит к увеличению емкости поглощения на 15-25 %, последействие прослеживается в течение 5-7 лет.
Высокая сорбционная способность цеолитов объясняется большой общей площадью поверхности 720-880 м2/г и высокой емкостью катионного обмена, которая может достигать 100 мг-экв./100 г [1,2].
Все приемы снижения фитотоксичности почв можно подразделить на предупредительные и способствующие ликвидации уже существующего загрязнения. Основное мероприятие по защите почв и растений от загрязнения ТМ — предотвращение загрязнения, которое базируется на совершенствовании технологий производства, создании замкнутых технологических систем, на контроле внесения в почву отходов промышленности в качестве удобрений и мелиоратов.

Литература
1. Алексеев Ю.В., Лепкович И.П. Кадмий и цинк в растениях луговых фитоценозов //Агрохимия. — 2003, № 9. — С. 66-69.
2. Немцев Н.С. Технологические приемы, направленные на восстановление загрязненных тяжелыми ме¬таллами почв // Вест.РАСХН. — 2003, №1. — С. 13-15.
3. Овчаренко М.М., Шильников И.А., Полякова Д.К. Влияние известкования и кислотности почвы на поступление в растения тяжелых металлов // Агрохи¬мия. — 1996, № 1. — С. 74-84.
4. Herms V., Brummer G. Influence of different types of natural organic matter on the solubility of heavy metals in soils // Environ. Effect. Org. and Jnorg. Contam. Sewage Sludge. Рос. Work. Stevenage. — 1983. — P. 209-214.

Источники и возможные последствия для здоровья человека загрязнения почвы пестицидами, нитратами и тяжелыми металлами

Определение и применение

Пестициды — химические вещества, используемые для борьбы с органическими, растительными или живыми вредителями. Термин включает определенные соединения, применяемые в качестве регулятора роста растений, дефолианта, осушителя или агента для прореживания плодов. Помимо этого, они используются до или после сбора урожая, для защиты готового товара от порчи при хранении и транспортировке.

Обработка пестицидами

Соединения пестицидов различаются исходя из характера использования и главного раздражителя. Некоторые группы:

  • гербициды — для борьбы и профилактики сорняков;
  • инсектициды — против мелких вредителей, включая насекомых;
  • нематоциды — при значительном вреде круглыми червями;
  • бактерициды — против бактериальных заболеваний;
  • зооциды — для устранения грызунов;
  • арборициды — с целью уничтожения органической растительности древесного и кустарного типа.

К самым распространенным относятся гербициды, на долю которых приходится 80% от всего использования.

Использование пестицидов способно снизить потерю урожайности сельскохозяйственных культур. Это позволяет сократить расходы в несколько раз. Экономически обусловленная эффективность способствует их широкому распространению. Так, ежегодная выработка химической продукции в среднем составляет 2 млн. т, включая более 100000 различных коммерческих наименований.

Источники загрязнения почвы тяжелыми металлами

Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет разные источники:

1. отходы металлообрабатывающей промышленности;

2. промышленные выбросы;

3. продукты сгорания топлива;

4. автомобильные выхлопы отработанных газов;

5. средства химизации сельского хозяйства.

Металлургические предприятия ежегодно выбрасывают на поверхность земли более 150 тыс. тонн меди, 120 тыс. тонн цинка, около 90 тыс. тонн свинца, 12 тыс. тонн никеля, 1,5 тыс. тонн молибдена, около 800 тонн кобальта и около 30 тонн ртути. На 1 грамм черновой меди отходы медеплавильной промышленности содержат 2,09 тонн пыли, в составе которой содержится до 15% меди, 60% окиси железа и по 4% мышьяка, ртути, цинка и свинца. Отходы машиностроительных и химических производств содержат до 1 г/кг свинца, до 3 г/кг меди, до 10 г/кг хрома и железа, до 100 г/кг фосфора и до 10 г/кг марганца и никеля. В Силезии вокруг цинковых заводов громоздятся отвалы с содержанием цинка от 2 до 12% и свинца от 0,5 до 3%, а в США эксплуатируют руды с содержанием цинка 1,8%.

С выхлопными газами на поверхность почв попадает более 250 тыс. тонн свинца в год; это главный загрязнитель почв свинцом. Тяжелые металлы попадают в почву вместе с удобрениями, в состав которых они входят как примесь.

Хотя тяжелые металлы иногда обнаруживаются в почвах в низких концентрациях, они формируют устойчивые комплексы с органическими соединениями и вступают в специфические реакции адсорбции легче, чем щелочные и щелочноземельные металлы.Вблизи предприятий естественные фитоценозы предприятий становятся более однообразными по видовому составу, так как многие виды не выдерживают повышения концентрации тяжелых металлов в почве. Количество видов может сокращаться до 2-3, а иногда до образования моноценозов.В лесных фитоценозах первыми реагируют на загрязнения лишайники и мхи. Наиболее устойчив древесный ярус. Однако длительное или высокоинтенсивное воздействие вызывает в нем сухостойкие явления.Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.

Особенно трудной задачей является восста­новление растительного покрова на отвалах вскрышных пород и хвостохранилищах (хвостах) выработок, где добывались руды металлов: такие хвосты обычно бедны элементами питания, бога­ты токсичными металлами и слабо удерживают воду. Серьезной проблемой для окружающей сре­ды является ветровая эрозия рудниковых отва­лов.
Нормирование содержания тяжелых металлов в почве
Нормирование содержания тяжелых металлов в почве и растениях является чрезвычайно сложным из-за невозможности полного учета всех факторов природной среды. Так, изменение только агрохимических свойств почвы (реакции среды, содержания гумуса, степени насыщенности основаниями, гранулометрического состава) может в несколько раз уменьшить или увеличить содержание тяжелых металлов в растениях. Имеются противоречивые данные даже о фоновом содержании некоторых металлов. Приводимые исследователями результаты различаются иногда в 5-10 раз.

Предложено множество шкал экологического нормирования тяжелых металлов. В некоторых случаях за предельно допустимую концентрацию принято самое высокое содержание металлов, наблюдаемое в обычных антропогенных почвах, в других — содержание, являющееся предельным по фитотоксичности. В большинстве случаев для тяжелых металлов предложены ПДК, которые превосходят реально допустимые значения концентраций металлов в несколько раз.

Для характеристики техногенного загрязнения тяжелыми металлами используется коэффициент концентрации, равный отношению концентрации элемента в загрязненной почве к его фоновой концентрации.

В таблице 1 приведены официально утвержденные ПДК и допустимые уровни их содержания по показателям вредности. В соответствие с принятой медиками-гигиенистами схеме нормирование тяжелых металлов в почвах подразделяется на транслокационное (переход элемента в растения), миграционное водное (переход в воду), и общесанитарное (влияние на самоочищающую способность почв и почвенный микробиоценоз).

Таблица 1. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почвах (по состоянию на 01.01.1991. Госкомприрода СССР, № 02-2333 от 10.12.90).

Предельно допустимые количества (ПДК) тяжелых металлов в почве
ЭлементПДК, мг/кг почвы с учетом фона
Валовое содержание
Марганец1500
Ванадий150
Свинец30
Мышьяк2,0
Ртуть2,1
Свинец и ртуть2+1
Медь55
Никель85
Цинк100
Подвижные формы
Медь3,0
Никель2,0
Цинк23,0
Кобальт5,0
Хром6,0

Из материалов следует, что в основном предъявлены требования к валовым формам тяжелых металлов. Среди подвижных только медь, никель, цинк, хром и кобальт. Поэтому в настоящее время разработанные нормативы уже не удовлетворяют всем требованиям.

Валовое содержание является фактором емкости, отражающим в первую очередь потенциальную опасность загрязнения растительной продукции, инфильтрационных и поверхностных вод. Характеризует общую загрязненность почвы, но не отражает степени доступности элементов для растения. Для характеристики состояния почвенного питания растений используются только их подвижные формы.

Нормативы для подвижных форм: предложено несколько ориентировочных нормативных шкал. Ниже находится пример одной из шкал предельно допустимых подвижных форм тяжелых металлов.

Таблица 2. Предельно допустимое содержание подвижной формы тяжелых металлов в почве, мг/кг экстрагент 1н. HCl (Х. Чулджиян и др., 1988).

ЭлементСодержаниеЭлементСодержаниеЭлементСодержание
Hg0,1SbPb
Cd1,0AsZn
CoNiV
CrCuMn

Экологическое воздействие

Использование пестицидов вызывает ряд экологических проблем. Более 98% распыляемых инсектицидов и 95% гербицидов достигают места назначения, что приводит к тяжелым последствиям для окружающей среды и для почвы.

Проблема загрязнения почв пестицидами — важнейшая экологическая опасность для современного общества.

Широкое применение в сельскохозяйственном производстве приводит к деградации естественной микрофлоры почвы. Это особо выражено при чрезмерной или неправильной эксплуатации. При повышенных дозах возможно загрязнение воды, что объясняется испарением из почвенного покрова.

Наиболее стойким видом считаются хлорорганические пестициды. Их пагубное воздействие на почву продолжается десятилетиями, что отрицательно влияет на сохранение почвенного покрова. Повышенное накопление данного вещества оказывает сокрушительный вред на экологию, вплоть до развития заболеваний у людей и животных.

Хлорорганические пестициды более стойкие

Главные источники загрязнения — вещества для выращивания сельскохозяйственных культур. Также они применяются для уничтожения нежелательных растений в аквариумах, при чистке механического оборудования или в качестве агротехнического метода. В этом случае влияние пестицидов на почву незначительное.

Контроль за загрязнением почв.

Почвенный покров — важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.
В настоящее время возросшее воздействие человека на почву вследствие все большего использования земель, их ресурсов для индустриального и жилищного строительства, роста потребностей в продуктах питания, приводит к изменению характера почвы, меняются факторы почвообразования — рельеф, микроклимат. Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений изменяются свойства почвы и почвообразовательные процессы, потенциальное плодородие, снижается технологическая и питательная ценность сельскохозяйственной продукции.

Загрязнителем почв может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих в рамки своей обычной концентрации, Основным показателем, характеризующим воздействие загрязняющих веществ на окружающую природную среду, являются предельно допустимая концентрация (ПДК). С позиции экологии предельно допустимые концентрации конкретного вещества представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды (в частности, химических соединений), при которых их содержание не выходит за допустимые границы.

Принято различать естественное и антропогенное загрязнение почвы. Естественное загрязнение почв возникает в результате природных процессов в биосфере, происходящих без участия человека и приводящих к поступлению в почву химических веществ из атмосферы, литосферы или гидросферы, например, в результате выветривания горных пород или выпадения осадков в виде дождя или снега, вымывающих загрязняющие ингредиенты из атмосферы.

Наиболее опасно для природных экосистем и человека антропогенное загрязнение почвы, особенно техногенного происхождения. Наиболее характерными загрязнителями являются пестициды, удобрения, тяжелые металлы и другие вещества промышленного происхождения.

Контроль радиоактивного загрязнения почвы.

Радиоактивность почв обусловлена содержанием в них радионуклидов. Различают естественную и искусственную радиоактивность.

Естественная радиоактивность почв вызывается естественными радиоактивными изотопами, которые всегда в тех или иных количествах присутствуют в почвах и почвообразующих породах.

Естественные радиоактивные элементы распределяются по профилю почв обычно относительно равномерно, но в некоторых случаях они аккумулируются в иллювиальных и глеевых горизонтах. В почвах и породах присутствуют преимущественно в прочносвязанной форме.

Искусственная радиоактивность почв обусловлена поступлением в почву радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Образование изотопов в почвах может происходить вследствие наведенной радиации. Наиболее часто искусственное радиоактивное загрязнение почв вызывают изотопы 235U, 238U, 239Pu, 129I, 131I, 144Се, 140Ba, 106Ru, 90Sr, 137Cs и т. д.

Экологические последствия радиоактивного загрязнения почв заключаются в следующем. Включаясь в биологический круговорот, радионуклиды через растительную и животную пищу попадают в организм человека и, накапливаясь в нем, вызывают радиоактивное облучение. Радионуклиды, подобно многим другим загрязняющим веществам, постепенно концентрируются в пищевых цепях.

В экологическом отношении наибольшую опасность представляют 90Sr и 137Cs. Это обусловлено длительным периодом полураспада (28 лет 90Sr и 33 года 137Cs), высокой энергией излучения и способностью легко включаться в биологический круговорот, в цепи питания. Стронций по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей, а цезий близок калию и включается во многие реакции живых организмов.

Искусственные радионуклиды закрепляются в основном (до 80 — 90 %) в верхнем слое почвы. Наибольшей сорбцией обладают почвы с высоким содержанием гумуса, тяжелым гранулометрическим составом, богатые монтмориллонитом и гидрослюдами, с непромывным типом водного режима. В таких почвах радионуклиды способны к миграции в незначительной степени.

Скорость самоочищения почв от радиоизотопов зависит от скоростей их радиоактивного распада, вертикальной и горизонтальной миграции. Период полураспада радиоактивного изотопа — время, необходимое для распада половины количества его атомов.

Особенность радиоактивного загрязнения почвенного покрова заключается в том, что количество радиоактивных примесей чрезвычайно мало и они не вызывают изменений основных свойств почвы — рН, соотношения элементов минерального питания, уровня плодородия. Поэтому, в первую очередь, следует лимитировать (нормировать) концентрации радиоактивных веществ, поступающих из почвы в продукцию растениеводства.

Поскольку в основном радионуклиды являются тяжелыми металлами, то основные проблемы и пути нормирования, санации и охраны почв от загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами в большой степени сходны и зачастую могут рассматриваться вместе.

http://asprus.ru/blog/met/tyazhelye-metally/
https://natural-world.ru/problemy/tyazhelye-metally-v-pochve.html

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

X