CC BY
251
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
• 7universum.com
ИОНЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ Г. БИРСКА И БИРСКОГО РАЙОНА
Лыгин Сергей Александрович
канд. хим. наук, доцент Бирского филиала Башкирского государственного университета,
РФ, г. Бирск E-mail: lygins@mail.ru
Пурина Елена Сергеевна
канд. биол. наук, старший преподаватель Бирского филиала Башкирского государственного университета,
РФ, г. Бирск E-mail: lygins@mail.ru
IONS OF HEAVY METALS IN THE SOIL BIRSK AND BIRSK AREA
АННОТАЦИЯ
В статье представлен материал по аккумуляции тяжелых металлов (ТМ) в почве территории города (Д/с) и за городом (Д/л).
Lygin Sergey
candidate of chemistry, associate professor, Birsk branch of Bashkir State University,
Russia, Birsk
Purina Elena,
candidate of biology, Senior lecturer, Birsk branch of Bashkir State University,
Russia, Birsk
Лыгин С.А., Пурина Е.С. Ионы тяжелых металлов в почве г.Бирск и Бирский район // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 10-11 (10) .
URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/1697
Наличие ТМ в почве определялось методом атомно-адсорбционного спектрального анализа, достоинством которого является высокая точность определения различных форм ТМ.
Содержание ТМ в почве находится в пределах допустимых ПДК.
ABSTRACT
The material is presented in article on accumulation of the heavy metals (HM) in the soil of the territory of the city and in the country.
HM existence in the soil was defined by a method of the nuclear and adsorptive spectral analysis which advantage is: high precision of definition of the HM various forms.
The maintenance of HM in the soil is in limits of admissible maximum concentration limits.
Ключевые слова: тяжелые металлы, почва, токсичные элементы, экология, кислотность, щелочность.
Keywords: heavy metals, soil, toxic elements, ecology, acidity, alkalinity.
Почва является одним из главных аккумуляторов всевозможных загрязнителей окружающей среды. В ней в той или иной степени накапливаются как специально вносимые ксенобиотики в виде различных агрохимикатов, так и вещества, попадающие из воздуха и водных потоков. Многие из них вызывают токсичность почвы [13, с. 445]. Тяжёлые металлы (ТМ) уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как диоксид углерода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными (более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы). Загрязнение ТМ связано с их широким использованием в промышленном производстве вместе со слабыми системами очистки, в результате чего они попадают в окружающую среду, в том числе и почву, загрязняя и отравляя её.
ТМ относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.
При загрязнении почвы ТМ имеются в виду количества, которые во много раз превышают нормальное естественное содержание. Неестественные концентрации ТМ являются предварительным условием их повышенной усвояемости биологическими системами. Кроме того, ТМ отличаются от других загрязнителей своей практически абсолютной долговечностью. Таким образом, если начальная фаза или химическое состояние, в котором они присутствуют, являются нетоксичными, далее, в определенных условиях, они преобразуются в токсические химические формы. С другой стороны, даже если они не окажутся токсичными для биологической жизни растений и почвы, их дальнейшее движение по пищевой цепи создает токсичность для животных и человека. Поэтому мониторинг содержания ТМ и изучение механизмов воздействия их на отдельные группы живых организмов имеют большую практическую значимость [8, с. 12].
Вопросами нормирования ТМ в почве подробно занимался В.Б. Ильин [4, с. 97; 5, с. 93; 6, с. 6; 7, с. 149]. Он рассмотрел подходы разных авторов к нормированию и нашел основное сходство — необходимость сохранения почвенной биоты, а также выбор адекватных индикаторов состояния почвы.
Целью работы являлась оценка уровня загрязнения почвы ТМ на территории детского сада г. Бирска (Д/с) и детского лагеря (Д/л) в Бирском районе по санитарно-гигиеническому показателю ПДК.
Для оценки состояния почв города Бирска и Бирского района были отобраны образцы почвы, согласно общепринятой методике, с двух участков:
• территория Д/с — г. Бирск;
• территория Д/л — Бирский район.
В почвенных образцах определялись:
• тяжелые металлы I класса опасности (кадмий, ртуть, свинец, цинк);
• тяжелые металлы II класса опасности (медь).
Именно эти ТМ представляют наибольшую опасность для человека и окружающей среды в целом [3].
Кислоторастворимые формы ТМ определялись методом атомноадсорбционного спектрального анализа по методике [10; 11]. Достоинствами данного метода являются его высокая точность и возможность определения различных форм ТМ (водорастворимых, подвижных кислоторастворимых и т. д.). Кислоторастворимые формы отражаю потенциальную токсичность почвы и представляют собой то количество металла, которое при незначительном подкислении почвенного раствора может быть доступно для корневой системы растений, а следовательно, легко вовлечется в биогеохимическую миграцию, создавая возможность проникновения опасных токсикантов в организм человека [3; 9].
Измерения проводились согласно методикам [2; 10; 11; 12].
Результаты исследований за 2012 и 2013 годы представлены на рис. 1, 2. Исследования проводились с интервалом примерно месяц в течение двух лет.
Рисунок 1. Содержание ТМ в почве г. Бирска и Бирского района (2012)
Рисунок 2. Содержание ТМ в почве г. Бирска и Бирского района (2013)
Важным фактором для поведения ТМ в почве является pH. Почвы города Бирска и Бирский район на обследуемых территориях имеют нейтральную или слабокислую реакцию среды (рис. 3).
Рисунок 3. рН почвы г. Бирска и Бирского района
При нейтральной или слабощелочной реакции среды образуются труднорастворимые соединения: гидроксиды, сульфиды, фосфаты, карбонаты ТМ. При возрастании кислотности в почве идет обратный процесс — труднорастворимые соединения переходят в более подвижные, при этом повышается подвижность многих ТМ [1]. Следовательно, возрастает способность к миграции. И хотя на данный момент сдвиг в сторону кислой среды незначителен, в будущем в результате увеличивающегося темпа антропогенной нагрузки на окружающую среду кислотность почв может значительно повыситься.
Содержание кадмия находится в пределах допустимой нормы, которая составляет 2,0 мг/кг, активно усваивается дождевыми червями, мокрицами и улитками (в 10—15 раз активнее, чем свинец и цинк) [1].
Концентрация меди во всех проанализированных пробах ниже ПДК. Можно даже отметить небольшой дефицит меди в образцах. Объяснить это можно тем, что при pH>5 медь выпадает в осадок в виде гидроксидов [3]. Медь — один из важнейших микроэлементов. Недостаточное содержание ее в почвах отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов. Медь участвует в процессе фотосинтеза и влияет на усвоение азота растениями [3; 9].
Основным источником попадания цинка в почву являются отходы металлургических промышленности (рудообогатительные фабрики и гальванические цеха, производства пергаментной бумаги, минеральных красок, вискоз-ного волокна и др.) [9]. В связи с тем что в городе отсутствуют подобные предприятия, содержание цинка в почвах в 2—3,5 раза ниже ПДК.
Среди токсичных элементов наибольшую опасность представляет ртуть, однако исследования показали, что содержание ртути в почвах находится намного ниже допустимых значений, что каких-либо опасений не вызывает.
Свинец не является жизненно необходимым элементом [3]. В исследуемых почвах содержание свинца несколько превышает допустимый уровень. Причем превышение обнаружено в образцах почв, взятых с территории детского сада.
На территории детского лагеря превышения отсутствуют. Можно предположить, что это связано с нахождением детского сада в черте города. Наиболее серьезным и значимым источником загрязнения почв свинцом являются выхлопы автомобильных двигателей [9]. Установлено, большинство марок бензина содержат в качестве антидетонационной добавки тетраэтилсвинец (0,41—0,82 г/л). При сжигании 1 л бензина в воздух попадает 200—400 мг свинца, в течение года один автомобиль выбрасывает в среднем около 1 кг элемента [1].
Таким образом, анализ полученных данных и сравнивание их с ПДК позволяет сделать вывод о том, что из всех исследуемых элементов только по свинцу наблюдается незначительное превышение ПДК. Остальные элементы находятся в пределах нормы, то есть не превышают ПДК и фонового уровня их содержания. Кроме того, сравнивая показатели тяжелых металлов на территории детского лагеря и детского сада, можно отметить, что во втором случае их содержание несколько выше. Связано это с тем, что детский сад находится в черте города, а детский лагерь за его пределами.
Список литературы:
1. Басыров Н.Ф., Валеева Э.И., Московченко Д.В. Охрана окружающей среды и рациональное природопользование / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www. bestreferat.ru /referat-7424.html (дата обращения: 05.03.2013).
2. ГОСТ 26423-85. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. — М, 1985.
3. Житкевич И.Н. Тяжёлые металлы. Источники поступления в окружающую
среду. Действие на организм человека / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://revolution.allbest.ru/ecology/00001208_0.html (дата
обращения: 05.03.2012).
4. Ильин В.Б. К вопросу о разработке предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в почвах //Агрохимия. — 1985. — № 10. — с. 94—101.
5. Ильин В.Б. О нормировании тяжелых металлов в почве // Почвоведение. — 1986. — № 9. — с. 90—98.
6. Ильин В.Б. О предельно допустимой концентрации тяжелых металлов в почве // Химия в сел. хоз-ве. — 1982. — № 3. — с. 5—7.
7. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва — растение. — Новосибирск: Наука, 1991. — 151 с.
8. Кабиров Р.Р., Шилова И.И. Почвенные водоросли свалок и полигонов твердых бытовых и промышленных отходов в условиях промышленного города // Экология. — 1990. — № 5. — с. 10—18.
9. Климов Е.С., Бузаева М.В. Природные сорбенты и комплексоны в очистке
сточных вод / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL:
http://venec.ulstu.ru/lib/disk/2012/Klimov.pdf (дата обращения: 15.05.2013).
10. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. РД 52.18.191-89. Государственный комитет СССР по гидрометеорологии. — М., 1990.
11. Методика выполнения измерений массовой доли общей ртути в почвах атомно-абсорбционным методом («методом холодного пара»). МИ 28782004. —Казань, 2004.
12. СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» (от 16 апреля 2003 г.).
13. Штина Э.А. Почвенные водоросли как экологические индикаторы // Ботанический журнал. — 1990. —Т. 75, № 4. — с. 441—453.
