Агроэкологическая оценка загрязнения почвы кобальтом и разработка системы земледелия в СХП "Колос"

Агроэкологическая оценка загрязнения почвы кобальтом и разработка системы земледелия в СХП "Колос"

27

Содержание

• Введение
• 1. Основная часть
• 1.1 Агроклиматические и почвенные ресурсы хозяйства СХП "Колос"
• 1.2 Пути загрязнения почвы кобальтом
• 1.3 Поступление кобальта в пищевые цепи, биотрансформация, микробный распад, химическая трансформация
• 1.4 Гигиеническое нормирование кобальта в сельскохозяйственной продукции
• 1.5 Расчет внесения кобальта с органическими и минеральными удобрениями
• 1.6 Баланс кобальта в агросистеме
• Заключение
• Список литературы
• Исходные данные
• 1. Почвенно-климатическая зона.
• 1.1. Степная.
• 1.2. Почвы - Чернозем обыкновенный среднесуглинистый солонцеватый.
• 2. Равнина.
• 3. Содержание гумуса 5,7 %.
• 4. рН 7
• 5. Содержание кобальта:
• На глубине 0-20 см 100-200 мг/кг;
• 20-40см 200-300 мг/кг.
• Информация:
• Расстояние до объекта 6 км.
• Площадь поля 100 га.
• Урожайность пшеницы до проведения мелиоративных работ 9 ц/га.
• Урожайность пшеницы после мелиоративных работ 14 ц/га.
• Закупочная цена до проведения мелиоративных работ 610 руб./кг.
• Закупочная цена после мелиоративных работ 1400 руб./кг.

Введение

Быстрое развитие промышленности без проведения необходимых мероприятий по охране окружающей среды привело к тотальному загрязнению почвы, мирового океана, растительного и животного мира, а нередко и гибели некоторых видов флоры и фауны. В настоящее время в окружающую среду выбрасываются сотни миллионов тонн в год различных продуктов антропогенной деятельности человека. При сжигании каменного угля ежегодно в окружающую среду поступает около трех тысяч тонн ртути и огромное количество продуктов неполного сгорания угля. С выхлопными газами автомобильного и авиационного транспорта в атмосферу попадают миллионы тонн газообразных, жидких и твердых продуктов, причем некоторые из них обладают высокой токсичностью для человека, животных и растений. Немалый вклад в загрязнение окружающей среды вносят металлургическая, химическая и другие отрасли промышленности, а также сельскохозяйственное производство и коммунальное хозяйство. В связи с этим перед человечеством стоит серьезная задача изучения этих выбросов в окружающую среду и уменьшения опасности отравления живых организмов и человека.

Курсовая работа представляет собой анализ поведения кобальта в системе биотрансформации в почве и растениях и разработку на основе этого рационального ведения сельскохозяйственного производства, а также проведения специальных мероприятий реабилитации почвы путем проведения специальных мероприятий (переведение в необменные формы токсикантов и т.д.).

Кобальт - элемент 2-й группы периодической системы Менделеева. Металл обладает высокой теплопроводностью и электропроводимостью.

Кобальт относится к металлам с переменной валентностью, что определяет высокое значение окислительно-восстановительного потенциала для системы Со34 -- в кислой среде и позволяет иону кобальта принимать активное участие в реакциях окисления-восстановления.

Кобальт применяется в различных отраслях электротехнической, в тяжелой индустрии, также применяется с\х промышленности в виде кобальтсодержащих удобрений. Значительная часть производимого кобальта применяется в разнообразных сплавах, которые используются как материалы в машиностроении, авиационной промышленности, автомобилестроении, приборостроении и т.д.

1. Основная часть

1.1 Агроклиматические и почвенные ресурсы хозяйства СХП "Колос"

Степная зона - это Бреденский, Октябрьский, Варненский, Кизильский и Карталинский районы Челябинской области. Расположена она также в пределах зауральского пенеплена Западно-Сибирской низменности и имеет типичный равнинный характер. Степь характеризуется большим количеством тепла. Сумма активных температур, превышающих 10°С, составляет 2400-2500°С. Этот температурный уровень наступает 5-8 мая и заканчивается 19 -20 сентября, то есть продолжается 130 -135 дней. Но заморозки весной прекращаются после 20 мая, а осенью наблюдается уже в третьей декаде августа, поэтому безморозный период составляет 100-110 дней. Несмотря на это, температурный режим позволяет выращивать не только традиционные зерновые, но и некоторые теплолюбивые культуры.

По количеству атмосферных осадков степь характеризуется значительной засушливостью. Здесь за год выпадает 350 -400 мм, в том числе за вегетационный период 177-200 мм. Гидротермический коэффициент колеблется в пределах 0,8 - 1,2. Запасы влаги в предпосевной период бывают недостаточные - 115 -135 мм в метровом слое, или 45 -60 % от потребности сельскохозяйственных культур. Засуха и суховеи в районах степи бывают практически ежегодно. Наиболее засушливый месяц - июнь. В этих условиях эффективно ведение агротехнических приемов по накоплению, сохранению и экономичному использования влаги.

Снежный покров степи формируется в середине ноября, сохраняется до 140 -150 дней и достигает высоты 20 -30 см. Однако нарастает он медленно. В начале декабря имеет мощность 10 см, в январе - 15 -20 см и только к концу февраля - 30 см. при сильных морозах (в январе до -44…-48°С) почва промерзает до 200 см и более, а весной оттаивает только в третьей декаде мая.

Природные условия степи менее благоприятны для земледелия. Четко проявляется дефицит влаги. Ветровая эрозия в самой южной части подзоны достигает 17 -22 дней, поэтому 56,75 пахотных земель здесь подвержены эрозии.

Таким образом, ведение земледелии в степи имеют мероприятия по накопления и сохранения влаги, а также мероприятия направленные ветровую и водную эрозию.

Таблица 1 Оценка агроклиматических условий хозяйства

Оценка влагообеспеченности территории по гидротермическому коэффициенту Г.Т.Селянинову по формуле:

К = 10 Р/t, где

Р - сумма осадков за период с температурами более 10? С,мм;

t - сумма температур за тоже время, С?

К =10*220/2200 = 1

К =10*220/2300 = 0,95

К = 10*220/2100 = 1

К = 10*220/2400 =0,91

Из таблицы видно, что обеспеченность теплом 103% а это в свою очередь говорит о высокой обеспеченности теплом в данной зоне. Обеспеченность влагой 100%,следовательно, что сорта все возделываемые в нашем хозяйстве, а именно зерновые будут обеспечены теплом и влагой. Коэффициент по влагообеспеченности по южной лесостепной зоне 0,6 -1,2 , а у нас он получился 1 поэтому эта зона одна из благоприятных для развития низкое.

Чернозем обыкновенный. Характерной особенностью является отсутствие иллювиального горизонта и залегание карбонатов на нижней границе гумусового горизонта. Мощность гумусового горизонта 28 -43 см.

Важными оценочными показателями черноземов обыкновенных являются физико-механические свойства - кислотность. Для рода обыкновенных характерно рыхлое сложение пахотных и подпахотных горизонтов.

Агрохимические свойства черноземов обыкновенных характеризуется комплексом показателей, среди которых важное место принадлежит содержанию гумуса, валовых и подвижных форм азота, фосфора и калия. Содержания гумуса в пахотном горизонте в пределах 4 -7 % и поэтому черноземы обыкновенные имеют средний и повышенный уровень обеспеченности этим фактором.

Азот в почве находится преимущественно в форме органических соединениях основная часть его 70 -90 %. Валовые запасы азота в черноземах обыкновенных колеблются от 12,4 до 26,23 т/га. Максимальная его концентрация находится в гумусовых горизонтах в Ап и АВ1 -0,192 -0,368 и0,173 0,294 % соответственно. С глубиной содержание азота снижается более плавно чем у гумуса.

Фосфатный фонд черноземов обыкновенных весьма бедный. В пашне преобладают почвы с низким и пониженным содержанием фосфора 25- 28 мг/кг (по Чирикову).

Черноземы обыкновенные имеют достаточно высокую обеспеченность гумусом, так как его содержание вписывается преимущественно в пределах 4 -6 и 6 -10 %, высокие статистические показатели содержания валового и легкогидролизуемого азота - 0,167 -259 % и 91 - 101 мг/кг почвы и очень высокое содержание обменного калия 130 -349 мг кг почвы. Однако обеспеченность черноземов обыкновенных фосфором крайне низка. Улучшение фосфорного режима питания растений при возделывании на черноземах обыкновенных всех разновидностей - важная задача агронома.

Важный показатель для определения плодородия расчет запасов гумуса. Запас органического вещества рассчитывается по формуле:

Г = М 1000*В*Р/100

где Г- запасы гумуса, т/га; М - мощность горизонта, м; В - объемная масса г/см; Р - содержание гумуса, %.

Г1 =0,35*10000*1,3*5,7/100 = 259 т/га

По расчетам можно сделать вывод, что черноземы обыкновенные почвы имеют средние запасы гумуса (в метровом слое 259 т/га). По табличным данным черноземы выщелоченные имеют высокую обеспеченность гумусом 400,4 т/га. Поэтому на почвах хозяйства нужно вносить органические удобрения. Интенсивная обработка почвы способствует разложению органического вещества. Наиболее перспективным с точки зрения сохранения гумуса является бесплужное земледелие.

1.2 Пути загрязнения почвы кобальтом

Миграция веществ осуществляется в миграционных потоках: гравитационных (под влиянием силы тяжести), эоловых, водных, биологических, биогенных (перемещение организмов по территории), антропогенных. Преобладающую роль в геохимической дифференциации территории играют водные потоки.

Миграция веществ с водой осуществляется во взвешенном, истинно растворимом и коллоидном состоянии. Характер и интенсивность этого процесса зависят от свойств самих веществ, а также условий, влияющих на накопление и передвижение воды, химического, минералогического и гранулометрического состава почвенно-грунтовой толщи, свойств и режимов почв. Из-за разнообразия земной поверхности эти условия на пути природных потоков очень изменчивы, в результате возникают участки, где изменение условий миграции приводит к уменьшению подвижности веществ и их накоплению. Такие участки, зоны гипергенеза, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции, приводящее к концентрации химических элементов, названы А.И Перельманом геохимическими барьерами. Он выделяет три типа геохимических барьеров: биогеохимические, физико-химические и механические.

Биогеохимические барьеры являются участками биогенной аккумуляции элементов, необходимых для организмов. Например, растительный покров суши, гумусовые горизонты почв, колонии микроорганизмов.

Физико-химические барьеры делят на классы: 1) окислительные, 2) восстановительные, 3) сульфатный и карбонатный,4) щелочной, 5) кислый, 6) испарительный, 7) адсорбционный, 8) термодинамический.

Механические барьеры образуются на участках изменения скорости движения вод (или воздуха). С ними может быть связана концентрация многих элементов.

Основными источниками поступления кобальта в окружающую среду являются предприятия цветной металлургии, транспорт, удобрения и пестициды, гальванизации, сжигание углеводородных топлив в различных отраслях промышленности.

Загрязненная почва теряет структуру, общая порозность ее уменьшается. Разрушение структуры приводит к нарушению водопроницаемости, ухудшения воздушного режима и водного режима почв.

1.3 Поступление кобальта в пищевые цепи, биотрансформация, микробный распад, химическая трансформация

В число загрязнителей окружающей среды входят тяжелые металлы, пестициды, ряд производных углерода, серы, азота, фтора, жидкие углеводороды, синтетические органические вещества, радионуклиды и другие вредные вещества.

Согласно действующему в стране ГОСТУ химические вещества, попадающие в почву из выбросов, сбросов и отходов, подразделяются на три класса по степени опасности. К 1 классу относятся высокоопасные химические вещества - мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, фтор, бензопирен. Ко 2 классу относятся умеренно опасные - бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром. К 3 классу относятся малоопасные - барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетон.. класс опасности устанавливают по показателям: токсичность (ЛД50), персистентность в почве (мес.), ПДК в почве (мг/кг), миграция, персистентность в растениях (мес.), влияние на пищевую ценность сельскохозяйственной продукции.

ПДК кобальта в пищевых продуктах растительного происхождения (по Беспамятову, Кротову,1985), хлеб 0,5 мг/кг, 0,5 овощи мг/кг. Среднее содержание кобальта в растениях составляет 0,00002 %. Количество его может колебаться от 0,021 до 11,6 мг на 1 кг сухой массы растений. Кобальт относится ко второму классу опасности.

1.4 Гигиеническое нормирование кобальта в сельскохозяйственной продукции

При всей значимости этой проблемы она разработана сравнительно недавно и слабо. Нет единой методологии нормирования. Существуют различные представления относительно его целей. Одно из них сводится к сохранению естественного течения сукцессиальных процессов в биогеоценозе, что едва ли достижимо, поскольку антропогенное воздействие приводит к изменению хода сукцессиальных процессов. Другая точка зрения состоит в том, что основной целью экологического нормирования является поддержание природной среды в состоянии, отвечающем запросам человеческого общества.

В последнее время суть проблемы все больше усматривается в сохранении самой природы при безусловном праве всех живых организмов на существование. Исходной позицией экологического нормирования при таком подходе является установление нормы природного объекта, стандартизация параметров территории. На этом первом этапе нормы состояния объекта определяют на основании анализа параметров агробиогеоценоза, интервала их естественного колебания, определения пороговых, критических величин параметров состояния. Данный этап называется экологической регламентацией. На втором этапе проводится собственно экологическое нормирование, т.е. определение экологических нормативов допустимой экологической нагрузки на агробиогеоценозы на основе экологических регламентов. Дело за разработкой системы параметров состояния агробиоценозов.

Величина антропогенной нагрузки должна быть ниже пороговой величины. По степени нарушенности территории в условиях антропогенного воздействия целесообразно выделять следующие зоны: 1) относительно экологически безопасные, 2) экологического риска,3) экологического кризиса, 4) экологического бедствия, 5)экологической катастрофы.

В качестве критериев выделения зон по степени экологической напряженности предлагается глубина изменения определенных параметров состояния почв и ландшафтов и площадь, на которой проявляется деградация.

Страницы: 1, 2