CC BY
81
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 54.062
Махмутов А.Р.
канд. хим. наук, доцент Бирского филиала БашГУ
Мустафина Ю.Ф. магистрант Бирского филиала БашГУ
Усманов С.М. профессор Бирского филиала БашГУ
ИЗМЕРЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОБАХ ПОЧВ СЕВЕРНЫХ
РАЙОНОВ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Аннотация
Северная зона Республики Башкортостан является частью крупной агломерации и поэтому проблема загрязнения, в том числе и загрязнения почвенных покровов, стоит очень остро. В статье рассматривается загрязнение почв тяжёлыми металлами, наиболее опасными с точки зрения почвенных загрязнителей. Разработанные методические подходы позволили сделать ряд выводов о фоновом загрязнении почв тяжелыми металлами.
Ключевые слова
тяжелые металлы; почвенные образцы; токсичные элементы; ключевые площадки; подвижные формы.
В настоящее время обострился вопрос загрязнения объектов окружающей среды токсичными элементами. Зачастую, когда речь идет о комплексном загрязнении биосферы, почвенный состав является одним из важных критериев оценки, т.к. именно почва является аккумулятором и депонентом загрязнения. Среди загрязнений почвенного покрова наибольшую опасность представляют тяжелые металлы. Источники поступления тяжелых металлов в почву делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т.е. мигрировать[1, с. 73].
В данной работе рассматриваются пять основных элементов, которые зачастую относят к токсичным: медь (Cu), свинец (Pb), никель (Ni), кадмий (Cd), мышьяк (As).
Ежегодно в России проводятся сотни мероприятий по мониторингу почвенных объектов, Республика Башкортостан не стала исключением. В основе почвенно-экологического мониторинга лежат следующие основные принципы:
1) разработка методов контроля за наиболее уязвимыми свойствами почв, изменение которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение качества растительной продукции, деградацию почвенного покрова;
2) постоянный контроль над важнейшими показателями почвенного плодородия;
3) ранняя диагностика негативных изменений почвенных свойств;
4) разработка методов контроля за сезонной динамикой почвенных процессов с целью прогноза ожидаемых урожаев и оперативного регулирования развития сельскохозяйственных культур, изменением свойств почв при длительных антропогенных нагрузках;
5) ведение мониторинга за состоянием почв территорий ненарушенных антропогенными вмешательствами (фоновый мониторинг)[4].
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070
С учетом климатических особенностей, почвенно-экологического мониторинг в Республике Башкортостан проводится с мая по октябрь.
Согласно ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», нормировка содержания металлов следующая: медь (Cu) - 3,0 мг/кг; свинец (Pb) - 4,0 мг/кг; никель (Ni) - 4,0 мг/кг; кадмий (Cd) - 2,0 мг/кг(валовое содержание); мышьяк (As) - 2,0 мг/кг[2, с.4-5].
Особенности методики проведения работы.
1. Исследования проводились в северных районов РБ: Аскинском, Балтачевском, г. Бирск и Бирском районе, Бураевском, Караидельском, Мишкинском, Татышлинском с мая по сентябрь 2016 года. Ключевые площадки закладывались с учетом структуры покрова почвы, рельефа и климата местности, с целью исключения искажения результатов под влиянием окружающей среды[3, с.36]. Пробные площадки намечали по координатной сетке с равными расстояниями площадью 1 га. На ключевой площадке методом «конверта» закладывали 5 «метровок» (площадка1х1м), на каждый «метровке» отбирали почвенные образцы опять методом «конверта». Таким образом, получали две пробы с различной глубины, из которых в лабораторию доставлялись объединенные пробы.
2. Отобранные почвенные образцы в лаборатории доводили до воздушно-сухого состояния, растирали на 1 мм и отбирали методом «конверта» образец весом 2 г для анализа методом атомной абсорбции по методике М-МВИ 80-2008. Пробоподготовка для определения подвижных форм элементов проводилась посредством приготовления почвенной вытяжки из 0,5М азотной кислоты[5].
3. В образцах почвы определяли содержания подвижных элементов на атомно-абсорбционном спектрометре КВАНТ--Z3TA с электротермической атомизацией в санитарно-гигиенической лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РБ». Полученные результаты подверглись статистической обработке и исключению случайных выбросов.
Таблица 1
Содержание подвижных форм элементов в пробах почв северных районов РБ
с мая по сентябрь 2016г. МЕДЬ, мг/кг
май июнь июль август сентябрь
Аскинский р-н 3,79±0,94 2,12±0,64 2,45±0,74 2,53±0,81 2,51±0,75
Балтачевский р-н 3,34±0,61 2,54±0,76 2,91±0,87 2,47±0,75 2,66±0,51
Бирск 3,76±0,93 2,76±0,53 2,97±0,89 2,62±0,50 2,81±0,82
Бирский р-н 3,07±0,22 2,17±0,35 2,71±0,51 2,81±0,84 2,87±0,86
Бураевский р-н 3,50±0,45 2,88±0,86 2,22±0,66 2,38±0,41 2,51±0,75
Караидельский р-н 3,37±0,63 2,68±0,52 2,08±0,32 2,49±0,45 2,63±0,51
Мишкинский р-н 3,19±0,26 2,32±0,50 2,17±0,35 2,65±0,52 2,74±0,52
Татышлинский р-н 3,57±0,47 2,87±0,56 2,36±0,51 2,30±0,40 2,85±0,86
НИКЕЛЬ, мг/кг
май июнь июль август сентябрь
Аскинский р-н 5,55±1,66 2,02±0,60 1,87±0,56 3,48±1,04 3,90±1,17
Балтачевский р-н 7,94±1,38 2,62±0,78 2,31±0,69 2,46±0,74 2,96±0,89
Бирск 6,04±0,81 2,92±0,88 3,33±0,90 2,93±0,88 3,32±1,00
Бирский р-н 6,82±1,05 3,17±0,95 1,70±0,51 1,66±0,50 2,13±0,64
Бураевский р-н 5,44±1,63 2,76±0,83 2,24±0,67 3,67±1,10 2,96±0,89
Караидельский р-н 5,98±1,79 2,23±0,67 2,09±0,63 2,43±0,73 3,49±1,05
Мишкинский р-н 4,29±1,29 2,62±0,49 2,83±0,85 2,33±0,70 3,24±0,97
Татышлинский р-н 7,14±1,14 3,10±0,93 2,14±0,64 2,13±0,64 3,73±1,12
МЫШЬЯК, мг/кг
май июнь июль август сентябрь
Аскинский р-н менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Балтачевский р-н менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Бирск менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Бирский р-н менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Бураевский р-н менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Караидельский р-н менее 0,05* 0,05±0,02 менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Мишкинский р-н менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Татышлинский р-н менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
СВИНЕЦ, мг/кг
май июнь июль август сентябрь
Аскинский р-н 2,57±0,77 2,06±0,58 2,52±0,76 2,50±0,45 2,46±0,44
Балтачевский р-н 2,12±0,64 3,44±1,03 2,68±0,22 2,81±0,84 2,90±0,87
Бирск 2,81±0,84 2,55±0,61 2,66±0,20 2,48±0,45 2,27±0,70
Бирский р-н 2,50±0,75 2,01±0,30 2,23±0,67 1,82±0,55 2,59±0,80
Бураевский р-н 2,99±0,90 2,49±0,45 2,76±0,25 2,27±0,68 2,12±0,64
Караидельский р-н 2,11±0,63 2,16±0,65 2,69±0,23 2,32±0,70 2,56±0,79
Мишкинский р-н 3,74±1,02 2,57±0,62 2,09±0,63 2,58±0,51 2,23±0,70
Татышлинский р-н 0,99±0,30 1,19±0,36 1,93±0,58 1,23±0,37 1,05±0,31
КАДМИЙ, мг/кг
май июнь июль август сентябрь
Аскинский р-н 0,16±0,05 0,10±0,03 0,08±0,02 менее 0,05* менее 0,05*
Балтачевский р-н 0,10±0,02 0,12±0,04 менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Бирск 0,15±0,05 0,07±0,02 0,07±0,02 менее 0,05* 0,09±0,03
Бирский р-н 0,12±0,03 0,12±0,04 0,07±0,02 менее 0,05* 0,12±0,03
Бураевский р-н 0,10±0,02 менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05* менее 0,05*
Караидельский р-н 0,21±0,06 0,12±0,04 0,08±0,03 менее 0,05* 0,08±0,02
Мишкинский р-н 0,18±0,05 0,11±0,03 менее 0,05* менее 0,05* 0,05±0,02
Татышлинский р-н 0,16±0,05 0,13±0,04 менее 0,05* менее 0,05* 0,12±0,03
* нижний предел обнаружения согласно МВИ
Интерпретируя и анализируя результаты, можно сделать вывод, что по элементам, представляющим 1 класс химической опасности (мышьяк, кадмий, свинец) превышений ПДК не наблюдается. Более того, такие высокотоксичные элементы, как кадмий и мышьяк находятся в нижнем интервале обнаружения, либо вне его. Содержания свинца более высокое, что связывают с рядом факторов, среди которых не последнее место занимает антропогенная деятельность человека.
Можно заметить превышение содержания меди и никеля в майских пробах почв. Данные металлы являются элементами-спутниками и их повышенное содержание в почве, вероятно, обусловлено прохождением сквозь слои паводковых вод, что характерно для весенних месяцев. В более поздних пробах превышения по данным элементам не наблюдается. Список использованной литературы:
1. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах 2-е изд. М./: Изд-во АН СССР, 1957. 239 с
2. ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве»
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070
3. ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб». М./:Стандартинформ, 2008. 93с.
4. Капранова Е. М. Принципы построения системы мониторинга земель на примере г. Калачинска // Инновационная экономика: материалы междунар. науч. конф. (г. Казань, октябрь 2014 г.). — Казань: Бук, 2014. — С. 32-34.
5. М-МВИ-80-2008 «Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложений методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрии» СПб./: ООО «Мониторинг», 2008. 27с.
©Махмутов А.Р., Мустафина Ю.Ф.,Усманов С.М.,2016
