Агроэкологическая оценка загрязнения почвы кобальтом и разработка системы земледелия в СХП "Колос" (стр. 2 из 3)
Биогеохимические барьеры являются участками биогенной аккумуляции элементов, необходимых для организмов. Например, растительный покров суши, гумусовые горизонты почв, колонии микроорганизмов.
Физико-химические барьеры делят на классы: 1) окислительные, 2) восстановительные, 3) сульфатный и карбонатный,4) щелочной, 5) кислый, 6) испарительный, 7) адсорбционный, 8) термодинамический.
Механические барьеры образуются на участках изменения скорости движения вод (или воздуха). С ними может быть связана концентрация многих элементов.
Основными источниками поступления кобальта в окружающую среду являются предприятия цветной металлургии, транспорт, удобрения и пестициды, гальванизации, сжигание углеводородных топлив в различных отраслях промышленности.
Загрязненная почва теряет структуру, общая порозность ее уменьшается. Разрушение структуры приводит к нарушению водопроницаемости, ухудшения воздушного режима и водного режима почв.
1.3 Поступление кобальта в пищевые цепи, биотрансформация, микробный распад, химическая трансформация
В число загрязнителей окружающей среды входят тяжелые металлы, пестициды, ряд производных углерода, серы, азота, фтора, жидкие углеводороды, синтетические органические вещества, радионуклиды и другие вредные вещества.
Согласно действующему в стране ГОСТУ химические вещества, попадающие в почву из выбросов, сбросов и отходов, подразделяются на три класса по степени опасности. К 1 классу относятся высокоопасные химические вещества – мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, фтор, бензопирен. Ко 2 классу относятся умеренно опасные – бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром. К 3 классу относятся малоопасные – барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетон.. класс опасности устанавливают по показателям: токсичность (ЛД50), персистентность в почве (мес.), ПДК в почве (мг/кг), миграция, персистентность в растениях (мес.), влияние на пищевую ценность сельскохозяйственной продукции.
ПДК кобальта в пищевых продуктах растительного происхождения (по Беспамятову, Кротову,1985), хлеб 0,5 мг/кг, 0,5 овощи мг/кг. Среднее содержание кобальта в растениях составляет 0,00002 %. Количество его может колебаться от 0,021 до 11,6 мг на 1 кг сухой массы растений. Кобальт относится ко второму классу опасности.
1.4 Гигиеническое нормирование кобальта в сельскохозяйственной продукции
При всей значимости этой проблемы она разработана сравнительно недавно и слабо. Нет единой методологии нормирования. Существуют различные представления относительно его целей. Одно из них сводится к сохранению естественного течения сукцессиальных процессов в биогеоценозе, что едва ли достижимо, поскольку антропогенное воздействие приводит к изменению хода сукцессиальных процессов. Другая точка зрения состоит в том, что основной целью экологического нормирования является поддержание природной среды в состоянии, отвечающем запросам человеческого общества.
В последнее время суть проблемы все больше усматривается в сохранении самой природы при безусловном праве всех живых организмов на существование. Исходной позицией экологического нормирования при таком подходе является установление нормы природного объекта, стандартизация параметров территории. На этом первом этапе нормы состояния объекта определяют на основании анализа параметров агробиогеоценоза, интервала их естественного колебания, определения пороговых, критических величин параметров состояния. Данный этап называется экологической регламентацией. На втором этапе проводится собственно экологическое нормирование, т.е. определение экологических нормативов допустимой экологической нагрузки на агробиогеоценозы на основе экологических регламентов. Дело за разработкой системы параметров состояния агробиоценозов.
Величина антропогенной нагрузки должна быть ниже пороговой величины. По степени нарушенности территории в условиях антропогенного воздействия целесообразно выделять следующие зоны: 1) относительно экологически безопасные, 2) экологического риска,3) экологического кризиса, 4) экологического бедствия, 5)экологической катастрофы.
В качестве критериев выделения зон по степени экологической напряженности предлагается глубина изменения определенных параметров состояния почв и ландшафтов и площадь, на которой проявляется деградация.
Поскольку отсутствует общая методология экологического нормирования, существующие нормы не образуют единой системы, большая часть их приводится без оценки надежности. Они не учитывают гетерогенного характера географической оболочки и ее составных частей, не принимаются во внимание сложный характер связей в природе, возможность возникновения многоступенчатых цепных реакций.
Различают виды экологического нормирования содержания загрязняющих веществ в почвах: ландшафтное, биотическое, почвенное.
Изменение структуры биоценоза связывают с величиной техногенного модуля, характеризующегося массой вещества, выпадающего в единицу времени на единицу площади или коэффициентом концентрации (Кс), равным отношению концентрации ингредиента в загрязненной почве в фоновой концентрации.
1.5 Расчет внесения кобальта с органическими и минеральными удобрениями
В настоящее время используют различные аспекты дифференциации земледелия, одним из них является механизм формирования адаптивно–ландшафтной системы земледелия заключается в том, чтобы исходя из биологических и агротехнических требований сельскохозяйственных растений найти отвечающую им агроэкологическую обстановку или создать ее путем последовательной оптимизации лимитирующих факторов с учетом экологических ограничений техногенеза.
В условиях интенсивного земледелия при высокой нагрузке пашни удобрениями, особенно азотными, значительно подкисляющими серую лесную почву, и при возросшем выносе кальция почвы пашни подлежат таким важным мелиоративным мероприятиям, как известкование, внесение органических и минеральных удобрений и т.д. на кислых почвах с низкой обеспеченностью фосфором целесообразно применение фосфоритной муки.
Мелиоративную систему можно определить как систему, управляющую режимом функционирования современного ландшафта, преобразованного мелиоративными средствами для выполнения социальных функций, оптимальных по эколого-экономическим критериям. Общими принципами проектирования мелиоративных систем являются комплексность, иерархичность и непрерывность. При проектировании мелиоративных систем учет территориальной дифференцированности реализуется путем многоступенчатого анализа их пространственной структуры. Важнейший аспект любых мелиораций – воздействие на почву и растения. Однако биологический компонент мелиорации может эффективно проявиться лишь при условии рационального подбора культур и оптимальных технологий их возделывания. Кобальтсодержащие удобрения эффективны при количестве этого элемента в почвах в Нечерноземной зоне 1,0—1,1 мг, в Черноземной зоне 0,6—2,0 мг/кг почвы. Однако для выращивания полноценных кормов для скота и пищевых продуктов необходимо применять кобальтовые удобрения при содержании кобальта 2,0—2,5 мг/кг почвы. В почву кобальт можно вносить в количестве 200—400 г/га в расчете на элемент. Клевер испытывает наибольшую потребность азоте. Вынос из почвы в среднем при урожае сена 50 ц/га составляет: N130кг, P2O5 33 кг и К2О 75 кг. Азот необходим в самом начале развития культуры, в последующим она сама может усваивать своими азотфиксирующими клубеньками. Калий – такой же необходимый и незаменимый элемент, как азот и фосфор, но в отличии от них не входит в состав органических соединений, а находится в форме свободных ионов или частично в виде непрочных коллоидных соединений. Органические и минеральные удобрения вносят одновременно с обработкой почвы. Дозы: навоз 18-20 т/га (т.к. в горно-лесной зоне слабо развито животноводство, то нужная доза в 30т/га не может быть обеспечена. Азота 100 кг д. в., фосфора 110кг. Из фосфорных удобрений лучше использовать двойной суперфосфат. Из азотных удобрений – аммиачную селитру, но также можно использовать мочевину. Кобальта в мочевине содержится 12 мг/кг, в двойном суперфосфате 32 мг/кг, в навозе КРС 7,8 мг/т. Т.к. мочевины нужно внести 100 / 0,6(КИУ,%) = 166 кг/га, на всю площадь 166*100 = 16 т., значит, кобольта с мочевиной вносится 16*12 = 192мг/кг. Двойного суперфосфата нужно внести 110 / 0,4 = 275 кг/га, что на всю площадь составит 275*100 = 27,5т никеля с двойным суперфосфатом вносится 27,5*4,5 = 123,7 мг/кг. Навоза нужно внести на всю площадь 18*100 = 1800 тонн. Кобольта с навозом крупного рогатого скота вносится 1800*0,3 = 540 мг/т.
1.6 Баланс кобальта в агросистеме
Схема распределения кобальта в почве на основании задания:
Глядя на график распределения кобальта в почве, можно сказать, что загрязнение имеет не антропогенный характер, т.к. при этом наивысшее содержание йода было бы в верхних горизонтах почвы, а из схемы видно, что именно в верхнем пахотном слое почвы содержится наименьшее количество кобальта. Таким образом, загрязнение происходит благодаря почвенным процессам. Можно предположить, что в пределах 100 км находится производство, отходами которого в свою очередь является кобальт. Выбросы попадают в сточные воды, затем в подземные потоки и переносятся на большие расстояния, а на пашне гидроморфизм обеспечивает загрязнение почвы кобальтом.