тяжелые металлы в агроэкосистемах

Существует заблуждение, что известкование хорошо делать гипсом. На самом деле, гипс вносится исключительно для мелиорации почв с повышенным отложением солей.Результаты, достигаемые известкованием почвГлавные достоинства процесса:1. Почва обогащается микроэлементами, улучшающими развитие растений.2. Органические удобрения начинают давать на отдачу на 30-40% больше.3. Повышается деятельность некоторых полезных микроорганизмов.4. Улучшаются структура и свойства грунта (водонепроницаемость, например).5. В выращиваемых растениях значительно снижается уровень содержания токсичных элементов [Известкование http://recn.ru/izvestkovanie-pochvy-smysl-izvestkovaniya-vremya-provedeniya-i-sposob].3.2. Внесение органических удобренийТяжелыеметаллыиграютважнуюрольвобменныхпроцессах,но,как отмечалосьранее,высокиеконцентрацииих,вызываязагрязненияпочв,оказываютвредноедействиенаэкосистемы.ТоксичноедействиеТМможетбытьпрямымикосвенным.Впервомслучаеблокируютсяреакциисучастиемфермента,чтоприводиткуменьшению,либокпрекращениюегокаталитическогодействия. Косвенноевоздействиепроявляетсявпереводепитательныхвеществвнедоступноесостояниеисоздание«голодной» среды.Превращениятяжелыхметалловвпочве.ВпочвеТМпретерпеваютрядхимическихпревращений, впроцессекоторыхихтоксичностьизменяетсявоченьширокихпределах. НаибольшуюопасностьпредставляютподвижныеформыТМ,тоестьнаиболеедоступныедляживыхорганизмов.Подвижностьжесущественнозависитотпочвенно-экологическихфакторов,средикоторыхосновнымиявляютсяорганическоевещество, кислотностьпочвы,ОВ–условия, плотность почвыидр.Дляликвидацииужесуществующегозагрязненияприменяютматериалы,связывающиеТМвнедоступныерастениямформы(органическиеиминеральныеудобрения,известь,цеолиты, синтетическиесмолыидр.).Рекомендуетсятакжевозделываниекультур, толерантныхкзагрязнениюилииспользуемыхнатехническиецели [Есаулко 2014:32].ВосновехимическоймелиорациитакжележитпереводТМвнедоступноесостояние,главнымобразом,путемизмененияреакциисреды.Вгумидныхрегионахсизбыточнымувлажнениемэтодостигаетсяспомощьюизвесткования.Защитноедействиеизвестипроявляетсяврезультатезаменыводородавпочвенномпоглощающемкомплексенакальций. ПриэтомпроисходитнейтрализациясредыиобразованиеколлоидовгидроксидовТМ, находящихсявпочвенномрастворе. Одновременноактивизируетсядеятельностьбактериальноймикрофлоры, существенновозрастаетбиомассамикроорганизмов, частькоторыхможетаккумулироватьметаллы. Иеслипроцессбиологическойаккумуляцииактивнеепроцессаминерализацииорганическоговещества, наблюдаетсяснижениеподвижностиТМ. ТМтакжезакрепляютсявсоставеППК [Есаулко 2014: 33]Наибольшийэффектпроявляетсяотсовместноговнесенияизвестииминеральныхэлементов, таккакминеральныеудобрениякомпенсируютотрицательноевоздействиеизбыткаТМ, аизвесткованиеприводиткобразованиюменееподвижныхсоединенийметаллов (карбонатов,фосфатов, гидроксидов) и, какследствие, кзначительномууменшениюсодержанияэтихэлементовврастениях. ВажноеместовдетоксикацииТМотводитсяорганическимудобрениям, которыетакжеснижаютподвижностьТМвследствиеобразованияорганоминеральныхсоединений, обладающихнизкойрастворимостью. Однакоприэтомнеобходимоучитыватьстепеньразложенияорганическоговещества.ВнесениевпочвунеразложившейсяислаборазложившейсясоломыповышалоподвижностьТМприрН = 8.ДлясниженияфитотоксичностиТМможноиспользоватьприродныецеолиты, которыеявляютсянетолькохорошимисорбентами,ноиисточникамиэлементовпитания, атакжевеществами,улучшающимиструктурупочвы. Так, типичный, широкораспространенныйцеолитклиноптиллолитфиксируетсвинецв 5–10разактивнее,чемпочва. ВцеляхсниженияопасностизагрязненияпочвТМзначительнуюрольиграютагрономическиесредствазащиты, главнымобразом, подборсельскохозяйственныхкультур, использованиеразличныхчастейрастенийсучетомнеодинаковойспособностиихкнакоплениюТМ. Так, постепениустойчивостиктоксичномудействиюТМрастениярасполагаютсявследующемпорядке(убывающем):травы –злаковые –зерновые –картофель – сахарнаясвекла.Особеннонежелательновыращиватьназагрязненныхтерриторияховощныелистовыекультуры – салат, шпинат,лук, щавельит.п. Нельзяиспользоватьзагрязненныепочвыдлявыращиваниякормовых, ибоскотускармливаюттечастирастенийивтуфазу,когдавнихпроисходитзначительноенакоплениеметаллов.Наблюдавшиесяразличиявпоглощениикадмияуразличныхгибридовкукурузыдостигали13–18 раз. Принимаямерыксокращениюпоступлениятоксикантоввпочвыииспользуясуществующиеспособыполучениякачественнойсельскохозяйственнойпродукции,можновдальнейшемснизитьсодержаниеТМвобъектахокружающейсреды. Уровеньпочвенногоплодородияи«здоровье» земливзначительнойстепениопределяютсясостояниемживойкомпонентыпочвы. Знаниезаконовфункционированияэтойсложнойсистемы, учетособенностейповеденияразличныхингредиентовимеютпервостепенноезначениедлясозданияпродуктивных, устойчивыхагроэкосистемнаграмотнойоснове, чтобудетспособствоватьвыращиваниюэкологическибезопаснойсельскохозяйственнойпродукциииминимизациизагрязненияокружающейприроднойсреды [Есаулко 2014: 34-35].3.3 Использование природных и искусственных сорбентовПромышленное использование тяжелых металлов весьма многообразно и распространено широко. Именно потому фитотоксичность и вредная аккумуляция в почвах,как правило, наблюдается вблизи предприятий. Тяжелые металлы накапливаются вверхних гумусовых горизонтах почвы и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии. Гумус и щелочная среда почвы способствуют поглощению тяжелых металлов. Токсичность таких тяжелых металлов, как медь, свинец, цинк,кадмий и др. для сельскохозяйственных культур в природных условиях выражается впонижении урожая коммерческих культур на полях [Бингам 1993].Существует несколько методов рекультивации почв, зараженных тяжелыми металлами и другими поллютантами:– удаление загрязненного слоя и его захоронение;– инактивация или снижение токсического действия поллютантов с помощью ионообменных смол, органических веществ, образующих хелатные соединения;– известкование, внесение органических удобрений, сорбирующих поллютанты иснижающих их поступление в растения.– внесение минеральных удобрений (например, фосфатных, снижает токсическоедействие свинца, меди, цинка, кадмия);– выращивание культур, устойчивых к загрязнению [Галиулин 2003: 77-85, Алексеев 2003: 66-69].В настоящее время в мировой практике для экологического рафинирования плодородных почв все большее применение находят минеральные алюмосиликатные адсорбенты: различные глины, цеолиты, цеолитсодержащие породы и т.д., которые характеризуются высокой поглотительной способностью, устойчивостью к воздействиям окружающей среды и могут служить прекрасными носителями для закрепления на поверхности различных соединений при их модифицировании [Даян 2006: 34-40].Исследования по изучению минеральных сорбентов – диатомита и белого шлама (БШ - оборотный продукт глиноземного производства) на почвах, загрязненных ТМ, показали разную их эффективность. Внесениесорбентов в загрязненную тяжелыми металлами почву оказывает положительное влияние на продуктивность зеленой массы пшеницы, но не устраняет в полной мере отрицательное их влияние. Белыйшлам оказывал более заметное положительное действие, чем диатомит. Под влиянием загрязнения исорбентов изменяются агрохимические показатели почвы. Сорбенты не оказывали закономерноговлияния на коэффициент подвижности ТМ.Несколько снижается подвижность меди при внесенииБШ. Сорбенты снижают уровень загрязненности растений ТМ, но содержание кадмия остается вышенормативной.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ современных условиях основой деятельности человека становится принцип экологической рациональности, включающий разработку и практическое использование систем, технологий и способов, обеспечивающих получение экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства. К числу главных загрязнителей объектов окружающей среды относятся тяжелые металлы. Размеры их распространения и интенсивность миграции в окружающей среде приобрели опасный характер для нормального функционирования агроэкосистем и для здоровья человека. В связи с этим возникает реальная необходимость разработки стратегии регулирования уровня ТМ в экосистеме, то есть системе «атмосфера - почва - вода - растения - животные - человек», базирующейся на взаимосвязанных и взаимообусловленных процессах их круговорота. Анализируя литературные данные и результаты собственных исследований, мы приходим к выводу о том, что микроэлементы из числа тяжелых металлов играют большую роль во взаимоотношениях живой и неживой природы. Основная часть тяжелых металлов в экосистемах аккумулируется почвенным покровом. На аккумуляцию ТМ растениями влияет комплекс факторов, важнейшими среди них являются видовые особенности растений, географическое положение местообитаний, величина техногенной нагрузки, технология возделывания. Содержание и уровень накопления ТМ в антропогенно малозагрязненных почвах определяются составом почвообразующих пород, типовойпринадлежностью почв, содержанием гумуса, гранулометрическим составом. Кроме того, содержание ТМ в почве связано с реакцией среды и видовым составом растительного покрова.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1. ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М., 2006. 2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях // Ю. В. Алексеев. – М., 1992. – 200 с. 3. Алексеев Ю.В. Кадмий и цинк в растениях луговых фитоценозов // Ю.В. Алексеев, И.П. Лепкович. Агрохимия.- 2003.- № 9. – С. 66 – 69.4. Бингам Ф.Т. Некоторые вопросы токсичности ионовметаллов //М.Коста, Э. Эйхенбергер– М.:Мир, 1993. – 368 с.5. Бойченко Е.А. Соединения металлов в эволюции растений в биосфере // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1976. № 3. С. 378-385. 6. Галиулин Р.В.Фитоэкстракция тяжелых металлов из загрязненных почв // Р.В.Галиулин, Р.А.Галиулина. Агрохимия.- 2003.- №3. – С. 77 – 85.7. Губин А.Н. Кадмий в системе: торфяная низинная почва – растение // А. Н. Губин. – Плодородие. 2007. №2. С.35-36. 8. Гольдшмидт В.М. Принципы распределения химических элементов в минералах и горных породах // Сб. статей по геохимии редких металлов. М-Л: ГОНТИНКТП СССР, 1938. С.215-242. 9. Даян У. Об отсутствии взаимозависимости междуабиотическими и антропогенными факторами // У. Даян, Н. Манусов, Е. Манусов, О. Фиговский// Международный научный журнал альтернативной энергетикии экологии ISJAEE, 2006.-№ 3(35). - с. 34 – 40.10. Деревягин С.С. Полезащитные лесные полосы в роли биогеохимических барьеров в агроландшафте // С. С. Деревягин, И.Ф. Медведев // Аграрный научный журнал. 2013. № 4. С. 12-15. 11. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. 1997. №4. С. 43-441. 12. Дубовик Д.В., Тяжелые металлы в склоновом агроландшафте/Д. В. Дубовик, Е.В. Дубовик. Курск: ФГБНУВНИИЗиЗПЭ, 2016. – 170 с. 13. Есаулко А. Н. Сельскохозяйственная экология (в аспекте устойчивого развития): учебное пособие / составители А. Н.Есаулко [и др.]. – Ставрополь: Ставропольский государственный аграрный университет, 2014. – 92 c. 14. Ильин В.Б. Относительные показатели загрязнения в системе почва-растение // Почвоведение. 1979. № 11. С. 61-67. 15. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растения / В. Б. Ильин. – Новосибирск: Наука, 1991. – 151 с. 16. Куликов Я. К. Агроэкология: учебное пособие / Я. К. Куликов. — Минск: Вышэйшая школа, 2012. – 319 c. 17. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение / М. М. Овчаренко. – М., 1997. – 290с. 18. Перельман А. И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза / А. И. Перельман. – М., 1972. С. 287. 19. Перфильев С.Е. Перспективы космического агропромышленного мониторинга. // Аграрная наука. 2007. № 10. С. 9-11. 20. Протасова Н.А. Микроэлементы (Cr, V, Ni, Mn, Zn, Cu, Co, Ti, Zr, Ga, Be, Sr, Ba, B, I, Mo) в черноземах и серых лесных почвах Центрального Черноземья. – Воронеж, 2003. – 368 с. 21. Сергеев М.Г. Экология антропогенных ландшафтов / М. Г. Сергеев: учебное пособие. Новосибирск, 1997. – 335с. 22. Соколова О.Я. Тяжелые металлы в системе элемент - почва - зерновые культуры // А.В Стряпков, С.В.Антимонов, С.Ю Соловых. – Вестник ОГУ. 2006. №4. С. 106-110. 23. Химическое загрязнение почв и их охрана: словарь-справочник. М., 1991. – 303 с. 24. Ходус А. Гарантия экологического качества // Агробизнес-Россия. 2008. № 3. С. 20-21. 25. Черников В. А. Агроэкология. Учебник // Под редакцией доктора сельскохозяйственных наук В. А. Черникова икандидата географических наукА. И. Чекереса. – М. – 2000. – 535 с.26. Черников В. А. Агроэкология. Методология, технология, экономика / Под ред. В. А. Черникова, И. Г. Грингофа, В. Т. Емцева. М.: Колос, 2004. – 400 с. 27. Черных Н. А. Экотоксикологические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами / Н. А. Черных. – Пущино, 2001. – 148с. 28. Урзаев Н. А. Сельскохозяйственная экология // Изд-е второе, доп. и перераб. / Уразаев Н.А., Вакулин А.А., Никитин А.В. и др. – М.: Колос, 2000. – 304 с.29. Свейн Д. Распределение микроэлементов в почвенных профилях // Почвоведение 1960. Том 11. № 2. с. 346.30. Известкование почвы [электронный ресурс] // URL: http://recn.ru/izvestkovanie-pochvy-smysl-izvestkovaniya-vremya-provedeniya-i-sposob (дата обращения 23.10.2020).31. Лекции по теме «Агроэкология» по предмету «Экология» // [электронный ресурс] // URL: https://studizba.com/lectures/105-jekologija/1341-agrojekologija/ (дата обращения 22.10.2020).32. Функции агроэкосистем // [электронный ресурс] // URL:http://belagrobiznes.ru/agroekologiya/funktsii-agroekosistem (дата обращения 22.10.2020).