РУССКАЯ ВЕРСИЯ / ENGLISH VERSION

В НАЧАЛО

Зачем нужны гуматы?

Отчеты и статьи о гуматах

Гуматы для рекультивации загрязненных почв и для защиты окружающей среды

  Загрязнение окружающей среды ядохимикатами, соединениями тяжелых металлов, выхлопными газами автотранспорта и токсичными выбросами промышленных предприятий, обладающими мутагенными и канцерогенными свойствами, представляет существенную опасность для живых организмов и их потомства. В больших городах эта проблема усложняется тем, что концентрированная техногенная нагрузка приводит к гибели зеленых насаждений, усугубляя опасность заражения.

Среди негативных техногенных изменений геологической среды особую опасность вызывает её загрязнение и ухудшение экологического состояния территорий в результате накопления на поверхности и в недрах Земли различных промышленных и бытовых отходов. Особую опасность среди них вызывают экотоксиканты.

Перечень экологически вредных химических компонентов (экотоксикантов) все более и более загрязняющих геологическую среду, постоянно увеличивается. Особое внимание должно быть обращено на ксенобиотики - вещества не свойственные окружающей среде, чуждые биосфере, синтезированные человеком. В настоящее время в мире производится около 80 тыс. видов химических продуктов общим объемом около 300 млн. т в год . Многие из них являются экотоксикантами, попадающими в геологическую среду. Среди них наиболее опасное распространение имеют загрязнения тяжелыми металлами, различными нефтепродуктами, асбестом, полициклическими углеводородами и нитрозоаминами, пестицидами, гербицидами, фенолами, синтетическими ПАВ и т.п. компонентами, большинство из которых не встречается в природных условиях и относится к классу ксенобиотиков. Особую опасность вызывает загрязнение геологической среды радионуклидами и супертоксикантами (например, полихлоридными бифенилами, трихлордифенилом, диоксинами и др.).

Существует множество методов очистки окружающей среды от экотоксикантов: (физические,  Сорбционные, химические и биологические).

          Один из эффективных путей – активное применение  для этих целей гуминовых препаратов. Примеры мы находим в самой природе:

- Пестициды сорбируются на активных центрах с помощью ковалентных связей в почвах с органическим веществом и глинистыми минералами с высокой сорбционной емкостью. Со временем пестициды стареют и разлагаются микроорганизмами, поэтому извлечения загрязнителя из массива в данном случае не требуется.

 - Тяжелые металлы аккумулируются гумусовым веществом почв (в основном гуминовыми кислотами), вследствие чего происходит их детоксикация. По снижению интенсивности аккумуляции металлы располагаются в следующий ряд - Cu, Cd, Pb, Co, Ni, Zn, Mn.  Установлено, что действие гуминовых веществ на Cu, Pb, Cr(III) приводит к образованию хелатных соединений и снижению токсичности этих тяжелых металлов.

Почвы обладают естественной способностью переводить часть тяжелых металлов в малоподвижное состояние в основном за счет содержания гумуса. В результате аккумуляции насыщенность гумусовых веществ цинком, медью, свинцом и кадмием в загрязненной почве часто превышает их фоновое содержание. По интенсивности аккумуляции в гумусе тяжелые металлы располагаются в следующем порядке Cu>Cd>Pb=Co>Ni>Zn>Mn. Макроэлементы (N, P, S, Mg, Fe, K) не аккумулируются.

В кандидатской диссертации Е.Зубченко (г.Барнаул) исследована  эффективность применения гуматов и углегуминовых удобрений под яровую пшеницу на почвах, загрязненных кадмием и цинком. Вот некоторые выводы, сделанные в данной работе:

1. Гуминовые удобрения снижают валовое содержание металлов в корнеобитаемом слое почвы, способствуя их миграции в нижележащие горизонты.

2. На фоне загрязнения превышение подвижной формы кадмия над фоновым содержанием составляет 94 раз, по цинку, учитывая его дефицитность в изучаемых почвах, превышение – 14 раз. Гуминовые удобрения снижают подвижность кадмия и увеличивают подвижность цинка.

3. В незагрязненной почве степень подвижности кадмия выше, чем цинка. Загрязнение увеличивает степень подвижности изучаемых металлов, при этом подвижность цинка увеличивается в большей степени, в сравнении с кадмием

4. Гумат Са в обеих дозах, углегуминовое удобрение в дозе 200, 300 кг/га снижают подвижность кадмия, а гумат К в обеих дозах и гумат Na в дозе 50 кг/га повышают. Цинк оказывается более подвижным на фоне гумата Na в дозе 100 кг/кг и углегуминового удобрения в дозе 200 кг/кг, в то время как  гумат Са в обеих дозах и углегуминовое удобрение в дозах 100 и 300 кг/га снижают его подвижность.

5. На выщелоченных черноземах лесостепной зоны углегуминовое удобрение в первый год оказывает наибольшее влияние на продуктивность яровой пшеницы, а гумат К проявляет себя в последействии. Выявлена зависимость повышения урожайности при внесении больших доз удобрений.

6. Большее отрицательное влияние на урожайность яровой пшеницы оказывает загрязнение почвы кадмием,  по этому варианту, в сумме за 3 года, недополучено 6,6 ц/га. Цинк в первый год не снижает продуктивности яровой пшеницы и только в последействии отмечено ее небольшое снижение (на 2,2 ц/га).

7. По вариантам гуминовых удобрений на фоне загрязнения тяжелыми металлами получена более высокая урожайность. В год загрязнения кадмием более эффективно углегуминовое удобрение (Гумат)  в дозе 300 кг/га. При загрязнении цинком большие прибавки получены по вариантам углегуминового удобрения в дозе 300 кг/га, гумата Са и гумата К в дозах 100 кг/га.

8. Уровень накопления кадмия и цинка в зерне при загрязнении не превышает ПДК. Содержание изучаемых металлов в зерне тесно связано с содержанием подвижной его формы в почве только в первый год загрязнения (r=0,87-0,94). Гумат Na и гумат К увеличивают подвижность кадмия и способствуют  его накоплению в зерне. Гумат Са и углегуминовое удобрение, наоборот, снижают его подвижность и препятствуют его накоплению в товарной продукции. Для цинка гумат Na в дозе 100 кг/га и углегуминовое удобрение в дозе 200 кг/га способствуют большему его потреблению.

9. Используемые гуминовые удобрения увеличивают содержание азота, белка и клейковины в зерне пшеницы, не влияют на накопление калия и незначительно снижают поступление фосфора. Загрязнение почвы кадмием и цинком и внесенные гуминовые удобрения способствуют еще большему поступлению азота в растения, изменяют соотношение питательных элементов (N : Р : К) и увеличивают содержание клейковины и белка.

10. Из всех изучаемых гуминовых удобрений только внесение углегуминового удобрения в почву обеспечивает получение чистого дохода и повышения рентабельности производства зерна яровой пшеницы как на незагрязненных выщелоченных черноземах, так и при их наведенном загрязнении. Применение гуматов Са, Na, К особенно в дозах 100 кг/га неэффективно.

11. На выщелоченных черноземах лесостепи под яровую пшеницу можно рекомендовать для повышения продуктивности и качества зерна углегуминовое удобрение (Гумат)  в дозах 100-300 кг/га.

***

     Исследуя возможность использования гуматов для снятия токсикоза у растений, вызванного засолением почв (среды корневого питания) , ученые установили, что гуминовые кислоты  снижают токсичное действие засоления в 6-10 раз превышающего норму (Л.А.Христева,1973). Позднее в Бурятии были проведены крупномасштабные эксперименты по обработке гуматами солончаков, показавшие рост урожая зеленой массы травяного покрова на 214 % по сравнению с контролем.

      Таким образом, таким же путем с помощью гуматов может быть решена задача искусственного засоления почв на территории крупных российских городов.

Другим  фактором загрязнения являются летучие отходы промышленности и транспорта, выбрасываемые в атмосферу. Роль гуматов в решении этой задачи изучена на примере зеленой зоны в районе коксохимических производств (Ж.Т.Козюкина, О.Ф.Михайлов, 1973). В этой работе в качестве наиболее токсичных летучих соединений были выбраны сернистый ангидрид и фенол. Эти вещества вызывают специфические повреждения лиственного аппарата растений и массовое поражение листьев.

    Листья деревьев и хвоя способны улавливать и частично метаболизировать эти соединения и понятно, что листовой аппарат в случае повреждения не может обеспечить высокой активности поглощения. Исследование показало, что без гуматов (контроль) повреждаемость листьев в течение вегетационного периода достигало 71 % для сирени, 52 % для лиственных деревьев и 22 % - для хвойных.

   Орошение раствором гуматов позволила снизить поражаемость листьев соответственно до 35,29 и 13 %, т.е. почти вдвое. Позднее одним из авторов (Ж.Т.Козюкина,1983) было показано, что гумат обладает широким спектором действия на обменные процессы, что обеспечивает резкое повышение устойчивости растений к промышленному загрязнению среды.

   Внесение гуматов в почву вызывает резкий рост полезной микрофлоры, подавляющей развитие патогенных микроорганизмов, что позволяет растению противостоять грибковым заболеваениям, излечивает «хлороз» и «графиоз» (Лии и Бартлет,1973)

***

В работах иркутских исследователей  (к.б.н. А.Дагуров  д.б.н. Д.Стом, Д.Кушнаев, А.Носяковой, В.Баранской) получены следующие данные об эффективности применения гуминовых препаратов для целей рекультивации:

 1. . При определенном соотношении концентраций Гуминовые вещества (далее ГВ) ослабляли негативное влияние нефти, нефтепродуктов, индивидуальных ароматических и алифатических углеводородов на прорастание семян, рост корней  и стеблей проростков пшеницы.

2. В определенных концентрациях все исследованные ГВ предотвращали или, по крайней мере, ослабляли токсические эффекты эмульсий и растворов нефтепродуктов, индивидуальных ароматических, алифатических и нафтеновых углеводородов на Copepoda и Cladocera.

3. Добавление ГВ и неионогенных ПАВ (“Tween 20”, “Triton X-100”) к эмульсиям нефтепродуктов, на поверхности которых находились всплывшие под воздействием углеводородов дафнии,  инициировало обратный переход рачков в толщу эмульсий и продлевало время их жизни, причем одновременное присутствие ГВ и ПАВ усиливало эффект обратимости реакции всплытия.

4. Нефтепродукты повышали гидрофобность поверхности тела тест-организмов. Препараты ГВ и ПАВ увеличивали гидрофильность поверхности тест-организмов, а также уменьшали размеры и число капель в эмульсиях углеводородов нефти.

           5. Антидотная активность ГВ по отношению к эмульсиям нефтепродуктов определяется их способностью, выступая как аналоги поверхностно-активных агентов, уменьшать гидрофобность поверхностей организмов

          6. Гуминовые кислоты, выделенные из гумата «Экстра» и гумата-80 показали высокую сорбционную активность по отношению к нитробензолу(соответственно они сорбировали 96,4% и  94,1% нитробензола из его водного раствора).

         7.В качестве эффективных недорогих сорбентов предложили использовать активированные угли ООО «Аграрные технологии» (выпускаются под торговой маркой «Гумат пролонгированного действия»), которые сорбируют около 40 % нитробензола из растворов.

         8. Наибольшим детоксицирующим действием обладают гуминовые кислоты обогащенные ароматическими молекулярными структурами.

***

  Неоценимо влияние гуматов на состав и структуру почвы. Благодаря их применению предотвращается дальнейшая деградация почв, обеспечивается постепенное накопление и восстановление гумуса в почве, восстанавливается плодородие истощенных земель. Также они благотворно влияют и на структуру почвы, повышая газопроницаемость и показатели влагозадержания, снижая эрозию почвы. Совместное применение гуматов с минеральными удобрениями, пестицидами в сельском хозяйстве позволяет  сократить расход минеральных удобрений на 30-40%, пестицидов  на 20-30% - на что также снижает технгенную нагрузку на окружающую среду.

   Использование гуминовых веществ, обеспечивая ощутимое улучшение экологического состояния обрабатываемых участков и территорий, позволяет заметно повысить погодно-климатическую устойчивость и урожайность самих зеленых насаждений и растений.

Смотрите также статьи:

Влияние гуминовых препаратов   на действие нефтепродуктов на  рачков Cladocera (Д.И. Стом, А.В. Дагуров, А.Э. Балаян, О.Ф. Вятчина (Иркутский государственный университет))