CC BY
28
УДК 82-5+80 (042.5)
ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ГОРОДА АБАКАНА
Е. С. Чагина
Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова
В статье рассмотрена проблема загрязнения тяжёлыми металлами почвенного покрова г. Абакана в условиях антропогенного воздействия на экосистему. Представлены материалы об уровне загрязнения подвижными формами тяжёлых металлов, в частности свинца и кадмия, почвенного покрова города Абакана. Также дано теоретическое обоснование понятия «тяжёлые металлы», затронута проблема воздействия тяжёлых металлов на человека.
Ключевые слова: тяжёлые металлы, экосистема, почва, химическое загрязнение, свинец, кадмий.
К тяжёлым металлам относятся химические элементы (металлы) с атомной массой более 40. Не все тяжёлые металлы токсичны, так как в эту группу входят медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, получившие название «микроэлементы» и имеющие важное биологическое значение в жизни теплокровных животных, растений и микроорганизмов. Поэтому микроэлементы и тяжёлые металлы - понятия, которые относятся к одним и тем же элементам, основанные скорее на их содержании в объектах окружающей среды. Справедливо использовать понятие «тяжёлые металлы», когда речь идёт об опасных для животных концентрациях элемента, и говорить о нём же, как о микроэлементе тогда, когда он находится в почве, воде, растениях и в организме теплокровных животных в малых концентрациях.
Тем не менее, имеется группа металлов особо токсичных, к которой относятся ртуть, свинец, кадмий. Они являются наиболее опасными загрязнителями окружающей среды.
Тяжёлые металлы относятся к числу наиболее опасных для природной среды химических загрязнителей (экотоксикантов). Это обусловлено, с одной стороны, технократическим направлением развития общества и физиолого-биохимическими особенностями тяжёлых металлов. Действие тяжёлых металлов зачастую скрыто, но они передаются по трофическим цепям с выраженным кумулятивным эффектом, поэтому проявления токсичности могут возникать неожиданно на отдельных уровнях трофических цепей. С другой стороны, развитие промышленности приводит к нарастанию выбросов тяжёлых металлов, их поступлению в экосистемы, и в ряде сред их концентрация достигает опасных величин [1].
Тяжёлые металлы опасны тем, что они обладают способностью накапливаться в живых организмах, включаться в метаболический цикл, образовывать высокотоксичные металлорганические соединения, изменять формы нахождения при переходе от одной природной среды в другую, не подвергаясь биологическому разложению. Тяжёлые металлы вызывают у человека серьезные физиологические нарушения: токсикоз, аллергию, онкологические заболевания, отрицательно влияют на развитие зародыша и генетическую наследственность. В последние годы проблема загрязнения окружающей среды приняла угрожающий характер, поскольку значительно увеличился уровень загрязнения почвы подвижными формами тяжёлых металлов. В сложившейся ситуации необходимо не только усилить исследования по всем аспектам проблемы тяжёлых металлов в биосфере, но и периодически подводить итоги для осмысливания результатов, полученных в разных, часто слабо связанных между собой отраслях науки [2].
Абакан - столица Республики Хакасия. Расположен в центральной части Минусинской котловины, у впадения реки Абакан в Енисей, в 4218 км к востоку от Москвы.
Отбор проб почвы для определения в них содержания подвижных форм тяжёлых металлов проводился на трёх различных по характеру и интенсивности антропогенной нагрузки территориях. Это центральная часть города Абакана, где основным источником загрязнения является автотранспорт, использующий свинецсодер-жащий бензин. Также отбор почвенных образцов осуществлялся на территории, непосредственно прилегающей к Абаканской ТЭЦ и ОАО «Абаканвагонмаш», предприятию по выпуску вагонов и крупнотоннажных контейнеров. В зоне промышленных предприятий тяжёлые металлы попадают в почву преимущественно из атмосферы аэрозольным путём с выбросами этих вредных производств. В юго-восточной части города находится частный сектор. Здесь токсические элементы аккумулируются в почве вследствие выбросов, в основном осуществляемых при печном отоплении.
В качестве объектов изучения нами были выбраны тяжёлые металлы, относящиеся по токсичности к первому классу опасности: свинец (РЬ) и кадмий (Cd).
Мы определяли подвижные формы данных элементов, так как именно они характеризуются высокой биологической активностью и представляют наибольшую опасность для окружающей среды.
Отбор почвенных образцов для определения содержания подвижных форм тяжёлых металлов осуществлялся по общепринятым методикам [3]. Отбор проб почвы проводили методом конверта из верхнего слоя (0-10 см), каждая объединённая проба состояла из пяти точечных. Определение физико-химических свойств почвы проводили в соответствии с общепринятыми методами исследований: содержание гумуса - по методу Тюрина в лаборатории, рН водной вытяжки - при помощи полосок индикаторной (лакмусовой) бумаги; гранулометрический состав почв - «мокрым методом» в полевых условиях.
Почвенные пробы анализировали на базе ФГБУ «Государственная станция агрохимической службы "Минусинская"» атомно-абсорбционным методом.
Исследуемые почвы во всех трех районах характеризуются как каштановые, карбонатные, среднемощ-ные, слабогумусированные. По показателям кислотности почвы относятся к слабощелочной с показателем рН около 8.
Анализируя полученные данные, можно отметить, что в почвах города Абакана выявлено превышение ПДК РЬ в 2,6-4 раза (табл.).
Содержание подвижных форм тяжёлых металлов в почве г. Абакана, мг/кг
Район пробной площади РЬ са
Центр города 24,1 ± 1,2 0,29 ± 0,05
Промышленная зона 15,8 ± 1,0 0,22 ± 0,04
Частный сектор 18,2 ± 1,0 0,24 ± 0,04
ПДК 6,0 н/н
Наибольшее содержание подвижной формы РЬ и Cd выявлено в почве центральной части города - 24,1 мг/кг почвы, наименьшее - в почве промышленной зоны (15,8 мг/кг). Содержание подвижной формы кадмия в почвах исследуемых участков колебалось в незначительных пределах. Однако наибольшее содержание Сd отмечено в почвенном покрове центральной части города - 0,29 мг/кг почвы.
По результатам исследования сделаны следующие выводы: для исследуемых почв характерна щелочная реакция почвенного раствора; почвы характеризуются как малогумусные; в почвенном покрове г. Абакана обнаружено значительное содержание тяжёлых металлов; концентрация подвижной формы свинца на всех трёх участках превышает ПДК; содержание подвижной формы кадмия в почвах исследуемых участков находилось примерно на одном уровне.
Для улучшения экологического состояния почвы на исследуемых территориях рекомендуется применять различные методы детоксикации почв, а также осуществлять систематический контроль уровня загрязнения почвенного покрова тяжёлыми металлами.
Библиографический список
1. Гнеденко, В. В. Современное состояние и тенденции изменения содержания тяжёлых металлов в почвах Самарской области / В. В. Гнеденко, С. В. Обущенко // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2011. - № 10. - С. 42-44.
2. Антонова, Ю. А. Тяжёлые металлы в городских почвах / Ю. А. Антонова, М. А. Сафонова // Фундаментальные исследования. - 2007. -№ 11. - С. 43-44.
3. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, актериологического, гельминтологического анализа: ГОСТ 14.4.4.02-84. - М.: Стандартинформ, 2008. - 7 с.
© Чагина Е. С., 2014
