Диссертация (Экологическая оценка влияния различных гуминовых препаратов на состояние техногенно-измененных серых лесных почв), страница 8

(ЧерныхН.А., 1999; Добровольский В.Г. и др., 2002; Герасимова М.И., 2003).В отношении сельскохозяйственных земель, помимо указанных источниковзагрязнения ТМ, выделяют еще и специфические: известкование, применение41пестицидов, минеральных и органических удобрений, использование сточных води их осадков и др.В последние годы, особое внимание многие исследователи уделяютпроблеме загрязнения ТМ почв городов, на территории которых, ввиду мощногомногофакторногоантропогенноговоздействия,формируютсятехногенныегеохимические аномалии.Накопление ТМ в почве происходит в основном в верхних гумусовыхгоризонтах, откуда они крайне медленно удаляются под воздействием процессоввыщелачивания, эрозии, дефляции и потребления растениями.

Время нахожденияТМ в почве намного больше, чем в других компонентах окружающей среды, так,период полуудаления для различных ТМ из почвы варьирует от 15 до 5900 лет(Вальков В.Ф. и др., 2004).На характер перераспределения ТМ по почвенному профилю, степень ихподвижности и как, следствие биодоступности влияет целый комплекс почвенныхфакторов, таких как гранулометрический состав, реакция среды, содержаниеорганического вещества, катионообменная способность, наличие геохимическихбарьеров, дренаж и др.

(Ильин В.Б., 1991; Овчаренко М.М., 1997; Черных Н.А.,1999; Алексеев Ю.В., 2008).Прямое непосредственное влияние на поведение ТМ в почве оказывает еегранулометрический состав. Поскольку с уменьшением размера почвенных частицувеличивается их суммарная поверхность и, соответственно, адсорбирующаяспособность, почвы тяжелого гранулометрического состава намного прочнеесвязывают ТМ, в связи с чем снижается их миграционная активность и токсичностьдля живых организмов (Зырин Н.Г. и др., 1985).Одним из важнейших факторов, определяющих подвижность ТМ в почвеявляется реакция почвенного раствора.

Кислая реакция среды способствуетповышению подвижности многих ТМ, за исключением молибдена, хрома, ванадияи других анионобразующих ТМ, которые, напротив, способны к образованиюводорастворимых соединений в щелочной среде (Бычинский В.А., 2008).Известкование почвы, и, следовательно, нейтрализация кислотности, позволяет42снизить подвижность большинства ТМ, что обусловлено их способностьюобразовывать труднорастворимые соединения в интервале рН 6,0-7,0.

Приизвестковании,такжесущественноувеличиваетсясодержаниевпочвеводорастворимого и обменного кальция, что приводит к снижению способностикорневой системы растений к поглощению некоторых ТМ (Ивлев А.М. и др., 2002).Немаловажную роль в распределении ТМ по почвенному профилю играетсодержание фосфатов в почве. Данное обстоятельство объясняется тем, чтоортофосфаты многих ТМ характеризуются низкой растворимостью. Так, приувеличении содержания в почве подвижных соединений фосфора, соответственноувеличивается содержание малорастворимых фосфатов ТМ.Удерживающая способность почв по отношению к ТМ увеличивается сростом их катионообменной способности, которая в свою очередь определяетсяминералогическим составом илистой фракции почвы.

Так, почвы, значительносодержащие такие минералы, как монтмориллонит и вермикулит обладаютбольшойпоглотительнойспособностьюисоответственноневысокойподвижностью ТМ.Во многом подвижность ТМ зависит от почвенных окислительновосстановительных условий. Так, при развитии восстановительных условий,например, в плохо аэрируемых почвах, происходит переход ТМ в низшие степениокисления и, соответственно, в более растворимые формы.Один из важнейших факторов, влияющих на миграционную активность ТМв почве – это содержание органического вещества. Как уже было отмечено вышегумусовые кислоты способны образовывать с ТМ прочные, малоподвижные итруднодоступные для живых организмов комплексы.

По этой причине, на высокогумусированных почвах подвижность ТМ, как правило, ниже чем на почвах,обедненных органическим веществом. В тоже время, необходимо учитывать, чтоподвижность, образующихся металло-гумусовых комплексов зависит, как ужебыло сказано от ряда факторов, таких как реакция среды, фракционно-групповойсостав гумуса и др.43Опасность ТМ для компонентов окружающей среды и живых организмов, втом числе человека, обусловливает необходимость восстановления почв,подверженных загрязнению данными токсикантами. Способы детоксикации почв,загрязнённых ТМ, направлены, в первую очередь, на снижение их миграционнойспособности, т.к.

именно подвижность ТМ определяет опасность загрязнениядругих природных сред (поверхностных и грунтовых вод, материнских пород и др.)и биодоступность для живых организмов. Основными мероприятиями повосстановлению почв, загрязненных ТМ, являются: глинование, применениеорганических удобрений, известкование, фосфоритование, внесение менеетоксичныханалоговТМ,выращиваниерастений-акцепторов,созданиеконструктоземов и др. (Ильин В.Б., 1991; Овчаренко М.М., 1997; Алексеев Ю.В.,2008; Гукалов В.Н., 2015).В большинстве случаев требуется осуществление комплекса мероприятий помелиорации загрязненных ТМ почв, которые включают воздействие на всепочвенныефакторы,влияющиенаподвижностьзагрязнителя(гранулометрический состав, содержание органического вещества, реакция средыи др.).Многие исследователи считают, что одним из наиболее эффективных иэкологически безопасных способов восстановления, загрязненных ТМ почв,является внесение гуминовых препаратов (Перминова, И.В., 2000; Попов А.И.,2004; Спринчак Д.В., 2005; Куликова Н.А., 2008; Рейзвих С.В., 2007; ПортноваА.В., 2009; Clemente R.

и др., 2006; Fernández-Calviño D. и др., 2010; Janoš P. и др.,2010; Burlakovs J. и др., 2013), которые не только способствуют значительномуобогащению почвы органическим веществом, но и положительно влияют нафизико-химические и биологические свойства почв.Механизмывзаимодействиягумусовыхкислотсметалламибылирассмотрены выше. В данном же разделе обратим внимание на опыт применениягуминовых препаратов для восстановления и детоксикации почв, загрязненныхТМ.44В работах D. Kulikowska и соавторов (2015) отмечается высокаяэффективность использования растворов гуминовых веществ для рекультивации идетоксикациипочв,подверженныхполиметаллическомузагрязнениювчрезвычайно высоких концентрациях.Исследования латвийских авторов (J.

Burlakovs, M. Kļaviņš, L. Osinska, 2013)показали способность гуминовых препаратов снижать содержание биологическидоступных соединений меди и свинца в искусственно загрязненной почве за счетобразования малорастворимых металло-гумусовых комплексов.Данные, приведенные в работах R. Clemente и M. P. Bernal (2006) указываютна тот факт, что гуминовые препараты, полученные из торфа, значительно снижаютмиграционную активность свинца и цинка в искусственно загрязненной кислойпочве, однако при использовании их на нейтральных почвах наблюдаетсяобратный эффект – повышение содержания мобильных соединений тяжелыхметаллов.В работах чешских исследователей (P.

Janoš, J. Vávrová, L. Herzogová, V.Pilařová, 2010) по изучению эффективности применения для восстановлениянарушенных почв, подверженных полиметаллическому загрязнению, различныхорганических и минеральных мелиорантов, отмечено, что гумат калия оказываетмаксимальный положительный эффект по сравнению с другими мелиорантами(цеолит, летучая зола и др.). Так, при внесении гумата калия содержаниеподвижных форм кадмия и свинца снижается более чем на 50 %.Китайские авторы (W.-yu Shi, H.-bo Shao, H. Li, M.-an Shao, S. Du, 2009)указывают на перспективность применения на загрязненных свинцом почвахгуминовых препаратов и цеолита, внесение которых позволяет снизить накоплениеполлютанта растениями.Исследования, проведенные в ГНУ «Сибирский научно-исследовательскийинститут переработки сельскохозяйственной продукции» показали, что внесениегуминового препарата на основе торфа «Рекультиватор» в искусственнозагрязненный солями свинца и кадмия чернозем выщелоченный, весьмаэффективно с точки зрения мелиорации.

При этом, подвижность свинца снижается45на 17-32 %, а подвижность кадмия на 6-33 %, что позволяет повысить урожайностьвозделываемых культур до уровня незагрязненных почв.В работах Е.Б. Зубченко (2006) установлено, что применение углегуминовогоудобрения и гумата кальция на выщелоченном черноземе, искусственнозагрязненном солями цинка и кадмия, способствует фиксации токсикантов вверхних почвенных горизонтах, тем самым позволяя снизить их содержание взерне, возделываемой на данных почвах пшеницы.

Однако использование гуматовкалия и натрия оказывает строго противоположный эффект, что вероятно связанос образованием водорастворимых металлорганических соединений. Авторотмечает, что в последействии (через 3 года после закладки опыта) наблюдаетсяувеличение подвижности анализируемых ТМ на всех вариантах опыта с внесениемгуминовых препаратов, связывая это с процессами разрушения комплексовметаллов с гумусовыми кислотами и высвобождением токсикантов.По данным И.С. Коротченко (2011) внесение гумата натрия в почву(выщелоченный чернозем), загрязненную соединениями свинца, кадмия и меди,позволяет значительно снизить их подвижность и уровень накопления вкорнеплодах моркови.Также показано положительное действие указанногопрепарата на такие агрохимические свойства загрязненной ТМ почвы, какгумусированность, содержание фосфора и калия и ее ферментативную активность(каталазную, уреазную, протеазную и др.).Согласно исследованиям, проведенным Н.А.

Куликовой (2008), применениеразличных гуминовых препаратов на дерново-подзолистой почве, загрязненноймедью, способствует существенному снижению ее подвижности и нивелированиюфитотоксичного действия. Однако в последействии (через год после закладкиопыта) положительный эффект от внесения гуминовых препаратов уже ненаблюдается.В работе А.С. Портновой (2009) исследовалась эффективность применения,модифицированного ионами Fe3+ гуминового препарата в целях детоксикацииполиметаллического загрязнения (медь, цинк, свинец) серой лесной почвы.Модификация гуминового препарата проводилась для снижения растворимости46гумусовых кислот и предотвращения образования подвижных металлорганическихкомплексов в почве. Установлено, что полученный гуминовый препаратспособствует иммобилизации загрязнителей и снижению их биодоступности, атакже стимулирует ферментативную активность почвы.Исследования ГНУ «Сибирский научно-исследовательский и проектнотехнологический институт переработки сельскохозяйственной продукции» СОРАСХН показали, что применение препарата «Гумат-80» на выщелоченномчерноземе, искусственно загрязненном соединениями свинца и кадмия, взначительной степени снижает подвижность токсикантов и препятствует ихнакоплению в возделываемом рапсе (Спринчак Д.В., 2005).В проведенных О.Г.

Музуровой (2006) исследованиях установлено, что привнесении препаратов «Гуми» и «Гуми+Si» в незагрязненную почву (черноземвыщелоченный)происходитингибированиепроцессоваккумуляцииТМфитомассой озимой пшеницы.ИсследованияООО«Агросинтез»поизучениюэффективностирекультивации сельскохозяйственных почв, загрязненных ТМ с использованиемгуминового сорбента, позволили установить, что за счет образования прочныхлигандных комплексов металлов с ГК, значительно снижается накоплениеполлютантов в фитомассе, возделываемых культур.Результаты,полученныеМ.А.Пукальчик(2013)показывают,чтоиспользование гуминовых препаратов «Лигногумат К» и «Наномагнетогумат» назагрязненных ТМ урбаноземах, позволяет снизить содержание подвижных формтоксикантов, а также способствует повышению содержания гумуса, азота, фосфораи калия в почве, и, как следствие увеличению биомассы, выращиваемых газонныхтрав.