Влияние мелиорантов на содержание тяжелых металлов в почвах и растениях

Аннотация

Представлены результаты вегетационного опыта на гумусовом горизонте дерново-подзолистой супесчаной почвы (Albic Retisol), в которую до 1990 г. вносили осадки сточных вод, в результате чего сформировалось комплексное полиэлементное загрязнение с высоким уровнем содержания тяжелых металлов (ТМ) и даже спустя 30 лет почвы остались загрязненными. За это время содержание фосфора уменьшилось в 4 раза, а калия — в 1,5, содержание органического углерода — в 1,6 раза. Значительно снизилось и содержание тяжелых металлов: Cd в 5 раз, Zn и Cu в 1,5 раза, Pb в 1,4 раза по сравнению с исходным. Вегетационные опыты с применением цеолита клиноптилолита, цеолита ZION и гуминового препарата «Вибростенд» показали возможность снижения содержания тяжелых металлов в растениях вики и, в меньшей степени, овса с помощью мелиорантов. Изучение влияния мелиорантов на содержание ТМ в растениях, выращенных на почвах, удобренных осадком сточных вод 30 лет назад, показало, что их внесение изменяет содержание ТМ и распределение их по органам растений. Причем бобовые растения (Vicia sp.) значительно меньше накапливают ТМ, чем злаковые (Avena sativa), что можно использовать на почвах с учетом уровней их загрязнения. Использованные в опытах мелиоранты снижают содержание Cd, Zn, Cu и Ni в растениях Vicia sp. на 40–60%, но нормативного содержания тяжелых металлов в растениях достичь не удалось при таком высоком уровне загрязнения почв. Для растений Avena sp. мелиоранты были менее эффективны.

Литература

1.               Апакашев Р.А., Валиев Н.Г., Усманов А.И. и др. Эффективность природных сорбентов при адсорбции ионов тяжелых металлов // Известия ТулГУ. 2021. № 4. C. 14–23.

2.               Байдина Л.М. К использованию цеолитов в качестве поглотителей тяжелых металлов в техногенно загрязненной почве // Сибирский биологический журнал. 1991. № 6. C. 32–37.

3.               Белюченко И.С., Бережная В.П. Влияние осадков сточных вод на плодородие почвы, развитие озимой пшеницы и качество ее зерна // Тр. КубГАУ. 2012. Т. 1, № 34. С. 148–150.

4.               Бердяева Е.В., Касатиков В.А., Садовникова Л.К. Влияние осадков сточных вод на изменение химических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы и содержание в ней тяжелых металлов // Агрохимия. 2001. № 10. С. 73–79.

5.               Болышева Т.Н., Лопатина Е.А. Поведение кадмия и свинца в почвах после прекращения регулярного использования осадка сточных вод // Проблемы агрохимии и экологии. 2011. № 1. С. 33–37.

6.               Васбиева М.Т., Косолапова А.И. Изменение показателей плодородия дерново-подзолистой почвы и содержания в ней тяжелых металлов в результате длительного применения осадков сточных вод // Почвоведение. 2015. № 5. С. 580–586.

7.               Водяницкий Ю.Н. Роль почвенных компонентов в закреплении техногенных As, Zn и Pb в почвах // Агрохимия. 2008. № 1. С. 83–91.

8.               Водяницкий Ю.Н., Ладонин Д.В., Савичев А.Т. Загрязнение почв тяжелыми металлами. М., 2012. 304 с.

9.               Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Фитоэкстракция тяжелых металлов из загрязненных почв // Агрохимия. 2003. № 3. С. 77–85.

10.            Дричко В.Ф. Оценка скорости очищения загрязненных почв методом фитомелиорации // Почвоведение. 2006. № 9. С. 1144–1149.

11.            Дурихина Н.В., Курганова Е.В., Мерзлая Г.Е. и др. Утилизация городских стоков и улучшение агроэкологической ситуации в Московском регионе // Бюлл. ВИУА. 2002. № 116. С. 487–490.

12.            Дурихина Н.В., Хомяков Д.М. Агроэкологические аспекты утилизации осадков сточных вод // Агрохимический вестн. 2003. № 6. С. 25.

13.            Зотов В.А., Завгородняя Ю.А., Плеханова И.О. Полициклические ароматические углеводороды в почвоподобных телах, сформированных на основе осадка сточных вод // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. № 3. С. 39–44.

14.            Ильин В.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва-растение. Новосибирск, 2012. 220 с.

15.            Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях М., 1989. 439 с.

16.            Карпова Е.А., Минеев В.Г. Тяжелые металлы в агроэкосистеме. М., 2015. 252 с.

17.            Касатиков В.А. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав почв // Почвоведение. 1991. № 9. С. 41–49.

18.            Касатиков В.А. Влияние мелиоративных доз осадка городских сточных вод на азотный режим дерново-подзолистой почвы и продуктивность зерновых культур // Агрохимия. 2020. № 6. С. 64–68.

19.            Ковалева Е.И., Перебасова П.М., Авдулов Д.А. и др. Эффективность ремедиантов для детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами, по результатам лабораторного эксперимента // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2024. Т. 79, № 2. С. 105–118. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-2-105-118

20.            Копцик Г.Н. Проблемы и перспективы фиторемедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами (обзор литературы) // Почвоведение. 2014. № 9. С. 1113–1130.

21.            Кутукова Ю.Д., Плеханова И.О. Влияние мелиорантов на состояние тяжелых металлов в почвах и растениях при использовании осадков сточных вод в качестве удобрения // Агрохимия. 2002. № 12. С. 68–72.

22.            Мерзлая Г.Е., Дурихина Н.В., Курганова Е.В. Утилизация городских стоков и улучшение агроэкологической ситуации в Московском регионе // Бюлл. ВИУА. 2003. № 117. С. 191–194.

23.            Минкина Т.М., Мотузова Г.В., Манджиева С.С. Барьерные функции системы почва-растение // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2008. № 2.

24.            Плеханова И.О., Кутукова Ю.Д., Обухов А.И. Накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями при внесении осадков сточных вод // Агрохимия. 1995. № 12. С. 1530–1536.

25.            Плеханова И.О. Самоочищение агродерново-подзолистых супесчаных почв восточного Подмосковья при полиэлементном загрязнении в результате применения осадков сточных вод // Почвоведение. 2009. № 6. С. 719–725. (Plekhanova I.O. 10.1134/S106422930906012X)

26.            Плеханова И.О. Степень самоочищения агродерново-подзолистых супесчаных почв, удобренных осадком сточных вод // Почвоведение. 2017. № 9. С. 1081–1088.

27.            Пукальчик М.А., Терехова В.А., Якименко О.С. и др. Сравнение ремедиационных эффектов биочара и лигногумата на почвы при полиметаллическом загрязнении // Теоретическая и прикладная экология. 2016. № 2. C. 70–85.

28.            СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

29.            Терехова В.А., Прудникова Е.В., Кирюшина А.П. и др. Фитотоксичность тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности // Почвоведение. 2021. № 6. C. 757–768. https://doi.org/10.31857/S0032180X21060137

30.            Титова В.И., Варламова Л.Д. Использование осадков промышленно-бытовых сточных вод в почвогрунтах для зеленого строительства // Агрохимия. 2006. № 2. С. 44–50.

31.            Ягодин Б.А. Агрохимия. М., 1982.

32.            Щеголькова Н.М. Осадки станций водоподготовки и водоочистки: проблема или бизнес-проект // Вода Magazine. 2015. № 9(97). С. 28–33.

33.            Abollino O., Giacomino A., Malandrino M. et al. Interaction of metal ions with montmorillonite and vermiculite // Applied Clay Science. 2008. Vol. 38. P. 227–236.

34.            Bolan N.S., Duraisamy V.P. Role of inorganic and organic soil amendments on immobilization and phytoavailability of heavy metals: a review involving specific case studies // Aust. J. Soil Res. 2003. Vol. 41. P. 533–555.

35.            Garcia-Delgado R. Heavy metals and disposal alternatives for an anaerobic sewage sludge // J. Environ. Sci. Health. 2004. № 7. 2004.

36.            Ippolito J.A., Cui L., Kammann C. et al. Feedstock choice, pyrolysis temperature and type influence biochar characteristics: A comprehensive meta-data analysis review // Biochar. 2020. P. 1–18.

37.            Maharana M., Manna M., Sardar M. et al. Heavy metal removal by low-cost adsorbents // Environmental Chemistry for a Sustainable World. 2021. № 49.

38.            Keller C., Kayser A., Schulin R. Heavy-metal uptake by agricultural crops from sewage sludge treated soils of the Upper Swiss Rhine Valley and the effect of time / In: Environmental Restoration of Metals-Contaminated Soils. USA, 2001. P. 273–293.

39.            Strauch D. Survival of pathogenic microorganisms and parasites in excreta, manure and sewage sludge // Rev. Sci. Tech. Off. Int. Epiz. 1991. Vol. 10. P. 813–846.

40.            Wang Y., Villamil M.B., Davidson P.C. A quantitative understanding of the role of co-composted biochar in plant growth using meta-analysis // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 685. Р. 741–752.