СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ В РАЙОНАХ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

THE CONTENT OF HEAVY METALS IN SOIL FROM AREAS WITH DIFFERENT RATE OF ANTHROPOPRESSURE

Yekaterina Zonova

M.Sc., PhD Student, Department of Environment Hygiene and Animal Welfare, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences,

Poland, Wroclaw

Roman Adam

D.Sc., Assoc. prof., Department of Environment Hygiene and Animal Welfare, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences,

Poland, Wroclaw

АННОТАЦИЯ

В статье представлен уровень аккумуляции цинка (Zn), меди (Cu), кадмия (Cd) и свинца (Pb) в образцах почвы, собранных в двух районах юго-западной Польши с разным уровнем антропогенного воздействия: экологическом и промышленном. Содержание химических элементов определено методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Распределение уровня содержания исследуемых тяжелых металлов в образцах для обоих районов представлено в виде ряда: Zn>Cu>Cd>Pb. Более высокие концентрации установлены в образцах, собранных с промышленного района. По уровню содержания цинка, меди, кадмия и свинца в почве выявлены высокозначимые статистические различия (p<0,01) между районами. Взаимодействия между Cu и Pb, Cu и Cd, Cd и Pb в образцах как с экологического, так и с промышленного района носят синергический характер.

ABSTRACT

The aim of the study was to determine the level of accumulation of zinc (Zn), copper (Cu), cadmium (Cd) and lead (Pb) in soil collected from two areas with different anthropogenic activity. Content of the examined elements were determined using atomic absorption spectroscopy. Their concentrations in soil were: Zn>Cu>Cd>Pb.  Samples collected from the industrial area demonstrate higher concentration of heavy metals. There was noted big difference (p<0.01) in the zinc, copper, cadmium and lead levels in the samples of soil between two areas. There was significant positive correlation between the content of Cu and Pb, Cu and Cd, Cd and Pb in soil samples from both areas.

Ключевые слова: кадмий; свинец; медь; цинк; почва; промышленный район; экологический район; Польша.

Keywords: cadmium; lead; copper; zinc; soil; industrial region; ecological region; Poland.

Тяжелые металлы (ТМ) занимают второе место по степени опасности для окружающей среды, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как диоксид углерода и серы [12]. ТМ попадая в природную среду накапливаются в верхних слоях почвы [1], которая служит первичным звеном в трофической цепочке человека. Повышенная концентрация ТМ оказывает прямое или косвенное влияние на функционирование растений, животных и людей [3,4,7,8,10,11,20,21], а также может привести к необратимым изменениям в окружающей среде [5,6,9,15]. Следовательно, мониторинг уровня содержания токсичных элементов (в том числе ТМ) в почве чрезвычайно важен и актуален, особенно в районах с высоким уровнем антропопресии [2,8,10,11,13,16,22,23].

Цель исследования – определение уровня аккумуляции тяжелых металлов в образцах почвы, собранных в двух районах с разным уровнем антропопресии.

Материал и методы исследования. Образцы почвы собраны в июле-августе 2015 года с 24 пунктов, находящихся в двух районах юго-западной Польши с разным уровнем антропогенного воздействия: промышленный район (с высоким уровнем антропопрессии) - Легницко-Глоговский Медевый Округ, на территории которого расположены медные рудники и два медеплавильных завода и экологический район (с низким уровнем антропогенного воздействия) - Региональный Ландшафтный Парк „Долина Барычы”.

Содержание тяжелых металлов определено методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Результаты лабораторных исследований обработаны с помощью методов описательной статистики с помощью программы STATISTICA 10.0 (StatSoft Inc., США).

Результаты исследования и их обсуждение. Средняя концентрация и стандартное отклонение исследуемых тяжелых металлов в образцах почвы представлены в таблице 1.

Таблица 1

Средний уровень содержания исследуемых тяжелых металлов в почве, мг/кг сухой массы

N – количество образцов;

 – средняя концентрация;

sd – стандартное отклонение;

* – высокозначимые статистические различия между исследуемыми районами (p<0,01).

Содержание ТМ в исследуемых образцах для обоих районов представлено в виде ряда: Zn>Cu>Cd>Pb, что совпадает с результатами ученых, исследующих уровень токсичных элементов в растениях [23], животных [14], а также продуктах животного происхождения [18,19]. Результаты токсикологического исследования почв г. Бирска и Бирского района [12], а также почвы г. Тшебиня на юге Польши [17] указывают на распределение исследуемых элементов в порядке: Zn>Pb>Cu>Cd, что не совпадает с результатами нынешних исследований.

По уровню содержания цинка, меди, кадмия и свинца в почве выявлены высокозначимые статистические различия (p<0,01) между районами (таблица 1). Также установлена положительная высокая корреляция между уровнем содержания цинка и меди, цинка и кадмия в почве только с района Региональныого Ландшафтного Парка „Долина Барычы”, а также между концентрацией меди и кадмия, меди и свинца, кадмия и свинца в образцах почвы как с экологического, так и с промышленного района (таблица 2), что свидетельствует о синергизме перечисленных пар ТМ.

Таблица 2.

Коэффициент корреляции между уровнем содержания пар исследуемых тяжелых металлов

* - статистически значимые коэффициенты корреляции (p<0,05)

Вывод. Проведенные исследования свидетельствуют о более высоком уровне биоаккумуляции цинка, меди, кадмия и свинца в образцах почвы, собранных в районе с высоким уровнем антропогенного воздействия.

Список литературы:

1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Наука. Сиб. отд-ние, 1991.
2. Ларионов М.В. Актуальность экотоксикологических исследований в условиях природных и нарушенных экосистем // Инновации в науке. – 2016. – №57-1. – С. 15-21.
3. Ларионов М.В. Деградация окружающей среды в зоне влияния техногенных и сельскохозяйственных объектов // Известия Самарского научного центра РАН. – 2011. – Т. 13. – №1-6. – С. 1347-1349.
4. Ларионов М.В. Результаты мониторинга элементов группы тяжелых металлов в почвенной среде урболандшафтов Саратовской области // Проблемы и мониторинг природных экосистем. Пенза, – 2014. – С. 82-85.
5. Ларионов М.В. Содержание тяжелых металлов в листьях городских древесных насаждений // Вестник КрасГАУ. – 2012. – №10. – С. 71-75.
6. Ларионов М.В. Экологический мониторинг городской среды: монография. Саратов, 2015. – 104 с.
7. Ларионов М.В., Ларионов Н.В. Важнейшие экотоксиканты почв в условиях малого города // Формирование культуры безопасности жизнедеятельности у участников образовательного процесса. – 2014. – С. 87-91.
8. Ларионов М.В., Ларионов Н.В. Влияние степени загрязнения окружающей среды на здоровье населения в Саратовской области // Вестник ОГУ. – 2009. – №4. – С. 122-126.
9. Ларионов Н.В., Ларионов М.В. Ксенобиотическое загрязнение загородных рекреационных объектов в муниципальных районах на западе Саратовской области // Естественные и математические науки в современном мире. – 2015. – №29. – С. 152-161.
10. Ларионов М.В., Ларионов Н.В. О состоянии городских почв Саратовской области // Вестник КрасГАУ. – 2009. – №10. – С. 35-38.
11. Ларионов М.В., Ларионов Н.В. Оценка экологического состояния и устойчивости древесных насаждений урбанизированных территорий // Научное обозрение. – 2012. – №4. – С. 98-106.
12. Лыгин С.А., Пурина Е.С. Ионы тяжелых металлов в почве г. Бирска и Бирского района // Universum: химия и биология. – 2014. – №10-11(10).
13. Семенова И.Н., Рафикова Ю.С., Суюндуков Я.Т., Рафиков С.Ш. Эколого-гигиеническая оценка загрязнения почв территорий отработанных рудников тяжелыми металлами (на примере Башкирского Зауралья). Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 1. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26021 (дата обращения: 30.01.2017).
14. Durkalec M., Szkoda J., Kołacz R., Opaliński S., Nawrocka A., Żmudzki J. Bioaccumulation of lead, cadmium and mercury in roe deer and wild boars from areas with different levels of toxic metal pollution // International Journal of Environmental Research. – 2015. – Vol. 9. – №1. – P. 205-212.
15. Larionov M.V. Scheme technogenic stress of natural and artificial landscapes of the Saratov and Volgograd regions // Теоретические и прикладные вопросы науки и образования. Ч. 15. Тамбов, – 2015. – P. 8-9.
16. Palma P., Ledo L., Alvarenga P. Assessment of trace element pollution and its environmental risk to freshwater sediments influenced by anthropogenic contributions: the case study of Alqueva reservoir (Guadiana Basin) // Catena. – 2015. – №128. – P. 174-184.
17. Petryk A. Study of soil contamination with heavy metals and cost estimation of its remediation on the example of the city Trzebinia // Ekonomia i Środowisko. – 2016. – №4. – P. 165-178.
18. Roman А., Popiela E., Didyk U. Toxicological state of beeswax used in the cosmetic industry // Przemysł Chemiczny. – 2011. – №90. – P. 997-1000.
19. Roman A., Popiela-Pleban E., Migdał P., Kruszyński W. As, Cr, Cd, and Pb in Bee Products from a Polish Industrialized Region // Open Chemistry. – 2016. – Vol. 14. – №1. – P. 33-36.
20. Rosada J., Przewocka M. Zawartość miedzi, ołowiu i kadmu w glebach i roślinach uprawianych w pobliżu Huty Miedzi „Głogów” // Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska // Uniwersytet Zielonogórski. – 2016. – Vol. 143. – №43. – P. 107-118.
21. Szkoda J., Durkalec M., Kołacz R., Opaliński S., Żmudzki J. Content of cadmium, lead and mercury in the tissues of game animals // Medycyna Weterynaryjna. – 2012. – Vol. 68. – №11. – P. 689-692.
22. Zhelyazkova I., Atanasova S., Barakova V., Mihaylova G. Content of heavy metals and metalloids in bees and bee products from areas with different degree of anthropogenic impact // Agricultural Science and Technology. – 2011. – Vol. 3. – №2. – P. 136-142.
23. Zonova Y., Roman A., Kowalska-Góralska M., Opaliński S. Wpływ przemysłu miedziowego na poziom i transfer wybranych pierwiastków w roślinach miododajnych // Przemysł Chemiczny. – 2016. – Vol. 95. – №6. – P. 1243-1246.