CC BY
97
Сальникова Е.В., Осипова Е.А., Заболотная Н.В.
Оренбургский государственный университет Е-mail: salnikova_ev@mail.ru
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА В ПИТЬЕВЫХ ВОДАХ И ПОЧВАХ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
В статье рассмотрена проблема мониторинга экологического состояния почвенных и водных объектов на территории Оренбургской области. Установлено, что загрязнение природных сред цинком носит мозаичный характер. Превышение концентраций цинка над величинами ПДК наблюдается в почвах и водах Кувандыкского, Гайского и Новоорского районов. Концентрациям цинка в природных средах свойственна большая вариабельность, которая резко возрастает вблизи крупных промышленных предприятий, находящихся в исследуемых районах.
Ключевые слова: экология, почва, питьевая вода, цинк, Оренбургская область.
Цинк - постоянная, необходимая для жизни составная часть растений и животных. В почве цинк принадлежит к числу редких элементов (микроэлемент). Накопление цинка в почве происходит при разложении органических веществ, поскольку он входит в зольный состав растений и микроорганизмов. При растворении минералов цинка в процессе выветривания образуется подвижный ион Zn2+, особенно в кислых окислительных средах.
В тоже время, цинк - энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.
Известно, что дополнительный приход цинка в почву возможен в зонах воздействия различных промышленных производств (Со-фронов Е.А., 2003) [1]. Как отмечают Судни-цын И. И. и Сашина И. И., загрязнение почв -веществами, содержащими цинк, систематически происходит вблизи автомагистралей. С дождевыми осадками и ветром мелкие частицы, содержащие цинк, могут переноситься на различные расстояния и оседать на поверхности почвы, листьях растений. Накопление происходит в виде гидроксидов, карбонатов, сульфидов и органических комплексов. Однако кислотность среды способствует растворимости цинка, и при высокой концентрации его подвижные формы выщелачиваются, что приводит к дефициту цинка для растений. Органическое вещество способно связывать цинк в устойчивые формы, вследствие
чего он накапливается в верхних горизонтах культурных и органогенных почв (Судницын И. И., Сашина И.И., 2006) [2].
В организме человека цинк выполняет множество функций. Присутствие цинка на 30 % снижает риск реализации токсического действия тяжелых металлов, ослабляет токсическое действие свинца и снижает содержание его в тканях. Избыточное поступление цинка в организм приводит к нарушениям функций иммунной системы, снижения содержания железа, меди и кадмия, а также к ослаблению функций предстательной, поджелудочной желез и печени.
Если не проводить комплексных исследований содержания цинка в экосистеме (окружающая среда, растения, животные, человек) Оренбургского региона, то следует ожидать возможные дисбалансы других химических элементов под действием цинка.
Поэтому целью исследований является сравнительная оценка содержания цинка в питьевых водах и почвах различных районов Оренбургской области.
Объекты и методы исследования
Отбор проб воды и почвы осуществляли в районных центрах Оренбургской области. Отбор проб был проведен в июле 2013 года.
Определение содержания подвижных форм цинка в исследуемых объектах проводили по стандартизированным методикам в аккредитованной лаборатории Испытательного Центра ГНУ «Всероссийский НИИ мясного скотоводства» РАСХН (аттестат аккредитации И.Л. №ООС Ии 000121 ПФ 59) методом атомно-абсорбционной спектрофотомерии.
Обработка результатов проводилась общепринятыми статистическими методами. Достоверность различий данных оценивалась с использованием критериев Стьюдента. Оценка корреляционных взаимосвязей между содержанием цинка в почвах и питьевых водах Оренбургской области проводилась с помощью ранговой корреляции с использованием программ Statistica 6.0 и Excel.
Результаты и их обсуждение
Были исследованы образцы воды и почвы 33 районов Оренбургской области.
В результате сравнительного анализа почвы было установлено, что содержание цинка менее предельно допустимой концентрации (ПДК) наблюдалось в Акбулакском, Илекском, Красногвардейском, Новосергиевском, Оренбургском, Октябрьском и Тюльганском районах. Питьевые воды этих районов содержат от 0,8 до 2,5 мг/л цинка, что не превышает ПДК (5 мг/л).
На рисунке 1 представлены районы Оренбургской области, содержащие превышающее или близкое к ПДК количество цинка в питьевых водах и почвах.
Абдулинский, Александровский, Асекеевс-кий, Беляевский, Бугурусланский, Бузулукский, Грачёвский, Домбаровский, Первомайский, Пе-револоцкий, Пономарёвский, Саракташский и Северный районы характеризуются концентрациями цинка в почвах от 10 до 20 мг/кг (ПДК: 23 мг/кг) и питьевых водах от 2,5 до 4,8 мг/л, не превышающими ПДК (5 мг/л).
70 -
й
%
g 40 -S
55 зо -& i 1 . *пдк
=5 20 -о I
ПДК
1 L ■ 1 i 1 ■ й
j j ./ j j j / / // *//// / ■ почва, мг/кг ■ вода, мг/л
Рисунок 1. Районы Оренбургской области, содержащие превышающее или близкое к ПДК количество цинка в питьевых водах и почвах
В почвах г. Орска и г. Новотроицка выявлены значительные превышения концентраций подвижных форм цинка. В районе г. Гай около Гайского горно-обогатительного комбината концентрация цинка составила 50 ± 2,5 мг/кг (при ПДК = 23 мг/кг). В питьевых водах Ново-орского района наблюдалось повышенное содержание цинка (около 4,8 мг/л) не превышающее ПДК.
Загрязнение подвижными формами цинка можно оценить как опасное в г. Кувандык, умеренно опасное в городах Медногорск и Орск и допустимое в г. Новотроицк.
Почвы г. Кувандык содержали примерно 60 ± 3,7 мг/кг, что, скорее всего, вызвано техногенным влиянием горнодобывающей и металлургической промышленности. На этих территориях располагаются горно-обогатительный комбинат, Новотроицкий завод хромовых соединений, Медногорский медно-серный комбинат.
По полученным данным, был рассчитан коэффициент корреляции, величина, которого составила г = 0,68. Положительный коэффициент корреляции означает, что по мере того, как увеличиваются значения одной переменной, значения другой переменной также имеют тенденцию к увеличению [4]. Таким образом, чем больше цинка содержится в почвах, тем выше его концентрация в поверхностных и питьевых водах.
На количество цинка в природных средах оказывают влияние факторы как природного, так и техногенного характера. Природные факторы предопределяются геологическим строением территории, прежде всего химическим составом руд и вмещающих их пород. Техногенные факторы загрязнения связаны с комплексом мероприятий по добыче и переработке медно-колчеданных руд, что коренным образом меняет закономерности формирования химического состава почв и поверхностных вод районов исследования.
Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются отвалы пустых пород и некондиционных руд. При фильтрации через них атмосферных осадков и инфильтрации грунтовых вод образуются агрессивные высокоминерализованные поверхностные воды, насыщенные в частности цинком и другими элементами.
В целом, сравнивая содержание цинка в почвах и питьевых водах Оренбургской области, необходимо отметить следующее:
- наблюдается превышение концентраций цинка над величинами ПДК в почве и воде в Кувандыкском, Гайском и Новоорском районах;
- загрязнение природных сред цинком носит мозаичный характер;
- с увеличением количества цинка в почвах, увеличивается его содержание в питьевых водах (коэффициент корреляции г = 0,68);
- концентрациям цинка в природных средах свойственна большая вариабельность, которая резко возрастает вблизи крупных промышленных предприятий, находящихся в исследуемых районах.
22.04.2014
Список литературы:
1. Софронов Е. А. Тяжёлые металлы (цинк и кадмий) в почвах Северо-Востока Нечерноземья // автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук, ГУ ТатНИИ АиП РСХАН, Казань, 2003. - 18 с.
2. Судницын И. И., Сашина И. И. Закономерности распределения меди, цинка, свинца и никеля в почвах московской области // Агрохимия. - 2006. - № 2. - С. 30-37.
3. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях : пер. с англ. - М. : Мир, 1989. - С. 439. -ISBN 5-03-000922-1
4. Дёрффель К. Статистика в аналитической химии: пер. с нем. — М.: Мир, 1994. — 268 с., ил. ISBN 5-03-002799-8
Сведения об авторах:
Сальникова Елена Владимировна, заведующий кафедрой химии химико-биологического факультета Оренбургского государственного университета, кандидат химических наук, доцент 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 3333, тел. (3532)372485, e-mail: salnikova_ev@mail.ru
Осипова Елена Александровна, старший преподаватель кафедры химии Оренбургского государственного университета 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 3334, тел. (3532)372485, e-mail: kudryavceva.elen@mail.ru
Заболотная Наталья Владимировна, доцент кафедры химии Оренбургского государственного университета 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 3420, тел. (3532)372485, e-mail: tsh52@list.ru
