2
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ....................................................... 4
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.................................... 6
ГЛАВА2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ......................................... 36
2.1. Программа работ........................................ 36
2.2. Методика исследований.................................. 38
2.2.1. Блок полевого обследования........................ 38
2.2.2. Блок лабораторных исследований.................... 40
2.2.3. Блок формирования базы данных и их последующей обработки................................................ 42
2.3. Объекты исследований................................... 44
2.3.1. Природные условия районов исследований............ 44
2.3.1.1. Общие физико-географические сведения........ 47
2.3.1.2. Климат...................................... 48
2.3.1.3. Рельеф...................................... 49
2.3.1.4. Почвы и почвообразующие породы.............. 50
2.3.1.5. Растительность и животный мир............... 54
2.3.2. Характеристика базовых объектов исследований...... 56
2.3.3. Характеристика тест-объекта....................... 63
ГЛАВА 3. КОНЦЕПЦИЯ БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО
МОНИТОРИНГА ......................................... 67
ГЛАВА 4. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ ЦЧР 75
4.1. Условия миграции тяжелых металлов в системе "почва -растение"............................................ 75
4.1.1. Агроэкологическая оценка пашни по ее гумусному состоянию................................................ 83
4.1.2. Агроэкологическая оценка пашни по ее кислотному состоянию................................................ 86
4.2. Пространственная неоднородность содержания тяжелых металлов в системе "почва - растение" на обследованных полях .. 88
4.2.1. Частота встречаемости элементов в почвенном и
растительном материале.............................. 88
3
стр.
4.2.2. Уровни концентрации элементов в почвенном и растительном материале............................... 90
4.2.3. Мель в системе "почва - растение"............. 93
4.2.4. Цинк в системе "почва - растение"............. 95
4.2.5. Свинец в системе "почва - растение"........... 95
4.2.6. Кадмий в системе "почва - растение"........... 98
4.2.7. Специфика накопления меди, цинка, свинца и кадмия
в системе "почва - растение" (КБП и РИП)........ 101
4.3. Оценка поведения тяжелых металлов в системе "почва -растение" по критерию ПДК............................... 109
4.4. Тяжелые металлы в почвах под лесополосами.......... 131
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА
СТРУКТУРУ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ........................................... 134
ГЛАВА 6. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
АГРОЛЕСОЛАНДШАФТОВ ЦЧР............................ 145
ВЫВОДЫ..................................................... 166
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ................................... 168
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................... 169
ПРИЛОЖЕНИЯ
195
21
ками. Выхлопные газы автомашин и тракторов приводят к загрязнению воздуха и поверхности почвы. Так, на 25-30 метров по обе стороны магистралей листовая поверхность растений содержит кадмия в 2-3 раза больше, чем на контрольных участках. Поэтому вдоль автотрасс должна быть полоса отчуждения шириной не менее 100 метров, не используемая под пастбища, огороды и сбор лекарственного сырья [103].
Содержание Cd в почве в основном определяется химическим составом ее материнских пород. Среднее значение Cd в почвах мира находится в пределах 0,07-1,1 мг/кг при фоне, определяемой величиной 0,5 мг/кг. Более высокие значения, вероятно, свидетельствуют о заражении почвы, что представляет собой серьезную опасность для здоровья [39].
Кадмий может находиться в почве в ионной форме (в кислой среде), в виде нерастворимых гидрооксида и карбоната или комплексных соединений. До 70% кадмия в почве связывается с доступными для усвоения растениями почвенными химическими комплексами, причем превращения Cd в почве завершаются в течение нескольких суток [39]. Вообще следует подчеркнуть, что сорбция кадмия представляет собой очень быстрый процесс: 95% Cd сорбируется за 10 минут, через 1 час устанавливается равновесие. Почвы обладают очень высоким сродством к Cd при рН=6. В интервале pH от 4 до 7,7 с ростом pH на единицу сорбционная емкость увеличивается почти в 3 раза. Уменьшить сорбционную емкость почв по отношению к кадмию можно, увеличив концентрацию кальция в почвенных растворах. Практически при pH, превышающих значение 7,5, сорбированный почвой кадмий теряет свою подвижность. Однако есть данные, согласно которым в щелочных условиях Cd может переноситься в растения в виде металлоорганических комплексов [39].
Наряду с величиной pH фактором, контролирующим подвижность ионов кадмия, является значение окислительно-восстановительного потенциала (Red/Ox потенциала). Так, согласно Китагиси и Ямане, понижение величины
22
Red/Ox потенциала почв до -0,14 вольт приводит к уменьшению доли растворимого кадмия, что обусловлено восстановлением сульфата до сульфида [39].
Следует учесть, что загрязнение почвы кадмием сохраняется длительное время после прекращения свежего поступления. Например, в Англии в графстве Сомерсет (Шипхэм) было обнаружено очень высокое содержание кадмия в почве (30-800 мг/кг при фоновом уровне по стране, равном 1 мг/кг) на территории, где, как выяснилось, в средние века добывали полезные ископаемые и производили выплавку руд [130].
Cd удерживается органическими веществами, поэтому при внесении навоза содержание кадмия в почве может быть выше, чем при внесении неорганических фосфатов.
Во многих случаях поступление Cd в растения из почвы с высоким его содержанием бывает ниже, чем из почвы с низким содержанием. Сделан вывод, что решить проблему загрязнения почвы кадмием только удалением его из фосфатов нельзя [133].
Процессы перехода кадмия из почвы в растения носят чрезвычайно сложный характер, при этом следует учитывать множество факторов: свойства почв, культур и их сортовые особенности. В зонах повышенного содержания кадмия в почве возможно 20-30-кратное увеличение его концентрации в наземных частях растений по сравнению с растениями, произрастающими на незагрязненных территориях [25]. При увеличении содержания кадмия в среде роста наблюдается превышение его в корнях по сравнению с надземной частью более, чем в 100 раз. По Каннингему, при возрастании уровня Cd в почве он локализуется в основном в корнях (даже если попадает в растения через листья), в меньших количествах - в междоузлиях, черешках и главных жилках листьев [25].
Обычно в растениях содержится кадмия 0,2-0,8 мг/кг, хотя встречается у отдельных видов растений содержание Cd, равное 80 мг/кг и более, что отрицательно сказывается на величине урожайности (уменьшение ее на 25%). Относи-
- Київ+380960830922