В данной статье проводится исследование почвы Бирского заказника на содержание тяжелых металлов. Приводятся результаты анализа в сравнении с предельно-допустимыми значениями и с содержанием тяжелых металлов в почве, взятой вблизи автомагистрали. Так же описывается значение определенных металлов в физиологических процессах растений, влияние состава почвы на биоразнообразие.
Ключевые слова: тяжелые металлы, токсичность, биоразнообразие, Бирский заказник.
В современном мире быстрым темпом развивается научно-технический прогресс. Благодаря достижениям науки деятельность человека становиться с каждым днем все более высокотехнологичнее. Развивается сельское хозяйство, а также абсолютно все отрасли промышленности: цветная металлургия, черная металлургия, электроэнергетика, топливная промышленность, легкая промышленность, химическая и нефтехимическая промышленность и другие ее виды. Также стремительно увеличивается количество автотранспорта как внутри нашей страны, так и в мире в целом. С одной стороны все это облегчает жизнь человеку, создает необходимые продукты для жизнедеятельности людей, но с другой стороны некоторые достижения человечества вредят окружающей среде, и ставят под угрозу существование видовое богатство нашей планеты.
Сейчас происходит интенсивное загрязнение среды тяжелыми металлами, что негативно влияет на состояние почвы, ее плодородие, и это не может не играть определенную роль в развитии растений, протекании их физиологических процессов в целом.
Известно, что одной из экологических проблем современности является уменьшение видового разнообразия планеты. С целью сохранения и приумножения многообразия флоры и фауны создаются особо охраняемые природные территории (ООПТ). И на сегодняшний день такие территории являются объектами общенационального достояния. В Бирском районе Республики Башкортостан имеется одна из таких особых территорий — Бирский зоологический заказник республиканского значения. Одной из задач заказника является сохранение, поддержание целостности естественных сообществ, а также сохранение исчезающих и редчайших видов животных.
Целью данного исследования является качественный и количественный анализ содержания тяжелых металлов в пробе почвы взятой на территории Бирского заказника, а также изучение их влияние на видовое биоразнообразие флоры, произрастающей на исследуемой территории. Для сравнения исследовали относительно «загрязненную зону» (вблизи автотрассы P315 Уфа — Пермь), а территорию заказника приняли за относительно чистую зону.
Известно, что одним из основных источником загрязнения среды тяжелыми металлами являются выхлопные газы автотранспорта. На территории заказника действует определенный режим охраны, способствующий уменьшению антропогенной нагрузки, по этой причине данную местность приняли изначально «за чистую».
Тяжелые металлы — это группа химических элементов, относящихся к металлам с относительно высоким атомным весом [2, с. 346]. Это биологически активные металлы, которые в высоких концентрациях оказывают отрицательное воздействие на физиологические процессы живых существ.
Проба почвы была взята согласно методике Карпова Ю. А. [1, с. 14]. Качественное определение тяжелых металлов, а также анализ их количественного содержания были определены с помощью методов: атомно-адсорбционного, флуорометрического, ИК-спектроскопии.
Атомно-адсорбционная спектрометрия основана на поглощение ультрафиолетового или видимого излучения атомами газов, флуорометрический метод анализа основан на измерение излучения, которое возникает в результате выделения энергии возбужденными молекулами, находящимися в исследуемом веществе. Инфракрасная спектроскопия (ИК-спектроскопия) основана на поглощение излучений в инфракрасной области. Поглощение в ИК области спектра подчиняется тем же законам, что и в видимой части. Для определения количественного содержания веществ используют метод построения градуировочного графика. [3,с. 133–134.].
Результаты проведенных анализов, в сравнении со значениями валовых предельно-допустимых концентраций (ПДК) тяжелых металлов в пробах почвы приведены на рисунке 1.
Рис. 1. Содержание тяжелых металлов в исследуемых образцах (мг/кг)
На данной диаграмме хорошо прослеживается, что содержание меди в почве, взятой на территории заказника, находится в пределах допустимых значений, а вблизи автомагистрали содержание меди в почве превышает ПДК.
Концентрация свинца на территории автомагистрали превышает ПДК, этому способствуют антропогенная нагрузка. Так как в заказнике деятельность человека находится под наблюдением, содержание свинца в его пробе почвы находится в пределах нормы.
Концентрации кобальта в исследуемых образцах находятся в пределах ПДК, однако, если сравнить пробы между собой, содержание кобальта на территории автомагистрали больше, чем на территории заказника.
Концентрация никеля в обоих образца находится в пределах нормы.
Проблема выбросов вредных веществ в атмосферу возрастает, т. к. идет интенсивный рост числа автомобилей в Республике Башкортостан и в стране в целом. Свинец — один из основных отравителей внешней среды; и поставляют его главным образом современные двигатели с высокой степенью сжатия, выпускаемые автомобильной промышленностью. Среди транспорта наибольшую опасность по выбросам вредных веществ представляют легковые автомобили (рис.2).
Рис. 2. Доля загрязнения среды выхлопными газами разного типа транспорта в РБ
В целом содержание тяжелых металлов на территории заказника находится в пределах допустимых значений. Причины нахождения тяжелых металлов в образцах различны. Во многом на концентрацию тяжелых металлов влияет почвообразующая порода, на территории заказника — лессовидный суглинок.
Загрязнение свинцом является результатом развития промышленности, сети автомобильных дорог и прочее. По этой причине содержание свинца в почве у автомагистрали высокое, а на территории ООПТ (Бирского заказника) низкое. Кобальт попадает в почву в результате разложения растительных остатков, а также со сточными водами химических заводов. Так как на территории Бирска нет значимых источников выброса кобальта, его содержание в почве в пределах нормы. Медь поступает в природную среду со сточными водами предприятий химической, металлургической промышленности, а также может появиться в результате коррозии трубопроводов. На содержание никеля главным образом влияет почвообразующая порода, а также сжигание ископаемого топлива.
Необходимо помнить, что металлы в допустимых концентрациях необходимы растениям для протекания физиологических процессов. Медь участвует в окислительно-восстановительных процессах растений, принимает участие в фотосинтезе, усвоение растениями азота. Недостаток меди в почве способствует бесплодию растений, а так же нарушению синтеза белков, жиров, витаминов. Кобальт входит в состав витамина B 12, активно влияет на поступление азотистых веществ в растение, активирует биосинтез. Недостаток кобальта в почве, приводит к низкому содержанию его в растениях, что приводит к малокровию животных.
Благодаря особому режиму охраны на территории Бирского заказника содержание данных веществ в почве находится в таком количестве, которое является благоприятным для роста и развития растений, что так же положительно влияет на биоразнообразие не только флоры, но и фауны.
Накопление вредных веществ в почве приводит к уменьшению почвенного плодородия и гибели полезной микрофлоры. Особенно чувствительными к загрязнению выхлопными газами являются хвойные растения. Индикатором чистоты на данной территории выступает состояние хвои сосны обыкновенной, которая в отличие от хвои сосны, произрастающей у автотрассы, не имеет темно-красную окраску и пятнистость, свидетельствующие о загрязненности.
Бирский заказник был основан с целью сохранения и поддержания биологического разнообразия животного мира. Благодаря хорошему состоянию почвы, поддерживается видовой состав растений и животных. Благоприятная окружающая обстановка способствует распространению краснокнижных животных и растений: волчеягодник, колокольчик персиколистный, лилию-сарану кудреватую, лоси, кабаны, косули. Разнообразие флоры и плодородие почвы способствуют выполнение главной цели заказника по поддержанию разнообразия животного мира, в настоящее время в заказнике обитает более 250 видов животных.
Литература:
1. Карпов Ю. А., Савостин А. П. Методы пробоотбора и пробоподготовки.-М.,2009.-243 с.
2. Химический энциклопедический словарь. Под ред.И. Л. Кнуняц.-М.,1983.-792с.
3. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Практическое руководство: учебно-методическое пособие /В. Ф. Торосян — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. — 195 с.
