Введение к работе
Актуальность и новизна исследования. В связи со снижением плодородия почв необходимо совершенствовать систему удобрения, причем она должна быть рациональной, научно-обоснованной и экологически безопасной для окружающей среды. Использование с этой целью вторичного сырья как с экономической, так и с агроэкологической точки зрения представляет особый интерес. В первую очередь это касается осадков сточных вод (ОСВ) городских очистных сооружений.
При использовании ОСВ, которые всегда содержат некоторое количество ТМ, в качестве органоминерального удобрения в агроландшафтах необходимо исходить из прогноза их ожидаемого влияния на химический состав почвы. Попадая в почву, соединения ТМ претерпевают значительные изменения. На их растворимость и биодоступность большое влияние оказывают свойства почв и биологические особенности возделываемых культур. Благодаря буферным свойствам почвы, часть присутствующих в ОСВ ТМ инактивируется, но большая доля остаётся мобильной и активно потребляется растениями.
До тех пор, пока ТМ прочно связаны составными компонентами почв и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако если условия позволяют перейти ТМ в почвенный раствор, возникает вероятность проникновения их в растения и далее по трофической цепи в организмы животных и человека.
Поэтому особенно актуальными становятся исследования, направленные на выяснение механизмов трансформации ТМ при внесении в почву нетрадиционных удобрений, в частности ОСВ.
Целью данной работы явилось выявление особенностей миграции ТМ при внесении ОСВ на малоплодородных (бурых лесных) почвах Амурской области, изучение подвижности ТМ и их доступности растениям на основе изучения фракционного состава ТМ.
В ходе исследования были выполнены следующие задачи:
-
Изучен химический состав ОСВ г. Благовещенска в зависимости от технологии переработки на очистных сооружениях.
-
Проведено экологическое исследование состояния почв на территории захоронения ОСВ очистных сооружений г. Благовещенска.
-
Изучено влияние ОСВ на содержание валовых и подвижных форм ТМ и агрохимические показатели бурой лесной почвы.
-
Определено влияние ОСВ на биометрические показатели, качество и безопасность получаемой продукции сельскохозяйственных культур.
-
Установлены особенности поглощения ТМ изучаемыми культурами при использовании ОСВ в качестве удобрений.
Научная новизна. Впервые для региона дана комплексная эколого-агрохимическая, санитарно-гигиеническая характеристика ОСВ очистных сооружений г. Благовещенска; исследована эколого-продукционная эффективность использования ОСВ при возделывании бобовых культур.
Впервые установлены закономерности распределения, подвижности и фракционного состава соединений ТМ в бурых лесных почвах при внесении ОСВ. Определено влияние доз внесенных ОСВ на подвижность и трансформацию ТМ в почве.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология утилизации и использования в качестве удобрения ОСВ. Определены оптимальные дозы их применения.
Экспериментально установлены различия в накоплении, поглощении и распределении ТМ вегетативной массой сои и фасоли.
Практическая значимость работы заключается в возможности использования ОСВ в качестве удобрений с целью их утилизации и повышения плодородия почв, путем вовлечения ОСВ в сельскохозяйственный оборот. Что позволит, в свою очередь, увеличить потенциальные возможности малоплодородных бурых лесных, и других малогумусных почв, повысить урожай возделываемых культур. Кроме того, обеспечит возможность вывода из нерациональной эксплуатации больших площадей, занимаемых иловыми площадками и другими техногенно-нарушенными территориями. Результаты работы также могут быть использованы при составлении научно обоснованного прогноза поведения Co, Ni, Cu, Cr, Pb, Mn и Zn в почвах и растениях при антропогенном загрязнении и при разработке мероприятий по охране почв.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Осадок сточных вод можно использовать как органоминеральные, комплексные удобрения, содержащее обширный набор макро- и микроэлементов.
-
Изменения фракционного состава ТМ в бурой лесной почве зависят от вида и дозы вносимого ОСВ, а так же от способностей к поглощению и усвоению удобрений возделываемыми культурами.
-
Использование информации о содержании ТМ в почве, в зерне и соломе изученных бобовых культур показывает, что подбором оптимальных доз ОСВ и видов возделываемых культур можно добиться не только увеличения урожая, но и получения продукции соответствующей нормативным требованиям.
Апробация работы: Основные результаты работы были представлены на Международном экологическом форуме (Владивосток, 2007), на двух Международных научно-практических конференциях (Махачкала 2010) и (Пермь 2010), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Саратов 2011).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 работ, из них 5 статей в изданиях, входящих в перечень ВАК.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 176 страницах печатного текста, содержит 44 таблицы, 26 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы (глава 1), описание объектов и методов исследования (глава 2), 3-х глав экспериментальных исследований, выводов и списка литературы, включающего 187 наименования, в том числе 19 иностранных.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.б.н. В.И. Голову за консультативную, методологическую и редакционную помощь. Благодарю к.х.н. В.И. Радомскую, к.г.-м.н. Н.В. Моисеенко, за организационную, методическую и моральную поддержку при проведении исследований и при подготовке диссертационной работы.
