Экологическая оценка эффективности использования осадка сточных вод в качестве удобрений
ларков, к средне - от 10
до 30 кларков, к сильно - свыше 30 кларков.
Известно, что техногенное загрязнение оказывает влияние не только на
биоту почв, но и на их физические, физико-химические и химические свойства.
Почвы в неодинаковой степени инактивируют поступающие элементы -
токсиканты, а наличие разных форм токсикантов в почве затрудняет выбор той
из них, которая была бы наиболее пригодной для целей нормирования (Ильин
В.Б., 1985; Важенин И.Г., 1985; Зырин Н.Г., Каплунова Е.В., 1985; Кочуров
Б.И., Зайцев В.Я., 1987).
По мнению Н.Г. Зырина (1985), в условиях кислой неокультуренной
дерново-подзолистой почвы уровень кадмия в 2,5 мг/кг (10 раз больше
фонового), цинка - 125 мг/кг (5раз больше фонового) уже можно считать
опасным. Этими авторами выявлено также пороговое значение содержания
тяжелых металлов в почве, приводящее к их накоплению в растениях, в
количестве выше, чем ПДК. Для свинца - 150, кадмия - 0,2, цинка - 85 мг/кг
для неокультуренной дерново-подзолистой почвы.
Соответственно, для дерново-подзолистой окультуренной - свинца -650,
кобальта - 2,5, цинка - 80; для типичного чернозема: кобальта - 5,0, цинка
- 115 мг/кг. В исследованиях Р.И. Первухиной (1983) была дана оценка
трансформации соединений техногенных металлов в почве и доступность их для
растений. Результаты эксперимента показали, что внесение кадмия в составе
пыли металлургического предприятия снижает урожайность ячменя на дерново-
подзолистой неокультуренной почве при содержании кадмия 10 мг/кг, на
слабоокультуренной - 20 мг/кг.
Экспериментальными исследованиями, проведенными на кафедре
коммунальной гигиены Днепропетровского медицинского института
установлено, что повышенное содержание химических веществ в почве
существенно влияет на самоочищение почвы. Уровень предельной концентрации
по железу - до 5000 мг/кг, марганцу - 1000 мг/кг.
В растениях, выращенных в зоне действия промышленных выбросов,
содержание железа в зерне - до 300 мг/кг или в 2 раза больше;
содержание железа в свекле колебалось от 465 до 705 мг/кг, это в 8,2-
12,4% больше, чем в контроле (Шелюг М.Я., 1983).
На почвах разного типа тяжелые металлы при одних и тех же
концентрациях оказывают на растения различное действие. Это обусловлено
разной кинетикой и превращением этих веществ в почве. В опытах с
суглинистой почвой, торфом и черноземом внесение ртути в дозе 10 мг/кг
практически не вызывало изменений в элементном составе зерновых. Внесение
той же дозы в песчаную почву и супесчаный суглинок привело к накоплению
ртути в соломе пшеницы до 5,7 мг/кг сухой массы и невызреванию овса
(Покровская С.Ф., 1987).
Работами Зимакова И.Е. (1979) было исследовано действие нитрата ртути
на опесчаненной дерново-подзолистой почве на горох, кукурузу, овес, рожь и
пшеницу, доза внесения в расчете на металл 0,1; 1; 10 мг/кг почвы.
Наибольшая концентрация ртути наблюдалась через 30 дней, затем несколько
снизилась, оставаясь в среднем постоянной, но при этом превышала фон в
5...10 раз.
Закономерное накопление кадмия растениями в зависимости от основных
почвенных факторов характеризуется схемой, предложенной в работе (Рэуце К.,
Кырстя С., 1986).
|Низкое |Увеличение |PH |Снижение |Высокое |
|Содержание | | | |содержание |
|кадмия | | | |кадмия |
| |Увеличение |Содержание глины|Снижение | |
| |Увеличение |Содержание |Снижение | |
| | |гумуса | | |
| |Увеличение |Щелочные |Снижение | |
| | |удобрения | | |
| | |физиологически | | |
| | |кислые | | |
Загрязнение сельскохозяйственных угодий кадмием складывается из
нескольких составляющих. Во-первых, это атмосферное поступление. В
промышленно-развитых районах в среднем в год выпадает 0,2...9кг/км2
кадмия (Петрухин В.А., 1986).
Второй источник поступлений - осадки городских сточных вод. Обширная
информация по данному вопросу предоставлена в ряде работ (Покровская С.Ф.,
1981; Гольдфарб Л.Л., Туровский Н.С., Беляев С.Д., 1983; Касатиков В.А.,
1984; Алексеев Ю.В, 1987).
И, наконец, третий источник - это минеральные удобрения. Так, в ФРГ со
средними дозами фосфорных удобрений в год поступает 3...5 г кадмия на 1га
(Sauerbeck D., 1980). В связи с этим фермы-производители приняли решение о
введении нормы на содержание кадмия в удобрениях, которая составляет 90
мг/кг (Stadelmann F.X., 1983).
Однако, оценивая минеральные фосфорные удобрения и ОСВ как
потенциальный источник загрязнения тяжелыми металлами Г.А. Соловьев и А.В.
Голубев (1981) подчеркивали, что необходимо исходить из их мобильности и
доступности растениям. Она зависит как от рН почвы, содержания
органического вещества и сопутствующих элементов, в частности, кальция,
цинка, формы кадмия. Среди процессов, играющих важную роль в поступлении
кадмия в растения, является диффузия. Чем ниже рН почвенного раствора, тем
выше коэффициент диффузии кадмия.
Насыщение почв ионами H+ приводит к увеличению диффузии по сравнению с
естественными почвами, но внесение кальция снижает подвижность его в почвах
(Алексеев А.А., Зырин Н.Г., 1980). Исследованиями (Klein-Landenkoff U.,
1986) было доказано, что внесение ОСВ в качестве органического удобрения
показало защитные механизмы почвы. Этому способствовало внесение
известковых удобрений. Доза 85-170 ц/га снижала поступление кадмия в
растения на 20-30%. Другие авторы (Bidwell A.M., Dowdy R.H., 1987)
отмечали, что внесение в 15 см слой почвы до 25,2 кг/га кадмия в составе
осадков сточных вод (в течение 3-х лет) повысило содержание данного
элемента в зерне до 5,18 мг/кг. Однако, другими исследователями не
отмечалось негативное действие кадмия, содержащегося в осадках сточных вод.
Так, 39-летние исследования не выявили существенных изменений в химическом
составе растений (Wedder M.D., 1987).
Тяжелые металлы находятся в почве в различной форме. Они могут
включаться в твердую фазу почвы, находиться в виде свободных ионов в
почвенных растворах, в виде растворимых органоминеральных комплексов или
адсорбированными на коллоидных частицах. Сульфокислоты образуют растворимые
хелаты металлов в широком диапазоне рН, увеличивая, таким образом, их
растворимость. Эти комплексы, обычно, более стабильны, чем аналогичные
комплексы гуминовых кислот (Kieken L., 1983), которые также играют роль
депонента тяжелых металлов.
Поступление тяжелых металлов в растения зависит от многих факторов.
Имеются данные, позволяющие вывести определенную закономерность между
накоплением и принадлежностью к семейству, биологическими особенностями
вида, сорта.
По данным Kuboi T., Noguchi A. (1986), наиболее устойчивыми к
накоплению кадмия оказались бобовые. Умеренно накапливали этот ион
злаковые, лилейные, тыквенные и зонтичные. Большие концентрации кадмия
отмечались у крестоцветных, пасленовых, сложноцветных, маревых. Однако,
такое деление оказалось довольно условным. Испытание разных доз кадмия (от
1 до 300 мг/кг субстрата) показало, что внутри каждой группы каждого
семейства наблюдается устойчивость к данному элементу. Турнепс не проявлял
признаков токсикоза даже при максимальной дозе, в то время как репа уже при
30 мг/кг проявляла признаки токсикоза.
М.С. Паниным (1980) предложен несколько иной подход к данной проблеме,
но основывающийся опять-таки на способности накопления того или иного
элемента растениями. По его данным, по среднему уровню накопления
определенного элемента в теле растения по отношению к разным ионам разные
семейства можно расположить так: Со сложноцветные, злаковые, лебедовые,
розоцветные, бобовые; Си сложноцветные, злаковые, лебедовые, бобовые,
розоцветные, крестоцветные; Mo - бобовые, злаки, сложноцветные,
крестоцветные, гречишные.
По реакции сельскохозяйственных растений к различным металлам
существует также и сортовая специфичность, которая закреплена
генетически.
Исследованиями Brune H. (1984) было показано, что 10 сортов салата,
выращиваемых в песке при одинаковой концентрации кадмия в питательной
среде, равной 0,1 мг/л, накапливали разное количество кадмия - 0,4 до 26
мг/кг.
У растений в условиях загрязнения интенсивно работают механизмы
защиты, которые предохраняют до определенного момента надземные органы от
поступления избыточного количества тяжелых металлов (Ильин В.Б., Степанова
М.Д., 1980). При всем этом действие токсикантов при высокой их концентрации
может все же усиленно проникать в растения. Однако степень накопления в
различных частях растений будет различная (Ильин В.Б., Гармаш Г.А.,1981).
Наиболее сильно идет накопление свинца в корневой системе, причем
количество ионов металла может превышать контроль более, чем в 7 раз. В
меньшей степени его накапливают листья и репродуктивные части растений. Это
объяснимо тем, что в процессах метаболизма в растениях образуются
разнообразные органические соединения с хелатирующими свойствами.
| |  скачать работу |
Экологическая оценка эффективности использования осадка сточных вод в качестве удобрений |
