Химический состав фосфогипса

(в пересчете на сухое вещество), % [63]

Сырье для получения фосфорной кислоты	CaO	SO3	P2O5	R2O3	F	Sr	Нерастворимый осадок
Кольский апатитовый концентрат	39,5	56,5	1,0–1,2 0,5–0,6	0,5	0,3	1,8–2,0	0,8
Фосфоритная мука Каратау	33,5	49,0	До 1,6 0,4	0,4	0,3	0,13

Примечание. В числителе – общий P₂O₅, в знаменателе – водорастворимый.

 

В Омской области содержание фтора и стронция в мелиорированных солонцах изучали Г.А. Конарбаева, А.И. Парфенов, Л.В. Березин, в соседней Новосибирской области, близкой по почвенным условиям, – Н.В. Семендяева, Н.И. Добротворская [5, 32, 63].

Фтор относится к высокоопасным элементам. В фосфогипсе фтор находится в составе неразложившегося фторапатита Ca(PO₄)₃ и в форме водорастворимых соединений (HF, H₂Si F₆, Na₂ Si F₆ и др.), по техническим условиям содержание фтора в фосфогипсе в качестве примеси допускается не более 0,3% [36].

Г.А. Конарбаевой установлено, что в пахотных горизонтах корковых многонатриевых солонцов валовое содержание фтора колеблется от 225 до 350 мг/кг, в иллювиальных достигает 500, а в нижних – 400 мг/кг. При этом средний уровень содержания фтора в почвах мира составляет около 320 мг/кг, а допустимое его содержание – 500 мг/кг [32]. Содержание фтора в грунтовых водах солонцов составляет 0,8–0,9 мг/л при ПДК 1,5 мг/л.

Исследованиями установлено, что солонцы обладают способностью поглощать и удерживать фтор в значительных количествах, так как фторид-ионы могут замещать гидроксильные ионы глинистых минералов. Фтор внесенного фосфогипса в основном аккумулируется в слое 0–10 см, содержание его зависит от дозы мелиоранта. На второй год последействия количество элемента резко снижается.

Исследования Н.В. Семендяевой также показывают, что внесение фосфогипса увеличивает содержание водорастворимого фтора в слое почвы 0–10 см и в целом по профилю (с 0,6 мг/кг на контроле до 5,5–8,7 мг/кг в вариантах с фосфогипсом). ПДК водорастворимого фтора в почве составляет 10 мг/кг. Концентрации его в мелиорированных солонцах ниже даже в первые годы мелиорации. С годами происходит связывание некоторого его количества в труднорастворимые соединения, а также передвижение вниз по профилю в слой 50–100 см.

Часть фтора в первые увлажненные годы может мигрировать в грунтовые воды, увеличивая концентрацию с 0,7 до 1,0–1,4 мг/л [63].

Степень опасности поступления токсических элементов в растения определяется дозой мелиоранта, свойствами почвы, видом культуры. В России максимальный допустимый уровень фтора в кормах принят за 20 мг/кг. В то же время на мелиорированном фосфогипсом солонце содержание фтора в соломе ячменя составило 6–7 мг/кг [32].

При благоприятных по увлажнению погодных условиях на малонатриевых мелких солонцах нейтрального типа засоления увеличение дозы фосфогипса с 20 до 60 т/га сопровождалось незначительным повышением содержания фтора в овсе в фазе цветения (с 0,57 до 0,66 мг/кг).

Таким образом, разовое внесение фосфогипса в принятых для региона нормах не грозит загрязнением окружающей среды фтором и не ухудшает качество продукции. Для ограничения поступления фтора в сельскохозяйственную продукцию в Омской области рекомендованная доза разового внесения фосфогипса не должна превышать 20 т/га.

Стронций является микроэлементом близким по химическим свойствам и геохимическому поведению к кальцию. Стронций энергично накапливается в гидросфере, глубинных хлоридных рассолах, кислых изверженных породах, глинах и сланцах. Судя по среднему значению коэффициента биологического поглощения, превышающего 1,0, элемент активно включается в биогенные циклы миграции.

Известно, что валовое содержание стабильного стронция в почве более 600 мг/кг приводит к возникновению эндемических заболеваний животных и человека: стронциевого рахита, остеохондроза, уровской болезни. При этом стронций является малоопасным элементом. Причиной заболеваний является замещение стронцием кальция костной ткани. Соотношение Ca:Sr в почвах биогеохимических провинций, обогащенных элементом, низкое: менее 10–30. Для сравнения, в черноземах Курской области, где заболевания никогда не отмечались, соотношение элементов составляет 180–200 [36].

Таблица 35

Содержание некоторых примесей в фосфогипсе и суперфосфате на различных предприятий, мг/кг

(по данным СибНИИ геологии и минерального сырья) [63]

Вид продукции, предприятие	Al2O3	TiO2	SrO	MnO	Ni	Cu	Cr	Pb	Cd	Zn	As
Фосфогипс, Чирчикский хим­завод					< 10			< 20	< 3		< 2
То же, Воскресенское ПО «Минудобрения»	< 100				< 10		< 10	< 20	< 3		< 2
То же, Красноуральский химзавод					< 10		< 10	< 20	< 3		< 2
То же, Мелеузовский химзавод (из отвала)				< 100	< 10		< 10	< 20	< 3		< 2
То же, с технологической ленты	< 100			< 100	< 10		< 10	< 20	< 3		< 2
То же, Среднеуральский медеплавильный завод				< 100	< 10		< 10	< 20	< 3		< 2
То же, Балаковский химзавод				< 100	< 10		< 10	< 20	< 3		< 2
То же, Степногорский химзавод	< 100			< 100	< 10		< 10	< 20	< 3		< 2
Сыромолотый гипс, Пермское предприятие					< 10			< 20	< 3		5,8
Суперфосфат двойной, г. Ревда					< 10			< 20	< 3		< 2

 

Исследования, проведенные лабораторией по мелиорации солонцов совместно с кафедрой агрохимии ОмСХИ, показали, что содержание стронция в верхнем слое корковых и мелких солонцов Ишим-Иртышского и Омь-Иртышского междуречий лесостепи Омской области изменяется в пределах от 192 до 360 мг/кг. При этом соотношение Ca:Sr равно 43–76. В лугово-черноземных почвах и черноземе обыкновенном количество элемента ниже: 85–170 мг/кг, а Ca:Sr изменяется от 120 до 200.

Применение фосфогипса в качестве мелиоранта может вызвать неблагоприятные эколого-геохимические последствия, так как содержание стронция в нем может достигать 1,4–2,0%, а соотношение Ca:Sr в среднем составляет 12–18.

В полевом опыте в условиях Голубковского стационара применение фосфогипса в дозе 25 т/га увеличило концентрацию обменного стронция по сравнению с контролем с 42 до 65 мг/кг, при этом соотношение Ca:Sr снизилось почти в 2 раза: со 180 до 94. Несмотря на то что с фосфогипсом вносится большое количество кальция, отношение его к стронцию остается на низком уровне или снижается в еще большей степени.

Внесение в почву фосфогипса увеличивало также поступление стронция в надземную массу овса, проса, донника и ячменя. Отношение Ca:Sr в растениях на контроле составляло 60–105, в вариантах с фосфогипсом снижалось до 46–68.

По данным Л.В. Березина [5], на луговых солонцах фосфогипс в дозе 12 т/га не исправлял, но и не ухудшал кальциево-стронциевый баланс в почвах и не оказывал прямого влияния на накопление Sr в растениях.

Количество стронция и соотношение Ca:Sr в почве и растениях в нормативных документах не регламентируется. Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации в 1992 г. были разработаны «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия». Согласно этому документу экологическая ситуация является нормальной, если в растениях и кормах отношение Ca:Sr более 100 наблюдается на всей территории. При соотношении элементов менее 10 на более чем 20% площади территории характеризуется как чрезвычайная экологическая ситуация [36].

Соотнося результаты опытов в Омской области с критериями оценки, можно сделать вывод: соотношение Ca:Sr в растениях на мелиорированных солонцах не достигает опасного уровня. Тем не менее санитарно-экологический контроль накопления стронция в растениях при мелиорации фосфогипсом необходим, так как процесс поступления элементов зависит от конкретных почвенно-экологических, погодных условий, вида культуры.

При мелиорации солонцов фосфогипсом важно не допускать загрязнения стронцием грунтовых вод, соединения которого могут промываться по профилю. Санитарная норма (СанПИН 2.1.4.1074.01) содержания стронция в питьевой воде – до 7 мг/л. По мнению Н.В. Се­мендяевой, Н.И. Добротворской, вымывание стронция из профиля мелиорированных солонцов маловероятно из-за низкой водопроницаемости подсолонцовых горизонтов.

Негативное воздействие на экологическую обстановку при химической мелиорации кроме фтора и стронция могут оказать и микроэлементы – тяжелые металлы (ТМ), находящиеся в мелиорантах в качестве примеси. Следует отметить, что большинство исследователей не наблюдали загрязнения почвы и растений ТМ.

Так, Л.В. Березин [5] отмечает, что при химической мелиорации фосфогипсом в дозах до 25 т/га, как при разовом, так и при двукратном его внесении через 8–10 лет, не установлено загрязнение почв лугового солонцового комплекса ТМ (Zn, Co, Cr, Pb, Ni).

Однако И.Н. Любимова и Т.И. Борисочкина отмечают, что, не смотря на относительную экологическую чистоту отечественного сырья, применение мелиорантов должно сопровождаться систематическими наблюдениями за накоплением фтора, стронция и периодическим контролем за содержанием Cd, Hg, As [36].

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Какие потенциально токсичные элементы в качестве примесей содержатся в фосфогипсе?

2. В чем состоит причина негативного влияния F и Sr на живые организмы?

3. Назовите величины ПДК для F и Sr в почве, воде, растениях. Каково допустимое содержание этих элементов в фосфогипсе?

4. Для чего определяют величины Ca:Sr и Ca:F в почве и растениях? Как они изменяются при мелиорации?

5. Назовите экологически обоснованную норму разового применения фосфогипса в Омской области.

6. Назовите альтернативные фосфогипсу экологически безопасные виды мелиорантов.

 

 

САМОМЕЛИОРАЦИЯ

Солонцы степной зоны при неглубоком залегании карбонатов кальция или гипса (в слое 0–40 см) целесообразно улучшать методом самомелиорации. Суть ее состоит в использовании гипса или карбонатов кальция самой почвы путем глубокой вспашки (плантажной или трехъярусной). При этом происходит снижение плотности солонцового горизонта, улучшается водопроницаемость. Глубина мелиоративной обработки рассчитывается по количеству кальциевых солей, которые необходимо вовлечь из нижних горизонтов для вытеснения обменного натрия, и обычно колеблется в пределах 30–40 см.

В Омской области самомелиорация до последнего времени не применялась, что связано с повышенной засоленностью горизонтов, содержащих карбонаты кальция.

На высококарбонатных средненатриевых солонцах в степной и лесостепной зонах практиковалась комбинированная мелиорация, включающая гипсование по фону трехъярусной вспашки. При этом норма гипса была рассчитана на вытеснение обменного натрия из почвы в слое 0–10 см. Количество обменного натрия в этом слое устанавливалось исходя из среднего его содержания в слое 0–40 см. Гипс при самомелиорации заделывается лущильником. В данном случае цель гипсования заключается в устранении почвенной корки и создании условий, благоприятствующих развитию процесса самомелиорации за счет внутрипочвенных запасов карбоната кальция.

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Улучшение каких солонцов возможно методом самомелиорации? Возможно ли применение самомелиорации для солонцов Омской области?

2. Можно ли проводить самомелиорацию высокогипсовых высокосолончаковатых солонцов? Обоснуйте ответ.

 

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: