CC BY
49
УДК 631.416.8
МОНИТОРИНГ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ
В.М. Соловьев
ФГУ «Станция агрохимической службы «Ярославская» (e-mail: yarcsas@yandex.ru)
В работе представлены основные приемы детоксикации почв, воды, сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов.
Ключевые слова: загрязнение, почва, вода, растения, агрохимикаты, тяжелые металлы, рекультивация, деток-сикация, контроль, оценка.
Monitoring of heavy metals concentration in soil in Yaroslavl region
Main methods of soil, water, agricultural raw material and food detoxication are presented in article. Keywords: pollution, soil, water, plant, agrochemicals, heavy metals, recultivation, detoxication, control, appraisal.
Для рационального использования земельных ресурсов Ярославской области, охраны и повышения плодородия почв, внедрения зональных систем земледелия большое значение имеет получение полной информации о почвенном покрове и качестве растений для создания картограмм повышенной информационной емкости, отражающих высокую контрастность эколого-агрохимических свойств. Одной из основ для составления картограмм являются результаты определения содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов (ТМ) в почвах и растительной продукции. ТМ это химические элементы с атомным весом больше 50. При дефиците это микроэлементы, при избытке - загрязнители. По степени опасности химические элементы подразделяют на три класса: 1. Высокоопасные, 2. Умере-ноопасные, 3. Малоопасные. Кадмий, свинец, цинк относятся к 1 классу опасности, никель, медь, хром к 2 классу (ГОСТ 14.4.1-83).
Ведение земледелия на загрязненных ТМ почвах становится одной из актуальных задач. Загрязнение ТМ (С^ РЬ, Сг, гп, Си) почв сельскохозяйственных угодий происходит в результате деятельности промышленных предприятий, загрязнения сточными водами, осадками сточных вод предприятий жилищно-коммунального хозяйства, при использовании в качестве топлива угля, нефти, безграмотное применение удобрений (С4 N1, РЬ, Мп) и других средств химизации. Более 30% загрязняющих веществ (РЬ, И§, Сг, гп, N1, Со, Сф, выбрасываемых в атмосферу, приходится на автомобильный и железнодорожный транспорт.
Рассмотрим динамику содержания валовых форм ТМ по годам (табл. 1 и 2). Превышения ПДК по всем металлам нет и их содержание колеблется от 0,8 ПДК и ниже. Повышенное содержание Cd 87 % в пределах ПДК наблюдается за 1996-2006 гг., среднее содержание по Сг 60,9% и гп 52,2%, РЬ 39,1% и 60,9% низкое по РЬ содержание, по Си и N1 содержание низкое и очень низкое. По величине содержания они образуют следующий убывающий ряд: Cd > Сг > гп > РЬ > Си > №.
Содержание подвижных форм ТМ, представленное в таблице 3, определялось в вытяжке из почвы ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 атомно-абсорбционным методом с 2004 г., по подвижным формам тяжелых металлов выполненным данным методом
превышения ПДК нет. До 2004 г. подвижные формы ТМ определяли в вытяжке 1М азотной кислоты, в данную вытяжку тяжелых металлов переходит больше и наблюдается превышение по РЬ, Си, №. По № и Си превышение порядка 2 ПДК отмечено на реперном участке девять (РУ-9, Ростовский р-н, ЗАО «Поречье»), вероятно это связано с тем, что РУ-9 находится в Ростовской котловине (отступило озеро Неро и освободило площади для возделывания сельскохозяйственных культур), где распространены темноцветные почвы. По Си превышение 2,6 ПДК отмечено и на РУ-1 (Ярославский район, ЗАО «Агрофирма «Пахма»), репер находится вблизи промышленных предприятий и ТЭЦ г. Ярославля. Загрязнение по РЬ наблюдается на РУ-19, РУ-18, по границе с данными реперами проходят магистральные автодороги, кроме того почва РУ-18 сильнокислая рН 4,34,5, при такой кислотности подвижность ТМ возрастает. Тяжелые металлы мигрируют по почвенному профилю до одного метра. Анализы на содержание подвижных форм ТМ выполнены по Методическим указаниям по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства М., 1989 (ЦИНАО) и РД 52.18.289-90 М., 1990, а содержание валовых форм ТМ выполняли согласно РД 52.18.191-89 М., 1990.
На почвах с уровнем загрязнения > 5 ПДК земледелие запрещается без специальных мер по их рекультивации.
Содержание валовых форм ТМ в кормах выполняли по ГОСТ 30692-200, а в сырье и пищевых продуктах по ГОСТ 30178-96. По зерновым культурам превышения ПДК нет, поскольку зерно в основном используется на корм скоту, а ПДК кормового зерна например по РЬ в 10 раз выше зерна продовольственного, по Cd в 3 раза, поэтому контроль за содержанием данных элементов должен быть обязателен, особенно, для продовольственного зерна.
Из таблицы 4 видно, что наблюдается загрязнение льна, так по льну (семя) превышение по Си в 1,2 ПДК, по Cd лен (семя) превышение ПДК в 2 раза на РУ-13, особенно, большое загрязнение по РЬ - 3,6 ПДК, РУ-13. Данный РУ находится рядом с магистральной автотрассой, поэтому и загрязняется РЬ и Сd, культуры, продукция которых используется на продовольствие, должны
1. Динамика содержания валовых форм тяжелых металлов в почвах реперных участков
Годы Тяжелые металлы, мг/кг
Cd РЬ N1 & гп
Супесчаные почвы
1996 0,30 6,90 1,50 3,00 22,90 1,90
2000 0,40 9,70 8,30 9,90 23,70 4,00
2001 0,35 10,20 2,60 1,80 14,00 2,20
2002 0,25 8,71 4,95 4,59 23,16 3,42
2003 0,40 6,80 5,40 5,90 17,90 3,80
2004 0,40 6,30 8,40 8,60 12,50 4,60
2005 0,27 8,10 3,60 6,20 20,30 5,20
2006 0,35 9,10 8,70 5,90 38,80 5,70
Среднее 0,34 8,23 5,43 5,74 21,66 3,85
Пределы колебаний показателей 0,25-0,40 6,30-10,20 1,50-8,70 1,80-9,90 12,5-38,8 1,90-5,70
ПДК мг/кг 0,5 32,0 20,0 50,0 55,0 33,0
Легкосуглинистые и среднесуглинистые почвы с рН менее 5,5
1996 0,50 7,6 12,0 10,2 40,0 8,9
2000 0,50 8,9 14,7 18,8 35,4 6,5
2002 0,20 11,2 12,9 13,3 33,4 6,8
2003 0,42 10,1 9,9 9,9 26,8 7,1
2004 0,26 7,7 11,2 11,6 27,3 6,8
2005 0,32 10,1 10,7 12,4 37,0 7,7
2006 0,35 9,6 15,9 11,7 51,5 10,3
Среднее 0,36 9,31 12,47 12,56 35,91 7,73
Пределы колебаний показателей 0,20-0,50 7,6-11,2 9,9-15,9 9,9-18,8 26,8-51,5 6,5-10,3
ПДК мг/кг 1,0 65,0 40,0 50,0 110,0 66,0
Легкосуглинистые и среднесуглинистые почвы с рН более 5,5
1996 0,43 6,1 10,3 12,1 37,7 7,3
2000 0,40 11,4 14,0 16,1 33,1 6,6
2001 0,31 15,9 10,6 14,8 28,3 8,6
2002 0,25 10,2 12,1 14,1 32,3 7,3
2003 0,45 11,7 12,4 14,2 26,8 9,2
2004 0,48 9,9 13,4 14,0 31,4 9,9
2005 0,33 9,4 9,9 13,7 33,7 9,9
2006 0,48 12,6 19,3 13,4 53,7 11,8
Среднее 0,39 10,9 12,75 14,05 34,63 8,83
Пределы колебаний показателей 0,25-0,48 6,1-15,9 9,9-19,3 12,1-16,1 26,8-53,7 6,6-11,8
ПДК мг/кг 2,0 130,0 80,0 50,0 220,0 132,0
размещаться не ближе 300 метров от автомобильных и железных дорог, кроме того почва РУ-13 легкосуглинистая, содержание в почве подвижных РЬ и Cd 7,81 мг/кг, 0,20 мг/кг соответственно, рН 5,3 почва слабокислая, содержание гумуса 1,36% очень низкое, содержание СаО , MgO и К2О низкое, Р2О5 повышенное, так как содержание гумуса очень низкое РЬ гумусом не удерживается, слабо удерживается и Cd в почве и легко поглоща-
ется растениями. На легких по гранулометрическому составу почвах больше переходит ТМ в растения, чем на тяжелых почвах. Почва и растения загрязняются ТМ (Си, гп, РЬ, Cd, Сг) и от атмосферных осадков.
Основное мероприятие по защите почв и растений от загрязнения тяжелыми металлами - устранение источника их поступления.
2. Распределение почв реперных участков Ярославской области с различным уровнем со__держания валовых форм тяжелых металлов_
Показатель Группи ровка почв по уровню содержания валовых форм ТМ %
очень низкий низкий средний повышенный
Cd - - 13,0 87,0
РЬ - 60,9 39,1 -
N1 43,5 56,5 - -
гп 8,7 39,1 52,2 -
^ 26,1 73,9 - -
о- 4,3 34,8 60,9 -
3. Динамика содержания подвижных форм тяжелых металлов в почвах реперных участков
_ (среднее значение за 1996-2008 гг.)_
Годы Подвижные формы, мг/кг (1М азотная кислота)
Cd РЬ N1 Сг гп Си
1996 0,17 3,71 3,21 2,80 8,24 4,26
1997 0,24 5,87 2,15 2,42 8,78 2,57
1998 0,17 7,45 2,93 5,42 10,73 3,37
1999 0,21 7,39 3,09 3,82 11,54 3,20
2000 0,15 4,06 2,79 2,20 8,17 1,85
2001 0,17 3,90 2,38 2,27 9,11 2,54
2002 0,15 6,65 2,53 3,94 9,58 3,21
2003 0,23 6,06 2,38 2,53 9,25 3,25
2004 0,15 4,79 3,25 2,55 9,95 3,35
Среднее 0,18 5,54 2,75 3,11 9,48 3,07
Пределы колебаний показателей 0,15-0,24 3,71-7,45 2,15-3,25 2,20-5,42 8,17-11,54 1,85-4,26
ПДК мг/кг 0,5 6,0 4,0 6,0 23,0 3,0
Подвижные ормы, мг/кг (Ацетатно-аммонийный буфе рный раствор с рН-4,8)
2004 0,04 0,71 0,33 0,49 2,31 0,40
2005 0,10 1,23 0,38 0,54 1,66 0,35
2006 0,12 1,36 0,56 0,38 2,09 0,66
2007 0,12 1,62 0,34 0,32 1,73 0,31
2008 0,06 1,38 0,32 0,50 1,78 0,26
Среднее 0,09 1,26 0,39 0,45 1,91 0,40
Пределы колебаний показателей 0,04-0,12 0,71-1,62 0,32-0,56 0,32-0,54 1,66-2,31 0,26-0,66
ПДК мг/кг 0,5 6,0 4,0 6,0 23,0 3,0
4. Содержание валовых форм тяжелых металлов в растениеводческой продукции (мини_мальное и максимальное значение по РУ за 1996-2008г), мг/кг _
Растениеводческая продукция Медь Цинк Свинец Кадмий
Зерновые культуры осн. 0,4-5,6 3,8-46,61 0,06-2,25 0,01-0,29
поб. 0,4-6,2 4,7-30,00 0,05-4,20 0,02-0,29
ПДК (мг/кг корма) осн. 30 50 5,0 0,3
Картофель осн. 0,53-2,20 1,95-5,33 0,14-0,49 0,01-0,04
ПДК мг/кг осн. 5 10 0,5 0,03
Лен осн. 3,10-18,92 35,80-49,96 0,53-3,62 0,09-0,19
поб. 2,05-16,70 19,40-48,80 0,59-2,60 0,19-0,23
ПДК (мг/кг семени) осн. 15 100 1,0 0,1
Однолетние травы осн. 0,42-2,50 4,45-19,20 0,19-3,85 0,01-0,16
Многолетние травы осн. 0,30-2,37 3,05-17,00 0,12-1,10 0,01-0,15
ПДК мг/кг осн. 30 50 5,0 0,3
Основными приемами детоксикации почв являются: 1. Закрепление ТМ в почве путем перевода их в недоступное для растений состояние агрохимическими приемами; 2. Выбор способа использования земель и подбор устойчивых видов и сортов растений; 3. Комплексная рекультивация (агрохимические, биологические способы, промывка почв, вплоть до удаления и перемещения загрязненной почвы). Основной прием снижения подвижности ТМ в почве (кроме Мо) и их накопления в растениях - известкование до уровня рН 6,5-6,7, внесение навоза, торфокомпостов, сиде-ратов и т.д.
Таким образом, результаты многолетних исследований, полученные ФГУ ГСАС «Ярославская», подтверждают необходимость постоянного эколого-агрохимического контроля и оценки почвы, воды, сырья и пищевых продуктов.
Литература
1. Овчаренко М.М., Шильников И.А., Комарова Н.А. Приемы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник, 2005, № 3.
2. Соловьев В.М. Мониторинг содержания мышьяка в почвах Ярославской области // Агрохимический вестник, 2008, № 5.
3. Волосевич А.Н., Яковлева Т.И. Экологическое состояние пахотных почв Северо-Запада России // Агрохимический вестник, 2007, № 4.
4. Соловьев В.М. Мониторинг содержания микроэлементов в почвах Ярославской области // Агрохимический вестник, 2006, № 4.
5. Зубченко Е.Б., Дымова Л.В. Накопление тяжелых металлов в почве и зерне яровой пшеницы // Агрохимический вестник, 2006, № 5.
