Контроль за содержанием тяжелых металлов при длительном применении удобрений в системе агроэкологического мониторинга в земледелии орошаемой зоны Казахстана
Группировка почв по содержанию подвижных форм тяжелых металлов, извлекаемых ацетатно-аммонийным буферным раствором. Влияние систематического применения полного минерального удобрения на содержание тяжелых металлов в почвах юго-восточной зоны Казахстана.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.06.2018 |
| Размер файла | 22,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Контроль за содержанием тяжелых металлов при длительном применении удобрений в системе агроэкологического мониторинга в земледелии орошаемой зоны Казахстана
Темел Сарыилдыз, Универстет Кастамону, Турция
Сара Рамазанова, Казахский НИИ земледелия и растениеводства,
Республика Казахстан
Раушан Рамазанова, Казахский агротехнический университет им.С.Сейфуллина
Почва, являясь одним из наиболее важных компонентов экосистем, испытывает сильное влияние токсичных ингредиентов промышленных выбросов, автотранспорта, средств химизации (тяжелых металлов и соединений серы, фтора и др.), поскольку способна к их аккумуляции [1]. Возможное загрязнение почвы за счет средств химизации обусловлено применением удобрений, не отвечающих по своему составу требованиям экологической безопасности или при нарушении общепринятых рекомендаций по их применению [2,3]. Тяжелые металлы в минеральных удобрениях являются естественными примесями, содержащимися в агрорудах. Наиболее существенным как по набору, так и по концентрации примесей ТМ являются фосфорные удобрения. Вероятность загрязнения объектов агроэкосистемы за счет примесей ТМ и токсичных элементов (ТЭ) в фосфорных удобрениях обусловлена практически повсеместным их применением под различные сельскохозяйственные культуры, в том числе имеющие пищевое или кормовое значение. Рассматривая удобрения как один из потенциальных источников загрязнения почв ТМ, необходимо постоянно осуществлять контроль за почвой и растениями, так как имеются данные об аккумуляции ТМ в почвах и в выращенных на них растениях [4,5]. Опасность, вызываемая загрязнением ТМ, усугубляется еще и слабым выведением их из почвы [6, 7].
Для получения объективной картины загрязнения агроценоза необходима система наблюдений за состоянием земель сельскохозяйственного назначения, своевременного выявления изменений, их оценок, предупреждения и устранения отрицательных последствий, или агроэкологический мониторинг.
Одним из видов агроэкологического мониторинга является научный мониторинг, основанный на системе наблюдений за изменением состояния объектов на стационарных участках, в качестве которых выступают делянки полевых опытов, базовые варианты которых используются в качестве полигонов.
Проводимая работа осуществлялась в несколько этапов. В данной публикации приведены результаты исследований по одному из них, в частности по оценке пахотных почв по загрязненности тяжелыми металлами.
Исследования по разработке системы агроэкологического мониторинга проводились на базе стационарных полевых опытов пяти исследовательских институтов Республики Казахстан. Институты, полевые опыты которых были приняты в качестве полигонов, представляют три природно-хозяйственные зоны орошаемой зоны страны - пустынную, предгорную пустынно-степную и субтропическую предгорно-полупустынную. Все они отличаются по климатическим показателям и типам и свойствам почв.
Также проводилось определение содержания подвижных форм тяжелых металлов в длительных стационарных опытах с удобрениями Казахского НИИ земледелия и растениеводства (1961-2010 гг.), Казахского НИИ картофельного хозяйства (1992-2010 гг.) и Казахского национального аграрного университета (1983-2010 гг.)
Почвы отбирались с вариантов полевых опытов с удобрениями, в которых определяли содержание подвижных форм тяжелых металлов. Их экстракция проводилась ацетатно-аммонийным буфером (рН 4,8) с последующим определением на атомно-абсорбционном спектрофотометре Shimadzu-150A.
Для оценки степени загрязненности почв использованы градации Почвенного института им.В.Докучаева (таблица 1).
Таблица 1 - Группировка почв по содержанию подвижных форм тяжелых металлов, извлекаемых ацетатно-аммонийным буферным раствором [8]
|
Элемент |
Фон |
Градации уровней загрязнения, мг/кг почвы |
||||||
|
слабый |
умеренный |
средний |
повышенный |
высокий |
очень высокий |
|||
|
Cd |
<0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
|
|
Cu |
<1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Zn |
<5 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
|
Ni |
<2 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
|
|
Pb |
<0,8 |
0,8 |
1,5 |
2,3 |
3,2 |
4,0 |
5,0 |
|
|
Co |
<0,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|
|
Cr |
<10 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
Почвы полигонов, входящих в агроэкологический мониторинг различаются по степени загрязненности тяжелыми металлами (таблица 2). При этом практически все они относятся к категории незагрязненных цинком и медью. По содержанию никеля относятся к категории незагрязненных, слабо- и умеренно загрязненных. По свинцу и кобальту отмечается высокая загрязненность почв большинства полигонов.
Сероземы обыкновенные не загрязнены кадмием - наиболее токсичным металлом. По содержанию свинца почвы относятся к категории умеренного уровня, содержание кобальта и цинка относит почвы к категории слабой загрязненности.
Загрязненность светло-каштановых почв в слабой и умеренной степени отмечается по элементам никель, кобальт, хром. Почвы не загрязнены медью и цинком.
Увеличения содержания тяжелых металлов в почве, выходящего за пределы одной градации загрязненности при внесении минеральных удобрений не установлено. исключение представляют данные по свинцу и кобальту, высокий уровень загрязненности которыми характерен для темных и светлых сероземов, лугово-болотных почв. В какой-то мере это можно объяснить приближенностью полигонов к техногенным источникам, что повлекло за собой их накопление как на фоне без удобрений, так и на удобренных фонах.
Нами также было изучено влияние систематического применения полного минерального удобрения на содержание тяжелых металлов в светло-каштановой, темно-каштановой и лугово-каштановой почвах юго-восточной зоны Казахстана. почва металл удобрение агроэкологический
Для расчета количества тяжелых металлов, поступивших в почву с удобрениями, использовали данные длительных стационарных опытов и содержание тяжелых металлов в удобрениях (таблица 3).
Таблица 3 - Содержание тяжелых металлов в удобрениях, использованных в опытах, мг/кг (Попова А.А., 1991; Говорин В.В., Виноградова С.Б., 1991)
|
Виды удобрений |
Cd |
Pb |
Zn |
Cu |
|
|
Мочевина |
0,24 |
1,30 |
6,0 |
0,8 |
|
|
Аммофос |
0,11 |
0,61 |
8,0 |
45,5 |
|
|
Суперфосфат простой гранулированный |
3,50 |
4,25 |
19,3 |
14,3 |
|
|
Двойной суперфосфат |
2,60 |
32,40 |
28,8 |
15,4 |
|
|
Калий хлористый |
4,25 |
12,5 |
12,3 |
4,5 |
|
|
Калийная соль |
0,21 |
1,22 |
1,1 |
3,3 |
Таблица 2 - Влияние минеральных удобрений на содержании е тяжелых металлов в орошаемых почвах юного и юго-восточного Казахстана
|
№ |
Исследовательские институты |
Тип почвы |
Вариант* |
Подвижные формы тяжелых металлов, мг/кг и группа загрязненности (ГЗ) почв |
||||||||||||||
|
Cd |
Cu |
Zn |
Ni |
Pb |
Co |
Cr |
||||||||||||
|
мг/кг |
ГЗ |
мг/кг |
ГЗ |
мг/кг |
ГЗ |
мг/кг |
ГЗ |
мг/кг |
ГЗ |
мг/кг |
ГЗ |
мг/кг |
ГЗ |
|||||
|
1 |
Казахский НИИ риса |
Лугово-болотные |
без удобрений |
0,42 |
2 |
2,28 |
2 |
3,52 |
0 |
3,65 |
1 |
8,88 |
6 |
2,66 |
5 |
17,1 |
1 |
|
|
с удобрениями |
0,51 |
2 |
2,43 |
2 |
3,29 |
0 |
3,58 |
2 |
10,36 |
6 |
2,88 |
5 |
20,0 |
1 |
||||
|
2 |
Южно-Казахстанский НИИ сельского хозяйства |
Сероземы темные |
без удобрений |
0,55 |
3 |
0,67 |
0 |
3,70 |
0 |
2,80 |
1 |
10,90 |
6 |
2,94 |
5 |
38,1 |
3 |
|
|
с удобрениями |
0,55 |
3 |
0,64 |
0 |
4,10 |
0 |
2,78 |
1 |
10,30 |
6 |
1,69 |
3 |
20,8 |
2 |
||||
|
3 |
Махтааральская опытная станция (Чимкент) |
Сероземы светлые |
без удобрений |
0,42 |
2 |
1,06 |
1 |
1,54 |
0 |
2,24 |
1 |
7,41 |
6 |
2,11 |
4 |
32,0 |
3 |
|
|
с удобрениями |
0,48 |
2 |
0,94 |
0 |
1,34 |
0 |
2,39 |
1 |
5,80 |
6 |
2,66 |
5 |
30,0 |
3 |
||||
|
4 |
Казахский НИИ земледелия и растениеводства |
Светло-каштановые |
без удобрений |
0,22 |
2 |
0,56 |
0 |
1,55 |
0 |
2,59 |
1 |
2,33 |
2 |
0,56 |
1 |
15,3 |
1 |
|
|
с удобрениями |
0,24 |
2 |
0,69 |
0 |
2,18 |
0 |
1,50 |
0 |
2,88 |
2 |
1,14 |
2 |
16,0 |
1 |
||||
|
5 |
Талдыкорганский филиал КазНИИЗиР |
сероземы обыкновенные |
с удобрениями |
0,10 |
0 |
0,50 |
0 |
6,80 |
1 |
0,17 |
0 |
2,47 |
2 |
0,72 |
1 |
1,70 |
0 |
Длительное контролируемое внесение минеральных удобрений позволило рассчитать количество привнесенных в почву тяжелых металлов и оценить роль удобрений в процессе загрязнения почв.
При внесении минеральных удобрений в течение длительного времени количество поступившего кадмия в почву составило 0,5-39,1 г, свинца - 2,9-281,2 г, цинка - 1,2-190,2 г, меди - 31,5-79,2 г на 1 гектар. При этом наибольшее количество тяжелых металлов поступает в почву с фосфорными удобрениями.
Таблица 5 - Количество тяжелых металлов, поступивших в почву с удобрениями
|
Виды удобрений |
Нормы удобрений |
Внесено удобрений в физ.весе, кг/га |
Поступило в почву, г/га |
||||
|
Cd |
Pb |
Zn |
Cu |
||||
|
Светло-каштановая почва (Казахский НИИ земледелия и растениеводства) |
|||||||
|
Мочевина |
1 |
5780 |
1,4 |
7,5 |
34,7 |
4,6 |
|
|
Суперфосфат простой |
1 |
5060 |
17,7 |
215,0 |
97,7 |
72,4 |
|
|
Калийная соль |
1 |
4700 |
20,0 |
58,7 |
57,8 |
21,2 |
|
|
Всего |
39,1 |
281,2 |
190,2 |
79,2 |
|||
|
Лугово-каштановая почва (Казахский национальный аграрный университет) |
|||||||
|
Мочевина, аммофос |
1 |
2860 |
0,6 |
2,9 |
20,0 |
6,5 |
|
|
Двойной суперфосфат, аммофос |
1 |
990 |
25,0 |
31,0 |
28,3 |
16,4 |
|
|
Калийная соль |
1 |
1780 |
3,7 |
21,7 |
18,7 |
5,8 |
|
|
Всего |
29,3 |
55,6 |
67,0 |
28,7 |
|||
|
Темно-каштановая почва (Казахский НИИ картофельного и овощного хозяйства) |
|||||||
|
Мочевина |
1 |
1927 |
0,5 |
2,5 |
11,6 |
1,5 |
|
|
Суперфосфат простой |
1 |
1700 |
5,9 |
7,2 |
32,8 |
24,3 |
|
|
Калийная соль |
1 |
1130 |
0,2 |
1,4 |
1,2 |
3,7 |
|
|
Всего |
6,6 |
11,1 |
45,6 |
29,6 |
Доля калийных удобрений во внесении в почву тяжелых металлов значительно ниже, доля азотных - незначительна. Проведенные расчеты показали, что внесение научно-обоснованных доз удобрений не приводит к загрязнению почв тяжелыми металлами. Но все же в системе агроэкологического мониторинга необходимо учитывать потенциальную возможность удобрений вызывать загрязнение тяжелыми металлами и проводить постоянные наблюдения за экологическим состоянием пахотных почв.
Использованная литература
1 Евдокимова Н.В. Ферментативная активность почв в условиях интенсивного применения удобрений // Articles of ВАСХНИЛ. - М., РАСХН. - С.14-16
2 Минеев В.Г. Проблема тяжелых металлов в современном земледелии // Тяжелые металлы и радионуклиды. - М., 1994. - С.42-48
3 Ладонин В.Ф. Влияние комплексного применения средств химизации на содержание тяжелых металлов в почвах и растениях // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - №4. - С.32-35
4 Глуховский А.Б., Малюга Н.Г., Котляров Н.С. Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в почве // Матер.науч.-практ.конф «Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах». - М., 1994. - С. 185-194
5 Дубиковский Г.П. О влиянии химизации земледелия на загрязнение почв микроэлементами // Геохимические методы мониторинга. - Минск, 1980. - С.153-158
6 Алексеев Ю.В. тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л., 1987. - С.141-144
7 Черников В.А., Черекеса А.И. Агроэкология . - М., 2000. - С.529-535
8 Важенин И.Г. Методические рекомендации по обследованию и картографированию почвенного покрова по уровням загрязненности промышленными выбросами. - Москва, 1987. - 25с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие тяжелых металлов, их биогеохимические свойства и формы нахождения в окружающей среде. Подвижность тяжелых металлов в почвах. Виды нормирования тяжелых металлов в почвах и растениях. Аэрогенный и гидрогенный способы загрязнения почв городов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 10.07.2015Исследование основных экологических и химических аспектов проблемы распространения тяжелых металлов в окружающей среде. Формы содержания тяжелых металлов в поверхностных водах и их токсичность. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Микробный ценоз почв.
реферат [33,2 K], добавлен 25.12.2010Тяжелые металлы в водной среде. Действие оксидов тяжелых металлов на организм некоторых пресноводных животных. Поглощение и распределение тяжелых металлов в гидрофитах. Влияние оксидов тяжелых металлов в наноформе на показатели роста и смертности гуппи.
дипломная работа [987,3 K], добавлен 09.10.2013Характеристика тяжелых металлов и их распространение в окружающей среде. Клиническая и экологическая токсикология тяжелых металлов. Атомно-абсорбционный метод определения содержания тяжелых металлов, подготовка и взятие органических проб гидробионтов.
научная работа [578,6 K], добавлен 03.02.2016Физические и химические свойства тяжелых металлов, нормирование их содержания в воде. Загрязнение природных вод в результате антропогенной деятельности, методы их очистки от наличия тяжелых металлов. Определение сорбционных характеристик катионитов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.02.2014Биологическое значение тяжелых металлов и микроэлементов для различных видов растений. Накопление тяжелых металлов в водной среде и в почве. Изучение состава прибрежно-водной растительности исследуемых озер города Гомеля и озер Мозырского района.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.12.2016Знакомство с методами обнаружения тяжелых металлов в высших водных растениях водоемов города Гомеля. Марганец как катализатор в процессах дыхания и усвоения нитратов. Рассмотрение особенностей процесса поглощения металлов растительным организмом.
дипломная работа [166,5 K], добавлен 31.08.2013Биогеохимические свойства тяжелых металлов. Климатические и природные особенности Биробиджанского района Еврейской автономной области, гидрологическая сеть и источники загрязнения вод. Отбор проб и методика определения содержания тяжелых металлов в рыбе.
курсовая работа [434,1 K], добавлен 17.09.2015Биологический мониторинг окружающей среды. Преимущества, сферы применение, средства и методы биоиндикации. Роль и токсикологическое влияние тяжелых металлов (хрома, кобальта, никеля, свинца) на паростки вики - род цветковых растений семейства Бобовые.
дипломная работа [820,7 K], добавлен 19.04.2013Мониторинг состояния окружающей среды. Общие принципы биоиндикации. Биологическая роль и токсикологическое влияние тяжелых металлов. Сравнение влияния концентраций соединения ионов хрома, кобальта, свинца и никеля на контролируемые параметры тест-объекта.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 19.04.2013Общее понятие экологического заболевания. Глобальное загрязнение окружающей среды. Воздействие тяжелых металлов на организм человека. Классификация тяжелых металлов по степени опасности. Экологически обусловленные болезни, примеры некоторых из них.
презентация [387,8 K], добавлен 21.04.2014Особенности тяжелых металлов и экотоксикантов как наиболее загрязняющих окружающую среду веществ. Значение азота, кальция, магния, бора, цинка в жизни растений. Воздействие ацетатов кобальта и свинца на интенсивность флюоресценции хлорофиллов бархатцев.
курсовая работа [163,1 K], добавлен 10.01.2012Источники поступления тяжелых металлов в водные экосистемы. Токсическое действие тяжелых металлов на человека. Оценка степени загрязнения поверхностных вод водоемов, расположенных на территории г. Гомеля, свинцом, медью, хромом, цинком, никелем.
дипломная работа [160,7 K], добавлен 08.06.2013Основные способы переработки текстильных отходов. Технология локальной очистки сточных вод от аммиака, красителей и тяжелых металлов. Эффективность использования 8-оксихинолина при удалении ионов тяжелых металлов из сточных вод текстильных предприятий.
курсовая работа [399,7 K], добавлен 11.10.2010Характеристика спектроскопических методов анализа. Сущность экстракционно-фотометрических методов. Примеры использования метода для определения тяжелых металлов в природных водах. Методика выявления бромид-ионов, нитрат–ионов. Современное оборудование.
курсовая работа [452,5 K], добавлен 04.01.2010Технические предложения по снижению уровня экологической безопасности морской среды. Очистка морской среды от соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов. Десорбция летучих примесей. Очистка загрязненных вод методом обратного осмоса и ультрафильтрации.
практическая работа [396,1 K], добавлен 09.02.2015Тяжелые металлы как группа химических элементов со свойствами металлов и значительным атомным весом либо плотностью, степень их распространенности в окружающей среде. Факторы, влияющие на концентрацию данных веществ в воздухе, влияние на человека.
доклад [12,2 K], добавлен 20.09.2011Атомно-адсорбционная спектрометрия и ее применение в различных областях народного хозяйства. Преимущества и недостатки методов, применяемое оборудование. Примеры использования метода в анализе почв. Измерение массовой концентрации металлов в пробах воды.
курсовая работа [261,0 K], добавлен 07.01.2010Тяжелые металлы в водной среде. Оценка характера воздействия некоторых концентраций оксидов тяжелых металлов в наноформе на основные показатели роста и смертности аквариумных рыб гуппи. Биологическое действие оксидов тяжёлых металлов на организм рыб.
курсовая работа [173,3 K], добавлен 18.07.2014Сущность атомно-абсорбционного метода анализа. Измерение массовой концентрации металлов в пробах природных и сточных вод, вспомогательные устройства, реактивы и материалы. Теоретические основы и практика применения рентгенофлуоресцентного метода.
реферат [400,6 K], добавлен 08.01.2010
