CC BY
68
УДК 631.811.94
АН. КОЛЬЦОВА, В.В. СИРОТКИН
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПОЧВ ПРИВОЛЖЬЯ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ*
Одной из важных экологических проблем является загрязнение почв тяжелыми металлами (ТМ) [1]. Содержание ТМ в почве определяется естественными факторами - типом почвы, геологическими и географическими условиями. Наряду с естественными факторами на содержание ТМ в почве оказывают влияние антропогенные (техногенные) факторы. Нами исследовалось распределение наиболее приоритетных загрязнителей из числа ТМ (никель, свинец, цинк, кобальт, марганец, хром и медь) в почвах Приволжья Чувашской Республики (ЧР) в зависимости от естественных и антропогенных факторов.
В Приволжье Чувашской Республики (ЧР) преобладают дерново-подзолистые и песчано-подзолистые почвы, которые характеризуются высокой кислотностью и малым содержанием гумуса, вследствие чего слабо связывают катионы ТМ, которые переходят в растения. Таким образом, загрязнение почв ТМ непосредственно связано с их накоплением в растениях, что приводит к фитотоксичности - отрицательному воздействию ТМ на растения (плохому их росту, развитию болезней и вырождению). Фитотоксичным считается содержание ТМ в растениях, снижающее их продуктивность на 10% по сравнению с контрольным урожаем на незагрязненной почве [2]. Для некоторых ТМ в растениях установлены следующие критические концентрации (мг/кг сухого вещества): ртути - 3, хрома - 10, кадмия - 15, никеля - 26, свинца - 35, цинка -290. По содержанию ТМ большинство растений, выращиваемых на почвах Приволжья ЧР, не подвержены фитоксичности. Это объясняется невысоким содержанием ТМ в этих почвах из-за отсутствия влияния техногенных факторов.
Возрастающие масштабы антропогенной деятельности приводят к увеличению содержания ТМ в почвах и растениях по сравнению с фоновыми их концентрациями. К таким почвам относятся почвы, находящиеся на территории густонаселенных городов и районных центров Приволжья ЧР с развитой промышленностью. В работах [1,2] установлено, что по содержанию никеля и свинца большинство этих почв относится к «опасно загрязненным» (содержание никеля и свинца превышает 200 и 90 мг/кг, соответственно) и растения, выращиваемые на этих почвах, характеризуются фитоксичностью. По остальным ТМ эти почвы не превышают отметку «умеренно загрязненные», и растущие на них растения не подвержены фитоксичности.
* Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по образованию РФ, грант АО4-2.13-1219 для аспирантов вузов.
Следует отметить, что способность растений извлекать из окружающей среды и концентрировать в своих тканях различные элементы позволяет использовать некоторые из них для очистки почв от загрязнения ТМ [3]. Такой метод очистки окружающей среды растениями получил название фиторемедиацией. Выращенная растительная масса после сбора сжигается, а образовавшийся пепел может быть использован как вторичное сырье. Фиторемедиация является перспективным и экономически выгодным методом очистки почвы от ТМ. Климатические условия ЧР являются благоприятными для выращивания на загрязненных почвах гороха, подсолнечника, клевера и люцерны, которые способны накапливать до 5% ТМ в пересчете на сухую массу. Внесение с удобрениями основных элементов питания - азота, фосфора и калия, увеличивая урожай культур, способствует значительному выносу растениями ТМ из почвы. Поскольку прирост биомассы растений опережает поступление металлов из почвы, то их концентрация в растениях уменьшается, а вынос из почвы увеличивается.
В условиях Приволжья ЧР основными источниками поступления ТМ в почвы, подверженные антропогенному воздействию, являются промышленные предприятия городов Чебоксары и Новочебоксарска. Проведенные исследования показывают, что превышение фона по содержанию исследованных ТМ наблюдается в почвах санитарно-защитных зон практически всех промышленных предприятий города Чебоксары [4]. Исследованные почвы соответствуют следующим нормам по содержанию ТМ: «допустимое загрязнение» (медь, марганец и цинк); «умеренное загрязнение» (хром и кобальт). По содержанию же никеля и свинца, почвы санитарных зон ОАО ЧЭАЗ и ЖБК-9 относятся к опасно загрязненным. Расчеты геохимических параметров - коэффициента концентраций Кс для каждого ТМ и показателя суммарного загрязнения 2С по всем ТМ - показали, что наибольшее загрязнение наблюдается для почв санитарных зон предприятий: ОАО ЧЭАЗ (2С = 11,66); агрегатный завод (2С = 8,89) и ТЭЦ-2 (2С = 8,80). Исследования содержания ТМ в санитарно-защитной зоне ОАО «Химпром» города Новоче-боксарска показали, что по содержанию меди, марганца, никеля и свинца почвы санитарной зоны не превышают отметки «допустимое загрязнение», по содержанию хрома - отметки «умеренное загрязнение», по содержанию цинка - отметки «опасное загрязнение». Наиболее загрязненными ТМ являются почвы, расположенные восточнее ОАО «Химпром». Для них показатель суммарного загрязнения 2С по всем ТМ составляет величину 66,09. В целом же по всей санитарной зоне ОАО «Химпром» показатель суммарного загрязнения 2С равен 41,73. Следовательно почвы санитарно-защитной зоны ОАО «Химпром» более загрязнены ТМ, чем почвы, прилегающие к промышленным предприятиям города Чебоксары. Близость жилых кварталов к санитарно-защитным зонам промышленных предприятий приводит к попаданию ТМ в почвы жилой зоны, что рассмотрено в работе [4] на примере города Чебоксары. Для почв сельскохозяйственных угодий и дачных участ-
ков, прилегающих к санитарным зонам предприятий, это также необходимо учитывать. Использование таких почв недопустимо для выращивания растений и овощей без применения соответствующих методов очистки от загрязнения ТМ [5].
Таким образом проведенные исследования позволили оценить экологическое состояние и степень загрязнения ТМ почв Приволжья Чувашской Республики в зависимости от естественных и антропогенных факторов.
Литература
1. Кольцова А.Н., Сироткин В.В. Исследование загрязнения почв Чувашской Республики тяжелыми металлами // Вестник Чувашского университета. 2003. № 2. С. 122-130.
2. Кольцова А.Н., Сироткин В.В. Исследование содержания тяжелых металлов в почвах и растениях Чувашской Республики // Растительные ресурсы: опыт, проблемы и перспективы: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. Бирск, 20-22 января 2005. С. 148-150.
3. Кольцова А.Н., Алексеев В.В. Применение растений для очистки почв от тяжелых металлов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. 2004. Т. 40. №2. С. 22-23.
4. Кольцова А.Н., Сироткин В.В. Исследование загрязнения тяжелыми металлами почв города Чебоксары // Вестник Чувашского университета. 2004. № 1. С. 108-116.
5. Кольцова А.Н. Очистка почв от загрязнения тяжелыми металлами // Сб. научных трудов молодых ученых и специалистов. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2004. С. 200-201.
КОЛЬЦОВА АННА НИКОЛАЕВНА родилась в 1980 г. Окончила Чувашский государственный университет. Аспирант кафедры природопользования и геоэкологии Чувашского университета. Имеет 20 работ в области картографии и геоэкологии.
СИРОТКИН ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ родился в 1967 г. Окончил Санкт-Петербургский государственный университет. Доктор географических наук, заведующий кафедрой природопользования и геоэкологии Чувашского государственного университета. Имеет 70 работ в области рационального использования природных ресурсов, геоэкологии и почвоведения.
