CC BY
83
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ МЕТАЛЛАМИ НА ТЕРРИТОРИИ
ПОЛИГОНА «ЦВЕТАЕВСКИЙ» И СВАЛКИ «МИХАЙЛОВСКАЯ» В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН
© А. И. Габдрахманов1*, Л. Р. Шамсутдинова2, Л. Н. Белан2, Т. И. Зверева2, И. С. Шепелевич1
1 Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
2Научно-исследовательский институт безопасности жизнедеятельности Республики Башкортостан Россия, Республика Башкортостан, 450005 г. Уфа, ул. 8 марта, 12/1.
*Email: [email protected]
В статье рассматривается загрязнение почв медью, цинком, кадмием, свинцом, никелем, хромом (валовая и подвижная форма), мышьяком (валовая форма), ртутью, калием, натрием, магнием и кальцием (обменные) на территории полигона «Цветаевский» и свалки «Михайловская» в Республике Башкортостан. Наибольшее превышение ПДК выявлено для магния (от 8 до 30раз), калия (4.4 ПДК) и кальция (8 ПДК). Содержание других тяжелых металлов в полигоне «Цветаевский» и на свалке «Михайловская» также остается на высоком уровне ПДК.
Ключевые слова: загрязнение почв, тяжелые металлы, ТКО, свалки, полигоны, Цветаевский, Михайловский, отходы, почва, ПДК.
Анализ загрязнения почв металлами составляет важную часть экологического мониторинга, что обусловлено серьезным воздействием не только на плодородность почв, но и на атмосферу, водные ресурсы и животный мир, в том числе человека [1, 8].
В качестве объектов исследования нами были выбраны полигон «Цветаевский» и свалка «Михайловская», что обусловлено их масштабами (объем накопленных отходов на полигоне «Цветаевский» по состоянию на 2008 год составил 104 тыс. тонн, общее количество накопленных промышленных отходов свалки «Михайловская» составляет 30 тыс. т.) и опасным расположением в непосредственной близости к населенным пунктам и рекам бассейна реки Белая.
Полигон захоронения промышленных отходов «Цветаевский» расположен в Гафурийском районе, в пяти километрах южнее населенных пунктов Бу-руновка и Базиково, в пределах водораздельной части рек Зирган и Селеук, правых притоков основной водной артерии — реки Белая. Эксплуатация полигона начата в 1972 году [3, 4].
Свалка промышленных отходов ЗАО «Каучук» «Михайловская» расположена на землях ГУСП совхоз «Рощинский» Стерлитамакского района Республики Башкортостан (на расстоянии 2 км от станции Косяковка по дороге в д. Михайловка) и представляет собой открытый котлован, где размещены жидкие (тяжелые углеводороды) и твердые (отработанные различные катализаторы, содержащие тяжелые металлы) отходы в смеси. Складирование твердых и смолообразных отходов на нем производилось вплоть до 2008 года [5, 6].
Ситуация осложняется тем, что к Михайловскому полигону непосредственно примыкают сельскохозяйственные угодья совхоза «Рощинский», обеспечивающего значительную часть республики
продуктами питания. На сегодняшний день свалка «Михайловская» бесхозная [9, 10].
Методы исследования
Для оценки воздействия свалки на качество почвенного покрова были отобраны пробы почв и проведены физико-химические исследования.
Пробы почв для исследования состояли из 5 проб с территории объекта размещения отходов (1 проба - юг, 2 проба - запад, 3 проба - восток, 4 проба — север) и одной фоновой на расстоянии 1000 м от границы объекта размещения отходов с наветренной стороны.
Точечные пробы отбирались на пробной площадке методом конверта. Объединенную пробу составляли путем смешивания из пяти точечных проб, отобранных на одной пробной площадке. Масса объединенной пробы составляла около 1 кг. Точечные пробы отбирались послойно с глубины 0-5 см массой не более 200 г каждая. Точечные пробы почвы, предназначенные для определения тяжелых металлов, отбирались инструментом, не содержащим металл. Пробоподготовка и анализ проб почвы на содержание данных показателей проводились согласно методикам измерения, приведенным в табл. 1.
Обсуждение результатов
В рамках проведенного нами исследования почва рассматриваемых объектов была изучена на содержание тяжелых металлов (валовая и подвижная форма), ртути, карбонатов, хлоридов, нитратов, калия, натрия магния, кальция. В перечень исследуемых тяжелых металлов были включены: медь, цинк, кадмий, свинец, никель, хром, мышьяк.
Результаты исследования почвы на содержание тяжелых металлов в полигоне «Цветаевский»приве-дены в табл. 2. В табл. 3 приведены официально
Таблица 1
Использованные методики измерения почвы_
Определяемые вещества
Методика измерения (метод определения)
Медь, цинк, кадмий, свинец, никель, хром, (валовая и подвижная форма) мышьяк (валовая форма)
Ртуть
Калий обменный
Натрий обменный
Магний обменный
Кальций обменный
М-МВИ-80-2008 (атомно-абсорбцион-ная спектрометрия)
ПНД Ф 16.1:2.23-2000 (атомно-абсорбцион-ный метод) ГОСТ 26210-91 (атомно-абсорбцион-ный метод) ГОСТ 26950-86 (атомно-абсорбцион-ный метод) ГОСТ 26487-85 (титриметрический метод) ГОСТ 26487-85 (титриметрический метод)
утвержденные ПДК и допустимые уровни их содержания по показателям вредности.
Таким образом, в исследованных образцах почвы Цветаевского полигона выявлено превышение содержания следующих металлов: меди(по-движная форма) на юге свалки - 2.7 ПДК, на западе - 4.9 ПДК, на востоке - 4.8 ПДК, на севере - 1.4 ПДК, в центре - 15.6 ПДК; меди (валовая форма) на западе - 1.4 ПДК, на востоке - 1.8 ПДК, в центре -3.2 ПДК;никеля (валовая форма) на юге свалки -3.7 ПДК, на западе - 6.2 ПДК; цинка (подвижная форма) на западе - 2.8 ПДК, на востоке - 3.0 ПДК; мышьяка на юге свалки - 1.1 ПДК, на западе - 1.3 ПДК, на востоке - 1.6 ПДК, на севере - 1.5 ПДК, в центре - 1.1 ПДК.
Значительное превышение хрома как валовой так и подвижной формы наблюдается на западе, на востоке полигона.
Содержание калия, натрия, магния, кальция находится на уровне фонового значения. В случае магния наблюдается максимальное превышение на севере свалки по сравнению с фоновым значением в 8 раз.
Исследование проб почв на свалке промышленных отходов «Михайловская» проводилось по аналогичным показателям.Основные данные приведены в табл. 4.
Установлено, что почва на исследуемом объекте носит нейтральный характер. Содержание цинка (подвижная форма) в почве в центре и на востоке свалки превышает значения ПДК в 1.9 и 1.4 раза. Превышение ПДК наблюдается у меди, никеля и хрома (подвижная и валовая форма) во всех точках отбора. Содержание других тяжелых металлов не превышает ПДК как для валовых, так и для подвижных форм металлов. Кадмий в почве не обнаружен.
На юге свалки обнаружено повышенное содержание ртути по сравнению с ПДК в 1.9 раз. Содержание калия превышает фоновое значение: максимальное превышение на востоке свалки - в 4.4 раза. Содержание натрия во всех точках отбора находится на уровне фонового значения. Для магния наблюдается максимальное превышение на востоке свалки в 30 раз по сравнению с фоновым значением, в остальных пробах магний не обнаружен. Содержание кальция в центре свалки превышает в 8 раз.
Выводы
Анализ загрязнения почв металлами составляет важную часть экологического мониторинга. В результате проведенных исследований было определено содержание в почвенном покрове подвижных и валовых форм тяжелых металлов ^п, №, Си, Cr,Mg,
Са, Ка) в зоне «Цветаевского» и «Михайловского» полигона захоронения отходов.
Установлено превышение ПДК по всем изучаемым металлам. Наибольшее превышение ПДК характерно для магния - от 8 до 30 раз, калия - 4.4
Таблица 2
Концентрация металлов в почвеполигона «Цветаевский»_
Место отбора пробы Концентрация металлов в почве
Медь (подв.), мг/кг (ГОСТ Р 50683-94) Медь (вал.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Цинк (подв.), мг/кг (ГОСТ Р 50686-94) Никель (вал.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Мышьяк, мг/кг (М-МВИ-80-2008) Хром (вал.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Магний (обменный), ммоль/100г (ГОСТ 26487-85 Хром (подв.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Ртуть, мкг/кг (ПНД Ф 16.1:2.232000)
Проба №1
(юг) Проба №2
(запад) Проба №3 (восток) Проба №4
(север) Проба №5
(центр) Проба №6 (фон)
8.15±3.26 21.2±6.4 4.16±1.25 298±89 2.15±0.65 1183±355 <0.1 1.96±0.59 88.5±40.0
14.7±5.9 183±55 63.9±19.2 500±150 2.62±0.79 >5000(10645) <0.1 397±119 282±70
14.3±5.7 234±70 67.6±20.3 45.5±13.7 3.19±0.96 >5000(8075) <0.1 316±95 277±69
4.15±1.66 34.4±10.3 4.19±1.26 54.0±16.2 3.05±0.92 91.1±27.3 0.810±0.081 5.51±1.65 30.3±13.6
46.7±14.0 427±128 14.5±4.4 61.0±18.3 2.14±0.64 324±97 <0.1 107±32 103±26
4.78±1.91 67.8±20.3 4.42±1.33 69.0±20.7 3.21±0.96 4275±1283 <0.1 4.68±1.40 804±201
Таблица 3
Официально утвержденные ПДК
ПДК, мг/кг Показатели вредности 2.
Металлы почвы с учетом фона Трансло- кацион- ный Водный Общесанитарный 3.
Медь 3.0 3.5 72.0 3.0
Никель 4.0 6.7 14.0 4.0 4.
Цинк 23.0 23.0 200.0 37.0
Хром 6.0 - - 6.0
Мышьяк * * 2.0 2.0 15.0 10.0 5.
Ртуть 2.1 2.1 33.3 5.0
Медь* 55 - - - 6.
Никель* 85 - - -
Цинк* 100 - - -
*- валовое содержание- ориентировочное. 7.
**- противоречие; для мышьяка среднее фоновое содержание
6 мг/кг, фоновое содержание свинца обычно тоже превышает нормы ПДК.
раза и кальция - 8 раз по сравнению с фоновым значением. Чрезмерно токсичными для почвы являются такие металлы, как ртуть, цинк, медь (подвижная), медь (валовая), никель (валовая) и мышьяк. Все эти металлы превышают содержание ПДК в почве.
Вокруг таких зон влияния объектов размещения отходов, необходимо разработать программу ведения мониторинга окружающей среды, включающую в себя периодические обследования территорий с отбором проб почвы, а также растений, аккумулирующих загрязняющие вещества.
10.
11.
ЛИТЕРАТУРА
Ibanez J. J. Future of soil science // The future of soil science / Ed. A. E. Hartemink. Wageningen: IUSS, 2006. P. 60-62. Водяницкий Ю. Н., Ладонин Д. В., Савичев А. Т. Загрязнение почв тяжелыми металлами. М., 2012. 250 с. Мониторинг и методы контроля окружающей среды: Учеб.пособие в двух частях: Часть 2. Специальная /Ю. А. Афанасьев, С. А. Фомин, В. В. Меньшиков и др. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001. 337 с.
Обустройство городской свалки ТБО в Северной промзоне г. Стерлитамака. Отчет об инженерно-геологических изысканиях Башжилкоммунпроект, Стерлитамак, 1994. Новиков Ю. В., Румянцев Г. И. и др. Диоксиды в среде обитания человека - новая генетическая проблема. Гигиена и санитария, 1994. N3. С. 36-40.
Гидрогеологические условия полигона захоронения отходов АО «Каучук» в районе д. Михайловка Стерлитамакского района. Отчет. Том I. О гидрогеологических изысканиях на полигоне. Том II. О гидрогеологических изысканиях на прилегающих участках к полигону. ЗапУралТИСИз, Уфа, 1993. Комплекс сооружений для захоронения промышленных отходов. Техно-рабочий проект, п/я Г-4660, Иркутск, 1971. Белан Л. Н., Акбалина З. Ф., Зверева Т. И., Валиуллина А. У., Королева А. В. Проведение комплексного обследования объектов размещения отходов // БЭВ, №3-4. 2013. C. 36-37. Акбалина З. Ф., Минигазимов Н. С., Зверева Т. И., Сираева И. Н., Яруллина И. Р., Белан Л. Н. Анализ почвы в зонах хранения твердых бытовых отходов в Республике Башкортостан. Башкирский химический журнал Издательство «Реактив» Уфа, 2014. Том 21. №2. С. 107-112. (ВАК). З. Ф. Акбалина, Н. С. Минигазимов, Л. Н. Белан, Л. Р. Шамсут-динова, А. У. Валиуллина, А. В. Королева, Хуснуриялов А. Ф. Воздействие бесхозного участка полигона промышленных отходов «Цветаевский» на окружающую природную среду. Материалы Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии по обезвреживанию и утилизации отходов нефтегазовой отрасли», 9 октября 2015 г., г. Краснодар Реконструкция сооружения для захоронения токсичных хлорорганических отходов. Пояснительная записка. ГОС-НИИХЛОРПРОЕКТ, Москва, 1992.
Поступила в редакцию 14.02.2017 г.
8.
Таблица 4
Концентрация металлов в почве свалки «Михайловская»_
Место отбора пробы Концентрация металлов в почве
Цинк (подв.), мг/кг (ГОСТ Р 50686-94) Медь (подв.), мг/кг (ГОСТ Р 50683-94) Медь (вал.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Никель (подв.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Никель (вал.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Хром (подв.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Хром (вал.), мг/кг (М-МВИ-80-2008) Ртуть, мкг/кг (ПНД Ф 16.1:2.232000) Калий (обменный), мг/кг (ГОСТ 2621091) Магний (обменный), ммоль/100г (ГОСТ 26487-85)
№чЮг) 16.8±5.0 757±303 1875±563 65.3±19.6 2308±692 275±83 919±276 3924±981 506±51
Проба
№2 43.9±13.2 756±302 1859±558 131±39 840±252 1880±564 1940±582 183±46 576±58 (центр) Проба
№3 (во- 32.7±9.8 745±298 1832±550 24.1±7.2 407±122 230±69 1100±330 231±58 726±73 сток) Проба
№4 (се- 20.4±6.1 749±300 1863±559 22.3±6.7 558±167 102±31 1330±399 689±172 384±38 вер) Проба
№5 (за- 17.5±5.3 691±276 1673±502 32.7±9.8 689±207 202±61 1180±354 441±110 329±33
пад) Проба
№6 5.98±1.79 15.3±6.1 203±61 4.59±1.38 104±31 4.62±1.39 98.6±29.6 266±67 163±16 (фон)
<0.1 <0.1
3.00±0.23
<0.1 <0.1 <0.1
ESTIMATION OF SOIL CONTAMINATION BY METALS ON THE TERRITORY OF THE "TSVETAEVSKY" LANDFILL AND "MIKHAILOVSKAYA" DUMP IN THE REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN
© A. I. Gabdrakhmanov1*, L. R. Shamsutdinova2, L. N. Belan2, T. I. Zvereva2, I. S. Shepelevich1
1 Bashkir State University 32 Zaki Validi Street, 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
2Research Institute ofLife Safety of the Republic of Bashkortostan 12/1 Vos 'mogo Marta Street, 450005 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
*Email: [email protected]
In the article, contamination of soils with copper, zinc, cadmium, lead, nickel, chromium (gross and mobile form), arsenic (gross form), mercury, potassium, sodium, magnesium, and calcium (exchange), in the territory of the "Tsvetaevsky" landfill and the "Mikhai-lovskaya" dump in the Republic of Bashkortostan is studied. Analysis of soil contamination with metals is an important part of environmental monitoring, which is due to a serious impact on the fertility of soils, on atmosphere, water resources, wildlife, and human. To assess the impact of the landfill on the quality of the soil cover, soil samples were sampled and physical and chemical studies were carried out. As a result of the studies, the content of mobile and gross forms of heavy metals (Zn, Ni, Cu, Cr, Mg, Na, Ca, Ka) in the soil zone was determined for "Tsvetaevsky" landfill and the "Mikhailovskaya" dump. The greatest excess of MPC was found for magnesium (from 8 to 30 times), potassium (4.4 MPC) and calcium (8 MPC). The content of other heavy metals in the "Tsvetaevsky" landfill and at the "Mikhailovskaya" dump also remains at a high level of MPC. Such metals as mercury, zinc, copper (mobile), copper (gross), nickel (gross), and arsenic are excessively toxic to the soil. All these metals exceed the MAC content in the soil. It is necessary to develop a program for monitoring the environment condition including periodic surveys of sampling soil and plants accumulating pollutants around these areas of waste disposal facilities.
Keywords: soil pollution, heavy metals, waste, landfill, dump, Tsvetaevsky, Mikhai-lovskaya, waste, soil, MPC.
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at [email protected] if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Ibanez J. J. The future of soil science. Ed. A. E. Hartemink. Wageningen: IUSS, 2006. Pp. 60-62.
2. Vodyanitskii Yu. N., Ladonin D. V, Savichev A. T. Zagryaznenie pochv tyazhelymi metallami [Contamination of soils with heavy metals]. Moscow, 2012.
3. Monitoring i metody kontrolya okruzhayushchei sredy: Ucheb.posobie v dvukh chastyakh: Chast' 2. Spetsial'naya [Monitoring and methods of environment menagement: Textbook is in 2 parts: Part 2. Special] /Yu. A. Afanas'ev, S. A. Fomin, V. V. Men'shikov i dr. Moscow: Izd-vo MNEPU, 2001.
4. Obustroistvo gorodskoi svalki TBO v Severnoi promzone g. Sterlitamaka. Otchet ob inzhenerno-geologicheskikh izyskaniyakh Bashzhilkommunproekt, Sterlitamak, 1994.
5. Novikov Yu. V, Rumyantsev G. I. i dr. Dioksidy v srede obitaniya cheloveka - novaya geneticheskaya problema. Gigiena i sanitariya, 1994. N3. Pp. 36-40.
6. Gidrogeologicheskie usloviya poligona zakhoroneniya otkhodov AO «Kauchuk» v raione d. Mikhailovka Sterlitamakskogo raiona. Otchet. Tom I. O gidrogeologicheskikh izyskaniyakh na poligone. Tom II. O gidrogeologicheskikh izyskaniyakh na prilegayushchikh uchastkakh k poligonu. ZapUralTISIz, Ufa, 1993.
7. Kompleks sooruzhenii dlya zakhoroneniya promyshlennykh otkhodov. Tekhno-rabochii proekt, p/ya G-4660, Irkut-sk, 1971.
8. Belan L. N., Akbalina Z. F., Zvereva T. I., Valiullina A. U., Koroleva A. V BEV, No. 3-4. 2013. Pp. 36-37.
9. Akbalina Z. F., Minigazimov N. S., Zvereva T. I., Siraeva I. N., Yarullina I. R., Belan L. N. Analiz pochvy v zonakh khraneniya tverdykh bytovykh otkhodov v Respublike Bashkortostan. Bashkirskii khimicheskii zhurnal Izdatel'stvo «Reaktiv» Ufa, 2014. Vol. 21. No. 2. Pp. 107-112. (VAK).
10. Z. F. Akbalina, N. S. Minigazimov, L. N. Belan, L. R. Shamsutdinova, A. U. Valiullina, A. V. Koroleva, Khusnuriyalov A. F. Vozdeistvie beskhoznogo uchastka poligona promyshlennykh otkhodov «Tsvetaevskii» na okruzhayushchuyu prirodnuyu sredu. Materialy Mezhdu-narodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii «Innovatsionnye tekhnologii po obezvrezhivaniyu i utilizatsii otkhodov neftegazovoi ot-rasli», 9 oktyabrya 2015 g., g. Krasnodar
11. Rekonstruktsiya sooruzheniya dlya zakhoroneniya toksichnykh khlororganicheskikh otkhodov. Poyasnitel'naya zapiska. GOS-NIIKhLORPROEKT, Moscow: 1992.
Received 14.02.2017.
