повышается концентрация токсичных для растений веществ (пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.).
При оценке деградированных почв и земель наряду с видом их деградации необходимо определять степень деградации. От этого зависит очередность, интенсивность рекультивационных работ и технология их проведения.
Под степенью деградации почв и земель понимается характеристика их состояния, отражающая ухудшение качества их состава и свойств. Крайней степенью деградации является уничтожение почвенного покрова. Для характеристики состояния почв при каждом конкретном типе деградации выделяются основные диагностические специфические показатели и дополнительные, дающие дополнительную, уточняющую информацию для оценки состояния почв, выяснения причин деградации, а также характеризующие последствия деградации. Набор параметров зависит от типа деградации, природных условий и т.д. Многие показатели представляют собой характеристики свойств почв в абсолютном выражении. В ряде случаев необходимо применять сравнительные или относительные показатели, характеризующие отличие свойства относительно некоего оптимального "эталонного" состояния, соответствующего нулевому уровню потери природно-хозяйственной значимости земель, а также показатели, характеризующие скорость изменения состояния или скорость деградационных процессов.
Степень деградации почв и земель по каждому диагностическому (в т.ч. дополнительному) показателю характеризуется пятью уровнями:
- недеградированные (ненарушенные);
- слабодеградированные;
- сильнодеградированные;
- очень сильнодеградированные (разрушенные), в том числе уничтожение почвенного покрова.
Определение степени деградации почв и земель производится согласно Методике определения размеров ущерба от деградации почв и земель, утвержденной Минприроды России 11.07.94 г. и Роскомземом 08.07.94 г.
1.2 Способы рекультивации загрязненных почв
К настоящему времени разработано много способов восстановления плодородия почв, загрязненных тяжелыми металлами. На практике они зависят от степени загрязнения почвенного покрова и варьируют от подбора сельскохозяйственных культур, устойчивых к загрязнению, до снятия загрязненного слоя и замены его чистым незагрязненным грунтом.
В зависимости от методов, используемых при рекультивации почв загрязненных ТМ, все способы подразделяются на четыре группы: механические, химические, физико-химические и биологические.
Механические способы
В некоторых случаях загрязнение почвенного покрова достигает уровня, при котором применение других методов рекультивации неэффективно или экономически неоправданно в качестве крайней меры предлагается создание нового пахотного горизонта как за счет плантажной вспашки, обеспечивающей захоронение загрязненного слоя на глубине 40 - 50 см и выворачивание на поверхность подпахотного незагрязненного, так и путем создания насыпной толщи за счет почвы, привезенной с незагрязненной территории. Также возможно снятие загрязненного слоя и нанесение на его поверхности слоя плодородного почвогрунта или торфянопесчаной смеси. Положительными сторонами этого способа является оперативность проведения ре-культивационных работ (в течение одного вегетационного периода) и возможность достижения кардинальных изменений уровня загрязнения. Отрицательными сторонами является очень высокая стоимость выполнения работ и появлением но-вых проблем по утилизации загрязненного грунта и поиска источника чистого плодородного почвогрунта (Дабахов, 2005).
Химические способы
Первое направление химической мелиорации заключается в существенном снижении фитотоксичности большинства тяжелых металлов в результате образования в почве труднорастворимых солей. Доказано, что Pb-фосфаты способны контролировать растворимость свинца в некарбонатных почвах, тем самым свинец инактивируется и теряет токсичность. Растворимость фосфата свинца составляет 1,0*10-34.
Обогащение почв растворимыми соединениями ортофосфорной кислоты, с одной стороны, повышает содержание в почве фосфора, улучшая тем самым ее плодородие, с другой - способствует образованию нерастворимых соединений тяжелых металлов. Внесение 3 т однозамещенного фосфата кальция в кислые почвы по эффекту детоксикации свинца соответствуют внесению от 1 до 4 т CaCO3 на 1 га.
К уменьшению концентрации свинца в растворе приводит внесение в загрязненные свинцом почвы гидроксилапатита Ca5(PO4)3OH. Ион ортофосфата образует труднорастворимые фазы с такими токсичными металлами как кадмий, цинк и свинец. Данный прием наиболее эффективен при сильном загрязнении почв, так как для образования нерастворимого осадка нужна определенная концентрация, обеспечивающая образование насыщенного раствора соли того металла, осаждения которого необходимо добиться.
Исследования, проведенные в Пермской области по ремедиации почвы, загрязненной тяжелыми металлами, с применением магнийаммонийфосфата в качестве мелиоранта - стабилизатора также показали его высокую эффективность. Уменьшилась доля подвижных форм свинца с 49 до 29 %, меди с 42 до 25 % и цинка с 51 до 33 % (Вольхин, 2010).
Следующий химический способ рекультивации почв, загрязненных ТМ, основан на антагонизме ионов. При изучении минерального питания растений исследователи установили, что, повышая в питательном растворе концентрацию одного иона, можно наблюдать снижение или увеличение поглощения растением других ионов. В случае, когда один ион подавляет поглощение другого, говорят об антагонизме. Он чаще всего проявляется между элементами - химическими аналогами, т.е. способными конкурировать за одни и те же участки поглощения ионов на корнях растений. Такой антагонизм возможен между кальцием и строн-цием, между кадмием и цинком, между калием и цезием и т.д. Естественно, что, зная это, можно регулировать поступление ионов в растения, уменьшая накопление токсичных элементов
Третье направление химической мелиорации почв, загрязненных ТМ, основано на образовании растворимых в воде соединений с ТМ и вымывании их из корнеобитаемого слоя. В. Г. Фуллер с соавторами (1976) провели количественную оценку миграции некоторых потенциально вредных элементов через различные типы почв, промывая их водой, раствором кислоты и солей Al и Fe. Они установили, что очистить почву от тяжелых металлов интенсивным промыванием водой нельзя. Промывание почвы слабым растром серной кислоты способствовало вымыванию катионов тяжелых металлов, но одновременно и значительному возрастанию потерь биогенных элементов, таких, как калий, кальций, магний, фосфор. При вымывании раствором солей алюминия и железа все тяжелые металлы были более подвижны, чем в случае использования серной кислоты. Тяжелые металлы могут быть удалены из почвы, если ее перед промыванием обработать химическим соединением, которое при хорошей растворимости обеспечивало бы обменные реакции между поглощенными металлами и катионом этого соединения, а анион его способствовал бы лучшему транспорту вытесненных ионов по почвенному профилю. Таким веществом может быть кальциевая селитра. Она отлично растворяется, причем кальций вступает в обменные реакции, а нитратный ион должен способствовать вымыванию металлов.
Физико-химические способы
Одним из способов мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, является известкование. Известкование - это прием мелиорации кислых почв, т.е. он не универсален и носит зональный характер. Защитное действие извести на почвах, обладающих ярко выраженной фитотоксичностью, обусловленной повышенным содержанием тяжелых металлов, проявляется в результате комплекса позитивных изменений химических, физических и биологических свойств почв. Во-первых, известкование увеличивает поглотительную способность почв, изменяет состав поглощенных оснований в твердой фазе почвы: водород и обменный алюминий в значительной степени замещаются кальцием. Происходит нейтрализация среды, образование в почвенном растворе гидроксидов большинства тяжелых металлов и их хемосорбция почвенно-поглощающим комплексом. Во-вторых, нейтральная или близкая к ней реакция почвенной среды активизирует деятельность бактериальной микрофлоры, при этом существенно возрастает биомасса микроорганизмов, усиливающая процесс биологического поглощения металлов и снижающая их подвижность. В-третьих, известкование обогащает почву кальцием, коагулирует почвенные коллоиды, укрепляет почвенные агрегаты, улучшает структуру почвы, активизирует окисление и тем самым снижает подвижность ряда элементов, таких, как железо, марганец и других. Растение, выращенные на произвесткованных почвах, содержат существенно меньше тяжелых металлов, чем растения контрольных вариантов. Исследованиями Л. А. Лебедевой (1997) показана возможность использования извести и торфа для мелиорации дерново-подзолистых почв, загрязненных кадмием. Внесение извести давало больший мелиоративный эффект. Доза извести, рассчитанная по 1 Нг, снижала содержание кадмия, но не всегда позволяла получить экологически безопасную продукцию. Отмечено также, что наибольшая вероятность получения незагрязненной растительной продукции возможна при рН = 7 (Лебедева, 1997). При загрязнении почвы свинцом доза извести, рассчитанная по 1 Нг, снижала содержание Pb во всех вариантах, но качество продукции зависело от культуры, концентрации свинца в почве и ее гранулометрического состава (Лебедева, 1997).
Относительно доз внесения известьсодержащих материалов существует две точки зрения. Одна из них сводится к тому, что для практических целей достаточно нейтрализовать обменную кислотность. Согласно другой, необходимо более глубокое подщелачивание до полной нейтрализации гидролитической кислотности. Разумеется, полная нейтрализация гидролитической кислотности обеспечивает больший эффект, однако по экономическим соображениям достижение его не всегда может быть оправдана (Ильин, 1991). М. Петровска считает, что отрицательные последствия загрязнения почв трудно ликвидировать применением высоких доз извести. По ее данным, при внесении извести в дозе 30 т/га содержание в кормовых травах Zn, Cd и Cu уменьшилось по сравнению с контролем, но осталось выше ПДК. Применение извести в дозах 4,4 и 5 т/га не обеспечивает значительного снижения подвижности тяжелых металлов.
Известкование, как прием снижения фитотоксичности металлов, не универсален. Например, хром и молибден в нейтральных и слабощелочных почвах более подвижны, чем в кислых (Алексеев, 1987). В ряде исследований показано, что при известковании подвижность Cd в почве не уменьшается, но при этом его содержание растениях снижается. Подобные данные имеются и в отношении свинца (Минеев, 2003).
Существуют способы инактивации тяжелых металлов с использованием органических веществ. Внесение в почву гуминовых кислот приводит к значительной иммобилизации металлов, причем наиболее сильно - в малогумусовой почве. В исследованиях Д. В. Ладонина (1997) особенностей взаимодействия препаратов гуминовых кислот с медью, цинком, свинцом и кадмием установлено, что в наибольшей степени гуминовыми кислотами поглощаются катионы свинца, в наименьшей - кадмия.
Другим, не менее распространенным способом физико-химической мелиорации техногеннозагрязненных почв, является внесение органических удобрений. Органическое вещество выступает как хороший адсорбент катионов и анионов, повышает буферность почв, понижает концентрацию солей в почвенном растворе. Все это способствует снижению фитотоксичности многовалентных тяжелых металлов, препятствует их поступлению в растения, Поскольку органические удобрения (торф, навоз) экологически относительно безопасны, некоторые авторы для детоксикации тяжелых металлов рекомендуют применять их в повышенных дозах. Наибольший эффект даѐт внесение в почву очень высоких доз (до 25% по объему почвы) сапропеля или навоза. Для снижения подвижности тяжелых металлов и ограничению их поступления в растения имеются рекомендации по внесению не менее 100 т/га органических удобрений, преимущественно торфа.
Более дорогой путь снижения подвижности тяжелых металлов заключается в применении для этих целей ионообменных смол, полистирола и т.д. Смолы используют в кислотной форме, либо в форме, насыщенной ионами кальция, калия, магния или их смесью, и вносят в почву в виде гранул или порошка в количестве, зависящем от содержания тяжелых металлов. Установлено, что внесение полистироловых смол улучшило условия роста растений за счет снижения токсического действия тяжелых металлов, привело к ускорению их развития и повышению урожайности (Павлихина, 1990).
Биологические способы
Эти способы подразделяются на несколько видов:
. Самовосстановление (восстановление плодородия почв под действием природных почвообразовательных процессов). Участок с нарушенными почвами оставляется под паром, на нём не проводят никаких обработок, он постепенно зарастает сорной травянистой растительностью, которая постепенно вытесняется зональной растительностью. Положительной стороной этого способа является низкая стоимость рекультивации. Отрицательными сторонами являются: во-первых, очень длительный период восстановления плодородия (более 10 лет); во-вторых, из оборота на длительный срок выводятся ценные с.-х. угодья; в-третьих, происходит постепенное зарастание участка древесно-кустарниковой растительностью; в-четвертых, не пригоден для сильно загрязненных почв. Этот способ является самым распространенным на практике, хотя официально не узаконен и не рекомендуется к использованию.
. Фитомелиорация. Этот вид рекультивации заслуживает особого внимания. Подразделяется на две разновидности: 1) при фитомелиорации основной упор сделан на растения; 2) основной упор сделан на микроорганизмы.
В настоящее время существуют рекомендации по очистке почв от тяжелых металлов с использованием растений-аккумуляторов. Этот способ рекомендуется применять в коммунальном хозяйстве для рекультивации загрязненных почв, в горнодобывающей промышленности, в химической промышленности для утилизации загрязненных шламов и осадков. Способ включает выращивание культурных растений-аккумуляторов на рекультивированных почвах с соблюдением агротехники к возделываемой культуре и с использованием побуждающего вещества - закислителя почвы, сбор частей растений-аккумуляторов, в которых накоплен тяжелый металл. Дополнительно выращивают растения, выделяющие подкисляющие вещества в почву, а через электроды, размещенные в прикорневой зоне растений-аккумуляторов или подсоединенные к самим растениям-аккумуляторам, подают положительный или отрицательный потенциал от 1 до 1000 В. Способ позволяет рекультивировать почву быстрее в 5-15 раз, при этом повышается плодородие. Рекультивация почв загрязненных тяжелыми металлами также возможно при использовании микроорганизмов. Исследования бельгийских специалистов показали, что микоризные грибы в почвах, загрязненных тяжелыми металлами, приобретают устойчивость к действию этих опасных токсикантов. Микориза, поглощая большое количество тяжелых металлов из почвы защищает таким образом древесные породы от их отрицательного воздействия. Имеются данные по изучению влияния внесения грибного мицелия, являющегося отходом производства антибиотиков, а также биосорбента, полученного на его основе. Показано, что применение биосорбента и мицелия даже при высоком уровне загрязнения обеспечивает получение соломы и зерна ячменя удовлеворительного качества.
Переход тяжелых металлов из почвы в растительные организмы является начальным и наиболее значимым звеном их миграции по пищевым цепям. Интенсивность процесса определяется химическими свойствами и физико-химическим состоянием элементов, свойствами почв и биологическими особенностями растений, а также условиями их выращивания. В последнее время в сельскохозяйственной практике все большее внимание уделяется внедрению современных средств защиты растений, позволяющих поддерживать стабильность агроценозов. Их применение направлено на увеличение урожая и усиление устойчивости растений к биотическим и абиотическим факторам (Степанок, 2003). Одним из таких приёмов - предпосевная обработка семян яровой пшеницы микробиологическим препаратом бисолбисан. Установлено, что этот препарат не только способствовал формированию большей продуктивности яровой пшеницы, но и уменьшил фитотоксичный эффект от повышенного содержания кадмия в почве.
Сельскохозяйственные угодья, расположенные в пригородной зоне, играют особую роль, как для самого города, так и для сельского хозяйства региона (района, области, республики). Именно в этой зоне производится значительная часть овощных, кормовых культур и картофеля, в ней расположены наиболее окультуренные и интенсивно используемые почвы. Однако под действием техногенеза они постепенно утрачивают свою производительную способность, подвергаются химическому загрязнению и механическому нарушению, вплоть до полной деградации почвенного и растительного покрова. Особую опасность вызывают тяжелые металлы, содержащиеся в загрязненных почвах, так как они накапливаются в растениях, а потом по пищевой цепочке попадают в организм животных и человека и вызывают различные заболевания. Площадь таких деградированных земель ежегодно только увеличивается. Сельскохозяйственное использование земель, загрязненных тяжелыми металлами, запрещено действующим законодательством и требует проведения рекультивационных работ.
Для рекультивации почв, загрязненных ТМ, на практике используются различные методы: механические, химические, физико-химические и биологические. Каждый из них имеет свои положительные и отрицательные особенности. Одни из них имеют очень высокую стоимость, другие низкую эффективность, третьи приемлемы только на строго определенных почвах.
К сожалению, в настоящее время, отсутствует универсальный высокоэффективный способ рекультивации загрязненных почв, пригодный для всех тяжелых металлов, уровней их загрязнения, различных почвенно-климатических условий Российской Федерации. Поэтому научные исследования по поиску новых способов рекультивации загрязненных почв и адаптации уже известных способов к конкретным почвенно-климатическим особенностям регионов имеет высокую степень актуальности и практической значимости.
. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
2.1 Объекты исследования
деградация почва загрязнение рекультивация
Основным объектом исследований в данной работе выбраны дерново-подзолистые суглинистые почвы, загрязненные тяжелыми металлами.
Дерново-подзолистые почвы имеют наибольшее распространение на территории восточно-европейской части Нечерноземной зоны РФ, их общая площадь составляет около 55 %, в том числе в Удмуртской Республике 68 % (Ковриго, 2004). Именно они, в первую очередь, подвергаются интенсивному техногенному воздействию в пригородной зоне населенных пунктов.
При распашке дерново-подзолистых почв происходит перемешивание гумусового горизонта с подзолистым, а иногда и с верхней частью иллювиального горизонта, в результате чего образуется пахотный слой мощностью 20 - 30 см. Содержание гумуса в пахотном слое снижается до 1,1…2,8 %, ухудшается его структура (уменьшается количество агрономически ценных агрегатов). Дерново-подзолистые почвы имеют неблагоприятные агрохимические и агрофизические свойства и в целом характеризуются невысоким потенциальным плодородием.
Нахождение этих почв в пригородной зоне крупных населенных пунктов накладывает на них определенный отпечаток, вызванный дополнительным техногенным воздействием города. По характеру этого воздействия на свойства почвы, его можно подразделить на три вида: механическое, химическое и биологическое.
Наибольшую опасность для экологического состояния пригородной территории представляет химическое воздействие и, в первую очередь, загрязнение почв тяжелыми металлами.
В качестве изучаемых загрязнителей дерново-подзолистых почв тяжелыми металлами выбраны свинец и кадмий.
Результаты исследований, полученные в Удмуртской Республике, можно распространять на почвы, загрязненные этими поллютантами, расположенные на территории европейской части Нечерноземной зоны РФ, так как Удмуртия является типичным регионом в данной зоне.
2.1.1 Климатические условия
Климат Удмуртской Республики умерено-континентальный с продолжительной холодной многоснежной зимой и довольно жарким кротким летом. Территория республики подразделяется на три агроклиматических района: Северный, Центральный и Южный, каждый из которых имеет свои климатические особенности.
Северный агроклиматический район - прохладный, влажный; занимает северную Зачепецкую часть республики. Гидротермический коэффициент района - 1,4, продолжительность безморозного периода - 104 - 112 дней.
Центральный агроклиматический район - умерено теплый, умерено влажный. Северной его границей служит изолиния сумм температур выше +10°С - 1700°, а южной - 1900°. Гидротермический коэффициент района - 1,3, продолжительность безморозного периода - 114 - 122 дня.
Южный агроклиматический район - теплый, незначительно засушливый. В этом районе два подрайона: а) теплый, с неустойчивым увлажнением; южная его граница проходит по изолинии сумм температур выше +10°С - 2000°. Годовое количество осадков в подрайоне 520-540 мм, гидротермический коэффициент 1,1- 1,2, продолжительность безморозного периода 120-130 дней. Климат подрайона имеет показатели близкие к показателям, характеризующим территорию северной лесостепи; б) более тѐплый, менее влажный подрайон лесостепной части Удмуртии. По обеспеченности теплом он занимает первое место, а по увлажнению последнее место в республике. Годовое количество осадков в подрайоне 500 -520 мм, гидротермический коэффициент около 1,0, а в некоторые годы ниже; продолжительность безморозного периода 130-137 дней.
Климатические условия Удмуртской Республики в целом благоприятны для возделывания всех сельскохозяйственных культур, включенных в Госреестр. Однако, в связи с различной теплообеспеченностью территории, необходимо использовать различные их сорта по скороспелости для различных агроклиматических районов с учетом складывающихся конкретных погодных условий вегетационного периода.
2.1.2 Рельеф
Рельеф республики представляет собой увалистую равнину с хорошо развитой овражно-балочной сетью. Увалистая равнинная поверхность Удмуртии имеет общее понижение с севера на юг и с востока на запад. Территория севернее линии Красногорье - Старые Зятцы - Якшур-Бодья - Шаркан расположена в пределах Верхне-Камской возвышенности с абсолютными отметками высот 200 - 300 метров. Рельеф здесь наиболее сложный, что обуславливает частую смену почв. Остальная территория более выровненная, увалы имеют пологие склоны и меньшую высоту (100-200 метров). Некоторой сложностью рельефа в южной половине Удмуртии отличается прикамская зона, называемая Сарапульской возвышенностью, а также междуречная площадь Вятки и Ижа, называемая Можгинской возвышенностью. Наиболее пониженными площадями являются: центральная территория республики с распространенными здесь флювиогляциальными (золовыми) песчаными и супесчаными отложениями, а также аллювиальные равнины Чепцы, Камы, Ижа, Кильмези и Валы.
Высокая распаханность территории, увалистый рельеф, преобладание склонов крутизной 2 - 6°, а местами до 10° и более, способствует развитию плоскостной и линейной водной эрозии. В зоне распространения легких почв, сформировавшихся на флювиогляциальных песках и супесях, проявляется ветровая эрозия.
Рельеф, в сочетании с особенностями почвообразующих пород, оказал в Удмуртии большое, а чаще решающее влияние на формирование почвенного покрова.
2.1.3 Почвенный покров
Сплошная облесенность в прошлом, промывной тип водного режима и преобладание бескарбонатных почвообразующих пород обусловило широкое распространение на территории республики подзолистого процесса Согласно Почвенно-географического районирования основная земельная площадь Удмуртской Республики отнесена к Вятско-Камской провинции южно-таежной подзоны дерново-подзолистых почв, а южные ее районы - к Предуральской провинции серых лесных почв северной лесостепи.
В Удмуртии основными типами почв являются дерново-подзолистые (преобладают), серые лесные оподзоленные и дерново-карбонатные. Главные особенности географического распространения почв: в северной и центрально-восточной частях республики среди преобладающих дерново-подзолистых суглинистых почв повсеместно встречаются дерново-карбонатные и серые лесные оподзоленные почвы; в центрально-западной части преобладают дерново-подзолистые песчаные и супесчаные, а в южной - серые лесные оподзоленные, дерново-карбонатные и местами дерново-подзолистые почвы. Кроме этих почв на всей территории республики встречаются пойменные дерновые аллювиально-слоистые и зернистые, овражно-балочные почвы и небольшие площади дерново-глеевых, болотных и болотно-подзолистых почв.
Почвенно-климатические условия Удмуртской Республики в целом благоприятны для возделывания всех сельскохозяйственных культур, включенных в Госреестр, и поэтому имеется возможность при проведении рекультивационных работ эффективно использовать фитомелиорацию, необходимо лишь для разных агроклиматических районов подбирать соответствующие культуры и сорта по скороспелости.
Большую роль в формировании почвенного покрова играют почвообразующие породы, именно они определяют минералогический и химический состав почв, их физические и физико-химические свойства.
В Удмуртской Республике наибольшее распространение получили следующие почвообразующие породы: флювиогляциальные пески и супеси, красновато-бурые и желто-бурые глины и суглинки, пермские карбонатные глины, аллювиальные и делювиальные отложения.
Характеристика почвенного покрова по основным направлениям магистралей от столицы Удмуртии г. Ижевска
Якшур-Бодьинское направление
В основном здесь распространены дерново-подзолистые почвы лёгкого механического состава (пески, суглинки). Но встречаются тяжелосуглинистые и глинистые разновидности. По своим агрохимическим показателям они характеризуются повышенной кислотностью, низким содержанием подвижных форм питательных веществ (фосфора, калия), низкой гумусированностью.
Песчаные почвы - самые бедные питательными веществами. В них мало гумуса, фосфора и калия. Они рыхлые, плохо удерживают влагу и питательные вещества.
На пониженных участках, ближе к поймам рек Иж и Малый Иж, встречаются значительные площади заболоченных почв, в том числе торфяников.
Участки, расположенные в низине, как правило, имеют близко к поверхности почвы грунтовые воды, которые не позволяют растениям нормально развиваться из-за повреждений корневой системы. В воде, без воздуха корни загнивают, растения гибнут. На такие участки приходится завозить плодородную почву, песок, глину, навоз (в зависимости от типа почв), чтобы поднять грунт.
Воткинское направление
К северо-востоку от Ижевска рельеф местности более спокойный, изредка встречаются склоны крутизной 5-7°. Почвенный покров представлен дерново-подзолистыми почвами в основном лёгкого механического состава. В пойме рек Кама, Сива, Позимь распространены аллювиальные суглинистые почвы. Они также нуждаются во внесении органических и минеральных удобрений.
Если в старых садах почвы хорошо гумусированы, с высоким содержанием фосфора и других элементов питания, то новые участки малоплодородные, бедны питательными веществами. В них недостаточно азота, фосфора, калия. Они кислые, что затрудняет усваивание питательных веществ.
Гольянско - Сарапульское направление
Здесь наибольшее распространение получили дерново-подзолистые суглинистые почвы, но встречаются серые лесные, а также дерново-карбонатные.
Серые лесные почвы распространены, как правило, в средних и нижних частях пологих склонов увалов. Их основным отличием от дерново-подзолистых почв является более высокое содержание гумуса, лучшая оструктуренность. Но, вследствие залегания по низким элементам рельефа, они зачастую переувлажнены, особенно в осеннее - весенний периоды. Поэтому необходимы мероприятия по отводу избыточной влаги.
Дерново-карбонатные почвы залегают на повышенных элементах рельефа, на перегибах склонов увалов, холмообразным повышениям. Характеризуются красновато-бурым цветом пахотного слоя, комковато-зернистой структурой. Выходы известковых коренных пород встречается редко и на малых площадях. По механическому составу они в основном тяжелосуглинистые и глинистые.
В пойме реки Камы широко распространены аллювиальные почвы, среди которых встречаются как пойменные болотные, так и пойменные дерновые разновидности.
Можгинское направление
Почвенный покров в южном направлении от Ижевска довольно разнообразен и представлен различными почвами. В основном это дерново-подзолистые суглинистые почвы, но по сравнению с северной частью Удмуртии здесь большее распространение получили серые лесные почвы. Данные почвы содержат больше гумуса и питательных веществ, менее кислые, лучше оструктурены.
На участках этого района встречаются тяжелосуглинистые и глинистые почвы. Они богаты минеральными веществами, обладают хорошей вязкостью, но плохо пропускают воду и воздух, что препятствует нормальной работе микроорганизмов, тормозит рост и развитие растений. Помимо внесения органических удобрений, речного песка, древесных опилок необходимо постоянное рыхление пахотного слоя.
Встречаются здесь и пойменные почвы, некоторые из которых в значительной степени переувлажнены.
Увинское направление
К западу от Ижевска широкое распространение получили дерново-подзолистые почвы супесчаного и песчаного механического состава. Нередко встречаются и заболоченные участки. Дерново-подзолистые супесчаные почвы очень бедны элементами минерального питания (фосфор, калий, азот), микроэлементами, в них мало гумуса, имеют повышенную кислотность. Они рыхлые, плохо удерживают влагу и питательные вещества, которые легко вымываются из почвы
2.2 Методы исследования
Для определения направления и масштабов проявления техногенного воздействия крупного индустриального центра на почвенный покров его пригородной зоны, в 2010 году специалистами отдела экологии и природопользования ГНУ Удмуртский НИИСХ проведено почвенно-экологическое обследование: 1) г. Ижевска; 2) его 30-и км пригородной территории.
Почвенно-экологическое обследование г. Ижевска и его пригородной зоны проведено в течение июля и августа. Выбор этих месяцев обусловлен тем, что, во-первых, в этот период на поверхности почвы и растений содержалось максимальное количество тяжелых металлов; во-вторых, наблюдалась максимальная дифференциация почв по продуктивности, что позволило их сравнить по показателям биологической урожайности.
Для изучения почвенного покрова г. Ижевска были отобраны территории, расположенные в различных частях города и подвергнувшиеся различной степени техногенеза. На этих территориях выбраны типичные участки, где были заложены почвенные полуразрезы на глубину 75 см. На периферии города, там, где это было возможно, заложены дублирующие полуразрезы на ненарушенных (фоновых) почвах. Во всех полуразрезах описаны морфологические признаки, отобраны почвенные образцы и растительные пробы, в которых определены агрохимические показатели и содержание в них Pb и Cd.
Изучение пригородной зоны проведено с помощью ключевых площадок. Площадки размещались на типичных участках, расположенных в радиальном направлении по лучам, направленным от окраины г. Ижевска в южном, северном, западном, восточном, юго-восточном, северо-западном и северо-восточном направлениях в радиусе до 30 км от города. На каждом радиальном направлении ключевые площадки размещались на следующем расстоянии от черты города: 250 м; 500 м; 1 км; 2 км; 3 км; 4 км; 5 км; 10 км; 15 км; 20 км; 25 км; 30 км. Для исключения дополнительного влияния на почвенный покров автотрасс, ключевые площадки располагались от них на расстоянии не менее 200 метров. Размер ключевой площадки составлял 10 × 10 метров. На каждой ключевой площадке заложен почвенный полуразрез на глубину до 75 см, на химический анализ отобран растительный образец и смешанный образец почвы из слоя 0 - 20 см, состоящий из пяти индивидуальных проб (отобранных методом конверта), определен видовой состав растительности и её продуктивность.
Закладка полуразрезов позволила выявить основные разновидности почв и техногенных поверхностных образований г. Ижевска и его пригородной зоны, их морфологические особенности; химический анализ почвенных образцов позволил определить их агрохимические, агрофизические показатели, степень загрязнения Pb и Cd.
Опыт заложен в полиэтиленовых сосудах ёмкостью 1,5 литра, в которых размещен пахотный слой незагрязнённой дерново-подзолистой суглинистой почвы массой 1 кг абс. сух. почвы. Подготовка почвы и набивка сосудов проведена по методике закладки вегетационного опыта, предложенной А. В. Соколовым (1975). Загрязнение почвы проведено ацетатом свинца в дозе 250 мг/кг д. в. (РЬ) и сульфатом кадмия в дозе 5 мг/кг металла.
Таблица 2.1 - Схема опыта
МелиорантУровень доз внесения мелиорантовбез загрязненияфон (контроль)1 уровень2 уровень3 уровень4 уровеньФосфоритная мука т/габез загрязнения и мелиоран-товЗагрязне-ние 250 мг д.в./кг РЬ + 5 мг д.в./кг Cd0,51,01,52,0Известняковая мука т/га481216Цеолит т/га50100150200Сульфид натрия кг д.в./га6090120150Суперфосфат кг д.в./га6090120150Низинный торф т/га50100150200Гумат натрия кг/га10152025
. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Характеристика г. Ижевска, как источника химического загрязнения почв пригородной зоны
Город Ижевск является крупным индустриальным центром Приволжского Федерального округа, столицей Удмуртской Республики. Его территория составляет 333,2 км2, в нeм проживает 645 тыс. человек. Ведущими отраслями промышленности являются теплоэнергетика, черная металлургия и машиностроение. Ежегодный выброс промышленными предприятиями г. Ижевска в атмосферу загрязняющих веществ в виде пыли с каждым годом возрастал и составлял в 1999 г. 5-10 тыс. т, в 2003 г. - 21,612 тыс. т, а в 2012 г. - 172,477 тыс. т. (Государственный доклад, 2000, 2004, 2012).
Автотранспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха и вредных физических воздействий на окружающую природную среду города. На 01.01.2012 г. общее количество транспортных средств, состоящих на учете в городе Ижевске, составило 185 225 единиц (табл. 2). Выбросы от автотранспорта за 2012 г. составили 125,2 тыс. т, что больше на 83,9 тыс. т. в сравнении с 1999 г. (Государственный доклад, 2000, 2012).
Удельный выброс на одного жителя города Ижевска в 2012 году составил 461 кг, в том числе:
от стационарных - 267 кг;
от передвижных - 194 кг.
Основными загрязнителями атмосферного воздуха являются:
ОАО «Ижсталь» - 9,014 тыс. т;
ТЭЦ-2 - 8,888 тыс. т;
ТЭЦ-1 -0,443 тыс. т;
ОАО «Буммаш» - 1,053 тыс. т;
ФГУП «Ижевский механический завод» - 0,488 тыс. т;
ОАО «Редуктор» - 0,323 тыс. т;
ОАО «Ижмаш» - 0,697 тыс. т.
Наибольший вклад в загрязнение атмосферы от стационарных источников вносят предприятия:
теплоэнергетики (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2) - 34,0 %;
черной металлургии - 35,8 %;
машиностроение - 26,2 %;
прочие - 4,0 %.
Наибольшую опасность из выбросов автотранспорта и стационарных
источников представляют тяжелые металлы (Государственный доклад, 2012).
Установлено, что почвенный покров пригородном территории представлен почвами разной степени деградации: слабой, средней, сильной и очень сильной. Степень и вид техногенного воздействия определялось следующими факторами: 1) удаленностью от города, других населённых пунктов, автодорог и прочих коммуникаций; 2) розой ветров; 3) видом угодий; 4) характером использования территории.
Содержание валовых форм свинца и кадмия в почвенном покрове пригородной зоны г. Ижевска, в большинстве случаев, не превышаю средний и повышенный уровень и, в первую очередь, определялось гранулометрическим составом и гумусированностью почв. Тем не менее город Ижевск» а также промышленные и с.-х. предприятия, расположенные за его чертой, способствовали значительному локальному химическому загрязнению почвенного покрова тяжелыми металлами. Был выявлен целый ряд участков с аномально высоким уровнем загрязнения. Такие участки, как правило, располагались на полях утилизированного птичьего помета и свиного навоза(ключевые участки №1 и №2), осадков сточных вод (ключевая площадка № 4), на местах снегохранилищ, свалок бытовых и промышленных отходов (ключевая площадка № 3). Все это свидетельствует о серьезности данной проблемы, как для населения, так и для производственников, на территории которых расположены данные загрязненные участки.
Разработка технологических приёмов рекультивации почв, загрязнённых ТМ проводилось с помощью опытов, в ходе которых было установлено влияние тяжелых металлов, мелиорантов и удобрений на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами не оказало математически достоверного влияния на почвенную кислотность и сумму обменных оснований. Влияние мелиорантов и удобрений на эти показатели определялись химическим составом. Наибольшее действие, закономерно, оказала известняковая мука, она во всех случаях обусловила значительный сдвиг кислотно-щелочного баланса в щелочную сторону (доза 8 т/га - на 0,70 - 1,23 ед. рНKCL, доза 12 т/га - на 1.21 - 1.34ед. рНKCL) и резкое увеличение суммы обменных оснований (доза 8 т/га - на 5,2 - 7,4 моль/100 г почвы; доза 12 т/га - на 8,2 - 9,1 моль/100 г почвы). Изменение физико-химических показателей загрязнённой почвы под действием других мелиорантов происходило в пределах математической ошибки, исключение составила фосфоритная мука, которая, в большинстве случаев, математически достоверно увеличила сумму обменных оснований (доза 1 т/га - на 1,51 - 2,47 моль/100 г почвы; доза 1,5 т/га - на 2,51 - 4,39 моль/100 г почвы). Это положительное действие фосфоритной муки обусловлено химическим составом мелиоранта (содержанием в нем повышенного количества кальция).
Влияние изучаемых тяжелых металлов, мелиорантов и удобрений на химические свойства почвы также зависело от их химического состава и дозы внесения. Загрязнение почвы нитратом свинца и сульфидом кадмия не оказало математически достоверного влияния на содержание в ней элементов минерального питания. Исключение составил нитратный азот, содержание которого в почве увеличилось на 9,8 мг/кг под действием загрязнения её нитратом свинца. Превышение над абсолютным контролем (незагрязнённой почвой) сохранилось до уборки викоовсяной смеси и оно составило 7,2 мг/кг.
На содержание подвижного фосфора в почве наибольшее влияние оказало внесение фосфорсодержащих мелиорантов и удобрений, таких как фосфоритная мука и суперфосфат. Наиболее значительное действие на этот показатель оказала фосфоритная мука, доза внесения 1 т/га увеличила его в 2,0 - 3,2 раза, доза 1,5 т/га - в 2,5 - 5,4 раза. Действие суперфосфата было выражено значительно слабее, только доза внесения 120 кг д.в./га математически достоверно увеличила содержание подвижного фосфора в загрязнённой почве. Единственным мелиорантом, достоверно увеличившим содержание обменного калия в почве, оказался цеолит. Это связано с тем, что этот мелиорант уже содержит в своем составе достаточно большое количество калия (320 мг/кг). Увеличение этого показателя при внесении цеолита в дозе 50 т/га составило 8-16 мг/кг почвы, в дозе 100 т/га 24-36 мг/кг.
Для дерново-подзолистых почв особое значение имеет содержание в них органического вещества. Именно оно определяет уровень плодородия почв и их способность противостоять неблагоприятным изменениям окружающей среды, в том числе техногенному загрязнению почв тяжелыми металлами (буферную способность). В наших опытах повышение буферной способности с помощью непосредственного внесения органического вещества изучалось на примере внесения высоких доз торфа. В опытах подтвердилась высокая эффективность этого агроприёма, внесение торфа в дозе 100 т/га обеспечило достоверное увеличение содержания органического вещества в почве на 0,71-1,20 абс. % (47-87 относит. %). Внесение торфа в дозе 50 т/га так же увеличило этот показатель, но на меньшую величину - на 0,29-0,69 абс. % (19-50 относит. %) и математически доказывалось только в опыте с кадмием во второй срок определения. Из других мелиорантов наибольшее влияние на содержание органического вещества оказали суперфосфат, фосфоритная мука и цеолит, но они обуславливали повышение этого показателя, в большинстве случаев, только на уровне положительной тенденции.
Наиболее объективным показателем изменения плодородия почвы под
влиянием изучаемых факторов выступает урожайность сельскохозяйственных культур, возделываемых в опыте. Повышение урожайности культур и их качества является конечным и главным свидетельством эффективности агроприемов.
Таблица 3.1 - Влияние ТМ, мелиорантов и удобрений на урожайность ячменя, кг/м2
ВариантСвинецКадмийУрожай- ностьотклонение от фона (контроль)Урожайность,отклонение от фона (контроль), т/гакг/м2%кг/м2кг/м2%1.Незагрязнённая почва (абсолютный контроль)0,162--0,157--2.Почва без мелиорантов + ТМ - фон (контроль)0,154--0,148--3.Фон+ фосфоритная мука 1 т/га0,1690,015100,1730,025174.Фон+фосфоритная мука 1,5 т/га0,1740,020130,1760,028195.Фон+ суперфосфат 90 кг д.в /га0,170,016100,1780,030216.Фон+ суперфосфат 120 кг д.в/га0,1780,024160,1850,037257.Фон+ сульфид натрия 90 кг д.в/га0,1640,01070,1650,017128.Фон+ сульфид натрия 120 кг д.в /га0,1680,01490,1670,019139.Фон+ известь 8 т/га0,1650,01170,1680,0201410.Фон+ известь 12 т/га0,170,016110,1740,0261811.Фон+ торф 50 т/га0,1720,018120,1790,0312112.Фон+ торф 100 т/га0,1850,031200,1960,0483313.Фон+ цеолит 50 т/га0,1710,017110,1790,0312114.Фон+ цеолит 100 т/га0,1780,024160,1880,04027НСР05-0,01510-0,02215
Данные таблицы 3.1 свидетельствуют, что все изучаемые мелиоранты и удобрения, внесённые для снижения степени подвижности свинца, оказали положительное действие на урожайность викоовсяной смеси, однако степень их влияния на этот показатель сильно различалась. Наибольшее действие оказало внесение торфа в дозе 100 т/га, он обеспечил математически достоверную прибавку - 20-30 % сухого вещества. Высокая эффективность повышенных доз внесения торфа обусловлена его положительным влиянием на целый комплекс агрофизических и агрохимических свойств почвы. Второе место по повышению урожайности заняло внесение цеолита в дозе 100 т/га (на 16-27 %), что связано с его уникальными сорбционными свойствами и повышенным содержанием в нём калия, фосфора и ряда микроэлементов. Положительное влияние цеолита на свойства почвы и урожайность с.-х. культур проявляется, в первую очередь, на низкогумусированных дерново-подзолистых почвах, где он выполняет некоторые функции гумуса. Математически достоверную прибавку зерна ячменя обеспечило также последействие внесения в 2011 году обеих доз суперфосфата, фосфоритной муки и известняковой муки в дозе 12 т/га.
Необходимо отметить, что фоновое внесение солей тяжёлых металлов в 2011 году проявило тенденцию на понижение урожайности ячменя в 2012 г. Это связано с тем, что при этой дозе загрязнения они уже начали оказывать своё токсичное действие на растения.
Загрязнение почвы свинцом обусловило повышенное накопление их в зерне ячменя (табл. 3.2).
Таблица 3.2 - Влияние ТМ, мелиорантов и удобрений на содержание тяжёлых металлов в зерне ячменя, мг/кг воздушно-сухой массы
ВариантСвинецКадмийсреднее содер-жаниеотклонение от фона (контроль)среднее содер- жаниеотклонение от фона (контроль)мг/кг%мг/кг%1.Незагрязнённая почва (абсолютный контроль)0,27------0,03------2.Почва без мелиорантов + ТМ - фон (контроль)5,45------0,56------3.Фон+ фосфоритная мука 1 т/га1,25-4,21-770,36-0,20-364.Фон+ фосфоритная мука 1,5 т/га0,76-4,70-860,21-0,35-625.Фон+ суперфосфат 90 кг д.в/га0,42-5,03-920,23-0,34-606.Фон+ суперфосфат 120 кг д.в/га0,41-5,05-930,20-0,37-657.Фон+ сульфид натрия 90 кг д.в/га0,79-4,66-860,19-0,37-668.Фон+ сульфид натрия 120 кг д.в/га0,76-4,69-860,16-0,40-729.Фон+ известь 8 т/га1,68-3,78-690,39-0,17-3010.Фон+ известь 12 т/га0,43-5,02-920,32-0,24-4311.Фон+ торф 50 т/га1,48-3,97-730,32-0,24-4312.Фон+ торф 100 т/га1,45-4,00-730,26-0,3-5313.Фон+ цеолит 50 т/га1,23-4,22-770,40-0,17-3014.Фон+ цеолит 100 т/га0,95-4,50-830,20-0,37-65НСР05---0,5610---0,1933ПДК5,00,3
Наибольшее количество свинца содержалось в растениях, произраставших на фоновом (контрольном) варианте -5,45 мг/кг, что превышало значение ПДК. Внесение всех изучаемых мелиорантов позволило резко снизить его накопление в продукции. Самую высокую эффективность по ограничению поступления свинца в зерно ячменя проявили обе дозы суперфосфата (снижение на 92-93 %), известняковая мука в дозе 12 т/га (снижение на 92 %) и обе дозы сульфида натрия (снижение на 86 %).
Внесение мелиорантов в 2011 году обусловило снижение в 2012 году и содержания кадмия в зерне ячменя. По сравнению со свинцом действие мелиорантов и доз их внесения было более контрастным. Наибольший эффект на этот показатель проявили обе дозы сульфида натрия - снижение на 72 и 66 %, на третьем месте - суперфосфат в дозе 120 кг д.в./га и цеолит в дозе 100 т/га - снижение на 65 %. Целый ряд мелиорантов, особенно при первом уровне доз их внесения, не снизил количество кадмия в растениеводческой продукции ниже уровня ПДК.
3.2 Технологические приёмы рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами
При разработке технологических приёмов рекультивации почв, агрязнённых тяжёлыми металлами в лабораторном и полевых опытах изучалось, в первую очередь, влияние мелиорантов, удобрений и доз их внесения на подвижность свинца и кадмия. Для определения этого влияния использовались две различные по вытеснительной способности вытяжки из почвы: аммонийно-ацетатный буферный раствор (ААБ) с pHKCl (более сильная) и раствор хлористого кальция (более слабая). Каждая из этих вытяжек имела свои положительные и отрицательные особенности, сравнение их данных между собой повышало достоверность полученных результатов.
По данным вытяжки 1 М хлористого кальция, внесение в загрязнённую почву всех изучаемых мелиорантов значительно снизило содержание подвижных форм свинца в почве, что подтверждает правильность сделанного выбора. Характер их действия на этот показатель очень сильно колебался по срокам определения и зависел от вида мелиорантов, дозы их внесения и периода, прошедшего после внесения. Наиболее стабильные показатели за весь период наблюдений оказались у известняковой муки в дозе 12 т/га. Это объясняется очень высокой дозой её внесения, что обусловило, несмотря на относительно низкую растворимость в воде этого соединения, достаточно высокую насыщенность почвенного раствора ионами НСОз-, которые и осаждали ионы РЬ2- в труднорастворимое соединение РЬ СОз. Действие других мелиорантов, которые представляли собой различные соли, определялось их растворимостью в воде. В первый период после их внесения, наибольшее действие по осаждению свинца оказали наиболее растворимые в воде мелиоранты - обе дозы суперфосфата и сульфида натрия, впоследствии, их эффективность постепенно уменьшалась и, в первую очередь, это касалось доз первого уровня (90 кг д.в./га). Слаборастворимый в воде мелиорант - фосфоритная мука более ярко проявляла свою эффективность во второй год после её внесения. Хорошие результаты по снижению степени подвижности свинца в загрязнённой почве показал цеолит в дозе 100 т/га. Его действие, в отличие от других мелиорантов, было основано на физико-химическом механизме поглощения РЬ2- высокодисперсными коллоидным частицами минерала и это действие, на второй год после внесения цеолита, только усилилось.
Анализ доз внесения мелиорантов показал, что, во всех случаях, более высокие дозы обеспечили более значительное действие на снижение степени подвижности свинца в загрязнённой почве, особенно во второй год наблюдений.
Аммонийно-ацетатный буферный раствор, по вытеснительной способности соединений свинца более чем в 10 раз превышал раствор хлористого кальция. По данным Ю. Н. Водяницкого (2012) ААБ вытесняет из почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, в основном, следующие группы их соединений: 1) водорастворимые соединения тяжелых металлов; 2) обменные катионы тяжелых металлов; 3) катионы тяжелых металлов, специфически сорбированные различными почвенными компонентами. По количеству подвижных соединений металлов в ацетатно-аммонийных вытяжках традиционно оценивают количество доступных для растений микроэлементов, а также - экологическое состояние загрязненных почв. Необходимо отметить, что ААБ по отношению к свинцу обладает избыточной экстрагирующей способностью.
Данные вытяжки аммонийно-ацетатного буфера подтвердили высокую эффективность по снижению содержания подвижных форм свинца в загрязнённой почве водорастворимых мелиорантов - суперфосфата и сульфида натрия, их доза внесения 120 кг д.в./га показывала стабильно высокие результаты, как в лабораторном, так и полевом опыте. Достаточно высокую эффективность проявил торф и цеолит в дозе 100 т/га, они, в большинстве случаев, входили в пятерку лучших вариантов. Повышение доз внесения мелиорантов, во всех случаях, привело к повышению действия мелиорантов на степень подвижности свинца.
Влияние мелиорантов и удобрений на степень подвижности кадмия в загрязнённой почве были близкими к приведённым данным по свинцу. Наибольшую эффективность по снижению содержания подвижного кадмия в загрязнённых почвах, в первый год после внесения мелиорантов, как и в почвах загрязнённых свинцом, проявили водорастворимые мелиоранты: в первую очередь - обе дозы сульфида натрия, во вторую очередь - обе дозы суперфосфата. На второй год наблюдалось постепенное снижение их эффективности, особенно более низких доз внесения. Особо хочется отметить очень высокую эффективность сульфида натрия в дозе 120 кг д.в./га, внесение в загрязнённую почву этого мелиоранта является новым приёмом в рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами. Из других мелиорантов выделялась известняковая мука в дозе 12 т/га, цеолит и торф в дозе 100 т/га. Вытеснительная способность аммонийно-ацетатного буферного раствора по отношению к кадмию, примерно равнялась раствору СаСl2.
Исследования показали, что степень подвижности ТМ эффективно снижается двумя методами: химическим - осаждением ионов ТМ целым рядом удобрений и мелиорантов и физико-химическим - поглощением ионов тяжёлых металлов за счёт повышения сорбционных свойств ППК почвы. Всё это позволяет значительно расширить спектр приёмов рекультивации почв, загрязнённых ТМ, и адаптировать их к конкретным почвенно-климатическим условиям загрязнённых участков.
Выводы
.Весь почвенный покров пригородной зоны г. Ижевска в той или иной степени подвержен антропогенному воздействию, основной вид техногенеза - механический и химический. В зависимости от его интенсивности наблюдалась различная степени деградации почв: слабая - 18%, средняя - 48%, сильная - 33% и очень сильная - 1% от обследованных почв.
.Деградированные почвы отличались от незагрязнённых целинных почв меньшей гумусированностью (на 10-40%), более тяжёлым гранулометрическим составом и более высоким содержанием в верхнем слое тяжелых металлов. Показатели кислотности и содержание элементов минерального питания зависели только от интенсивности сельскохозяйственного использования почв.
.Влияние мелиорантов и удобрений на агрохимические свойства загрязнённых почв определялось их химическим составом и дозой внесения. Известняковая мука статистически достоверно снизила почвенную кислотность (на 14-27%) и увеличила сумму обменных оснований, фосфоритная мука (в 2-5 раз) и суперфосфат (на 49-82%) увеличили содержание в почве подвижного фосфора, цеолит - обменного калия (на 7-37%), торф - органического вещества (на 0,29-1,20 абс.%). Более высокие дозы внесения, закономерно, оказывали более значительное влияние на эти показатели.
.Внесение всех мелиорантов и удобрений оказало положительное влияние на урожайность с.-х. культур. Наибольшее статистически достоверное действие на этот показатель, оказало внесение в загрязнённую почву цеолита, торфа и суперфосфата (повышение на 16 - 30 % сухого вещества).
.Все выбранные для исследования мелиоранты обусловили значительное снижение степени подвижности тяжелых металлов в загрязнённой почве. Наиболее значительное действие на этот показатель, в большинстве случаев, оказали водорастворимые формы мелиорантов - суперфосфат и сульфид натрия в дозе внесения 120 кг д.в./га (снижение, в среднем, составило - 40-60%). Достаточно высокую эффективность проявили известняковая мука и цеолит в дозе 100 т/га, они, в большинстве случаев, входили в пятерку лучших вариантов.
. Внесение всех изучаемых мелиорантов и удобрений позволило резко снизить накопление свинца в зерне ячменя и получить экологически чистую продукцию. Самую высокую эффективность на этот показатель показали обе дозы суперфосфата (снижение на 92-93%), известняковая мука в дозе 12 т/га (снижение на 92%) и обе дозы сульфида натрия (снижение на 86%).
.Наибольший эффект по снижению содержания кадмия в зерне ячменя проявили обе дозы Na2S - снижение на 72 и 66%, на третьем месте - суперфосфат в дозе 120 кг д.в/га и цеолит в дозе 100 т/га - снижение на 65 %.
.Рекультивация почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, требует больших материальных затрат на её проведение и очень редко окупается в первые годы. Однако, несмотря на большие экономические затраты, она имеет неоценимое экологическое значение, так как в оборот возвращаются земли, ранее не пригодные для ведения сельского хозяйства, резко улучшается экологическая обстановка всей окружающей природной среды и здоровье населения, проживающего на этой территории.
Список литературы
1.Агроклиматический справочник по Удмуртской АССР. Л.: Гидрометиздат, 1961. - 119 с.
.Алексеев, Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю. В. Алексеев. - Л.: Агропромиздат, Ленингр.1987. - 142 с.
.Бадмаева, С. Э. Экологическая оценка состояния орошаемых земель юга Средней Сибири: автореф. дис. доктора с.-х. наук / С. Э. Бадмаева. - Красноярск, 2007. - 31 с.
.Безносов, А. И. Содержание тяжелых металлов в пахотных почвах Удмуртской Республики: монография / А. И. Безносов, Л. Б. Башмаков, В. Г. Нелюбин. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2005. - 74 с.
.Водяницкий, Ю. Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами. / Водяницкий Ю. Н., Ладонин Д. В., Савичев А. Т. - М. : ГНУ Почв.ин-т им. В. В. Докучаева РАСХН, 2012. - 276 с.
.Глазовская, М. А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. - Москва: Изд-во МГУ, 1997. - 102 с.
.ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: утв. Гл. гос. сан. врачом РФ 19.01.2006. : введ. в действие с 01.04.06.
.ГОСТ 17.4.1.02-83 Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. - Веден 1985-01-01. - Москва. : Издательство стандартов, 2004. - 4 с.
.ГОСТ 17.4.3.01-83 Почвы. Общие требования к отбору проб. - Введен 1983-12-21. - Москва : Издательство стандартов, 2004. - 4 с.
.ГОСТ 26488-85 Почвы. Определение нитратов по методу ЦИНАО. - Введен 1986-07-01. - Москва : Издательство стандартов, 2004. - 4 с.
.Государственный доклад о состоянии окружающей среды Удмуртской Республики.- Ижевск: Министерство природных ресурсов, 2000, 2004, 2012.
.Дабахов, М. В. Экотоксикология и проблемы нормирования / М. В. Дабахов, Е. В. Дабахова, В. И. Титова // Нижегородская гос. с.-х. академия. - Н. Новгород : Изд.-во ВВАГС, 2005. - 165 с.
.Евдокимова, Г. А. Биологическая активность почв в условиях аэротехногенного загрязнения на Крайнем Севере / Г. А. Евдокимова, Е. Е. Кислых, Н. П. Мозгова. - Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1984. - 120 с.
.Золотарева, Б. Н. Содержание и распределение тяжелых металлов (свинца, кадмия и ртути) в почвах Европейской части СССР / Генезис, плодородие и мелиорация почв / Б. Н. Золотарева [и др.]. - Пущино, 1980. - С. 77-90.
.Зырин, Н. Г. Действие тяжелых металлов на ферментативную активность почв / Н. Г. Зырин, Н. В. Раськова, Г. В. Платонов - В кН.: Мелиорация, использование и охрана почв нечерноземной зоны. - М. : Изд-во Моск. ун-та, 1980. - 186 с.
.Иванов, В. В. Экологическая геохимия элементов. - М. : Экология, Кн. 6. 1997. - 606 с.
.Ивлев, А. М. Деградация почв и их рекультивация / А. М. Ивлев, А. М. Дербенцева // Учебное пособие. Научн. ред. В. И. Ознобихин. Владивосток. Изд-во ДВГУ. 2002. - 78 с.
.Изерская, Л. А. Формы соединения тяжелых металлов в аллювиальных почвах Средней Оби / Л. А. Изерская, Т. С. Воробьева // Почвоведение. - 2000. - № 1. - С. 56-62.
.Израэль, Ю. А. Кислотные дожди / Ю. А. Израэль, И. М. Назаров, А. Я. Пресман. - Л. : 1989.
.Ильин, В. Б. Загрязнение тяжелыми металлами огородных почв и культур в городах Кузбасса // Агрохимия. - 1991. - № 3. - С. 53-61.
.Калинин, К. В. Фосфорные удобрения и их применение - М., изд-во «Колос», 1967. - 135 с.
.Ковриго, В. П. Почвы Удмуртской Республики / В. П. Ковриго. - Ижевск: РИО Ижевская ГСХА, 2004.- 490 с.
.Кожанова, О.Н. Физиологическая роль металлов в жизнедеятельности растительных организмов / О. Н. Кожанова, А. Г. Дмитриева // Физиология растительных организмов и роль металлов. М. : МГУ, 1989. С. 7-55.
.Леднев, А. В. Влияние антропогенного воздействия на свойства почв пригородной зоны г. Можга / А.В. Леднев, А.В. Ложкин // Агрохимия в Предуралье: история и современность: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвящѐнной 55-летию кафедры агрохимии и почвоведения / ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА.- Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2012.- С. 26-34.
.Леднев, А. В. Изменение свойств почв Удмуртской Республики под действием механического техногенеза и приемы их рекультивации / А.В. Леднев, Н.А. Леднев.- Ижевск: изд-во ФГОУ ВПО ИжГСХА, 2011.- 92
.Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель (утв. Роскомземом 28 декабря 1994 г., Минсельхозпродом РФ 26 января 1995 г., Минприроды РФ 15 февраля 1995 г.).
.Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства / Центр. институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства. - 2-е изд., перераб. и доп. М. Цинао 1992, - 61 с.
.Минеев, В. Г. Агрохимия, биология и экология почвы / В. Г. Минеев, Е. Х. Ремпе. - М.: Росагропромиздат, 1990. - 206 с.
.Обухов, А. И. Охрана рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами / А. И. Обухов, Л. Л. Ефремова // Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы: Тр. 2-й Всесоюз. конф.- М., 1988. - Ч. 1.- С. 23-36.
.Садовникова, Л. К. Показатели загрязнения почв тяжелыми металлами и неметаллами в почвенно-геохимическом мониторинге / Л. К. Садовникова, Н. Г. Зырин // Почвоведение. - 1985. - № 10.
.СанПиН 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы и грунтов. Постановление от 17. 04. 2003 г.