УДК 504
ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ЦИНКА В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ ПРИ ВНЕСЕНИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
М. В. Тютюнькова, канд. биологических наук, Калужский государственный университет им. К. Э. Циолковского, tyutyunkova82@mail.ru, С. Д. Малахова, канд. биологических наук, доцент,
sd.malakhova@mail.ru,
Е. В. Демьяненко, канд. с.-х. наук,
доцент,
vaselevs61@mail.ru,
З. С. Федорова, канд. с.-х. наук, доцент,
vitaf01@yandex.ru,
Калужский филиал Российского
государственного аграрного университета —
МСХА имени К. А. Тимирязева,
М. В. Чудинова, ООО Фольксваген ТРУП РУС,
Mariachudinova1@gmail.ru
Цель работы — выявление особенностей поведения цинка в дерново-подзолистой супесчаной почве при внесении обезвоженных осадков сточных вод (ОСВ). Для проведения анализов использовались общепринятые методики. В условиях дерново-подзолистой супесчаной почвы изучены особенности поведения цинка в почве при применении осадков сточных вод.
The aim of the work is to identify zinc behavior in sod-podzolic sandy loam soil under the conditions of introducing sewage sludge. Standard techniques are used for making the analyses. Particularities of the zinc behavior in soil were studied under the conditions of sod-podzolic sandy loam soil when sewage sludge was added.
Ключевые слова: осадки сточных вод (ОСВ), тяжелые металлы (ТМ), дерново-подзолистая супесчаная почва, валовое содержание, подвижность, миграция.
Keywords: sewage sludge, heavy metals, soil, gross contents, mobility, migration.
Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предполагают высокое энергопотребление, связанное с широким использованием в них синтетических пестицидов и минеральных удобрений. Известно также о том, что в условиях глобальной урбанизации накопились огромные массы осадков сточных вод (ОСВ) очистных сооружений канализаций городов. ОСВ имеет очень сложный микробиологический и полиэлементный состав, что предопределило преимущественно его почвенный путь утилизации в качестве удобрения сельскохозяйственных культур. В настоящее время для многих культур установлены экологически безопасные дозы применения ОСВ [4, с. 50].
Одной из проблем, требующей решения при производстве сельхозпродукции с использованием нетрадиционных источников питания растений, является мониторинг загрязнения тяжелыми металлами (ТМ) агроэкосистем.
Поступающие в почву ТМ способны передаваться по геохимическим и пищевым цепям в сопредельные среды и могут привести к загрязнению поверхностных и почвен-но-грунтовых вод и поступлению в живые организмы.
Основные почвенные компоненты — органическое вещество, железистые и глинистые минералы — во многом определяют способность почвы к прочному закреплению металлов и к снижению их миграционной способности и биологической доступности.
Разработанный нами прогноз изменения содержания ТМ в условиях почвенного пути утилизации ОСВ показал, что концентрация металлов в почве при периодичности внесения 1 раз в 5 лет дозой в 10 т/га по СВ достигнет уровня 0,8 ПДК не ранее, чем через 44 года. Лимитирующим металлом является цинк [4, с. 50]. Накопление избыточного количества цинка отрицательно влияет на
большинство почвенных процессов: вызывает изменение физических и физико-химических свойств почвы, снижает биологическую деятельность. Цинк подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, вследствие чего нарушаются процессы образования органического вещества в почвах. Избыток цинка в почвенном покрове затрудняет ферментацию разложения целлюлозы, дыхания, действия уреазы 4.
Кроме того, цинк при низких концентрациях является важным микроэлементом в питании растений. Это один из главных микроэлементов: он входит в состав ферментов, обусловливающих и регулирующих многие жизненные процессы, принимает участие в биосинтезе РНК и хлорофилла, участвует в углеводном и фосфорном обмене, следовательно, необходимость изучения его динамики в почвенных слоях очевидна.
Цель данной работы — выявление особенностей поведения цинка в дерново-подзолистой супесчаной почве при внесении ОСВ.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) оценить влияние цинка ОСВ на изменение его валового содержания в дерново-подзолистой супесчаной почве;
2) оценить влияние ОСВ на изменение степени подвижности цинка в дерново-подзолистой супесчаной почве;
3) изучить профильное распределение цинка в дерново-подзолистой супесчаной почве.
Научно-исследовательская работа проводилась на Опытном поле Калужского филиала Российского государственного университета — МСХА имени К. А. Тимирязева.
Основными объектами исследования явились: 1) почва — дерново-подзолистая супесчаная на водно-ледниковых отложениях, подстилаемая мореной; 2) ОСВ — после механического обезвоживания на центрифугах с флокулянтами (ООСВ).
По агрохимическим показателям ООСВ ОСК г. Калуги соответствуют нормативным требованиям к осадкам согласно СанПиН 2.1.7.573—96, типового технологического регламента и ГОСТ Р 17.4.3.07—2001. Содержание ТМ в ООСВ не превышает установленные нормативы.
Изучение поведения ТМ ОСВ в агроэко-системах проводилось в полевом опыте. Опыт включал следующие варианты: 1) контроль; 2) 10 т/га ООСВ.
Размер опытных делянок 2,5 х 2 = 5 м2. Пов-торность опытов — трехкратная. При проведе-
нии полевых опытов строго придерживались методики опытного дела по Б. А. Доспехову.
Доза внесения ОСВ установлена с учетом требований СанПиН 2.1.7.573—96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения» и на основе проведенных полевых исследований различных доз.
Характеристика методов исследования. Анализы почвенных образцов, ОСВ проводили стандартными, лицензированными и сертифицированными методами в лабораториях ООО «ИЛКППЭ», ФГУ центра химизации и радиологии «Калужский», центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора в г. Калуге, ГУП «Калугаоблводоканал».
Валовое содержание цинка определяли в вытяжке концентрированной азотной кислоты, разбавленной водой в соотношении 1:1 при кипячении с добавлением концентрированной перекиси водорода. Анализ вытяжки производился на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААБ-30 [2].
Подвижные формы цинка извлекались ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8 при взбалтывании суспензии 1 ч и настаивании в течение суток. Анализ вытяжки производился на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААБ-30 [2].
Отбор почвенных образцов для изучения миграции осуществлялся послойно через 20 см на глубину 1 м при помощи бура каждый год. Для анализа использовали образец массой 0,5 кг.
Математическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову.
Таблица
Валовое содержание цинка в почве в слое 0—20 см при внесении ОСВ
Содержание 2п в почве
Вариант опыта в слое 0—20 см,
мг/кг
ОСВ 16,5
Граница валового содержания* 70
ОДК тяжелых металлов** 55
* — верхняя пороговая граница валового содержания тяжелых металлов в почве, не вызывающая отрицательных биологических эффектов (В. В. Ковалевский); ** — ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами (валовое содержание, мг/кг) (дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91) [3, с. 254].
см
год
10 12 мг/кг
Рис. 1. Изменение подвижных форм цинка в почве при внесении осадков сточных вод
Рис. 2. Содержание валового цинка по вариантам опыта и по горизонтам (1-й год)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
мг/кг
Рис. 3. Содержание валового цинка по вариантам опыта и по горизонтам (2-й год)
Результаты исследования и выводы.
1) Валовое содержание цинка в почве в слое 0—20 см при внесении ООСВ представлено в таблице.
2) Результаты по изменению подвижных форм цинка при внесении осадков сточных вод представлены на рис. 1.
3) Результаты исследований по вертикальной миграции цинка представлены на рис. 2—4.
Полученные результаты исследования позволяют сделать следующие выводы:
1. Валовое содержание цинка находится в пределах ОДК и верхней границы валового содержания, установленной В. В. Ковалевским.
Библиографический список
О 2 4 6 8 10 12 14 16 мг/кг
Рис. 4. Содержание валового цинка по вариантам опыта и по горизонтам (3-й год)
2. При рассмотрении изменения содержания подвижных форм цинка в почве при внесении ООСВ были отмечены следующие закономерности: сначала происходит увеличение их содержания, а затем уменьшение. Это свидетельствует вначале об уменьшении связи ТМ с органическим веществом осадков, а затем о закреплении их в форме труднорастворимых соединений в почве.
3. При изучении миграции установлено, что содержание валового цинка при внесении ОСВ сосредоточено в основном в слое почвы 0—20 см в течение трех лет. Цинк также обнаруживается в слое 20—40 см в 1-й год исследования, а во 2-ой и 3-й годах — и в слое 40—60 см.
1. СанПиН 2.1.7.573—96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения». МЗ России, 1997.
2. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. Изд. 2-ое, перераб. и доп. — М., ЦИНАО, 1992.
3. Аристархов А. Н. Оптимизация питания растений и применения удобрений в агроэкосистемах / М.: ЦИНАО, 2000. — 524 с.
4. Тютюнькова М. В., Малахова С. Д., Демьяненко Е. В. Подвижность тяжелых металлов в почве при применении осадков сточных вод // Проблемы Региональной Экологии. — 2012. — № 5. — 184 с.
SOME FEATURES OF ZINC BEHAVIOR IN SOD-PODZOLIC SANDY LOAM SOIL UNDER THE CONDITIONS OF INTRODUCING SEWAGE SLUDGE
M. V. Tyutyunkova, Dr. Sc. (Biology), Tsiolkovsky Kaluga State University, tyutyunkova82@mail.ru,
S. D. Malakhova, Dr. Sc. (Biology), Associate Professor of the Department of Agriculture affiliated to the Russian State Agrarian University -Timiryazev Moscow Agricultural Academy in Kaluga sd.malakhova@mail.ru,
E. V. Demyanenko, Dr. Sc. (Biology), Associate Professor of the Department of Agriculture affiliated to the Russian State Agrarian University -Timiryazev Moscow Agricultural Academy in Kaluga vaselevs61 @mail.ru,
Z. S. Feodo
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.