Экотоксикологическая характеристика стронция, источники его поступления, распространения и влияние на компоненты биосферы

Предельно допустимые концентрации стронция в растениях вследствие его малой токсичности, но при большой интенсивности бионакопления научными исследованиями разработаны, хотя сведений имеется мало. Известно содержание его в продуктах питания и кормах (в мг/кг): пшенице - 3,0, ржи - 7,8-70,2, ячмене - 43,2, гречихе - 2,7-6,8, горохе - 6,5-39,1, кукурузе - 0,0008-0,02, картофеле - 0,05, свекле сахарной и столовой - 0,02-0,14, овсе - 0,46, клевере -  1,3, многолетних травах - 0,5-7,9, свекле кормовой - 33,0, сое кормовой - 138,0, силосе - 63,1. Много стронция содержится в ароматической зелени – петрушке, укропе, базилике. При этом с продуктами питания и

питьевой водой в  сутки в организм взрослого человека может поступать до 14-22 мг стронция /4/.   

Критериями количественного  уровня загрязнения окружающей среды соединениями стронция являются следующие показатели: ЛД₅₀, ПДК_Р.З., ППК_ОРЛ, ППК_С.Р.В., ПДК_В, М_КБ (табл.1) /10/.

 

Таблица 1 – Контролируемые показатели соединений стронция в воде, воздухе, почве и продуктах питания 

 

Соединения	ЛД50	ПДКР.З.	ППКОРЛ	ППКС.Р.В.	ПДКВ	МКБ	Класс опасности
Sr(OH)2	-	1,0	-	-	2,0	-	2
SrCO3	-	6,0	-	-	2,0	26,0	4
Sr(NO3)2	1826	1,0	12,0	26,0	2,0	26,0	2
SrO	-	1,0	-	-	2,0	-	2
SrSO4	-	6,0	11,5	> 11,5	11,5	26,0	4
SrPO2	-	-	13,0	> 13,0	13,0	26,0	3
SrCl2	-	-	13,0	> 13,0	13,0	26,0	3

 

ЛД₅₀ – летальная доза химического вещества, вызывающая при введении в организм гибель 50 % особей, мг/кг.

ПДК_р.з. – предельно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³.

ППК_орл – подпороговая концентрация химического вещества в водоеме, определяемая по органолептическим показателям.

ППК_с.р.в. – подпороговая концентрация химического вещества, не влияющая на санитарный режим водоема (сапрофитную микрофлору, биологическую потребность в кислороде и др.).

ПДК_В – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемой для рыбохозяйственных целей, мг/л.

М_ЛБ – максимальная концентрация вещества, которая при постоянном воздействии в течении длительного времени не нарушает протекание биохимических процессов /9/.    

 

6. Расчет внесения токсиканта по нормам внесения органических и минеральных удобрений.

Известно: площадь пашни 1 га, нормы внесения органических удобрений (навоз крупного рогатого скота (КРС), свиной навоз); нормы внесения минеральных удобрений (мочевина, двойной суперфосфат, аммофос), содержание стронция в удобрениях (табл. 2).

 

Таблица 2. Исходные данные для расчета внесения токсиканта с удобрениями 

 

Показатель	Минеральные удобрения			Органические удобрения
	Мочевина	Суперфосфат	Аммофос	Навоз КРС	Свиной навоз
Содержание Sr в удобрениях, мг/кг	1,5	75,0	27,0	22,0	38,0
Норма удобрений, кг/га	90,0	60,0	80,0	30000,0	40000,0
Влажность удобрений, %	15,0	15,0	15,0	75,0	91,0

 

 

Решение:

1. Нахождение нормы  внесения удобрений, в кг сухого вещества на 1 га:

 

                              М_сух = М₁ – М₁ ^. W_{М 1}  / 100,

 

    где М_сух - масса сухого вещества удобрения, кг/га,

М₁ – норма сырого удобрения, кг/га,

W_{М 1} – влажность, % от массы сырого удобрения,

   100 – коэффициент  перевода % в доли.

 

Т.о., М_сух (мочевина) = 90 – 90^. 15 / 100 = 76,50 кг/га, М_сух (суперфосфат) = 60 – 60 ^. 15 / 100 = 51,0 кг/га, М_сух (аммофос) = 80 – 80 ^. 15 / 100 = 68,0 кг/га,                                                                                                                              

М_сух (навоз КРС) = 30000 – 30000 ^. 75/ 100 = 7500 кг/га,   М_сух (свиной навоз) = 40000 – 40000 ^. 91 / 100 = 3600 кг/га.    

2. Расчёт внесения  стронция удобрениями: 

 

                                             С_н = С_э ^. М_сух  / 1000,

 

      где  С_н – содержание стронция в норме внесенного удобрения, г/га,

             С_э – содержание стронция в удобрении, мг/кг сухой массы,

             М_сух – масса сухого вещества удобрения, кг/га,

             1000 – коэффициент перевода кг в г. 

Т.о., С_н (мочевина)  = 1,5 ^. 76,50/1000 = 0,11475 г/га,

С_н (суперфосфат)  =75 ^. 51,0/1000 = 3,825 г/га,              

  С_н (аммофос)  = 27 ^. 68,0/1000 = 1,836 г/га,

С_н (навоз КРС)  = 22 ^. 7500/1000 =  165,0 г/га,

С_н (свиной навоз) = 38 ^. 3600/1000 =  136,8 г/га.

Все выше полученные данные внесены в таблицу 3.

 

Таблица 3. Расчет внесения стронция нормами  органических и минеральных удобрений 

 

Удобрение	Норма удобрения (М1), кг/га	Влажность  (WМ 1 ),%	Мсух , кг/га	Содержание стронция, мг/кг сухого в-ва	Масса вносимого Sr (Сн), г/га
Мочевина	90,0	15,0	76,50	1,5	0,11475
Суперфосфат	60,0	15,0	51,00	75,0	3,82500
Аммофос	80,0	15,0	68,00	27,0	1,83600
Навоз КРС	30000,0	75,0	7500,0	22,0	165,000
Свиной навоз	40000,0	91,0	3600,0	38,0	136,800

 

По результатам вычислений можно сделать вывод о том, что основная масса стронция поступает  в почву при внесении даже в  сравнительно невысоких дозах суперфосфата, в меньшей степени аммофоса. Это  объясняется тем, что часть соединений стронция содержится в фосфорном удобрении в качестве примеси, и  суперфосфат является компонентом сложного удобрения

аммофоса. И если взять  дозу навоза, аналогичной норме внесения суперфосфата, то получится, что масса  вносимого в почву стронция будет  равна  0,21 и 0,33  г/га свиного навоза и навоза КРС соответственно. Т.е., загрязнение почвы в результате внесения органических удобрений будет практически неощутимо по сравнению с внесением фосфорных удобрений.  

 

 

 

 

 

 

7.Расчёт выноса стронция сельскохозяйственными культурами.

Известно: площадь пашни 1га, урожайность с/х культур с 1 га: зерновых    1,8 т (отношение  зерна к соломе 1:1); зернобобовых -2,2 т, (отношение зерна к соломе 1:2); листьев овощей – 2 т; многолетних  трав – 3,5 т., влажность с/х культур: зерновых – 14 %, зернобобовых – 14 %, листьев овощей – 25 %  многолетние травы – 17 %, содержание стронция в сельскохозяйственных культурах (таблица 4).

Таблица 4 – Исходные данные для  расчета выноса токсиканта культурами

 

Показатель	Зерновые		Зернобобовые		Листья овощей	Многолетние травы
Урожайность, т/га	0,90	0,90	0,75	1,45	2,00	3,50
Соотношение продукции	1	1	1	2	-	-
Содержание Sr, мг/кг сухого в-ва	2,00	0,0001	39,00	0,0001	0,0001	5,00
Влажность культур, %	14,00		14,00		25,00	17,00

 

Решение:

1. Расчет массы сухого  урожая с учетом влажности:

 

                                       М_сух = У – У ^. W / 100,

 

где М_сух - масса сухого вещества урожая, кг/га,

      У –  урожайность культуры, кг/га,

      W – влажность, %.

Т.о., М_сух (зерновые) = 900 – 900 ^. 14,0 / 100 = 774 кг/га,

 М_сух (зерно зернобобовых) = 750 – 750 ^. 14,0 / 100 = 645 кг/га,

 М_сух (солома зернобобовых) = 1450 – 1450 ^. 14,0 / 100 = 1247 кг/га,

М_сух (листья овощей) = 2000 – 2000 ^. 25,0 / 100 = 1500 кг/га,

М_сух (многолетние травы) = 3500 – 3500 ^. 17,0 / 100 = 2905 кг/га.

2. Расчет выноса стронция  урожаем культур: 

 

                                      В_Sr =  М_сух ^. С_Sr / 1000,

 

где   В_Sr – вынос стронция урожаем, г/га,

        М_сух - масса сухого вещества урожая, кг/га,

        С_Sr – содержание стронция, мг/кг сухого вещества урожая,

        1000 – коэффициент перевода кг  в г. 

Т.о., В_Sr (солома зерновых) = 774 ^. 2,00 / 1000 = 1,548 г/га,

В_Sr (зерно зерновых) = 774 ^. 0,0001 / 1000 = 0,0774 ^. 10³ г/га,

В_Sr (листья зернобобовых) = 1247 ^. 39,00 / 1000 = 48,633 г/га,

В_Sr (зерно зернобобовых) = 645 ^. 0,0001 / 1000 = 0,0645 ^. 10³ г/га,

В_Sr (листья овощей) = 1500 ^. 0,0001 / 1000 = 0,15 ^. 10³ г/га,

В_Sr (многолетние травы) = 2905 ^. 5,00 / 1000 = 14,525 г/га.

Все выше полученные данные внесены в таблицу 5.

Таблица 5 – Расчет выноса стронция сельскохозяйственными культурами

 

Культура	Масса сухого вещества продукции, кг/га			Вынос стронция продукцией культур, г/га сухого вещества
	Основной		побочной	Основной		побочной
Зерновые	774,0	774,0		0,0774 . 103	1,548
Зернобобовые	645,0	1247,0		0,0645 . 103	48,633
Овощи	1500,0	-		0,15 . 103	-
Многолетние травы	2905,0	-		14,525	-