Полная версия

Главная arrow Экология arrow ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Определение токсичных компонентов в почвах

Вынос биогенных веществ в агроэкосистемах

Вынос биогенных веществ — фосфора, калия и азота — в агроэкосистемах определяется по выражению

где W — вынос биогенных веществ, кг/г.; N — удельное количество вымываемых веществ из почвы для конкретной сельскохозяйственной культуры, кг/г.; F — площадь, занятая сельскохозяйственной культурой, га.

Удельное количество вымываемого вещества из почвы

где J — коэффициент миграции биогенного вещества из почвы для данной культуры (табл. 5.6); R — коэффициент выноса биогенного веществ из почвы с урожаем; Q — урожай культуры, ц/га.

Таблица 5.9

Коэффициенты миграции и выноса биогенного вещества с урожаем

Сельскохозяйственная

культура

Тип почвы

Коэффициент миграции J

Коэффициент выноса R

р2о5

N

К20

р2о5

N

К20

Озимая

пшеница

Дерново-подзолистые (ДП)

0,12

0,16

0,07

1,2

2,45

2,6

Чернозем (Ч)

0,11

0,12

0,07

1,26

3,26

2,7

Озимая

рожь

(ДП)

0,11

0,28

0,36

0,90

3,40

2,00

(Ч)

0,08

0,22

0,15

1,00

2,29

2,70

Оценка распределения токсичных и тяжелых металлов

С биологической точки зрения к тяжелым относят все металлы, относительная атомная масса которых больше 40. Знание природной концентрации тяжелых металлов в почвах и растениях позволяет судить о степени загрязненности окружающей среды и принимать меры по предупреждению вредного воздействия на окружающую среду, и в первую очередь по сохранению плодородия почв, а также получению экологически безопасной продукции. Различные виды растений обладают индивидуальным химическим составом, который связан с особенностью среды, где формировался данный вид. В результате эволюции те или иные элементы поступали из почвы в растения, закреплялись и передавались по наследству. Почва способна удерживать положительно заряженные ионы металлов, поэтому постоянное поступление их даже в малых количествах в течение продолжительного промежутка времени способно приводить к существенному накоплению в почве тяжелых металлов.

Тяжелые металлы поступают в атмосферу в виде дымов, техногенной пыли, газообразных выбросов. В поверхностные водоемы они попадают со сточными водами, в почву — из атмосферного воздуха и поверхностных водоемов, при этом процессы их миграции замедляются. Источниками загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами могут служить минеральные удобрения, в особенности фосфорные (табл. 5.10, рис. 5.9).

Таблица 5.10

Содержание кадмия в различных видах минеральных удобрений

Наименование

удобрений

Страна-производитель

Содержание кадмия, мг/кг

Апатиты

Россия, Кольский полуостров

0,4-0,6

Австрия

38-42

США

13,0

Фосфаты

Алжир, Марокко, Израиль

25,0

Сенегал

70

Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает с ростом относительной массы. Ртуть, медь, свинец снижают активность ферментов, при взаимодействии с биологически активными органическими веществами образуют комплексы, которые могут проникать через клеточные мембраны, способствуют разрушению аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

Опасность тяжелых металлов также состоит в том, что многие токсичные тяжелые металлы являются аналогами металлов, находящихся в тканях и органах биологических организмов. При попадании в организм растений, животных или человека они вступают в конкуренцию с микро- и макроэлементами и замещают их в тканях. Так, литий конкурирует с натрием, цезий — с калием, барием, стронций — с кадмием, кадмий — с цинком. При этом, например, при замещении цинка кадмием нарушается работа ферментов, связанных с дыханием, ферментов нуклеинового и белкового обмена.

Круговорот фосфора в биосфере

Рис. 5.9. Круговорот фосфора в биосфере

На фитотоксичность тяжелых металлов влияет большое количество факторов, среди которых можно выделить следующие: кислотность среды, катеиновую способность почвы, содержание органического вещества, абиотические факторы. Изменение pH среды в кислотную сторону приводит к увеличению подвижности тяжелых металлов и усвоению их через корневую систему. В зависимости от глубины проникновения корней и содержания органического вещества меняется степень удерживания тяжелых металлов в почве.

Изменение абиотических факторов (свет, температура, влажность) влияет на скорость передвижения тяжелых металлов в почве и растениях, на образование водорастворимых форм тяжелых металлов. Для оценки степени загрязнения почвы тяжелыми металлами наибольшее распространение получил спектрофотометрический метод, суть которого состоит в определении оптической плотности пламени в зависимости от вида тяжелого металла. Очищенный экстракт образца почвы или золы растений впрыскивают под давлением в пламя горелки, где ионы тяжелого металла переходят в возбужденное состояние, изменяя при этом оптическую плотность пламени.

Концентрацию тяжелого металла X, мг/м3, в исследуемой пробе рассчитывают по формуле

где W — объем воздуха, подаваемого в горелку, л; С{ — концентрация тяжелого металла в пробе, мг/м3; С0 концентрация тяжелого металла в эталонном растворе, мг/м3; т — объем пробы, взятой на анализ, мл.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>