|
ДО ДИСКУСІЇ УДК 616+631.95:631.445.2/4+633 ГІГІЄНІЧНІ КРИТЕРІЇ ОЦІНКИ ЯКОСТІ ПРОДУКТІВ РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ ПРИ ЗАСТОСУВАННІ НОВИХ ВИДІВ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВО.М. Бездрабко, кандидат с.-г. наук, Т.В. Юрченко, Інститут екогігієни та токсикології ім. Л.І. Медведя, МОЗ України, м. Київ РЕЗЮМЕ. Представлены данные о влиянии минеральных удобрений на качество растительной продукции. Рассматриваются особенности миграции тяжелых металлов в системе "удобрение — почва — растение" при использовании новых минеральных удобрений — известково-аммиачной селитры и агрофоски на дерново-среднеподзолистой почве в зоне Полесья Украины. Рассчитаны коэффициенты перехода тяжелых металлов в продукцию растениеводства и показаны особенности биокумуляции токсикантов. SUMMARY. The article deals with data of the mineral fertilizer influence on quality of agricultural products. The feature of heavy metals migration in "fertilizer — soil — plant" system by new kinds of mineral fertilizers (lime ammonium nitrate, agrophose) using had been shown at the condition of the turf podzol soil in the Forest Ukrainian zone. Coefficients of heavy metals translocation to the plant growing products were calculated and pollutants' bioaccumulation features were demonstrated. У зв'язку з широким асортиментом нових мінеральних добрив, які використовуються в сучасному сільськогосподарському виробництві та часто мають підвищений вміст важких металів (ВМ), виникає необхідність у вивченні їх впливу на поведінку важких металів у грунтово-рослинному покриві. За результатами, що отримані в даних дослідженнях, можна прогнозувати процеси накопичення важких металів у продуктах рослинного походження, нормувати їх надходження за трофічними ланцюгами і своєчасно застосовувати заходи з обмеження їх міграції до рослин з метою запобігання забруднення продукції рослинництва токсикантами. Широкомасштабному застосуванню нових засобів хімізації, насамперед нових видів добрив, передує їх оцінка за екотоксикологічними та гігієнічними критеріями. Одним з найважливіших екотоксикологічних критеріїв, за яким визначається вплив добрив на якість сільськогосподарської продукції є міграція важких металів у системі "грунт-рослина" та визначення коефіцієнтів біокумуляції важких металів у продукції рослинництва. Міграція хімічних елементів, у тому числі і токсичних елементів, за законом В.І. Вернадського "здійснюється або при безпосередній участі живої речовини, або ж вона протікає в середовищі, геохімічні особливості якого зумовлені живою речовиною як тією, що заселяє дану систему сьогодні, так і тією, що діяла в біосфері протягом геологічної історії" [1, 2]. Тому рослинні організми є важливими складовими, що впливають на міграцію важких металів у біосфері. Результати досліджень про надходження токсичних елементів до складу рослин дозволили зробити ряд певних висновків, які потрібно враховувати при вивченні міграції токсикантів у системі "грунт-рослина": Також потрібно враховувати явище гомеостазу — здатність рослинного організму зберігати відносно стабільний стан при зміні умов зовнішнього середовища. Тому міграція важких металів у системі "добриво-грунт-рослина" є складний процес, який залежить від багатьох факторів, що впливає як безпосередньо на рослину, так і опосередковано, через інші компоненти екосистеми на людину. Вивчення міграції важких металів у системі "грунт-рослина" при застосуванні нових видів мінеральних добрив було розпочато лабораторією екотоксикології Інституту агроекології і біотехнології УААН під керівництвом В.М. Кавецького з 1996 року і сьогодні продовжується лабораторією екотоксикології і гігієни агрохімікатів Інституту екогігієни та токсикології ім. Л.І. Медведя МОЗ України. Аналіз даних, отриманих у результаті проведення довготривалих дослідів, а також аналіз літературних джерел свідчать, що на міграцію важких металів до складу рослини впливають фактори, котрі визначають рухомість цих металів: На толерантність рослин до важких металів впливає їх забезпеченість елементами живлення, фаза росту, глибина проникнення коренів, тривалість вегетаційного періоду. Зміна таких умов вирощування рослин як освітленість, вологість і температура впливає на рух та трансформацію важких металів у ґрунтовому середовищі та рослинах, а також на взаємодію між металами та рослиною [3—7]. Мінеральні добрива, змінюючи кислотно-лужні умови, також впливають на доступність важких металів рослинам. Фізіологічно-кислі азотні добрива мають здатність при довготривалому застосуванні підвищувати доступність важких металів рослинам [8—9]. Таким чином, сукупність дії біотичних та абіотичних факторів визначають гігієнічні та екотоксикологічні критерії небезпечності застосування агрохімікатів. Оцінка мінеральних добрив за гігієнічними та екотоксикологічними критеріями є необхідною умовою при державному випробуванні нових видів мінеральних добрив: вапняково-аміачної селітри (ВАС) та фосфорного добрива агрофоски. ВАС — азотне мінеральне добриво. Його основними макроелементами є азот — 21—31% та кальцій 20—28%. За умови систематичного внесення мінеральних добрив із вмістом кальцію на підзолистих та опідзолених ґрунтах можливе поліпшення їх властивостей завдяки збільшенню вмісту кальцію у ґрунтовому вбирному комплексі. Тому дослідження нового виду добрива було доцільним в зоні Полісся України, на дерново-підзолистих ґрунтах, де його застосування сприятиме зменшенню надходження важких металів до складу генеративних органів рослин. Агрофоска новий вид фосфорних добрив, що виготовляється на основі місцевої сировини — зернистих фосфоритів, поклади яких розташовані в Амвросієвському районі Донецької області. Агрофоска має властивості, близькі до суперфосфату — хоча вміст загального фосфору становить біля 12%, але при цьому в рухомій формі його знаходиться біля 80%, тоді як у суперфосфаті — лише 20%. Оцінюючи агрофоску з позитивної точки зору не можна не враховувати і те, що фосфорні добрива займають перше місце серед добрив за ступенем забруднення агроландшафтів. Вони, зазвичай, містять достатньо значну кількість важких металів, фторидів, радіонуклідів та інших токсичних елементів. Відомо, що в процесі збагачення фосфоритових руд при виготовленні агрофоски значна частина фосфору переходить до рухомої форми, а, отже, логічно передбачити, що цей процес може впливати також на збільшення рухомих форм важких металів. Попередніми результатами було встановлено, що в даному добриві загальний рівень таких металів як мідь, кобальт, свинець у декілька разів більший, ніж у суперфосфаті (табл. 1). Враховуючи кількість діючої речовини в агрофоски, можна передбачити, що при його застосуванні на одиницю площі надійде токсикантів у декілька разів більше, ніж при використанні суперфосфату. Приймаючи до уваги те, що значна частина токсикантів у агрофоски може знаходитися в рухомих формах, стає очевидним, що широке впровадження у сільськогосподарське виробництво даного нового виду добрив неможливо без його попереднього детального вивчення з урахуванням гігієнічних та екотоксикологічних аспектів. Таким чином, враховуючи всі фізико-хімічні, фізіологічні особливості даних добрив, були закладені польові та лізиметричні дослідження ВАС та агрофоски з метою встановлення їх впливу на біологічну якість продукції рослинництва. Польові дослідження мінерального добрива ВАС та агрофоски проводилися на базі Чернігівського Інституту АПВ УААН на дерново-середньопідзолистому ґрунті. Досліди були закладені в чотириразовій повторності за загальноприйнятими методиками [9]. Порівняння проводили з традиційними мінеральними добривами — аміачною селітрою та суперфосфатом. Як тест культури були використані ячмінь ярий, озиме жито та кукурудза на зерно. Вміст важких металів у зерні врожаю даних сільськогосподарських культур визначався за методом хроматографії в тонкому шарі адсорбенту [10]. Дослідження показали, що застосування ВАС не призводить до підвищення вмісту важких металів у зерні кукурудзи та ячменю ярого (табл. 2). Кількість цинку, нікелю, кобальту, міді у зерні ячменю та кукурудзи була дещо меншою на варіантах із внесенням ВАС стосовно контролю, оскільки кількість доступних форм у кореневмісному шарі ґрунту важких металів на даних варіантах була меншою, ніж на контролі та варіанті з аміачною селітрою. Вміст кадмію на всіх варіантах досліду становив менше 0,05 мг/кг, а свинцю 0,25 мг/кг. Слід відмітити, що мідь та цинк поглинаються рослинами значно активніше, оскільки вони є важливими мікроелементами, які необхідні для життєдіяльності рослинних організмів у кількостях на порядок вищий, ніж ультрамікроелементи, до яких відносяться кобальт та нікель. При застосуванні агрофоски відмічено підвищення рівня важких металів (Zn, Ni, Pb) у зерні озимого жита, за виключенням кобальту та міді (табл. 3). Особливу увагу привертає збільшення кількості свинцю у зерні жита при застосуванні агрофоски. Його кількість збільшується на 250% відносно контролю і на 63% відносно варіанту, де застосовувався суперфосфат. Проте значення величин концентрацій важких металів у зерні досліджуваних біооб'єктів знаходяться в межах встановлених нормативів (МДР) для зернових культур. Оскільки потік важких металів з ґрунту в рослини визначається не тільки валовим вмістом, але й концентрацією в ґрунті їх рухомих форм, то був розрахований коефіцієнт переходу (Кп) в системі "грунт-рослина" як відношення вмісту металу в рослині (мг/кг сухої речовини) до його рухомих форм у ґрунті (мг/кг). Інтенсивність накопичення кожного елемента рослинами, як правило, є величиною постійною, проте існує ряд складних факторів, що коректують процес поглинання мікроелементів, особливо при зміні умов зовнішнього середовища (забезпеченість елементами живлення, фенофази, умов вирощування, фізіологічних особливостей культур). При зміні умов зовнішнього середовища змінюються явища синергізму й антагонізму, які є непостійними і змінюють свій характер залежно від напрямів відхилень концентрацій взаємодіючих елементів відносно оптимуму для вирощуваних культур. При дослідженні інтенсивності біокумуляції ВМ у системі "грунт-рослина" було виявлено, що величина коефіцієнту переходу таких мікроелементів, як Zn Cu на варіанті з внесенням ВАС була дещо вищою порівняно з контролем та варіантом з аміачною селітрою, що свідчить про наявність позитивного ефекту застосування даного виду добрив на ґрунтах із недостатнім вмістом мікроелементів. Інтенсивність міграції у системі "грунт-рослина" нікелю, свинцю, кобальту на варіанті із ВАС була меншою або на рівні контролю та варіанту з внесенням аміачної селітри (табл. 4). Отже, в результаті дослідження міграції важких металів у системі "добриво-грунт-рослина" при застосуванні нового виду мінерального добрива — вапняково аміачної селітри встановлено, що даний вид добрив не активізує міграцію ВМ з ґрунту до генеративних органів рослин та сприяє отриманню доброякісної рослинницької продукції відносно вмісту важких металів. Дослідженнями інтенсивності міграції важких металів у системі "грунт-рослина" при застосуванні агрофоски встановлено, що дане добриво активізує міграцію свинцю відносно контролю та суперфосфату (табл. 5). Отже, при застосуванні агрофоски на дерново-середньопідзолистих ґрунтах необхідно вести постійний контроль за якістю сільськогосподарської продукції, оскільки існує можливість інтенсивного надходження свинцю до продукції рослинництва. При розробці технологічних прийомів застосування даного добрива можливо уникнути встановленого негативного явища (шляхом вапнування, внесенням добрив гуматного типу тощо). Таким чином, дослідження міграції важких металів у системі "добриво-грунт-рослина" вказують на нагальну необхідність гігієнічної та екотоксикологічної оцінки нових видів мінеральних добрив та постійного контролю за якістю сільськогосподарської сировини щодо вмісту важких металів, а особливо при використанні фосфорних добрив із підвищеним вмістом токсикантів. Література |