Динамика концентрации экотоксиканта в почве в результате

2.2 Динамика концентрации экотоксиканта в почве в результате

длительного применения средств химизации

Концентрация примесного элемента в почве рассчитывается на момент насыщения почвы макроэлементом после длительного применения удобрений. В связи с этим предлагается расчет времени, за которое концентрация фосфора (как наименее мигрирующего макроэлемента) достигнет оптимального для растений уровня в почве. Для картофеля на легкосуглинистой почве он равен 18 мг/100г почвы Р₂О₅.

t = - 1/ λ*ln(1- λ(Сп-Со)Мп/(Cу-Со)Му, где

t – время, за которое концентрация макроэлемента в почве достигнет заданной величины, года;

Со, Су – концентрация фосфора в почве до внесения удобрений и в удобрениях, мг/100г;

Сп – заданная оптимальная величина концентрации фосфора в почве, мг/100 г;

Мп, Му – масса почвы и физическая масса удобрений, кг/га;

λ – постоянная скорости выноса элемента из почвы, равная сумме λ_пв+ λ_фв+ λ_ур, обозначающие постоянные скоростей выноса элемента поверхностными водами, фильтрующими водами и урожаем соответственно.

t = -1/0,14*ln(1-0,14*(18-10)*2500 000/(20000-10)*400=3 года

При помощи экспонициальной модели накопления элементов в почве можно оценить концентрацию примесного элемента в почве после длительной эксплуатации сельскохозяйственных угодий, результатом которой явилось достижение оптимальной концентрации фосфора в пахотном слое почвы.

Cn = Co+1/λ(1-e^-λt) ∑((Суi-Co)Myi/Mo) , где

Cn – концентрация примесного элемента в почве после эксплуатации сельскохозяйственных угодий в течение времени (t), мг/кг;

Со – концентрация примесного элемента до внесения удобрений, мг/100 г;

Суi – концентрация примесного элемента в каждом вносимом материале, мг/100 г;

λ – постоянная скорости выноса элемента из почвы;

t – период времени, в течение которого концентрация фосфора в почве достигла оптимального для растений значения, года.

Сп = 0,3+1/0,1(1-е^-0,1*3)*(2-0,3)400/2500 000 =0,3 мг/100 г.

Вывод – после длительного применения минеральных удобрений на сельскохозяйственных угодьях, при достижении оптимальной концентрации фосфора, концентрация сурьмы в почве не изменится.

2.3 Накопление примесного элемента в звеньях трофической цепи

почва-растение-человек. Индекс риска

Важным параметром миграции химического элемента в системе почва-растение является коэффициент накопления. Знание коэффициента накопления позволяет определить его вынос урожаем, концентрацию в продукции растениеводства, т.е. оценить качество урожая, прогнозировать поступление экотоксиканта в организм человека.

Ср = Сп*КН, где

Ср – концентрация элемента в растении, мг/100 г;

Сп – концентрация элемента в почве, мг/100 г;

КН – коэффициент накопления, для картофеля равен 0,02.

Ср = 0,3 * 0,02 = 0,006 мг/100 г.

Определим удельное поступление сурьмы в организм человека I (мг/кг*день), усредненное к 70-летнему периоду жизни.

I = Ср*b_k*m_k*f_k*E*L/M_b*70*365, где

Ср – концентрация элемента в хозяйственной части растения;

b_k – коэффициент, учитывающий изменение концентрации элемента в результате технологической или кулинарной обработки растительной продукции;

m_k – масса продукта, потребляемого в течение дня;

f_k – безразмерная характеристика, определяющая усвоение продукта организмом человека;

E – частота потребления продукта, дней/год;

L – продолжительность потребления, лет;

M_b – усредненная масса тела (70 кг);

70*365 – средняя продолжительность жизни, дней.

I = 0,006*0,5*0,2*0,9*365*70/70*70*365 = 0,0000077 мг/кг сутки.

Индекс риска (hazard index – HI) находим согласно следующему выражению: HI = I/R_fD,

Где R_fD – доза, определяющая «пороговый эффект» воздействия загрязнителя на организм человека, т.е. тот безопасный уровень его воздействия, к которому, как предполагается, организм оказывается нечувствительным. Для сурьмы эта доза равна 0,0004 мг/кг сутки.

HI = 0,0000077/0,0004 = 0,019

Индекс риска намного меньше единицы. При таком поступлении сурьмы с пищей, человек вреда не получит.

Выводы

При возделывании картофеля на почвах, с приведенной агрохимической характеристикой, при использовании приведенного количества удобрения, в течение года количество сурьмы в почве не изменится, продукция растениеводства безопасна для человека.

Кроме того, снизить воздействие тяжелых металлов на здоровье населения можно путем решения следующих задач:

1. организация точного и оперативного контроля выбросов тяжелых металлов в атмосферу и воду;

2. прослеживание цепей миграции тяжелых металлов от источников до человека;

3. налаживание широкого и действенного контроля (на различных уровнях, вплоть до бытового) содержания тяжелых металлов в продуктах питания, воде и напитках.

4. проведение выборочных, а затем и массовых обследований населения на содержание ТМ в организме.

Для получения продукции растениеводства, свободной от тяжелых металлов, на почвах с повышенным их содержанием необходимо:

* провести агрохимическое обследование пашни, определить содержание тяжелых металлов в почве;

* произвестковать кислые почвы;

* исключить применение минеральных удобрений, содержащих тяжелые металлы;

* подобрать культуры, минимально потребляющие эти элементы; на сильно загрязненных полях можно выращивать культуры для технической переработки;

* периодически проводить контроль продукции на содержание тяжелых металлов.

Список использованной литературы

 

1. Кабата-Пендиас А., Пендиас Г. Микроэлементы в почвах и растениях. Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 439 с.

2. Кауричев И.С., Панов Н.П., Розов Н.Н. и др. Почвоведение. М.: Агропромиздат, 1989. 719 с.

3. Растениеводство/Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов, Б.Х. Жеруков и др.; Под ред. Г.С. Посыпанова.М.:КолосС, 2006г. 612с.

4. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение. М.: Колос, 1997, 412 с.