CC BY
10УДК 504.054+ 632.122.1+ 504.064.2
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВ В ПРЕДЕЛАХ ЗОНЫ ВЛИЯНИЯ МЕСТА ЗАХОРОНЕНИЯ ОТХОДОВ
Д.В. Плохих1, А.Г. Мощенко1, Е.В. Пахомова2, Е.Г. Цублова1
1ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского» 2ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженерно-технологический университет»
В настоящей работе приведены результаты анализа химического состава почв, расположенных в пределах влияния полигона твердых коммунальных отходов. Показано присутствие в почвах ионов тяжелых металлов, а именно меди, цинка, свинца и кадмия в концентрациях, превышающих (за исключением цинка) установленные гигиенические нормативы. Содержание большинства ионов не имеет четкой корреляции с содержанием общего азота и органического вещества почв. Ключевые слова: почвы техногенно загрязненных территорий, химический мониторинг, ионы тяжелых металлов, полигоны твердых коммунальных отходов.
Введение. Современное общество - это общество потребления, поэтому значительная часть продукции выбрасывается еще до окончания срока годности. Большинство товаров (в первую очередь техники) имеет низкий срок эксплуатации. Ещё одной проблемой является использование избыточного количества упаковки. Следствием этого является постоянное увеличение объёма отходов. Отходы в современном обществе характеризуются низким процентом извлечения вторичного сырья (в среднем 5-10%) и их недостаточной переработкой, поэтому значительная их часть подлежит захоронению.
Свалки (санкционированные и несанкционированные), полигоны являются источником постоянного негативного воздействия на компоненты окружающей среды. В наибольшей степени этому процессу подвержены почвы. Это обусловлено не только процессом пребывания химически активных компонентов в пределах площадки полигона, но и их миграцией на прилегающие территории. Среди загрязнителей почв, сформировавшихся в результате поступления компонентов отходов в них, наибольшую опасность представляют ионы тяжёлых металлов.
Цель исследования - изучение концентрации ионов тяжелых металлов в почве в пределах влияния полигона твердых коммунальных отходов.
Материалы и методы. В качестве материалов исследования нами была выбрана почва территории полигона твердых коммунальных отходов (ТКО) г. Брянска.
Отбор проб проводили методом квадрата. Пробы почвы были отобраны в 4 точках: 3 в пределах полигона и 1 контрольная проба в прилегающей лесополосе. Пробы отбирали на одинаковом горизонтальном уровне в пределах одной точки на расстоянии 2 м друг от друга. В каждой пробе определяли механический состав и структуру, описывали имеющиеся включения [3].
В каждой пробе почвы определяли влажность, содержание органического вещества (по углероду методом И. В. Тюрина [1, 2, 4]), общего азота (микрохромовым методом И.В. Тюрина с отгонкой по методу Кьельдаля.[2, 4]) и ионов тяжелых металлов.
Содержание тяжёлых металлов определяли вольтамперометрическим методом на полярографе ABC-1.1. Для проведения анализа 2 мл почвенной вытяжки с каждой точки наливали в мерную колбу на 25 см3 и доводили до метки фоновым раствором. Проводили измерения вольтамперных кривых в исходном растворе с точно известной концентрацией добавки ионов^, Pb, Cd, Zn 10000 мкг/л. При обнаружении содержания выше или ниже предела обнаружения использовали добавку с большей или меньшей концентрацией [6].
Почвы исследованной территории относятся к супесчаному типу с комковатой структурой и включениями в виде корней растений, обломков древесины, стекла, полиэтилена.
В результате проведения эксперимента было установлено, что влажность почв не одинакова на пробных участках (рис. 1). Наибольшее показание влажности 19 мг/г характерно контрольному участку №4. Наименьшее на участке №1 - 8,3 мг/г, что составляет 43% от контрольного. Содержание влаги на участке №2 составляет порядка 77%. На участке №3 влажность практически соответствует контрольному участку. Наибольший показатель обнаружен в контрольной точке, что может быть связано с его расположением (в низине) и уровнем развития растительности. Наименьший показатель влажности характерен для первой точки.
Как видно из рисунка 2, содержание общего азота в почвах исследованной территории неодинаково. Так, на контрольном участке этот показатель составил 0,952%. По мере удаления точки взятия проб содержание азота уменьшалось: во второй точке показатель составил 0,922%, а в первой - 0,885%. При этом в точке 3 содержание азота было выше контрольных значений. Это может быть связано с тем фактом, что грунт этой точки представляет собой осадок иловых площадок, которые еще не подвергались процессам рекультивации, в отличие от иных участков.
Рис.1. Влажность почв исследованной Рис. 2. Содержание общего азота (%)
территории в почвах исследованной территории
Содержание органического вещества в исследованной зоне также было неодинаковым (рис. 3). Так, наибольший показатель был характерен для контрольного участка - 0,42% в пересчете на углерод (или 0,724% в пересчете на гумус). Значения в остальных точках были ниже в 3-7 раз контрольных: 0,06-0,13% (в пересчете на углерод) или 0,103-0,224% (в пересчете на гумус). Это может быть обусловлено следующими причинами. С одной стороны низкое содержание углерода связано с фактором времени - точки 1-3 находятся в рекультивируемой части, а, следовательно, подвержены влиянию микроорганизмов-редуцентов. С другой стороны в контрольной точке высокая степень развития растительности, что способствует накоплению органического вещества в почве.
Содержание ионов тяжёлых металлов в пробах почв зависело от места отбора пробы и типа металла. Так, в точке №1 содержание ионов меди составляет 9,60 мг/кг, что примерно в 5,5 раз меньше чем в контрольной точке. Во второй точке содержание меди в 2 раза ниже контрольной. В точке №3содержание ионов меди в 3 раза выше и составляет 158 мг/кг. В точке №4 ионов меди содержится 51,5 мг/кг (ПДК=55 мг/кг [5]) (рис. 4).
В точке №1 содержание ионов цинка составляет 12,35 мг/кг (ПДК=100 мг/кг [5]). В точках №2,3 и 4 ионы цинка отсутствуют.
Во всех пробах за исключением контрольной содержание свинца превышает ПДК. Максимальное превышение в 2,5 раза обнаружено в точке 2. Минимальное - 5,5 мг/г - в точке 1 (ПДК=32 мг/кг [5]).
Участок
пересчете на углерод ■ в % в пересчете на гумус Рис. 3. Содержание органического вещества в почвах исследованной территории
Рис. 4. Содержание ионов тяжелых металлов (мг/кг) в почвах исследованной территории.
Содержание ионов кадмия в точке №1 составляет 150,78 мг/кг (ПДК=3 мг/кг [5]). В точках №2 и №4 ионы кадмия отсутствуют. В точке №3 содержание ионов кадмия составляет 10,92 мг/кг.
Таким образом, содержание гумуса в контрольному участке наибольшее (в 5-7 раз выше остальных точек), что может быть связано с особенностями развития растительности и длительностью пребывания грунтов на месте захоронения. Содержание азота в пробах почв неодинаковое. Наибольшее значение - в третьей пробе, наименьшее - в первой. Это может быть связано с тем фактом, что в грунте с иловых площадок еще не закончились процессы преобразования соединений азота под влиянием физико-химических, химических и биологических факторов, в отличие от первой и второй проб. В контрольном участке высокое значение содержания азота может быть связано с интенсивным уровнем развития растительности Во всех пробах почвы нами было выявлено присутствие ионов меди и
свинца. Ионы цинка обнаружены только в первой пробе, ионы кадмия - в первой и третьей. На характер распределения ионов тяжелых металлов, на наш взгляд, могут влиять как фактор растительности и влагосодержания почв, так и время пребывания участка в состоянии рекультивации.
Список литературы
1. Асварова Т. А. и др. Запасы азота и углерода в почвах Терско-Кумской низменности // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология. - 2021. - №. 3. - С. 33-40.
2. Афанасьева А. П., Ипатова А. А., Стекольников К. Е. Сравнительная характеристика методов определения органического вещества почв //Вестник Студенческого научного общества. - 2019. - Т. 10. - №. 1. - С. 9-11.
3. Воеводина Л. А. Структура почвы и факторы, изменяющие ее при орошении // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2016. - №. 1 (21).
4. Воробьева Л.А. B75 Химический анализ почв: Учебник. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 272с.
5. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. - М.: Минздрав России, 2006. - 68 с.
6. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов меди, свинца, кадмия, цинка, никеля в пробах почв и донных отложений на полярографе с электрохимическим датчиком «Модуль ЕМ-04».
Сведения об авторах
Плохих Данила Васильевич - студент направления подготовки «Химия» Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, e-mail: danteplohih@mail.ru.
Мощенко Алексей Геннадьевич - студент направления подготовки «Химия» Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, e-mail: mosh.a@yandex.ru.
Пахомова Екатерина Владимировна - аспирант кафедры Промышленной экологии и техносферной безопасности Брянского государственного инженерно-технологического университета, e-mail: kate.pakhomova@list.ru.
Цублова Елена Геннадьевна - доктор биологических наук, доцент кафедры химии Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, e-mail: etsublova@yandex.ru.
FEATURES OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF SOILS WITHIN THE ZONE OF INFLUENCE OF THE WASTE DEPOSIT
D.V. Plokhikh1, A.G. Moschenko1, E.V. Pakhomova2, E.G. Tsublova1
1Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky 2Bryansk State Engineering and Technological University
This work presents the results of the analysis of the chemical composition of soils located within the influence of the landfill of solid municipal waste. The presence of ions of heavy metals in soils, namely copper, zinc, lead and cadmium in concentrations exceeding (with the exception of zinc) the established hygienic standards, has been shown. The content of most ions does not have a clear correlation with the content of total nitrogen and soil organic matter.
Key words: soils of technogenically contaminated areas, chemical monitoring, ions of heavy metals, landfills of solid municipal waste.
References
1. Asvarova T. A. i dr. Zapasy azota i ugleroda v pochvah Tersko-Kumskoj nizmennosti // Vestnik VGU. Seriya: Geografiya. Geoekologiya. - 2021. - №. 3. - S. 33-40.
2. Afanas'eva A. P., Ipatova A. A., Stekol'nikov K. E. Sravnitel'naya harakteristika metodov opredeleniya organicheskogo veshchestva pochv //Vestnik Studencheskogo nauchnogo obshchestva. - 2019. - T. 10. - №. 1. - S. 9-11.
3. Voevodina L. A. Struktura pochvy i faktory, izmenyayushchie ee pri oroshenii // Nauchnyj zhurnal Rossijskogo NII problem melioracii. - 2016. - №. 1 (21).
4. Vorob'eva L.A. B75 Himicheskij analiz pochv: Uchebnik. - M.: Izd-vo MGU, 1998. -272s. - ISBN 5-211-03973-4
5. Gigienicheskie normativy GN 2.1.7.2041-06. Predel'no dopustimye koncentracii (PDK) himicheskih veshchestv v pochve. - M.: Minzdrav Rossii, 2006. - 68 s.
6. Metodika vypolneniya izmerenij massovoj koncentracii ionov medi, svinca, kadmiya, cinka, nikelya v probah pochv i donnyh otlozhenij na polyarografe s elektrohimicheskim datchikom «Modul' EM-04».
About authors
Plokhikh D.V. - student of the Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, e-mail: danteplohih@mail.ru.
Moshchenko A.G. - student of the Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, e-mail: mosh.a@yandex.ru.
Pakhomova E.V. - postgraduate student of the Department of Industrial Ecology and Technosphere Safety, Bryansk State Engineering and Technological University, e-mail: kate.pakhomova@list.ru.
Tsublova E.G. - Sc. D. in Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Chemistry, Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, e-mail: etsublova@yandex.ru.
