Введение к работе
Актуальность проблеми. Фосфор - один из биогенных элементов, он входит в состав жизненно важных соединений, таких как ДНК, АТФ, АДФ, фосфолипиды.
Соединения фосфора в основном в виде НрРОд, Pof", НР0^7 являются важнейшими составляющими в питании растений. Урожайность сельскохозяйственных культур напрямую зависит от содержания фосфатов, доступных для растений. Продуктивность растений плавно возрастает при увеличении концентрации растворимых фосфатов до 30 мг/100г почвы, после этого, концентрационного предела урожайность практически не меняется и даже может уменьшаться.
Цикл фосфора представляет собой совокупность последовательных превращений фосфорсодержащих веществ в окружающей среде. Особенностью цикла фосфора является то, что часть фосфорных соединений попадает-, в денные отложения и тем самым на длительное время выводится из обращения. Особенно сильные нагрузки на цикл фосфора наблюдаются в местах расположения предприятий фосфорной промышленности. При производстве фосфора образуются значительные количества отходов, которые, попадая в окружающую среду, изменяют фосфорный баланс почв и, следовательно,могут вызывать крайне неблагоприятные последствия для всей экосистемы исследуемого региона.
Так как основные процессы цикла фосфора происходят в почвенном слое при участии микроорганизмов, то на скорость трансформации фосфорных соединений б почве будут влиять параметры окружающей среды,, такие как влажность и температура почвы. Поскольку по прогнозам в следующем тысячелетии средняя глобальная температура может увеличиться на 1-4 С, то представляет интерес изучить, как эти климатические изменения повлияют на цикл фосфора и фосфорный баланс почв.
Несмотря на большое количество, исследований, посвященных процессам, происходящим в цикле фосфора, практически отсутствуют работы по оценке воздействия на него антропогенных факторов.
Таким образом, изучение влияния антропогенных факторов на цикл фосфора представляется важной и актуальной задачей.
Настоящая работа проведена в рамках Федеральной- программы "Экологическая безопасность Россни"Сконтракт'ЭБР 25-93, раздел 2.3.6 "Разработка комплекса методик оценки экологически}; последствий химического загрязнения геологической среды.J.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Еыяеить взаимосвязь между антропогенных! воздействиями и функцией отклика цикла фосфора на эти воздействия, используя результаты собственных многолетних наблюдений за почвами в районе
расположения Чимкентского фосфорного завода СЧІІ0 "Фосфор"), а также литературные данные.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1.Осуществить наблюдение по нескольким составляющим фосфорного баланса почв: содержание общего фосфора, содержание неорганического фосфора,содержание фосфорорганических соединений, содержание подвижных фосфатов.
2. Соотнести результаты наблюдений с характером и количеством
выбросов соединений фосфора (в расчете на пентоксид фосфора) в
атмосферу, а также с параметрами климата исследуемого региона.
Изучить распределение различных форм фосфора в почве в зависимости от расстояния до источника поступления пентоксида фосфора в атмосферу.
-
Построить динамическую систему фосфорных потоков в почве.
-
Математически описать систему и получить критерии, позволяющие определить области устойчивого функционирования цикла.
5.Получить зависимости, связывающие параметры окружающей среды с показателями фосфорного баланса почвы.
,На основании девятилетних наблюдений за фосфорным балансом почвы построена динамическая система фосфорных потоков в почве, удовлетворительно описывающая характер изменений фосфорного баланса почв при наличии антропогенных нагрузок на цикл фосфора.
Впервые получены аналитические зависимости критериального типа, отражающие взаимосвязь между концентрациями фосфорных соединений в почве и параметрами окружающей среды. Критерии, включающие в себя характеристики окружающей среды, такие как влажность и температура воздуха и почвы, определяют области устойчивого функционирования цикла фосфора.
Полученные уравнения позволяют оценить изменение параметров функционирования цикла фосфора при глобальном изменении климата.
Проанализировано влияние ионов тяжелых металлов на цикл фосфора. На основании экспериментальных данных установлено, что наличие ионої свинца вызывает ускоренное накопление труднорастьоримых фосфатов. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.
Получены уравнения, позволяющие оценить фосфорный баланс почвы лс параметрам климата исследуемого региона. При помощи критериев можнс произвести оценку устойчивости функционирования цикла фосфора прі антропогенных нагрузках. Применение критериев в оценке фосфорной баланса почвы обеспечивает подходы к прогнозированию изменени:
урожайности растений при глобальном изменении климата.
Основные результаты работы представлены в докладах на 5-ой и 6-ой Международных конференциях по глобальному потеплению, Сан-Франциско, 1994, 1995 гг.
По теме диссертации опубликовано четыре работы.
На защиту выносятся: результаты наблюдений за фосфорными соединениями в почве в районе расположения ЧІ10 "Фосфор"; результаты анализа воздействия выбросов пентоксида фосфора в атмосферу на. фосфорный баланс почвы; динамическая система фосфорных потоков в почве; аналитическое описание динамической системы потоков; уравнения, характеризующие функцию отклика _ цикла фосфора на антропогенные воздействия; прогноз фосфорного режима почв при изменяющихся климатических условиях;влияние ионов тяжелых металлов на содержание фосфорных соединений В ПОЧЕЄ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ