*120133*

Сільське господарство/3. Землеробство, ґрунтознавство та агрохімія

К.с.-г.н., доц. Яковишина Т.Ф.

Державний вищий навчальний заклад

“Придніпровська державна академія будівництва та архітектури”

Екологічна оцінка використання крейди

для хімічної детоксикації важких металів в ґрунті

Ґрунт завдяки своїй високій катіонній здатності досить добре утримує позитивно заряджені іони ВМ і є геохімічним бар’єром на шляху їх міграції в біосфері. Отже можна сміливо стверджувати, що металізація біосфери, яка відбувається в умовах зростаючого техногенного пресингу на навколишнє природне середовище за рахунок трансформації сполук ВН в більш хімічно активні та порушення колообігів цих елементів господарською діяльністюю людини стосується, насамперед, педосфери через утворення поліелементних геохімічних аномалій надлишкового вмісту ВМ в ґрунті навколо крупних промислових агломерацій. Забруднення ґрунту ВМ може не тільки суттєво знизити якість і продуктивність рослин (в першу чергу сільськогосподарських, котрі необхідні для повноцінного харчування людини та живлення тварин), але й порушити природно утворені фітоценози, викликати за певних умов загрозу деструкції асиміляційного потенціалу фітомаси, призвести до порушення нормальних процесів органогенезу.

Традиційним методом хімічної детоксикації ВМ в ґрунті є внесення крейди (СаСО₃). В кислих ґрунтах карбонати практично відсутні, проте в нейтральних та лужних їх вміст може сягати 15-20% [1]. Вивчаємий в досліді чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинковий містив до 0,5% карбонатів, які були зосереджені здебільшого в орному шарі. Ґрунтові карбонати були присутні у вигляді метастабільних та поліморфних форм. Найбільш розповсюдженою й відносно рухомою формою карбоната кальцію є кальцит. Низька активність катіонів кальцію у ґрунтовому розчині відбивається на проникненості клітинних мембран, інтенсивності фотосинтетичних та інших метаболічних процесів, що призводить до появи у рослин симптомів кальцієвої недостатності. Крім того карбонати сильно знижують рухомість ВМ у ґрунті, механізм їх хімічної детоксикації базується, по-перше, на сорбуючих властивостях високодисперсних фракцій карбонатів, по-друге, залежить від опосередкованого впливу через регуляцію реакції ґрунтового середовища [2].

Реакція ґрунтового середовища взаємопoв’язана з окислювально-відновлювальним потенціалом, їх сукупність визначає рухомість сполук практично всіх металів. Високі значення окислювально-відновлювального потенціалу сприяють зниженню активності електронів в ґрунті, щільності електронної хмари і заряду ацидоїдів. Збільшення окислювально-відновлювального потенціалу позначається на селективному поглинанні ґрунтом катіонів з меншою щільністю заряду. Високі значення окислювально-відновлювального потенціалу та лужна реакція ґрунтового середовища ініціює осадження катіонів ВМ²⁺ у вигляді слабко розчинних у воді оксидів та гідроксидів [3].

Рекомендована доза крейди для хімічної детоксикації ВМ в забрудненому чорноземі звичайному (1,5 ц/га) була перевірена в агроценозі проса сорту Миронівське 51 при рівні техногенного навантаження в 5,0 ГДК по Cd, Pb та Zn. Ґрунт – чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинковий з наступними агрономічними характеристиками: вміст гумусу (за І.В. Тюріним) 3,5-4,0%, загального азоту 0,20-0,23%, фосфору 0,10-0,12%, валовий вміст калію 2,0-2,3%. Кількість легкогідролізованого азоту (за І.В. Тюріним і М.М. Кононовою) 10,0-11,4 мг на 100 г сухого ґрунту при можливості поповнення його доступних форм за рахунок нітрифікаційної здатності (за Кравковим) - 2,4-2,8 мг на 100 г ґрунту. Вміст рухомих форм фосфору в орному шарі становить 8,8-9,8 мг, калію 14,3-15,4 мг у 100 г ґрунту (метод Ф.В. Чирикова). Валовий вміст мікроелементів наступний: Zn - 38,8-40,4; Mn - 473,0-484,0; Cu - 12,5-14,2; Co - 8,0-8,3; Fe - 835,0-845,0; Pb - 32,4-33,1; Cd - 0,38-0,39 мг/кг ґрунту і відповідно рухомих форм, що складають невеликий відсоток від валових: рухомого Zn - 0,96-1,20; Cu - 0,13-0,15; Co - 0,42-0,48; Mn - 57,5-63,8; Fe - 27,6-28,0; Pb - 0,05-0,10; Cd - 0,10-0,11 мг/кг. Реакція ґрунтового розчину нейтральна (рН 7,0).

Аерогенне забруднення ґрунту здійснювали шляхом обприскування водними розчинами нітратних солей важких металів з наступною заробкою в ґрунт навесні під передпосівну культивацію. Площа забрудненої ділянки складала 1 м², ширина захисних смуг - 0,5 м, повторність досліду чотириразова. Технологія вирощування проса загальноприйнята для зони.

Вміст в ґрунті рухомих форм важких металів визначали у витягу ААБ рН 4,8 на атомно-абсорбційному спектрофотометрі. У рослинних зразках визначали: азот, фосфор, калій за методом Гінзбург – Щегловою – Вульфіус; ВМ на атомно-абсорбційному спектрофотометрі; білок, жир, крохмаль, клейковину з використанням ІЧ експрес-аналізатора "Інфрапід-61".

Чорнозем звичайний характеризувався підвищеною буферністю до ВМ за В.Б. Ільїним (1995). Вміст рухомих форм ВМ у забрудненому ґрунті визначався природною буферною здатністю і безпосередньо виносом рослинами, останній залежав від ступеня толерантності проса до токсичної дії ВМ. Внесення в якості меліоранту крейди сприяло зниженню рухомості Cd на 48,8%, Pb – 28,6% Zn – 31,6%.

Урожайність проса сорту Миронівське 51 знижувалася під токсичним впливом ВМ на 15,3-28,2% порівняно з незабрудненим варіантом (14,8 ц/га). Застосування крейди забезпечувало підвищення урожайності проса до 13,3-14,4 ц/га.

Завдяки особливостям будови кореневої системи, яка знаходиться здебільшого нижче забрудненого шару (0-30 см) рослини проса поглинають значно меншу кількість ВМ, ніж, приміром, ярі чи зернобобові культури. Проте забруднення в 5 ГДК сприяло збільшенню в зерні вмісту Zn в 8,1 рази, Pb - 11,8 рази, Cd - 22,5 рази у порівнянні з контрольним варіантом (Zn – 16,40 мг/кг, Pb – 0,30 мг/кг, Cd – 0,037 мг/кг). Отже, зерно, отримане з забруднених варіантів, не відповідало нормам ГДК і МДР. Внесення крейди, як меліоранту, сприяло зниженню вмісту ВМ у товарній частині проса, однак по Cd все одно виходило за припустимі межі. Токсична дія Cd підсилювалась цинковою недостатністю. На варіантах з внесенням меліорантів антагонізм між Cd і Zn проявлявся менше. У зерні, отриманому з варіантів, забруднених Cd, спостерігалось зниження вмісту Pb, і навпаки, при забрудненні Pb відмічено зниження вмісту Cd. Токсичний вплив ВМ на біохімічні показники якості зерна проявлявся у збільшенні вмісту нітратів і білка, фосфору та калію. Вміст жиру, крохмалю й клейковини в зерні, отриманому з екологічно чистого і забруднених варіантів з внесенням в якості меліоранту крейди, був дуже різним, будь-яких залежностей простежити не вдалося.

Підсумовуючи вище викладене, слід зазначити, що ефективність детоксикації ВМ за рахунок внесення в якості меліоранту крейди досить незначна через нейтральну реакцію ґрунтового середовища у чорнозема звичайного (рН 7,0) та невідповідність кількості внесеного СаСО₃ рівню забруднення ґрунту. Було б доречно розраховувати дозу внесення СаСО₃ відповідно вмісту ВМ, а саме, з урахуванням поглинання ҐВК брати в 1,5 рази більше еквівалентної кількості необхідної для повного хімічного зв’язування катіонів ВМ²⁺ в ґрунті.

Литература:

1. Битюцкий Н.П. Комплексоны в регуляции питания растений микроэлементами / Н.П.Битюцкий, А.С.Кащенко. – СПб. : Изд-во С.-Петербургского ун-та, 1996. – 216 с.

2. Яковишина Т.Ф. Детоксикация загрязненных тяжелыми металлами черноземов обыкновенных северной Степи Украины: дис. … кандидата с.-х. наук : 03.00.16 / Яковишина Татьяна Федоровна. – Днепропетровск, – 2006. – 226 с.

3. Кузьмич М.А. Влияние известкования на поступление тяжелых металлов в растения / М.А. Кузьмич, Г.А. Графская, Н.В. Хостанцева // Агрохимический вестник. – 2000. – №5. – С. 28-29.