Соединения тяжелых металлов в почвах Нижнего Дона, их трансформация под влиянием природных и антропогенных факторов - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии биолого-почвенного факультета Южного федерального университета Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Защита диссертации состоится 11 июня 2008 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.16 по биологическим наукам в Южном федеральном университете (344006, г. С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Южного Федерального университета (344006, г.Специфическая способность почвы поглощать поступившие из антропогенных источников металлы и распределять их между свойственными почвам компонентами имеет важное значение в формировании экологической обстановки на планете. Показателями состояния химических элементов в почвах служат содержание и соотношение их соединений. Исследования состава соединений металлов в почвах и механизмов их трансформации имеют более, чем полувековую историю, но актуальность их растет в связи с необходимостью получения адекватной оценки сегодняшнего состояния загрязненных почв, прогноза их изменения, поиска путей их улучшения. Методы определения состава соединений металлов в почвах постоянно совершенствуются. В задачи исследований входило: Обосновать методологию исследований группового состава ТМ и применить ее для оценки экологического состояния почв Нижнего Дона по результатам модельных лабораторных, вегетационных, полевых опытов и мониторинговых наблюдений.Проведен критический анализ литературных данных о составе соединений Cu, Zn и Pb в почвах, их свойствах, механизмах удерживания и влияющих на них факторов.Территория Нижнего Дона расположена в двух почвенных зонах.1) Чернозем обыкновенный мощный карбонатный слабогумусированный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках учебно-опытного хозяйства «Донское» ДОНГАУ Октябрьского района Ростовской области (пашня), характеризующийся: 3,9 % гумуса; 53,1% физ. глины; 32,4% ила; 0,4% САСО3; РН 7,5; состав обменных оснований (мг-экв/100г): 29,5 Ca2 , 5,5 Mg2 , 0,1 Na ; содержание N-NO3,-0,8 мг/100г; Р2О5 - 3,2 мг/100г, К2О - 24,8 мг/100г. 2) Каштановая среднемощная тяжелосуглинистая на лессовидных суглинках хозяйства «Прогресс» Зимовниковского района Ростовской области (пашня), содержащая 2,6 % гумуса; 47,7% физ. глины; 29,5% ила; 0,1% САСО3; РН 7,8; состав обменных оснований (мг-экв/100г): 20,2 Ca2 , 4,5 Mg2 , 2,4 Na ; содержание N-NO3,-0,6 мг/100г; Р2О5 - 1,2 мг/100г; К2О - 38,0 мг/100г. 3) Чернозем обыкновенный мощный слабогумусированный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках Ростовского государственного сортоучастка (ГСУ) Аксайского района Ростовской области (пашня), характеризующийся следующими свойствами: 3,8 % гумуса; 58,0% физ. глины; 34,5% ила; 0,15% САСО3; РН 7,5; состав обменных оснований (мг-экв/100г): 30,0 Ca2 , 4,5 Mg2 , содержание N-NO3-0,9 мг/100г; Р2О5 - 6,0 мг/100г; К2О - 35,6 мг/100г. В работе обосновывается постановка экспериментов на данных почвах с учетом разнообразия природных и техногенных факторов, системных взаимодействий, процессов инактивации ТМ в почве и апробирования новых методических подходов для комплексной оценки состояния металлов в почве. Проводилось изучение механизмов сорбции и трансформации металлов почвой, влияние ТМ на состав обменных катионов и кислотно-основное равновесие.Предлагаем выделять две группы соединений металлов в почвах: прочно и непрочно связанные с почвенными компонентами (рис. Под группой следует понимать совокупность соединений металлов, сходных по прочности взаимодействия с почвенными компонентами, и потому обладающих близкой миграционной способностью и биологической доступностью. Группа прочно связанных соединений включает металлы, прочно закрепленные в структурах первичных и вторичных минералов силикатной и несиликатной природы, а также находящиеся в составе трудно растворимых солей и устойчивых органических и органоминеральных соединений. Группа непрочно связанных соединений включает металлы, удерживаемые на поверхности почвенных частиц органическими и минеральными компонентами почвы в обменном и специфически сорбированном состоянии. По соотношению непрочно связанной группы (НС) и прочно связанной группы (ПС) соединений можно характеризовать подвижность металла в почве и выразить ее в виде показателя подвижности Кп: Кп = НС/ПС-непрочно связанные (специфически сорбированные) 1M NACH3COO, РН 5 -прочно связанные (соосажденные, окклюдированные, хемосорбированные, осадки малорастворимых соединений ТМ) нет метода-непрочно связанные (комплексные) разность 1% ЭДТА в 1н ААБ - 1н ААБ прочно связанные (хелаты) разность 30% H2O2-1% ЭДТАДля оценки группового состава и подвижности ТМ в почве проводили исследования в модельных лабораторных, вегетационных, полевых опытах и на мониторинговых площадках. Эти соединения в основном представлены специфически сорбированными формами (73-92% от группы непрочно связанных соединений).

1. Содержание металла в обменной форме

- общее 1н ААБ, РН 4,8

- легко обменные 1M MGCL2

- трудно обменные разность 1н ААБ - 1M MGCL22. Содержание металла, связанного с карбонатами и в виде отдельных фаз4. Содержание металла, связанного с органическим веществом: