Экологическая оценка техногенного загрязнения ртутью в сельскохозяйственном производстве Амурской области

9. Казьмин Н.М., Удовыдченко В.И. Совершенствование структуры посевных площадей в различных почвенно-климатических зонах// Использование почвенно-климатических и энергетических ресурсов в условиях интенсификации систем земледелия: сб. науч. тр. Ставроп. НИИСХ. - Ставрополь: отдел печати Ставропольского краевого управления статистики, 1990. -С. 22-35.

10. Пенчуков В.М., Боев В.Р., Петрова Л.Н. и др. Рекомендации по системам ведения сельского хозяйства Ставропольского края//Часть II - Общее земледелие. - М.: ВНИЭСХ, 1988 - 238 с.

11. Куприченков М.Т., Антонова Т.Н., КуприченковаЛ.И. Значение соломы в воспроизводстве плодородия почвы//Научные основы земледелия и влагосберегающих технологий для засушливых регионов юга России: матер. межд. науч.-практ. конф. 4-5 июня 2002 г. - Ставрополь: цех полиграфии краевого комитета государственной статистики, 2003. - Часть I «Проблемы земледелия». - С. 141-147.

12. Проскурин А.В. Растительные остатки как источник опасных микроорганизмов для зерновых культур при беспахотном земледелии//Сельское Ставрополье. - 2009. - № 5-6 (20-21). - С. 14-18.

13. Рябов Е.И., Полоус Ю.П. Модель минимальной почвозащитной обработки для севооборотов с озимыми и яровыми культурами // Развитие теоретических и экспериментальных комплексных исследований в борьбе с засухой: матер. Всерос. науч.-теорет. совещания 1-4 июля 1980 г. в Ставроп. НИИСХ. - Ставрополь: изд-во «Ставропольская правда», 1982. - С. 255-256.

14. Рябов Е.И. Научно-методическое пособие по применению почвозащитной безотвальной обработки на территории Ставропольского края. - Ставрополь: кн. изд-во, 2002. - 159 с.

15. Бурбель А.Ф., Белан А.Н., Землянский Б.А., Найденов А.С. Агромехтехнология полей юга России (технология и комплекс машин для засушливого земледелия). - Ейск, 1996. - 182 с.

16. Рындин В.М., Кудрин А.И., Мягков Б.А. Эффективность способов основной обработки почвы под вторую после занятого пара озимую пшеницу при интенсивной технологии её возделывания // Интенсивные технологии возделывания озимой пшеницы на Ставрополье: сб. науч. тр. Ставроп. НИИСХ. - Ставрополь: отдел печати Ставропольского краевого управления статистики, 1989. - С. 40 - 49.

17. Рябов Е. И. Ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур (минимальная почвозащитная обработка, удобрения, пестициды, машины и орудия). - Ставрополь: изд-во Ставропольского ГАУ «АГРУС», 2003. - 152 с.

role of HARVEsTiNG BY THE METHoD ocHYosA of GRAiN crops iN DEVELoPMENT

of «no-till» system of agriculture

V. K. dridiger

summary. For decrease in cost of products of plant growing many agricultural enterprises and farmers tried to refuse expensive plowing or to pass to direct crops, in general having excluded from technology any processing of the soil. However and that and others failure comprehended, as at existing systems of agriculture and technology of harvesting, especially grains of the corn, it is not possible to create on a soil surface a layer of organic substance from the vegetative remains, which should protect reliably the soil from a wind and water erosion, promote accumulation and an economical expenditure of moisture, supply plants with elements of a food and, thereby, provide growth of productivity of cultivated cultures.

For creation of a layer of organic substance upon transition to «no-till» system of agriculture it is offered to carry out harvesting of grain crops a method ochyosa plants with leaving in the field of not slanted straw.

Key words: soil processing, agriculture system, direct crops, vegetative remains, straw, harvesting, ochyos plants.

УДК574 : 546. 49

экологическая оценка техногенного загрязнения ртутью в сельскохозяйственном производстве амурской области

ЮЛ. ^ВРИЛОВ, доктор биологических наук, профессор

Ж.A. ДИМИДЕНОК, кандидат биологических наук, доцент

С.Г. ХAРИНA, доктор биологических наук, профессор

ГЯ. ГAВРИЛОВA, доктор ветеринарных наук, профессор

Дальневосточный ГAy

E-mail: rectordalgau@mail.ru

Резюме. Aмурская область - основной производитель сои и зерновых на Дальнем Востоке. В течение 40 лет на юге региона применяли минеральные удобрения и пестициды, в том числе ртутьсодержащие препараты, использовали ежегодно более 300 т. Принимая во внимание, что вопросы миграции ртути в агроэкосистеме малоизучены, исследования проводили с целью определения возможности накопления этого тяжелого металла в почве и растениях, а также поступления с кормами к

животным. Изучали содержание ртути в пахотном слое почвы, возможность биоаккумуляции различными сельскохозяйственными культурами в конкретных агроэкологических условиях, а также ее присутствие в крови коров и телят. Содержание ртути в почве превышало российские фоновые значения и кларк(0,04...

1,07 мг/кг). В зеленой массе сои, однолетних трав, смеси кукурузы и пайзы, овса и пайзы, используемых для кормления животных и приготовления силоса и сенажа, количество этого элемента достигает0,033... 0,038мг/кг, что превышает ПДК для кормов в 2-3 раза. В крови коров и телят 10-идневнего возраста обнаружена ртуть в количестве 5,62±2,87и 3,29±0,09 мкг/л. Ключевые слова: агроэкосистема, ртуть, почва, миграция, растительные корма, крупный рогатый скот, нарушение белкового обмена.

Из всех программ, направленных на улучшение экологической ситуации в России, особое место занимает мониторинг окружающей среды, призванный, в частности, следить за изменением концентрации тяжелых металлов в экосистемах. Без оценки уровня

загрязнения почвы, растительности и воды тяжелыми металлами невозможно получить общую картину техногенной нагрузки на окружающую среду. При этом необходимо учитывать их поведение в экосистеме. Особенно важен комплексный подход при оценке загрязнения аграрных районов, где сосредоточено основное производство продуктов питания. Для токсикантов, период разложения которых до безопасного уровня или выведения из почвы обычно составляет несколько лет, необходимо учитывать возможности миграции и бионакопления[1].

По данным [2] основной источник загрязнения почв ртутью - химические вещества, используемые в сельском хозяйстве. С пестицидами в почву попадает 3...

4 г/га этого элемента в год. Накопление, удержание и поведение его соединений (производных от химических веществ, используемых в сельском хозяйстве) в почве и растениях вызывает серьезные проблемы.

Амурская область - основной сельскохозяйственный район Дальнего Востока, где активно возделывают сою, зерновые, овощные и кормовые культуры. С 1963 г. на ее территории использовали ртутьсодержащие препараты для протравливания семян зерновых. Наиболее широко применившиеся из них - агронал, радосан, гранозан. Ежегодно в течение 25 лет использовали от 200 до 400 т препаратов. Максимальные объемы применения приходятся на 60-е гг.

Всего за 36 лет в почву пахотных угодий с обработанными семенами внесено 420 т агронала, агрозана, радосана, 480 т этилмеркурхлорида и 6500 т гранозана, что в пересчете соответствует 160 т ртути. Наибольшая пестицидная нагрузка легла на южные районы Амурской области, где сосредоточены самые плодородные луговые черноземовидные почвы. Ежегодно в этих районах использовали от 30 до 40 т гранозана [3].

Кроме того, ежегодно вносилось 550.700 тыс. т минеральных удобрений и химических мелиорантов. Поэтому получить представление о качестве среды и состоянии экосистем в связи с многолетней химизацией сельского хозяйства актуальная задача.

Цель наших исследований оценить содержание ртути в системе почва - растение - корма - животные.

Условия, материалы и методы. Для оценки техногенного загрязнения образцы почвы и растений отбирали с типичных полей полевых и кормовых севооборотов. Всего в южной зоне Амурской области обследовано более 3 тыс. га.

Отбор проб почвы осуществляли на закрепленных реперных участках полей на глубину пахотного слоя (0. 20 см). Здесь же отбирали растительные образцы. Изучали образцы соломы и зерна ячменя (HordeumL.), пшеницы (TriticumL.), зеленой массы кукурузы (Zea maysL.), сои (Glycine max. (L.) Merr), однолетних злаковых трав (Poaceae), пайзы (Echinochloafrumentacea(Roxb.)Link). В зависимости от содержания валовых и подвижных форм ртути в почве были рассчитаны коэффициенты аккумуляции этого элемента различными видами растений.

Содержание ртути в почве и крови животных определяли на приборе «СПЕКТР - 5-3» при длине волны 253,7 нм. Диапазон измерений от 0,0025 до 2,5 мг/кг. Градуировку приборов проводили по серии градуировочных растворов согласно методикам (Методические указания., 1992; 1999; ПНД Ф 14.1:2.22-95; ГОСТ 30692 - 2000). В растениях ртуть определяли на универсальном ртутном газоанализаторе АГП-01 в лаборатории химического анализа Амур КНИИ ДВО РАН (Методические указания 4.4.005-4.1.008-94 ГКСЭН).

Изменения в обменных процессах крупного рогатого скота, которому скармливали корма, выращенные в обследованных кормовых севооборотах, оценивали по содержанию в сыворотке крови общего белка и белковых фракций. Общий белок определяли биуретовой реакцией, белковые фракции электрофорезом в геле агарозы [4].

Результаты и обсуждение. В почве полей ВНИИ сои выявлено содержание ртути на уровне 0,04... 1,07 мг/кг, что соответствует, согласно градации, предложенной в [5], от слабого до сильного загрязнения. На полях с. Грибское количество ртути в пахотном слое составило 0,029.0,036 мг/кг, в почве полей ТОО «Волковское» - 0,033...0,041. Концентрация ртути 0,04 мг/кг не превышает ПДК для валовых и подвижных форм, однако она выше российских фоновых значений и кларка. На всех исследуемых полях выявлено превышение содержания ртути, по сравнению с пробами, отобранными в лесополосах (0,026 мг/кг), где почвы не подвержены антропогенному воздействию в результате сельскохозяйственной деятельности.

Ртуть обнаружена во всех изученных образцах соломы зерновых культур в фазе полной зрелости. Ее концентрация в пробах с полей ОПХ ВНИИ сои, ТОО Волковское, с. Грибское составляла 0,020. 0,027 мг/кг. Несмотря на то, что такое содержание ртути не превышает фоновых показателей, это в 2,5 раза выше ее нормальной концентрации для растений [6]. В зерне ячменя и пшеницы ртуть в среднем присутствовала в количестве 0,009 мг/кг, а в зерне пшеницы с полей ОПХ ВНИИ сои ее содержание достигало 0,010 мг/кг. Тогда как по данным [7] в зерне, выращенном на незагрязненных территориях, величина этого показателя находилась на уровне 0,002 мг/кг [7].

По сравнению с зерновыми, которые полностью прошли все стадии развития, в зеленой массе сои, однолетних злаковых трав и смесей кукуруза+пайза, овес+пайза ртуть присутствовала в больших количествах: 0,033.0,038; 0,029; 0,035; 0,02 мг/кг соответственно (см. рисунок). Это выше ПДК для кормов

Рисунок. Содержание ртути в растениях, мг/кг:  - ПДК;  - содержание.

Поступающая в почву ртуть связывается в виде катионных или анионных комплексов, а главным образом, в форме слабоподвижных органических соединений. При этом она легко поглощается корневой системой и переносится в растении [9].

В агроэкологических условиях юга Амурской области на луговых черноземовидных почвах ртуть интенсивно переходит в зеленую массу сои (коэффициент биоаккумуляции 0,87), кукурузы (1,21), пайзы (0,75. 1,0) и однолетних злаковых трав (0,74). Зерновые

поглощают этот элемент в небольших количествах. В целом изученные культуры по способности к аккумуляции ртути можно расположить в следующем порядке: зеленая масса кукуруза + пайза > зеленая масса овес + пайза > зеленая масса сои > зеленая масса пайзы > зеленая масса однолетних злаковых трав > солома зерновых культур > зерно.

С кормами тяжелый металл поступает в организм животных. Ртуть, обладая кумулятивным и суммарным эффектом, может оказывать негативное воздействие. В наших исследованиях в крови крупного рогатого скота в ОПХ ВНИИ сои содержание ртути составило 5,62±2,87 мкг/л, у телят до 10-идневного возраста - 3,29±0,09 мкг/л, в ТОО «Волковское» - 0,48±0,21 и 0,66±0,26 мкг/л, в с. Грибское 0,92±0,26 и 0,85± 0,20 мкг/л соответственно. В норме этот элемент в крови животных отсутствует, а наличие ртути в крови телят до 10-идневного возраста, на наш взгляд, свидетельствует о ее поступлении в организм с молоком.

Ртуть в организме животных распределяется по органам и субклеточным структурам неравномерно, накапливаясь главным образом в почках и печени. Известны две формы воздействия этого элемента на живые организмы - токсикофармакологическое и биотическое. В первом случае происходит разрушение нативной структуры белковых молекул, что приводит к их инактивации, прежде всего это касается ферментов, в результате блокады активных групп пептидной цепи. Биотический эффект проявляется при воздействии изучаемого элемента в концентрациях, не возбуждающих защитных барьеров, и определяется его способностью вступать в обратимые реакции с функционально активными группами биомолекул. Токсические эффекты действия ртути на клеточном уровне проявляются при концентрациях 10-6 м и выше [10].

В исследованиях, которые мы провели в летний период, когда обменные процессы в организме животных

протекают в наиболее близких к оптимальным условиях, содержание общего белка в сыворотке крови крупного рогатого скота в среднем составляло 78,7±0,54 г/л (п=550), что соответствует среднему значению общепринятой физиологической нормы. Вместе с тем, у 28,7 % животных выявлена гипопротеинемия, а у 22,9 % - гиперпротеи-немия. Нарушение содержания общего белка у 51,6 % коров дает возможность говорить о серьезном отклонении в белковом обмене. Об этом также свидетельствует гипоальбуминемия, выявленная у 73,9 % обследованных коров. Альбумины выполняют в организме антитоксическую функцию - связывают метаболиты и ксенобиотики, поэтому токсичность ртути при гипоальбуминемии проявляется при её минимальной концентрации. Образуются альбумины в печени [11]. Следовательно, снижение доли альбуминов в сыворотке крови коров может косвенно свидетельствовать о токсическом поражении этого органа в результате интоксикации ртутью, которая присутствует в кормах и крови коров и телят.

выводы. В результате многолетнего применения ртутьсодержащих пестицидов в пахотном слое луговой черноземовидной почвы Амурской области произошло накопление ртути в концентрациях 0,04...1,07 мг/кг, что превышает российские фоновые значения и кларк.

Ртуть накапливается в растениях, наибольшее ее количество выявлено в зеленой массе сои, однолетних злаковых трав, кукурузы (3.3,8 ПДК), которые используются в качестве зеленого корма и приготовления сенажа и силоса.

Корма служат источником поступления токсиканта в организм животных. В результате содержание ртути в крови коров может достигать 5,62 ± 2,87 мкг/л, телят 10-идневного возраста - 3,29±0,09 мкг/л. Это, в свою очередь, может быть причиной нарушений белкового обмена, которые проявляются гипопротеинемией и гипоальбуминемией.

Литература.

I. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого - аналитический мониторинг супертоксикантов. - М.: Химия, 1996. - 319 с.

2. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. - М.: Агропромиздат, 1986. - 221 с.

3. Харина С.Г. Применение пестицидов, содержащих ртуть// Строительство и природообустройство на рубеже тысячелетия: труды Международ. науч. - технич. конф. ДальГАУ. - Благовещенск, 2000. - С. 396-400.

Кондрахин И.П., Курилов Н.В., Малахов А.Г. и др. Клиническая лабораторная диагностика в ветеринарии. - М.: Агропромиздат, 1985. - 287 с.

5. Морозов В.И., Малинин Р.Г., ШевчукА.В. Экономико-геохимическая оценка размеров платы за загрязнение природной среды //Разведка и охрана недр, 1995. - № 9. - С. 8-10.

Kloke A. Richtwerte80: Orientirungsolaten fur toleriebare, Gesamtgehalteeniger Element in Kulturboden//Mitt. VDLUFA. - 1980. -H. 2. - 25 p.

7. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука. Сибир. Отделение,1991. - 151с.

8. Кольцов А.С. Сельскохозяйственная экология. - Ижевск: изд-во Удмурского ун-та, 1995. - 274с.

Зырин Н.Г., Обуховская Т.Д. Ртуть в почвах и растениях//Агрохимия, 1980. - № 7. - С. 126 - 140.

10. Арефьева А.С., Барыгина В.В., Зацепина О.В. Современные представления о влиянии соединений ртути на клеточном и системном уровне (обзор) // Экология человека. - 2010. - № 8. - С. 35-41.

II. Тареев Е.М., Ровинская И.М. О клиническом значении белковой формулы крови// Терапевтический архив. - 1932. -№ 5-6. - С. 559.

EcoLoGicAL assessment of technogenic PoLLuTioN by mercury iN agricultural

produc^on of the amursk region

Yu.A. Gavrilov, Zh.A. Dimidenok, s.G. Kharina, G.A. Gavrilova

summary. Amur region is the main producer of soy and cereals in the Russian Far East. Over the past 40 years mineral fertilizers and pesticides in the south of the region have been actively used, among them mercury-containing chemicals attributed to more than 300 tons. Taking into account that migration of mercury in agrosystem is still unknown, it is necessary to define the possibility of heavy iron accumulation in the soil, cumulation in plants and in forages. This statement forms the purpose of our research. We studied the content of mercury in arable layer of soil, the possibility of bioaccumulation by different agricultural crops in defined agroecological conditions, as well as influence of forages containing toxicants on cow’s health. In this paper the content of mercury in the soil at the level of far exceeding background rates and Clarke (0,04-0,3-1,07 mg/kg). In verdurous masses of soy, annual grass crops, mixture of corn and payza, oats and payza, used for feeding animals and silos and haylage preparation and, the content of mercury is 0,033-0,038 mg/ kg, which is higher than PDK () for forages in 2-3 times. In the blood of cows and calves of 10-days age mercury in amount of 5,62 ± 2,87 mkg/l, 3,29±0,09 mkg/l was found. When getting into the organism of animals, the forages containing mercury disturb protein metabolism. Therefore, mercury accumulation in soils leads to its infiltration into forages and human organisms.

Key words: agroecosystem, mercury, soil, vegetative forages, cattle, violation of an protein exchange.