Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,570

СОДЕРЖАНИЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (ЦИНКА) С РАЗЛИЧНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ПОЧВ ПЛОЩАДОК РЕГИОНАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ЗЕМЕЛЬ (РМЗ) ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Овсянникова С.В.
При интенсивном антропогенном воз­действии использование природных ресурсов в большинстве почв произошли и происходят зна­чительные изменения процессов накопления и скорости миграции тяжелых металлов.

Особо остро проблема стоит в регионах с развитой горнодобывающей, химической про­мышленностью куда входит Кемеровская область.

Состояние почвенного покрова в Кеме­ровской области можно охарактеризовать как неблагоприятное, что связано с интенсивным развитием горнодобывающей, химической и перерабатывающей промышленности, с нерациональным использованием земель в сельско­хозяйственном производстве, и как следствием этого проявлением процессов деградации и за­грязнение почв различными вредными веще­ствами, которое в последнее время приобретает все большие масштабы, с образованием техно­генных ландшафтов.

Под химическим загрязнением почв сле­дует понимать накопление в почве химических веществ антропогенного происхождения в ко­личествах, представляющих опасность для жи­вых организмов. Опасная ситуация может создаваться, когда вредные химические вещества (тяжелые металлы) накапливаются в почве в со­ставе подвижных соединений, способных ми­грировать по почвенному профилю, усваиваться растениями из почвенного раствора, поступать в состав гидросферы, переносится водными по­токами в зоны аккумуляции и затем поступать в живые организмы, отравляя их.

При оценке экологической опасности по­чвенного загрязнения принимается во внимание его интенсивность, и состав загрязнителей отно­симых к 1 и 2 классам гигиенической опасности в соответствии с ГОСТ № 17.4.1.01-83, цинк от­носится к 1 классу гигиенической опасности. Из­вестно, что первый период полуудаления (т.е. со­кращение начальной концентрации вдвое в почве) для цинка варьирует - от 70 до 510 лет. При та­кой ситуации можно предположить, что продол­жительность пребывания загрязняющих веществ (тяжелых металлов) в почвах практически посто­янно. Удаление тяжелых металлов из почв, идет медленно при процессах выщелачивания, потреблении растениями, водной эрозии, дефляции.

В Кемеровской области на учете состоят 528 предприятий по добыче и разведке полез­ных ископаемых. Добыча 1 млн. тонн угля от­крытым способом сопровождается нарушением 35-50 га земной поверхности, и как следствие, антропогенная нагрузка в области в несколь­ко раз превышает нагрузку соседних регионов в том числе и по содержанию в почвах тяжелых металлов.

В такой ситуации назрела острая необ­ходимость проведения экологического монито­ринга почв в части загрязнения и накопления в почве тяжелых металлов. Ведение такой ра­боты позволит иметь более реальное представление об экологической ситуации в регионе, и даст основу для оценки и прогноза изменения почвенно-экологического состояния на перспек­тиву и для разработки новых технологических приемов восстановления почв.

В Кемеровской области районы сельско­хозяйственное производство, и районы разме­щения горнодобывающих и других промыш­ленных предприятий располагаются в одних почвенно-географических зонах. Антропоген­ная нагрузка на почвенный покров в этих слу­чаях является катастрофической, что приводит к без контрольному загрязнения почв, к получе­нию продукции, содержащей количество тяже­лых металлов, превышающие ПДК.

Опасность загрязнения почв усугубляет­ся тем, что химическое загрязнение длительное время не проявляется в силу высокой буферно-сти зональных почв и служит мощным факто­ром разрушения биосферы в целом.

Мониторинговые исследования состоя­ния почв на территории Кемеровской области были проведены согласно положения «О мони­торинге земель» утвержденного Постановлени­ем РФ № 491 от 15.07.1992 и по программе выполнения Регионального мониторинга земель (РМЗ) Кемеровской области 1995-2005 гг., на­блюдения проведены в 7 опорных пунктах, на 30 базовых площадках мониторинга в 104 кон­трольных точках.

Базовые площадки мониторинга установ­лены во всех природно-климатических зонах Ке­меровской области с учётом рельефа, почвенно­го покрова, производственно-технологических условий с тем, чтобы максимально учесть мно­гообразие антропогенных факторов влияющих на накопление тяжелых металлов (цинка) в по­чвах Кемеровской области. Опорные пункты «Яшкинский» и «Тяжинский» характеризуют зону южной тайги и расчлененной северной ле­состепи, «Кемеровский» и «Топкинский» - ле­состепь Кузнецкой котловины, «Ленинск-Куз­нецкий» и «Беловский» - островную лесо­степь, степное ядро Кузнецкой котловины, «Но­вокузнецкий» - зону лесостепи предгорий.

Объектами мониторинговых исследова­ний на опорных пунктах и площадках наблю­дений РМЗ Кемеровской области явились наи­более распространенные типы и подтипы почв: темно-серые лесные почвы, черноземы выщелоченные и оподзоленные среднемощные средне-гумусные тяжелосуглинистые. Почвы обладают высокой буферностью и имеют высокое почвен­ное плодородие.

Известно, что значительная часть тяжелых металлов, загрязняющих природную среду, по­падает в почву, которая служит их мощным ак­кумулятором и практически не теряет их со вре­менем. Особенно прочно тяжелые металлы за­крепляются в гумусовых горизонтах почвы. По программе наблюдений, в каждой контрольной точке из гумусовых горизонтов (0-30 см) на ба­зовых площадках опорных пунктов, были отобра­ны почвенные образцы для определения в них тя­желых металлов.

Для оценки содержания тяжелых метал­лов (цинка) в почвах использовались значения предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в почве ГН 2.1.7.2041-06, 2006 [7]. В России значения ПДК в почвах установлены только для 9 тяжелых металлов [4].

Результаты аналитических определений обработаны статистическими методами, с ис­пользованием программы Statistica [2].

По результатам проведенных исследова­ний относительное содержание цинка (Zn) в по­чвах опорных пунктов составляет в среднем 2,5 %. Абсолютный максимум 57,8 мг/кг зареги­стрирован в почвах опорного пункта «Беловский» на площадке «Цинк» в 1999 г. и абсолютный ми­нимум 0,17 мг/кг в почвах опорного пункта «Ке­меровский» на площадке «Береговой» в 1999 г

Ранжирование опорных пунктов пока­зывает, что наибольшее содержание выявляет­ся на пунктах «Беловский», «Новокузнецкий», «Кемеровский», среднее - «Топкинский», «Тяжинский», наименьшее - «Яшкинский» и «Ле­нинск-Кузнецкий» (таблица 1).

Таблица 1. Ранжирование опорных пунктов по содержанию в почве цинка, мг/кг

Ранг

Опорный пункт регионального мониторинга земель (РМЗ)

Содержание цинка, мг/кг

1

«Яшкинский»

0,73

2

«Ленинск-Кузнецкий»

0,87

3

«Тяжинский»

1,01

4

«Топкинский»

1,16

5

«Кемеровский»

1,82

6

«Новокузнецкий»

1,85

7

«Беловский»

2,90

Исследования многих ученых показыва­ют, что основную роль в формировании количе­ственного состояния данных элементов в почвах играют генезис. Кроме того, содержание метал­лов в почве напрямую связано с реакцией сре­ды, количеством в почве органического веще­ства (гумуса), биологическим круговоротом ве­ществ, гранулометрическим составом, и др. [5].

Гранулометрический состав почв ока­зывает прямое влияние на закрепление тяже­лых металлов в почве и их освобождение. По­чвы опорных пунктов регионального монито­ринга земель (РМЗ) относятся к тяжелосуглини­стым разновидностям, поэтому почвы тяжелого гранулометрического состава характеризуются меньшей потенциальной опасностью поступле­ния тяжелых металлов в растения.

Поглощение тяжелых металлов почва­ми существенно зависит от кислотности почв, а также от анионного состава почвенного раст­вора. Это прежде всего относится, к широко рас­пространенному загрязнителю окружающей среды - цинку. Степень подвижности тяжелых ме­таллов в различных почвах в большей степени зависит от реакции среды почвенного раствора. Так в щелочной и сильнощелочной реакции сре­ды рН = 7,5-9,5 - степень подвижности цинка характеризуется как слабоподвижный элемент, в кислой (рН менее 5,5), слабощелочной и ней­тральной (рН = 5,5-7,5) - степень подвижно­сти цинка характеризуется как подвижный эле­мент. Зональные почвы опорных пунктов - чер­ноземы выщелоченные и оподзоленные имеют показатель реакции среды почвенного раствора (рН 5,7-6,8 ед), что характеризует степень под­вижности цинка в почве как подвижный элемент.

Содержание гумуса в почвах напрямую связано с их способностью адсорбировать тя­желые металлы. Почвы с высоким содержанием гумуса образует с тяжелыми металлами слож­ные комплексные соединения, что снижает их доступность для поглощения растениями [1; 3]. Почвы (черноземы выщелоченные и оподзолен-ные) опорных пунктов регионального монито­ринга земель (РМЗ) по содержанию гумуса от­носятся к среднегумусным (9-6 %) и тучным (более 9 %) видам. Органическое вещество яв­ляется лучшим сорбентом тяжелых металлов. В составе гумуса преобладают гуминовые кис­лоты которые в комплексе с металлами (цинк) малоподвижны, и нерастворимы в кислой сре­де, что способствует накоплению тяжелых ме­таллов в органогенном горизонте. В этом случае появляется так называемый иммобилизующий эффект органического вещества по отношению к тяжелым металлам.

Катионообменная способность почв обу­словлена содержанием и минералогическим со­ставом илистой фракции, и содержанием в по­чве гумуса [1; 3]. Почвы опорных пунктов реги­онального мониторинга земель (РМЗ) обладают высокой емкостью катионного обмена, что спо­собствует проявлению большей удерживающей способности почв по отношению к тяжелым ме­таллам (цинка), и снижает их доступность рас­тениям и живым организмам.

Динамика изменений содержания в по­чвах цинка по этапам исследования в 1995, 1999 и 2005 г.г. показывает, что содержание цинка (Zn) остается примерно на одном уровне. Со­держание цинка в почвах варьирует в пределах 1,7-1,6 мг/кг почвы по этапам мониторинговых исследований.

Таким образом, анализ содержания цинка в почвах опорных пунктов показывает, что наи­большее содержание элемента выявлено в по­чвах опорных пунктов «Беловский», «Новокуз­нецкий», «Кемеровский», среднее - «Топкинский», «Тяжинский», наименьшее - «Яшкин-ский» и «Ленинск-Кузнецкий». Почвы обладают высоким почвенным плодородием, что позволя­ет говорить о проявлении большей удерживаю­щей способности почв по отношению к тяже­лым металлам (цинку) и меньшей их доступно­сти растениям.

Список литературы

  1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в по­чвах и растениях. - Л.: Агропромиздат, 1987, 142 с.
  2. Дмитриев, Е.А. Математическая ста­тистика в почвоведении /Е.А. Дмитриев. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 319с.
  3. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в си­стеме почва-растение. - Новосибирск: Наука, 1991, 150 с.
  4. Майстренко В.Н., Химитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия, 1996. 316 с.
  5. Пинский Д.Л. Физико-химические ас­пекты мониторинга тяжелых металлов в поч­вах / Региональный экологический монито­ринг. - М.: Наука, 1983 С. 114-120.
  6. Черных, Н.С. Милащенко Н.З., Ладонин В.Ф. Экологическая безопасность и устой­чивое развитие. Книга 5. Экологические аспек­ты загрязнения почв тяжелыми металлами. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2001. 148 с.
  7. ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допусти­мые концентрации (ПДК) химических веществ в почве, утвержденные Главным государствен­ным санитарным врачом Российской Федерации 19 января 2006 года.

Библиографическая ссылка

Овсянникова С.В. СОДЕРЖАНИЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (ЦИНКА) С РАЗЛИЧНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ПОЧВ ПЛОЩАДОК РЕГИОНАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ЗЕМЕЛЬ (РМЗ) ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2010. – № 9. – С. 75-77;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=903 (дата обращения: 25.05.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074