CC BY
61
А.Н. КОЛЬЦОВА, В.В. СИРОТКИН
ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
Загрязнение окружающей среды приводит к необходимости регулярного круглогодичного систематического анализа содержания токсичных химических веществ в атмосфере, почве, а в зимний период - в снежном покрове. Среди таких веществ немаловажное место занимают тяжелые металлы (Тм). В работах [1-4] исследовано распределение наиболее приоритетных ТМ (никеля, свинца, цинка, кобальта, марганца, хрома, ванадия и меди) в почвах Чувашской Республики (ЧР) в условиях естественного фона [1] и подверженных антропогенному влиянию [2-4]. Вопросам распределения ТМ (меди, цинка, свинца и кадмия) в снежном покрове различных районов ЧР посвящена монография [5], в которой суммированы результаты исследований за период 19941997 г. Представляет интерес установить закономерности изменения содержания этих ТМ в снежном покрове ЧР за последующие годы.
Исследования содержания ТМ в снежном покрове проводились ежегодно во второй-третьей декадах марта месяца по известным методикам [5] в специально отобранных его пробах с реперных участков сельскохозяйственных предприятий, расположенных в южной (Батыревский и Комсомольский районы), центральной (Цивильский, Урмарский и Вурнарский районы) и северной (Ядринский и Чебоксарский районы) частях ЧР. Проведенные ранее исследования [1] по содержанию ТМ в почвах ЧР, не подверженных антропогенному воздействию, показали, что черноземы южной части республики содержат медь в больших количествах (до 12 мг/кг), чем остальные типы почв (не более 6 мг/кг). Большее содержание цинка наблюдается в серых лесных почвах (до 8 мг/кг). Содержание свинца практически не зависит от типа почвы и не превышает 60 мг/кг. Во всех типах почв распределение ТМ невысокое и соответствует допустимому их содержанию.
Анализ результатов исследования снежного покрова за период с 1994 по 2000 г. показывает, что содержание меди в южной части ЧР изменялось в интервале 0,001-0,007 мг/л. В снежном покрове центральной части ЧР содержание меди составляло 0,001-0,005 мг/л, а в снежном покрове северной части ЧР - 0,001-0,006 мг/л. В период с 2001 по 2003 г. среднее содержание меди изменялось в интервале 0,002-0,01 мг/л в снежном покрове южной части ЧР и в интервале 0,002-0,02 в снежном покрове центральной и северной частей ЧР. Следовательно, ее содержание возросло в 1,5 раза и достигло величины в среднем 0,01 мг/л. Причем в большей мере содержание меди увеличилось в снеге центральной и северной частей ЧР. Сопоставляя эти результаты с приведенными ранее данными по содержанию меди в почвах южной, центральной и северной частей ЧР, можно сделать вывод, что загрязнение снежного покрова медью не связано с ее содержанием в почве. Следовательно, возрастание содержания меди в снеге вызвано в основном антропогенными факторами - выбросами промышленных предприятий.
Содержание цинка в снежном покрове ЧР в 1994-2000 гг. составляло в южной части 0,01-0,06 мг/л, в центральной части ЧР 0,01-0,05 мг/л и в северной части ЧР 0,01-0,07 мг/л. В 2000-2003 гг. среднее содержание цинка в снежном покрове южной части ЧР изменялось в интервале 0,01-0,08 мг/л и в интервале 0,01-0,03 мг/л в снежном покрове центральной и северной частей ЧР. Следовательно, за последние годы произошло незначительное увеличе-
ние концентрации цинка в снеге южной части ЧР и снижение в 1,5-2 раза его концентрации в снежном покрове центральной и северной частей ЧР.
Содержание свинца в снежном покрове в 1994-2000 гг. составляло в южной и центральной частях ЧР 0,001-0,01 мг/л, а в северной части ЧР 0,0010,02 мг/л. В 2000-2003 гг. среднее содержание свинца в изменялось в интервале 0,002-0,02 мг/л в снежном покрове южной и центральной частей ЧР, а в северной части ЧР - в интервале 0,001-0,03 мг/л. Как видно из приведенных данных, наблюдается тенденция в увеличении содержания свинца в снеге: за последние годы произошло возрастание концентрации свинца в 1,5-2 раза в снежном покрове по всей территории республики. Из сравнения этих результатов с приведенными ранее данными по содержанию свинца в почвах с естественным фоновым его содержанием следует, что загрязнение снежного покрова свинцом как и медью не связано с его содержанием в почве и вызвано антропогенными факторами, в основном транспортными средствами.
В пробах снега, взятых с реперных участков по всей территории ЧР в 1994-1998 гг., кадмий не был найден [5]. В 1999-2000 гг. были обнаружены «следы» кадмия в снежном покрове по всей территории ЧР, и среднее его содержание составило 0,001-0,002 мг/л. В 2000-2003 гг. среднее содержание кадмия возросло и изменялось в интервале 0,001-0,008 мг/л в снежном покрове южной и центральной частей ЧР, а в снежном покрове северной части ЧР -в интервале 0,001-0,015 мг/л. Следовательно, наблюдалось увеличение содержания кадмия в снеге в 4-7,5 раза.
Таким образом, за последние годы содержание исследованных нами ТМ возросло (за исключением цинка) по сравнению с их содержанием в 1994-2000 гг. (см. таблица). Причем в большей мере это характерно для снежного покрова центральной и северной частей ЧР.
Среднее содержание тяжелых металлов (мг/л) в снежном покрове Чувашской Республики
Тяжелые Интервалы содержания ТМ по годам
металлы 1994-2000 2001-2003
Медь 0,001-0,007 0,002-0,020
Цинк 0,010-0,070 0,010-0,030
Свинец 0,001-0,020 0,001-0,030
Кадмий 0,001-0,002 0,001-0,015
Как известно [6], почвенный покров ЧР включает подзолистые, дерновоподзолистые и черноземные почвы, расположенные с севера на юг республики. Причем дерново-подзолистые и песчано-подзолистые почвы характеризуются малым содержанием гумуса. Они слабо связывают катионы ТМ и легко отдают их растениям. Из приведенных выше данных следует, что ТМ, содержащиеся даже в дерново-подзолистых и песчано-подзолистых почвах центральной и северной частей ЧР, подвергнутых в весенний, летний и осенний периоды из-за развитой инфрастуктуры и урбанизации наибольшему антропогенному воздействию, не способны переходить из почвы в снежный покров в зимний период. Поэтому содержание ТМ в снежном покрове практически не связано с их содержанием в почве. Об этом также свидетельствуют результаты [5], показывающие, что при нормальном распределении ТМ в почве их содержание в продукции растениеводства может превышать ПДК за счет высокого их содержания в атмосферном воздухе и, как следствие, в снеге. Поэтому загрязнения снежного покрова и атмосферного воздуха ТМ не всегда напрямую связаны с их содержанием в почве. Как было отмечено в начале настоящего сообщения, исследования содержания ТМ в снежном покрове проводились на основе анализ проб
снега, взятых с реперных участков сельскохозяйственных предприятий, почвы которых вследствие обработки, посадки сельскохозяйственных культур, уборки урожая и внесения удобрений отличаются по содержанию в них Тм от почв, характеризующихся естественным (фоновым) содержанием ТМ. Из полученных данных следует, что содержание ТМ практически одинаково в пробах снега, взятых на обрабатываемых и необрабатываемых участках почвы, что также было подтверждено опытным путем. Следует также учесть, что загрязнение снега ТМ через воздух практически не влияет на их содержание в почве. Это объясняется тем, что за зиму почвы Чувашии промерзают на глубину до 100 см при высоте снежного покрова до 80 см и до 200 см при высоте снега до 35 см. При этом продолжительность зимы в среднем составляет 150 дней (с начала ноября до конца марта). Сход снежного покрова происходит до середины апреля. Поэтому загрязнение снега ТМ через атмосферный воздух,мало влияет на их содержание в почве, за исключением почв, находящихся в короткий весенний период под талыми водами. Таким образом, загрязнение снега ТМ происходит в основном за счет антропогенных факторов через воздух, и по их содержанию в снеге можно судить о степени загрязненности атмосферного воздуха ТМ.
Приносим благодарность проектно-изыскательному центру агрохимслужбы «Чувашский» за представленные материалы и помощь в проведении экспериментальных исследований.
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. Исследование загрязнения и регулирование содержания некоторых тяжелых металлов в городских почвах // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в европейской России и сопредельных странах: Материалы Международной научной конференции. Белгород, 13-16 сентября 2004. Белогород, 2004. С.114-116.
3. Кольцова А.Н., Сироткин В.В. Исследование загрязнения почв города Чебоксары тяжелыми металлами // Вестник Чувашского университета. 2004. № 1. С. 80-87.
4. Кольцова А.Н., Сироткин В.В. Исследование экологического состояния и степени загрязнения тяжелыми металлами почв Приволжья Чувашской Республики // Вестник Чувашского университета. 2005. № 1. С. 132-135.
5. Егоров В.А., Мутиков В.М., Янеев Г.П., Михайлов Л.Н., Ильина Т.А., Васильев О.А. Агро-экологический мониторинг пахотных земель и растениеводческой продукции в Чувашской Республике. Чебоксары: РГУП «ИПК «Чувашия», 2002. 123 с.
6. Михайлов Ф.Я. Дерново-подзолистые почвы Чувашской Республики. Чебоксары: Чуваш-книгоиздат, 1974. 154 с.
КОЛЬЦОВА АННА НИКОЛАЕВНА родилась в 1980 г. Окончила Чувашский государственный университет. Ассистент кафедры природопользования и геоэкологии Чувашского университета. Имеет 25 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 75 работ в области рационального использования природных ресурсов, геоэкологии и почвоведения.
