CC BY
58
мономеры (глюкозу, аминокислоты и др.). Мембранное пищеварение является доминирующим у новорожденных организмов. Зона мембранного пищеварения стерильна, т.е. недоступна бактериям. В том случае, когда какой-либо фермент отсутствует, соответствующий субстрат быстро поступает в полость тонкой кишки и становится добычей бактериального пула. Возникающие при этом бактериальные метаболиты вызывают в одних случаях диарею, в других тяжёлое отравление, шок и иногда смерть. Тяжелые заболевания, в том числе со смертельным исходом, описаны у взрослых людей даже после нескольких глотков молока. К непереносимости молока приводит недостаточность или отсутствие фермента лактазы.
Непереносимость лактозы является клиническим проявлением лактазной недостаточности, а лактазная недостаточность -патофизиологическим субстратом непереносимости лактозы [1,2]. Темпы снижения активности фермента генетически предопределены и в большой степени определяются принадлежностью индивидуума к тому или иному виду человека [1]. Переносимость молока связана с европеоидной расой, представители монголоидной, американской и негроидной рас не переносят этот продукт. При этом следует отметить: чем дальше народы отстоят от зоны метисации, тем ниже НЕпереносимость молока для европеоидов (до 0%) и тем выше для негроидов, монголоидов и америндов (до 100%).
В зоне метисации расселена кавказоидная раса. Баски Франции - непереносимость молока составляет 33,3%; бразиль-цы-кавказоиды - 45%; итальянцы южные (Европа) - 41%; итальянцы северные (Европа) - 52%; испанцы (США) - 53%; балканцы (Европа) - 55%; жители Крита - 56%; Франция - 56,9%; французы южные (Европа) - 65%; греки-киприоты (Европа) - 66%; киприоты - 70%; сицилийцы - 71%; итальянцы неаполитанцы -84%; иранцы (Иран) - 86%; греки - 86,6%; Ближний Восток -90%. Евреи имеют одни из самых высоких показателей непереносимости молока: евреи (США) - 68,8%; евреи ашкенази (Европа)
- 70 - 80%; евреи (Британия) - 80%. Азиаты (Средняя Азия) -80%; аборигены (Австралия) - 85%; ханты (Сибирь) - 86,9%.
По территориальному признаку переносимость молока связана с Русской равниной, а также с Центральной и Северной Европой (0-16%). Непереносимо молоко для жителей ЮгоВосточной Азии, Америки (индейцы) и Африки (коренное население) - 70-100%. Промежуточные значения (17-70%) имеют место в обширной зоне смешения европеоидов с негроидноазиатскими народами. Например, северные французы только на 17% не переносят молоко, а южные - уже на 65%. Северные итальянцы не переносят молоко 52%, центральные - на 19%, а южные - на 41% и ближе к югу - до 72%. Северные индийцы на 27% не переносят молоко, а южные - на 70%. То есть, чем дальше от Центральной Европы и Русской равнины, тем больше значение показателя непереносимости молока.
Для всего Средиземноморского региона в целом этот показатель плавает в интервале 50-70%, тяготея к последнему значению. Для Азиатского региона показатель непереносимости молока находится в пределах 70-100%, тяготея к последнему значению. Для Американского региона показатель непереносимости молока равен 100%. Для Африканского - 80-90%. Только в зонах активного смешения африканского населения с пришлым европеоидным и средиземноморским населением некоторые африканские племена (метисные представители этих народов) получили ген толерантности к молоку. Для Австралийского континента показатель непереносимости молока равен 85% процентов (у коренного населения), что говорит также о тяготении к исходным 100%. Показатели Американского континента (индейцы) - непереносимость 100%.
Ген лактазы LCT человека находится в локусе 2q21 генома человека [3]: с гиполактазией ассоциирован локус С/Т-13910. Что в очередной раз доказывает глубину генетических различий между разными видами человека, населяющими нашу планету и требует очень осторожно относиться к употреблению такого широко известного продукта как молоко.
Литература
1. Бельмер С.В., Боровик Т.Э., Гераськина В.П., Гасилина Т.В., Мухина Ю.Г., Рославцева Е.А., Скворцова В.А., Чубарова А.И., Яцык Г.В., Проект рабочего протокола по диагностике и
лечению лактазной недостаточности у детей // Российский Гос. мед. университет и НЦ здоровья детей РАМН. М. 2010.
2. Корниенко ЕА., Ларченкова Л.В., Митрофанова Н.И., Лактазная недостаточность у детей раннего возраста // Вопросы современной педиатрии. 2006. Т. 5.
3. Harvey С.В., Fox M.F., Jeggo P.A., Mantei N., Povey S., Swallow DM., Regional localization of the lactase-phlorizin hydrolase gene, LCT, to chromosome 2q21 // Ann. Hum. Genet. 1993. Vol. 57. Pt 3. P. 179-185.
ONLY FOR ONE KIND OF THE PERSON MILK - MEAL, FOR THE OTHERS - POISON
A.A. TYUNYAEV Academy of Fundamental Sciences, Moscow
The article considers digestibility of milk being such widespread foodstuff by various categories of people. It is shown that the lactose tolerance gene is inherent only to the European race.
Key words: milk, enzymes, lactose, tolerance, crossbreeding.
УДК 577.95, 577.170.49:546
СНИЖЕНИЕ МИГРАЦИИ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПО ТРОФИЧЕСКИМ ЦЕПЯМ ПОСРЕДСТВОМ ВЫБОРА ИНДИФФЕРЕНТНЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ КУЛЬТУР
Э. М. СОКОЛОВ, А. И. ЖУЧКОВА, С. А. КАМАХИНА*
Снижение миграции тяжёлых металлов по трофическим цепям можно достичь посредством культивирование устойчивых к загрязнению культурных и дикорастущих растений, что является актуальной проблемой для агропромышленного региона, где промышленные предприятия и сельскохозяйственные угодья находятся в непосредственной близости друг от друга. На загрязнённых землях сельскохозяйственного назначения проводится реорганизация и переориентация сельскохозяйственного производства за счёт введения новой структуры растениеводства, переходят к выращиванию культур, не идущих напрямую в пищу к человеку или культур индифферентных к данному типу загрязнения почвенного покрова. Ключевые слова: тяжёлые металлы, миграция, свинец, цинк, кадмий, индифферентность, фитотоксичность.
С каждым годом непрерывно повышается уровень антропогенного воздействия на природную среду. Нежелательным результатом данного воздействия является химическое загрязнение почвы токсическими веществами, приводящее или к деградации, или к образованию техногенных пустынь. Произошедшие и происходящие процессы деградации почвенных экосистем делает особо актуальной и необходимой разработку новых экологически безопасных технологий, а также мероприятий по снижению техногенного воздействия на окружающую среду, позволяющих управлять как физико-химическими, биологическими и другими процессами в почве, так и физиолого-биохимическими в растениях.
Фиторекультивация - рекультивация почв с помощью растений, способных накапливать тяжёлые металлы в вегетативных органах как один из методов снижения техногенной нагрузки на окружающую среду.
Цель исследования - изучение миграционных способностей тяжелых металлов в различных почвенно-растительных системах, с единых методических позиций, позволяют сравнивать различные почвенно-растительные системы по миграционным характеристикам, что необходимо при проведении фиторекультивации почв.
Материалы и методика исследования. Определить степень токсичности почвы можно с помощью фитотестирования. Этот метод исследования основан на морфологических и физиологических изменениях при росте и развитии растений на почвах, подвергшихся антропогенному загрязнению в агропромышленных регионах.
В наших исследованиях был использован рентгенофлюоресцентный метод. Преимущество этого метода анализа перед атомной абсорбцией, пламенной фотометрией, полярографией в том, что он не требует растворения пробы перед анализом и дает возможность анализировать один и тот же образец необходимое коли-
* Тульский государственный университет, Кафедра аэрологии, охраны труда и окружающей среды
чество раз. Недостатком этого метода является его невысокая чувствительность и небольшой набор определяемых элементов.
Для выявления устойчивости сельхозкультур к загрязнению окружающей среды тяжёлыми металлами мы провели фитотестирование, с помощью этого метода можно оценить токсичность почв.
В зависимости от типа почв, кислотно-основных свойств, буферности определяется подвижность элементов для растительных культур и далее по трофическим цепям. Различные виды растений обладают неодинаковой чувствительностью к фитотоксикантам, поэтому в наших исследованиях применялся метод фитотестирования и фитоэкстракции, позволяющий оценить фитотоксичность почв. Для данного анализа использовались различные тест-растения, которые по-разному реагируют на неблагоприятные изменения в почвенном покрове, воздушной и водной средах [5].
Результаты и их обсуждение. Для наших исследований были выбраны два типа почв, доминирующих в Центральном регионе РФ, характер исследуемых почв - серая лесная и дерново-подзолистая почва, данные приведены в табл. 1. В качестве тест-культур были выбраны ячмень обыкновенный и горох Батрак, типичные представители зерновых и бобовых культур, отличающийся быстрым ростом и отсутствием специальных условий выращивания.
Таблица 1
Анализ фоновых проб почв на спектрометре «СПЕКТРОСКАН» на наличие тяжёлых металлов
Элемент Содержание тяжёлых металлов, мг/кг
Серая лесная почва Дерново-подзолистая почва
8г 122,6 176,3
РЬ 8,0 13,45
Лэ 10,1 10,5
34,3 38,75
№ 26,0 29,5
Бе 3,07 2,53
Со 11,3 5,3
Мп 726,7 726,9
Сг 81,0 70,4
V 66,3 52,0
Ті 0,74 0,76
В ёмкости помещалась почва двух типов, весом один кг. Предварительно крупные комки земли измельчали и выбирали различные включения: корни растений, насекомых, камни, стекло, уголь, а также новообразования - известковые журавчики и др. В почву добавляли различные по количеству и качеству химические вещества (табл. 2). В каждый горшок высевали по десять семян тест-культур, начало эксперимента произошло 7 мая 2010 года и длилось семь недель.
Характеристика почв. Серая лесная: рН (водородный показатель) 6,5, содержание гумуса 4,6% по Тюрину, подвижного фосфора по Кирсанову 10,1, обменного калия по Масловой 6,7 мг/100г почвы. Содержание валовых форм кадмия (Сф-0,18 мг/кг, свинца (РЬ)-8,0 мг/кг, цинка (7п)-34,3 мг/кг и подвижных форм С^0,1мг/кг, РЬ-2,2мг/кг, 7п-1,3мг/кг извлекаемых ацетатно-буферным раствором.
Дерново-подзолистая почва: рН (водородный показатель) 6,7, содержание гумуса 2,5% по Тюрину, подвижного фосфора по Кирсанову 12,1, обменного калия по Масловой 7,7 мг/100г почвы. Содержание валовых форм кадмия (С^-0,20 мг/кг, свинца (РЬ)-13,45 мг/кг, цинка (7п)-38,75 мг/кг и подвижных форм С^
0,15мг/кг, РЬ-3,1мг/кг, 7п-2,2 мг/кг извлекаемых ацетатнобуферным раствором.
Схема многофакторного эксперимента на серой лесной и дерново-подзолистой почвах, повторность опыта - пять, в таблицах приведено уже среднее значение:
1.Контроль (Фон)
2.Почва +1 ПДК РЬ (в пересчёте на элемент)
3.Почва+2,5 ПДК РЬ (в пересчёте на элемент)
4.Почва+5 ПДК РЬ (в пересчёте на элемент)
5.Почва+1 ПДК Cd (в пересчёте на элемент)
6.Почва+2,5 ПДК Cd (в пересчёте на элемент)
7.Почва+5 ПДК Cd (в пересчёте на элемент)
8.Почва+1 ПДК 7п (в пересчёте на элемент)
9.Почва+2,5 ПДК 7п (в пересчёте на элемент)
10.Почва+5 ПДК 7п (в пересчёте на элемент)
Изучение миграционных способностей тяжёлых металлов в системе «почва-растение» позволяет выявить особенности перехода свинца, кадмия и цинка в части тест-культур и вред, наносимый растительному сообществу.
Динамика накопления тяжёлых металлов в зерновых и бобовых культурах Центрального региона РФ приведена в табл. 2 и 3.
Таблица 2
Содержание тяжёлых металлов в вегетативной части тест-культур, на примере гороха сорта Батрак на серой лесной почве (2010 г.)
Значение ПДК, мг/кг Вариант Элемент Содержание солей тяжёлых металлов, мг/кг
корень надземная плод
Контроль (фон) 1 РЬ 1,02 0,09 0,02
Cd 0,16 0,11 0,07
2п 24,34 12,79 5,47
1 ПДК 2 РЬ 0,37 0,21 0,05
Cd 1,70 1,19 0,12
2п 82,67 37,16 16,88
2,5 ПДК 3 РЬ 0,57 0,30 0,07
Cd 2,51 1,96 0,18
2п 111,34 51,56 12,15
5 ПДК 4 РЬ 0,71 0,36 0,08
Cd 3,03 2,48 0,22
2п 132,77 63,81 11,49
Анализ полученных данных, свидетельствует о том, что с увеличением концентрации элемента в почве, его содержание в вегетативной части растения возрастает до некоторого предела, а при малых значениях растёт почти линейно.
Так, при концентрации кадмия в почве до 1 ПДК, содержание данного поллютанта в корнях возрастает в 2,3, в надземной части в 2,3 и 3,3, в плодах в 2,5 и 4,0 раза соответственно. При концентрации свинца в почве 2,5 ПДК и 5 ПДК концентрация металла возрастает в корнях в 1,7, 2,5 и 3,0 раза, в надземной части в 1,7, 2,4 и
3.0 раза, в плодах в 1,7, 2,6 и 3,1 раза соответственно. При концентрации цинка в почве 1 ПДК, 2,5 ПДК и 5 ПДК концентрация элемента возрастает в корнях в 3,4 , 4,6 и 5,5 , в надземной части в 2,9,
4.0 и 5,0, в плодах 3,4, 4,5 и 5,2 раза соответственно.
Степень накопления тяжёлых металлов различными частями растения не одинакова. Наиболее интенсивно кадмий и свинец накапливаются корневой системой.
Таблица 3
Содержание тяжёлых металлов в вегетативной части тест-культур, на примере гороха сорта Батрак в дерново-подзолистой почве (2010г.)
Значение ПДК, мг/кг Вариант Элемент Содержание солей тяжёлых металлов, мг/кг
корень надземная плод
Контроль (фон) 1 РЬ 0, 25 0,18 0,05
Cd 0,34 0,16 0,03
2п 1,71 0,54 0,04
1 ПДК 2 РЬ 1,19 0,51 0,32
Cd 1,13 0,73 0,58
2п 2,71 0,50 0,28
2,5 ПДК 3 РЬ 1,29 0,61 0,42
Cd 1,16 0,82 0,48
2п 2,69 0,48 0,26
5 ПДК 4 РЬ 1,11 0,51 0,28
Cd 1,31 0,57 0,30
2п 2,58 0,37 0,31
Подвижные формы тяжёлых металлов более опасны для растений, так как растворимы и легко проникают в корневую систему, а за тем поднимаются по сосудам в стебли и листья, вступают в обменные процессы и угнетают процессы питания, дыхания и тем самым приводят к гибели растения. Именно подвижные формы тяжелых металлов могут проникать в грунтовые воды, попадая в дальнейшем к растениям и человеку вместе с водой и продуктами питания.
Таким образом, сельскохозяйственные культуры отличаются различной поглотительной способностью на загрязнение различных типов почв степи и лесостепи.Наиболее сильно урожайность снижается от воздействия кадмия, в меньшей мере от свинца и цинка.
Коэффициенты биологического поглощения ТМ снижаются по мере роста искусственного загрязнения почвы (рис. 1,2,3).
Рис. 1. Динамика роста гороха на различных типах почв при отличной степени загрязнения нитратом свинца.
Наши исследования показали, что активность перехода элементов из почвы в растения варьирует в зависимости от вида элемента и типа почвы (табл. 2,3). По способности проникать в репродуктивные органы растений выделяются такие элементы как цинк, свинец и кадмий.
Рис.2. Динамика роста гороха на двух типах почв при различной степени загрязнения нитратом кадмия.
Динамика роста ячменя на серой лесной и дерновоподзолистой почвах при различной степени загрязнения сульфатом цинка
14
т" 12 ° 10 Б 8
г6
Р °4
° о
— 2
£ 0
—«—серая лесная почва
♦—^
/ — ’ дерново-
/ 3 2 подзолистая почва
(дерново-
фон
10 ПДК 25 ПДК ПДК, мг/кг
50 ПДК
Рис. 3. Динамика роста ячменя на двух типах почв при различной степени загрязнения сульфатом цинка.
В различных средах типы взаимодействия металл - организм имеют общие механизмы: это гидролиз, фотолиз, окисление, восстановление, образование других форм, разложение под влиянием микроорганизмов и др. Прямая и обратная миграция тяжелых металлов из почвы в сопряженные среды в значительной мере определяются процессами, происходящими на границах разных сред: это сорбция и десорбция, испарение и вторичное оседание на поверхности, накопление в иле, переход в воду и др. [2]. В последнем случае миграция в более глубокие слои приводит к загрязнению грунтовых вод, что ведет к опасному проникновению стойких тяжелых металлов и в межпластовые водоносные горизонты.
Растительная пища является основным источником поступления тяжёлых металлов в организм человека и животных. По разным данным [2], с ней поступает от 40 до 80% тяжёлых металлов, и 20-40% - с воздухом и водой. Поэтому от уровня накопления металлов в растениях, используемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения.
Класс опасности и вызываемые заболевания исследуемых тяжелых металлов при попадании в организм человека представлены в табл. 4.
Таблица 4
Влияние тяжелых металлов на организм человека
Вещество Класс опасности ПДК в воздухе Заболевания
Свинец 1 0,01 мг/м3 Болезни центральной нервной системы, печени, почек, мозга, половых органов, интоксикация
Цинк 1 5 мг/м3 Анемия, угнетение окислительных процессов
Кадмий 1 0,1 мг/м3 Поражение почек, нервной системы, легких, нарушение функций половых органов, боли в костях скелета.
По нашим данным, содержание токсикантов в исследуемых фоновых пробах почв превышено по свинцу в 1,4-1,7 ПДК, по свинцу и кадмию превышений не обнаружено. Тем не менее, при загрязнении проб почв до 5 ПДК значительная часть опасных токсикантов переходит в репродуктивные части растительных культур, что в свою очередь ведёт к попаданию в организм человека и риска различных заболеваний.
В последние годы большое внимание исследователей привлекает применение метода фитоэкстракции с использованием растений-гипераккумуляторов для очистки (восстановления) загрязненных тяжелыми металлами и другими экотоксикантами почв. Механизм гипераккумуляции до настоящего времени недостаточно изучен, так как данный процесс находится в тесной взаимосвязи с другими достаточно сложными процессами, происходящими как в почвенной системе и в организме растений, а далее и человека. Таким образом, содержание тяжёлых металлов в сельхоз продукции зависит как от состояния почвы, так и от вида растительности.
По результатам вегетационного опыта на серой лесной и дерново-подзолистой почве установлено, что при различной степени загрязнении почвы нитратом свинца и кадмия (до 5 ПДК) на дерново-подзолистой почве больше всего накапливает горох и преимущественно в надземной части. Тем самым, горох на дерново-подзолистой почве поглощает свинец и кадмий, снижая тем самым концентрацию этих элементов в почвенном покрове. Вегетативная масса растений, накапливающая токсиканты, должна быть утилизирована.
Ячмень накапливает свинец в большей степени корневой системой и снижает концентрацию элемента в почве на время.
Цинк хорошо поглощается горохом, но при этом растение нельзя употреблять в пищу ни животным, ни людям.
Завод по производству цинка можно строить на дерновоподзолистой почве и вокруг завода сажать ячмень. На дерновоподзолистой почве цинк не влияет на горох.
Выводы.
1. Миграция тяжёлых металлов в системе «почва-растение» определяется их химическими свойствами, почвенными условиями и биологическими особенностями растения, интенсивность накопления кадмия и свинца выше в корнях, а цинка в репродуктивных органах.
2. Установлены закономерности распределения свинца и кадмия в различных частях организма растений с учетом раздельного или совместного присутствия тяжелых металлов в почве: при раздельном присутствии тяжелых металлов: 60-70% свинца и 70-80% кадмия от общей массы поглощенного растением металла накапливается в надземной части растения, при совместном присутствии тяжёлых металлов - свинец равномерно распределяется в корнях и в надземной части, а кадмий на 6065% аккумулируется в надземной части.
3. Получение экологически чистой продукции растениеводства (гороха и ячменя) возможно при содержании в почве кадмия, свинца и цинка до 5 ПДК.
4. Горох и ячмень можно использовать для фитодезактивации техногенно загрязнённых земель, однако количество тяжё-
лых металлов, накапливающихся в биомассе, относительно не велико, а при высоких уровнях загрязнения эффективность «извлечения» металлов снижается.
5. Ячмень обыкновенный обладает высокой устойчивостью к кадмию и свинцу. При загрязнении почвы этими металлами в целых растениях ячменя накапливалось до 5,2 мг/кг кадмия и до 3,5 мг/кг свинца без видимых признаков нарушения метаболизма и качества продукции.
6. Свинец и кадмий не оказывали влияния на соотношение структурных компонентов фитомассы ячменя. Относительная доля стеблей в общей массе составила 56-66%, семян 7-8%, корней - 7-14%.
7. Содержание тяжёлых металлов при загрязнении почвы уменьшалось в ряду корни>стебель>семена. При этом содержание кадмия в корнях увеличивалось в 18-25; стебле - 10-16; семенах - 7-15 раз; свинец соответственно в 10-22; 2-3; 1,2-1,7 раза. В корнях оставалось до 59% поступившего в растения кадмия и 84% - свинца.
9. Интенсивность биологического поглощения определялась органами ячменя обыкновенного. Семена ячменя обладают накопительной способностью к цинку, а стебель и корни - к кадмию.
Литература
1. Ефремов И. В., Кузьмин О. П., Перекрестов Е. Н. Миграционная способность тяжёлых металлов в почвеннорастительных системах. Оренбургский государственный университет, 2008, 195 с.
2. Ильин В. Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение, Новосибирск: Наука, 1991, 175 с.
3. Калинин Б. Д., Плотников Р. И., Соколов М. А. Экологический контроль тяжелых металлов в объектах окружающей среды // Экология и промышленность России, май 2001, 48 с.
4. Региональный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Тульской области в 2000 году». Тула: ФГУ «ЦГСЭН в Тульской области», 2001, 55 с.
5. Савинова Л.Н., Голополосова Т.В. Влияние плодородия почвы на устойчивость к воздействию тяжелых металлов // Тульский экологический бюллетень. 2000. Тула, 2001, С. 141-143.
6. Соколов Э.М., Еганов В.М., Самарцев И.Т., Коряков А.Е. Экологическая обстановка и здоровье населения Тульской области. Тула: ТулГУ, 2000, 126 с.
DECREASING HEAVY METAL MIGRATION IN TROPHIC CHAINS BY MEANS OF INDIFFERENTAL VEGETATIVE CULTURE CHOICE
E.M. SOKOLOV, A.I. ZHUCHKOVA., S.A. KAMAKHINA Tula State University, Chair of Protection of Labour and Environment
The decrease of heavy metal migration in trophic chains can be achieved by cultivating stable to pollution and wild plants; this being a problem of current importance for an agroindustrial area, where industrial enterprises and agricultural grounds are situated in immediate vicinity. On the grounds of agricultural purpose being polluted the necessary re-organizing and re-orienting agricultural production should be carried out at the cost of introducing a new structure of plant cultivation, changing to growing those cultures, which are not meant directly for eating or some cultures being indifferent to the polluted top-soil of the given type.
Key words: heavy metals, migration, lead, zinc, cadmium, indifference, phyto toxicity.
УДК 577.95, 577.170.49:546
ВЛИЯНИЕ НАРУШЕННОГО ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПОДМОСКОВОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА НА РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ КУЛЬТУР И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Э. М. СОКОЛОВ, С. А. КАМАХИНА, А. И. ЖУЧКОВА*
Работа угледобывающих предприятий всегда связана с негативным воздействием на природную среду. Современная практика рекультивации нарушенных земель на разрезах базируется в основном на детальном изучении пригодности вскрышных пород конкретных месторождений для биологического освоения, а также на анализе
* Тульский государственный университет, кафедра аэрологии, охраны труда и окружающей среды
технологических схем ведения горных работ и отвалообразования с учетом возможности создания благоприятных условий для произрастания ценных сельскохозяйственных культур и древеснокустарниковых пород, применяемых для этих целей. В результате выполненных на кафедре исследований динамики изменения рН на рекультивированных территориях в период с 2004 по 2010 годы установлено, что на многих участках наблюдается перераспределение уровня кислотности во времени. При этом изменение кислотности на различных участках имеет различную направленность. Это свидетельствует о продолжающейся до сих трансформации нарушенных территорий, что вызывает необходимость продолжения исследований данных процессов.
Ключевые слова: pH, кислотность, тяжёлые металлы, миграция, рекультивация, заболевания населения.
В России находится 10% всех пахотных земель мира. Свыше 4/5 пашни в России приходится на Центральное Поволжье, Северный Кавказ, Урал и Западную Сибирь. Основные сельскохозяйственные культуры: зерновые, сахарная свекла, подсолнечник, картофель, лён.
Сельскохозяйственные угодия Тульской области занимают 1740 тыс. га (2001), или 68% общей площади региона. Пашня занимает 1465 тыс. га (84% сельхозугодий). В структуре посевных площадей 54% приходится на зерновые.
Сельское хозяйство наиболее развито в южной лесостепной части региона, здесь распространено выращивание зерновых (ячмень, пшеница) и кормовых культур, выращивание сахарной свёклы. В северных районах преобладает выращивание кормовых культур и картофелеводство. Очагами получили развитие плодово-ягодное садоводство и овощеводство.
Не смотря на это, большое количество земель остаются непригодными для сельского хозяйства и являются источниками загрязнения территории. На территории Тульской области находится большое количество горных выработок, земли которых могут быть восстановлены и использованы для выращивания сельскохозяйственных культур. Кислые почвы составляют 1,7 млн. га или 88%. В связи с резким уменьшением объемов внесения органических удобрений, темпы снижения содержания гумуса в почве значительно возросли.
Рекультивация земель - искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова, нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог и каналов, плотин и т.д.
Цель работы - разработка мероприятий по восстановлению нарушенных почв и последующего использования для сельского хозяйства.
Материалы и методика исследования. Рекультивация поможет восстановить нарушенные земли. Она основана на двух этапах: биологическом и техническом. Применение данных схем формирования отвалов позволит намного улучшить грунтосмеси на поверхности спланированных площадей, что значительно повысит эффективность работ по рекультивации. Мертвые зоны почти полностью исчезнут.
Для определения содержания тяжелых металлов в породной массе карьеров и почвах прилегающих к ним территорий могут быть использованы абсорбционный спектральный анализ, эмиссионный спектральный метод, люминесцентный анализ, потенциометрический и полярографический методы, и т.д.
В наших исследованиях был использован рентгенофлюоресцентный метод. Преимущество этого метода анализа в том, что он не требует растворения пробы перед анализом и дает возможность анализировать один и тот же образец необходимое количество раз. Недостатком этого метода является его невысокая чувствительность и небольшой набор определяемых элементов.
В зависимости от типа почв, кислотно-основных свойств, буферности определяется подвижность элементов для растительных культур и далее по трофическим цепям. Различные виды растений по разному реагируют на токсичность почв, поэтому в наших исследованиях применялся метод экстракции тяжелых металлов серной кислотой. Такая методика эксперимента позволяет определять как абсолютное, так и относительное количество экстрагируемых в данных условиях соединений тяжелых металлов из исследуемой пробы породной массы.
Результаты и их обсуждение. Выбросы с карьерных отвалов имеющие низкий уровень рН, попадая на прилегающие территории, разрушают плодородие почв, вследствие чего вокруг разработки формируется техногенная пустыня. Происходит нарушение равновесия окружающей среды.
