Воздействие химических веществ на систему «Почва растение»

Воздействие химических веществ на систему «почва - растение»

Д.Г. Мустафина, к.б.н., М.С. Сеитов, д.б.н., Э.Г. Хабибуллин, к.б.н., Оренбургский ГАУ

Одним из основных компонентов природной среды, где происходит локализация вредных химических веществ в результате техногенной деятельности человека, является почва. Почва обладает большой ёмкостью поглощения, что в

свою очередь приводит к образованию мощного депо опасных соединений в верхних слоях земной поверхности, которые включаются в циклы биологического круговорота элементов. В последнее время активизировались исследования по вопросам закономерностей концентрирования животными и миграциями по пищевым цепям токсичных веществ в природных системах. Загрязнение радио-

активными веществами, повышение содержания микроэлементов рассматривается как абиотический фактор среды обитания организмов, воздействующий на животных на протяжении длительного времени [1—7].

Анализ литературных источников показывает, что к настоящему времени нет комплексных исследований по изучению активности радионуклидов, содержанию макро- и микроэлементов в почве и растительном покрове Илекского района Оренбургской области. Также малоизучен вопрос о содержании нитритов, нитратов в воде и растительности, не изучен водородный показатель (рН) в почве. Данное обстоятельство и предопределило цель настоящего исследования.

Задачи:

1. Исследовать активность радионуклидов 1этсб, 22(^а, 232ТИ, 40К, 222Яп, в почве.

2. Определить активность 1этсб и 9^г в растительности.

3. Определить водородный показатель (рН) в почве.

4. Изучить содержание микро- и макроэлементов в почве, траве.

5. Определить подвижную форму микроэлементов в почве.

6. Определить содержание нитритов и нитратов в почве, траве.

Материал и методы. Для измерения активности бета-, гамма-излучающих нуклидов в счётных образцах был использован спектрометрический комплекс «Прогресс-5», для определения содержания микро- и макроэлементов использовали атомно-абсорбционный анализатор «Спектр 5—3», ГОСТ 26483-85 «Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение рН по методу ЦИНАО», ГОСТ 26951-86 «Почвы. Определение нитратов», ГОСТ 13496.19-93 «Корма. Методы определения содержания нитратов и нитритов».

1. Активность радионуклидов в почве и траве

Изучаемый объект Радионуклид Активность радионуклида, Бк/кг (X±Sx) Норматив, Бк/кг

1,3128±0,2625 10

Почва (около хозяйства), май ^ 222ЯП 13,6155±2,6612 14,0730±4,2778 690±19,3 48,7749±7,0823 30 30 500 100

35,0±6,72 45

5,024±1,1436 10

Почва (с пастбища), июнь ^^ 23,5703±1,0419 30

222ЯП 32,7895±5,6018 464,35±60,65 80,35±5,05 30 500 100

39,0±7,8 45

Трава (с пастбища), июнь 9|^г 0,9134±0,1771 16,8±3,36 10 45

Результаты исследований. Минеральный состав почвы в значительной мере зависит от содержания элементов в почвообразующих и коренных породах. Почва наряду с природными водами является основным источником микроэлементов для растений, а через них — для животных и человека. Аномальное содержание микроэлементов и радионуклидов в почве и кормах снижает урожайность растений и продуктивность животных. В зависимости от морфологических особенностей и характера роста растений значимость места поглощения неодинакова. После выпадения химических соединений на поверхность интенсивно растущих культур некоторое количество их со временем перемещается в почву, а часть разбавляется приростом новых побегов, что может привести к дальнейшему поступлению опасных веществ в организм человека и животных.

Активность радионуклидов в почве и траве Илекского р-на (учебно-опытного хозяйства Илекского зоотехникума) представлена в таблице 1.

При анализе полученных данных было выявлено, что активность калия-40 в почве, отобранной около хозяйства, повышена в 1,38 раза, активность радионуклидов цезия-137, радия-226, тория-232, радона-222, стронция-90 находится в пределах нормативных данных. При исследовании почвы и растительности с пастбища было установлено, что активность тория-232 повышена в 1,09 раза, к критическому уровню приближается активность стронция-90. Активность цезия-137, радия-226, калия-40, радона-222 в почве находится в пределах нормативных констант. Активность радионуклидов стронция-90, цезия-137 в траве не выходит за пределы среднерекомендуемых норм.

Содержание микроэлементов и уровень рН в почве представлены в таблице 2.

При анализе полученных данных было выявлено, что почва около хозяйства имеет щелочную среду с рН = 7,37, почва с пастбища — кислую среду с рН = 5,38. Содержание кадмия, цинка, свинца, кобальта, меди, никеля, хрома, марганца, магния, железа, натрия, как подвижной, так и валовой формы, находится в пределах нормы согласно разрешению ГОСТов.

Общее содержание микроэлементов в траве представлено в таблице 3.

Анализируя полученные данные, можно констатировать, что содержание кадмия, цинка, свинца, кобальта, меди, никеля, хрома, марганца, магния, железа, натрия в траве с пастбища находится в пределах величин, рекомендованных ГОСТами.

Содержание кальция в траве и почве представлено в таблице 4.

По полученным данным мы можем сделать вывод, что содержание кальция в почве с пастбища повышено по сравнению с нормой в 1,51 раза. В почве около хозяйства содержание кальция повышено в 1,39 раза. В траве с пастбища и около хозяйства

2. Минеральный состав почвы

Изучаемый объект Элемент рН Валовое содержание, мг/кг Норматив, мг/кг Подвижное содержание, мг/кг Норматив, мг/кг

кадмий 0,4±0,08 3 0,092±0,0184 0,3

цинк 1,7±0,34 300 1,316±0,2632 23,0

свинец 5,8±1,16 30 0,189±0,0378 6,0

Почва кобальт 1,05±0,21 50 0,087±0,0174 5,0

(около медь 7,37 0,9±0,18 100 0,102±0,0204 3,0

хозяйства), никель 0,145±0,029 50 - -

май хром 0,319±0,0638 100 - -

марганец 69,5±13,9 1500 0,312±0,0624 700

магний 8,719±1,7438 50 6,8±1,36 -

железо 29±5,8 - 1,433±0,2866 -

кадмий 0,161±0,064 3 0,0315±0,0045 0,3

цинк 14,6905±1,6365 300 0,96±0,04 23,0

свинец 3,0±0,05 30 0,063±0,022 6,0

кобальт 0,55±0,17 50 0,3085±0,1215 5,0

Почва медь 0,61±0,25 100 0,5335±0,2505 3,0

(с пастбища), никель 5,38 0,1625±0,1385 50 - -

июнь хром 0,1795±0,1315 100 - -

марганец 22,48±14,75 1500 2,8945±0,6455 700

магний 5,3±0,55 50 4,069±0,046 -

железо 24±9,56 - 13,2985±6,2875 -

натрий 1,771±0,413 200 - -

3. Содержание микроэлементов 4. Уровень содержания кальция

в траве, мг/кг в траве и почве

Изучаемый объект Показатель Результат исследования, мг/кг (х±Бх) Норматив

кадмий 0,0784±0,0183 0,30

цинк 14,843±0,9656 50,0

свинец 0,1037±0,0206 5,0

кобальт 0,244±0,0425 1,0

Трава медь 0,5974±0,2106 30,0

с пастбища, никель 0,1167±0,0601 3,0

июнь хром 0,1034±0,0617 0,50

марганец 1,8827±0,2781 700

магний 2,7844±0,3658 50

железо 14,1657±4,2693 100,0

натрий 1,476±0,2818 200

Изучаемый объект Содержание кальция Норматив

Почва с пастбища, июнь 16,6 11

Почва около хозяйства, май 15,3 11

Трава с пастбища, 4,00 10

июнь

Трава около хозяйства, 5,60 10

май

содержание кальция находится в пределах нормы.

Уровень содержания нитритов и нитратов в почве, траве представлен в таблице 5.

При анализе полученных данных было обнаружено, что в почве, отобранной на территории пастбища и возле хозяйства, содержание нитратов не превышает максимально допустимого уровня. В растительности, произрастающей на пастбище, уровень нитратов повышен в 1,24 раза, содержание нитритов находится в пределах нормативных данных. В траве около хозяйства содержание нитратов и нитритов находится в пределах нормы.

Таким образом, распределение микро- и макроэлементов, радиоизотопов в различных гелео-географических условиях Илекского района имеет существенные различия. Причём распределение этих соединений в почве и растениях имеет определённую закономерность, заключающуюся в том, что превышение радиоизотопов в одном звене ведёт к повышенной аккумуляции их в других звеньях

и наоборот. Помимо этого прослеживается интересная закономерность: почвы с кислой средой имеют большое загрязнение радионуклидами, а со щелочной средой наоборот.

Выводы:

1. Активность радионуклидов на территории Илекского района находится в пределах санитарных норм, за исключением 40К, содержание которого в 1,38 раза выше нормы в верхних слоях почвы.

2. В почвенном покрове с территории пастбищных угодий наблюдается повышение активности 232ТИ в 1,09 раза соответственно. К критическому уровню приближается активность 9^г.

3. Водородный показатель почвы с прилегающей территории хозяйства имеет щелочную направленность, а с территории пастбищных угодий — кислую. рН открытых водоисточников кислая, в закрытых на пастбище — щелочная, а в хозяйстве — кислая.

4. Содержание кальция в почве с пастбища повышено по сравнению с нормой 1,51 раза. В почве около хозяйства содержание кальция повышено в 1,39 раза. В траве с пастбища и около хозяйства содержание кальция находится в пределах нормы.

5. Содержание нитритов и нитратов в почве, траве, мг/кг

Изучаемый объект Содержание нитратов Норматив Содержание нитритов Норматив

Почва с пастбища 4,0 15 - 0,1

Почва около хозяйства 13,8 15 - 0,1

Трава с пастбища 617,0 500,0 4,0 10,0

Трава около хозяйства 490,0 500,0 0,5 10,0

5. В почве, отобранной на территории пастбища и возле хозяйства, содержание нитратов не превышает максимально допустимого уровня. В растительности, произрастающей на пастбище, уровень нитратов повышен в 1,24 раза, содержание нитритов находится в пределах нормативных данных. В траве около хозяйства содержание нитратов и нитритов находится в пределах нормы.

Литература

1. Бондарев Л.Г. Микроэлементы — добро и зло. М.: Знание, 1984. С. 144.

2. Лукьяновский В.А., Белов А.Д., Беляков И.М. Болезни костной системы животных. М.: Колос, 1991. С. 254.

3. Мишин П.Я. Микроэлементы в почвах Оренбуржья и эффективность микроудобрений. Челябинск, 1991. С. 92.

4. Самохин В.Т. Профилактика нарушений обмена микроэлементов у животных. М.: Колос, 1991. С. 144.

5. Топурия Г.М. Состояние естественной резистентности у телят в условиях химического загрязнения внешней среды // Ветеринарная патология. 2003. № 2. С. 22—23.

6. Топурия Г.М. Биоресурсный потенциал и использование почв в зоне экологического влияния Чернобыльской АЭС // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2004. № 3. С. 133-137.

7. Топурия Г.М. Качество природной среды и состояние сельскохозяйственных ресурсов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2004. № 4. С. 119-121.