Влияние искусственно вносимой

Влияние искусственно вносимой

Соли NaF на накопление фтора

В почве и разнотравье луга

Руководитель работы ____________ к.б.н., доцент Чарков С.М.

Консультант по

экологии ___________________ к.ф.н., профессор Карасев Г.Л.

Консультант по безопасности

жизнедеятельности __________ к.б.н., профессор Карасев Г.Л.

 

«Допустить к защите»

Зав. кафедрой ___________

 

«___»____________ 2000 г.

 

Абакан, 2000

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………………………………………………………………… 03

Глава 1. Фтор в системе почва – растения ……………………………………… 05

1.1. Фтор как химический элемент …………………………………………………… 05

1.2. Фтор в почве …………………………………………………………………………………………… 06

1.3. Фтор в растениях ………………………………………………………………………………… 08

Глава 2. Условия проведения исследований ……………………………………… 12

2.1. Климат …………………………………………………………………………………………………………… 12

2.2. Метеорологические условия ………………………………………………………… 14

2.3. Место и методика проведения исследований ………………… 16

Глава 3. Результаты исследований …………………………………………………………… 22

3.1. Наблюдение и результаты исследований в 1997 г. … 22

3.2. Наблюдение и результаты исследований в 1998 г. … 25

3.3. Наблюдение и результаты исследований в 1999 г. … 28

3.4. Влияние года исследований на накопление фтора в

почве и растениях …………………………………………………………………………………… 30

Глава 4. Экология …………………………………………………………………………………………………… 35

Глава 5. Безопасность жизнедеятельности ………………………………………… 37

Заключение ……………………………………………………………………………………………………………………… 40

Литература ……………………………………………………………………………………………………………………… 41

Приложения ……………………………………………………………………………………………………………………… 44

 

ВВЕДЕНИЕ

Развитие любого промышленного производства совсем не дающего загрязняющих выбросов в окружающую среду не осуществимо не только в России, но и не в одной стране мира. Поэтому в ближайшем будущем и отдаленной перспективе проблема загрязнения окружающей среды, проблема взаимодействия биосферы с поступающими в нее соединениями (ксенобиотиками) в результате деятельности производств будет находиться в центре внимания человечества.

В Хакасии среди техногенных загрязнителей окружающей среды, наиболее крупными являются угледобывающая и цветная промышленность, машиностроение, теплоэнергетика, искусствено-кожевенное, комвольно-суконное, гидролизно-дрожжевое производства, автотранспорт, производство строительных материалов и другие.

Первое место среди техногенных источников занимает цветная металлургия. В Хакасии в первую очередь алюминиевая (CaA3) к основным выбросам при производстве алюминия на СаАз-е относятся фторосодержание газопылевые комплексы и различные аэрозоли. В принципе не только СаАЗ, крупнейшие добывающие, машиностроительные комплексы, но и местные агропромпредприятия могут загрязнять реки, почвы и растительность за счет распространения и локализации богатых фторидами фосфорсодержащих удобрений, моющих, красящих и других химических средств.

Актуальность.

С каждым годом в связи с расширением промышленного производства увеличивается токсичное давление на окружающую среду (биосферу), тем самым непосредственно влияет на качество почв и сельскохозяйственной продукции.

Изучение влияния фторидного загрязнения еще не нашло должного отражения в литературе, тем более в республике Хакасия. Поэтому актуальность темы дипломной работы будет стоять и в будущем.

Новизна и практическая значимость работы: продолжено изучение вопросов, механизма загрязнения окружающей среды фтором, а также влияние разных концентраций соли NaF на растительный корм.

Цель работы.

Изучить влияние разных концентраций соли NaF на почвы и разнотравье луга.

Задачи исследований.

1) Выявить накопление фторидов в почве и разнотравье.

2) Изучить влияние фторидов на качество разнотравья.

3) Выявить симптомы (внешние признаки) фторидной интоксикации.

Исследования проводились в 1998, 1999 гг. Данные за 1997 год предоставлены государственной станцией агрономической службы «Хакасская».

Апробация работы.

Результаты исследований докладывались на Катановских чтениях в 1998, 1999 и 2000 гг. ХГУ им. Н.Ф. Катанова, а также результаты исследований публиковались в сборнике «Экология Южной Сибири – 2000 г.»/Отв. ред. В.В. Анюшин. – Красноярск: Красноярский гос. университет, 1998.

Выражаю благодарность за помощь в проведении исследований сотрудниками станции агрохимической службы «Хакасская» и особенно директору станции Антонову Ивану Сергеевичу и руководителю дипломной работы Чаркову Сергею Михайловичу. Рецензенту Кадычегову Алексею Николаевичу.

 

ГЛАВА 1. ФТОР В СИСТЕМЕ ПОЧВА – РАСТЕНИЯ

ФТОР КАК ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Особое внимание уделяется загрязнению почв тяжелыми металлами (группа химических элементов с плотностью более 5 г/см³ или относительной атомной массой более 40). По свойствам в группу тяжелых металлов (Т.М.) относят микроэлементы: медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, железо. Микроэлементами в сельском хозяйстве они названы за те концентрации, в которых они необходимы живым органам. Однако имеется группа металлов за которыми закрепилось только одно негативное понятие – «тяжелые», в смысле токсичные. Это группа ртути, кадмия, фтора и свинца. Их считают наиболее опасными загрязнениями окружающей среды, так как эти металлы широко используются в промышленности и транспорте (Евтюхин В.Ф. и др., 1998).

Фтор как химический элемент, - широко распространенный в природе не металл, который занимает 16 место среди элементов входящих в состав земной коры. Чаще всего в природе находится в виде труднорастворимых солей апатита, топаза, полевого шпата, креалита и др. (Моришна Г.И., Гапонюк Э.И., 1993). В то же время этот элемент является наиболее электроотрицательным из числа всех известных на Земле химических элементов; это характеризует его как химический самый активный элемент образующий многочисленные соединения, часть из которых опасны для здоровья людей и животных. Поэтому в списке вредных веществ фтор относится к I классу опасности в почве и ко II-му классу в воде (Окружающая среда, 1993).

 

ФТОР В ПОЧВЕ

 

На степень загрязнения почв фтором большое влияние оказывает вид сельскохозяйственных угодий. Так, по результатам крупномасштабного картирования в зоне Красноярского алюминиевого завода (пригородная зона г. Красноярска) площадь почв с чрезвычайно и высокоопасным загрязнением на сенокосах и пастбищах составляет 8,1 тыс. га или 25,7% от обследованных, а на пашне только 5,5% (5,4 тыс. га). Этот факт обусловлен тем, что в непахотных почвах фтор в основном концентрируется на самой поверхности почвы. В пахотных же почвах в результате систематической обработки, почвы легко перемешиваются и в результате взаимодействия с почвой фтор быстрее переходит в неактивные формы за счет процессов адсорбции и минералообразования (Танделов Ю.П., 1996; Кремленков Н.П., Гапонок Э.И., 1983).

Применение высоких доз фосфорных удобрений может привести к загрязнению почв фтором (Потатуева, Капаев, 1979; Крейдман Ж.Е., 1998; Антонов И.С., 1996). От применения балластных и концентрированных удобрений на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах, отмечено повышенное содержание водо-растворимого фтора в верхнем горизонте. Регулярное внесение аммофоса, увеличила на 50% содержание подвижного фтора только в пахотном горизонте, почти не изменив его в слоях 20-50 см и 50-80 см (Антонов И.С., 1996).

По данным Потатуевой Ю.А. (1996) внесение навоза из расчета 10 т/га ежегодно, привело к повышению содержания в почве (дерново-подзолистой тяжелосуглинистой) водо-растворимого фтора в 2 раза, количество которого достигало тех же величин, что и при систематическом внесении аммофоса.

По данным Ю.П. Танделова (1997) на мощном черноземе Мироновского НИИ селекции и семеноводства пшеницы в опыте с бессменной культурой кукурузой, где за время проведения опыта (1929-1974 гг.) было внесено Р₂О₅ 2320 кг/га общее содержание фтора в почве возросло на 22-28%.

Длительное применение суперфосфата в опыте во ВНИИ сахарной свеклы и сахара, повысило содержание фтора в почве на 90% по сравнению с контролем (Танделов Ю.П., 1997).

Во Франции, где в течении длительного времени применяются высокие дозы минеральных удобрений содержание фтора в пище составляет 10 мг/кг сухого вещества в США интенсивно удобряемая кукуруза содержит фтор в концентрациях 8 мг/кг сухого вещества. Тогда как в нормальных условиях, фтора содержится в мг/кг: в зерне – 0,2-0,7; соломе – 2-7; картофеле – 0,2-0,9; в свекле – 0,2-0,6; в сене – 0,2-2,3 (Танделов Ю.П., 1997).

Одним из источников загрязнения агросистем являются химические средства защиты растений. Так Н.Н. Мельниковым и Ю.А. Баскаковым (1962) установлено, что в течение длительного времени загрязнение агроэкосистем фтором происходило от применения пестицидов.

Имеются данные о снижении ферментативной активности некоторых почв при добавлении в почву NaF (Russel, Swiecicki, 1978). В эксперименте проведенном Г.В. Цаплиным (1994), на дерново-подзолистой, слабоокультуренной почве наблюдалось подщелачивание почвы, как следствие NaF. При высоком уровне загрязнения (1000 мг фтора на кг почвы) почва заплывала, нарушалась ее структура, появлялись признаки осолонцевания. Высокий уровень загрязнения вызывал деструкцию гумусовых веществ. Фтористые соединения могут оказать заметное влияние на почвенные микроорганизмы (Гапонюк Э.И. и др, 1981). При содержании фтора в почвах выше 1000 мг/кг наблюдается снижение активности почвенных микроорганизмов (уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы) по сравнению с контролем. Фтористые соединения замедляют рост систематических групп почвенных микроорганизмов (Оглоблина Р.И., 1977).

Для валового фтора ПДК не определено. Степень загрязнения почв фтором оценивается по водо-растворимым формам, содержание которых не должно превышать 10 мг/кг почвы (Санитарные нормы, 1987).

Поступление фтора в растения, изменение его миграционных свойств в почве зависит от его общего содержания в почвах, форм его соединений, свойств почвы: кислотности, механического состава, минералогического состава, наличия карбонатов, окисления железа и алюминия (Танделов Ю.П., 1997; Безикова О.А., 1997).

Содержание водо-растворимых форм фтора тем выше, чем больше степень засоления почв, но при этом содержание фтора зависит от состава самой (Филиппова Г.Р. и др., 1971).

Среди отечественных и зарубежных ученых давно установилось мнение, что щелочные и слабощелочные, богатые кальцием черноземы, каштановые почвы (в нашей республике они составляют более 90%) химически прочно связывают выпадающий на поверхность с аэровыбросами фтор, приводя его в нерастворимые флюоритные, фтораппатитовые и другие соединения (Антонов И.С., 1996).

 

ФТОР В РАСТЕНИЯХ

Фтор влияет на метаболизм растений и способен вызывать снижение темпов поглощения кислорода, расстройства респираторной деятельности, снижение ассимиляции питательных веществ, уменьшение содержания хлорофилла, подавление синтеза крахмала, разрушение ДНК и РНК и ингибировать ряд других процессов.

Установлено, что фториды ингибируют ферменты: энолазу, фосфорглюкомутазу, фосфотазу (Власюк П.А, Мищенко В.Н., 1967).

Потатуева Ю.А. и Копаева М.Н. (1978) указывают на неравномерность распределения фтора по органам растений: большая его часть накапливается в корнях, чуть меньше его в вегетативной массе (солома, листья, стебли) и менее всего фтора содержится в зерне. По сообщению Беляковой Т.М. (1997) в культурных растениях фтор в основном накапливается в листьях и стеблях, меньше в плодах.

В своей работе Безикова О.А. (1997) прослеживает прямую связь между уровнем фтора в почве и накоплением его в соломе. При содержании фтора в почве 60,6 мг/кг в соломе его накапливалось 43, 7 мг/кг, при 17,6 мг/кг – 35,8, при 1,8 мг/кг – только 28,6 мг/кг. При этом на урожайность зерна это не оказывало ни какого влияния.

А. Хеннинг (1976, Германия) считает, что чувствительность растений к фтору наступает при очень высокой концентрации его в почве, для гречихи, например, 900 мг/кг.

Злаковые растения имеют ряд симптомов при действии на них фторидов высокой концентрации. Кончики листьев могут приобретать бледно-коричневый или даже белый цвет, хлоротические точки и полосы расположенные вдоль листа жилки по краю и направлению к кончику листа. Часто хлоратическая узкая полоса отделяет некротическую (мертвую) ткань от здоровой (Антонов И.С., 1996; Хольбваш Г., 1998).

Передерий О.Г. и Мишлевич Н.В. (1991) приводят данные, что содержание в луговой траве 60-71 мг/кг фторидов, не дает каких-либо видимых признаков поражения растений, тогда как ПДК фтора в траве 1,5 мг/кг. Есть сообщения авторов Орлова Д.С., Воробьевой Л.А., Мотузовой Г.С. и др. (1988), Морошиной Г.И., Гапонюк Э.И. (1993), Майкла Трешой (1998), что даже при наличии очень высоких концентраций фтора в листьях, еще не означает, что эти листья станут обязательно поврежденными. Десслер Х.Г. (1981) же утверждает, что местные растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе токсических веществ даже в малых дозах, в зависимости от длительности экспозиции, это приводит к многочисленным нарушениям физиологических функций, угнетению и отмиранию отдельных групп клеток, участков тканей, что нередко приводит к гибели растений.

Некоторые растения настолько восприимчивы к загрязнению воздуха и почвы, что поражаются при концентрации фторидов незначительно превышающей фоновую. Это свойство растений используется в мониторинге загрязнения воздуха, почв и других средств, как метод биоиндикации и симптомологии (Антонов И.С., 1996).

Обнаружение симптомов на растениях, распределение пораженных растений на местности, влияние на вид растения описаны в работе Трешоу М. (1998).

Однако, в каких концентрациях фторидов в воздухе, воде, почве, в каких фазах произрастания растений проявляются эти отрицательные эффекты, имеются слишком мало официальных публикаций.

Реакция растений на загрязнение фтором даже до появления каких-либо симптомов токсичности, проявляется в ослаблении темпов роста, снижение урожайности. Однако наиболее опасным последствием фторидного загрязнения является накопление его в кормовых растениях (Miller, 1973). По данным Петрухина И.В. (1989) предельно допустимыми концентрациями фтора в кормах, принятыми в некоторых зарубежных странах являются:

- трава 1,5 (мг/кг);

- корнеплоды 2,3;

- сено 30,0;

- солома 15,0;

- зерновые корма 3,0.

 

При повышении этих значений существует вероятность заболевания животных флюорозом. Клинические признаки развиваются через 6 – 12 месяцев при поступлении фтора с водой, содержащей элемент в концентрациях от 5 мг/кг и выше или же с кормами, в которых уровень фтора превышает 100 мг/кг (Таланова Г.А., Хмелевский Б.Н., 1991). Допустимая концентрация фтора в ежегодном рационе составляет: для овец – 50, коров – 30, свиней – 70 мг/кг (Танделов Ю.П., 1997).

В республике Хакасия загрязнением фтором окружающей среды занимаются сотрудники станции агрохимической службы «Хакасская» Антонов И.С., Градобоева Н.А., Сачкова Г.В. и др., однако изучение данной проблемы требует дальнейших исследований, а нами сделана лишь незначительная попытка затронуть вопросы влияния фторосодержащих соединений на почву и естественный травостой.

 

 

КЛИМАТ

На территории Хакасии выделяют следующие природные зоны: а) степь; б) лесостепь; в) подтайга; г) тайга.

Площадь степной зоны около 1,5 млн. га. Степные земли расположены в пределах Минусинской котловины. Территория эта является наиболее обжитой и освоенной частью еспублики. Рельеф холмисто-сопочный, сочетающийся с крупными длинными равнинами. Абаканская степь (Восточная часть Уйбатской степи), расположена на левобережье реки Абакан (Куминова А.В., 1974).

Зона проведения опыта характеризуется резко-континентальным климатом. Он проявляется в больших амплитудах колебания температур между самым холодным месяцем январем и самым теплым – июлем.

Наиболее высокие температуры лета Хакасии наблюдается в районе Абаканской степи: средняя – до 20⁰, максимальная - до 32…39⁰С. С приближением к предгорьям и при движении на север средние температуры июля несколько понижаются.

Средняя температура самого холодного месяца – января – почти по всей территории колеблется от – 19 до – 21⁰С. Минимальные же температуры часто доходят до – 40…49⁰С. Годовая амплитуда колебания максимальных температур достигает 88⁰, среднемесячных – вдвое меньше.

Вегетационный период в пределах среднесуточных температур 5⁰С, продолжается 155-165 дней. В предгорьях и северной части степной зоны он сокращается на 8-14 дней.

В степной зоне последние заморозки отмечаются во второй половине мая, а первые начинаются в конце сентября. Здесь наблюдается наиболее продолжительный безморозный период в течение 115 дней. В предгорных районах весенние заморозки часто затягиваются до конца мая – начала июня, а первые осенние начинаются в первой декаде сентября (Климатический справочник, 1967).

Современный почвенный покров степной зоны Хакасии очень разнообразен. Преобладают почвы черноземного типа (черноземы обыкновенные и южные) и малоразвитые щебнистые почвы. Менее распространены каштановые солонцовые, солончаковые и луговые почвы (Градобоев Н.Д., 1954).

Почвы степной зоны зимою охлаждаются и промерзают на глубину (1,7 м), в связи с малой мощностью снегового покрова, более низкими зимними температурами воздуха и его большой сухостью. Весной же они оттаивают и прогреваются быстрее.

В степной зоне самая низкая среднесуточная относительная влажность воздуха (30%) бывает в мае.

В отдельные жаркие дни лета в 13 часов она снижается до 7%. Наибольшее количество с относительной влажностью ниже 30% наблюдается в мае-июне.

Испаряемость с водной поверхности в сухостепной зоне вдвое превышает годовую сумму осадков, причем наименьшее испарение происходит в январе – 3 мм, наибольшее в мае 110 мм.

В степных районах республики выпадает наименьшее количество осадков – 250-260 мм. К северу и востоку их количество постепенно возрастает до 300-350 мм.

В течение зимы осадки выпадают в среднем около 10% годовых осадков, а основное их количество (более 60%) приходится на летний период июль-август. Преобладают при этом дожди ливневого характера.

Характерной особенностью климата степной зоны являются постоянные и довольно сильные ветры. Весною, а иногда и в зимнее время они нередко переходят в черные бури, когда ветром разрушаются и сносятся верхние наиболее плодородные горизонты почвы (Агроклиматический справочник, 1961).

 

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

За годы исследований особых различий в климате по годам не наблюдалось.

В 1997 году осень была сухой, в зимний период выпало достаточно снега, но в силу того, что весна была ранней, с высокой температурой воздуха, снег в основной своей массе сублимировал, в почву влаги от таяния снега поступило мало. Весенние осадки, как правило невелики и не обеспечили полной потребности во влаге (таблица 1).

 

Таблица 1

Среднемесячная температура воздуха и количество осадков

за период вегетации в 1997 г.

метеостанция «Хакасская»

	Май	Июнь	Июль	Август
Средняя t0С	13,1	17,3	18,7	17,2
Осадки, мм	25,0	67,0	50,0	58,0

 

В 1998 году весна была умеренно теплая, ветряная с малым количеством осадков. В целом за месяц средняя t⁰ воздуха равна +10…+12⁰С, что на 1⁰С теплее прошлогодних значений. Количество осадков за май месяц составило 20-25 мм или 47-70%.

Июнь выдался обычным по температурному режиму и так же по выпавшим осадкам. В общем за месяц сумма осадков составила 57,7 мм. Июль – жаркий с небольшим количеством осадков. Необычайно теплой выдалась I декада, а II декада на 2-4⁰С выше нормы.

Август был теплым. Первые две декады погода была наиболее жаркой с небольшим количеством осадков (таблица 2).

 

Таблица 2

Среднемесячная температура и количество осадков

за период вегетации в 1998 г. метеостанция «Хакасская»

	Май	Июнь	Июль	Август
Средняя t0С	11,5	16,6	22,0	19,9
Осадки, мм	23,4	57,7	24,9	33

 

В 1999 году весна была теплее по сравнению с предыдущими годами. Среднесуточная температура в I декаде мая превысила прошлогодние значения на 5,7⁰. Осадки составили 171% от нормы, во II декаде осадки были незначительны, III декада была богата осадками и среднедекадная температура воздуха была на 5⁰С больше прошлогодних значений. Первая декада июня была теплее с частыми небольшими осадками. Сумма осадков 68% от нормы. Вторая декада была холодной. Среднедекадная температура 14,1⁰С, что на 3⁰С ниже прошлогодних значений. Сумма осадков составила 45% от нормы. Конец июня был умеренно теплым, осадки составили 55% от нормы. В следствие сухой теплой погоды наблюдалась почвенная засуха. В июле так же наблюдалась почвенная засуха, так как во второй декаде погода была жаркая с суховейными явлениями природы. Август был холодным с большим количеством осадков во II и III декадах 100% и 211% от нормы (таблица 3).

Таблица 3

Среднемесячная температура и количество осадков

за период вегетации в 1999 г. метеостанция «Хакасская»

	Май	Июнь	Июль	Август
Средняя t0С	15,9	17,3	22,8	19,8
Осадки, мм	33,0	34,0	69,0	85,0

 

Злаковые – Yzamineae.

1) Ковыль волосатик – Stipa capillata.

2) Ковыль перестный – Stipa pennata.

3) Костер безостый – Bromus inermis leyss.

4) Мятлик степной – Poa stepposa Roshev.

5) Овсец пустынночный – Helictotrichou desertorum (less) Pilgos.

6) Темофеевка степная – Pleum phleoides Sm.

7) Овсяница ложновечья, типчак – Festuca psevdovina Hack.

8) Пырей ползучий – Agropyron repens P.B.

 

Осоковые – Cyperaccae.

1) Осока большехвостая – Carex macroura L.

2) Осока приземистая – Carex Supiaa L.

3) Осока ситевидная – Carex pelifous L.

4) Осока стройная – Carex gracilis Gurt.

 

Бобовые – Liguminosae.

1) Астрогал остролодочник – Oxytropis uralensis. D.C.

2) Астрогал приподнимающийся – Astragalus adsrgens Pll.

3) Астрогал датский – Astragalus danicus Rotz.

4) Астрогал перепончатый – Oxytropis Glabu Lam.

5) Горошек лесной – Vicia silvatica L.

6) Горошек мышиный – Vicia craccal.

7) Эспарцет Сибирский – Onobryhis tannatica Spreng.

 

Прочие виды.

1) Гермопсис ланцетный – Germopsis Cavadata k. Br.

2) Ирис желтеющий – Yris flavissima Pall.

3) Ирис русский – Yris ruthenra Ker.

4) Ирис двучашуйчатый - Yris liglumis.

5) Карагана карликовая Caragana pygmaea.

6) Щавель кислый – Kumex acetosa L.

7) Василек луговой – Centaurea jacea L.

8) Лапчатка гусиная – Potentilla anserine L.

9) Первоцвет крупночашечный – Primula macrocolux.

10) Незабудка ернистая – Myosotis caespitosa Schults.

11) Зольник клубненосный – Phlomis tuberosa L.

12) Одуванчик лекарственный Taraxacum officinale.

13) Молочай волосистый – Euphotbia pulosa L.

14) Скерда Сибирская – Crepis sibiricum L.

15) Полынь колосная – Artemisia campestris L.

16) Чабрец – Thymus serpyllum L.

 

Подводя итоги общей геоботанической характеристики фитоценоза можно констатировать, что он характеризуется: 1) высоким видовым составом; 2) высоким проективным покрытием 70-75%; 3) большим участием в составе злаков, осок и бобовых, в связи с чем перечисленные виды имеют здесь основное кормовое значение. В целом он представляет злаково-осоково разнотраный луг.

На опытном участке был заложен почвенный разрез и взяты образцы для анализа. Почва – чернозем южный малогумусный маломощный супесчаный.

Ниже приводим описание разреза.

А₀ 0-6 см. Темный до черного свежий листовой опад, рассыпчатый, удерживается массой корней и разложившейся органической массой. Супесчаный, посторонних включений не имеет. Не вскипает от 10% НСЕ, переход в следующий горизонт отчетлив.

А 16-17 см. Бурый, влажный, рыхлый, пористый, пронизан мелкими и крупными корнями растений. При высыхании рассыпчатый, комки удерживаются массой корней. Не вскипает от 10% НСЕ, переход в следующий горизонт постепенный. Супесь.

В 17-37 см. От бурого до светло-бурого к низу, однородный, влажный. Горизонт пронизан корнями, пористый, рассыпчатый, бесструктурный. Переход в следующий горизонт слабо выражен. Не вскипает от 10% НСЕ. Супесь.

В₁ 37-62 см. Светло-бурый до серого, свежий, однородный, корни встречаются редко, рассыпчатый, бесструктурный песок. Не вскипает от 10% НСЕ. Переход в следующий горизонт постепенный.

В₂ 62-32 см. Серый до светлого. При высыхании белесый, свежий, однородный, рассыпчатый песок. Корни отсутствуют за исключением единичных слабых скелетных корешков.

Не вскипает от 10% НСЕ. Переход в следующий горизонт слабо выраженный.

С 32-137 см. Светло-серый, свежий, однородный, пористый, бесструктурный песок. Корни отсутствуют. Вскипает от 10% НСЕ. Переход в следующий горизонт слабо выражен.

С₁ 137-157 см. Светло-серый до белесого свежий. Вскипает от 10% НСЕ. По горизонту сверху вниз: песок, мелкий гравий, щебень, крупный щебень, камни. Характеристика агрохимического состава почвы исследуемого района показана в таблице 4.

Таблица 4

Агрохимическая характеристика чернозема

южного малогумусного маломощного супесчаного

Горизонт	Глубина взятия	Валовые, %				РН воды	Подвижный мг/кг			Емкость поглащения м/экв на 100 гр почвы
		Гумус	Азот	Р	К		N-NO3	P2O5	K2O
А0	2-6	3,62	0,155	0,18	0,77	7,5	0,6	19	236	18,7
Аnax	6-20	2,67	0,18	0,18	0,82	7,6	0,8	18	187	13,0
В+В1	20-62	1,21	0,078	0,18	0,90	7,8	0,2	9	108	13,0
В+С	62-92	0,00	0,038	0,18	0,775	8,8	0,2	8	63	9,3

 

Как видим из таблицы 4, почва, на которой заложен опыт, бедна гумусом. Содержание в ней подвижных N-NO₃ и P₂O₅ низкое, содержание K₂O среднее. С переходом в нижние горизонты количество этих веществ снижается.

Опыт заложен в четырехкратной повторности, размер делянок 1,0м х 1,0м. Расположение вариантов и повторностей последовательное, в два яруса.

Схема опыта.

1) Контроль (без внесения соли NaF).

2) 10 МДУ фтора на растения.

3) 50 МДУ фтора на растения.

4) 100 МДУ фтора на растения.

 

Схема размещения опыта.

1  2 3 4

К	10 МДУ	50 МДУ	100 МДУ	К	10 МДУ	50 МДУ	100 МДУ
I повторность				II повторность
100 МДУ	50 МДУ	10 МДУ	К	100 МДУ	50 МДУ	10 МДУ	К
IV повторность				III повторность

S – делянки – 1 м²

S – опыта – 24 м²

К – контроль

МДУ – максимально допустимый уровень фтора на растения

 

В качестве ксенобиотика применялся солевой раствор NaF, который предварительно готовится в лаборатории:

Для определения дозы NaF на варианты определяем:

- коэффициент перевода F в чистый F по формуле: ; ;

- доза внесения NaF на 2 вариант 2,11*0,02*1*10=0,44 г;

- доза внесения NaF на 3 вариант 2,211*0,02*1*50=2,2 г;

- доза внесения NaF на 4 вариант 2,211*0,02*1*100=4,4 г

 

Набранные навески растворяли каждую в литре воды в четырех повторностях, так получилось 12 бутылок с раствором NaF разной концентрации.

Опрыскивание растений проводили в четыре приема (май, июнь, июль, август). Перед первым и затем последующими приемами опрыскивания, отбирали почвенные и растительные образцы с опытных делянок. Почвенные образцы отбирали буром на глубину 20 см в четырех углах каждой делянки, затем (в лаборатории) отбирали средний образец, в котором определялось содержание F мг/кг.

Отбор растительных образцов производился сплошным способом. Каждый образец складывался в полотняный мешочек с соответствующим номером делянки. Химический анализ почв и растений нами был выполнен в аналитическом отделе Хакасской Агрохимической службы г. Абакана. Анализы проводились по следующим общепринятым методикам и ГОСТам.

1) Определение водо-растворимого фтора в почве методом ионометрии с твердым электродом на фтор «Вольта» №5-430 ЦИНАО М. 1993 г.

2) Определение валового содержания фтора в растениях на основании «Методических указаний по ионометрическому определению содержания фтора в растительной продукции, кормах и комбикормах» утвержденных 19.04.95 г. Электрод «Вольта» №5-430.

3) Каротин – ГОСТ 13496.17-95.

4) Клетчатка – ГОСТ 13496.2-84.

 

Полученные результаты наблюдений систематизировались и статистически обрабатывались методом дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов, 1968). Использовались следующие показатели: x, v, , N, C, C_y, C_p, C_v, SV², S², C₂, F_ф, F_T, HCP, C_A, C_B (приложения 1-16).

 

ГЛАВА 4. ЭКОЛОГИЯ

Проблема загрязнения почв и растений различными токсинами с каждым годом становится актуальнее.

Наибольшему загрязнению подвергаются педосфера (почвенный покров), гидросфера и атмосфера. В определенной степени негативное воздействие антропогенной деятельности проявляется и на литосфере. Окружающая человека природная сфера подвергается всестороннему негативному воздействию, которое носит нарастающий и все более глобальный характер (Окружающая среда, 1993).

Из существующих загрязняющих веществ фтор занимает особое место. Физиологическая активность фтора очень высока. Загрязнение фтором является серьезной проблемой, особенно в районах размещения заводов по производству алюминия, где в качестве флюса используют криолит (Na₃AlF₆) (Антонов И.С., 1996). Фтор обладает способностью отлагаться в костях человека. Наибольшее количество фтора (1*10^-4%) в питьевой воде уменьшают вероятность появления кариеса зубов, но избыток может вызвать повреждение эмали на зубах у людей и домашних животных. Большие дозы фтора весьма токсичны и подавляют образование каллагена – фибриллярного белка, составляющего основу соединительной ткани животных (сухожилие, кость, хрящ) и обеспечивающего ей прочность (Танделов Ю.П., 1997; Минеев В.Г., 1990). Растения обладают высокой чувствительностью к атмосферным фитотоксикантам. Фтористые соединения накапливаясь в растениях причиняют большой ущерб сельскому хозяйству и вызывают устойчивые изменения в природных экосистемах. В настоящее время содержание фтора в растениях является тестом на загрязнение окружающей среды фторосодержащими выбросами промышленных производств.

Сотрудники агрохимической службы «Хакасская» с 1989 года ведутся наблюдения за растениями, почвой и продукцией сельскохозяйственного производства в зоне Саянского алюминиевого завода, так как он является основным источником загрязнения фтором в республике Хакасия.

Полученные результаты по изучению распространения и накопления фтора в почве и сопредельных сферах, показывают, что фториды аэропромвыбросов СаАз-а уверенно обнаруживаются в радиусе 20-35 км от источника загрязнения (Антонов И.С., 1996). С увеличением более 35 км влияние СаАЗ-а, как загрязнителя окружающей среды фтором, оказывается крайне редким, слабым, случайным, либо не обнаруживается вовсе.

Однако ежегодная тенденция увеличения фтора в почве, растениях в конечном итоге достигнет экологического предела. Поэтому необходимо выполнять и постоянно совершенствовать научно-технические программы по снижению выбросов загрязняющих веществ.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании трехлетних лабораторно-полевых исследований можно сделать следующие выводы:

1) фториды накапливаются в почве и в растениях, а их количество зависит от вносимой дозы ксенобиотика;

2) внесение соли NaF в дозе 100 МДУ может привести к накоплению фтора в почве выше ПДК (10 мг/кг), так как в 1999 г. превышение ПДК наблюдается при внесении 50 МДУ и 100 МДУ;

3) установлено, что разнотравье в Смирновском бору недопустимо использовать на корм скоту в виде зеленого корма, так как содержание фтора в растениях на контрольном варианте (без внесения соли NaF) было выше ПДК на протяжении 3-х лет исследований, использование разнотравья на сено допустимо, так как ПДК на этот вид корма 30 мг/кг;

4) содержание высоких концентраций фторидов в растениях не существенно сказывается на качестве корма, отмечена тенденция роста количества кормовых единиц и вереваримого протеина в разнотравье при внесении максимальных доз соли NaF.

5) Симптомов фторидной интоксикации растений на опытном участке не обнаружено.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Агрохимический справочник по Красноярскому краю. – Л.: Лениздат, 1961. – 250 с.

2. Антонов И.С., Градобоева Н.А. и др. Фтор в почве и сопредельных средах в зоне влияния Саянского Алюминиевого завода (результаты наблюдений за 1989-1995 гг. в таблицах и пояснениях), ГСАС «Хакасская». – Абакан, 1996. – 67-70 с.

3. Безикова О.А. Выяснение уровней водо-растворимого фтора в почве на урожай и качество пшеницы//Химия в с.-х. – 1997. - №2. – с.32-33.

4. Белякова Т.И. Фтор в почвах и растениях в связи с эндомическим флюрозом//Почвоведение. – 1977. - №8. – с.55-63.

5. Власюк П.А., Мищенко В.Н., в сб.: «Микроэлементы в с.-х. И медицине», вып. 3, 1967.

6. Гапонюк Э.И. и др. Влияние фтора на свойства почв в районах промышленных выбросов. – Л.: Гидрометиоиздат, 1981. – 59 с.

7. Градобоев Н.Д. Почвы Хакасии и пути повышения плодородия//Труды Южно-Енисейской экспедиции. Вып. 2. – 1954. – с.5.

8. Десслер Х.Г. (Германия) Влияние загрязнителей воздуха на растительность. – М.: Лесная промышленность, 1981. – с.5-8.

9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Наука, 1968. – с.25-156.

10. Евтюхин В.Ф. и др. Агрохимический мониторинг земли Рязанской области//Агрохимический вестник. – 1998. - №3. – с.25.

11. Климатический справочник СССР. Вып. 21. часть Ia, Iia, IIIa. – Л.: Гидрометеоиздат, 1949, 1956, 1967.

12. Крейдман Ж.Е. Фтор в почвах Молдовии//Химизация с.-х. - 1988. - №10. – с.38-40.

13. Кремленкова Н.Т., Гапонюк Э.И. Принципы дифференциации почв по устойчивости к воздействию фторидов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – с.243-255.

14. Куминова А.В. Природные сенокосы и пастбища Хакасской автономной области. – Новосибирск, 1974. – с.134-160.

15. Машина, Гапонюк Э.И. Взаимодействие фторидов с почвами. – Л.: Метеоиздат, 1993. – с.258-263.

16. Мельников Н.Н., Баскаков Ю.А. Химия гербицидов и регуляторов роста растений. – М., 1962. – с.13-20.

17. Минеев В.Г. Химизация и природная среда М.В.О. – М.: Агропромиздат, 1990. – с.123-126.

18. Оглоблина Р.И. Влияние фторидных и сернистых соединений на численность и состав почвенной микрофлоры Минусинской котловины/Основные вопросы агрохимии и почвоведения. - Пушино, 1977. – с.241-247.

19. Окружающая среда (Энциклопедический словарь-спавочник (Германия)). – М.: Прогресс, Пангея, 1993. – с.100-102.

20. Орлов Д.С., Воробьева Л.А., Мотузова Г.В. Почвенно-химические условия ограничивающие показатели химического состояния почв при загрязнении. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – с.243-245.

21. Охрана труда. Справочник для руководителей образовательных учреждений. – М.: Талант, 1997. – 385 с.

22. Передерий О.Г., Микевич Н.В. Охрана