Тяжелые металлы в почвах антропогенных ландшафтов Волгограда | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Околелова А. А., Баева Е. В., Касьянова А. С., Калинкина М. А., Тарасов А. П. Тяжелые металлы в почвах антропогенных ландшафтов Волгограда // Молодой ученый. — 2013. — №4. — С. 159-161. — URL https://moluch.ru/archive/51/6636/ (дата обращения: 18.07.2018).

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].

Таблица 1

Валовое содержание химических элементов в почвах, мг/кг

Объект, тип почвы

Hg

Cd

Pb

Zn

Co

Григорова балка, лугово-каштановая, супесчаная

0,005

0,06

2,50

10,1

1,53

Григорова балка, лугово-каштановая, легкосуглинистая

0,006

0,06

2,93

12,8

1,73

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

0,027

0,09

7,1

19,0

2,85

УНПЦ «Горная поляна, светло-каштановая легкосуглинистая, целина

0,013

0,21

10,2

49,4

5,54

УНПЦ «Горная поляна, солонец тяжелосуглинистый

0,045

0,08

10,3

89,8

3,73

ВолГАУ, светло-каштановая легкосуглинистая

0,10

0,15

26,9

53,2

-

«ОРТЕХ», светло-каштановая легкосуглинистая

0,10

0,10

7,95

45,7

-

Метеостанция, светло-каштановая легкосуглинистая

0,10

0,10

12,0

83,6

-

ВолГУ, светло-каштановая легкосуглинистая

0,10

0,10

7,20

30,5

-

Соленый пруд, солончак гидроморфный тяжелосуглинистый

0,010

0,13

9,66

37,0

3,60


Таблица 2

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

Элемент

Max

Min

Кларк

Фон1

ПДК

ОДК

Hg

0,1

0,005

0,10

0,15

2,1

-

Cd

0,2

0,06

Нет

0,16

0,5

2

Pb

26,9

2,50

10

16

32

130

Zn

89,8

10,1

50

54

55

220

Co

5,54

1,53

8

12

-

-

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:

Zn ≥ Cd ≥ Hg.

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

ZnPbAsCoCdHg.

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:

ZnPbCoCdHg.

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].

Выводы

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

  2. 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).

  3. 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.

  4. В 2012 заметно снижение содержания всех исследуемых элементов в почве памятника природы по сравнению с данными за период с 2006 по 2009 годы.


Литература:

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

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

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

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

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

  6. 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.

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

  8. Спиридонова И. В., Околелова А. А., Кокорина Н. Г., Иванова А. С. Динамика изменения содержания валовых форм тяжелых металлов в почвах Волгограда. Плодородие. 2010. № 4. С. 42–43.

.


Основные термины (генерируются автоматически): Горная поляна, почва, фон, превышение кларка, почва памятника природы, металл, доля свинца, ионный обмен, Волгоградская область, антропогенная нагрузка.


Похожие статьи

Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами

Прежде всего это касается тяжёлых металлов, накопление высоких концентраций которых в естественной среде связано с антропогенной деятельностью.

Повышенный уровень свинца в почве может снизить её продуктивность, а очень низкая концентрация может ингибировать...

Формирование почвенного мониторинга при строительстве...

1) Выбраны участки для мониторинга экологического состояния почв с учетом различного вида и интенсивности антропогенной нагрузки.

Выявлено локальное превышение ПДК цинка (63,8 мг/кг) в почвах пашни. Наибольшие значения содержания кадмия, меди и свинца в зонах...

Процессы естественного воспроизводства агрогенно нарушенных...

К ним относятся, с одной стороны, процессы деградации, часто вызванные антропогенным воздействием: водная эрозия, дефляция, опустынивание, засоление и др.

Провинциальные особенности почв Волгоградской области.

Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в почве...

Концентрация свинца на территории автомагистрали превышает ПДК, этому способствуют антропогенная нагрузка.

Основные термины (генерируются автоматически): территория заказника, бирский заказник, металл, проба почвы, почва, предел нормы, животный мир...

Мониторинг загрязненности почв города Мелеуз солями тяжелых...

Чаще всего почва загрязняется таким тяжелыми металлами, как железо, медь, цинк, свинец, кадмий и др.

Отбор проб производился согласно ГОСТ 17.4.4.02-84 Охрана природы.

Превышение ПДК меди в почве по ул. Смоленская по нашему мнению связано с большим...

Изменение качества подземных вод и особенности накопления...

Пыль оседает на поверхности почв и растительности.

В снежных пробах, отобранных в радиусе 5 км от станции, фиксируется повсеместное превышение ПДК по таким элементам, как мышьяк, бериллий, кадмий, алюминий, таллий, свинец, марганец, ванадий.

Накопление тяжелых металлов в растениях в зависимости от...

Данные о содержании тяжелых металлов в почве представлен в рисунке 1. Как видно из таблицы, содержание свинца в почве показало, что максимальная концентрация данного элемента характерна для района металлургического производства.

Радиологическое состояние почвенного покрова и продукции...

Учитывая низкое содержание радионуклидов в почве, отсутствие превышения КУ и ПДК в растительности

Анализ проблем при установлении (изменении) границ населенных пунктов на территории Николаевского муниципального района Волгоградской области.

Экологическое состояние почвенного покрова рекреационных...

Хотя по некоторым пробам наблюдается превышение ПДК, так например, обнаружено превышение по содержанию цинка и свинца (табл. 1).

Содержание тяжелых металлов в почвах парково-рекреационных зон на территории г. Уральска.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами

Прежде всего это касается тяжёлых металлов, накопление высоких концентраций которых в естественной среде связано с антропогенной деятельностью.

Повышенный уровень свинца в почве может снизить её продуктивность, а очень низкая концентрация может ингибировать...

Формирование почвенного мониторинга при строительстве...

1) Выбраны участки для мониторинга экологического состояния почв с учетом различного вида и интенсивности антропогенной нагрузки.

Выявлено локальное превышение ПДК цинка (63,8 мг/кг) в почвах пашни. Наибольшие значения содержания кадмия, меди и свинца в зонах...

Процессы естественного воспроизводства агрогенно нарушенных...

К ним относятся, с одной стороны, процессы деградации, часто вызванные антропогенным воздействием: водная эрозия, дефляция, опустынивание, засоление и др.

Провинциальные особенности почв Волгоградской области.

Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в почве...

Концентрация свинца на территории автомагистрали превышает ПДК, этому способствуют антропогенная нагрузка.

Основные термины (генерируются автоматически): территория заказника, бирский заказник, металл, проба почвы, почва, предел нормы, животный мир...

Мониторинг загрязненности почв города Мелеуз солями тяжелых...

Чаще всего почва загрязняется таким тяжелыми металлами, как железо, медь, цинк, свинец, кадмий и др.

Отбор проб производился согласно ГОСТ 17.4.4.02-84 Охрана природы.

Превышение ПДК меди в почве по ул. Смоленская по нашему мнению связано с большим...

Изменение качества подземных вод и особенности накопления...

Пыль оседает на поверхности почв и растительности.

В снежных пробах, отобранных в радиусе 5 км от станции, фиксируется повсеместное превышение ПДК по таким элементам, как мышьяк, бериллий, кадмий, алюминий, таллий, свинец, марганец, ванадий.

Накопление тяжелых металлов в растениях в зависимости от...

Данные о содержании тяжелых металлов в почве представлен в рисунке 1. Как видно из таблицы, содержание свинца в почве показало, что максимальная концентрация данного элемента характерна для района металлургического производства.

Радиологическое состояние почвенного покрова и продукции...

Учитывая низкое содержание радионуклидов в почве, отсутствие превышения КУ и ПДК в растительности

Анализ проблем при установлении (изменении) границ населенных пунктов на территории Николаевского муниципального района Волгоградской области.

Экологическое состояние почвенного покрова рекреационных...

Хотя по некоторым пробам наблюдается превышение ПДК, так например, обнаружено превышение по содержанию цинка и свинца (табл. 1).

Содержание тяжелых металлов в почвах парково-рекреационных зон на территории г. Уральска.

Задать вопрос