АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ПОСЕЛКА СОЛОВЕЦКИЙ

Аннотация

В статье представлены результаты химического анализа по определению содержания подвижных форм тяжелых металлов в почвах поселка Соловецкий. Большинство исследованных почв имеют допустимый уровень загрязнения ТМ, однако выявлен опасный уровень загрязнение относительно фона на четырех ПП. Чрезвычайно опасное загрязнение почвы тяжелыми металлами (по подвижным формам) установлено на пробной площади «Сухой док», где ZcПДК= 216; Zсфон= 6390, соответственно. Этот вывод подтвердили другие биогеохимические коэффициенты, так суммарный показатель техногенного загрязнения составил 1321694, а интегральный оценочный балл − 0%. Во всех исследованных почвах установлено высокое содержание подвижных форм Pb, Co, V, 83% исследованных почв загрязнены Zn, Mn и Ni, относительно фона, 50% - Cu, 17% - Ti.Это может быть связано как с типом подстилающих грунтов, так и с близким расположением источников хозяйственной деятельности людей.

Почвам арктических и приарктических территорий уделяется особое внимание, что обусловлено крайней уязвимостью окружающей природной среды, малой устойчивостью экосистем, важной экономической, социальной и экологической ролью этих территорий. Нарушение и уничтожение естественных экосистем Арктики наносит серьезный ущерб не только всей экосистеме в целом, но и здоровью, как коренных жителей Севера, так и мигрантов. Это актуально и для особо охраняемых природных территорий, таких как Соловецкий архипелаг с его историко-культурным наследием и сохранившимся уникальным природным ландшафтом. Нарушение хрупкой арктической природы может иметь необратимый характер. Вследствие этого исследованию почв уделяется особое внимание.

Цель данного исследования – используя биогеохимические коэффициенты проанализировать особенности содержания подвижных форм (ПФ) тяжелых металлов в почвах п. Соловецкий.

В качестве объектов исследования были выбраны почвы п. Соловецкий, отобранные в рамках

образовательного проекта «Комплексное развитие территории с уникальным природным и историко- культурным наследием на примере Соловецкого архипелага» в период 2016-2017 гг.

Всего было заложено 28 пробных площадей (далее ПП) с различной степенью антропогенной нагрузки (в районе Свалки, Котельной, Сухого Дока, АЗС). Контрольная ПП была заложена на территории без антропогенной нагрузки, вдоль озерно-канальной системы, в нескольких километрах от п. Соловецкий.

Отбор почв проводили согласно ГОСТ 17.4.4.02-84. С 12 ПП почвы отбирали из отдельных горизонтов по всему профилю, а с 16 ПП − из поверхностного слоя (0-20 см).

Для химического анализа было отобрано 19 почвенных образцов с 8 ПП. Места закладки ПП указаны на карте (рис.1).

Химический анализ почв выполнялся на базе лаборатории биогеохимических исследований САФУ с использованием оборудования ЦКП НО «Арктика» (САФУ) при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (уникальный идентификатор работ RFMEFI59414X0004). [6]

Определение подвижных форм ТМ в почвах (Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Mn, Cr, V, Ti) осуществлялось методом атомно-абсорбционной спектроскопии согласно РД 52.18.289-90 [5], с применением атомно- абсорбционного спектрометра VISTAICP-OES, из аммиачно-ацетатной буферной вытяжки с pH = 4,8.

Для оценки накопления ПФ тяжелых металлов в почвах поселка Соловецкий использовались следующие биогеохимические коэффициенты:

Коэффициент     техногенного     накопления     (Кс)или     концентрации    химического     элемента    по средневзвешенным значениям:

Сi ф – фоновое содержание элемента (ПП «Контроль»).

При расчете СПЗ по фоновой концентрации учитываются только те элементы, у которых Кс˃1,0. Оценку степени загрязнения почв ТМ осуществляли согласно следующей градации:

СПЗ > 128 – чрезвычайно опасное загрязнение; СПЗ = 32–128 – опасное загрязнение;

СПЗ = 16–32 – умеренно опасное загрязнение; СПЗ < 16 – допустимое загрязнение[3].

СПЗ отражает интенсивность загрязнения почв техногенными поллютантами, но не учитывает его опасность из-за токсичности поллютантов, поэтому очень сложно отличить педохимические аномалии, образованные сильно токсичными веществами, от аномалий, сформированных малотоксичными веществами.

Вследствие чего рекомендуется рассчитать более экологичный показатель – суммарный показатель токсичного загрязнения (СПТЗ):

Таблица 1 – Градация степени загрязнения почв по комплексному индексу[2]

Индекс Р                                                                    Степень загрязнения

0                                                                                   Отсутствует

0–0,3                                                                                    Низкая

0,3-0,6                                                                                  Средняя

0,6–1,0                                                                                 Высокая

Свыше 1,0                                                                        Очень высокая

Анализ экспериментальных данных показал, что все рассчитанные биогеохимические коэффициенты для почв, отобранных с ПП «Сухой док», намного превышают показатели, рассчитанные для остальных почв п. Соловецкий. Так коэффициенты техногенного накопления по отношению к фоновому содержанию подвижных форм (Кс фон ТМ)ТМ колеблются в широких пределах: Кс фонPb=6296,5; Кс фонZn=53,6; Кс фонCo=4,0; Кс фонCu=14,0; Кс фонNi=11,0; Кс фонMn=15,5; Кс фонV=1,0.

Суммарный показатель загрязнения почв этой ПП (рис. 2) относительно ПДК составляют ZcПДК =216,  а относительно фона Zcфон= 6390, что соответствует по шкале оценки суммарной загрязненности почв ТМ чрезвычайно опасным загрязнением, это может привести к загрязнению сопредельных сред(грунтовые воды, биота и др.), увеличению заболеваемости детского населения п. Соловецкий, нарушению репродуктивной функции женщин (увеличение токсикозов беременности, числа преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофий новорожденных).

Суммарный показатель техногенного загрязнения (СПТЗ)почв ПП «Сухой док» еще выше и составляет 1321694.

Анализ коэффициентов техногенного накопления ТМ в почвах п. Соловецкий (кроме ПП «Сухой док»)по фоновой концентрации (Кс фон)(рис.3) указал на высокое содержание подвижных форм Pb,Co, V во всех исследованных почвах. 83% исследованных почв загрязнены Zn,Mn иNi, относительно фона,50% - Cu, 17% - Ti. Содержание подвижных форм Cr в почвах этих ПП ниже фона.

Согласно суммарного показателя загрязнения (рис. 4), рассчитанного для почв п. Соловецкий (кроме ПП «Сухой док») как относительно ПДК, так и относительно фона почвы только 2-х ПП («Свалка 3» И «Дизельная станция 2») имеют допустимую степень загрязнения ПФ ТМ (Zcниже13).Все остальные исследованные почвы характеризуются относительно фонаопасным уровнем загрязнения почв ПФ ТМ (Zcколеблется от 40 до 66).Это может привести к увеличению общей заболеваемости жителей поселка, числу часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушению функционального состояния сердечнососудистой системы.

Суммарный показатель техногенного загрязнения (рис. 5) почв п. Соловецкий(кроме ПП «Сухой док») колеблется от 1,9 до 87,1.Согласно, этого показателя наиболее техногенно-загрязненными являются почвы ПП «Свалка 2».



Для экологической оценки загрязнения почв п. Соловецкий ПФ ТМ был рассчитан интегральный оценочный балл (рис. 6), который подтвердил очень сильное загрязнение почв ПП «Сухой док» этими поллютантами (Б= 0 %), а почвы вокруг дизельной станции и свалки имеют степень загрязнения среднюю и ниже средней (Б колеблется от 15% до 50 %).

Согласно комплексному индексу степень загрязнения почв ПП «Сухой док» очень высокая степень загрязнения (Р = 22). Почвы остальных ПП п. Соловецкий, загрязнены меньше (Р колеблется от 0,9 до 1,0), но по градации все же имеют высокую степень загрязнения подвижными формами ТМ.

Таким образом, проанализировав все рассчитанные биогеохимические коэффициенты, использованные для оценки степени загрязнения почв п. Соловецкий подвижными формами ТМ, установили, что почвы ПП «Сухой док» имеют чрезвычайно опасную степень загрязнения ПФ ТМ. Опасный уровень загрязнения относительно фона выявлен еще на четырех ПП («Свалка 2»; «Дизельная станция 1»; «Дизельная станция 3»; «Дизельная станция 4»). Остальные почвы п. Соловецкий характеризуются допустимым уровнем загрязнения их ПФ ТМ.

Список литературы

1. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. 

2.Можайский Ю.А., Добратов С.А., Дубенок Н.Н., Потогин Ю.П. Агроэкология техногенно загрязненных ландшафтов: монография// Смоленск: Маджета, 2003.–384 с.

3. МУ 2.1.7.730-99. Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы. Гигиенические требования к качеству почвы населенных мест. М.,1999.

4. Пилюгина, М.В., Попова Л.Ф., Корельская Т.А. Экологический биогеохимический мониторинг: критерии, нормативы, коэффициенты//Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова. – Архангельск: ПГУ, 2007.– С.25-27.

5. РД 52.18.289-90 Руководящий документ. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. [Электронный ресурс]. Утвержден Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии. – М., 1990. – Режим доступа: http://www.libussr.ru/doc_ussr/usr_16135.htm.(дата обращения 11.04.2017).

6.    Шестакова К.А., Попова Л.Ф. Особенности накопления тяжелых металлов в почвах поселка Соловецкий// Сборник статей Международной научно-практической конференции «Роль науки в развитии общества»// Уфа: OMEGA SCIENCE, 2019. –Т.3– С.36-41 – http://os- russia.com/SBORNIKI/KON-238-3.pdf   (10.02.2019).