Изучение эффективности различных приемов химической мелиорации чернозема выщелоченного, загрязненного медью

Загрязнение чернозема выщелоченного медью проводили, используя соль серной кислоты - сульфат меди. Доза внесения CuSO4•5H2O составила 30,4г на делянку (2м2). Соль вносили в растворенном виде равномерно на всю площадь делянки, рыхлили с помощью штыковой лопаты и затем содержали по типу чистого пара. Все операции по механическому воздействию на почву чистых и загрязненных фонов были идентичны.

После парования внесли вразброс мелиоранты: глауконит - 10 т/га, из расчета на чистый минерал; известь - 5 т/га, в соответствии с рекомендациями по известкованию кислых почв и в расчете на рН 7,0; фосфоритную муку - 5 т/га, согласно выводам Н.А. Черных с сотрудниками (1999). Каждый из используемых химических мелиорантов обладает различным действием.

Известь - снижает подвижность металла за счет взаимодействия его с карбонатами почвенного раствора при рН близкой к нейтральной среде.

Фосфоритная мука - обеспечивает взаимодействие металла с фосфат-ионами до нерастворимых соединений.

Глауконит - природный сорбент, обладающий высокой емкостью поглощения по отношению к меди.

Перед посевом сельскохозяйственных культур почву рыхлили (вручную). Высевали яровую пшеницу сорта Казахстанская раннеспелая, ячмень Медикум 85, овес сорта Скакун. Для каждой культуры было подготовлено 8 вариантов опыта, на которых изучалось действие мелиорантов на урожайность культур и показатели плодородия почв.

Вариант 1. Почва в исходном состоянии

Вариант 2. Почва + Zn (контроль для цинка)

Вариант 3. Почва + Zn + глауконит, 10 т/га;

Вариант 4. Почва + Zn + известь, 5 т/га;

Вариант 5. Почва + Zn + фосфоритная мука, 5 т/га;

Вариант 6. Почва + Cu (контроль для меди)

Вариант 7. Почва + Сu + глауконит, 10 т/га;

Вариант 8. Почва + Сu + известь, 5 т/га;

Вариант 9. Почва + Сu + фосфоритная мука, 5 т/га.

Схема приведена на рисунке 1.

Схема полевого опыта *

оросительный канал

без

мелиоранта

Zn незагр. Cu Zn незагр. Cu Zn незагр. Cu Zn незагр. Cu

почва почва почва почва

1 м

глауконит

известь

фосфорит.

мука

пар яровая ячмень овёс

пшеница

Рисунок 1. Схема полевого опыта.

* Схема первого повторения полевого опыта. Дальнейшее размещение вариантов рендомизированно.

Перед закладкой опыта весной 1999 года провели общую агрохимическую характеристику опытного участка, в том числе и на содержание меди. Для этого:

отобрали смешанные образцы с каждого поля и каждой повторности из слоев 0-10; 10-20; 20-40 см.

в почвенных образцах определяли валовое содержание гумуса, подвижные формы азота, фосфора и калия, состав поглощенных оснований, рН, подвижные формы меди.

Наблюдения и учеты.

1. Отбор почвенных образцов перед посевом сельскохозяйственных культур по горизонтали в слоях 0-10; 10-20; 20-40 см по вариантам опыта.

2. Отбор растительных образцов.

3. Определение содержания меди в основной и побочной продукции.

4. Отбор почвенных образцов после уборки сельскохозяйственных культур в горизонтах 0-10; 10-20; 20-40 см по вариантам опыта.

5. Определение подвижных форм меди в почвенных образцах.

Содержание меди в почвенных и растительных образцах определялось на атомно-адсорбционном спектрофотометре.

3.2 Характеристика мелиорантов

В опыте использовали глауконит Усть-Багарякского месторождения (Челябинская область) следующего химического состава: Si2 - 52,89; Al2O3 - 11,83; Fe2O3 - 16,74; MnO - 0,03; MgO - 4,31; СaO - 0,82; K2O - 8,57 и Na2O - 0,14%. Удельный вес глауконита колеблется от 2,3 до 2,9 г/см3. Цвет от светло-, темно-зеленого или почти черного. Используемый в опыте глауконит имел зеленовато-серый цвет. Емкость катионного обмена природных глауконитов колеблется в пределах 250-350 мг-экв. на кг минерала. Используемый в опыте концентрат глауконита имел емкость обмена 450-470 мг-экв. /кг. Как показали лабораторные исследования, опытный образец минерала обладал высокой адсорбционной способностью относительно меди - 781,2 ± 7,5 мг/кг навески. Степень извлечения из кислых растворов 90%, из основных - 84%.

Глауконит, используемый в опыте, характеризуется малым содержанием тяжелых металлов: Cu -5,4; Zn - 38,1; Pb -1,6; Cd - 0,78; Cr - 69,2 и Ag - 13,6 мг на кг, реакция солевой вытяжки - pH 4,8, валовое содержание азота (N) 0,13%, фосфора (P2O5) - 0,09% и калия (К2О) - 1,575.

Для проведения известкования также использовали местный материал - известь, производимую в АО "Мечел" из известняков Сибайского и Тургоякского месторождений. Мелиорант имеет влажность менее 2%, содержит только следы вредных примесей и 97,1% CaCO3. Эффективность данного мелиоранта повышается с уменьшением размера его частиц. Известь является основным материалом, используемым на всех кислых почвах под различные сельскохозяйственные культуры.

Фосфоритная мука представляет собой размолотые природные фосфаты или продукты их обогащения без какой-либо химической переработки. Это порошок серого цвета разных оттенков. Фосфор в фосфоритной муке представлен неусвояемым растениями трехкальциевым фосфатом Ca (PO4) 2.

Растения могут использовать фосфоритную муку только при внесении ее в кислую почву, где под влиянием почвенной кислотности фосфор постепенно переходит в растворимую и доступную для растений форму СаНРО4*2Н2О. Поэтому, чем меньше частицы фосфоритной муки и выше их удельная поверхность и площадь соприкосновения с почвой, тем интенсивнее будут проходить процессы перевода ее в доступное для растений состояние.

Вследствие медленного разложения фосфоритной муки в почве действие ее продолжается несколько лет. Данный мелиорант можно использовать в качестве основного удобрения на кислых почвах в двойной дозе по сравнению с суперфосфатом. Не рекомендуется применять на известкованных почвах и совместно с известью. Недостаток фосфоритной муки - ее пылящие свойства, что значительно затрудняет ее применение.

3.3 Общая характеристика почвы полевого опыта

Первое и важное требование к земельному участку и полевому опыту - типичность или репрезентативность. Земельный участок для будущего опыта должен соответствовать тем условиям, в которых предполагается применить результаты опыта: свойствам, плодородию и рельефу почв, расположенных в данном районе, или даже в других районах, близких по природным условиям.

Второе требование к почвенному участку - однородность его почвенного покрова. Для данных исследований наиболее важным является однородное фоновое (природное) содержание меди, что должно обеспечить достаточную точность опытов.

Почва экспериментального участка, где был заложен севооборот, является однородной на всех полях, что соответствует вышеизложенным требованиям.

Химический анализ полей севооборота по основным характеристикам почвы отражен в таблице 4.

Таблица 4 - Общая характеристика почвы полевого опыта

Рассматривая результаты химического анализа по горизонтам, можно отметить, что фоновое содержание меди находится в существенно ниже ПДК (3 мг/кг) незначительно увеличивается с глубиной. Содержание гумуса высокое. Солевая вытяжка почвы соответствует слабокислой реакции. Содержание Р2О5 (по Чирикову) повышенное, а К2О (по Чирикову) высокое.

Данная агрохимическая характеристика почвы показывает состояние экспериментального участка на момент закладки полевого эксперимента.

3.4 Содержание в почве подвижных форм меди

Внесение в почву сульфата меди привело к резкому увеличению содержания подвижных ее форм во всех вариантах опыта. По сравнению с контрольным вариантом, где содержание подвижных форм меди в горизонте 0-20 составило 0,44 мг/кг почвы, а в горизонте 20-40 - 0,58 мг/кг, во втором варианте содержание подвижных форм данного металла увеличилось по слоям в 219 и в 106 раз соответственно. Эти показатели превышают ПДК меди в почве (3 мг/кг) в слое 0-20 в 32 раза и в слое 20-40 в 20 раз.

По сравнению с исходным содержанием меди в почве (вариант 1) после загрязнения ее CuSO4·5H2O произошло увеличение содержания подвижных форм данного металла в среднем на 78,7%. После использования на загрязненных почвах трех сравниваемых мелиорантов, на основании данных таблицы 5 можно сказать, что наиболее активно связывал подвижные формы меди природный адсорбент - глауконит. Внесение 10 т/га обогащенного глауконита (без глины и примесей) уменьшило содержание подвижных форм меди на 24,2%. В свою очередь, внесение 5 т/га извести позволило снизить содержание загрязнителя на 8,8%, а при использовании фосфоритной муки (5 т/га) такого же эффекта удалось добиться всего на 7,6%.

И все-таки не один из применяемых мелиорантов при таком высоком уровне загрязнения почвы медью не смог обеспечить значительного уменьшения подвижности металла. Из таблицы 5 видно, что содержание подвижных форм меди во всех вариантах превосходит ПДК. Таким образом, применение даже таких активных химических мелиорантов, как глауконит, известь, фосфоритная мука не может обеспечить полную химическую детоксикацию тяжелых металлов. Поэтому необходимо исключать выброс тяжелых металлов в окружающую среду, по средствам создания замкнутых циклов производства.

Таблица 5 - Влияние мелиорантов на содержание в почве подвижных форм меди, мг/кг (среднее за три года)

3.5 Урожайность культур экспериментального севооборота

Как отмечалось в методике в подразделе 3.1 экспериментальный севооборот представлен четырьмя полями, где чередуются зерновые культуры с применением парового агрофона. Чтобы предотвратить превнос в почву дополнительного количества тяжелых металлов, минеральные удобрения на стационаре не применялись, поскольку в их состав металлы входят как загрязнители. Кроме того, минеральные туки - это активные соли, которые могут взаимодействовать с химической составляющей применяемых мелиорантов, тем самым, снижая их мелиорирующее действие.

За годы исследования урожайность тест-культур в контрольном варианте в среднем составила у яровой пшеницы - 1,87 т/га, у ячменя - 1,94 т/га и у овса - 2,26 т/га (табл.6,7). В варианте, где почва подверглась загрязнению медью наблюдалось достаточно резкое снижение урожайности зерна и соломы культур севооборота: на яровой пшенице в 2001 году на 32%, а в 2002 на 33%. Урожайность ячменя при возделывании его на загрязненной медью почве в 2001 году составила 1,51 т/га, что на 26% ниже по сравнению с контрольным вариантом, а в 2002 году снизилась на 29%. То же самое наблюдалось и на овсе, урожайность которого в 2001 году снизилась на 25%, а в 2002 году на 31%.

Действие мелиорантов на урожайность зерна и соломы возделываемых культур проявлялось во всех вариантах опыта, но было неоднозначно. На полях, занятых яровой пшеницей в 2001 году действие мелиорантов проявилось в меньшей степени, хотя рост урожайности зерна и соломы наблюдался в сравнении с вариантом, где мелиоранты не применялись и был доказуем математически.

В 2001 году наибольшие прибавки давало применение глауконита при возделывании ячменя - 0,61 ц/га зерна, при этом различия в прибавках урожая на разных вариантах отчетливо видны и математически достоверны. При применении извести и фосфоритной муки прибавки зерна и соломы ячменя меньше и составляют около 0,4 и 0,6 ц/га соответственно.

Достоверно повышение урожайности при выращивании овса на почвах, мелиорируемых глауконитом. Хотя прибавки здесь в 2001 году небольшие - 0,34 т/га зерна и 0,53 т/га соломы. Действие извести и фосфоритной муки примерно одинаково, разница урожайностей на этих вариантах находится в пределах ошибки опыта.

По эффективности действия на урожайность зерна и соломы яровой пшеницы в 2002 году выделяется глауконит, при его использовании урожайность зерна составляет 1,82 ц/га, соломы - 2,58 ц/га. Хотя влияние данного мелиоранта в сравнении с применением извести находится в пределах ошибки опыта, значение НСР05 составляет 0,08. Урожайность зерна яровой пшеницы в III варианте составляет 1,74 т/га. Действие фосфоритной муки значительно ниже, чем при использовании 10 т/га глауконита. Это подтверждается значениями НСР05.

При возделывании в 2002 году ячменя и овса на почвах, загрязненных медью, лучшее мелиорирующее действие обеспечивает глауконит, что подтверждается наибольшими прибавками урожая: для ячменя - 1,70 т/га, для овса - 2,12 т/га. Следует отметить, что для этих культур можно определить различия в эффективности действия мелиорантов на основе данных величины НСР05. На урожайность зерна и соломы ячменя лучше действует применение фосфоритной муки, чем извести, давая прибавку зерна на 0,13 т/га, а соломы на 0,19 т/га больше.

На основании расчетных данных, приведенных в таблицах 6 и 7, можно сделать вывод, что в вариантах с использованием 10 т/га глауконита достигаются наибольшие прибавки урожая зерна и соломы всех возделываемых в опыте культур.

3.6 Содержание меди в продукции культур севооборота

Не смотря на то, что применяемые мелиоранты снизили содержание доступных растениям форм меди в почве, в тест-культурах происходит аккумуляция тяжелых металлов. Наши исследования подтверждают это. Так, в среднем за годы проведения опыта содержание меди в продукции исследуемых культур, на варианте с загрязнением почвы тяжелыми металлами, значительно превысило природный показатель (МДУ 30 мг/кг). В биомассе яровой пшеницы содержание меди увеличилось почти в 173 раза, ячменя - в 17 раз, овса - в 14раз.

Как показывают расчетные данные, приведенные в таблице 8, при использовании мелиорантов уровень содержания меди в продукции сельскохозяйственных культур снизился до максимально допустимого. Наилучшее мелиорирующее действие наблюдалось в вариантах с внесением 10 т/га глауконита. В данном случае содержание меди в зерне пшеницы и ячменя снизилось примерно на 38 мг/кг, а в зерне овса - на 30,7 мг/кг. Содержание загрязнителя в соломе тест-культур снизилось еще больше и составило на пшенице всего 31% относительно второго варианта; на ячмене и овсе 36,5% и 37,4% соответственно.

Содержание меди в вариантах, мелиорированных известью и фосфоритной мукой выше, чем при применении глауконита. Причем загрязнителя в соломе всех исследуемых культур больше, чем в зерне. Действие извести и фосфоритной муки не привело к снижению меди в зерне и соломе ячменя до максимально допустимого уровня.

Не смотря на то, что применяемые мелиоранты в достаточной степени снижают содержание меди в зерне и соломе возделываемых культур, данную продукцию не рекомендуется использовать для продовольственных целей, так как загрязнение почвы было очень высокое. Зерно будет приемлемо на зернофураж, а солома, как грубый корм для скота.

4. Экономическая оценка применения мелиорантов на почве, загрязненной медью

В настоящее время существует опасность техногенного загрязнения тяжелыми металлами сельскохозяйственных угодий. Для условий Челябинской области особенно актуальна проблема загрязнения почв медью. Попадая в почву, ионы меди вступают в ней в сложные взаимодействия и проявляют свое токсическое действие, что сказывается на общем состоянии почвы и на снижении урожая сельскохозяйственных культур. Поэтому особенно важно проводить детоксикацию таких почв путем применения мелиорантов. Мелиорация позволяет уменьшить вредное воздействие меди, повышая плодородие почвы, а, следовательно, урожайность, возделываемых на ней культур. Однако, мелиорация - мероприятие, требующее существенных денежных вложений, которые должны окупаться за счет дополнительного дохода. Дополнительный доход формируется из прибавки урожая и на основе снижения затрат идущих на возделывание сельскохозяйственных культур. В таблице 8 приведен расчет экономической эффективности применения различных мелиорантов. Для этого использовались следующие показатели:

коэффициент экономической эффективности;

срок окупаемости.

Исходные данные для расчета этих показателей были взяты на основе результатов проведенных опытов, сложившихся рыночных отношений, разработанных нормативных коэффициентов.

Прямые производственные издержки, связанные с внесением мелиорантов рассчитаны на основе технологических карт, которые представлены в приложении 12. Для более полного представления структуры затрат, связанных с капитальными вложениями в приложении 11 приведены основные статьи затрат: стоимость мелиорантов, оплата труда с начислениями, ГСМ и прочие. Из данного приложения видно, что значительная часть капитальных вложений идет на приобретение ГСМ. Дополнительный урожай, полученный вследствие мелиорации, обуславливает дополнительные денежные затраты, связанные с уборкой и доработкой прибавки урожая.

Таблица 8 - Расчет показателей экономической эффективности и срока окупаемости при проведении мелиоративных работ.

Коэффициент экономической эффективности капитальных вложений находится отношением дополнительного чистого дохода к капитальным вложениям, то есть:

Ээф = ЧДд / КВ,

где Ээф - экономическая эффективность;

ЧДд - чистый доход, руб. /га;

КВ - капитальные вложения, руб. /га.

Данные таблицы 8 показывают, что коэффициент экономической эффективности в варианте с глауконитом самый высокий - 0,25. Это выше, чем нормативный отраслевой коэффициент для мелиоративных мероприятий, который составляет 0,10 (Н.Я. Коваленко, 1999). Не намного превышают этот уровень показатели экономической эффективности при использовании извести (0,17) и фосфоритной муки (0,14). Это значит, что использование данных мелиорантов менее эффективно, но вполне возможно.

Срок окупаемости капитальных вложений определяется по формуле:

Ос = КВ / ЧДд,

где Ос - срок окупаемости капитальных вложений, лет;

КВ -капитальные вложения, руб. /га;

ЧДд -дополнительная чистая прибыль, руб. /га.

Наименьший срок окупаемости из трех сравниваемых мелиорантов будет у глауконита и составит 3,9 лет.

Таким образом, можно сказать, что экономически эффективны все изучаемые мелиоранты, так как доказано, что мелиорация способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур, возделываемых на загрязненных почвах. Преимущество на производстве будет отдаваться глаукониту, поскольку при наименьших затратах он дает наибольший дополнительный доход и быстрее окупается.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Охрана труда

5.1.1 Государственное управление охраной труда. Обязанности работодателя и работника в области охраны труда

Государственное управление охраной труда заключается в реализации основных направлений государственной политики в области охраны труда, разработке законодательных и иных нормативных актов в этой области, а также требований к средствам производства, технологиям и организации труда, гарантирующим работникам здоровые и безопасные условия труда.

Государственное управление охраной труда осуществляет государственный орган, функции и полномочия которого в области охраны труда определяются Президентом Российской Федерации или по его поручению Правительством РФ. Нормы и правила по охране труда, утвержденные этим государственным органом управления охраной труда, обязательны для использования на территории Российской Федерации всеми министерствами и ведомствами РФ, предприятиями всех форм собственности независимо от сферы хозяйственной деятельности и ведомственной подчиненности. Должностные лица государственного органа управления охраной труда имеют право беспрепятственного посещения предприятий всех форм собственности независимо от сферы хозяйственной деятельности и ведомственной подчиненности и доступа к необходимой информации.

Отраслевые министерства и ведомства РФ, а также концерны, ассоциации и другие объединения предприятий обязаны создавать службы охраны труда. Для организации работы по охране труда на предприятии создаются в случае необходимости службы охраны труда или привлекаются специалисты по охране труда на договорной основе. Структура и численность работников службы охраны труда предприятий определяются работодателем с учетом рекомендаций государственного органа управления охраной труда. В целях организации сотрудничества по охране работодателей и работников и (или) их представителей на предприятии с численностью работников более 10 человек создается совместный комитет (комиссия) по охране труда, в который на паритетной основе входят представители работодателей, профессиональных союзов и иных уполномоченных работниками представительных органов. Ответственность за состояние условий и охраны труда на предприятии возлагается на работодателя (А.А. Новиков и др., 1996).

В соответствии со статьей 9 (обязанности работодателя по обеспечению охраны труда) работодатель обязан обеспечить:

а) безопасность при эксплуатации производственных зданий, сооружений, оборудования, безопасность технологических процессов, а также эффективную эксплуатацию средств коллективной и индивидуальной защиты;

б) соответствующие требованиям законодательства об охране труда условия труда на каждом рабочем месте;

в) организацию надлежащего санитарно-бытового и лечебно-профилактического обслуживания работников;

г) режим труда и отдыха работников, установленный законодательством;

д) выдачу специальной одежды, обуви и других средств индивидуальной защиты, смывающих и обезвреживающих средств в соответствии с установленными нормами работникам, при работе с вредными и опасными веществами, а также занятым на работах, связанных с загрязнением;

е) эффективный контроль за уровнем воздействия вредных или опасных производственных факторов на здоровье работников;

ж) возмещение вреда, причиненного увечьем, профессиональным заболеванием либо иным повреждением здоровья, связанными с исполнением ими трудовых обязанностей;

з) обучение, инструктаж работников проверку знаний работниками норм, правил и инструкций по охране труда;

и) информирование работников о состоянии условий охраны труда на рабочем месте, о существующем риске повреждения здоровья и полагающихся работникам средствах индивидуальной защиты, компенсациях и льготах;

к) своевременную уплату штрафа, наложенного органами государственного надзора и контроля за нарушения законодательства об охране труда и нормативных актов по безопасности и гигиене труда;

л) необходимые меры по обеспечению сохранения жизни и здоровья работникам при возникновении аварийных ситуаций, в том числе надлежащие меры по оказанию первой помощи пострадавшим;

м) обязательное страхование работников от временной нетрудоспособности вследствие заболевания, а также от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний.

В свою очередь работник согласно статье 10 (обязанности работника по обеспечению охраны труда) обязан:

а) соблюдать нормы, правила и инструкции по охране труда;

б) правильно применять коллективные и индивидуальные средства защиты;

в) немедленно сообщать своему непосредственному руководителю о любом несчастном случае, произошедшем на производстве, о признаках профессионального заболевания, а также о ситуации, которая создает угрозу жизни и здоровью людей (А.А. Новиков и др., 1996).

Меры безопасности при работе с удобрениями и химическими мелиорантами.

1. К работам, связанным с применением удобрений и химических мелиорантов допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. Поскольку пыли минерального происхождения, в частности, известь, которая использовалась нами в качестве химического мелиоранта, оказывают раздражающее действие на кожу, вызывая воспалительные заболевания и закупорку потовых желез, то специалисты, работающие с химическими мелиорантами, должны обеспечиваться спецодеждой и индивидуальными средствами защиты (очками, респираторами, марлевыми повязками, фильтрующими противогазами, резиновыми перчатками).

3. Склады минеральных удобрений и химических мелиорантов следует размещать с подветренной стороны населенных пунктов и промышленных предприятий (с учетом господствующих ветров). Территорию склада необходимо оградить забором и зелеными многолетними насаждениями.

Расстояние от складов для совместного хранения минеральных удобрений, агромелиорантов и ядохимикатов до жилых и общественных зданий и предприятий по переработке и хранению пищевых продуктов должно быть не менее 500 м, а до объектов, не связанных с постоянным пребыванием людей (за исключением предприятий по переработке и хранению пищевых продуктов) - 200 метров.

4. Минеральные удобрения и химические мелиоранты в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3 041-86 и ГОСТ 12.3 037-84 хранят в отдельных зданиях.

В зданиях складов предусматривают естественную и механическую вентиляцию, изолированное помещение для кладовщика и подсобные помещения.

Затаренные и незатаренные минеральные удобрения и химические мелиоранты хранят в разных секциях. Незатаренные - насыпью при высоте куч до 2 м (неслеживающиеся удобрения - до 3 м), затаренные - в штабелях с поддоном в основании для предохранения от притока влаги снизу. Расстояние между штабелями должно составлять не менее 3 м, а от штабеля до стен - не менее 1 метра. Расстояние от верха насыпи или штабеля до низа несущих конструкций склада должно быть не менее 0,4 м.

5. Для нейтрализации минеральных удобрений и химических мелиорантов на складах должны храниться в достаточном количестве дегазирующие вещества - хлорная известь, кальцинированная сода и др. Запрещено оставлять минеральные удобрения и химические мелиоранты рассыпанными и пролитыми.

6. Минеральные удобрения и химические мелиоранты транспортируют без тары (насыпью), не допуская распыливания (под брезентом). Вместе с ними нельзя перевозить людей, пищевые продукты, питьевую воду и предметы домашнего обихода.

7. При внесении удобрений и химических мелиорантов нельзя находиться вблизи разбрасывающих рабочих органов машин, при работе дисковых разбрасывателей - в плоскости вращения на расстоянии не менее 50-80 м. Загрузка машин удобрениями и химическими мелиорантами производится только при их полной остановке. Нельзя сидеть на машинах и находиться между трактором и машиной при их транспортировке и внесении. Сошники комбинированных сеялок следует очищать специальными прилагаемыми щетками. Скорость движения машин для внесения минеральных удобрений и химических мелиорантов нельзя повышать сверх установленной техническими требованиями.

8. После работы с минеральными удобрениями и химическими мелиорантами необходимо руки и лицо протереть сухим полотенцем и вымыть водой.

9. Строгое соблюдение правил техники безопасности и санитарных правил предотвращает несчастные случаи и производственные травмы у работающих с минеральными удобрениями и химическими мелиорантами (В.С. Шкрабак, А.В. Луковников, А.К. Тургиев, 2002).

5.2 Охрана природы

Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное использование природных ресурсов вызвало существенное изменение циклов большинства химических элементов, в том числе и тяжелых металлов. Изменились направления и темпы миграции данных элементов, переместились зоны их выноса и накопления.

Уровень промышленного загрязнения определяется мощностью предприятий-загрязнителей, продолжительностью их действий и системой очистительных сооружений. Зона существенного загрязнения почв тяжелыми металлами в окрестностях промышленных предприятий занимает территорию с радиусом примерно 10 км и гораздо большей протяженностью - примерно 20-30 км в направлении господствующих ветров.

Источником увеличения концентрации ТМ в почве могут быть также естественные процессы выветривания материнских пород, обогащенных тем или иным металлом. А из антропогенных факторов загрязнения кроме выбросов промышленных предприятий еще и выхлопные газы транспортных средств, применение для орошения сточных вод, технического и природного ила (в качестве удобрения), использование пестицидов, удобрений и мелиорантов (Д.С. Орлов, 2002).

К наиболее токсичным металлам относятся Со, Ni, Cu, Zn, Sn, Fe, Pb, Ag, Cd, Hg. Как видно, к этой группе относятся и такие металлы, для которых доказана положительная физиологическая активность в метаболических процессах. Например, медь является микроэлементом, необходимым для жизнедеятельности растений. Однако, высокие ее концентрации в органогенном горизонте отрицательно сказываются на росте и развитии сельскохозяйственных культур.

В нормальной почве микроэлементы находятся в составе преимущественно минералов, органического вещества и почвенного поглощающего комплекса, а в техногенных выбросах - в форме оксидов, сульфидов, карбонатов и даже в виде микроскопических капель металлов. Нормальное распределение микроэлементов в почвах характеризуется увеличением их содержания сверху вниз, от поверхности к почвообразующей породе. При техногенном загрязнении, наоборот, максимальное содержание элементов-загрязнителей отмечено в самом поверхностном слое: на целине и в лесу - в слое 0-5 (10) см, на пашне - в пахотном слое.

Почвы являются природными накопителями тяжелых металлов в окружающей среде и основным источником загрязнения сопредельных сред, включая высшие растения. ТМ находятся в почве в виде различных химических соединений. По мере увеличения их содержания в почве, происходит насыщение растительных тканей данными элементами. При высоких уровнях загрязнения почв, концентрации металлов в растениях могут возрастать в десятки и сотни раз (Н.А. Черных и др., 1999).

Для ТМ не существует механизмов самоочищения - они лишь перемещаются из одного природного резервуара в другой, взаимодействуя с различными категориями живых организмов, и повсюду оставляя негативные последствия этого взаимодействия.

Основным мероприятием по защите почв от загрязнения ТМ является совершенствование технологий промышленной деятельности на основе создания замкнутых систем, обеспечивающих полное прекращение выбросов токсических веществ в окружающую среду.

Реабилитация уже загрязненных почв предусматривает следующие мероприятия (В.Т. Граковский, С.Е. Сорокин, С.А. Фрид, 1994):

выбор способа использования загрязненных земель;

фитосанацию;

перемещение и удаление загрязнителей;

регулирование подвижности и трансформации ТМ в почве, путем их перевода в недоступное для растений состояние - агрохимическая мелиорация;

регулирование соотношения биогенных элементов в почве;

рекультивацию, направленную на восстановление продуктивности сильнозагрязненных почв (отвалы металлургических предприятий, шламохранилища и др.), включающую в себя работы по восстановлению или созданию нарушенного ландшафта.

Таким образом, из описанных приемов, обеспечивающих реабилитацию почв, загрязненных ТМ, наибольшего эффекта позволяет добиться агрохимическая мелиорация, которая осуществляется путем известкования, фосфоритования, внесения органических удобрений (перегноя, торфа), природных сорбентов (вермикулита, монтмориллонита, глауконита и др.) и всех других веществ, после обработки которыми ТМ почвы переходят в труднорастворимое состояние. Наиболее часто используются известь, фосфоритная мука и растворимые фосфорные удобрения, природные сорбенты - глауконит, вермикулит и др. Они обеспечивают снижение подвижности ТМ путем перевода их в нерастворимую форму и состояние прочного необменного поглощения (И.В. Синявский, 2001).

Для полной химической дезактивации тяжелых металлов требуются неоднократное внесение мелиорантов, большие материальные, энергетические и финансовые затраты. Это еще раз доказывает, что мероприятия по улучшению и стабилизации экологической ситуации на территориях, прилегающих к промышленным центрам и крупным предприятиям, должны быть направлены на создание замкнутых циклов производства, полностью исключающих выброс тяжелых металлов в окружающую среду.

Выводы

1. Результаты полевого опыта показали, что для химической дезактивации могут быть использованы глауконит, известь и фосфоритная мука. Наилучшее мелиорирующее действие наблюдалось в вариантах, где использовалось 10 т/га глауконита. При этом наблюдалось самое низкое содержание меди в почве и продукции.

2. Результаты проведенных исследований показали, что почвы, загрязненные тяжелыми металлами, трудно поддаются мелиорации. Для полной химической дезактивации тяжелых металлов требуется неоднократное внесение мелиорантов, большие материальные, энергетические и финансовые затраты. Это еще раз доказывает, что мероприятия по улучшению и стабилизации экологической обстановки должны быть направлены в первую очередь на создание замкнутых циклов производства, полностью исключающих выброс тяжелых металлов в окружающую среду.

3. Наиболее экономически эффективным оказался глауконит, как мелиорант, имеющий наибольший коэффициент экономической эффективности и наименьший срок окупаемости по сравнению с другими мелиорантами.

Список литературы

1. Агротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация / Большаков В.А., Краснова Н.М., Борисочкина Т.И. и др. - М.: Упромирафиздат Мособместполкома, 1993. - 91с.

2. Артамонов В.И. Растения и чистота природной среды. - М.: Наука, 1996. - 172с.

3. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV групп. Справочник / Бандман А.Л., Волкова Н.В., Грехова Т.Д. и др. - Л.: Химия, 1988. - 512с.

4. Граковский В.Г., Содокин С.Е., Фрид А.С. Санация загрязненных почв и рекультивация нарушенных земель в России // Почвоведение. 1994. №4. С.121-128

5. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука, 1991. - 151с.

Страницы: 1, 2