|
ЕКОЛОГІЧНА ТОКСИКОЛОГІЯ УДК 616+631.95:631.445.2/4+633 О.М. Бездрабко, к.с.-г.н., Т.В. Юрченко, С.В. Кавецький, к.с.-г.н., В.М. Кавецький, д.с.-г.н. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПОВЕДІНКИ СВИНЦЮ У ГРУНТІ ПРИ ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНІЙ ОЦІНЦІ ЗАСТОСУВАННІ ДОБРИВІнститут екогігієни та токсикології ім. Л.І. Медведя, м. Київ Раціональне природокористування ґрунтується на принципах, які дозволяють передбачити кінцеві результати взаємодії людини і природи, не допускаючи зниження потенціалу самовідновлення природних комплексів та їх деградації, забезпечуючи максимально ефективне використання ресурсів природи. Особливості сільськогосподарського природокористування, основні екологічні закони і принципи збереження та відновлення основного природного ресурсу — ґрунту і необхідність отримання якісної продукції вимагають оцінки небезпечності застосування засобів хімізації, що використовуються в сільськогосподарському виробництві. З метою урахування усіх показників впливу агрохімікатів на елементи екосистеми запропонована їх екотоксикологічна характеристика, яка включає в себе гігієнічні та екотоксикологічні показники небезпеки засобів хімізації, дозволяє враховувати токсичні властивості самих полютантів, їх дію на біоценоз, біокумуляцію, фітотоксичність, міграцію, а також природно-кліматичні умови, в яких застосовуються конкретні засоби хімізації. Основи такого підходу були закладені працями Васильєва В.П., Кавецького В.М., Бублик Л.І. [1, 2]. Вивчаючи новий вид азотних добрив — сульфат гумат амонію (СГА) було запропоновано алгоритм оцінки протекторної дії СГА щодо поведінки важких металів (Zn, Ni, Co, Pb, Cu) у кореневмісному шарі ґрунту, що є складовою частиною екотоксикологічної оцінки досліджуваного добрива. Даний алгоритм може бути використаний при встановленні екотоксикологічних показників нових видів добрив. В даній роботі показано дію алгоритму на прикладi свинцю. Польові досліди для вивчення поведінки рухомих форм свинцю були проведені на базі Чернігівського інституту агропромислового виробництва УААН на дерново-середньопідзолистих ґрунтах в зоні Полісся України. Схема досліду включала варіанти СГА різні за вмістом азоту (N60 до N150) та вмістом гумату амонію 0,7%. Порівняння проводили з традиційним азотним добривом — аміачною селітрою. Як тест-культуру використовували картоплю сорту Луговський. Відбір ґрунтових зразків проводили з гумусового горизонту ґрунту (0—20 см) в основні фази розвитку картоплі відповідно до загальноприйнятих методик. Вміст свинцю у ґрунті визначали полярографічним методом. Застосування СГА на дерново-середньопідзолистому ґрунті протягом 1998—1999 рр. привело до зменшення потенційно-доступних форм свинцю у орному горизонті ґрунту стосовно контролю та аміачної селітри. Дані представлені на табл. 1. Для аналізу виявлених закономірностей зміни концентрації рухомих форм свинцю була використана модель "Динаміки рухомості важких металів". Аналіз вимірювань проводили з використанням графіків функціональних залежностей рухомості важких металів у ґрунті від виду добрив (рис. 1) за чотирма заданими величинами, перші дві з яких є основними: Використовуючи дані табл. 1 та рисунку складається таблиця, в яку вносяться вказані величини (y min, y max, S, П) кожного варіанту ґрунту (табл. 2). За даними табл. 2 проводиться якісний аналіз результатів і складається таблиця, у якій розміщуються величини показників (y min, y max, S, П) у порядку спадання не за абсолютними величинами, а за номером варіанту, якому відповідає дана величина (табл. 3). Так, враховуючи дворічні дані найбільше значення y min на варіанті ІІ (Фон Р60К60) і відповідно другий варіант займає 1 місце у табл. 3 за цим показником, далі за величиною йде І варіант (контроль) і займає 2 місце, 3 місце займає ІV варіант (Фон+Ам.сел.N120) і 4 місце — ІІІ (Фон+СГА N90) варіант. Аналогічно розташовуються варіанти за показниками y max, S, П. Використовуючи дані таблиці 3 за формулою 1 розраховується величина "ефективності зв'язування", яка позначається через r: r = (N y min + N y max + N S + N П)/4 (1) де: N y min — місце, яке займає y min відповідного варіанту ґрунту; N y max — місце, яке займає y mаx відповідного варіанту ґрунту; N S — місце, яке займає S відповідного варіанту ґрунту; N П — місце, яке займає П відповідного варіанту ґрунту. Вважається, що ефективність зв'язування важких металів краща на тих варіантах, де більша величина r. Тобто, ефективність зв'язування важких металів тим краща, чим менші мінімуми та максимуми на графіку, та чим менша між ними різниця (що характеризується величиною S) та добуток (який характеризується величиною П) — що означає вищу гладкість функції рухливості металів. За показником ефективність зв'язування дається шкала оціночних балів (за кількістю досліджуваних варіантів). Оціночний бал відповідає попередньо округленому значенню ефективності зв'язування: rІ (контроль) = (2+3+3+3) / 4 = 2,75 (3 бали); rІІ (Фон Р60К60) = (1+2+1+1) / 4 = 1,25 (1 бал); rІІІ (Фон+СГА N90) = (4+4+4+4) / 4 = 4,00 (4 бали); rІV (Фон+Ам.сел.N120) = (3+1+2+2) / 4 = 2 (2 бали). За оціночним балом проводиться градація коефіцієнта ефективності — Кеф. При найменшому значенні Кеф. зв'язування важких металів мінімальне, при найбільшому — максимальне. Таким чином, встановлено, що на дерново-середньопідзолистому ґрунті свинець має найвищу ефективність зв'язування (Кеф=4) на варіанті із застосуванням СГА стосовно контролю та порівнюваних видів добрив. Отже, при застосуванні СГА на дерново-середньопідзолистому ґрунті відносно Pb проявляються протекторні властивості, що відбивається у зменшенні його рухомих форм у кореневмісному шарі ґрунту, а застосування методу моделювання дає можливість передбачити основні тенденції поведінки важких металів при застосуванні добрив в умовах певного типу ґрунту і направлене на вирішення проблем отримання якісної сільськогосподарської продукції. Література |