Содержание тяжелых металлов в почвах ООО «Заозерный» лесостепной зоны Южного Урала

Южно-Уральский субрегион биосферы был выделен в самостоятельный биогеохимический таксон на основании следующих факторов: наличия разнородных металлогенных поясов – меднорудных и смешаномеднорудных, обогащающих почвы такими микроэлементами как Cu, Zn, Cd, Ni, Co, Mn (что приводит к различным реакциям организмов на избыток этих элементов) и географического положения субрегиона биосферы, характеризующегося климатическим единством [4].

В настоящее время зона Южного Урала является наиболее сложным регионом России в экологическом аспекте, где на фоне повышенной радиации имеются крупные объекты цветной и черной металлургии, металлообрабатывающей, машиностроительной, предприятий химической промышленности, электростанций, поэтому загрязнения внешней среды тяжелыми металлами значительны, а природно-техногенные биогеохимические провинции Урала отнесены к территориям с наибольшей степенью экологического неблагополучия [2]. Растущая деградация среды нарушает природный баланс в кормовой цепи, что ведет к накоплению в организме животных потенциально опасных химических веществ [3].

Нарастание взаимодействий техносферы и биосферы произошло в последние десятилетия – срок ничтожно малый, по сравнению с периодом эволюции животного мира. Поэтому адаптационные механизмы живых организмов, выработанные в эволюционном процессе, оказываются несостоятельными, неспособными обеспечить гомеостаз. Это проявляется в многообразных нарушениях интеграции всех процессов в организме, деятельности отдельных систем и органов, в развитии различных аллергических реакций. Иными словами, нарушаются эволюционно сложившиеся отношения в самом организме животных. В связи с этим, изучение техногенных геохимических провинций – новая исключительно сложная научная задача, решение которой необходимо для общей экологической оценки функционирования биосферы в современную эпоху и поиска более рациональных технологий. Сложность проблемы состоит в необходимости дифференциации техногенных и природных потоков и форм миграции химических элементов, взаимодействия техногенных факторов, проявления у организмов непредвиденных биологических реакций [1].

Учитывая, что сельскохозяйственные экосистемы – основной источник производства продуктов питания растительного и животного происхождения, а продуктивность животных и качество животноводческой продукции во многом зависят от особенностей биотического круговорота в агроэкосфере и геохимии аграрных ландшафтов, целью работы явилось изучение загрязненности тяжелыми металлами почв ООО «Заозерный» Варненского района Челябинской области. Район - аграрный, но имеет свои геохимические особенности, связанные с меднорудными зонами. Михеевское месторождение медно- порфировых руд Варненского района Челябинской области — одно из крупнейших медных месторождений в России:   международной независимой    аналитической    консультационной    группой CRU месторождение включено в 50 крупнейших медных месторождений мира. Помимо этого, территории ООО «Заозерный» граничат с Карталинским районом, где добывают золото открытым способом (45 приисков). Отходы золотодобычи (так называемые хвосты), с примесью опасных реагентов и металлов занимают большие площади, оказывая негативное воздействие на окружающую природную среду.

Материал и методы. При проведении исследования был проведен локальный мониторинг по изучению содержания химических элементов (цинк, медь, кобальт, никель, свинец, кадмий, железо) в почвах пахотного слоя. Отбор проб почвы проводили в верхнем пахотном слое (глубина 20 см), согласно ГОСТ 17.4.3.01-83 «Почвы. Общие требования к отбору проб». 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. Пробы почвы отбирались и высушивались в естественных полевых условиях.

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». Для выявления местных геохимических особенностей рассчитывались кларки концентрации (КК), показывающие отклонения от среднего содержания химических элементов в литосфере.

Результаты исследований. Результаты исследований показали, что в поверхностном слое почвы всех полей концентрация железа превышает допустимые уровни (таблица 1). При этом самый высокий уровень железа (1,93 ПДК) выявлен в почвах поля, где произрастает овес (2 ПП), а самый низкий уровень железа, превысивший ПДК на 46,27% был выявлен в слое почвы поля, засеянного вика-овсом (5 ПП). Аналогичная закономерность установлена и для меди, содержание которой в почве поля под овсом (2 ПП) превысило в 1,5 раза, а в почвах поля, где произрастает вика-овес (2 ПП) – в 1,3 раза.

Содержание никеля и кадмия в почвах землепользования ООО «Заозерный» составило в среднем 1,08-1,25 ПДК и 1,15-142 ПДК, соответственно. Содержание цинка в почвах (46,54±0,15 - 58,67±0,08

мг/кг) находилось в пределах оптимального для почвы уровня.

1. Содержание химических элементов в образцах почвы землепользования ООО «Заозерный» Варненского района Челябинской области (M±m; мг/кг; n=18)

Анализ результатов исследований и их сравнение с оптимальным содержанием химических элементов в почвах показал снижение доступности растениям кобальта и марганца. Так, содержание кобальта в почвах полей под кукурузой (1 ПП), овсом (2 ПП) и вика-овсом (5 ПП) составило 11,97±0,07 мг/кг, 8,78±0,04 мг/кг и 9,71±0,05 мг/кг соответственно и находилось на нижней границе оптимального для растений уровня. Концентрация марганца в почвах всех полей была в 2,333,31 раза ниже оптимальных значений.

Сравнение полученных данных со значениями условного мирового кларка с последующим расчетом кларка концентрации показало, что содержание меди в почвах землепользования ООО «Заозерный» больше условного мирового кларка в 6-7,5 раза; свинца и кадмия – в 3-3,5 раза; железа – в 1,6-2 раза; никеля – в 1,5 раза.

Заключение. Проведенные исследования образцов почв, находящихся под кормовыми культурами хозяйства, свидетельствуют о высоком содержании железа, никеля, меди и кадмия, что, на наш взгляд, может быть связано с залежами железоаммонийных, медных и никелевых руд.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Алексеенко, В.А. Биосфера и жизнедеятельность: Учебное пособие / В.А. Алексеенко, Л.П. Алексеенко. – М: Логос, 2002. – 212 с. 2. Башкин, В.Н. Биогеохимия / В.Н. Башкин, Касимов Н.С. – М: Научный мир, 2004. – 283 с. 3. Добровольский, В.В. Основы биогеохимии / В.В. Добровольский. – М: Академия, 2003. – 65-67 с. 4. Жолнин, А.В. 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.

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ООО «ЗАОЗЕРНЫЙ» ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА

Шарифьянова В.Р.

Резюме

Проведен локальный мониторинг по изучению содержания химических элементов (цинк, медь, кобальт, никель, свинец, кадмий, железо) в почвах пахотного слоя полей ООО «Заозерный» лесостепной зоны Южного Урала.

THE CONTENT OF HEAVY METALS IN SOILS OF LLC «ZAOZERNY» OF THE FOREST-STEPPE ZONE OF THE SOUTH URALS

Sharif'yanova V.R.