Содержание
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Медь в природных объектах
1.1.1 Источники поступления меди в почву
1.1.2 Трансформация тяжелых металлов в почве
1.1.3 Поступление меди в растения
1.1.4 Токсикологическое действие меди на растения, животных, человека
1.2 Адсорбционная способность почв по отношению к меди
1.3 Приемы реабилитации почв, загрязненных медью
1.4 Биологические и морфологические особенности диагностических культур
2. Условия проведения опыта
2.1 Характеристика климатических и погодных условий
2.2 Агрохимическая характеристика чернозёмов выщелоченных Челябинской области
3. Экспериментальная часть
3.1 Методика закладки и проведения полевого стационарного опыта
3.2 Характеристика мелиорантов
3.3 Общая характеристика почвы полевого опыта
3.4 Содержание в почве подвижных форм меди
3.5 Урожайность культур экспериментального севооборота
3.6 Содержание меди в продукции культур севооборота
4. Экономическая оценка применения мелиорантов на почве, загрязненной медью
5. Безопасность жизнедеятельности
5.1 Охрана труда
5.1.1 Государственное управление охраной труда. Обязанности работодателя и работника в области охраны труда
5.2 Охрана природы
Выводы
Список литературы
Среди множества проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством одно из первых мест занимает проблема загрязнения окружающей среды различными химическими веществами - продуктами техногенеза, большая часть которых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы. Основным фактором остроты этой экологической ситуации остается высокая концентрация природозагрязняющих и природоразрушающих производств, преобладание таких экологически опасных отраслей промышленности, как черная и цветная металлургия, химическая и горнодобывающая промышленность, машиностроение и другие.
К тяжелым металлам относятся свыше 40 химических элементов таблицы Менделеева с атомными массами, превышающими 50 атомных единиц или химические элементы с удельным весом свыше 5г/см3. Не все ТМ представляют одинаковую опасность для живых организмов. По токсичности и способности накапливаться в пищевых цепях, лишь немногим более десяти элементов признаны приоритетными загрязнителями биосферы, в их число входит и медь. А также ртуть, свинец, цинк, кадмий, молибден, кобальт, никель, ванадий.
В связи с увеличивающимся загрязнением биосферы особый интерес и важное практическое значение имеет, с одной стороны, познание механизмов и закономерностей поведения и распределения ТМ в окружающей среде, а с другой, тот факт, что свыше 90% всех болезней человека прямо или косвенно связано с состоянием окружающей среды, которая является либо причиной возникновения заболеваний, либо способствует их развитию.
Челябинская область относится к числу регионов с критическим состоянием окружающей природной среды. Загрязнение ее территорий ТМ распределяется очень неравномерно, и медь является одним из основных загрязнителей. Уровень загрязнения превышает предельно допустимые концентрации металлов в почве (ПДК) в десятки и сотни раз (А.И. Левит, 2001).
В сложившейся ситуации актуален вопрос необходимости разработки мероприятий по восстановлению почв до состояния, пригодного для получения растениеводческой продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям. Для этого на опытном участке Института агроэкологии нами был проведен полевой опыт по изучению приемов агрохимической мелиорации чернозема выщелоченного, загрязненного медью.
Цель исследований:
изучить эффективность различных приемов химической мелиорации чернозема выщелоченного, загрязненного медью в почве, их влияние на содержание подвижных форм меди в почве, урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции.
Задачи:
в полевом стационарном мелкоделяночном опыте сравнить различные химические мелиоранты по их действию на подвижные формы меди, урожайность сельскохозяйственных культур и содержание металла в полученной продукции;
на основе полученных данных в полевом стационарном опыте определить коэффициент экономической эффективности и срок окупаемости капитальных вложений.
Все основные циклы миграции ТМ в биосфере (водные, атмосферные, биологические) начинаются в почве, потому что в ней происходит мобилизация металлов и образование различных миграционных форм.
По определению И.В. Синявского (2001) почва как один из главных объектов загрязнения - сложная полидисперсная система. Она обладает обменно-катионной поглотительной способностью, буферностью концентрации солей и величиной pH почвенного раствора. Тяжелые металлы при попадании в почву вступают в физические сорбционные процессы, химические реакции с элементами почвенного раствора и в физико-химические обменные реакции почвенного поглощающего комплекса.
Почва имеет ведущее значение в производстве сырья для многих видов промышленности, продуктов питания и кормов для сельскохозяйственных животных. В основу нормирования таких загрязняющих веществ, какими являются ТМ, положен принцип, допускающий возможность их поступления в количествах, безопасных для человека и окружающей среды. Почвы, в которых содержание ТМ превышает фоновое, но не является опасным для здоровья человека, следует считать слабозагрязненными (В.Б. Ильин, 1991). Фоновое содержание ТМ в почвах можно считать исходным их количеством, естественным уровнем загрязнения. На черноземах выщелоченных валовое фоновое содержание меди составляет в пахотном горизонте 62 мг/кг, а в слое 0-10 возрастает до 140 мг/кг (А.П. Козаченко, 1999). Под предельно допустимыми количествами ТМ в почве следует понимать такую их концентрацию, которая при длительном воздействии на почву и произрастающие на ней растения не оказывает патологических изменений или аномалий в ходе биологических процессов и не приводит к накоплению токсичных элементов в возделываемых культурах, а, следовательно, и в продукции (О.А. Соколов, В.А. Черников, 1999). ПДК меди в почве 3 мг/кг.
Значительные количества выбросов промышленных предприятий, содержащих высокие концентрации ТМ и токсичных веществ в атмосферу, ведут, в свою очередь, к ежегодному попаданию в почву более 960 тыс. т. оксидов и более 1,4 млн. т. активных химических веществ. Следствием этого является не только снижение плодородия почв, но и создание условий, наряду с агротехническими нарушениями, для образования ежегодно до 1,4 млн. га эрозионных и эрозионноопасных земель.
Поступление тяжелых металлов, в частности меди, в почву вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями. По данным Д.С. Орлова, Л.К. Садовниковой (2002) важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах: черной и цветной металлургии, обжиге цементного сырья, сжигании минерального топлива. Воздушными потоками выбросы переносятся на большие расстояния (до 10 км), причем большая их часть выпадает на расстоянии 1-3 км от эпицентра. Ежегодно выбросы специфических загрязняющих веществ составляют 750-800 т, из них меди - 95т (А.П. Козаченко, 1999). Надо сказать, что техногенная доля меди в окружающей среде составляет примерно 75%.
Кроме того, источником загрязнения почвы медью может служить орошение ее водами с повышенным содержанием этого металла. Согласно публикации комплексного доклада Челябинского областного центра по гидрологии и мониторингу окружающей среды (2000) река Миасс - одна из крупнейших водных артерий Челябинской области. Ниже города Миасса под влиянием промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод качество воды р. Миасс существенно ухудшается. Содержание в ней меди составляет от 2,5 до 3,0 ПДК.
Загрязнение земель медью происходит не только за счет выбросов предприятий промышленности, но и за счет веществ, потребляемых самим сельским хозяйством, например, пестицидов. Такое загрязнение называется агрогенным (А.И. Левит, 2001). Пестицидами называются химические вещества, которые защищают растения от сорняков и вредителей, стимулируют их рост, защищают от болезней. Являясь важнейшим средством сохранения и приумножения урожаев, они в то же время представляют значительную угрозу для окружающей природы. Их остатки загрязняют почву, снижают биологическую активность, накапливаются в листьях и стеблях растений, вызывая их повреждение (А.И. Левит, 2001).
Согласно публикациям А.Д. Бандман, Г.А. Гудзовского, Л.С. Дубейковской и др. (1988) многие соединения мадии применяются в качестве пестицидов в чистом виде, как оксид меди (I) и сульфат меди (II), или в составе сложных препаратов. Гидроксидхлорид меди (II) применяется с добавкой сульфитно-спиртовой барды и декстрина. Фунгицидный препарат купрозан содержит 37,5% этого соединения, а купронил - 35% гидрокарбоната меди (II).
По мнению А.И. Левит (2001) опасное загрязнение земель происходит и в тех случаях, когда нарушаются нормы хранения или запасы ядохимикатов, содержащих в своем составе медь, выбрасываются, складируются в неположенных местах - близ дорог, водоемов.
Мощным источником загрязнения почв медью также могут являться и агротехнические мероприятия, направленные на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Например, необходимость применения минеральных удобрений одновременно с повышением урожайности может вызвать загрязнение почв тяжелыми металлами, в частности медью, вследствие аккумуляции избыточного количества удобрений в почвенном профиле при передозировке или неравномерном внесении. Подобный эффект может наблюдаться при бесконтрольном использовании в качестве минеральных удобрений отходов различных отраслей промышленности (О.С. Орлов, 2002).
По данным В.И. Артамонова (1996) избыточное внесение экскрементов животных в почву ведет к увеличению содержания в ней подвижной меди.