Диссертация (Воздействие высокодисперсного металлургического шлама на сельскохозяйственные растения), страница 3

Сюда входятзамена загрязненного грунта на привозной, либо промывка почв. Наиболее целесообразенэто процесс на почвах с высоким уровнем загрязнения.Далее приведена краткая характеристика некоторых мероприятий.Внесение органических удобрений. Результаты многочисленных исследованийпоказывают, что улучшению почвенного плодородия способствует внесение органическихудобрений, вследствие чего увеличивается запас питательных элементов, улучшаютсяводно–физические свойства почв, повышается биологическая активность и емкостькатионного обмена, что способствует повышению устойчивости почв к антропогенномувоздействию.

Также, компоненты таких удобрений образуют органоминеральные12соединения с ионами тяжелых металлов, в том числе и обладающие низкой подвижностью(Singha et al., 2010; Zhang, Zhang, 2010).Однако, влияние различных органических удобрений неоднозначно. Так, степеньразложенности органических удобрений оказывает влияние на подвижность тяжелыхметаллов – при внесении неразложившейся соломы она увеличивается за счетобразования органоминеральных низкомолекулярных растворимых комплексов, а потом,по мере разложения, проявляется иммобилизующий эффект (Сизов и др., 1990; Zaccone etal., 2010).Имеющиеся рекомендации по применению в качестве химических мелиорантоворганическихудобренийносятнеопределенныйхарактер,чтосвязаноспротиворечивостью имеющихся данных и недостаточным количеством проведенныхисследований.Вопрос о применяемых дозах также является неразработанным.Некоторыеисследователи рекомендуют на загрязненных участках вносить повышенные дозыорганики, учитывая относительную экологическую безопасность данного классаудобрений, однако при быстром разложении и минерализации больших доз удобрений впочве могут накапливаться значительные количества нитритов и нитратов (Ильин, 1991).В то же время, применение оптимальных норм органических удобрений улучшаетгумус, который играет важную роль в связывании токсичных металлов.

Однако, тот факт,что положительный эффект скорее всего, проявится спустя некоторое время, внесениеорганических удобрений нужно осуществалять в комплексе с другими мероприятиями(фосфоритование, известкование, внесение сорбентов и др.). Из перечня органическихудобрений наилучшие эффекты оказывают торф и торфо–навозные компосты с высокойстепенью разложенности (Дабахов и др., 2005).Известкование – метод химической мелиорации кислых почв, заключающийся вовнесении в них известковых удобрений: кальцита, доломита, известняка, отходовсахарного производства, гашёной извести и т. д.

Известь оказывает защитное действие ввиде позитивных изменений в почвенной системе на разных уровнях – физическом,химическом и биологическом:-известковыематериалыобразуютскатионамитяжелыхметалловтруднорастворимые соли: Me + СаСО3  MeСО3 +Са ;2+-принейтрализации2+почвеннойсредывозрастаетпрочностьметаллоорганических комплексов, увеличивается катионообменная емкость почвы,усиливаютсянекоторыехимическиеифизико–химическиепроцессы,которые13способствуют сорбции металлов, увеличивая специфическое и неспецифическоепоглощение тяжелых металлов;-реакция среды близкая к нейтральной активизирует почвенную микрофлору,способную включать катионы металлов в свою биомассу.

Долговременное закреплениетоксичных элементов поисходит в случае, если процесс образования органическоговещества идет интенсивнее минерализации;-кальций, поступающий в результате известкования, улучшает физическиесвойства почв: способствет коагуляции почвенных коллоидов, укрепляет почвеннуюструктуру, улучшает водоудерживающую способность и водопроницаемость;-содержащиеся в известковых материалах кальций и другие катионы, припоступлении в растение, являются антагонистами катионов тяжелых металлов (Титова идр., 2001).Многочисленные исследования показывают, что растения, выращиваемые визвесткованнойпочве,содержатменьшетяжелыхметаллов,чемте,которыевыращиваются на неизвесткованной.

Данный эффект связян с тем, что повышение рНспособствует образованию гидроксидов. Например, для железа уровень рН, при которомобразуется труднорастворимый Fe(OH)3 – 3,5. Увеличение рН на 1,8…2,0 снижаетподвижность кадмия в 4–8 раз, а свинца – в 3–6 раз. Установлено, что значение рН,обеспечивающее наименьшую растворимость тяжелых металлов составляет 6,5.К примеру, загрязненные тяжелыми металлами кислые почвы, эффективноизвестковать минеральнам удобрением на основе фосфат–содержащей породы доломита(Chena et al., 2006).Внесение природных сорбентов.

Перспективным химическим мелиорантомсчитается цеолит – природный гидроалюмосилик каркасного строения. Структурацеолитов включает каналы и полости молекулярного размера, заполненные молекуламиводы и подвижными катионами. Цеолиты работают по принципу молекулярных сит,которые разделяют вещества в зависимости от размеров молекул и атомов. Структурныеособенности таких минералов определяют участие в катионном обмене, наибольшаяемкость характерна для натриевых цеолитов (Цилу, 1992). Например, в эксперименте спочвой, загрязненной Pb (200 мг/кг) показано, уменьшение концентрации свинца врастениях, выращенных на этой почве, при внесении 0,2 г/кг цеолита.Несмотря на вышесказанное, чаще встречается точка зрения, что цеолиты неявляются эффективными дезактиваторами тяжелых металлов, т.к.

положительныеэффекты отмечаются при высоких дозах – от 100 т/га (Freedman, Hutchinson, 1981). Кроме14того, внесение цеолита может приводить к нарушению питания растений азотом,фосфором и калием (Овчаренко и др., 1994).Имеющиеся данные по использованию цеолитов носят противоречивый характер,что, вероятно, может быть связано с использованием в экспериментах их различныхформ, а также различных типов почв.Внесениеискусственныхсорбентов.Помимоприродныхсорбентов,предпринимаются попытки создания искусственных сорбентов, обладающих высокойемкостью, селективностью и низкой стоимостью производства и применения.

В качествеискусственных сорбентов испытываются комплексообразователи, ионообменные смолы,активированный уголь, отходы некоторых производств и т.п.Глинование. Существенное влияние на подвижность поллютантов оказываетгранулометрический и минералогический состав почв, в связи с чем, неплохие результатыможет дать глинование легких почв.

Внесение глин, содержащих минералы срасширяющейся кристаллической решеткой (монтмориллонит, иллит, вермикулит),позволяет значительно увеличить катионообменную емкость почв. Прочность связитяжелых металлов с глинистыми минералами зависит от их строения и возрастает откаолинита к монтмориллониту. Прочность связи также зависит от рН среды и содержанияорганического вещества. Отмечено, что почвенные глинистые минералы сорбируюттяжелые металлы тем сильнее, чем больше органического вещества содержится в почве.Имеет значение свойства самих металлов.

Установлено, что прочность фиксацииглинистыми минералами убывает в ряду: Pb2+ >> Zn2+ > Cd2+В то же время норма применяемой глины должна быть очень высокой. Для того,чтобы увеличить долю физической глины на 10% (по классификации Н.А. Качинского)(Качинский, 1946)и перевести почву из одной категории (например супесчаную) вдругую (легкосуглинистую), требуется 200–300 т/га глины. При этом необходимоучитывать, как говорилось ранее, ее минералогический состав.

В связи с этим глинованиеявляется весьма дорогостоящим мероприятием, которое может проводиться, еслиместорождение глины находится недалеко.Кроме этого, глинование может вызвать некоторые отрицательные явления, вчастности: 1) подкисление почв, поскольку глинистые минералы являются источникомионов Н+; 2) недостаток биогенных элементов в результате их поглощения минеральнымиколлоидами. Поэтому глинование должно сопровождаться известкованием, внесениеморганических и минеральных удобрений.Внесение минеральных удобрений. Подвижность тяжелых металлов можетсущественно изменяться под действием минеральных удобрений.

При этом удобрения15могут играть как положительную, так и отрицательную роль. Например, некоторыеминеральные удобрения содержат в своем составе токсичные металлы и являютсяфактором загрязнения почв.Большинствоминеральныхудобренийявляетсягидролитическии/илифизиологически кислыми солями, поэтому систематическое их внесение в средних ивысоких дозах ведет к подкислению почв и, следовательно, к увеличению подвижноститяжелых металлов. При этом подкисление почв может быть локальным – в объеме почвы,прилегающим к частицам или гранулам удобрения.

При стандартной методике отборасмешанных почвенных образцов такое подкисление может остаться незамеченным, хотяоно ведет к локальному увеличению подвижности металлов. Учитывая, что масса корнейнаиболее велика в зонах с повышенным содержанием элементов питания (то есть вокругчастиц или гранул удобрений), увеличивается вероятность поступления тяжелых металловв растение.Фосфорные удобрения вступают во взаимодействие и тяжелыми металлами,образуя с ними нерастворимые соли.

При этом снижается подвижность как фосфора, так итяжелых металлов (Cu, 2015).Так, например, внесение 3 т однозамещенного фосфата кальция в кислые почвы поэффекту детоксикации свинца соответствует внесению от 1 до 4 т СаСО3 на 1 га (Черныхи др., 1995). Для снижения расходов суперфосфат в данном случае лучше заменитьфосфоритной мукой. Таким образом, фосфоритование кислых почв является одним изприемов детоксикации тяжелых металлов. Однако, этот прием эффективен только присильном загрязнении почв, так как для образования осадка необходима определеннаяконцентрация осадкообразующих элементов в растворе.Снижениюподвижноститяжелых2+металлов2+способствует++минеральных удобрениях катионов (Са , Mg , К , NHсодержаниеви др.), являющихсяантагонистами тяжелых металлов и препятствующих их проникновению в растения.Внесение минеральных и органических удобрений способствует снижениюконцентрации тяжелых металлов в растениях и за счет проявления эффекта«биологического разбавления».