О проблеме стронциевого загрязнения при известковании кислых почв конверсионным мелом

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГНУ ВНИИ Агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

О проблеме стронциевого загрязнения при известковании кислых почв конверсионным мелом

д-р с.-х. наук А.В. Пуховский

Аннотация

Конверсионный мел (КМ) - отход производства комплексных удобрений, по химическому составу является практически чистым карбонатом кальция, с небольшой технологической примесью соединений азота и фосфора, а также 1…2 % стабильного стронция - химического аналога кальция. С агрономической точки зрения КМ - дешевое и очень эффективное средство для известкования кислых почв, не уступающее стандартной известняковой муке, однако примесь стронция привела к дискуссии по вопросу экологической регламентации правил и доз внесения этого мелиоранта. На основании анализа данных по токсикологии стронция и существующих нормативных документов и предложена методика расчета доз КМ, обеспечивающих благоприятное соотношение Ca/Sr.

Annotation

The conversion calcium carbonate (CCC) is a waste of complex fertilizer manufacture having small technological impurity of connections of nitrogen and phosphorus, and also 1… 2 % of stable strontium. From the agronomical point of view of CCC is a cheap and very effective agent for liming of the acid soils, not conceding to a standard calcareous powder, however the strontium impurity has led to discussion concerning an ecological regulation of rules and doses. On the basis of the analysis of data on toxicology of strontium and existing standard documents the method of CCC dose caculations of the providing favorable parity Ca/Sr was proposed.

Конверсионный мел (КМ) - отход производства комплексных удобрений, по химическому составу является практически чистым карбонатом кальция, с небольшой технологической примесью соединений азота и фосфора, а также 1…2 % стабильного стронция - химического аналога кальция. С агрономической точки зрения КМ - дешевое и очень эффективное средство для известкования кислых почв, не уступающее стандартной известняковой муке, однако примесь стронция привела к дискуссии по вопросу экологической регламентации правил и доз внесения этого мелиоранта [1…9].

Согласно ГОСТ- 17.4.1.02 стронций относится к 3-му классу опасности, гигиенический норматив для питьевой воды по ГОСТ 2874-82 составляет 7 мг/л. По существующим критериям [9] , экологическим бедствием считается, если свыше 20% территории имеет соотношение кальций/стронций в растениях и кормах меньше 1, чрезвычайной считается ситуация при соотношении 1…10, относительно благополучной считается соотношение свыше 100 на всей территории или 50…100 до 20 % территории. Эти критерии опираются на работы Биогеохимической лаборатории, в частности работу [10], который описал появление эндемической хондродисторофии - как заболевание для людей и скота в Таджикистане, вызванное чрезмерным поступлением Sr из почвы (содержание свыше 1000 мг/кг), растений и воды (до 50 мг Sr/л), те же причины считают источником эндемического заболевания Кишина-Бека, широко известного под названием уровской болезни. Однако согласно другим данным в возникновении этого заболевания играют немаловажную роль диспропорции в содержании таких элементов как селен, иод, барий, молибден [10], а также недостаточное поступление кальция и витамина Д [11]. Из обобщенных данных токсикологических исследований с животными получена оценка максимального безопасного поступления стронция в организм человека, которая примерно в 50…70 раз превышает среднее потребление [11]. Однако еще более важным в рассмотрении данного вопроса является тот факт, что стронций давно и в существенно больших дозах применяется в клинической практике лечения остеоопороза и некоторых других заболеваний с продолжительностью лечения измеряемую годами, с хорошими многократно проверенными на больших группах пациентов клиническими результатами и без явно выявленных негативных последствий от таких аномально высоких доз стронция [11…13]. Следовательно, весьма вероятно, что опасность загрязнения почвы и продукции стронцием сильно преувеличена и не относится к числу действительно приоритетных. Так, только конъюнктурными соображениями можно объяснить принятое требование повсеместного контроля за содержанием стронция в известняковой муке, в которой содержание этого элемента всегда соответствовало требованиям самых строгих стандартов.

Тем не менее, если ориентироваться на существующие нормативы и критерии, то для поддержания относительно благоприятного соотношения кальций/стронций в кормах и растениях (>100) необходимо поддерживать благоприятное соотношение доступных форм этих элементов в почве. Из многочисленных литературных данных по этому вопросу известно, что на фоне общей закономерности симбатного поступления стронция и кальция в растения из почвы существует ряд дискриминационных механизмов как в отношение поступления кальция, так и стронция [14, 15]. В результате, для разных культур и почвенных условий наблюдаются различные коэффициенты дискриминации, хотя по данным [15] для зерновых культур и картофеля, имеющих наиболее важное значение в структуре массового потребления продуктов питания, наблюдается преимущественная дискриминация стронция. Таким образом, обеспечение благоприятного соотношения в почве гарантирует для этих культур благоприятное соотношение в продукции. Кроме того, еще следует отметить, что в самом КМ соотношение Ca/Sr даже на основании существующих критериев можно квалифицировать только как не совсем благоприятное, но отнюдь не как критическое или катастрофическое.

Предлагаемая методика расчета рекомендуемых доз КМ для обеспечения благоприятного соотношения Ca/Sr в почве (и, тем самым, в рамках упомянутых выше допущений в растениях и кормах) основана на решении системы неравенства, соответствующем существующему критерию экологически относительно благополучной территории и балансовых уравнений, связывающих исходный запас обменных форм стронция и кальция с контролируемых агрохимической службой обменным кальцием

где [Ca]_обм, [Ca]_исх - содержание и запас обменного кальция в почве (в мг-экв/100 г и кг/га, соответственно); б - исходное соотношение обменных форм стронция и кальция, 0,015 - массовая доля стронция в КМ; 0,37 - массовая доля кальция в КМ.

В результате преобразований и подстановок получаем формулу для расчета допустимых доз КМ

.

Результаты расчета допустимых доз КМ в зависимости от исходного содержания в почве обменного кальция и исходного кальций/ стронциевого отношения приведены в табл. 1. Как видно из результатов расчета, допустимые дозы КМ зависят от исходного уровня [Ca]_обм и исходного соотношения обменных [Ca] и [Sr]. Таким образом, эти показатели подлежат обязательному контролю при использовании КМ. Превышение расчетных норм КМ допустимо, только если они вносятся в смеси с другими известковыми материалами. Для этой цели рекомендуется использовать доломитовую муку, поскольку это позволяет одновременно откорректировать кальций - магниевое соотношение.

Таблица 1. Предельные дозы КМ при известковании для обеспечения благоприятного Ca/Sr в почве в зависимости от исходного содержания обменного Са

Например, при разбавлении КМ доломитовой мукой или известняковой мукой 1:1 содержание стронция в смеси уменьшится до 0,75 %. Пренебрегая изменением содержания кальция в смеси, после коррекции расчетной формулы

,

проводим расчет допустимых доз (табл. 2). Как видно из результатов расчета, допустимые дозы при тех же начальных условиях увеличились в 3 раза, что соответствует увеличению экологически безопасных доз КМ в 1,5 раза. Аналогичный эффект может быть достигнут и без предварительного смешивания, если чередовать внесение КМ и известняковой или доломитовой муки.

Таблица 2. Предельные дозы смеси КМ с доломитовой или известняковой мукой (1:1) для обеспечения благоприятного Ca/Sr в почве

Отметим, что в данном расчете не учитываются возможные варьирования Ca/Sr в пространстве (вследствие неравномерного внесения) и во времени (вследствие несколько разной скорости растворения карбонатов кальция и стронция). Однако эти нормы обеспечат безопасное соотношение для Ca/Sr в растительной продукции на уровне больших хозяйств, районов и областей как в среднем, так и в пределах допускаемых процентов аномалий. А массовое применение КМ для известкования кислых почв в указанных дозах гарантировано обеспечит экологически безопасную и экономически выгодную утилизацию КМ в сельском хозяйстве и повысит продуктивность сельхозугодий. С позиции существующих нормативов, навязываемый в настоящее время повсеместный контроль известняковой муки на содержание стронция не только не имеет никакого научного обоснования, но и является бесполезной тратой средств налогоплательщиков и сельхозпроизводителей.

конверсионный мел доза почва

Библиографический список

1. Аканова Н.И. Кальцийсодержащие отходы промышленности - источник известковых удобрений /Н.И Аканова., И.А. Шильников, М.Л. Кирпиченков, M.B. Никифорова. //Химия в сельском хозяйстве. 1996. № 6. С. 17-19.

2. Аканова Н.И. Агроэкологическая оценка известьсодержащих отходов промышленности // Агрохимический вестник. 2000. № 2. С. 20-22.

3. Шишкин А.ф. Эффективность новых известковых удобрений. - М., 2002. 297 с.

4. Аканова Н.И. Агроэкологическая и энергетическая эффективность сочетания известкования с минеральными удобрениями / Автореф. дис….д-ра биол. наук. /Всерос. НИИ удобрений и агропочвоведения им. Д.Н.Прянишникова. - М., 2001. 36 с.

5. Литвинович А.В., Павлова О.Ю., Лаврищев А.В. Накопление стабильного стронция сельскохозяйственными культурами при известковании дерново-подзолистых почв конверсионным мелом. //Агрохимия. 2000. № 9. С. 80-88.

6. Литвинович А.В.; Лаврищев А.В. Стронций в системе удобрения (мелиоранты)-почва-природные воды-растения-животные (человек). //Агрохимия. 2008. № 5. С. 73-86

7. Литвинович А.В., Павлова О.Ю., Лаврищев А.В., Витковская С.Е. Экологические аспекты известкования почв конверсионным мелом. //Плодородие. 2005. № 1. С. 23-26.

8. Пушкарева Н.Г., Маковский Р.Д. Влияние химмелиорантов на поступление стронция в растения. //Агрохимический вестник. 2008. № 3. С. 13-15.

9. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайных экологических ситуаций и зон экологического бедствия. /Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской федерации, 30.11.1992. - М., 1992. 58 с.

10. Ковальский В.В. Геохимическая экология. - М.: Наука, 1974. 19 с.

11. http://www.atsdr.cdc.gov/ toxprofiles/tp159.html/ от 20.04.2009

12. Skoryna, S.C. Effects of oral supplementation with stable strontium. Can. Med. Assoc. J. 1981.- No125(7)- p. 703-712.

13. Michael Uzick, N.D http://www.denvernaturopathic.com/ news/ strontiummonograph.html от 20.04.2009

14. Andersen A. J. Plant Accumulation of Radioactive Strontium with Special Reference to the Strontium-Calcium Relationship as Influenced by Nitrogen /Danish Atomic Energy Commission, Denmark, 1973.- р.56

15. Ермохин Ю.И.; Иванов А.Ф. Влияние удобрений на содержание и соотношение кальция и стронция в почве и растениях. //Агрохимический вестник. 2004. № 4. С. 18-21.

Размещено на Allbest.ru