Влияние искусственно вносимой

РОССИЙСКАЯ  АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

МОСКОВСКАЯ  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

им. К.А. ТИМИРЯЗЕВА

 

 

 

Курсовая на тему:

  Влияние искусственно вносимой

соли NaF на накопление фтора

в почве  и разнотравье луга

 

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     Москва 2003г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение …………………………………………………………………………………………………………………………… 03

Глава 1. Фтор в системе  почва – растения ……………………………………… 04

   1.1. Фтор как химический  элемент …………………………………………………… 05

   1.2. Фтор  в почве …………………………………………………………………………………………… 05

   1.3. Фтор  в растениях …………………………………………………………………………………  08

Глава 2. Условия  проведения исследований ……………………………………… 11

   2.1. Климат  ……………………………………………………………………………………………………………  12

   2.2. Метеорологические  условия ………………………………………………………… 13

   2.3. Место  и методика проведения исследований ………………… 13

Глава 3. Результаты исследований …………………………………………………………… 20

   3.1. Наблюдение  и результаты исследований в  1997 г. … 22

   3.2. Наблюдение  и результаты исследований в 1998 г. … 22

  3.3. Наблюдение и результаты исследований в 1999 г. … 25

   3.4. Влияние  года исследований на накопление  фтора в

      почве и растениях …………………………………………………………………………………… 37

Глава 4. Экология …………………………………………………………………………………………………… 30

Заключение  ……………………………………………………………………………………………………………………… 32

Литература  ……………………………………………………………………………………………………………………… 32

Приложения  ……………………………………………………………………………………………………………………… 35

ВВЕДЕНИЕ

Развитие любого промышленного  производства совсем не дающего загрязняющих выбросов в окружающую среду не осуществимо не только в России, но и не в одной стране мира. Поэтому в ближайшем будущем и отдаленной перспективе проблема загрязнения окружающей среды, проблема взаимодействия биосферы с поступающими в нее соединениями (ксенобиотиками) в результате деятельности производств будет находиться в центре внимания человечества.

В Хакасии среди техногенных  загрязнителей окружающей среды, наиболее крупными являются угледобывающая и  цветная промышленность, машиностроение, теплоэнергетика, искусствено-кожевенное, комвольно-суконное, гидролизно-дрожжевое производства, автотранспорт, производство строительных материалов и другие.

Первое место среди  техногенных источников занимает цветная  металлургия. В Хакасии в первую очередь алюминиевая (CaA3) к основным выбросам при производстве алюминия на СаАз-е относятся фторосодержание газопылевые комплексы и различные аэрозоли. В принципе не только СаАЗ, крупнейшие добывающие, машиностроительные комплексы, но и местные агропромпредприятия могут загрязнять реки, почвы и растительность за счет распространения и локализации богатых фторидами фосфорсодержащих удобрений, моющих, красящих и других химических средств.

Актуальность.

С каждым годом в связи  с расширением промышленного  производства увеличивается токсичное давление на окружающую среду (биосферу), тем самым непосредственно влияет на качество почв и сельскохозяйственной продукции.

Изучение влияния фторидного загрязнения еще не нашло должного отражения в литературе, тем более в республике Хакасия. Поэтому актуальность темы дипломной работы будет стоять и в будущем.

Новизна и практическая значимость работы: продолжено изучение вопросов, механизма загрязнения окружающей среды фтором, а также влияние разных концентраций соли NaF на растительный корм.

Цель работы.

Изучить влияние разных концентраций соли  NaF на почвы и разнотравье луга.

Задачи исследований.

1. Выявить накопление фторидов в почве и разнотравье.
2. Изучить влияние фторидов на качество разнотравья.
3. Выявить симптомы (внешние признаки) фторидной интоксикации.

Исследования проводились  в 1998, 1999 гг. Данные за 1997 год предоставлены  государственной станцией агрономической службы «Хакасская».

Апробация работы.

Результаты исследований докладывались на Катановских чтениях в 1998, 1999 и 2000 гг. ХГУ им. Н.Ф. Катанова, а также результаты исследований публиковались в сборнике «Экология Южной Сибири – 2000 г.»/Отв. ред. В.В. Анюшин. – Красноярск: Красноярский гос. университет, 1998.

Выражаю благодарность  за помощь в проведении исследований сотрудниками станции агрохимической службы «Хакасская» и особенно директору станции Антонову Ивану Сергеевичу и руководителю дипломной работы Чаркову Сергею Михайловичу. Рецензенту Кадычегову Алексею Николаевичу.

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ФТОР В СИСТЕМЕ ПОЧВА  – РАСТЕНИЯ

 

1.1. ФТОР  КАК ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

 

Особое внимание уделяется загрязнению почв тяжелыми металлами (группа химических элементов с плотностью более 5 г/см³ или относительной атомной массой более 40). По свойствам в группу тяжелых металлов (Т.М.) относят микроэлементы: медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, железо. Микроэлементами в сельском хозяйстве они названы за те концентрации, в которых они необходимы живым органам. Однако имеется группа металлов за которыми закрепилось только одно негативное понятие – «тяжелые», в смысле токсичные. Это группа ртути, кадмия, фтора и свинца. Их считают наиболее опасными загрязнениями окружающей среды, так как эти металлы широко используются в промышленности и транспорте (Евтюхин В.Ф. и др., 1998).

Фтор как  химический элемент, - широко распространенный в природе не металл, который занимает 16 место среди элементов входящих в состав земной коры. Чаще всего в природе находится в виде труднорастворимых солей апатита, топаза, полевого шпата, креалита и др. (Моришна Г.И., Гапонюк Э.И., 1993). В то же время этот элемент является наиболее электроотрицательным из числа всех известных на Земле химических элементов; это характеризует его как химический самый активный элемент образующий многочисленные соединения, часть из которых опасны для здоровья людей и животных. Поэтому в списке вредных веществ фтор относится к I классу опасности в почве и ко II-му классу в воде (Окружающая среда, 1993).

 

 

 

1.2. ФТОР  В ПОЧВЕ

 

На степень  загрязнения почв фтором большое  влияние оказывает вид сельскохозяйственных угодий. Так, по результатам крупномасштабного картирования в зоне Красноярского алюминиевого завода (пригородная зона г. Красноярска) площадь почв с чрезвычайно и высокоопасным загрязнением на сенокосах и пастбищах составляет 8,1 тыс. га или 25,7% от обследованных, а на пашне только 5,5% (5,4 тыс. га). Этот факт обусловлен тем, что в непахотных почвах фтор в основном концентрируется на самой поверхности почвы. В пахотных же почвах в результате систематической обработки, почвы легко перемешиваются и в результате взаимодействия с почвой фтор быстрее переходит в неактивные формы за счет процессов адсорбции и минералообразования (Танделов Ю.П., 1996; Кремленков Н.П., Гапонок Э.И., 1983).

Применение  высоких доз фосфорных удобрений  может привести к загрязнению почв фтором (Потатуева, Капаев, 1979; Крейдман Ж.Е., 1998; Антонов И.С., 1996). От применения балластных и концентрированных удобрений на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах, отмечено повышенное содержание водо-растворимого фтора в верхнем горизонте. Регулярное внесение аммофоса, увеличила на 50% содержание подвижного фтора только в пахотном горизонте, почти не изменив его в слоях 20-50 см и 50-80 см (Антонов И.С., 1996).

По данным Потатуевой Ю.А. (1996) внесение навоза из расчета 10 т/га ежегодно, привело к повышению содержания в почве (дерново-подзолистой тяжелосуглинистой) водо-растворимого фтора в 2 раза, количество которого достигало тех же величин, что и при систематическом внесении аммофоса.

По данным Ю.П. Танделова (1997) на мощном черноземе  Мироновского НИИ селекции и семеноводства пшеницы в опыте с бессменной культурой кукурузой, где за время проведения опыта (1929-1974 гг.) было внесено Р₂О₅ 2320 кг/га общее содержание фтора в почве возросло на 22-28%.

Длительное  применение суперфосфата в опыте  во ВНИИ сахарной свеклы и сахара, повысило содержание фтора в почве на 90% по сравнению с контролем (Танделов Ю.П., 1997).

Во Франции, где в течении длительного  времени применяются высокие дозы минеральных удобрений содержание фтора в пище составляет 10 мг/кг сухого вещества в США интенсивно удобряемая кукуруза содержит фтор в концентрациях 8 мг/кг сухого вещества. Тогда как в нормальных условиях, фтора содержится в мг/кг: в зерне – 0,2-0,7; соломе – 2-7; картофеле – 0,2-0,9; в свекле – 0,2-0,6; в сене – 0,2-2,3 (Танделов Ю.П., 1997).

Одним из источников загрязнения агросистем являются химические средства защиты растений. Так Н.Н. Мельниковым и Ю.А. Баскаковым (1962) установлено, что в течение длительного времени загрязнение агроэкосистем фтором происходило от применения пестицидов.

Имеются данные о снижении ферментативной активности некоторых почв при добавлении в почву NaF (Russel, Swiecicki, 1978). В эксперименте проведенном Г.В. Цаплиным (1994), на дерново-подзолистой, слабоокультуренной почве наблюдалось подщелачивание почвы, как следствие NaF. При высоком уровне загрязнения (1000 мг фтора на кг почвы) почва заплывала, нарушалась ее структура, появлялись признаки осолонцевания. Высокий уровень загрязнения вызывал деструкцию гумусовых веществ. Фтористые соединения могут оказать заметное влияние на почвенные микроорганизмы (Гапонюк Э.И. и др, 1981). При содержании фтора в почвах выше 1000 мг/кг наблюдается снижение активности почвенных микроорганизмов (уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы) по сравнению с контролем. Фтористые соединения замедляют рост систематических групп почвенных микроорганизмов (Оглоблина Р.И., 1977).

Для валового фтора  ПДК не определено. Степень загрязнения почв фтором оценивается по водо-растворимым формам, содержание которых не должно превышать 10 мг/кг почвы (Санитарные нормы, 1987).

Поступление фтора  в растения, изменение его миграционных свойств в почве зависит от его общего содержания в почвах, форм его соединений, свойств почвы: кислотности, механического состава, минералогического состава, наличия карбонатов, окисления железа и алюминия (Танделов Ю.П., 1997; Безикова О.А., 1997).

Содержание  водо-растворимых форм фтора тем  выше, чем больше степень засоления  почв, но при этом содержание фтора  зависит от состава самой (Филиппова  Г.Р. и др., 1971).

Среди отечественных  и зарубежных ученых давно установилось мнение, что щелочные и слабощелочные, богатые кальцием черноземы, каштановые почвы (в нашей республике они составляют более 90%) химически прочно связывают выпадающий на поверхность с аэровыбросами фтор, приводя его в нерастворимые флюоритные, фтораппатитовые и другие соединения (Антонов И.С., 1996).

 

1.3. ФТОР  В РАСТЕНИЯХ

 

Фтор влияет на метаболизм растений и способен вызывать снижение темпов поглощения кислорода, расстройства респираторной деятельности, снижение ассимиляции питательных веществ, уменьшение содержания хлорофилла, подавление синтеза крахмала, разрушение ДНК и РНК и ингибировать ряд других процессов.

Установлено, что  фториды ингибируют ферменты: энолазу, фосфорглюкомутазу, фосфотазу (Власюк П.А, Мищенко В.Н., 1967).

Потатуева Ю.А. и Копаева М.Н. (1978) указывают на неравномерность распределения фтора по органам растений: большая его часть накапливается в корнях, чуть меньше его в вегетативной массе (солома, листья, стебли) и менее всего фтора содержится в зерне. По сообщению Беляковой Т.М.  (1997) в культурных растениях фтор в основном накапливается в листьях и стеблях, меньше в плодах.

В своей работе Безикова О.А. (1997) прослеживает прямую связь между уровнем фтора  в почве и накоплением его в соломе. При содержании фтора в почве 60,6 мг/кг в соломе его накапливалось 43, 7 мг/кг, при 17,6 мг/кг – 35,8, при 1,8  мг/кг – только 28,6 мг/кг. При этом на урожайность зерна это не оказывало ни какого влияния.

А. Хеннинг (1976, Германия) считает, что чувствительность растений к фтору наступает при очень высокой концентрации его в почве, для гречихи, например, 900 мг/кг.

Злаковые растения имеют ряд симптомов при действии на них фторидов высокой концентрации. Кончики листьев могут приобретать бледно-коричневый или даже белый цвет, хлоротические точки и полосы расположенные вдоль листа жилки по краю и направлению к кончику листа. Часто хлоратическая узкая полоса отделяет некротическую (мертвую) ткань от здоровой (Антонов И.С., 1996; Хольбваш Г., 1998).

Передерий О.Г. и Мишлевич Н.В. (1991) приводят данные, что содержание в луговой траве 60-71 мг/кг фторидов, не дает каких-либо видимых признаков поражения растений, тогда как ПДК фтора в траве 1,5 мг/кг. Есть сообщения авторов Орлова Д.С., Воробьевой Л.А., Мотузовой Г.С. и др. (1988), Морошиной Г.И., Гапонюк Э.И. (1993), Майкла Трешой (1998), что даже при наличии очень высоких концентраций фтора в листьях, еще не означает, что эти листья станут обязательно поврежденными. Десслер Х.Г. (1981) же утверждает, что местные растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе токсических веществ даже в малых дозах, в зависимости от длительности экспозиции, это приводит к многочисленным нарушениям физиологических функций, угнетению и отмиранию отдельных групп клеток, участков тканей, что нередко приводит к гибели растений.