CC BY
198УДК 630.114:631, 45
Джаланкузов Т., Абдыхалыков С.
О СОСТОЯНИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии имени У.У. Успанова, 050060 Алматы, проспект аль-Фараби, 75 В, Казахстан,
e-mail: [email protected] Аннотация. В статье рассматриваются для обширной территории Казахстана по почвенным зонам от равнинных территории до горных регионов, распределение химических загрязнителеи, их источники возникновения и характеристики конкретных форм по передельно допустимым концентрациям, их влияние на окружающую среду и на человека.
Ключевые слова: почвы, тяжелые металлы, загрязнение, ПДК.
ВВЕДЕНИЕ Большой научный и практический интерес представляет определение содержания тяжелых металлов в почве, их трансформация и поступление в продукты питания и корма. Среди химических загрязнителей тяжелые металлы рассматриваются как имеющие особое экологическое и биологическое значение.
Накопление тяжелых металлов в почве приводит к повышению концентрации их в растениях, что влияет на здоровье населения. Кроме того, при значительных накоплениях этих металлов снижается плодородие почв, вплоть до полной его потери.
Ряд элементов, попадающих в почву, нельзя назвать загрязнителями, так как многие из них - микроэлементы, необходимы для растений. В тоже время существенная часть химических элементов, загрязняющих почву, не являются тяжелыми металлами.
Большинство ученых к элементам-загрязнителям почв относят: фтор, ванадий, ртуть, свинец и некоторые другие. Судьба этих элементов, попадающих в почву, зависит от их химических и физических свойств. Поэтому изучение и выделение территорий с высоким содержанием тяжелых металлов в почве имеют все возрастающее значение [1].
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ Объектами исследований явилась территория Казахстана с ярко выражен-
ной горизонтально-широтной и высотно-горной зональностью и формированием комплексного покрова.
Оценка загрязненности почв проводилось путем сравнения (сопоставления) содержания загрязняющих элементов и веществ в изучаемых почвах, с их фоновым содержанием с одной стороны, и с другой - с их предельно-допустимым содержанием (ПДК). При этом под фоновым чаще всего понимают содержание химических элементов и веществ в почвах, достаточно удаленных от источников загрязнения.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Согласно Постановления Правительства Республики Казахстан №878 от 09.06.2000 г. Институт почвоведения МОН РК задеиствован в реализации Национального плана деиствии по гигиене окружающеи среды Республики Казахстан (НПДГОС) в качестве ответственного исполнителя по проведению инвентаризации земель в сельско-хозяиственных и промышленных раио-нах для выявления характера и степени загрязнения почв и разработки мероприятии по очищению почв от разного рода загрязнителеи.
Осуществление этих работ связано с выполнением большого объема исследовании: картирование территории по характеру и степени загрязнения, лабораторно-аналитические работы, опытно-экспериментальные рабо-
ты по разработке мелиоративных мероприятий, уточнение ПДК, а по многим загрязнителем - определение ПДК и т.д. Все это требует больших средств и времени порядка не менее 3 лет при условии мобилизации почвоведов всех областеи Республики.
В ходе работ по составлению карты загрязнения почвенного покрова Республики Институт не получил ника-кои финансовои поддержки со стороны акимов областеи и городов Астаны, Ал-маты, хотя Постановлением им обязывалось обеспечить выделение необходимых финансовых средств. В связи с этим, необходимые дополнительные исследования территории Республики с загрязненным почвенным покровом и лабораторно-аналитические работы не были осуществлены.
Прошлыми исследованиями Институтом изучено содержание в почвах валовых форм приоритетных химических загрязнителей цинка, меди, свинца, молибдена, кобальта, бора, хрома, фтора, серы и др., а также радиоактивных стронция и цезия. Химические элементы определялись общепринятым спектрографическим методом на полную глубину почвенного профиля. Ранжирование химических элементов по степени токсичности проведено в соответствии с "Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель" (М., 1995), а также "Предельно допустимыми концентрациями химических веществ в почвах" (ПДК) утвержденных Главным Государственным санитарным врачом Республики Казахстан 29.02.1997 г. При этом принято считать загрязненными почвы с предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) валового содержания элемента, превышающих ПДК (мг/кг): для цинка - 23, меди - 3, свинца - 6, марганца - 1500, молибдена - 5, бора - 3, кобальта - 5, хрома - 0,05, фтора - 10,0 стронция - 90-37 Бк/кг, цезия -
137-370 Бк/кг. На картах - схемах, составленных институтом по отдельным элементам и группам элементов, дается их концентрация в превышениях ПДК - римскими цифрами.
Почвенныи покров Казахстана, общеи площадью 272,5 млн га отличается большим разнообразием почв, их химических, физических, водно-физических своиств и уровня плодородия. На содержание и распределение по профилю почв химических загрязните-леи оказывают влияние генезис и своиства почвообразующих пород, особенно наиболее тонких илистых частиц, количество и качественныи состав органического вещества, поглотительная способность, увлажнение и рН среды, а также современные факторы техногенеза - влияние сельскохозяи-ственных, промышленных предприятии, полигонов военно-промышленного комплекса. В техногенных ландшафтах нарушается естественное биогеохимическое равновесие, происходит накопление и сохранение несвоиственных природным почвам токсичных химических соединении.
Особенностью географического размещения почвенного покрова по территории Казахстана является ярко выраженные горизонтальная-широтная и высотная-горная зональность и формирование комплексного покрова.
На краинем севере Республики -Северо-Казахстанскои области, на площади 76 тыс. га простирается умеренно-влажная зона серых лесных почв, черноземов выщелоченных и лугово-черноземных почв. Почвы формируются на лессовидно-суглинистых, глинистых и супесчаных почвообразующих породах, при сумме годовых осадков 300-350 мм и сумме эффективных температур выше 10°С 1950-2200°. Мощность гумусового горизонта зональных почв достигает 50-60 см, содержание гумуса гуматно-кальциевого состава от
3-4 до 6-7 %, емкость поглощения - от 20-25 мг-экв до 30-40 мг-экв на 100 г почвы, рН среды на уровне неитраль-нои и слабо-кислои. Большие площади этих почв длительное время находятся под пашнеи для возделывания в основном зерновых культур и поэтому загрязнены неумеренным применением минеральных удобрении, средств защиты растении и дефолиантов.
Умеренно-засушливая степная зона черноземов обыкновенных и южных занимает площадь в 25,3 млн га и распространены в Северо-Казах-станскои, на севере Костанаискои, Ак-молинскои, Павлодарскои, Актюбин-скои, Западно-Казахстанскои и частично Карагандинскои областях. Почвы развиваются в условиях холодного климата сибирского типа, непромывного типа водного режима и неглубокого промачивания почвенного профиля. Годовое количество осадков 300-320 мм с летним максимумом, сумма температур выше 10°С 2100-2200. Засухи повторяются в средним один раз в 4 года. Широко распространены лессовидно-суглинистые и глинистые карбонатные почвообразующие породы, богатые илом и глинои, в составе которых минералы типа каолинита, хлорита, смеша-нослоиных и гидрослюды. Мощность гумусового горизонта изменяется от 40-50 см (в черноземах южных) до 6080 см (в черноземах обыкновенных), содержание гумуса гуматно-фуль-ватного состава, соответственно, 5-6 % и 6,7-7,9 %, емкость поглощения от 2030 до 30-40 мг-экв на 100 г почвы, реакция почвенного раствора неитральная и слабощелочная. Из общеи площади пахотнопригодных почв 16,8 млн га освоено в пашне 14,5 млн га черноземов. Черноземы характеризуются высоким (местами избыточным) содержанием марганца (500-3300 мг/кг), цинка (60-80 мг/кг) и бора (50-80 мг/кг), являющиеся потенциальными источниками загрязнения территории. За 50
лет нерационального использования в пашне черноземы безвозвратно потеряли до 20-25 % гумуса, усилились процессы техногенного загрязнения за счет минеральных удобрении и промышленных выбросов.
Умеренно-сухая, сухая и пустынно-степная зона каштановых простирается по центральным регионам Казахстана от Прикаспиискои низменности на западе, до предгории Алтая и Саур-Тарбагатая - на востоке на общеи площади 90 млн га. Аридность климата нарастает к югу при общем недостаточном и неустоичивом увлажнении. При этом количество осадков уменьшается от 230-260 мм на севере зоны до 200220 мм - на юге, сумма температур выше 10°С, соответственно, увеличивается от 2300-2400° на севере до 26003200° на юге. Почвообразующими породами служат разнообразные по механическому составу элювиальные, эллюви-ально-делювиальные и делювиальные суглинистые и глинистые отложения, лессовидные суглинки.
В составе глинистых минералов этих отложении преобладают гидрослюда-монтмориллонит и смешанно-слоиные слюда-монтмориллонитовые образования.
Зональные почвы сухих и пустынных степеи представлены темно-каштановыми, каштановыми и светло-каштановыми почвами, где в структуре почвенного покрова большие площади занимают карбонатно-солонцоватые почвы, разнообразные солонцовые комплексы и малоразвитые почвы (Казахстанском мелкосопочнике, Под-уральском плато и Мугоджарах). Мощность гумусового горизонта уменьшается от 40-60 см в темно-каштановых почвах до 30-40 см - светло-каштановые, содержание гумуса гумат-но-фульватного состава, соответственно, от 3,4-4,6 % до 1,2-2,5 %, емкость поглощения 25-30 мг-экв и 15-20 мг-экв на 100 г, реакция почвенного рас-
твора нейтральная и слабощелочная. Темно-каштановые почвы используются в неполивном земледелии, каштановые и светло- каштановые представляют пастбищные и сенокосные угодья. В почвах отмечены повышенное содержание меди (26-42 мг/кг), цинка (5572 мг/кг) и бора (72-102 мг/кг). В зоне каштановых почв широко проявляется техногенное загрязнение на рудниках, раионах промышленных предприятии и бывших испытательных полигонах. Особенно сильно загрязнены почвы зоны промышленных предприятии Павлодара, Экибастуза, Семея, Караганды, Темиртау, Хромтау, Актобе и др., где образованы своеобразные биогеохимические аномалии с высоким содержанием токсикантов (цинк, марганец, свинец, хром, ртуть, кадмии, фтор и др.).
Пустынная зона бурых и серо-бурых почв простирается южнее зоны каштановых почв в пределах географических координат 41-48 (49)° с.ш. и занимает площадь в 120 млн га или 44 % всеи территории Казахстана. Это самая жаркая и засушливая территория с огромными массивами песков (Нарын, Каракумы, Кызылкумы, Моинкумы, Сарыишикотрау и др.), солончаков, та-кыров и такыровидных почв с беднои солянково-полыннои растительностью. Осадков выпадает 120-180 мм, сумма эффективных температур выше 10°С 3800-4000°. На почвообразование в зоне пустынь большое влияние оказывают генезис и литология почвооб-разующих пород, отличающихся невысоким содержанием глины и преобладанием в составе минералов группы гидрослюда, каолинит, хлорит с участием палыгорскита и монтмориллонита. Поэтому загрязнение почв носит преимущественно техногенныи характер, связанныи с разработкои месторождении полезных ископаемых или испытательными полигонами военно-промышленного комплекса (При-каспии, Бетпакдала, Сарышаган и др.).
Бурые и серо-бурые почвы пустынь характеризуются мощностью гумусового горизонта 20-30 см, содержат 0,61,6 % гумуса фульватного состава, емкость поглощения 5-15 мг-экв на 100 г почвы. Почвы карбонатные, засолены легкорастворимыми хлоридами, сульфатами и щелочами. Большая часть территории пустыннои зоны используется в качестве сезонных пастбищ с оазисами поливных земель по долинам рек Урал, Сырдарья, Чу, Талас, Или, Ка-ратал и др. Выделяются биохимические зоны борного и нефтехимического загрязнения в Прикаспиискои Низменности и на плато Мангышлак-Устюрт, фторидное и свинцовое - на орошаемых массивах р. Сырдарья, Чу-Таласа, высокое содержание свинца и цинка на Арыс-Туркестанском и Шаульдерском массивах орошения, значительное загрязнение - на космическом и ракетном полигонах плато Бетпакдала и Северного Прибалхашья.
Горные регионы Тянь-Шаня, Саур-Тарбагатая и Алтая занимают в общеи сложности 37 млн га или 14 % территории Республики. Характер вертикальных почвенных зон, их распределение и высотные границы изменяются в различных горных системах в зависимости от географического положения, абсолютнои высоты и строения горнои системы.
Алтаискии горныи регион отличается сложным горным рельефом, холодным температурным фоном и структурои вертикальнои почвеннои зональности южно-сибирского типа, которыи включает почвенные типы от горно-тундровых, горно-таежных и горно-степных до пустынно-степных светло-каштановых и бурых пустынных почв.
Северо-Тянь-Шанскии горныи регион характеризуется наличием высокогорного, сильно денудированного среднегорного рельефа, предгории и прилавков, где в условиях умеренного
температурного фона семиреченского типа распространены почвы высотных поясов, включая альпииские и субаль-пииские почвы, горно-лесные темноцветные и черноземовидные почвы, горно-степные черноземы и темно-каштановые почвы, предгорные светло-каштановые пустынно-степные, бурые пустынные почвы и сероземы.
Западно-Тянь-Шанскии горныи регион отличается высоким температурным фоном с продолжительным летне-осенним сухим периодом и зимне-весенним максимумом выпадения осадков. Вертикальная почвенная зональность туранского или среднеазиатского типа включает высокогорные альпииские и субальпииские почвы, горные и предгорные коричневые, серо-коричневые почвы и сероземы.
Почвы горных областеи преимущественно маломощные, малоразвитые, щебнистые, в разнои степени подвержены эрозии и техногенному загрязнению. Здесь отмечается сложное сочетание почв склонов разнои экспозиции, межгорных долин и впадин, плато и сыртов.
Современное экологическое состояние характеризуется прогрессивным нарастанием процессов загрязнения и антропогенного опустынивания. В Алтаиском горном регионе наличие богатеиших запасов разнообразных рудных месторождении обусловило в основном рудно-сырьевую ориентацию промышленности. Ежегодно добывается и перерабатывается около 13 млн т руды, из которых более 90 % складируется в хвостохранилищах. При этом основными загрязнителями природнои среды выступают предприятия цвет-нои металлургии (титаново-магниевыи комбинат, свинцово-цинковыи и др.) и горно-обогатительного производства. Приоритетными загрязнителями являются цинк, медь, свинец, кадмии, никель и др. превышающие ПДК в 2 и более раз. Почвенныи покров угледобы-
вающего комплекса загрязнены мышьяком, титаном, марганцем, цинком, молибденом, фтором превышающими ПДК до 2 раз и более. Северо-Тянь-Шанском горном регионе сильно загрязнены почвы Текелииского горного комбината и г. Алматы (ртуть, сера, свинец и др.). На Акдалинском орошаемом массиве в низовьях р. Или выявлены участки загрязнения почв бором, фтором, свинцом, медью и кадмием.
В Западно-Тянь-Шанском горном регионе отмечены повышенное содержание в почвах меди (19,5 мг/кг), цинка (43,7 мг/кг) и кобальта (7,7 мг/кг). В раионе Каратау-Жамбылского промышленного комплекса и орошаемых массивах по долине р. Чу, Таласа и Ассы выявлены участки повышенного содержания в почвах фтора (17-30 мг/кг) за счет эмиссии химических предприятии фосфорнои промышленности и многолетнего нерационального использования минеральных удобрении и химических мелиорантов на полях орошения.
Техногенные нагрузки на почвен-ныи покров Республики прогрессивно растут, что при нерациональном использовании природно-сырьевых водо-земельных ресурсов неизбежно сопровождается загрязнением и опустыниванием окружающеи среды. В настоящее время использование природных ресурсов имеет преимущественно потребительски характер, ориентирован-ныи на получение максимальнои хо-зяиственнои прибыли без учета последствии и перспективы. Это ведет к истощению ресурсов, крупномасштабному загрязнению и разрушению экосистемы. В этои связи закономерно проявляется преимущественно сель-скохозяиственное загрязнение и дегу-мификация пахотных почв Северного Казахстана с очагами техногенного химического загрязнения территории промышленными предприятиями. В Западном Казахстане интенсивное развитие нефтегазовои промышленности
(добыча, транспортировка, переработка) создали крупные очаги нефтехимического загрязнения и засоления почв сточными промысловыми водами, содержащими оксиды углерода и азота, диоксид серы и сероводород, фенол, аммиак, различные канцерогенные тяжелые металлы и минеральные соли (хлориды, сульфаты, бор и др.). Содержание в почвах свинца и кобальта достигает 2-3 ПДК и более, очень много молибдена. На приморскои равнине Прикаспия, современнои и древнеи дельте р. Урал выявлены обширные ареалы борного загрязнения почв, где содержание бора колеблется от 18,6 до 171 мг/кг, что превышает их средние показатели (10 мг/кг) в 5-7 раз. Ситуация осложняется радиоактивным загрязнением почвенного покрова территории бывших полигонов военно-промышленного комплекса (Азгир, "Лира", Таисоиган), где преобладающими загрязнителями являются стронции -90, цезии - 137, плутонии - 239,240 (суммарная активность более 1 млн кюри альфа -бета - гамма - нуклидов), ракетное топливо (гептил, меланж) и различные токсичные химические вещества (свинец, медь, цинк, хром и др.). Исследования показали, что концентрация цезия в Нарын - песках во много раз превышает ПДК. Высокотоксичное ракетное топливо гептил (нитрозо-диметиламин), аккумулированное при испытании ракет в бассеине Эмба-Сагиз, относится к токсикантам первого класса опасности. Деиствие его на организм человека вызывает раздражение слизистои оболочки, дыхательных путеи и легких, возбуждение цен-тральнои нервнои системы, поражение печени, почек, влияет на воспроизводство потомства. Остатки ракетного топлива вызывают кислотные дожди, могут уничтожить 50 % биомассы. Как следствие ядерных испытании на территории Атыраускои области отмечается высокая степень заболеваемости
населения, особенно детеи, анемиеи, сердечно-сосудистои системы, раком, туберкулезом и психики, у них ослаблен иммунитет, в связи с низким содержанием в крови гемоглобина. В промышленных раионах Центрального Казахстана широкое распространение получили техногенное загрязнение почв на объектах добычи и переработки руд (железных, медных, угольных и др.). Большие площади загрязнены тяжелыми металлами, радиоактивными элементами, ракетно-космическим мусором. На территории бывшего Семипалатинского ядерного полигона в почвах отдельных площадок (Дегелен и др.) максимальныи уровень радиационного фона превышает предельно допустимые дозы в сотни раз[2]. Прогрессивные формы загрязнения почв отмечены в раионах Прибалхашья, Мугод-жар, Подуральского плато. Орошаемые площади Южного Казахстана сильно загрязнены бором, фтором, свинцом, медью, пестицидами и нитратами.
Существенныи все возрастающии вклад в загрязнение почвенного покрова Республики вносит автотранспорт. Количество автотранспорта за последние 7-8 лет значительно дополнилось устаревшими моделями иностранного производства, выхлопные газы которых не соответствуют экологическим требованиям. Подавляющую часть автомобильных выбросов составляют приоритетные загрязнители - оксиды углерода, серы, и азота, фенол, свинец и др., которые легко адсорбируется поч-вои, снижая их ферментативную активность и являются фитотоксичными.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Загрязнение почв тяжелыми металлами - это промышленные выбросы, продукты сгорания топлива, средства химизации сельского хозяиства, сточные воды. Даже применение высоких доз удобрении несет опасность загрязнения почв.
Загрязнение почв разрушает поч-венно-поглощающии комплекс приводит к потере почвеннои структуры, т.е. происходит уменьшение пористости, снижение водопроницаемости и ухудшение водно-воздушного режима.
Необходимость нормирования химических веществ в почве, в том чис-
ле тяжелых металлов была официально признана в 1971 году. Настало время и Казахстану разработать нормативы содержания химических веществ в почве с учетом их вредного воздеиствия на здоровье человека и применительно к почвам Республики Казахстан.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Бондарев А.Г. Ландшафты, металлы и человек. - М.: Мысль, 1976. - 72 с.
2 Разумихин Н.В. Реализация продовольственной программы СССР и охрана окружающей среды. - М., 1986. - 32 с.
REFERENCES
1 Bondarev A.G. Landshafty, metally i chelovek. - M.: Mysl, 1976. - 72 s.
2 Razumikhin N.V. Realizatsiya prodovolstvennoy programmy SSSR i okhrana okruzhayushchey sredy. - M., 1986. - 32 s.
ТУШН
Джаланкузов Т., Абдыхалыков С. КАЗАХСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ТОПЫРАКТАРЫНЫН, ЛАСТАНУ ЖАFДАИЫ ТУРАЛЫ 9.О. Оспанов атындагы К,азак, топырацтану жэне агрохимия гылыми-зерттеу институты, 050060 Алматы, эл-Фараби дацгылы, 75 В, Цазацстан,
e-mail: [email protected]
Ма;алада Казак;станньщ кец ау;ымды аумагыныц жазьщтьщ аимак;тан таулы аимак;тарра деИiнгi топыра; аима;тарында химиялы; ластаушылар мен оларды тудырушы кездердщ таралуы жэне олардыц ру;сат етiлген шектеулi концентрациясыныц на;ты тYрiнщ сипаттары мен олардыц ;оршаган орта мен адамга тигiзетiн эсерi ;арастырылады.
TyuiMdi свздер: топыра;тар, ауыр металдар, ластану, ШРК.
SUMMARY Zhalankuzov T., Abdykhalykov S.
ABOUT THE STATE OF SOIL CONTAMINATION OF KAZAKHSTAN Kazakh Research Institute of Soil Science and Agrochemistry after U.U. Uspanov, 050060 Almaty, 75 Val-Farabi avenue, Kazakhstan, e-mail: [email protected]
The article deals with the vast territory for the Kazakhstan soil zones of lowland areas to mountain regions, the distribution of chemical pollutants and their sources of origin and characteristics of the specific forms of their repartition on permissible concentrations and their impact on the environment and on man in particular.
Key words: soil, heavy metals, pollution, MPC.
