Фоновий вміст фтору в грунтах різних природно-кліматичних зон України

На чорноземах глибоких півдня Лісостепу і звичайних зони Степу з реакцією середовища близькою до нейтральної, високим насиченням ґрунтового вбирного комплексу кальцієм і магнієм, які здатні утворювати з фтором малорозчинні сполуки, внесення мінеральних добрив, навпаки, сприяло процесам акумуляції валового фтору в орному шарі ґрунту, його кількість збільшилася на 7-160%, порівняно з контролем.

Дослідження впливу мінеральних добрив на вміст в орному шарі рухомих сполук фтору показало, що під їх впливом відбувалося підвищення вмісту водорозчинного фтору в ґрунтах зони Полісся на 10-38% та зони Степу на 18-96%; лугорозчинного фтору у дерново-середньопідзолистих ґрунтах зони Полісся на 35%, у ґрунтах Лісостепу – чорноземах опідзоленому слабозмитому і звичайному малогумусному – на 11-16%, а в темно-сірому опідзоленому ґрунті – на 220%.

Застосування різних доз NPK сприяло підвищенню вмісту кислоторозчинної форми фтору в ґрунтах опідзоленого типу зони Полісся і Лісостепу на 46-142%, одночасно ґрунти зон Лісостепу й Степу відрізнялися дуже низьким вмістом цієї форми фтору. Так, у чорноземах звичайних і темно-каштанових ґрунтах зони Степу його вміст складав лише 0, 19-0, 56 мг/кг.

Чорнозем опідзолений слабо змитий забруднення ґрунтів. Коефіцієнт сумарного забруднення (Zn), порівняно з природним фоном, складав 2, 2-24, 5 одиниць і зростав з переходом від ґрунтів зони Полісся (2, 4 одиниці) до ґрунтів зони Степу (9, 0-24, 2 одиниць).

Процеси, які відбувалися під впливом мінеральних добрив у верхніх горизонтах ґрунтів значною мірою обумовлювали вертикальну міграцію рухомих форм фтору. Відбулася активізація міграції водорозчинної, лугорозчинної і кислоторозчинної форм фтору за межі орного шару ґрунтів. В ґрунтах опідзоленого типу зони Полісся та Лісостепу спостерігалась інтенсивна міграція кислоторозчинного фтору, для ґрунтів зони Степу характерною була міграція водорозчинного і, особливо, лугорозчинного фтору.

Вплив зрошення на процеси нагромадження та міграції фтору при застосуванні мінеральних добрив. Процеси нагромадження і міграції рухомих форм фтору при зрошенні було досліджено на темно-каштановому солонцюватому ґрунті в стаціонарному досліді Інституту землеробства південного регіону УААН. Було встановлено, що під впливом зрошення відбувалось вилуговування рухомих форм фтору поливними водами з верхніх шарів темно-каштанового ґрунту і нагромадження їх переважно в нижніх горизонтах. Застосування мінеральних добрив (N90P60K30) призвело до значного нагромадження рухомих і потенційно-рухомих форм фтору за генетичними горизонтами ґрунту, а також активізувало процеси вертикальної міграції елементу.

Оцінка екотоксикологічного стану темно-каштанового ґрунту при міграції фтору під впливом зрошення і мінеральних добрив за використанням коефіцієнту концентрації (Кс) показала, що застосування мінеральних добрив в умовах зрошення призвело до підвищення активності міграції фтору у водорозчинній і лугорозчинній формі до небезпечного рівня (Кс=0, 6-3, 2), а в кислоторозчинній – до особливо небезпечного рівня (Кс=11, 0-24, 0).

Екотоксикологічна характеристика фосфорних добрив вітчизняного виробництва за вмістом фтору. Екотоксикологічна оцінка фосфоритів родовищ України за вмістом фтору. При використанні фосфоритів як добрив можливе надходження фтору в агроекосистеми з подальшим включенням його в біогеохімічний кругообіг.

На активність переходу фтору з фосфоритів у ґрунтовий розчин значною мірою впливають ґрунтові кислотно-основні умови. З метою прогнозу цього процесу в агроекосистемах було проведено лабораторний дослід з вивчення особливостей і динаміки переходу фтору з фосфоритів у ґрунтовий розчин. В результаті досліджень було встановлено, що найбільша кількість F- вилучалася з фосфоритів при лужній реакції середовища – до 379 мг/л, в той час як при нейтральній – до 43 мг/л, при кислій реакції середовища – до 33 мг/л фтору (табл. 3).

Перехід фтору з фосфоритових концентратів у розчин при різній реакції середовища (час екстракції 14 діб), мг/л. Враховуючи це, необхідно наголосити на тому, що контроль за переходом фтору з фосфоритів у ґрунтовий розчин при застосуванні їх як добрив необхідно проводити, в першу чергу, на ґрунтах з лужною реакцією ґрунтового розчину.

Отримані результати показали, що найбільш активним джерелом надходження в грунт фтору можуть виступати фосфоритові концентрати Ново-Амвросієвського і Південно-Осиківського родовищ, поклади яких розташовані у південно-східному регіоні країни і можуть забезпечувати фосфорними добривами саме райони розповсюдження ґрунтів з нейтральною і лужною реакцією середовища.

З метою прогнозу екологічного ризику застосування було проведено розрахунки допустимого вмісту фтору (g2) у фосфоритах родовищ України. Розрахунки базувалися на даних щодо вмісту діючої речовини у фосфориті (g1), фонового вмісту фтору в ґрунті (F), гранично-допустимої концентрації (ГДК), стійкості ґрунтів до забруднення фтором (kt) і часу досягнення небезпечної концентрації фтору в ґрунті (Tk) :

 

G2 = (ГДК-F) 30000 kt g1/Tk d

 

Отримані результати дозволили розробити наступні регламенти за вмістом фтору: при використанні фосфоритів як добрив у дозі (d) 90 кг/га (за вмістом Р2О5) у фосфоритах Здолбунівського родовища (12, 6% Р2О5) допустима концентрація фтор-іону не повинна бути вищою 1, 3%, у фосфоритах Осиківського і Ратнівського (19, 0% Р2О5) – 2, 1%, Ново-Амвросієвського (16, 0% Р2О5) – 1,