Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ (КАЗАХСТАН) В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕНЕЗА

Сейткасымова Г.Ж. 1 Хантурина Г.Р. 1
1 Национальный центр гигиены труда и профзаболеваний МЗ и СР РК
В статье изложены результаты исследования почв с целью выявления в них солей тяжелых металлов методом фотометрического анализа. Из рассматриваемых металлов по степени накопления в почвенном покрове преобладает цинк в 5,2 раз (Zn > Cu). Следует отметить, что величина содержания обнаруженных в почвенных пробах тяжелых металлов значительно ниже существующих пределов допустимой концентрации.
антропогенез
почва
тяжелые металлы
фотометрический анализ
1. Терешкевич Д.П. Медико-социальные и эпидемиологические аспекты здоровья населения в зоне экологического бедствия Приаралья Республики Казахстан: автореф. дис. … д-ра PhD:14.00.33 – Астана, 2011. – 152 с.
2. Программа по комплексному решению проблем Приаралья на 2004–2006 годы.
3. Алибеков Л.А., Алибекова С.Л. Социально-экономические последствия процесса опустынивания в Центральной Азии // Вестник Российской Академии наук. – 2007. – Т. 77, № – С. 420-425.
4. Тяжелые металлы в окружающей среде. – М.: Изд-во МГУ, 1980.
5. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. – Новосибирск: Наука, 1991.
6. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. – М.: Наука, 1985.
7. Курамшина Н.Г., Курамшин Э.М., Лапиков В.В. Комплексный экологический мониторинг водных экосистем в условиях техногенеза // Экологические системы и приборы. – 2004. – № 8. – С. 9–11.
8. Ефимова И.В., Безгодов И.В., Бичев С.С., Донских И.В., Гребенщикова В.И. Медико-экологические проблемы длительного техногенного загрязнения почвы в Иркутской области // Гигиена и санитария. – 2012. – № 5. – С. 42–44.
9. Алибеков Л. А., Алибекова С. Л. Социально-экономические последствия процесса опустынивания в Центральной Азии // Вестник Российской Академии наук. – 2007. – Т. 77. – С. 420–425.
10. Каганов Ю.Т. Коэволюция биосферы и техносферы: проблемы и решения // Синергетическая парадигма. Нелинейное мышление в науке и искусстве. – Москва: Прогресс – Традиция, 2002. – 447 c.
11. Кулманов М.Е., Амрин К.Р., Кенесарив У.И., Сакбаев О.О. Гигиенические и экономические проблемы гидросферы и здоровья населения в зоне Казахстанской части Приаралья // Здравоохранение Казахстана. – 1993. – № 3. – С. 17.
12. Омарова Т.А., Казангапова Н.Б. Уровень пестицидного загрязнения реки Сырдарьи и малого моря // Медицинские, социальные и экологические проблемы Приаралья. – Алматы. – 1992. – С. 126–127.
13. Пинский Д.Л., Орешкин В.Н. Тяжелые металлы в окружающей среде// Экспериментальная экология. – М.: Наука, 1991. – С.201-212.
14. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты 21 века: Уч. пособие. – М., 2002. – 204 с.
15. ГОСТ 17.4.4.02-84. Отбор проб почвы для химического анализа.
16. Хантурина Г.Р., Сембаев Ж.Х., Сейткасымова Г.Ж., Федорова И.А. Современные методы определения химических веществ в окружающей среде // Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности». – Тамбов, 2014. – Ч.9. – С.147–149.

Основной причиной сложной экологической обстановки в Приаралье явилось крупномасштабное антропогенное вмешательство – развитие промышленности, применение в технологических процессах разнообразных химических веществ, больших выбросов промышленных предприятий, использование пестицидов и химических удобрений в сельском хозяйстве. Повсеместное расширение площадей под орошение в долинах рек Сырдарья и Амударья сопровождалось не только изъятием воды, нарушением гидрологического режима рек, засолением плодородных земель, но и внесением в окружающую среду громадного количества загрязняющих веществ.

Актуальными остаются проблемы опустынивания, связанные с эрозией песчаных почв (дефляцией), засолением ирригационных земель, сокращением тугайных и саксауловых лесов региона, неустроенностью фермерских хозяйств. Из-за роста антропогенного давления, увеличения численности населения, промышленных предприятий, транспорта, химизации сельского хозяйства, относительное равновесие в системе «природа-человек» нарушилось.

В Приаралье наиболее существенной проблемой является опустынивание, которое проявляется в деградации экосистем, снижении уровня жизни населения, повышении заболеваемости местных жителей. Особую остроту для Кызылординской области приобрела проблема загрязнения окружающей среды, на территории которой располагается Казахстанская часть Аральского моря [1]. Площадь осушенного дна Аральского моря в Казахстане занимает более 50 00 кв.км и представляет новую солончаковую пустыню со слабо сформированными экосистемами преимущественно пустынного типа. Процесс осушки продолжается на юго-западе Республики, а так же в Узбекистане [2]. В настоящее время большая часть Центральной Азии характеризуется неблагоприятным экологическим состоянием и развитием всех типов опустынивания [3].

Значительная часть территории занята песками, супесчаными и солонцеватыми почвами почти лишенные растительности. В пойме Сырдарьи – аллювиально-луговые, часто засолённые почвы. Почвенный покров представляет собой сложнейший механизм, регулирующий взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой, но наряду с этим почва является не только объектом воздействия, но и источником загрязнения сопредельных сред и негативного влияния на здоровье человека. Интенсивность антропогенной нагрузки наиболее сильно прослеживается при исследовании почвы, верхние горизонты которого накапливают тяжелые металлы [4]. Именно почва выполняет важнейшую роль буфера и очистителя, принимая на себя отходы и выбросы. Она накапливает загрязняющие вещества: тяжелые металлы, углеводороды, пестициды, защищая воды и очищая от них атмосферу. Кроме того, в хорошо промываемых, песчаных почвах тяжелые металлы легко просачиваясь в грунтовые воды быстро разносятся ими.

Обычно в почвах металлы содержатся в виде металлсодержащих солей и комплексных металлорганических соединений. Песчаные и супесчаные почвообразующие породы содержат небольшое количество тяжелых металлов [5,6]. Песчаные породы характеризуются наиболее высокой фильтрационной способностью, что показывает низкие полученные значения анализированных проб. на подвижность металлов в почвах оказывают влияние их степени окисления, которые зависят от окислительно-восстановительных свойств почвы. В условиях окисления миграционная контрастность сильно подвижна и очень слабая миграция в среде, где преобладают процессы восстановления.

Антропогенное поступление тяжелых металлов в почву связано с разнообразными источниками. Наиболее мощные потоки тяжелых металлов возникают вокруг предприятий химической и нефтеперерабатывающей, уранодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии [7-10]. Так около 95 % токсинов попадают в виде техногенной пыли, большая часть в виде сухих осадков, 15-20 % с атмосферными осадками. В дополнении к антропогенным источникам тяжелых металлов, загрязняющих почву, относят удобрения (органические и минеральные), сточные воды, бытовой мусор [11, 12, 13, 14].

Объектом исследования были выбраны экологически неблагополучные регионы Кызылординской области – населенные пункты: г. Аральск, п. Айтеке-би, п. Жосалы, п. Жалагаш, п. Шиели. на каждой исследуемой территории отбирали от 11 до 23 точек проб почвы (г. Аральск – 23 точки, п. Айтеке-би – 19 точек, п. Жосалы – 11 точек, п. Жалагаш – 13 точек, п. Шиели – 20 точек). Количество проведенных анализов в пробах почвы составило 86 исследований.

Цель, задачи исследования: определить содержание тяжелых металлов в почвах населенных пунктов Кызылординской области (г. Аральск, п. Айтеке –би, п. Жосалы, п. Жалагаш, п. Шиели) методом фотометрического анализа. Изучить накопление подвижных форм тяжелых металлов в почвах районов, прилегающих к Приаралью.

Материалы и методы исследования

Отбор проб и анализ почвы проводили по утвержденной методике «Отбор проб почвы для химического анализа» [15, 16], с глубины 5–20 см, одноразово в течение светового дня на площадках из одного горизонта (вес грунтовый пробы 1 кг). Пробы почвы высушивали до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре, удаляя крупные комки и включения. Почву растирали в ступке, просеивали через сито (d=1 мм). Распределив почву ровным слоем в 1 см, отбирали точечные пробы шпателем не менее чем из пяти мест и путем их смешивания составляли объединенную пробу. Исследования были проведены с почвенной вытяжкой, которую готовили по стандартной методике. Метод основан в извлечении подвижных соединений солей тяжелых металлов, таких как медь, цинк из почвы ацетатно-аммонийным раствором с рН 4,8 при отношении почвы к экстрагирующему раствору 1:9 и последующем определении фотометрическим методом: меди – с диэтилдитиокарбаматом свинца, цинка – с дитизоном.

Концентрацию ионов металлов (медь, цинк) в почвенной вытяжке определяли фотометрическим методом на спектрофотометре по существующим методикам для каждого металла.

Условия определения меди из полученных почвенных вытяжек следующие: кювета спектроколориметра с просвечиваемым слоем толщиной 20 мм, длина волны 436 нм, фотометрировали относительно четыреххлористого углерода (ч.д.а.). Можно использовать светофильтры с максимумом пропускания 420–450 нм.

Условия определения цинка из полученных почвенных вытяжек следующие: кювета спектроколориметра с просвечиваемым слоем толщиной 10 мм, длина волны 538 нм, фотометрировали относительно четыреххлористого углерода (ч.д.а.). Можно использовать светофильтры с максимумом пропускания 520–510 нм.

Для определения концентрации ионов металлов использовался метод градуировочного графика, а в качестве эталонного раствора – растворы соответствующих металлов в соляной кислоте. Далее готовились градуировочные растворы (растворы сравнения) известной концентрации и замерялась их оптическая плотность, по результатам этих замеров строился градуировочный график.

Проанализировано 86 проб, для каждой пробы выполнены серии n=3, ошибка в пределах 20 % , с доверительной вероятностью Р=0,95. При проведении исследования учитывались тип почвы, в которых выявлялось загрязнение и антропогенное воздействие (таблица).

Результаты исследования и их обсуждение

Фотометрический анализ проб почвы, отобранных в теплый период года в населенных пунктах Кызылординской области показал, что содержание исследуемых металлов не превышало предельно допустимой концентрации, находилось в пределах санитарных норм. Это свидетельствует о том, что анализируемый объект относится к классу незагрязненной почвы.

Статистические характеристики данных почвы на территории Кызылординской области в 2014 году (теплый период)

Населенный пункт

n,

кол-во проб

M±m, мг/кг

ДИ

Размах колебаний (Min-Max)

ПДК, мг/кг

Кратность к ПДК

Кларк мг/кг

Крат-ность к кларку

г. Аральск

Zn

23

2,8±0,3

2,3:3,4

0,8-5,2

23

0,1

83

0,0004

Cu

23

0,2±0,03

0,1:0,3

0,06-0,6

3

0,07

47

0,007

п. Айтеке-би

Zn

19

4,4±0,2

3,9:4,9

1,7-5,7

23

0,2

83

0,05

Cu

19

0,6±0,01

0,3:0,8

0,2-2,5

3

0,2

47

0,01

п. Жосалы

Zn

11

2,9±0,4

2,1:3,7

1,4-5,05

23

0,1

83

0,04

Cu

11

0,3±0,07

0,09:0,4

0,03-0,9

3

0,09

47

0,005

п. Жалагаш

Zn

13

4,5±0,2

4,0:5,04

2,6-5,8

23

0,2

83

0,05

Cu

13

0,3±0,05

0,2:0,4

0,2-0,7

3

0,1

47

0,01

п. Шиели

Zn

20

4,0±0,2

3,5:4,5

2,1-5,5

23

0,2

83

0,05

Cu

20

0,2±0,04

0,1:0,3

0,04-0,9

3

0,08

47

0,005

Примечание. ДИ – доверительные интервалы [–95 %:+95 %].

В таблице приведены результаты оценки уровня загрязнения почвы тяжелыми металлами цинка (1 класс опасности) и меди (2 класс опасности).

В ходе эксперимента получена оценка нижнего предела обнаружения данных тяжелых металлов: меди – 0,1 мг/кг, цинка-0,2 мг/кг при исходной навеске 5 гр, объеме рабочего раствора 50 мл. по данным собственных исследований в населенных пунктах Кызылординской области (г. Аральск, п. Айтеке-би, п. Жосалы, п. Жалагаш, п. Шиели.) в теплый период года во всех пробах почвы содержание высокой концентрации металлов не обнаружено. Суммарный индекс загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами (Zс) менее 1,0, что свидетельствует о незагрязненности почвы. Следует отметить, что величина содержания обнаруженных в почвенных пробах тяжелых металлов значительно ниже существующих пределов допустимой концентрации.

Выводы

Из рассматриваемых металлов по степени накопления в почвенном покрове преобладает цинк в 5,2 раза (Zn > Cu). 2. Суммарный индекс загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами составил (Zс) менее 1,0, что свидетельствует о незагрязненности почвы.


Библиографическая ссылка

Сейткасымова Г.Ж., Хантурина Г.Р. СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ (КАЗАХСТАН) В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕНЕЗА // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 1-3. – С. 454-456;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34913 (дата обращения: 16.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074