Уровень элементного загрязнения серых лесных почв отходами люминесцентных ламп

Введение. Отдельные токсиканты способны как увеличивать, так и ослаблять действия друг друга. В реальных условиях, в большинстве случаев эффективность действия смеси загрязняющих веществ несколько меньше, чем сумма эффектов всех веществ и несколько больше, чем эффект каждого вещества. Однако, для почв и биологических объектов часто проявляются не только аддитивные эффекты взаимодействия токсикантов, но также эффекты синергизма, антагонизма, эффект сенсибилизации, не зависимого действия. Отдельные токсичные вещества модифицируют мутагенный и канцерогенный эффекты основных загрязнителей окружающей среды посредством влияния на изметаболизм, проницаемость для их мембран. Накопление в почве тяжелых металлов ведет к увеличению их подвижности, к проникновению в более глубокие слои почвенного профиля, к загрязнению растительности, угнетению биоты, увеличению тяжёлых металлов грунтовых водах (15).

В связи с этим, установление степени антропогенной изменчивости почв земель сельскохозяйственного назначения является актуальным и представляет теоретическую значимость для оценки интенсивности развития элементарных почвенных процессов на сельскохозяйственных землях и определяет практическую необходимость проведения агроэкологической и гигиенической оценки почв в зонах развития негативных процессов при размещении отходов промышленного происхождения, ухудшающих качественное состояние земель, с целью разработки рекомендаций, направленных на предотвращение и снижение негативного антропогенного воздействия на экосистемы, что определило цель и задачи наших исследований.

Цель исследований: установить влияние антропогенных воздействий на экологическое состояние и степень деградационных изменений серых лесных почв сельскохозяйственных земель.

При этом решению подлежат следующие задачи:

• 1.    Оценить степень вреда, причинённого почвам сельскохозяйственных земель, в результате размещения на плодородном слое серой лесной почвы отработанных люминесцентных ламп.

• 2.    Установить степень изменения плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения по интенсивности накопления валовых форм тяжелых металлов в связи с нарушением технологии хранения и утилизации люминесцентных ламп

• 3.    Показать характер изменения величины суммарной концентрации тяжелых металлов как показателя техногенной нагрузки на агроландшафт.

Объекты и методы исследования: исследования проводили на земельном участке сельскохозяйственного назначения с почвенными пробами серой лесной почвы, отобранными на глубине 0-5 см и 5-20 см.

Отбор почвенных образцов осуществляли согласно ГОСТ 17.4.3.01-2017 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб». Для отбора проб почвы использовали лопату копательную остроконечную «ГОСТ 19596-87». Определение тяжелых металлов выполняли М-МВИ-80-2008-Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложений методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрии; определение степени загрязнения тяжёлыми металлами проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.3.06-86 «Почвы. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ»; ГОСТ 17.4.3.03-85 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ»; методические указания по определению тяжёлых металлов в почвах сельхозугодий от 10.03.1992; М.1982 ЦИНАО 157с.; М Гидрометиздат, 1981 с. 45-73; ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения»; ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы»; ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»; ГОСТ 28168-89 «Почвы. Отбор проб»; ГОСТ 17.4.1.03-84 «Охрана природы. Почвы. Термины и определения химического загрязнения»; ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния».

Результаты и обсуждение. На основании результатов исследования содержания валовых количеств тяжелых металлов в пробах почвы, взятых с глубины 0-5 см и 5-20 см согласно проведённым анализам, установлено достоверное увеличение валовых количеств меди, свинца и цинка в пробах почвы №1 и №2 в сравнении с количеством перечисленных металлов в фоновой почве на глубине 0-5 см (проба №3), и на глубине 5-20 см, (проба №4),что обусловлено размещением отработанных люминесцентных ламп на территории исследуемого земельного участка (табл. 1).

Таблица 1 – Влияние люминесцентных ламп на загрязнение серых лесных почв тяжёлыми металлами

На основании результатов исследования содержания валовых количеств тяжелых металлов в пробах почвы, взятых с глубины 0-5 см и 5-20 см согласно проведённым исследованиям, установлено достоверное увеличение валовых количеств меди, свинца и цинка в пробах почвы №1 и №2 в сравнении с количеством перечисленных металлов в фоновой почве на глубине 0-5 см, проба №3, и на глубине 5-20 см, проба №4, что обусловлено размещением отходов отработанных люминесцентных ламп на территории исследуемого земельного участка. Так, валовое количество меди возросло в 1,3 раза на глубине 0-5 см почвы и в 1,6 раза в почве на глубине 5-20 см в сравнении с содержанием валовой меди в фоновой почве. Валовое содержание свинца возросло в 1,4 раза в слое почвы на глубине 0-5 см и в 1,2 раза в почвенной пробе, взятой на глубине 5-20 см.

Наибольшие изменения в накоплении валового содержания тяжелых металлов в серой лесной почве при воздействии на почву отходов люминесцентных ламп доказаны в количестве валового цинка, содержание которого возросло в 5 раз на глубине взятия почвенной пробы 0-5 см и 3,4 раза в пробе почвы, взятой на глубине 520 см почвы, в сравнении с количеством этого металла в фоновой почве. Особого внимания требуют результаты, отражающие содержание ртути, так, количество валовой ртути в верхнем горизонте серой лесной почвы почти в 2 раза превышает количество этого металла в пробах фоновой почвы и составляет 0,25-0,27 мг/кг. Накопление указанных валовых количеств тяжелых металлов – меди, свинца, цинка и ртути в почвенных пробах земельного участка, загрязненного отходами люминесцентных ламп, в сравнении с содержанием исследуемых тяжелых металлов в фоновой, ненарушенной почве подтверждается величиной суммарного коэффициента химического загрязнения почвы (Zс), величина которого в слое 0-5 см серой лесной почвы составляет 6,05 ед., а в слое 5-20 см – 5,61 ед. и характеризует среднюю степень загрязнения почвы для растений. При этом, избыток цинка вызывает отклонения в развитии растений и ингибирует ферментативную активность организмов. Высокие концентрации валовой меди увеличивают клеточную проницаемость, нарушают метаболизм, ингибируют глутатионредуктазу. Негативное воздействие свинца проявляется в блокировке белков, ингибировании ферментов, повреждении нервной системы. Валовое содержание ртути, поступающей из отработанных люминесцентных ламп, не способно причинить серьезный вред здоровью человека в условиях короткого срока действия, но длительное срок их влияния может стать причиной возникновения заболевания.

Таким образом, размещение отходов отработанных люминесцентных ламп на серых лесных почвах земельного участка сельскохозяйственного назначения обусловило загрязнение почв, накопление в них валового содержания тяжелых металлов (меди, свинца и цинка), стало причиной порчи и резкого ухудшения почвенной среды наличием в ней полиэлементных аномалий, обусловливающих возникновение синергизма или антагонизма между макро- и микроэлементами в поглощении элементов растениями.

Выводы:

• 1.    Доказано поступление тяжелых металлов в гумусовый слой серой лесной почвы при размещении на её поверхности отходов отработанных люминесцентных ламп.

• 2.    Установлено достоверное увеличение валовых количеств меди, свинца и цинка в почвенных пробах исследуемого земельного участка. Так, валовое количество меди возросло в 1,3 раза на глубине 0-5 см почвы и в 1,6 раза в почве на глубине 5-20 см Валовое содержание свинца возросло в 1,4 раза в слое почвы на глубине 0-5 см и в 1,2 раза в почвенной пробе, взятой на глубине 5-20 см. Количестве валового цинка возросло в 5 раз на глубине 0-5 см и 3,4 раза в пробе почвы на глубине 5-20 см почвы. Валовое содержание свинца возросло в 1,4 раза в слое почвы на глубине 0-5 см и в 1,2 раза в почвенной пробе, взятой на глубине 5-20 см. в сравнении с содержанием валовых форм исследуемых металлов в фоновой почве.

• 3.    Накопление валовых количеств тяжелых металлов – меди, свинца, цинка и ртути в почве, загрязненной отходами люминесцентных ламп, в сравнении с содержанием исследуемых тяжелых металлов в фоновой, ненарушенной почве подтверждается величиной суммарного коэффициента химического загрязнения почвы (Zс), величина которого в слое 0-5 см серой лесной почвы составляет 6,05 ед., а в слое 5-20 см – 5,61 ед. и характеризует среднюю степень загрязнения почвы для растений.

• 4.    Размещение отходов отработанных люминесцентных ламп на серых лесных почвах земельного участка сельскохозяйственного назначения обусловило загрязнение почв, накопление в них валового содержания тяжелых металлов (меди, свинца и цинка), стало причиной порчи и резкого ухудшения почвенной среды наличием в ней полиэлементных аномалий, обусловливающих возникновение синергизма или антагонизма между макро- и микроэлементами в поглощении элементов растениями.