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

6. Встановлено наступний ряд токсичності металів по відношенню до оксидоредуктаз грунту: Cd > Cu > Pb > Zn. Рівень токсичності металів було виявлено на основі величини діапазонів активності ферментів по відношенню до вмісту рухомої форми металу в грунті. Для поліфенолоксидази діапазони активності складали Cd 5-145 мг/кг, Cu 70-1150 мг/кг, Pb 80-1211 мг/кг, Zn 390-3650 мг/кг грунту та пероксидази Cd 4-142 мг /кг, 50-1050 Cu мг/кг, Pb 60-1070 мг/кг, Zn 300-3200 мг/кг рухомої форми металу у грунті на дерново-середньопідзолистому грунті. На чорноземі типовому малогумусному діапазони активності поліфенолоксидази становили Cd 8-155 мг/кг, Cu 80-1200 мг/кг, Pb 105-1260 мг/кг, Zn 630-3800 мг/кг та пероксидази Cd 6, 5-150, 0 мг/кг, Cu 60-1100 мг/кг, Pb 70-1150 мг/кг, Zn 520-3400 мг/кг.

7. За експоненційною моделлю встановлено константи швидкості виведення рухомих форм важких металів з 0-20 сантиметрового шару грунту, які дають можливість прогнозувати кількість полютантів у грунті через проміжок часу. Константи швидкості виведення рухомих форм важких металів на дерново-середньопідзолистому грунті: Pb – 0, 6380; Zn – 0, 9116; Cd – 0, 6487; Cu – 1, 2158 та на чорноземі типовому малогумусному Pb – 0, 7193; Zn – 1, 0738; Cd – 0, 7992; Cu – 1, 3410 рік-1. За швидкістю виведення рухомих форм полютантів з 0-20 сантиметрового шару грунту встановлено такий ряд металів: Cu> Zn> Cd> Pb. Виявлено, що зменшення рухомих форм Cu, Zn, Cd, Pb з 0-20 сантиметрового шару грунту на чорноземі типовому відбувається інтенсивніше, ніж на дерново-середньопідзолистому грунті.

8. Встановлено загальна закономірність міграції важких металів у профілі (20-100 см) дерново-середньопідзолистого грунту та чорнозему типового малогумусного, яка дозволяє прогнозувати концентрацію полютантів через проміжок часу. Виявлено, що у кожному шарі грунту відбувається інтенсивне збільшення вмісту рухомих форм важких металів із досягненням найвищої концентрації та поступовим її зменшенням, що описується моделлю Коллера.

9. При встановленні зв'язку між фітопродуктивністю ячменю ярого та властивостями важких металів (інтенсивністю міграції в системі “грунт-рослина”, вмістом рухомих форм металу в кореневмісному шарі грунту, дією на ферментативну активність грунту) виявлено, що найбільший ступінь впливу на фітопродуктивність тест-культури має вміст рухомих форм полютантів у грунті.

10. Розроблено рекомендації щодо оцінки рівня забруднення ячменю ярого важкими металами (Cd, Cu, Zn, Pb) за фітометричними параметрами на дерново-середньопідзолистому грунті та чорноземі типовому малогумусному в умовах Полісся та Лісостепу України.

 

 

1. Макаренко Н. А., Кавецький В. М., Козьякова Н. О. Розробка принципів інтегральної класифікації важких металів з метою оцінки ступеню їх небезпечності в агроландшафтах // Аграрний вісник Причорномор'я. – 1999. – Вип. 3 (6). – С. 43-46. (Особистий внесок здобувача складає 30%. Проведено аналіз літературних джерел та експериментальні дослідження).

2. Козьякова Н. О., Макаренко Н. А. Фітотоксичність – екотоксичний критерій оцінки небезпечності важких металів // Науковий вісник НАУ. – 2000. – В. 24. – С. 266-270. (Особистий внесок здобувача становить 50%. Проведено аналіз публікацій, експериментальні дослідження, сформульовано висновки).

3. Козьякова Н. О., Макаренко Н. А., Кавецький В. М. Міграція важких металів в системі “грунт-рослина” – екотоксичний критерій їх небезпечності // Науковий вісник НАУ. – 2000. – В. 32. – С. 365-370. (Особистий внесок здобувача складає 70%. Проведено експериментальні дослідження та їх теоретичне узагальнення).

4. Козьякова Н. О., Макаренко Н. А. Ферментативна активність грунту як екотоксичний критерій небезпечності важких металів // Науковий вісник НАУ. – 2001. – В. 34. – С. 284-289. (Особистий внесок здобувача становить 70%. Проведено експериментальні дослідження, зроблено висновки).

5. Козьякова Н. О., Кавецький В. М. Підхід до оцінки фітотоксичності грунту в умовах його забруднення Cd та Pb // Вісник аграрної науки Причорномор'я. – 2001. – Вип. 3 (12), т. 2. – С. 63-69. (Особистий внесок здобувача складає 70%. Проведено експериментальні дослідження та їх теоретичне узагальнення).

6. Козьякова Н. О., Макаренко Н. А., Кавецький В. М. Особливості міграції Cd, Pb, Cu, Zn у системі “грунт-рослина” // Науково-виробнича конференція “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів” (м. Київ 4-7 липня 2000 р.). – К. : ДІА, 2000. – С. 96-97.

7. Козьякова Н. О., Макаренко Н. А., Кавецький В. М. Швидкість міграції важких металів за грунтовим профілем // Стан земельних ресурсів в Україні: проблеми, шляхи вирішення. Збірник доповідей Всеукраїнської науково-практичної конференції (Харків, 29-30 вересня 2001 року). – К. : Всеукраїнська екологічна ліга, 2001. – С. 121-123.

 

 

Козьякова Н. О. Екотоксичний вплив важких металів (Cd, Pb, Cu, Zn) на систему “грунт-рослина” в умовах Полісся та Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03. 00. 16. – екологія. Інститут агроекології і біотехнології УААН, Київ 2002.

Дисертацію присвячено впливу важких металів на компоненти системи “грунт-рослина” в умовах агроценозів Полісся та Лісостепу України. На основі балансового підходу проведена оцінка характеру та динаміки міграції важких металів у агроценозі при імпактному забрудненні. Проведено порівняльну оцінку токсичності Cd, Pb, Cu, Zn за впливом їх на фітопродуктивність ячменю ярого та інтенсивністю міграції полютантів у системі “грунт-рослина”. На основі застосування кінетичних моделей встановлені закономірності вертикальної міграції Cd, Pb, Cu, Zn за грунтовим профілем. Проведено порівняльну оцінку важких металів за впливом їх на активність поліфенолоксидази та пероксидази грунту. Математично обгрунтовано вплив властивостей важких металів у системі “грунт-рослина” на фітопродукційний процес тест-культури ячменю ярого.

Ключові слова: екотоксичний вплив, важкі метали, імпактне забруднення, агроценози, міграція у системі “грунт-рослина”, ферментативна активність грунту, ячмінь ярий (Hordeum vulgare L.).

 

Козьякова Н. О. Экотоксическое влияние тяжелых металлов (Cd, Pb, Cu, Zn) на систему “почва-растение” в условиях Полесья и Лесостепи Украины. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03. 00. 16. – экология. Институт агроэкологии и биотехнологии УААН, Киев 2002.

Загрязнение агроценозов антропического происхождения в результате применения промышленных, транспортных, аграрных и других технологий является актуальной проблемой сегодняшнего дня. Необходимость прогнозирования ближайших и отдаленных последствий загрязнения, в том числе, тяжелыми металлами, по отношению к функционированию агроценозов, очевидна. Решение этой проблемы возможно путем исследования поведения тяжелых металлов в системе «почва-растение» при различных уровнях импактного загрязнения.

В 1999-2001 гг. в Институте агроэкологии и биотехнологии на базе Черниговского института АПВ проводились полевые, лизиметрические, вегетационные, лабораторные исследования по влиянию Cd, Pb, Cu, Zn на компоненты системы «почва-растение» в условиях Полесья и Лесостепи.

Изучения явления импактного загрязнения требует балансовой оценки движения полютантов в системе “почва-растение”. Был рассмотрен важный аспект миграции Cd, Pb, Cu, Zn, а именно: закономерности их поведения с точки зрения дифференциации на подвижную и неподвижную формы, а также биологическую фильтрацию и миграцию в почве в условиях Полесья и Лесостепи Украины.

При помощи экспоненциальной модели были установлены константы скорости выведения подвижных форм тяжелых металлов из 0-20 см слоя почвы, которые дают возможность прогнозировать количество полютантов через промежуток времени. На основе модели Коллера показана динамика и характер миграции Cd, Pb, Cu, Zn в слоях почвы, глубиной от 20 до 100 см.

Проведена сравнительная оценка тяжелых металлов по влиянию их на фитопродуктивность ячменя ярового на дерново-среднеподзолистой супесчаной почве и черноземе типичном малогумусном. Установлены диапазоны токсикотолерантности ячменя ярового по отношению к каждому металлу и их смеси на обеих исследуемых почвах. Рассчитаны коэффициенты перехода и установлен ряд интенсивности перехода Cd, Pb, Cu, Zn в системе “почва-растение” при разных уровнях загрязнения почвы. Установлены концентрации тяжелых металлов в фитомассе и её фракциях, вызывающие 10%, 50%, 75% угнетение фитопродукционного процесса.

Изучено влияние тяжелых металлов на ферментативную активность оксидоредуктаз почвы. Установлены диапазоны активности полифенолоксидазы и пероксидазы в условиях импактного загрязнения Cd, Pb, Cu, Zn и их смесью дерново-среднеподзолистой почвы и чернозема типичного малогумусного. Математически обосновано влияние свойств тяжелых металлов в системе ”почва-растение” на фитопродуктивность тест-культуры ячменя ярового. Установлено, что наиболее высокий уровень связи между содержанием подвижных форм металлов в почве и фитопродуктивностью ячменя ярового.

Ключевые слова: экотоксическое влияние, тяжелые металлы, импактное загрязнение, агроценозы, миграция в системе “почва-растение”, ферментативная активность почвы, ячмень яровой (Hordeum vulgare L.).

 

Koziyakova N. O. Heavy Metals (Cd, Pb, Cu, Zn) ecotoxicity influence on “soil-plant” system in the conditions of Ukrainian Forest and Forest-Step zones. – The Manuscript.

Thesis for searching the candidate degree of agriculture sciences according to specialty 03. 00. 16 – ecology. National Agrarian University, Kyiv, 2001.

The dissertation is devoted to the Heavy Metals influence on “soil-plant” system components in the conditions of Ukrainian Polissya and Forest-Step zone. The evaluation of the character and dynamic of the Heavy Metals migration at the agrocenosises in the impact Heavy Metals pollution conditions had been conducted on the basis of the balance approach. It was carried out Cd, Pb, Cu, Zn compare toxicity assessment according to their influence on spring barley phytoproduction and “soil-plant” system migration intensity. On the ground of the kinetic models established the regularity of the Cd, Pb, Cu, Zn soil profile vertical migration. It was conducted the Heavy Metals compare assessment according to their influence on soil polуphenoloxidaze and peroxidaze activities. The essentiality influence of the Heavy Metals properties revealed at the “soil-plant” system on test plant phytoproduction had been mathematically substantiated.

Key words: ecotoxicity influence, Heavy Metals impact pollution, agrocenosises, soil-plant system migration, soil ferment activity, barley (Hordeum vulgare L.).