Введение к работе
Актуальность темы. Изучение загрязнения почв агроэкосферы тяжелыми металлами является важной экологической проблемой. Тяжелые элементы из почвы вымываются в грунтовые воды, попадают в водоемы, потребляются растениями и, в дальнейшем, используются как продукты питания животными и человеком. Тяжелые металлы могут попасть в организм человека через органы дыхания при транспирации воды из почвы и водоемов. Тяжелые металлы также подавляют жизнедеятельность живого вещества планеты Земля. Также представляют опасность для экосферы человека и физические поля, измененные и отраженные солями тяжелых металлов. Академики РАСХН В.И.Кирюшин, А.Л.Иванов (2005) при проектировании адаптивно-ландшафтных систем земледелия рекомендуют провести агроэкологическую оценку земель, в том числе и по содержанию тяжелых металлов и размещать сельскохозяйственные культуры с учетом их содержания в почве, поскольку реакция различных культур на концентрацию тяжелых металлов неодинакова.
Цель и задачи исследований. Целью работы явилось определение концентрации тяжелых металлов первой, второй и третьей группы опасности и агроэкологическая оценка их содержания в почвах различного генезиса с неодинаковым уровнем техногенного воздействия.
Для решения были поставлены следующие задачи:
-
Определить содержание в почвах тяжелых металлов первой (Pb, Hg, Cd, Se, As, Zn), второй (Sb, Mo, Cu, Co, Ni, Cr) и третьей (W, Ba, Sr, Mn, V, Sc) группы опасности.
-
Установить пути рассеивания и концентрации тяжелых металлов в зависимости от источников поступления их в педосферу, с учетом состава почвообразующих пород и растительности.
-
Оценить уровень загрязнения почв различных экосистем тяжелыми металлами.
Научная новизна. Определена концентрация тяжелых металлов в почвах луговых, лесных и пахотных угодий в Приуралье, подверженных различного уровня техногенным воздействиям. Выявлены пути движения тяжелых металлов по почвенному профилю, взаимосвязи их содержания со свойствами почв и с техногенезом.
Для Приуралья дана агроэкологическая оценка почв по содержанию тяжелых металлов по трем группам опасности, определен вклад отдельных элементов в суммарный показатель загрязнения.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. Закономерности изменения концентрации тяжелых металлов и распределение их по профилю почв в условиях региона обусловлено составом почвообразующих пород, элементарными процессами почвообразования, свойствами почв и уровнем антропогенных воздействий. 2. Обстановка по содержанию тяжелых металлов изменяется с почв Предуралья к Зауралью в худшую сторону. 3.Главными загрязнителями являются Mo, Mn Zn, Ba, Cu, Se, As, Cr, и W .
Теоретическая и практическая значимость. Материалы по содержанию тяжелых металлов в почвах являются основой для экологического мониторинга, экспертизы и зонирования территорий. Выявленные высокие концентрации ряда тяжелых металлов, особенно первой и второй группы опасности, а так же источники их поступления, способствуют разработке мероприятий по улучшению состояния загрязненных почв. С другой стороны, обнаруженный дефицит ряда микроэлементов (например, меди в пахотных темно-серых лесных и черноземах оподзоленных в Юрюзано-айской депрессии) позволяет обоснованно рекомендовать использование микроудобрений для повышения продуктивности пахотных почв.
Методология и методы исследования. Методология проводимого исследования основана на анализе научных публикаций, формулировке цели, задач и программы исследований, закладке полевых опытов и проведение экспедиционных исследований, наблюдений, лабораторных исследований, статистической обработке экспериментальных данных и анализе полученных результатов. В основу диссертации были заложены общепринятые методы и ГОСТы, используемые в почвоведении.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации доложены на следующих научно-практических конференциях: проблемы и перспективы агропромышленного комплекса регионов России, Уфа, 2002; современные проблемы загрязнения почв , Москва, 2004; 110 научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов БГАУ, Уфа, 2004; повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса Уфа, 2005; почвы Южного Урала и Среднего Поволжья: экология и плодородие, Уфа, 2006; Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии, Уфа, 2008; природное наследие России в 21 веке, 25-27 сентября Уфа, 2008. Результаты исследований опубликованы в 15 печатных работах, из них 3 работы включенных в список ВАК.
Структура и объем работы. В составе диссертации пять глав. Написана в 148 страницах машинописного текста, в том числе 19 таблиц и 50 рисунков. Библиографический список включает 235 наименований отечественных и зарубежных источников.
