CC BY
63
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
(Х±Бх) (Х±Бх)
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
(ммоль/100 г)
Почва около хозяйства, май 15,3 11
(ммоль/100 г)
Трава с пастбища, 4,00 10
июнь (мг/кг)
Трава около хозяйства, 5,60 10
май (мг/кг)
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.
