Диссертация (Экологическая оценка влияния различных гуминовых препаратов на состояние техногенно-измененных серых лесных почв), страница 9

При этом наблюдается увеличение микробной биомассы, рост уреазной икаталазной активности почвы.В экспериментальных работах по детоксикации сильнозагрязненных (5 ПДК)ТМ урбаноземов г. Москвы, проведенных А.И. Шульгиным, использовалсягуминово-минеральный реагент на основе бурого угля. На основе полученныхрезультатов было установлено, что применение гуминового реагента уменьшает47подвижность различных ТМ в 1,5-6 раз и тем самым позволяет снизить ихконцентрации до нормативно установленных пределов.Приведенныеданныелитературныхисточниковуказываютнаперспективность применения гуминовых препаратов в целях восстановления идетоксикации почв, загрязненных ТМ, а также предотвращения их накопления врастительных организмах, за счет снижения подвижности загрязнителей,улучшения агрохимических свойств почвы и повышения ее биологическойактивности.

Однако сложность взаимодействия ТМ с гумусовыми кислотами,зависимость поведения их комплексов от множества факторов требует болеедетального рассмотрения данной проблемы в различных аспектах, в том числе дляразных типов почв и уровней загрязнения ТМ.1.4. Анализ опыта использования гуминовых препаратов в целяхвосстановления и детоксикации почв, загрязненных радионуклидамиВ ХХ веке с развитием атомной энергетики и испытанием ядерного оружияособую актуальность получила проблема радиоактивного загрязнения всехкомпонентов окружающей среды, в том числе и почв. Однако накоплениерадионуклидов в почве может иметь как техногенный, так и естественныйхарактер.Естественные радиоактивные элементы в тех или иных количествах всегдаприсутствуют в почвах, их, как правило, делят на три основные группы. В первуюгруппу входят элементы, все изотопы которых радиоактивны (U, Th, Ra, Rn и др.),вторую группу составляют элементы, только определённые изотопы которыхобладают радиоактивными свойствами (К, Rb, Ca, Zr и др.), и, наконец, к третьейгруппе относятся элементы, радиоактивные изотопы которых образуются ватмосфере под воздействием космических лучей (С, Ве и др.).

Естественныерадиоизотопы как правило находятся в почве в прочносвязанной форме ираспределяются равномерно по почвенному профилю.48Техногенное загрязнение почв радиоактивными элементами являетсяследствием добычи и переработки урана, сжигания топлива, производства иприменения удобрений, добычи нефти и газа, эксплуатации АЭС, размещениярадиоактивных отходов, радиоактивных аварий и др.

В большинстве случаевтехногенное радиоактивное загрязнение вызывают изотопы урана, плутония, йода,стронция, цезия и др.Среди техногенных радионуклидов наибольшую опасность с экологическойточки зрения представляют цезий-137 и стронций-90, что обусловлено длительнымпериодом их полураспада, активным накоплением во всех звеньях пищевой цепи иопасностью для живых организмов, так как стронций по химическим свойствамидентичен кальцию и активно замещает его в составе костной ткани, цезий, в своюочередь, близок к калию, участвуя тем самым во многих метаболических процессахорганизмов.Как правило радиоактивное загрязнение почв не приводит к существеннымизменениям их основных свойств (кислотность среды, емкость ППК (почвеннопоглощающего комплекса), содержание органического вещества и др.).

Однакопочвенные радионуклиды могут представлять опасность для живых организмов, втом числе и для человека, накапливаясь в звеньях пищевой цепи и непосредственноявляясьисточникомионизирующегоизлучения.Высокоорганизованныеорганизмы, как правило, в большей степени подвержены отрицательномувоздействию радиоактивного загрязнения, по сравнению с микроорганизмами. Так,содержание радионуклидов в почве, несущественно превышающее фоновое, можетоказывать стимулирующее действие на развитие почвенных микроорганизмов.Однако при значительном накоплении радионуклидов в почве наблюдаетсяснижение численности микроорганизмов и сокращение их видового разнообразия.Накопление искусственных радионуклидов происходит в основном вверхних гумусовых горизонтах почвы. Время нахождения радионуклидов в почвенамного больше, чем в других компонентах окружающей среды и зависит отскорости их радиоактивного распада, а также горизонтальной и вертикальной49миграции.

В общем же по степени подвижности в почве радионуклиды образуютследующий ряд: 90Sr>106Ru>137Cs>129J>239Pu (Алексахин Р.М. и др., 1992).На характер перераспределения радионуклидов по почвенному профилю,степень их подвижности и как, следствие биодоступности влияет целый комплекспочвенных факторов, таких как гранулометрический, минералогический ихимический состав, реакция среды, содержание органического вещества,влажность, катионообменная способность, величина емкости поглощения,плотность, температура и др.

(Прохоров В.М., 1981).Как уже было отмечено выше, с увеличением содержания в почве частицмелкодисперсных фракций (глинистых и илистых) растет и общая удельнаяплощадь поверхности частиц и, соответственно, возрастает сорбционнаяспособность почв, в том числе и по отношению к радионуклидам. По этой причиневпочвах,характеризующихсятяжелымгранулометрическимсоставом,наблюдаются прочная фиксация радионуклидов.Почвенные минералы, такие как каолинит, монтмориллонит, вермикулит,иллиты, обладая высокой поглотительной способностью, способны прочносорбировать радионуклиды, тем самым оказывая значительное влияние напроцессы их перераспределения в почве.Реакция почвенного раствора оказывает неоднозначное влияние намиграционную активность радионуклидов.

Так, подвижность стронция-90 и цезия137 с повышением кислотности значительно возрастает. В отношении 59Fe, 60Co,65Zn наблюдается обратная зависимость. Для многих радионуклидов связь междуих поведением и кислотностью среды неявна или же носит сложный характер, чтопроявляется в наличии нескольких пиков подвижности и т.д.Известно, что увеличение влажности почвы интенсифицирует процессынакопления радионуклидов растительностью.В аспекте рассмотрения процессов поглощения растениями радионуклидовиз почвы, немаловажное значение имеет содержание в ней их химическиханалогов.

Так, ввиду антагонистического характера отношения цезия и калия впочвенном растворе, преимущественно растительностью поглощается именно50калий, при достаточном его содержании в почве. На данном явлении основан одиниз агрохимических приемов мелиорации почв, загрязненных цезием, которыйзаключается во внесении повышенных доз калийных удобрений.В процессах перераспределения радионуклидов в почве и поглощения ихрастениями важную роль играет обогащеннность почвы органическим веществом.Большинство радионуклидов, относятся к группе ТМ и образуют с гумусовымикислотами прочные малоподвижные, не доступные для растений, комплексы.

Попричине чего увеличение содержания органического вещества способствуетзакреплению радионуклидов в почве, препятствуя их миграции в другиеприродные среды и поступлению в живые организмы. Так, экспериментальнодоказано, что по сравнению с ионной формойSr поглощение растениями90комплексных соединений радионуклида с гумусовыми кислотами в 2,5-4,5 меньше(Прохоров В.М., 1981).При этом, отмечается, что подвижность фульватныхкомплексов 90Sr в два раза больше, по сравнению с гуминовыми (Сапожников Ю.А.и др., 2006).Методырекультивациисельскохозяйственныхпочв,загрязнённыхрадионуклидами, направлены, в первую очередь, на снижение их накопления врастениеводческой продукции, в других же случаях основная цель – это снижениемиграционной активности радионуклидов и улучшение физико-химическихсвойств почв.

В общем основными мероприятиями по восстановлению почв,загрязненныхрадионуклидами,являются:известкование,использованиеминеральных (азотных, фосфорных, калийных) удобрений, внесение химическиханалогов радионуклидов, применение органических удобрений и др. (Агеец В.Ю.,2001).Выбортогоилииногометодамелиорациипочв,подверженныхрадиоактивному загрязнению, зависит от индивидуальных химических свойств,обуславливающих таковое загрязнение радионуклидов, почвенных характеристик,типа использования территории и др., но как правило применяется комплексмероприятий.51Многие исследователи считают, что одним из наиболее эффективных иэкологическибезопасныхрадионуклидами,способовявляетсявнесениевосстановлениякомплексныхпочв,загрязненныхоргано-минеральныхмелиорантов, благоприятно влияющих на все физико-химические свойства почвы,каковыми и являются гуминовые препараты (Прохоров В.М., 1981; Алексахин Р.М.и др., 1992; Агеец В.Ю., 2001; Чистик О.В.

и др., 2008; Moulin V. и др., 2002; 226.Rigol A. и др., 2002; Staunton S. и др., 2002; Chibowski С. и др., 2002; 218.LoftsS. и др., 2002). Анализ литературных источников показал, что данные обэффективности применения гуминовых препаратов на радиоактивно-загрязненныхпочвах в мировой и отечественной научной литературе немногочисленны.Приведем наиболее значимые из них.В работах В.М. Прохорова (1981) установлено, что применение гуматааммония на черноземе легкосуглинистом, загрязненном 90Sr приводит к снижениюего подвижности в несколько раз.

Однако внесение аммониевых солейфульвокислот в почву практически не влияет на подвижность 90Sr. Также авторомдоказано, что эффект от использования непосредственно самих гуминовых ифульвокислот значительно ниже, чем от их солей, при этом, фульвокислоты дажеувеличивают миграционную активность 90Sr.На дерново-подзолистой супесчаной почве, загрязненнойавторов(АгеецВ.Ю.,2001)проводились137исследованияCs коллективомпоизучениюэффективности применения гуминового препарата «Гумэкс» в качестве сорбентарадионуклида.

Результаты трехлетних наблюдений показали, несущественнуюроль препарата «Гумэкс» в процессах накопления137Cs растениеводческойпродукцией.В опытах ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологииизучалось влияние гумата натрия на поглощение 137Cs корнеплодами овощей. Приэтом отмечено, что применение гумата натрия позволяет снизить содержание137Csв урожае овощных культур на 19-44 %.Внесение гумата натрия в произвесткованную почву приводит к снижениюсодержания 137Cs в урожае овса, при чем с увеличением дозы препарат существенно52возрастает его эффективность. Так применение максимальной экспериментальнойдозы позволяло снизить накоплениеCs в зерне на 41 %, в соломе ‒ на 38 %137(Чистик О.В.

и др., 2008).В лабораторных исследованиях Г.М. Варшала установлена высокаякомплексообразующая способность гуминового препарата на основе торфа поотношению кl37Cs,90Sr,106Ru,144Се. Выявлено, что комплексные соединенияобразуются посредством взаимодействия радионуклидов с карбоксильнымифункциональными группами гуминовых кислот (Варшал Г.М., 1993).Исследования УО «Белорусская государственная сельскохозяйственнаяакадемия» (Горки, Республика Беларусь) на дерново-подзолистой супесчанойпочве, загрязненной137Cs, показали, что внесение гуминового препарата«Гидрогумат» совместно с медленнодействующим карбамидом позволяет снизитьсодержание радионуклида в зерне ячменя на 58 %.В запатентованной работе А.И. Перельмана, Г.М. Варшала (1997)предлагается обрабатывать, зараженные радионуклидами природные объекты, втом числе и почвы, водой, содержащей гумусовые кислоты, с последующимудалением из растворов радионуклидов.