Диссертация (Экологическая оценка влияния различных гуминовых препаратов на состояние техногенно-измененных серых лесных почв)

Федеральное агентство научных организацийФедеральное государственное бюджетное научное учреждение«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТМЕХАНИЗАЦИИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ АГРОХИМИЧЕСКОГООБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА»(ФГБНУ ВНИМС)На правах рукописиЧЕРДАКОВА АЛИНА СЕРГЕЕВНАЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ГУМИНОВЫХПРЕПАРАТОВ НА СОСТОЯНИЕ ТЕХНОГЕННО-ИЗМЕНЕННЫХ СЕРЫХЛЕСНЫХ ПОЧВ03.02.08 – Экология (биологические науки)Диссертацияна соискание ученой степени кандидата биологических наукНаучный руководитель:кандидат биологических наук, доцентГальченко Светлана ВасильевнаРязань ‒ 20162ОглавлениеВведение ......................................................................................................................... 5Глава 1. Состав, свойства, технологии получения гуминовых препаратов и опыт ихприменения в целях восстановления почв, загрязненных тяжелыми металлами ирадионуклидами ............................................................................................................

121.1. Свойства гумусовых кислот, как основного компонента гуминовыхпрепаратов.............................................................................................................. 121.1.1. Общая характеристика гумусовых кислот ....................................... 121.1.2.Взаимодействие гумусовых кислот с металлами ............................. 171.2.

Характеристика основных источников и технологий получениягуминовых препаратов .................................................................................................. 231.2.1. Основные типы сырья для получениягуминовых препаратов .................................................................................

231.2.2. Основные технологии производствагуминовых препаратов ................................................................................. 301.3. Анализ опыта использования гуминовых препаратов в целяхвосстановления и детоксикации почв, загрязненныхтяжелыми металлами .................................................................................................... 391.4. Анализ опыта использования гуминовых препаратов в целяхвосстановления и детоксикации почв, загрязненныхрадионуклидами .................................................................................................. 47Глава 2.

Гуминовые препараты и методы исследования их влияния на основныепоказатели экологического состояниятехногенно-измененных серых лесных почв ............................................................. 532.1. Объект и предмет исследований ................................................................ 532.2. Методы проведения исследований ............................................................ 582.2.1.Методикаполучениягуминовыхпрепаратовразнымитехнологиями ....................................................................................................... 582.2.2.Методыисследованияструктурно-групповогосоставагуминовых препаратов ....................................................................................... 6332.2.3.Методыисследованияхимическогосоставагуминовыхпрепаратов............................................................................................................

652.3. Методика закладки и проведениявегетационных экспериментов .......................................................................... 662.4. Методы исследования биологической активности и фитотоксичностипочвы в экспериментах ................................................................................................. 682.5.

Методы исследования химических свойств техногенно-измененныхсерых лесных почв в экспериментах ........................................................................... 692.6. Расчет интегральных показателей экологического и химическогосостояния почвы ............................................................................................................

70Глава 3. Результаты исследования свойств различных гуминовых препаратов иоценка их влияния на экологическое состояние техногенно-измененных серыхлесных почв.................................................................................................................... 713.1. Структурно-групповой и химический составгуминовых препаратов .......................................................................................

713.2. Влияние гуминовых препаратов на химические свойства техногенноизмененных серых лесных почв .................................................................................. 803.3. Влияние гуминовых препаратов на содержание подвижных формтяжелых металлов и удельную активность цезия-137 в техногенно-измененныхсерых лесных почвах.....................................................................................................

923.4. Влияние гуминовых препаратов на биологическую активность ифитотоксичность техногенно-измененных серых лесных почв ............................. 1003.5.Изменениеинтегральныхпоказателейсостояниятехногенно-измененных серых лесных почв под влияниемгуминовых препаратов ................................................................................................

118Глава 4. Оценка экономической эффективности применения различных гуминовыхпрепаратов в целях восстановлениятехногенно-измененных серых лесных почв ........................................................... 123Выводы ......................................................................................................................... 126Практические рекомендации...................................................................................... 1284Список сокращений и условных обозначений ......................................................... 129Список литературы .....................................................................................................

130Приложение А. Блочно-модульный комплекс по производству гуминовыхпрепаратовмеханизацииФГБНУи«Всероссийскийинформатизациинаучно-исследовательскийагрохимическогообеспеченияинститутсельскогохозяйства» ................................................................................................................... 157Приложение Б. Схема фильтрующего устройства в составе блочно-модульногокомплекса по производству гуминовых препаратов ...............................................

158Приложение В. Результаты экспозиции льняного полотна в эксперименте ........ 159Приложение Г. Результаты экспозиции рентгеновской пленкив эксперименте............................................................................................................. 160Приложение Д. Изучение уреазной активности техногенно-измененных серыхлесных почв..................................................................................................................

1615ВведениеАктуальностьтемыисследования.Почва,какнеотъемлемаясоставляющая любой экосистемы, выполняет ряд важнейших экологическихфункций,служитосновнымдепонентомзагрязнителейимощнымбиогеохимическим барьером на пути их миграции из атмосферного воздуха вповерхностные и подземные воды. Перманентно усиливающийся техногенныйпрессинг на педосферу является причиной устойчивого ухудшения качества почви приводит к нарушению всех выполняемых ими функций.

Ввиду данногообстоятельства, проблема деградации почв является одной из важнейшихэкологических проблем современности.Основными процессами, приводящими к деградации почв, являются воднаяи ветровая эрозия, дефляция, заболачивание, засоление, опустынивание,подтопление, подкисление загрязнение и др. Одним из наиболее опасных видовантропогеннойдеградацииполлютантами(тяжелымипочвявляетсяметаллами,загрязнениееерадионуклидами,различнымипестицидами,нефтепродуктами, нитратами и др.), многие из которых не только способствуютснижению качества самих почв, но и интенсивно мигрируют в другие природныесреды, а также активно накапливаются в звеньях трофической цепи экосистемы.Ввидутого,чтобольшинствозагрязнителейобладаютмутагенным,канцерогенным, тератогенным, эмбрио-, гонадо- и общетоксическим действием,указанные обстоятельства представляют существенную угрозу для живыхорганизмов, в том числе и для человека.Особенно актуальна данная проблема для почв староосвоенных регионовРоссии, где длительное и интенсивное антропогенное воздействие послужилопричиной существенного ухудшения экологического состояния почв на большейчасти их территории (Государственный доклад о состоянии и об охранеокружающей среды Российской Федерации в 2014 году).

Ярким примером, вданном случае, могут служить серые лесные почвы, зоны распространения,которых в РФ являются важнейшими промышленными и сельскохозяйственными6районами страны, характеризующиеся высокой техногенной нагрузкой на всекомпоненты окружающей среды, включая и почвы.Практически во всех регионах распространения серых лесных почв(Центральный, Северо‒Кавказский, Приволжский, Уральский и СибирскийФедеральные округа РФ) наблюдается превышение в них фоновых концентрацийразличных загрязнителей, в том числе и тяжелых металлов, представляющихбольшую опасность для окружающей среды и здоровья человека.Поскольку основным путем поступления тяжелых металлов в почву являетсяатмотехногенный, то воздействие выбросов предприятий цветной и чёрнойметаллургии, энергетики, машиностроения, металлообработки, химической,нефтехимической и строительной промышленности, а также выбросов постояннорастущего автомобильного парка в регионах распространения серых лесных почвспособствует дальнейшему их загрязнению тяжелыми металлами.

Причем, вокругкрупных городов, техногенных объектов, автомагистралей формируются зоныустойчивого загрязнения почвы данными поллютантами, уровень которых повеличине суммарного показателя концентрации (Zc) характеризуются как«опасный» и «чрезвычайно опасный».Помимо этого, после аварии на Чернобыльской АЭС, большие площадисерых лесных почв Европейской части РФ подверглись загрязнению и цезием-137.Данный радионуклид, характеризуясь длительным периодом полураспада, легковключаясь в биологический круговорот, конкурируя, при этом, с биологическизначимым калием и представляет большую угрозу для экосистем.Высокая опасность последствий загрязнения почв тяжелыми металлами ирадионуклидами для компонентов окружающей среды и человека требуетпроведения комплексных научно-обоснованных практических мероприятий повосстановлению, детоксикации и охране техногенно-измененных почв, в целяхобеспечениярациональногоприродопользованияиустойчивогофункционирования экосистем на территории регионов их распространения.Среди наиболее известных способов рекультивации почв, загрязненныхтяжелыми металлами и радионуклидами выделяют: известкование, глинование,7фитомелиорация,внесениеорганическихиминеральныхудобрений,использование сорбентов.