Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение

• Автор: Овчаренко, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 06.01.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 272 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы
1. Источники и масштабы загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами (обзор литературы)
1.1. Источники и масштабы загрязнения
1.2. Трансформация и формы нахождения тяжелых металлов в поч-

1.3. О содержании растворимых - подвижных тяжелых металлов в

почвах
2. Методика исследований
3. Трансформация и валовое содержание тяжелых металлов в поч-

4. Содержание тяжелых металлов в растениях
5. Минеральные и известковые удобрения как возможные источ-

ники поступления тяжелых металлов в почву и растения
6. Органические удобрения как источник пополнения гумуса, по-

ступления и закрепления тяжелых металлов в почвах
6.1. Органическое вещество и трансформация тяжелых металлов в

почвах
6.2. Влияние сочетаний торфа, навоза и цеолита с известкованием
загрязненных почв на детоксикацию тяжелых металлов
6.3. Осадки сточных вод и тяжелые металлы
6.4. Агроэкологическая характеристика сапропелей Западно-Сибирского региона
6.5. Разработка новых видов высокоэффективных и экологически безопасных органических удобрений
7. Влияние доз извести на детоксикацию ТМ в почвах и урожайность

7.1. Влияние уровня кадмия в почве на урожай и качество продукции. Детоксикация кадмия
7.2. Влияние уровня цинка в почве на урожай и качество продукции. Детоксикация цинка
7.3. Влияние уровня свинца в почве на урожай и качество продукции. Детоксикация свинца
8. Влияние степени окультуренности почв, реакции среды и гранулометрического состава на детоксикацию ТМ в почвах
8.1. Влияние степени окультуренности почв на урожай и качество растениеводческой продукции
8.2. Влияние реакции среды в почве и концентрации кальция на содержание тяжелых металлов в растениях
8.3. Влияние гранулометрического состава дерново-подзолистых почв на содержание тяжелых металлов в растениях и величину урожая
9. Миграция кадмия, цинка и свинца из корнеобитаемого слоя дерново-подзолистых почв различного гранулометрического состава
10. Баланс тяжелых металлов
11. Нормирование содержания тяжелых металлов в почвах и растениях
Технологические приемы по детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами
Выводы
Предложения науке и производству
Литература
Приложение

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Проблема тяжелых металлов стала насущной задачей общества по охране окружающей среды и требует к себе внимания ученых, практиков сельскохозяйственного производства и работников промышленности.
Разработка научно-обоснованных приемов детоксикации тяжелых металлов при различных уровнях загрязнения ими почв актуальна и необходима для ведения устойчивого земледелия на загрязненных почвах, получения чистой растениеводческой продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям, предупреждения дальнейшего распространения загрязнителей через почву, растения, грунтовые воды, предотвращения отравления животных, человека и разработки нормативов предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в почвах.
В настоящее время эта задача является социальной, экономической, эколого-агрохимической.
Опасными являются высокие концентрации в почве тяжелых металлов: Ь, РЬ, Сё, Zn, Си, Сг, N1 и Аэ, их фитотоксичность и избыточное накопление в растениеводческой продукции. Кроме того, постоянное потребление растительной продукции, выращенной на почвах с низким уровнем загрязнения тяжелыми металлами, может приводить к кумулятивному эффекту, то есть постепенному увеличению содержания тяжелых металлов в живом организме.
К факторам, загрязняющим окружающую среду, часто относят химизацию земледелия, в частности, применение в первую очередь минеральных, а также известковых и органических удобрений. Современное земледелие без применения удобрений, обеспечивающих около 50% урожая, немыслимо. Альтернативы их применению нет и, в обозримой перспективе, не будет. Хотя удобрения, как источник питания растений и фактор урожайности, изучаются много десятков лет, значение их, как фактора, влияющего на содержание тяжелых металлов в почве и растениях, изучено совершенно недостаточно и является противоречивым. С одной стороны, в составе удобрений имеются тяжелые металлы, которые потенциально могут загрязнять почву, растения и грунтовые воды. С другой стороны, удобрения, активно изменяя агрохимические свойства почвы (реакцию среды, содержание гумуса, концентрацию и ионный состав почвенного раствора, соотношение катионов и со-

пород, их минералогического и гранулометрического составов. В.Б. Ильиным (1991) показано, что в гранитах содержание свинца составляет 30 мг/кг, это в 6 раз превышает таковую концентрацию в базальте, в 2-6 раза - в песчаниках и в 1,5-3 раза карбонатных породах и глинистых сланцах. Зная минеральные характеристики можно ожидать, что почвы сформированные на песчаных, карбонатных породах и глинистых сланцах не будут содержать повышенных концентраций свинца.
Напротив, в базальтах отмечено повышенное содержание меди до 100 мг/кг, что также в десятки раз превышает ее концентрацию в гранитах, песчаниках, карбонатных породах и глинистых сланцах. Можно ожидать, что почвы, сформированные на базальтах, будут иметь повышенные концентрации меди.
Содержание кадмия в магматических породах и глинистых сланцах составляет 0,2-0,3 мг/кг, что в 10 раз превышает его концентрацию в песчаниках и карбонатных породах (А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас, 1989). Относительно высокое содержание кадмия в магматических породах, при выветривании может значительно обогащать глинистые почвы кадмием.
Почвы, сформированные на песчаниках, будут иметь низкие концентрации валового содержания тяжелых металлов и будут экологически чистыми. Это подтверждается результатами В.И. Титовой и Л.Д. Варламовой (1998) (таблица 7).
Приведенные данные свидетельствуют, что в сравнении с ОДК как поверхностный слой почвы, хотя он и имеет следы антропогенного привноса отдельных элементов, так и подстилающие почвообразующие породы не являются загрязненными.
Тяжелые металлы в почву поступают и при внесении осадков сточных вод, (В.А. Касатиков и др., 1992, 1994, 1998) с органическими удобрениями (Г.Е. Мерзлая, 1995), с минеральными удобрениями, ядохимикатами, оросительными водами, атмосферными осадками и с выхлопными газами от автомобилей (К. Рэуце, С. Кырстя, 1986; Б.А. Ягодин и др., 1988, 1989, 1991; В.Г. Минеев, 1988, 1990; П.Ф. Лойко, Т.П. Василенко и др., 1992; В.Б. Ильин, 1991; О.Г. Ведина и др., 1994; А.Б. Глуховский и др., 1994; Н.М. Городний и др., 1994; А.И. Горбылева и др., 1994; Г.М. Иванов, 1988, 1990; Ю.В. Алексеев, 1987).