Тяжелые металлы в почвах антропогенных ландшафтов Волгограда

Тяжелые металлы в почвах антропогенных ландшафтов Волгограда / А. А. Околелова, Е. В. Баева, А. С. Касьянова [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2013. — № 4 (51). — С. 159-161. — URL: https://moluch.ru/archive/51/6636/ (дата обращения: 17.06.2022).

В крупных промышленных городах почвы испытывают хронический стресс, одной из причин которого является постоянное прогрессирующее поступление поллютантов. Пылегазовые выбросы химических предприятий и автомобильного транспорта создают мощные техногенные потоки тяжелых металлов, которые осаждаются на почвенный покров, вызывая негативные изменения его экологического состояния.

Для проведения сравнительной оценки антропогенной нагрузки нами были выбраны объекты, расположенные в различных по виду и интенсивности антропогенной эксплуатации ландшафтах: агроценозы (УНПЦ «Горная поляна», пашня и целина), в черте Волгограда — ботанический памятник природы «Григорова балка», окрестности ВолГАУ (аграрный университет), метеостанции, ВолГУ (университет), Соленого пруда, санитарно защитные зоны промышленного предприятия «ОРТЕХ». В почвах Григоровой балки нами ранее было изучено содержание тяжелых металлов [5]. В остальных объектах подобные исследования проводились впервые.

Тяжелые металлы определяли атомно-адсорбционным методом, на приборе «СПЕКТ-5–3» — Pb , Cd , Zn , Co , а концентрацию Hg — на приборе «Юлия-МК». Для оценки антропогенной нагрузки нами были определены валовые формы тяжелых металлов в гумусовых горизонтах исследуемых почв (табл. 1). Диапазон изменения содержания валовых форм тяжелых металлов в исследуемых почвах и нормативы указаны в таблице 2.

Интенсивное поступление на почвенный покров тяжёлых металлов наблюдается не только на территории санитарно-защитных зон промышленных предприятий, но и в районах жилой застройки. Основная причина заключается в комплексном воздействии на почву и ландшафты стационарных (промышленные предприятия, бытовые отходы) и подвижных (транспорт) источников загрязнения.

Ртуть . Кларк ртути в почве не установлен, но по оценку В. В. Добровольского его значение составляет 0,12 [4]. Пределы колебаний в незагрязненных почвах ртути — 0,01–0,7 мг/кг [7].

Валовое содержание химических элементов в почвах, мг/кг

Объект, тип почвы

Григорова балка, лугово-каштановая, супесчаная

Григорова балка, лугово-каштановая, легкосуглинистая

УНПЦ «Горная поляна, светло-каш-тановая тяжелосуглинистая, пашня

УНПЦ «Горная поляна, светло-каштановая легкосуглинистая, целина

УНПЦ «Горная поляна, солонец тяжелосуглинистый

ВолГАУ, светло-каштановая легкосуглинистая

«ОРТЕХ», светло-каштановая легкосуглинистая

Метеостанция, светло-каштановая легкосуглинистая

ВолГУ, светло-каштановая легкосуглинистая

Соленый пруд, солончак гидроморфный тяжелосуглинистый

Нормативы тяжелых металлов в почве, мг/кг [2]

Элемент

Кларк

Фон 1

Примечание: 1 — Письмо Минприроды РФ № 04–25, Роскомзема № 61–5678 от 27.12.93

В исследуемых почвах доля ртути невысока и составляет 0,005–0,10 мг/кг, наибольшая ее аккумуляция отмечена в светло-каштановых почвах урболандшафтов, наименьшая — в лугово-каштановой почве (табл. 1). Фоновые, кларковые значения и ПДК для ртути не превышены (табл. 2).

Кадмий . В черноземах России в поверхностном слое почвы его доля составляет 0,32 [5]. В исследуемом почвенном покрове его концентрация изменяется незначительно. Наименьшая его концентрация отмечена в лугово-каштановых почвах (0,06 мг/кг), наибольшая — в светло-каштановой целинной почве Горной поляны, равная 0.21 мг/кг, что превышает фон (табл. 2).

Свинец . В 1962 г. А. П. Виноградов предложил кларк свинца, равный10 мг/кг [5]. Фоновое содержание свинца в почвах европейской части России составляет 15–50 мг/кг Предельная концентрация для свинца изменяются от 30 до 35мг/кг для почв России [5].

В почвах исследованных объектов доля свинца не превышает ПДК, ОДК, но отмечено превышение кларка на целине и в солонце Горной поляны, в почвах Метеостанции. Значительно превышает кларк и фон (26,9 мг/кг) доля свинца в светло-каштановой почвы окрестностей ВолГАУ (табл. 1, 2). Минимальное содержание Pb — в лугово-каштановой супесчаной почве Григоровой балки (2,5 мг/кг).

Кобальт . Природное содержание кобальта в поверхностном почвенном слое изменяется в широких пределах: от 1 до 40 мг/кг [5]. Фоновое содержание кобальта в почвах Волгоградской области составляет 0,40–4,0 мг/кг [3]

В почвах исследуемых объектов фоновые, кларковые значения и ПДК для кобальта не превышены (табл. 1, 2). Наибольшее его содержание отмечено в светло-каштановой почве на целине (5,54 мг/кг), наименьшее — в лугово-каштановой супесчаной почве (1,53 мг/кг). Для кобальта значения ПДК и ОДК не определены, его концентрация не превышает ни кларка, ни фона.

Цинк. Кларк цинка по А. П. Виноградову составляет 10 мг/кг [4], для почв России –85. Пределы колебаний в незагрязненных почвах цинка 10–300 мг/кг [7].

Фоновое содержание цинка в почвах Волгоградской области варьирует от 25 до 65 мг/кг [2]. Его концентрация в почвах колеблется в широком интервале, соответственно в лугово-каштановой супесчаной (10,1) и в солонце (89,8 мг/кг), что значительно выше кларка, фона и ПДК. Превышение кларка и фона (табл. 2) отмечено в светло-каштановой почве ВолГАУ (53,2 мг/кг) и метеостанции (83,6).

Ранее нами [8] был проведен мониторинг (2006–2009 гг.) концентрации валовых форм тяжелых металлов в лугово-каштановой почве Григоровой балки. Среднее содержание Hg составило 0,01, Cd — 0,13, Co — 1,64, Pb — 7,27, Zn — 11,65 мг/кг. В 2012 заметно снижение содержания всех исследуемых элементов в почве памятника природы.

Наименьшее накопление всех исследуемых элементов в ряду изучаемых почв выявлено в почвах ботанического памятника природы. В лугово-каштановой супесчаной их аккумуляция менее выражена, чем в лугово-каштановой легкосуглинистой за счет более легкого гранулометрического состава и меньшей сорбционной емкости.

Д. С. Орлов с соавторами [7] установил, что среднее содержание элементов в почве убывает в ряду:

Для почв Волгограда данная зависимость была впервые установлена нами ранее [7]. По полученным результатам был определен селективный ряд:

Zn ≥ Pb ≥ As ≥ Co ≥ Cd ≥ Hg .

В исследуемых почвах эта зависимость сохраняется. Приоритетные места принадлежат Zn и Pb , среднее положение занимает Co , самые низкие концентрации наблюдаются у Cd и Hg . Селективность ионного обмена можно описать следующей последовательностью:

Zn ≥ Pb ≥ Co ≥ Cd ≥ Hg .

Установленную нами последовательность можно объяснить химическими свойствами элементов. Zn , Cd и Hg — элементы подгруппы цинка, полные аналоги. Соединения свинца амфотерны, что может свидетельствовать об их устойчивости при изменении окислительно-восстановительных условий [1].

Сорбция кадмия в щелочной среде снижается. Этим можно объяснить его меньшее содержание в почве по сравнению с цинком. Соединения кобальта растворимы, что объясняет его более высокую подвижность и меньшее содержание по сравнению с другими элементами левой части селективного ряда [1].

Селективность ионного обмена описывается следующей последовательностью: Zn ≥ Pb ≥ Co ≥ Cd≥ Hg и обусловлена химическими свойствами элементов.

Концентрация кобальта и ртути ниже установленных для них нормативов Наибольшее накопление кадмия в светло-каштановой целинной почве Горной поляны, равное 0,21 мг/кг, превышает фон. Отмечено превышение кларка свинца на целине и в солонце Горной поляны, в почвах метеостанции. Значительно больше кларка и фона (26,9 мг/кг) доля свинца в почве ВолГАУ. Аккумуляция цинка в почвах колеблется в широком интервале, наименьшая в лугово-каштановой супесчаной (10,1) и максимальная — в солонце (89,8 мг/кг). Эта величина значительно выше кларка, фона и ПДК. Превышение кларка и фона цинка отмечено в почве ВолГАУ (53,2 мг/кг) и метеостанции (83,6).

Наименьшее накопление всех исследуемых элементов в ряду изучаемых почв выявлено в почвах памятника природы. В лугово-каштановой супесчаной их аккумуляция менее выражена, чем в лугово-каштановой легкосуглинистой за счет более легкого гранулометрического состава и меньшей сорбционной емкости.

Ахметов К. С. Неорганическая химия. М.: Высшая школа. 1969. -640 с.

ГН 2.1.7.2041–06. Предельно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве.

Дегтярева Е. Т., Жулидова А. Н. Почвы Волгоградской области. Волгоград. Нижнее-Волжск. Кн. Изд-во. 1970. с. 320

Добровольский В. В. Основы биогеохимии. М. АCADEMIA. 2003. -398c.

Мажайский Ю. А., Тобратов С. А., Дубенок Н. Н., Пожогин Ю. П. Агроэкология техногенно загрязненных ландшафтов. Смоленск. 2003. -384 с.

Околелова А. А., Желтобрюхов В. Ф., Калинкина Е. Д. Валовые и подвижные формы тяжелых металлов в почвах Волгограда. Экология урбанизированных территорий. 2013. № 4. С. 45–48.

Орлов, Д. С. Химия почв / Д. С. Орлов, Л. К. Садовникова, Н. И. Суханова. — М.: Изд-во МГУ: Высшая школа, 2005. — 558 с.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎