CC BY
11
ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ
УДК 549.2:631.4 (620)
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ДЕЛЬТЫ НИЛА
1 2 2 Н.Н. Бушуев, к.б.н., А.В. Шуравилин, д.с.-х.н., М.М. Халел, к.с.-х.н.
1МГТУ имени Н.Э. Баумана, е-mail: agrohim1@rambler.ru 2Российский университет дружбы народов, е-mail: stazz_pudik@mail.ru
Изложены результаты исследований по содержанию тяжелых металлов в почвах восточной части дельты Нила. Установлены количественные значения содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов по геоморфологическим зонам в различных типах аллювиальных почв. Отмечено повышенное загрязнение почв в окрестностях дрены Бахр-Эль-Бакар.
Ключевые слова: дельта Нила, аллювиальная почва, тяжелые металлы, валовые и подвижные формы, загрязнение.
HEAVY METALS CONTENTS IN SOILS OF THE EASTERN PART OF THE NILE DELTA
N.N. Bushuev, A.V. Shuravilin, M.M. Halel
People's friendship Russia
The results of research on heavy metals in the soils of the eastern part of the Nile Delta are set out. Quantitative values of common and mobile forms of heavy metals on geomorphological zones in different types of alluvial soil are determined. Increased pollution of soils in the areas closed to Bahr-El-Baker drainage is noted.
Keywords: Nile Delta, alluvial soil, heavy metals, common and mobile forms, contamination.
В почвах дельты Нила содержание тяжелых металлов (ТМ) зависит в основном от состава почвообразующих пород и от протекающих в них геохимических процессов, а также от выветривания [1-3]. Заметное загрязнение почв ТМ восточной части дельты Нила происходит в результате сброса городских сточных вод в дрену Бахр-Эль-Бакар, воды которой используют на орошение сельскохозяйственных культур [4].
Цель исследований - определение содержания ТМ в различных типах аллювиальных почв и выявление степени их загрязнения по геоморфологическим зонам, а также количественное и качественное их распределение и установление показателей загрязнения на исследуемой площади.
Исследования проводили в восточной части дельты Нила, которая характеризуется очень сильной аридно-стью климата. В качестве объектов были выбраны три группы аллювиальных почв: аллювиальные дерновые, аллювиальные дерново-луговые и аллювиальные луговые, расположенные в следующих геоморфологических зонах: прибрежная равнина, древняя дельтовая равнина и молодые речные террасы. В каждой зоне было заложено по три основных разреза. Местоположение экспериментальных участков фиксировали с помощью GPS.
Содержание ТМ определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотомерии, подвижные формы ТМ - в ацетатно-аммонийной буферной вытяжке при рН 4,8.
Оценка загрязнения почв по валовому содержанию и по количеству подвижных форм ТМ проведена по общепринятым гигиеническим нормативам [5, 6]. Результаты исследований валового содержания ТМ показали, что
наибольшее их количество сосредоточено в верхнем слое почвы. С глубиной значения снижаются в 2-3 раза. В целом валовое содержание ТМ по всем рассматриваемым элементам не превышало 0,3-0,4 ПДК. Содержание железа было наибольшим в дерново-луговой почве и его значения превышали в 1,4-1,8 раза показатели железа в луговой почве и в 3,3-4,4 раза в аллювиальной дерновой. В целом содержание железа в почве не лимитируется и полученные данные мало отличаются от фона исследуемых почв. Содержание железа в почве не превышало 6 г/кг, а его токсическое действие на культурные растения проявляется при концентрациях более 30 г/кг.
Показатели по валовому содержанию цинка были значительно ниже ПДК и изменялись в зависимости от разновидностей почв и глубины почвенного слоя в пределах 9,5-34,2 мг/кг, что составляет 0,1-0,3 ПДК. При этом наименьшее валовое содержание цинка наблюдалось в аллювиальной дерновой песчаной почве, а наибольшее - в аллювиальной дерново-луговой глинистой почве.
Среднее содержание марганца в почве было ниже ПДК в 3-10 раз. Причем характер его накопления по разновидностям почв оставался аналогичным, что и для цинка. В среднем по трем разрезам в верхнем слое содержание марганца в аллювиальной дерновой почве составляло 244,67 мг/кг, в аллювиальной луговой почве -339,8 мг/кг и аллювиальной дерново-луговой - 547,97 мг/кг.
Валовое содержание меди было наибольшим в верхних почвенных слоях, а по разновидностям почв - в аллювиальной дерново-луговой. Так, если в аллювиальной дерновой песчаной почве количество меди в верхнем
ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ
слое составляло 9,54 мг/кг, то в аллювиальной дерново-луговой глинистой почве - 20,66 мг/кг.
Аналогичный характер содержания и распределения в почве был установлен и по свинцу, кадмию и кобальту. Их валовое содержание во всех рассматриваемых почвах было значительно ниже ПДК. В верхних почвенных слоях валовое содержание свинца в аллювиальной дерновой почве составляло 4,88; аллювиальной луговой 7,89 и 10,55 мг/кг соответственно, аллювиальной дерново-луговой. Эти показатели для кадмия соответственно составляли 0,26 мг/кг; 0,32 и 0,49 мг/кг, для кобальта -6,47 мг/кг, 11,48 и 18,39 мг/кг.
Полученные данные по валовому содержанию ТМ показали, что их значения для почв, подверженных ежегодному сельскохозяйственному и мелиоративному воздействию были значительно ниже ПДК. В верхнем слое почвы валовое содержание 2п, Мп, Си, РЬ и Со находилось примерно на одном и том же уровне и составляло (0,13-0,17) ПДК в аллювиальной дерновой почве (0,210,26) ПДК, в аллювиальной луговой почве и (0,31-0,37) ПДК, в аллювиальной дерново-луговой. Наименьшее валовое содержание в почве характерно для Cd в аллювиальной дерновой почве 0,13 ПДК, в луговой 0,16 ПДК и 0,25 ПДК - в аллювиальной дерново-луговой. В целом содержание ТМ в почве определялось их гранулометрическим составом.
Содержание подвижных форм ТМ по изученным почвам заметно отличается по сравнению с распределением валовых форм. Наибольшее количество подвижных соединений ТМ зафиксировано в аллювиальной дерновой песчаной почве, а наименьшее - в аллювиальной дерново-луговой глинистой почве. Содержание железа в верхнем слое аллювиальных почв составляло 11,826,6 мг/кг, что соответствует уровню аллювиальных щелочных почв аридных условий.
Содержание подвижного цинка в пахотном слое в среднем составляет 1,13 мг/кг, 2,54 и 0,81 мг/кг соответственно в аллювиальной луговой, аллювиальной дерновой и аллювиальной дерново-луговой почвах. В целом в верхнем пахотном слое содержание подвижных соединений цинка не превышало 0,1 ПДК.
Содержание подвижных соединений марганца в пахотном слое в среднем составляло 99,1 мг/кг; 113,4 и 75,8 мг/кг или 0,25 ПДК; 0,28 ПДК и 0,19 ПДК соответственно в аллювиальной луговой, аллювиальной дерновой и аллювиальной дерново-луговой почвах.
Содержание подвижной меди в пахотном слое в среднем по разрезам составляло 0,37 ПДК, 0,44 ПДК и 0,32 ПДК соответственно в аллювиальной луговой, ал-
лювиальной дерновой и аллювиальной дерново-луговой почвах.
Концентрация подвижного свинца в верхнем слое аллювиальной луговой, аллювиальной дерновой и аллювиальной дерново-луговой почвах соответственно составила 0,34 ПДК; 0,37 ПДК и 0,25 ПДК.
В значительно меньших размерах в почве обнаружено подвижных соединений кадмия. В среднем по разрезам в пахотном слое его количество составляло 0,1 мг/кг (0,2 ПДК) в аллювиальной луговой почве, 0,13 мг/кг или 0,26 ПДК в аллювиальной дерновой почве и 0,09 мг/кг или 0,18 ПДК в аллювиальной дерново-луговой почве.
Содержание подвижных соединений кобальта было значительно ниже ПДК и в среднем по разрезам составляло 0,34 ПДК (1,7 мг/кг) в аллювиальной луговой почве, 0,41 ПДК (2,06 мг/кг) в аллювиальной дерновой и 0,28 ПДК (1,38 мг/кг) в аллювиальной дерново-луговой.
Наибольшее количество подвижных соединений ТМ металлов установлено в аллювиальной дерновой почве (0,1-0,44) ПДК, несколько меньше (0,05-0,37) ПДК в аллювиальной луговой среднесуглинистой и наименьшее (0,04-0,32) ПДК в аллювиальной дерново-луговой. Валовое содержание ТМ было более высоким в глинистых почвах по сравнению с песчаными. По содержанию подвижных форм ТМ различия были небольшие. Однако на песчаных аллювиальных дерновых почвах в зоне древних террас, где на орошение использовали загрязненные городские сточные воды, поступающие в дрену Бахр-Эль-Бакар, произошло увеличение содержания подвижных соединений ТМ по сравнению с глинистыми аллювиальными дерново-луговыми почвами, где для орошения применяли речные воды Нила. Наиболее высокие значения подвижных соединений ТМ характерны для меди, а наименьшие - для цинка.
Таким образом, в аллювиальных почвах содержание валовых и подвижных форм ТМ оставалось значительно ниже ПДК. Причем по содержанию подвижного цинка почва была бедной. Наиболее высокие значения подвижных соединений характерны для меди. Выявленное распределение ТМ по почвенным разновидностям обусловлено особенностями илистой и коллоидных фракций, а также связано с сельскохозяйственным использованием почв, наличием автотранспорта и промышленных объектов. Накопление ТМ также связано с наличием органического вещества в аллювиальных почвах и их перемещением по почвенному профилю. При щелочной реакции среды органическое вещество, содержащееся в почве, увеличивает поглощение металлов и процессы их миграции.
Литература
1. Abd El-Hamid E.A. Effect of salinity on manganese status on clay minerals and some Egyptian soils. - M. Sc. Thesis, Fac. Agric., Cairo Univ., Egypt, 1977.
2. Gala A.M., Hendawy S. Studies on iron availability and behaviour in some soils of Egypt // Egypt. J. Soil Sci., 1972, V. 12. - Р. 21-30.
3. Mohamed E.S., Belal A., Saleh A. Assessment of land degradation east of the Nile Delta, Egypt using remote sensing and GIS techniques // Arabian Journal of Geoscience, 2013, № 6. - Р. 2843-2853.
4. Omran E., Afaf A.A. Mapping and screening risk assessment of heavy metals concentrations in soils of the Bahr El-Baker Region // Egypt Journal of Soil Science and Environmental Management, 2012, Vol. 6(7). - Р. 182-195.
5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. - 15 с.
6. Ориентировочно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. -М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. - 11 с.
