Геохимическая оценка почв лесостепной зоны Южного Урала

Практически любой тип техногенеза связан с поступлением в окружающую среду разнообразных отходов, меняющих её химические характеристики. Техногенное загрязнение проявляется на различных уровнях – от локального до глобального – и представляют опасность для живых организмов, включая человека [1].

Всё возрастающая техногенная нагрузка на природу, пространственное рассеивание химических элементов и их глобальный перенос способствует фоновому загрязнению тяжелыми металлами как соседних, так и трансгрессивных территорий и образованию новых техногенных провинций, которые выделяются на уровне современного геохимического состояния биосферы [3]. Всё это свидетельствует о необходимости проведения региональных экогеохимических исследований территорий, подверженных техногенному воздействию.

На основании вышеизложенного целью работы явилась геохимическая оценка почв лесостепной зоны Южного Урала.

Материал и методы исследований. Для достижения поставленной цели нами в условиях ООО «Заозерный» Варненского района Челябинской области, был проведен отбор проб почвы в верхнем пахотном слое (глубина 20 см), согласно ГОСТ 17.4.3.01-83 «Почвы. Общие требования к отбору проб». Содержание химических элементов в почвах определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на спектрофотометре ААС-30 согласно Методическим указаниям РД 52.18.191-89 «Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом» и ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа».

Математическая обработка результатов включала вычисление статистических параметров содержания микроэлементов в почвах: среднее арифметическое ( x ), среднеквадратичное отклонение (S), коэффициент вариации (V). Для обработки полученных результатов была использована прикладная программа «Excel».

Для установления фоновых геохимических параметров отбор проб производился на почвах различного типа, находящихся в условиях ненарушенных ландшафтов. Для фоновых почв были определены усредненные параметры содержания микроэлементов в почвах и рассчитаны кларки концентрации (КК), показывающие отклонения от среднего содержания химических элементов в литосфере.

Для оценки загрязнения почв на территории ООО «Заозерный» был проведен локальный мониторинг по изучению содержания химических элементов (цинк, медь, кобальт, никель, свинец, кадмий, железо, марганец) в почвах пахотного слоя полей, а также был подсчитан коэффицент концентрации (Кс), характеризующий превышение содержания химических элементов в точке опробования над его средним содержанием на фоновом участке. Для исследования почвы были отобраны 6 пробных площадок (ПП): 1 ПП – поле кукурузы; 2 ПП – поле овса; 3 ПП – поле пшеницы; 4 ПП – поле ячменя; 5 ПП – поле вика-овса; 6 ПП – поле естественного разнотравья.

Результаты исследований. Путем сравнения значений условного мирового кларка почв со значениями фонового содержания химических элементов, нами установлено, что максимальные фоновые значения (Кф), составившие 5852,16±8,57 и 93,84±2,33 мг/кг, характерны для железа и меди, соответственно (таблица 1). Высокая концентрация этих элементов, главным образом, вызвана геохимическими особенностями данной территории, что подтверждается значениями коэффициента кларка концентрации (КК), составившим по железу 1,54 и по меди – 4,69.

• 1.    Содержание микроэлементов в фоновых почвах ООО «Заозерный», мг/кг

  Химический элемент	Фоновое содержание, Кф	Условный мировой кларк почв	Кларк концентрации, КК
  Железо	5852,16±8,57	3800	1,54
  Медь	93,84±2,33	20	4,69
  Цинк	35,18±0,82	50	0,70
  Кобальт	9,13±0,19	10	0,91
  Свинец	11,21±0,13	10	1,12
  Никель	35,56±0,52	40	0,89
  Марганец	412,06±3,69	850	0,48
  Кадмий	2,29±0,08	2	1,15

• 2.    Содержание химических элементов в почвах ООО «Заозерный», мг/кг

  Исследуемые пробные площадки (ПП) почв	Химические элементы
  	Железо	Медь	Цинк	Кобальт	Свинец	Никель	Марганец	Кадмий
  1 ПП	75,11±8,43	126,24±0,32	46,54±0,06	12,97±0,07	27,53±0,05	58,42±0,79	257,20±0,76	7,13±0,04
  Кс 1	1,28	1,35	1,32	1,42	2,45	1,64	0,62	3,11
  2 ПП	8112,31±14,12	150,86±0,41	58,67±0,08	9,78±0,06	29,62±0,17	56,61±0,09	342,16±1,52	6,59±0,03
  Кс 2	1,38	1,60	1,66	1,07	2,64	1,59	0,83	2,88
  3 ПП	7431,76±17,54	138,42±0,37	51,69±0,09	17,91±0,08	31,63±0,24	54,27±0,38	305,12±0,91	6,18±0,04
  Кс 3	1,27	1,48	1,46	1,96	2,82	1,53	0,74	2,70
  4 ПП	7287,11±8,97	136,24±0,53	51,87±0,09	21,65±0,06	30,98±0,06	57,47±0,75	312,23±0,96	6,32±0,05
  Кс 4	1,25	1,45	1,47	2,37	2,78	1,16	0,76	2,75
  5 ПП	6142,13±11,12	129,83±0,21	53,61±0,07	10,71±0,05	30,65±0,29	63,27±0,11	365,18±1,61	6,75±0,04
  Кс 5	1,05	1,38	1,52	1,17	2,73	1,78	0,88	2,94
  6 ПП	6543,49±19,48	135,29±0,41	56,42±0,19	15,84±0,09	27,38±0,14	55,31±0,35	268,26±0,79	5,78±0,03
  Кс 6	1,10	1,44	1,60	1,73	2,44	1,56	0,65	2,52
  Фоновое содержание	5852,16±8,57	93,84±2,33	35,18±0,82	9,13±0,19	11,20±0,13	35,56±0,52	412,06±3,69	2,29±0,08

  ЛИТЕРАТУРА: 1. Акимова, Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2009.- С.56-58. 2. Башкин, В.Н. Биогеохимия / В.Н. Башкин, Касимов Н.С. – М: Научный мир, 2004. – С.283-286. 3. Добровольский, В.В. Основы биогеохимии / В.В. Добровольский. – М: Академия, 2003. – 65-67 с. 4. Жолнин, А.В.

Для свинца и кадмия также установлено повышение фонового содержания относительно значений условного мирового кларка. Так, фоновые концентрации (Кф) свинца и кадмия в почвах составили 11,21±0,13 и 2,29±0,08 мг/кг, а кларки концентрации (КК) - 1,12 и 1,15, соответственно. Близкими к значению условного мирового кларка были фоновые концентрации цинка, кобальта и никеля, кларки концентрации которых составили 0,70; 0,91 и 0,89, соответственно. Марганец, в свою очередь, характеризуется пониженным фоновым содержанием в исследуемых почвах относительно условного мирового кларка (Кф -412,06±3,69 мг/кг; КК-0,48).

На втором этапе работы полученные фоновые усредненные параметры содержания химических элементов были сопоставлены с микроэлементным составом почв ООО «Заозерный».

Анализ результатов исследования показал, что два элемента - свинец и кадмий – находятся в достаточно высоких концентрациях, при коэффициентах концентрации (Кс) 2,44-2,82 и 2,52-3,11, соответственно (таблица 2). Следует отметить, свинец и кадмий являются загрязнителями почв, относящимися к первому классу опасности. Особенно высокое содержание свинца выявлено в образцах почвы под пшеницей (3 ПП) -31,63±0,24 мг/кг, при коэффициенте концентрации (Кс3) 2,82. Наибольшая концентрация кадмия отмечается в слое почвы под кукурузой (1 ПП) -7,13±0,04 мг/кг, что соответствует коэффициенту концентрации (Кс1) 3,11.

Для четырех химических элементов (железо, медь, цинк и никель) характерно повышенное содержание в почвах полей относительно фоновых показателей. Коэффициенты концентрации железа составляют 1,05-1,38; меди – 1,32-1,60; цинка – 1,32-1,66; никеля – 1,16-1,78. По отношению к значению мирового кларка наблюдается дефицит марганца во всех почвах.

Выводы. 1. Полученные данные позволяют разделить химические элементы в фоновой выборке почв окрестностей ООО «Заозерный» на три группы. К первой группе относится марганец, который характеризуется недостаточным содержанием по отношению к условному мировому кларку. Кларк концентрации марганца составляет 0,48. Вторую группу образуют цинк, кобальт и никель. Содержание этих элементов в фоновых почвах приближено к значению мирового кларка. Кларк концентрации находится в пределах от 0,70 до 0,91. В третью группу с высоким содержанием относительно условного мирового кларка входят четыре элемента (железо, медь, свинец и кадмий), кларки концентрации которых составили 4,69 (Cu); 1,54 (Fe); 1,15 (Cd) и 1,12 (Pb). 2. Почвы ООО «Заозерный» имеют низкую степень обеспеченности марганцем и загрязнены примесными элементами – кадмием, свинцом и никелем – биологическая роль, которых мало выяснена.

Биогеохимические особенности биосферы Южного Урала / А. В. Жолнин, И. А. Мякишев, П. Н. Попков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия "Образование, здравоохранение, физическая культура". - 2010. - вып. 23, № 19. - С. 126-129

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА

Таирова А.Р., Шарифьянова В.Р., Ахметзянова Ф.К.

Резюме

Представлены усредненные параметры содержания микроэлементов в почвах и рассчитаны кларки концентрации (КК), показывающие отклонения от среднего содержания химических элементов в литосфере, а также коэффиценты концентрации (Кс), характеризующие превышение содержания химических элементов в точке опробования над его средним содержанием на фоновом участке лесостепной зоны Южного Урала.

GEOCHEMICAL ASSESSMENT OF SOILS OF THE FOREST-STEPPE ZONE OF THE SOUTH URALS

Tairova A.R., Sharif'yanova V. R., Akhmetzyanova F.K.