CC BY
23
© И.А. Алборов, Л.М. Гуриева, 2003
YAK 622.014.3:502.76
И.А. Алборов, Л.М. Гуриева
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СЕВЕРО-КАВКАЗСКОГО РЕГИОНА
Экология литосферы.
В Северо-Кавказском регионе, особенно в горной его части, сосредоточен мощный комплекс, представленный преимущественно горно -промышленными и металлургическими предприятиями для получения полиметаллов. Процесс получения металла включает разведку месторождения, добычу руды, обогащения ее до уровня концентрата и транспортировку его на металлургический комплекс. На всех этапах добыча металлов сопровождается загрязнением окружающей природной среды, включая атмосферу, гидросферу и литосферу, причем уровень влияния на среду обитания распространяется далеко за пределами от объектов добычи и переработки минерального сырья.
Потоки различных грузов и материалов для формирования и функционирования как самих объектов перерабатывающего комплекса, так и инфраструктуры служат дополнительным источником разрушения и деградации геологической среды в регионе. В результате происходит устойчивое непрерывное загрязнение окружающей среды различными химическими веществами от всевозможных основных и сопутствующих источников, особенно продуктами - металлами техногенного происхождения [1].
К числу преобладающих загрязняющих веществ принадлежат тяжелые металлы (цинк, свинец, медь, кадмий, молибден, ртуть, серебро и др.) и некоторые неметаллы (мышьяк, фтор). Тяжелые металлы характеризуются четко выраженным кумулятивным действием по отношению к почве и населяющей ее биоте. Почвы региона подвергаются прессингу не только пестицидов, но и тяжелых металлов, посту-
пающих с атмосферными осадками, минеральными удобрениями, в составе пестицидов, с газопылевыми выбросами горнометаллургического комплекса, с оросительными водами, металлургического комплекса, с оросительными водами, загрязненными промышленными стоками. В результате продолжительного загрязнения происходит накопление, поглощение и закрепление большого числа микроэлементов. Некоторые из них выполняют важные биологические функции, находясь в микроколичествах в почве, растениях, организмах человека и животных. К ним относятся медь, цинк, кобальт и другие, которые применяются как микроудобрения или минеральные добавки. В то же время, такие элементы как свинец, кадмий, ртуть даже в очень малых концентрациях обладают сильным токсическим эффектом. Опасность загрязнения почв тяжелыми металлами (объемный вес>7 г/м3) связана с тем, что она не так очевидна, как, к примеру, такие виды деградации почв как уплотнение, эрозия, засоление. Передаваясь по пищевым трофическим цепям они загрязняют воду, растения и воздух. Почвы являются мощным аккумулятором и депонентом тяжелых металлов, обладая слабой самоочищающей способностью, в отличие от воды и воздуха. Поэтому последствия загрязнения почв тяжелыми металлами устраняются с трудом, и разработка мероприятий по снижению негативных экологических последствий загрязнений почв с целью получения чистой растениеводческой продукции является актуальной проблемой.
Отдельные поля и участки пахотных почв Центрального Предкавказья в районе влияния горно -металлургического комплекса
и автотранспортного освоения территории содержат значительное количество тяжелых металлов, в несколько раз превышающих предельно допустимые концентрации.
С целью выявления общей картины содержания микроэлементов (7п, Си, Мп, Со, С^ N1, РЬ и др.) в основных типах почв автором был проведен химический анализ генетических горизонтов почвы. Участки для обследования выбирали с таким расчетом, чтобы были охвачены все типы почв в зоне влияния горно-металлургического комплекса, поскольку эта отрасль рассматривается одной из экологически опасных видов производства.
Анализы были выполнены в лаборатории атомной абсорбции факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова на атомно-абсорбционном спектрометре фирмы Хитачи 180-80. В качестве экстрагенов для обменно-поглощенных и водорастворимых форм металлов использовали комплексную вытяжку ацетат-аммонийного буфера с pH 4,5. Оценку запасов металлов (МЭ) и тяжелых металлов (ТМ) проводили с помощью 7пНС1.
Полученные данные позволяют судить о характере не только верхнего перегнойно-аккумулятивного слоя, но и низлежащих. По содержанию микроэлементов в нижних слоях почвы можно судить о загрязненности поверхностного слоя почвы.
Таким методом были изучены почвы по содержанию наиболее распространенных в регионе тяжелых металлов.
Свинец поступает в почву из атмосферы, с удобрениями, с орошаемой водой, подвергаясь в почве различным превращениям. Он образует, по сравнению с другими металлами более прочные связи с органическим веществом почвы. Послойный анализ на глубину до 100 см каштановой почвы на опытном поле показал, что содержание свинца вниз по профилю почвы имеет тенденцию к уменьшению (табл. 1).
Высокое содержание подвижных форм МЭ и ТМ в верхних
Таблица 1
СОАЕРЖАНИЕ СВИНЦА В ОСНОВНЫХ ТИПАХ ПОЧВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГЛУБИНЫ
Горизонт, глубина, см Каштановая почва Обыкновенный чернозем Выщелоченный чернозем
1 2 3 1 2 3 1 2 3
0-10 12,99 5,41 4,49 19,24 8,78 1,72 16,40 10,12 3,64
10-20 12,77 5,16 2,86 17,55 8,30 1,38 10,13 7,05 1,25
20-30 12,26 5,90 1,58 15,70 6,20 1,30 16,64 6,59 1,51
30-40 11,47 4,71 1,20 12,32 4,99 1,20 17,39 5,49 1,51
40-50 10,29 5,19 0,94 11,68 3,13 1,18 13,41 1,76 0,40
50-60 10,64 4,55 1,40 12,0 3,40 1,08 13,48 1,46 0,48
60-70 11,21 4,11 1,05 11,69 2,06 0,91 12,81 1,53 0,15
70-80 11,06 2,83 1,67 11,68 3,55 1,26 10,08 1,22 0,25
80-90 11,21 3,44 1,17 10,96 2,37 0,99 10,16 1,35 0,07
90-100 11,46 3,30 1,24 10,64 3,40 1,37 11,44 1,57 0,20
Примечание: 1 - общий потенциальный запас доступных форм МЭ и ТМ; 2 - количество МЭ и ТМ, связанных с органическим веществом; 3 - подвижные формы металлов
Таблица 2
ПОАВИЖНЫЕ ФОРМЫ СВИНЦА И ЦИНКА В ПОЧВЕННЫХ ПРОФИЛЯХ В РАЙОНЕ АЕЯТЕЛЬНОСТИ СААОНСКОГО СВИНЦОВО-ЦИНКОВОГО КОМБИНАТА
№ шурфа Высота от поверхности, м pH Содержание подвижных форм Относительно ПДК
свинец цинк свинец цинк
1 0,05 7,9 13,8 31,3 1,2 0,9
0,20 — 8,5 13,5 0,8 0,4
2 0,05 6,9 9,6 35,0 0,9 0,97
0,20 7,6 2,9 6,8 0,3 0,2
3 0,05 7,4 9,5 242,3 0,9 6,7
0,20 — 9,2 168,8 0,8 4,7
0,40 — 9,3 119,2 0,8 3,3
4 0,05 6,7 198,0 398,9 18,0 11,0
0,20 — 57,5 224,9 5,2 6,2
0,40 7,3 49,5 161,6 4,5 4,5
5 0,05 7,3 13,1 43,6 1,2 1,2
0,20 — 6,2 23,4 0,6 0,6
слоях изучаемой почвы свидетельствует о техногенном происхождении этого загрязнения.
Примерно такие же закономерности наблюдаются при анализе тех запасов свинца в почве, которые связаны с органическим веществом почвы. Установлена положительная связь между содержанием подвижных соединений тяжелых металлов в почве и накоплением в тканях растений. Исключения, как отмечает академик Ми-неев В.Г., составляют черноземные почвы, где свинец в значительно большей степени, чем, к примеру, кадмий и цинк, связывается с органическим
веществом в растворимые комплексы, непосредственно недоступные растениям.
Цинк. Содержание цинка в пахотном слое основных типов почв европейской части страны изменяется от 5,6 до 80,1 мг/кг. Цинк относится к микроэлементам, играющим важную роль в жизни растений, животных и человека. Повышенное его содержание в окружающей среде может привести к негативным последствиям для живого организма.
Установлено, что оценку предельно допустимых концентраций лучше всего проводить по со-
держанию подвижных форм (п.ф.) цинка в почве.
Исследованиями авторов установлено, что наибольшая концентрация подвижных форм для цинка в зоне загрязнения обнаружена на нижних террасах р. Ардон Республики Северная Осетия - Алания - 2,5-8,0 ПДК.
Содержание подвижной формы цинка в мг/кг в почвенных профилях в районе с. Нижний Унал (Северная Осетия) приведено в табл. 2.
Биохимические пробы по всему району деятельности Са-донского комбината были отобраны в период созревания фруктов и овощей. В то же время, степень аккумуляции микроэлементов неодинакова для различных видов растений, внутри одного и того же вида, для различных частей растений. Для сравнения с техногенно-загрязненными участками были отобраны биопробы на участках, расположенных вне зоны влияния горно-металлургического производства в Госзаказнике - с. Цамад, Дагом, Урсдон.
Усредненные данные этих исследований приведены в табл. 3.
Данные табл. 3 показывают, что содержание свинца в фруктах почти в 2 раза выше содержаний свинца в фруктах экологически чистых участков. Содержание цинка в фруктах из загрязненных площадей и контрольных участков практически одинаковы и находятся ниже критического уровня.
Таблица 4
СОАЕРЖАНИЕ МОАИБАЕНА В ОСНОВНЫХ ТИПАХ ПОЧВ, МГ/КГ
Почва Слой почвы от поверхности, см
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90- 100
Обыкновенный чернозем (п .Былым) 0,53 0,64 0,70 0,99 1,11 1,02 1,04 1,08 1,19 1,15
Выщелоченный чернозем 0,27 0,13 0,32 0,28 0,81 0,97 0,60 1,48 1,43 0,86
Каштановая почва 0,26 0,16 0,09 0,01 0,06 0,31 0,24 0,35 0,40 0,70
Таблица 3
СОАЕРЖАНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА (МК/КГ) В БИОПРОБАХ И ИХ НОРМИРОВАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ К ПАК(К)
Участки Фрукты Картофель
свинец цинк свинец цинк
вал К вал К вал К вал К
Цамад, Дагом, Урсдон 0,23 0,6 8,1 0,8 0,4 0,8 — —
Нижний Унал 0,46 0,15 7,3 0,7 0,3 0,7 11,7 1,2
Верхний Унал — — 8,7 0,87 0,52 1,04 16,4 1,6
Ст. Дзуа-рикау 0,51 1,2 7,3 0,7 0,12 0,2 12,3 1,2
В целом отмечается связь повышенных содержаний свинца и цинка в плодах и овощах, отобранных в техногенно зараженных площадях.
Медь. Наиболее распространенными минералами меди являются халькопирит (СиРеБ2) и халькозин (Си2Б). Анализ имеющихся данных свидетельствует об очень низкой обеспеченности выщелоченного горизонта доступными соединениями меди. В верхнем слое почвы
(0-20 см) содержание меди составило 0,01-0,03 мг/кг. В каштановой почве прослеживается противоположная картина. Высокий уровень обеспеченности отмечается для форм меди, связанных с органическим веществам. В пахотном горизонте ее содержание колеблется от 7,41 до 7,46 мг/кг. С глубиной оно несколько уменьшается и в слое 90-100 см составляет 4,26 мг/кг. Судя по ближайшему уровню подвижных соединений
меди на выщелоченном черноземе определяется высокий уровень обеспеченности пахотного слоя микроэлементом, а уровень загрязнения характеризуется как средний.
Молибден.В пахотном слое в районе деятельности Тырныа-узского вольфрамомолибденового комбината (п. Былым) содержалось 0,59-0,64 мг/кг почвы Мо, что в 2 раза больше, чем обнаружено его в каштановых почвах лругих участков вне зоны влияния техногенного объекта (табл. 4.)
Анализ данных табл. 4 показывает, что содержание молибдена в почвах вблизи деятельности горно-промышленного объекта не является характерным для техногенного происхождения, хотя прослеживается определенная закономерность скорее технологического фактора. По имеющимся сведениям влияние непосредственно горно-промышленного комплекса на содержание техногенного компонента в почвах очевидна.
------------------------------------------------------------ СПИСОК АИТЕРАТУРЫ
1. Агеев Б.Н, Тимошкин Г.А., Беседина Э.И. Отчет по эколого-геохимической оценке состояния окружающей среды санаторно-курортных и других зон Северного Кавказа. Бирагзанг, ЦОМГЭ ИМГРЭ. 1985 г.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------
Алборов И. Д — профессор, доктор технических наук, Северо-Кавказский государственный технологический университет.
Гуриева Л. М. — кандидат технических наук, ст. преподаватель, Северо-Кавказский государственный технологический университет.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Ш
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки: 9 мин.
Дата печати: 09.11.2008 17:57:00
При последней печати страниц: 3
слов: 1 690 (прибл.)
знаков: 9 638 (прибл.)
АЛБОРОВ
G:\^ работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB11~03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do ГЛАВА I
User
21.08.2003 11:52:00 4
21.08.2003 11:58:00 Гитис Л. Х.
