Диссертация (Экологическая оценка влияния различных гуминовых препаратов на состояние техногенно-измененных серых лесных почв), страница 10

Данная технология усовершенствованаВ.М. Пантелеевым, в своих работах он предлагает использовать воды, содержащиефульвокислотный комплексон.Приведенныелитературныеданныеуказываютнаперспективностьприменения гуминовых препаратов в целях восстановления и детоксикации почв,загрязненных радионуклидами, а также предотвращения их накопления врастительных организмах, за счет снижения подвижности загрязнителей иулучшения химических свойств почвы. Однако малоизученность данного вопросатребует более детального его рассмотрения в различных аспектах, в том числе дляразных типов гуминовых препаратов.53Глава 2.

Гуминовые препараты и методы исследования их влияния наосновные показатели экологического состояния техногенно-измененныхсерых лесных почв2.1. Объект и предмет исследованийОбъектом исследований являлись гуминовые препараты на основе низинноготорфа, полученные с применением различных технологий, а именно: классическойтехнологиищелочнойэкстракцииторфа,инновационнойтехнологииультразвукового кавитационного диспергирования торфа, а также в их сочетании.Производствогуминовыхпрепаратовпоуказаннымтехнологиямосуществлялось с использованием технологической линии, разработанной иизготовленной ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институтмеханизациииинформатизацииагрохимическогообеспечениясельскогохозяйства» (ФГБНУ ВНИМС).

Также в ходе исследований использовалисьтоварные гуминовые препараты, широко представленные на отечественном рынке.Краткое описание исследуемых препаратов приведено в таблице 3.Таблица 3 ‒ Используемые в ходе проведения исследований препаратыНазвание препарата«Гуматкалия»сырьетехнологияполученияпримечание«Эдал-КС»«Питер-Пит»«Ультрагумат»низинный торфсочетаниеультразвуковоультразвуковаящелочная экстракцияй кавитации икавитациящелочнойэкстракцииполучентоварныйтоварныйполучен нами снами сгуминовыйгуминовыйиспользованиемиспользованпрепаратпрепараттехнологическоием(Свидетельство (Свидетельствой линиитехнологичесоо54кой линииФГБНУВНИМСгосударственн государственнойойрегистрациирегистрациипестицида или пестицида илиагрохимиката агрохимиката№ 1218 от№ 2107 от11.06.2008)22.12.2010)ФГБНУВНИМСТаким образом, в ходе исследований применялось два гуминовых препаратаполученных по традиционной технологии щелочной экстракции торфа («Гуматкалия», «Эдал-КС»), один препарат, полученный по технологии ультразвуковогокавитационного диспергирования («Ультрагумат») и один препарат, полученныйпутем сочетания двух указанных технологий («Питер-Пит»).Как уже было сказано выше (глава 1), загрязнение почв тяжелыми металламии радионуклидами отрицательно влияет практически на все свойства почвы, поэтой причине оценка экологического состояния загрязненных почв должнапроводится по целому комплексу показателей.

Ввиду чего предметом нашегоисследования являлось влияние анализируемых гуминовых препаратов наразличныепоказателиэколого-биологическогоихимическогосостояниятехногенно-измененных серых лесных почв, которые мы условно выделили вследующие группы:‒содержание загрязнителей в почве (концентрация подвижных формтяжелых металлов, удельная эффективная активность цезия-137);‒химические показатели экологического состояния почвы (рН солевойвытяжки, содержание общего азота, подвижных соединений фосфора и калия,органического вещества);‒показатели биологической активности почвы (целлюлозолитическая,протеолитическая, уреазная);‒фитотоксичность почвы;‒интегральные показатели эколого-биологического и химическогосостояния почвы (ИПЭБСП, ИПХС).55Показатели биологической активности почвы являются одними из наиболееважных и информативных при проведении оценки экологического состояниязагрязненныхпочвилиисследованиядействияразличныхмелиорантов(Добровольский В.Г., 2002; Добровольский В.В., 2003).

Биологические ибиохимические процессы, происходящие в почве, характеризуются высокойотзывчивостью к влиянию поллютантов, что позволяет использовать их длядиагностики даже незначительных техногенных воздействий. Кроме того,биологическая активность почвы, определяет напрямую такие важнейшие еесвойства как плодородие, буферность и способность к самоочищению, что даетвозможность использовать биологические показатели для комплексной оценкисостояния почвы и прогнозирования последующих ее изменений.Средипоказателейбиологическойактивностипочвы,наиболеечувствительной к загрязнению тяжелыми металлами и радионуклидами являетсяферментативная активность микробиоценоза.

От степени активности почвенныхэнзимов зависит интенсивность таких важных почвообразовательных процессовкак преобразование и трансформация органического вещества, круговоротпитательных элементов, самоочищение почвы от токсикантов и др. По указаннымпричинам оценка активности почвенных ферментативных систем является важнойсоставляющей исследований по изучению экологического состояния почв,подверженных загрязнению тяжелыми металлами и радионуклидами, и поискаметодов их восстановления.Особоеместосредипочвенныхферментовзанимаетцеллюлаза,катализирующая гидролиз целлюлозы – одного из наиболее распространенных вприроде органических соединений, процесс деструкции которого является важнымзвеном глобального круговорота углерода.

При этом, почвенные микроорганизмыцеллюлозолитики весьма чувствительны к действию токсикантов, в особенноститяжелых металлов и радионуклидов, по причине чего целлюлозолитическаяактивность почвы является одним из важнейших индикаторных показателей,отражающих состояние микробиоценоза в условиях техногенного прессинга. Дляоценки активности целлюлазы зачастую используется аппликационный метод,56основанный на определении остаточного количества нерасщепленной в почвецеллюлозы, который позволяет проследить данный процесс наиболее наглядно иприближенно к природным условиям, охарактеризовать, так называемуюактуальную, действительную целлюлозолитическую активность (Звягинцев Д.Г.,1987).Помимо биоразрушения целлюлозы среди почвенных деструкционныхпроцессовважноеместозанимаютпроцессыраспадаазотсодержащихорганических соединений.

Немаловажную роль при этом играют протеазы –ферменты, катализирующие гидролиз белковых веществ до пептидов ирасщепление образующих продуктов до аминокислот. Загрязнение почвытяжелымиметалламиингибированиюипротеолиза,радионуклидамичтоприводитобусловливаеткзначительномунеобходимостьизученияизменения активности протеаз под влиянием внесения различных гуминовыхпрепаратоввтехногенно-измененнуюпочву.Однимизнаиболеераспространенных методов исследования протеолитической активности почвыявляется аппликационный метод, преимущество которого заключается в том, чтооценкаинтенсивностипротеазосуществляетсянаосноведеструкциинепосредственно питательного субстрата (желатины).Среди процессов превращения азотсодержащих соединений значительнуюроль играет гидролиз мочевины, катализируемый ферментом уреазой, и конечнымипродуктами которого являются аммиак, углекислый газ и вода.

Экосистемная рольданного процесса заключается в том, что азот из аминной формы переходит в болеедоступную для высших растений аммиачную. Поскольку уреаза характеризуетсявысокой чувствительностью к действию металлов, ее часто используют для оценкиуровня техногенного прессинга, связанного с загрязнением почвы тяжелымиметаллами и радионуклидами. Все методы определения активности уреазыоснованы на учете количества, образующего в процессе гидролиза мочевины,аммиака.Оценкаисследованийфитотоксичностипоизучениюпочвыявляетсязагрязненныхпочвнеотъемлемойипоискачастьюметодових57восстановления. Используемые, при этом, методы биотестирования позволяютоценить интегральное действие комплекса загрязнителей на состояние живыхорганизмов.С экосистемной и санитарно-гигиенической точек зрения для оценкиэкологического состояния загрязненных тяжелыми металлами почв большую рольиграет содержание их подвижных форм.

Содержание валовых форм тяжелыхметаллов дает представление только об общем уровне загрязнения. Способностьтяжелых металлов мигрировать из почвы в другие природные среды и доступностьих для растений отражает содержание их подвижных форм, что и позволяетрассматривать данный показатель, как важнейшую характеристику экологическогосостояния почв, определяющую необходимость проведения мелиоративныхдетоксикационных мероприятий.Согласно мнению ряда авторов, исследования почв, загрязненных тяжелымиметаллами и радионуклидами обязательно должны включать изучение и еехимических показателей, таких как кислотность, содержание органическоговещества, общего азота, подвижных соединений фосфора и калия, аммонийного инитратного азота и др.

(Ильин В.Б., 1991; Орлов Д.С. и др., 1991; Ивлев А.М. и др.,2002).Мы считаем, что при наличии большого количества анализируемыхпараметров в составе программы почвенных исследований, целесообразнопроводить расчет интегральных показателей состояния почв, таких какинтегральный показатель эколого-биологического состояния почв (ИПЭБСП) иинтегральный показатель химического состояния почв (ИПХСП) (Казеев К.Ш.

идр., 2003). Данные показатели позволяют отойти от абсолютных значенийанализируемых параметров и дать оценку экологического состояния почвы вкомплексном интегральном виде.582.2. Методы проведения исследований2.2.1. Методика получения гуминовых препаратов разными технологиямиАнализируемые в ходе исследований препараты «Гумат калия» и«Ультрагумат» были получены с применением технологии щелочной экстракции иультразвуковой кавитационной технологии соответственно.Сырьем для получения указанных гуминовых препаратов служил низинныйторф месторождений Клепиковского района Рязанской области, основныехарактеристики которого представлены в таблице 4.Таблица 4 – Основные характеристики низинного торфа, используемого дляполучения гуминовых препаратов (ТУ 0392-001-5401948-2007)ХарактеристикаМассовая доля влаги, %, не болееСтепень разложения торфа, %, не менееЗольность, %, не болееКислотность, ед.

рНЗасоренность (куски торфа, очеса, пней, щепыразмером свыше 60 мм), %Значение45,025,015,02,8-6,08,0Производство гуминовых препаратов осуществлялось с использованиемтехнологической линии, разработанной и изготовленной ФГБНУ «Всероссийскийнаучно-исследовательскийинститутмеханизациииинформатизацииагрохимического обеспечения сельского хозяйства» (ФГБНУ ВНИМС). Даннаятехнологическая линия представляет собой блочно-модульный комплекс, которыйпозволяет получать гуминовые препараты на основе торфа с применением кактехнологии щелочной экстракции, так и ультразвуковой кавитациионнойтехнологии, а также в их сочетании (приложение А).В состав технологической линии по производству гуминовых препаратоввходят реактор экстракции, ультразвуковой диспергатор, система водо- и59воздухоподготовки,устройстводлямногоступенчатойочисткипродукта,схематично ее конструкция представлена на рисунке 8.А – насос шланговый; Б – насос центробежный; В – ультразвуковой диспергатор; Г –реактор; Д – фильтр грубой очистки узла диспергации; Е – фильтр грубой очистки фильтрующегоустройства; Ж – фильтрующее устройство; З – фильтр средней очистки; И – фильтр тонкойочистки; К – емкость промежуточная; Л – фильтры и осушитель воздухоподготовки; М –фильтры водоподготовки; Н – душирующее устройство; О – уровнемер жидкостной; П –манометр жидкостной; Р – манометр воздушный; С – емкость для сбора диоксида кремния,песчано-кварцевых, гранитных и др.