Екотоксичний вплив важких металів (Cd, Pb, Cu, Zn) на систему “грунт-рослина” в умовах полісся та лісостепу України

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових праць.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, 2 розділів експериментальної частини, висновків, списку використаних літературних джерел, додатків. Робота викладена на 205 сторінках друкованого тексту, ілюстрована 51 діаграмою та 29 таблицями. Список використаних літературних джерел нараховує 192 праці, серед яких 24 іноземні.

 

 

У першому розділі дисертаційної роботи “Огляд літератури”, на основі аналізу публікацій з'ясовано сучасний стан проблем, які пов'язані із закономірностями поведінки важких металів у агроценозі. Висвітлено важливість та актуальність досліджень впливу Cd, Pb, Cu, Zn на компоненти системи “грунт-рослина” в результаті промислових та транспортних технологій, застосування засобів хімізаціїї в сільському господарстві.

Другий розділ дисертаційної роботи “Умови та методика проведення досліджень”. Дисертаційна робота виконувалась протягом 1999-2001 років на кафедрі агроекології Національного аграрного університету на базі Чернігівської ДСГДС та на Носівській СДС (нині Чернігівський інститут АПВ УААН). Дослідженя проводились в умовах вегетаційного, польового та лізиметричного дослідів у різних грунтово-кліматичних зонах України: Полісся та Лісостепу.

Площа ділянок у дрібноділяночних дослідах становила 8-12 м2, повторність варіантів – чотириразова. Для проведення вегетаційного досліду були використані вегетаційні посудини, розраховані на вміст 5 кг грунту.

Грунти – чорнозем типовий потужний малогумусний на лесовидних суглинках та дерново-середньопідзолистий супіщаний на шаруватих водно-льодовикових пісках. Як тест-культура використовувався ячмінь ярий (Hordeum vulgare L.).

Вибір досліджуваних металів обгрунтовувався не тільки їх належністю до найбільш поширеної групи полютантів у номенклатурному та територіальному аспектах, але й належністю Cu та Zn до важливих мікроелементів, а Cd та Pb – до ультрамікроелементів, що присутні в організмах у невеликих кількостях та беруть участь у процесах життєдіяльності.

Схема вегетаційного досліду:

1. Контроль;

2, 3, 4 – Cu: 5 ГДК (500 мг/кг грунту), 10 ГДК (1000 мг/кг), 15 ГДК (1500 мг/кг) ;

5, 6, 7 – Zn: 5 ГДК (1500 мг/кг), 10 ГДК (3000 мг/кг), 15 ГДК (4500 мг/кг) ;

8, 9, 10, 11, 12, 13 – Cd: 5 ГДК (15 мг/кг), 10 ГДК (30 мг/кг), 15 ГДК (45 мг/кг),

30 ГДК (90 мг/кг), 50 ГДК (150 мг/кг), 100 ГДК (300 мг/кг) ;

14, 15, 16, 17, 18 – Pb: 5 ГДК (150 мг/кг), 10 ГДК (300 мг/кг), 15 ГДК (450

мг/кг), 30 ГДК (900 мг/кг), 50 ГДК (1500 мг/кг).

Схема польового досліду: 1. Контроль; 2. 0, 5 ГДК солей Zn, Cd, Cu, Pb; 3. 1ГДК солей Zn, Cd, Cu, Pb; 4. 5 ГДК солей Zn, Cd, Cu, Pb.

При закладенні дослідів були використані наступні солі Pb (NO3) 2, ZnSO4. 7 H2O, Cu SO4. 7H2O, CdSO4.

На контрольному варіанті на дерново-середньопідзолистому грунті вміст рухомих форм досліджуваних елементів становив: Cu 0, 92; Zn 2, 40; Cd 0, 10; Pb 0, 30 мг/кг та на чорноземі типовому відповідно 2, 60; 5, 30; 0, 11; 0, 32 мг/кг.

Лізиметричні дослідження були здійснені в умовах стаціонарних лізиметрів на Чернігівській дослідній станції. Схема досліду аналогічна польовому. Повторність варіантів дворазова. Лізиметричні води відбирали поетапно, аналізували усереднений зразок за періоди вересень-грудень (осінньо-зимова фільтрація), березень – травень (весняна фільтрація), червень-серпень (літня фільтрація).

Фенологічні спостереження та відбір рослинних, грунтових зразків проводились в основні фенологічні фази розвитку ячменю ярого відповідно до загальноприйнятих методик.

Для визначення вмісту важких металів та розподілу їх форм у грунті, фільтраційних водах, рослинах була проведена попередня екстракція проб. Залежно від мети досліджень використовувалися різні екстрагенти: суміш сірчаної та фторводневої концентрованих кислот – для визначення валового вмісту важких металів у грунті; однонормальна соляна кислота для визначення потенційно доступних форм ВМ у грунті та лізиметричних водах; суміш хлорної та сірчаної концентрованих кислот для озолення рослинного матеріалу. Співвідношення проба-екстрагент становило 1: 10 для грунту та 1: 50 для рослинного матеріалу.

Визначення важких металів (Pb, Cd, Zn, Cu) базувалось на екстракції їх з кислотної витяжки дифенілтіокарбазоном з утворенням у певному інтервалі рН відповідних комплексних солей металів та ідентифікації їх шляхом хроматографування у тонкому шарі адсорбенту з подальшою кількісною та якісною оцінкою зон локалізації дитизонатів металів.

Визначення активності оксидоредуктаз грунту (поліфенолоксидази та пероксидази) проводили за методикою Галстяна А. Ш. фотоелектроколориметричним методом.

У процесі аналізу отриманої інформації застосовували теоретичні положення та відомі закономірності: кругообігу речовин у природі, процесів саморегуляції біологічних систем (Вернадський В. І. ; Одум Ю. ; Реймерс М. Ф.) ; кінетики міграції хімічних елементів в екосистемах (Перельман А. І. ; Кавецький В. М., Бублик Л. І.) ; екотоксикологічної класифікації полютантів (Васильєв В. П., Бублик Л. І., Кавецький В. М.).

Математична обробка експериментальних даних здійснювалась методами дисперсійного, кореляційного та регресійного аналізів на ПЕОМ.

Третій розділ “ Екотоксичний вплив важких металів (Cd, Pb, Cu, Zn) на систему “грунт-рослина”складається з таких підрозділів.

Баланс важких металів у системі “грунт-рослина”. Розглянуто поведінку важких металів, а саме: диференціацію їх на рухому та нерухому форми, міграцію у грунті, а також біологічну фільтрацію.

Уявлення про баланс у системі “грунт-рослина” становить етапний фрагмент