Известкование почв, загрязненных тяжелыми металлами (часть 1)
Традиционное известкование кислых почв направлено на снижение их фитотоксичности, обусловленной подвижными формами алюминия, марганца и железа, которые в избытке содержаться в кислых дерново-подзолистых почвах. Известкование почв, загрязненных тяжелыми металлами (TM) имеет существенные отличия от известкования обычных почв:
1) Во многих случаях должны известковаться почвы, по агрохимическим критериям для «чистых» почв, не нуждающиеся в нем.
2) Многие TM (Mn, Cu, Zn, Mo и другие) являются микроэлементами абсолютно необходимыми для растений, животных и человека. Интервал содержания доступных для растений форм этих элементов в почвах от резкого недостатка до опасного избытка не столь широк, что вынуждает очень тщательно выбирать оптимальные дозы извести.
3) Известкование почв, загрязненных ксенобиотиками, имеет целью прежде всего гигиеническое оздоровление растениеводческой продукции, так как урожай, содержащий TM в количествах, превышающих ПДК нельзя использовать. Поэтому почвы известкуются дозами, при которых увеличение урожая несущественно, или может произойти снижение продуктивности из-за нарушения корневого питания растений.
Значимость проблемы определяется тем, что в настоящее время около 8% почв сельскохозяйственного использования содержат техногенные TM в количествах выше ПДК (М.М. Овчаренко, 1997). Основными источниками загрязнения почв TM являются: горнодобывающая и металлургическая промышленность (35%), переработка нефти - 15%, строительная промышленность до 8%, тепловые электростанции (27%), транспорт (13%). Доля сельского хозяйства невелика (1-2%). Многолетние полевые опыты подтвердили, что азотные и калийные удобрения практически не загрязняют почвы TM. При длительном применении фосфорных удобрений содержание отдельных TM в почве несколько возрастает, но оно все равно остается значительно ниже существующих ПДК. В опыте СЗНИИСХ по созданию различных уровней содержания фосфора в почве за 20 лет было внесено по вариантам от 0 до 4500 кг/га фосфора. Установлена практически прямолинейная взаимосвязь между количеством) внесенных
фосфорных удобрений и содержанием подвижных (в аммонийно-ацетатном буферном растворе с pH 4.8) Pb, Cd, Ni, Co, (табл. 198).
Применяемые в настоящее время в крайне низких дозах минеральные удобрения не являются сколько-либо значимыми загрязнителями почв. Известняковая, доломитовая мука, сажа, туфы также не загрязняют почвы, но к промышленным известьсодержащим отходам необходимо относиться с повышенной осторожностью, особенно к шлакам металлургической промышленности. Из органических удобрений серьезную опасность представляют осадки сточных вод и компосты из городского мусора.
Наиболее опасным является загрязнение почв Cd, Ni и Hg. Менее токсичными принято считать Ti, V, W, Sn, Zn и Cu. Однако подлинная вредоносность TM не всегда совпадает с представлением о их токсичности, так как зависит от распространенности и площадей загрязненных почв.
Содержание подвижных форм Cu, Zn, Mn в почвах, извлекаемые KCl, хорошо коррелирует с содержанием этих элементов в растениях (r=0.70 ... 0.95). Ранее в сериях опытов с известкованием искусственно грязненных и незагрязненных дерново-подзолистых почв установлено, что содержание легкоподвижной меди по мере увеличения pH изменялось нелинейно - сначала снижалось, затем росло. Осаждение меди в разных почвах происходило при рН KCl - 4.5-6.0 (табл. 199).
Выявлена достоверная положительная корреляция и рассчитанное уравнение регрессии между содержанием гумуса и уровнями реакции при которых содержание меди минимально: у=4.65+0.27х; r=0.84; p=0.001, где у - уровень pH минимального содержания меди, х - содержание гумуса в %. Полученное уравнение позволяет прогнозировать знание pH, до которого следует известковать почву чтобы обеспечить минимальную подвижность меди.
Значительная часть почв Нечерноземной зоны РФ характеризуется избыточным содержанием подвижных форм железа и марганца, хотя это обусловлено естественными природно-климатическими условиями. Содержание этих элементов в растительной продукции, если не является токсичным, то, во всяком случае, превышает оптимальное. Снижение подвижности марганца и железа из-за обширности территории не менее важна, чем работа на техногенно загрязненных TM почвах.
Известкование отнюдь не универсальный способ уменьшения подвижности всех TM. Отдельные элементы - молибден, отчасти хром, по мере нейтрализации почвенной кислотности увеличивают подвижность. Так, в многолетнем опыте 5 под влиянием известкования содержание подвижного молибдена, определяемого в оксалатной вытяжке, возрастало в 1.3-1.4 раза.
В почвах таежной зоны хром содержится преимущественно в виде трехвалентного катиона, при подкислении почв адсорбция его почвенными коллоидами усиливалась, а шестивалентного - уменьшалась. В зависимости от окислительно-восстановительных условий в почвах устанавливается неустойчивое равновесие между трех-и шестивалентными соединениями хрома. Поэтому иногда при загрязнении почв трехвалентным хромом, известкование приводит не к снижению, а к повышению содержания его подвижных форм (табл. 200).
Увеличение содержания подвижного хрома при известковании почв, загрязненных его трехвалентными соединениями, объясняется способностью хрома в условиях хорошей аэрации окислятся до шестивалентного. Между содержанием подвижного хрома в почве и в растениях установлена положительная корреляция (r=0.67; р=0.01).
