ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ  ОЦЕНКА  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА  СЕМЕЙСКОГО  РЕГИОНА  НА  СОДЕРЖАНИЕ  ТЯЖЕЛЫХ  МЕТАЛЛОВ

Абдуажитова  Асель  Муратовна

канд.  хим.  наук,  доцент,  научный  сотрудник  Научно-исследовательского  института  радиационной  медицины  и  экологии  МЗ,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E -mail:  b_asel_m@mail.ru

Липихина  Александра  Викторовна

канд.  биол.  наук,  начальник  отдела  ГНАМР  Научно-исследовательского  института  радиационной  медицины  и  экологии  МЗ  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E -mail:  a.v.lipikhina@mail.ru

Жакупова  Шолпан  Болатовна

младший  научный  сотрудник  Научно-исследовательского  института  радиационной  медицины  и  экологии  МЗ  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E-mail: 

ECOLOGICAL  ASSESSMENT  OF  THE  SOIL  COVER  OF  THE  SEMEY  REGION  ON  THE  CONTENT  OF  HEAVY  METALS

Assel  Muratovna  Abduazhitova

PhD,  associate  professor,  research  associate  of  Research  institute  of  radiation  medicine  and  ecology  of  MH  Republic  of  Kazakhstan  Semey

Aleksandra  Viktorovna  Lipikhina

PhD,  head  of  department  of  SRAMR  of  Research  institute  of  radiation  medicine  and  ecology  of  MH  Republic  of  Kazakhstan  Semey

Sholpan  Bolatovna  Zhakupova

junior  researcher  of  Research  institute  of  radiation  medicine  and  ecology

of  MH  Republic  of  Kazakhstan  Semey

АННОТАЦИЯ

В  данной  статье  описаны  результаты  исследований  адсорбционно-десорбционных  свойств  каштановых  почв  Семейского  региона  по  отношению  к  тяжелым  металлам,  на  примере  свинца.  Выявлена  зависимость  процессов  поглощения  свинца  почвами  от  физико-химических  характеристик  почвы  и  доказано,  что  загрязнение  свинцом  почв  тяжелого  гранулометрического  состава  (глинистых  и  суглинистых)  представляет  собой  значительно  меньшую  экологическую  опасность,  чем  загрязнение  супесчаных  и  песчаных  почв.

ABSTRACT

This  article  describes  the  results  of  studies  of  adsorption-desorption  properties  of  chestnut  soils  of  Semey  region  with  respect  to  heavy  metals,  through  example  of  lead.  Revealed  the  dependence  of  lead  absorption  processes  by  soil  on  physico-chemical  characteristics  of  the  soil  and  also  proved  that  lead  contamination  of  soil  of  heavy  granulometric  composition  (clayey  and  loamy),  is  a  much  smaller  ecological  threat  than  contamination  of  sandy  loam  and  sandy  soils.

Ключевые  слова:  среда;  загрязнение;  почва;  металл;  последствия

Keywords :  environment;  pollution;  soil;  metal;  consequences

Одним  из  приоритетных  загрязнителей  окружающей  среды  является  свинец.  Он  вызывает  интерес  биологов  и  медиков  в  связи  с  его  токсичностью  для  всего  живого,  несмотря  на  то,  что  он  необходим  растениям  и  животным  организмам  в  небольших  количествах. 

Содержание  свинца  в  организме  человека  зависит  от  его  концентрации  в  почвах,  растительности,  водах.  Изученность  этого  элемента  в  компонентах  природной  среды  Семейского  региона  Восточно-Казахстанской  области  Республики  Казахстан,  имеющего  сложные  природные  условия,  очень  мала.

Исследуемая  территория  не  подвержена  широкомасштабному  техногенному  загрязнению,  однако,  она  расположена  на  границе  крупных  промышленных  комплексов  Восточно-Казахстанской  области,  где  сосредоточены  горно-металлургические,  горнодобывающие,  горно-перерабатывающие,  энергетические,  химические  и  другие  отрасли  промышленности  [1].  Так,  например,  Усть-Каменогорский  МП  ОАО  «Казцинк»,  наряду  с  другими  тяжелыми  металлами  (ТМ),  выбрасывает  83,3  т  свинца  ежегодно,  Иртышский  медеплавильный  завод  —  236,4  т  свинца.  Содержание  свинца  в  атмосферном  воздухе  г.  Усть-Каменогорска  превышает  среднесуточные  ПДК  в  22  раза  [2,  3,  4,  6,  7].  Это  все  свидетельствует  о  том,  что  загрязняющие  вещества  с  газообразными,  жидкими  и  твердыми  отходами  от  промышленных  предприятий  Восточного  Казахстана  наносят  экологический  ущерб  и  Семейскому  региону.  В  связи  с  этим,  знания  о  содержании  свинца  в  фоновых  почвах,  растениях,  трансформации  его  в  системе  «почва-растение»,  адсорбции  почвами  данного  высокотоксичного  загрязнителя  Восточно-Казахстанской  области  весьма  важны  и  актуальны.  Эти  исследования  позволили  оценить  природную  эколого-геохимическую  ситуацию  в  регионе.  Влияние  свинца  на  организм  человека  так  же  является  важным  аспектом  в  изучении  эколого-геохимической  обстановки  Семейского  региона.  Свинец  поступает  в  организм  из  загрязненного  воздуха,  почвы,  пыли  в  жилых  помещениях  и  на  улице,  продуктов  питания,  а  также  при  недостаточном  соблюдении  правил  личной  гигиены  [5].  Рассмотрим  результаты  исследования  почв  на  содержание  в  них  свинца  на  примере  Семейского  региона.  Физико-химические  показатели  исследуемых  почв  Семейского  региона  представлены  в  таблице  1. 

Таблица  1.

Физико-химический  состав  исследуемых  почв

Примечание:  1  —  каштановые  типичные  выщелоченные  слабогумусированные  супесчаные;  2  —  каштановые  типичные  выщелоченные  слабогумусированные  среднесуглинистые;  3  —  каштановые  солонцеватые  выщелоченные  слабогумусированные  среднесуглинистые

Почвы  являются  нейтральными  рН  около  7;  бедными  гумусом,  имеют  в  своем  составе  различное  количество  ила  и  физической  глины.  Соответствующие  отличия  выявлены  и  в  емкости  катионного  обмена  (ЕКО).  Физико–химические  свойства  почв  можно  расположить  в  ряд  по  убыванию:  физическая  глина  >  ил  >  ЕКО  >гумус  >  рН_водн.  Полученные  результаты  свидетельствуют  о  том,  что  загрязнение  ТМ  почв  тяжелого  гранулометрического  состава,  например,  глинистых  и  суглинистых,  представляет  собой  значительно  меньшую  экологическую  опасность,  чем  загрязнение  супесчаных  и  песчаных  почв.  В  ходе  исследования  была  выявлена  зависимость  процессов  поглощения  свинца  из  растворов  Pb(NO₃)₂  от  физико-химических  свойств  почв  (рис.  1).  Количество  поглощенного  почвами  свинца  находится  в  прямой  зависимости  от  концентрации  исходных  растворов  –  при  увеличении  концентрации  на  порядок  количество  поглощенного  свинца  увеличивается  —  в  8—9  раз.  С  изменением  концентрации  модельных  растворов  меняется  также  доля  поглощенного  свинца  относительно  внесенного  количества.

Рисунок  1.  Количество  свинца,  поглощенного  почвами  из  растворов  Pb (NO₃)₂

При  увеличении  концентрации  растворов  нитрата  свинца  процент  поглощенного  почвами  свинца  постепенно  снижается,  хотя  это  снижение  выражено  весьма  слабо  —  9—18  %  в  зависимости  от  типа  почвы.  Установлено,  что  наибольшей  поглотительной  способностью  по  отношению  к  ионам  Pb²⁺  обладают  каштановые  солонцеватые  выщелоченные  слабогумусированные  среднесуглинистые  почвы,  ниже  поглотительная  способность  каштановых  типичных  выщелоченных  слабогумусированных  среднесуглинистых  почв  и  наименьшую  поглотительную  способность  проявляют  каштановые  солонцеватые  выщелоченные  слабогумусированные  среднесуглинистые  почвы.  Необходимо  отметить,  что  данная  зависимость  сохраняется  при  использовании  растворов  всех  концентраций.  Результаты,  полученные  при  изучении  десорбции  свинца,  показали,  что  по  десорбционной  способности  солевые  растворы  образуют  следующий  убывающий  ряд  (для  всех  исследованных  почв):  (NH₄)₂SO₄  >  Ca(NO₃)₂  >  KCl.  Самой  высокой  десорбирующей  способностью  для  каштановых  почв  обладает  (NH₄)₂SO₄,  извлекая  от  1  до  4  %  поглощенного  свинца,  самой  низкой  —  KCl,  который  извлекает  от  0,4  до  3  %  ионов  свинца.

Различия  между  солевыми  растворами  незначительные  и  результаты  эксперимента  можно  озвучить  так,  что  в  составе  обменных  катионов  в  исследуемых  почвах  может  находиться  не  более  3—4  %  от  поглощенного  почвой  свинца.  Данные,  полученные  в  результате  десорбции,  показывают,  что  свинец  образует  с  почвенными  соединениями  чрезвычайно  прочные  связи  и  очень  слабо  десорбируется.  Cолевые  растворы  по  десорбционной  способности  свинца  из  почв  располагаются  в  убывающий  ряд  (для  всех  исследованных  почв):  (NH₄)₂SO₄  >  Ca(NO₃)₂  >  KCl.  Результаты  наших  исследований  позволяют  нам  раскрыть  закономерности  поведения  ТМ  в  загрязненных  почвах  и  использовать  их  в  системах  нормирования,  при  составлении  прогнозной  части  в  технико-экономическом  обосновании  использования  хозяйственных  объектов  и  для  дозировки  антропогенной  нагрузки  на  сельскохозяйственные  объекты.

Список  литературы:

1.Панин  М.С.  Формы  соединений  тяжелых  металлов  в  почвах  средней  полосы  Восточного  Казахстана  (фоновый  уровень):  учебник.  Семипалатинск:  Гос.  ун-т  «Семей»,  1999.  —  329  с. 

2.Пузанов  А.В.  Микроэлементы  в  почвах  Тувы/А.В.  Пузанов,  М.А.  Мальгин  //  Микроэлементы  в  биологии  и  их  применение  в  сельском  хозяйстве  и  медицине.  Самарканд,  1990.  —  С.  218—220. 

3.Пузанов  А.В.  Микроэлементная  ситуация  в  почвенном  покрове  Тувинской  горной  области  //  Геохимическая  экология  и  биогеохимическое  изучение  таксонов  биосферы:  Материалы  3-й  Российской  биогеохим.  школы.  Новосибирск,  2000.  —  С.  77—78. 

4.Foy  C.D.  The  physiology  of  metal  toxicity  in  plants/  C.D.  Foy,  R.L.  Chaney,  M.C.  White//  Ann.  Rev.  Plant.  Physiol.  —  1978.  —  Vol.  29.  —  №  4. 

5.Lanphear  BP,  Hornung  R,  Ho  M,  Howard  CR,  Eberly  S,  Knauf  K.  Environmental  lead  exposure  during  early  childhood.  J  Pediatr.  2002;140:40–47.

6.Tessier  A.  Trace  metals  in  Oxic  Lake  Sediments:  Possible  adsorption  into  iron  oxyhydroxides/A.  Tessier,  F.  Rapin,  R.  Carignan//  Geochim.  et  cosmochim.  Acta.  —  1985.  —  Vol.  49.  —  №  l.  —  P.  183—195. 

7.Verloo  M.  Analytical  and  biological  criteria  with  regard  to  soil  pollution  /  M.  Verloo,  A.  Cottenie,  G.  Van  Landschoot  //  Landwirtschaftliche  For-schung:  Kongressband.  —  1982.  —  №  39.  —  P.  394—403.