Автореферат (Экологическая оценка влияния различных гуминовых препаратов на состояние техногенно-измененных серых лесных почв), страница 2

По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 5 статей врецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.6Участие в проектах. Исследования проводились в рамках реализации проектов,поддержанных грантами РФФИ: № 14-05-97502 р_центр_а; № 14-35-50748 мол_нр; № 15-3551115 мол_нр; № 16-45-620162 р_а.Структура и объем работы. Содержание работы изложено на 161 странице.Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, практических рекомендаций,списка литературы и приложений.

Материалы диссертации проиллюстрированы 20 таблицамии 32 рисунками. Список литературы включает 235 источников, из которых 42 – на иностранныхязыках.Благодарности. Автор выражает глубокую признательность за постоянное внимание кработе и неоценимую помощь в проведении исследований научному руководителю ‒ кандидатубиологических наук, доценту С.В. Гальченко. Автор также искренне благодарит за поддержку ипомощь, оказанные при выполнении работы, доктора сельскохозяйственных наук, профессораЕ.С.

Иванова; доктора сельскохозяйственных наук, профессора Ю.А. Мажайского; доктораэкономических наук, академика МАНЭБ, директора ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт механизации и информатизации агрохимического обеспечениясельского хозяйства» Н.Т. Сорокина и его сотрудников.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВ первой главе «Состав, свойства, технологии получения гуминовых препаратов и опытих применения в целях восстановления почв, загрязненных тяжелыми металлами ирадионуклидами»рассмотреныключевыефундаментальныесвойстваиособенностиструктурно-группового состава основного действующего компонента гуминовых препаратов –гумусовых кислот, определяющие их реакционную активность по отношению к загрязнителямпочв.

Обзор литературных источников показал, что гумусовые кислоты способны образовыватьразличного рода соединения с металлами. При этом для тяжелых металлов наиболее характернообразование прочных комплексных соединений, в которых молекулы гумусовых кислотвыступают в роли лиганда (Данченко Н.Н., 1997; Орлов Д.С., 2005; Безуглова О.С., 2009). Вобразовании металл-гумусовых комплексных соединений определяющую роль играюткарбоксильные функциональные группы, от числа которых напрямую зависит интенсивностьпроцесса комплексообразования.

Однако устойчивость и характер поведения комплексов вокружающей среде определяется рядом факторов, таких как концентрация металла, реакциясреды и природа самих гумусовых кислот (Варшал Г.М., 1993; Заварзина А.Г., 2000; ОрловД.С., 2005).7Описаны одни из основных технологий получения гуминовых препаратов ‒ технологиящелочной экстракции и технология ультразвуковой кавитации. Показаны приводимые влитературных источниках ключевые преимущества последней, такие как преобразование сырьяна молекулярном уровне, повышенный выход в препарат активных компонентов – гуминовых ифульвовых кислот, высокая производительность, экономичность и др.

(Москаленко Т.В, 2010;Ефанов М.Е., 2013; Аникин В.С., 2013; Сорокин К.Н., 2015; Mecozzi M., 2002; Moreda-PiñeiroA., 2004).Обзор данных отечественных и зарубежных исследований показал перспективностьприменения гуминовых препаратов в целях восстановления и детоксикации почв, загрязненныхтяжелыми металлами и радионуклидами. Многие авторы (Clemente R., 2006; W.-yu Shi,2009;Janoš P.,2010; Burlakovs J., 2013; Гапоненко В.В., 2004; Музурова О.Г.,2006; Куликова Н.А.,2008; Пукальчик М.А., 2013) отмечают, что внесение гуминовых препаратов в загрязненныепочвы способствует улучшению их агрохимических свойств и повышению биологическойактивности, а также позволяет снизить подвижность токсикантов, препятствуя тем самым ихмиграции по профилю почвы в другие природные среды.

Однако, ввиду сложностивзаимодействиязагрязнителейсгумусовымикислотамиизависимостиповеденияобразующихся комплексов от множества факторов, указанный эффект наблюдается не всегда(Зубченко Е.Б., 2006; Коротченко И.Г., 2011).В настоящее время в научной литературе практически не приводятся данные о влияниипрепаратов, полученных по различным технологиям, на экологическое состояние техногенноизмененных почв, малочисленны сведения и о последействии гуминовых препаратов.

Данноеобстоятельство требует более детального рассмотрения указанной проблемы в различныхаспектах.Во второй главе «Гуминовые препараты и методы исследования их влияния на основныепоказатели экологического состояния техногенно-измененных серых лесных почв» описаныобъект и предмет исследования, приведены методики, используемые при проведенииисследований.Производствогуминовыхпрепаратовосуществлялосьсиспользованиемтехнологической линии, разработанной и изготовленной ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт механизации и информатизации агрохимического обеспечениясельского хозяйства» (ФГБНУ ВНИМС).

Также для сравнения в ходе исследованийиспользовались товарные гуминовые препараты, широко представленные на отечественномрынке (таблица 1).8Таблица 1 ‒ Использованные в ходе проведения исследований гуминовые препараты на основенизинного торфатехнологияполученияНазвание препарата«Гумат калия» «Эдал-КС»«Питер-Пит»сочетаниеультразвуковойщелочная экстракциякавитации ищелочной экстракции«Ультрагумат»ультразвуковаякавитацияПри производстве гуминовых препаратов щелочной экстракцией первоначально торфизмельчался в жидкой среде с помощью установки роторно-инерционного действия до размерачастиц 100-150 мкм. Полученная таким образом суспензия направлялась в реактор экстракции,где в условиях нагрева (до 60-70°С) и перемешивания (140 об/мин.) при добавлении в качествереагента гидроксида калия осуществлялся процесс щелочной экстракции.При ультразвуковом кавитационном диспергировании приготовленная с помощьюроторно-инерционнойвоздушнымпотоком,установкиторфянаясоздаваемымсуспензиягазоструйнымобрабатываласьгенераторомсвдиспергатореинтенсивностьюультразвукового излучения более 10 Вт/см2.Полученные указанным образом гуминовые препараты подвергались многоступенчатойочистке.В соответствии с поставленными задачами был изучен структурно-групповой ихимический состав анализируемых препаратов.

Для исследования структурно-групповогосостава полученных гуминовых препаратов применялся метод спектроскопии ядерногомагнитного резонанса на ядрах углерода-13 (ЯМР 13С). При этом в качестве образца сравненияиспользовались нефракционированные гуминовые вещества, выделенные методом щелочнойэкстракции по методике Международного гуминового общества (IHSS) из низинного торфа.Сухой остаток анализируемых гуминовых препаратов определяли по общепринятой методике всоответствии с ГОСТ 26713-85, зольность определялась термогравиметрическим методом поГОСТ 26714-85. Кислотность гуминовых препаратов определялась потенциометрическимметодом по ГОСТ 11623-89, концентрация гуминовых и фульвовых кислот определяласьпирофосфатным методом Кононовой-Бельчиковой.

Содержание общего азота в гуминовыхпрепаратах определялось фотометрическим методом в соответствии с ГОСТ 26715-85, общегокалия ‒ пламенно-фотометрическим методом по ГОСТ 26718-85, общего фосфора ‒фотометрическим методом по ГОСТ 26717-85. Концентрация ионных форм калия (К+) икальция (Са2+) определялась потенциометрическим методом при помощи иономера И-160МИ снабором ионоселективных электродов.9Экологическая оценка влияния исследуемых гуминовых препаратов на состояниетехногенно-измененных серых лесных почв осуществлялась по ряду показателей, которые мыусловно выделили в следующие группы:‒содержание загрязнителей в почве (концентрация подвижных форм тяжелыхметаллов, удельная эффективная активность цезия-137);‒химические показатели экологического состояния почвы (рН солевой вытяжки,содержание общего азота, подвижных соединений фосфора и калия, органического вещества);‒показателибиологическойактивностипочвы(целлюлозолитическая,протеолитическая, уреазная);‒интегральные показатели эколого-биологического и химического состоянияпочвы (ИПЭБСП, ИПХС).Для решения поставленных экспериментальных задач было заложено два вегетационныхопыта.

В вегетационном опыте № 1 была смоделирована третья категория загрязнения серойлесной почвы тяжелыми металлами (кадмий, свинец, цинк, медь) по суммарному показателюзагрязнения ‒ «опасная» (Zc = 32-128). В вегетационном опыте № 2 использовалась серая леснаяпочва, загрязненная, в результате аварии на Чернобыльской АЭС, изотопом цезия-137(Рязанская область, Спасский район).Отбор почвенных образцов для закладки вегетационных опытов осуществлялся пообщепринятой методике в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.3.01-83.При закладке вегетационных опытов анализируемые гуминовые препараты вносились впочву в виде 0,01 % и 0,02% водных растворов. Контролем служили почвенные образцы безобработки гуминовыми препаратами (таблица 2).Таблица 2 ‒ Схема вегетационных опытовВарианты опытаНаименование препаратаДоза препаратаКонтроль*‒«Гумат калия»0,01 % раствор0,02 % раствор«Эдал-КС»0,01 % раствор0,02 % раствор«Питер-Пит»0,01 % раствор0,02 % раствор«Ультрагумат»0,01 % раствор0,02 % раствор* Техногенно-измененная серая лесная почва без внесения гуминовых препаратов10Повторность на всех вариантах опыта – четырехкратная.Изменение исследуемыхпоказателей экологического состояния почв регистрировались через год после закладкиэксперимента, то есть влияние гуминовых препаратов оценивалось в их последействии.Целлюлозолитическая активность почвы определялась методом аппликации льняногополотна, предложенным Е.Н.

Мишустиным, И.С. Востровой, А.Н. Петровой. Протеолитическаяактивность почвы определялась аппликационным методом фотобумажной автографии,предложенным Е. Н. Мишустиным, Д. И. Никитиным, И. В. Востровым и основанном намикробиологическом расщеплении желатины, имеющейся в эмульсионном слое рентгеновскойпленки. Уреазная активность почвы определялась экспресс-методом Т.В.

Аристовской иМ.В. Чугуновой.Содержание подвижных форм тяжелых металлов в серой лесной почве определялось пообщепризнанной методике путем их извлечения ацетатно-аммонийным буферным раствором срН 4,8 и последующим определением методом атомно-абсорбционной спектрометрии спламенной атомизацией.