ОБОСНОВАНИЕ  ПОКАЗАТЕЛЕЙ  ДЛЯ  ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ  МЕРОПРИЯТИЙ  ПО  ДЕТОКСИКАЦИИ  ТЯЖЕЛЫХ  МЕТАЛЛОВ  В  ПОЧВЕ

Яковишина  Татьяна  Федоровна

доцент  кафедры  экологии  и  охраны  окружающей  среды,  канд.  с.-хоз.  наук,  доцент,  Государственное  высшее  учебное  заведение  «Приднепровская  государственная  академия  строительства  и  архитектуры»,  г.  Днепропетровск

E-mail: 

SUBSTANTIATION  OF  THE  ESTIMATION  INDEXES  FOR  THE  DETOXIFICATION  METHODS  EFFICIENCY  OF  THE  HEAVY  METALS  IN  THE  SOIL

Yakovyshyna  Tatyana

sssociate  Professor  of  Ecology  and  Environmental  Protection  Department,  Doctor  of  Philosophy  (Ecology),  Associate  Professor  State  Higher  Educational  Establishment  “Pridneprovska  Statе  Academy  of  Civil  Engineering  and  Architecture”,  Dnipropetrovsk

АННОТАЦИЯ

Для  оценки  мероприятий  по  химической  детоксикации  почвы  при  помощи  внесения  мелиорантов  предложено  использовать  коэффициент  биологического  поглощения  и  показатель  относительного  содержания  химического  элемента.  На  примере  загрязнения  свинцом  агроценоза  проса  показана  эффективность  применения  в  качестве  мелиорентов  мела,  биогумуса,  органо-минеральных  удобрений,  K₂S  и  K₂CO₃.

ABSTRACT

The  biological  absorption  coefficient  and  index  of  the  relative  content  of  the  chemical  elements  have  been  proposed  to  use  for  estimation  the  of  the  chemical  detoxification  methods  of  the  soil  by  the  ameliorants  application.  The  efficiencyб  as  ameliorants  chalk,  biohumus,  organic-mineral  fertilizers,  K₂S  and  K₂CO₃  has  been  showed  for  example  of  the  lead  contamination  of  the  millet  agrocenosis. 

Ключевые  слова:  детоксикация,  тяжелые  металлы,  загрязнение,  почва,  свинец.

Keywords:  detoxification,  heavy  metals,  contamination,  soil,  lead.

При  проведении  мероприятий  по  химической  детоксикации  тяжелых  металлов  в  почве  возникает  вопрос  поиска  показателей  оценки  их  эффективности  конкретно  для  отдельно  взятого  агроценоза.  Традиционное  нормирование  валового  содержания  металлов  не  имеет  смысла,  так  как  ксенобиотики  не  извлекаются  из  почвы,  а  лишь  переводятся  при  помощи  различных  механизмов,  как  то  образование  органических  комплексов,  закрепление  педогенными  фосфатами  и  т.  д.,  в  слабо  растворимые,  недоступные  корневой  системе  соединения.  Извлечение  тяжелых  металлов  аммонийно-ацетатным  буферным  раствором  (рН  4,8)  дает  возможность  определить  их  подвижность,  а,  следовательно,  и  доступность  для  корневой  системы  растений,  однако  и  тут  возникает  некоторая  сложность,  так  как  разные  растения,  в  силу  своих  биологических  особенностей,  выносят  различное  количество  тяжелых  металлов.  Как  правило,  химическую  детоксикацию  техногенно  загрязненной  почвы  в  условиях  сельскохозяйственного  производства  проводят  под  культуры-фитостабилизаторы  (просо,  кормовые  травы),  которые  являются  деконцентраторами  тяжелых  металлов.  Если  подходить  к  оценке  эффективности  мероприятий  с  точки  зрения  качества  продукции  растениеводства,  то  возникает  вопрос  накопления  токсикантов  в  товарной  части  сельскохозяйственных  культур,  что  в  свою  очередь  определяется  буферной  способностью  почвы,  уровнем  подвижности  и  надежностью  связывания  катионов  тяжелых  металлов  мелиорантами,  а  такде  степенью  толерантности  той  или  иной  культуры.

Поэтому  целью  данной  работы  был  поиск  и  обоснование  показателей  для  оценки  эффективности  мероприятий  по  детоксикации  почвы  на  примере  загрязнения  агроценоза  проса  сорта  Мироновское  51  в  5  ПДК  по  свинцу.  В  качестве  мелиорантов  использовали  органо-минеральные  удобрения  (ОМУ)  —  1,5  ц/га;  мел  —  1,5  ц/га;  биогумус  —  1,0  ц/га,  K₂S  и  K₂CO₃,  взятые  в  дозах,  в  1,5  раза  превышающие  эквивалентные  количества,  необходимые  для  полного  химического  связывания  катионов  свинца  в  нерастворимые  соединения.  K₂S  и  K₂CO₃  вносили  в  виде  водных  растворов  с  последующей  заделкой  в  почву  на  глубину  пахотного  слоя.

Традиционно  накопление  тяжелых  металлов  растением  оценивается  согласно  коэффициенту  биологического  поглощения  (КБП)  А.И.  Перельмана  (1975),  который  рассчитывается,  как  отношение  содержания  элемента  в  растении  к  его  содержанию  в  почве  [2,  с.  272].  Однако  возникает  необходимость  также  в  оценке  внутренних  защитных  механизмов,  которыми  обладает  само  растение  по  отношению  к  тяжелым  металлам,  что  можно  сделать,  используя  показатель  относительное  содержание  химического  элемента  (ОСХЭ),  отражающий  содержание  тяжелого  металла  в  данном  растении  по  сравнению  с  контрольным,  выращенным  на  незагрязненной  почве. 

Известно,  что  механизм  толерантности  растений  (внутренние  защитные  приспособления  по  Дж.  Антоновичу  (1971)  заключается  в  следующем  [1,  с.  96]:

1.  компартментация  тяжелых  металлов  в  клеточных  стенках  или  вакуолях,  связывание  их  тиолсодержащими  белками,  пептидами  и  органическими  кислотами;

2.  связывание  катионов  тяжелых  металлов  металлотионеинами  и  фитохелатинами,  которые  посредством  меркаптидных  комплексов  осуществляют  детоксикацию;

3.  усиление  экскреции  катионов  тяжелых  металлов  из  растений  при  гуттации  и  отторжении  вегетативных  органов;

4.  развитие  в  организме  растений  адаптивных  изменений,  а  именно:  поиск  альтернативных  метаболических  реакций,  изменение  структуры  ферментов.

При  формировании  в  5  ПДК  на  1  м²  пахотного  слоя  (0—30  см)  поступает  56,64  г  свинца,  что  обеспечивает  его  подвижность  на  уровне  84,5  мг/кг  почвы.  Внесенные  мелиоранты  снижали  его  подвижность  практически  в  2  раза  (табл.  1)  и  образовывали  соединения  разной  степени  растворимости  в  зависимости  от  принципа  действия:  мел,  K₂S  и  K₂CO₃  —  PbS  и  PbCO₃,  а  ОМУ  и  биогумус  —  органические  комплексы  со  свинцом.

Таблица  1.

Характеристики  содержания  Pb  в  почве  и  растениях

Формирование  загрязнения  в  5  ПДК  нарушает  защитные  механизмы  и  способствует  бесконтрольной  транслокации  катионов  Pb²⁺  в  организм  растения,  так  КБП  в  19,4  раза  превышает  контроль,  причем  данный  процесс  во  многом  зависит  от  химической  природы  самого  металла,  который  в  нативных  условиях  относится  к  элементам  слабого  накопления.  Снижение  подвижности  свинца  в  почве  за  счет  внесения  мелиорантов  обеспечивало  работу  защитных  механизмов  растения,  о  чем  свидетельствуют  значения  КБП  в  несколько  раз  ниже  контрольного  варианта.  Меньшая  эффективность  от  применения  мела  по  сравнению  с  К₂СО₃  объясняется  его  недостаточной  для  полного  химического  связывания  дозой  внесения  1,5  ц/га  или  15  г/м².  Было  бы  целесообразным  при  расчете  дозы  внесения  мела  учитывать  содержание  в  почве  катионов  тяжелого  металла,  глубину  загрязненного  слоя  и  ориентироваться  на  методику  расчета  и  внесения  К₂СО₃  и  K₂S.  Так,  на  1  м²  на  глубину  пахотного  слоя  при  загрязнении  в  5  ПДК  следовало  бы  внести  на  варианте  с  Pb  —  40,902  г  этого  вещества.

При  анализе  показателя  ОСХЭ  сразу  видна  эффективность  проведенных  мероприятий  направленных  на  снижение  техногенной  нагрузки  в  результате  загрязнения  почвы  свинцом,  значения  контроля  (незагрязненная  почва)  достигают  растения,  выращенные  на  вариантах  с  К₂СО₃  и  K₂S.  Этот  показатель  дает  возможность  быстро  оценить  накопление  тяжелого  металла  растительным  организмом,  однако  утрачивается  информация  о  состоянии  защитных  механизмов  растения  с  привязкой  к  конкретному  уровню  загрязнения,  что  обеспечивает  КБП.

Подытожив  выше  изложенное,  следует  отметить,  что  использование  показателей  КБП  и  ОСХЭ  дает  возможность  всесторонне  оценить  эффективность  мероприятий  по  химической  детоксикации  почвы  за  счет  внесения  мелиорантов.  При  этом  КБП  будет  свидетельствовать  о  состоянии  защитных  механизмов,  которыми  обладает  само  растение,  относительно  уровня  загрязнения  почвы,  а  ОСХЭ  —  о  соответствии  содержания  токсиканта  уровню  экологически  безопасной  продукции. 

Список  литературы:

1. Ильин  В.Б.  Тяжелые  металлы  в  системе  почва-растение.  —  Новосибирск.:  Наука.  Сиб.  отд-ние,  1991.  —  151  с.
2. Перельман  А.И.  Геохимия  ландшафта.  —  М.:  Высшая  школа,  1975.  —  344  с.