CONCENTRATIONS OF HEAVY METALS IN THE LOWLAND AND MID-MOUNTAIN ZONES OF THE KABARDINO-BALKARIAN REPUBLIC

КОНЦЕНТРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАВНИННОЙ И СРЕДНЕГОРНОЙ ЗОНАХ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Ламашвили Людмила Сайрамбаевна

научный сотрудник, ФГБУ Кабардино-Балкарский государственный заповедник»,

РФ, г. Нальчик

Беккиева Светлана Александровна

канд. хим. наук, доц., Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова»,

РФ, г. Нальчик

Атабиева Фатимат Адраевна

канд. хим. наук, Высокогорный геофизический институт,

РФ, г. Нальчик

Гущина Людмила Петровна

научный сотрудник, Высокогорный географический институт,

РФ, г. Нальчик

CONCENTRATIONS OF HEAVY METALS IN THE LOWLAND AND MID-MOUNTAIN ZONES OF THE KABARDINO-BALKAR REPUBLIC

Lyudmila Lamashvili

Researcher, Kabardino-Balkarian State Reserve",

Russia, Nalchik

Svetlana Bekkieva

Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, «Kabardino-Balkarian State Agricultural University named after V.M. Kokov»,

Russia, Nalchik

Fatimat Atabieva

Candidate of Chemical Sciences, Geophysical Institute, Russia, Nalchik

Lyudmila Gushchina

Researcher, Geophysical Institute,

Russia, Nalchik

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена мониторингу содержания тяжелых металлов в почвах равнинной и предгорной зонах Кабардино-Балкарской республики. Проведен анализ методов изучения соединений тяжелых металлов в почвах равнинной и среднегорной зон КБР. Концентрации тяжелых металлов измеряли методами: атомной эмиссионной спектрографии (АЭмС) в кислотных вытяжках из почв и атомно-абсорбционной спектрометрии (МГА 915).

ABSTRACT

This article is devoted to monitoring the content of heavy metals in the soils of the lowland and foothill zones of the Kabardino-Balkarian Republic.

Ключевые слова: тяжелые металлы, почва, атомно-абсорбционная спектроскопия, атомно-эмиссионная спектрография.

Keywords: heavy metals, soil, atomic absorption spectroscopy, atomic emission spectrography.

Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействия на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы (ТМ) – элементы, атомная масса которых более 50,0 а.е.м. Многие из них необходимы живым организмам и являются микроэлементами, однако в результате атмосферного рассеивания они значительно концентрируются в почве и становятся токсичными, негативно влияя на жизнедеятельность почвенной биоты [1]. Поэтому именно с почвы необходимо нормировать и проводить мониторинг содержания ТМ, так как почвы влияют на химический состав природных вод, воздуха, растений и, следовательно, на здоровье человека.

Почвенный анализ должен сводиться к определению механического состава почвы и глубины проникновения загрязнения [2]. Из агрохимических характеристик наиболее важной в этом случае является содержание органического вещества (гумуса).

В 2012 г. осуществлено повторное обследование почв в пунктах равнинной (правобережье р. Малка в ее устьевой зоне) и среднегорной (южный склон скалистого хребта в Безенгийском ущелье) зоны. К настоящему времени общий ряд наблюдений для этих зон включает результаты 2003-2004 годов как опорные, результаты периодических обследований 2009 и 2012 годов.

На начальном этапе исследований пробы отбирали из гумусного горизонта (горизонт А) на глубину до 35-40 см, в некоторых случаях при малой мощности горизонта А на всю его глубину. Но с 2006 г. стали выделять и отдельную пробу верхний 3-сантиметровый слой, в котором, как предполагалось, временные изменения могут быть больше выражены. Поэтому в таблицах не имеется базовых данных по верхнему слою.

Концентрации тяжелых металлов измеряли методами: атомной эмиссионной спектрографии (АЭмС) в кислотных вытяжках из почв и атомно-абсорбционной спектрометрии (МГА 915).

Данные по содержанию типичных для региона тяжелых металлов в почвах среднегорья приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Содержание тяжёлых металлов в почвах пункта многолетних наблюдений среднегорной зоны

В наименьших, ультраследовых, концентрациях в почвах содержался Мо. Его концентрация практически всегда была ниже ПО (повторных обследований) в методе АЭмС, составляющего 0,2 мг/кг, и только применение в 2012 г. более чувствительного атомно-абсорбционного метода позволило измерить концентрации этого элемента в большинстве проб. Содержание Ag также на уровне следов. Концентрации, измеренные в 2012 г., были немного выше, чем в предыдущий период. Но в луговом экотопе концентрация близка к средней 2003-2004 годов. Cr стабильно присутствовавший, хотя его концентрации были близки к ПО, в начальный период исследований, впоследствии не был обнаружен в большинстве проб. При повторных обследованиях ниже были и концентрации V. Все результаты, относящиеся к Ni в луговой подсистеме, достаточно близки между собой и могут быть отнесены к одной выборке, но в лесном экотопе концентрации, измеренные в 2009 г., были выше исходных, а в 2012 г. оказались ниже ПО (0,4 мг/кг). В 2009 г. возникли технические сложности с определением Mn, поэтому результаты в таблицах отсутствуют, а все концентрации 2012 г. были ниже концентрации 2003-2004 г., даже с учетом большого значения стандартного отклонения среднего [3,4,5,6].

Равнинная зона по механическому составу почв (супеси) и режиму выпадения осадков схожа со среднегорной зоной. Большие отличия наблюдаются в температурном режиме.

Таблица 2.

Содержание тяжёлых металлов в почвах пункта многолетних наблюдений равнинной зоны

Концентрация молибдена в почвах этого пункта больше, чем среднегорного, но также крайне низки. Причем в почве пойменного леса, протянувшегося вдоль небольшого ручья, наметилась тенденция к увеличению концентраций с глубиной, а на лугу, расположенном на возвышенной береговой террасе р. Малка, концентрация Мо в поверхностном слое была выше, чем в основном слое горизонта А. Уровень содержания серебра в 2012 г. были выше, чем в 2009 г., но ближе к исходному уровню. То есть следует признать пониженными концентрации, измеренные при обследовании 2009г. при последнем обследовании концентрации в поверхностном слое почв двух пунктов были близки между собой, но концентрация в горизонте А в среднегорье были выше [7-14].  Для почв экосистем равнинного пункта характерно относительно постоянное содержание свинца на уровне 8-10 мг/кг. Концентрации свинца, отмеченные в последние годы в среднегорном пункте ниже этого уровня, а исходные средние концентрации в 1,5 раза выше. Не отличаются от исходного уровня и концентрации хрома, измеренные в последние годы, включая значения ниже ПО, которые тоже встречались при расчете средней концентрации за 2003-2004 гг. Концентрации никеля в 2012 г. оказались ниже всех значений предыдущих лет, едва достигая 1 мг/кг. При повторных обследованиях ванадий был обнаружен во всех пробах, в 2009 г. его концентрация была на уровне 1,2-1,3 мг/кг, а в 2012 г на уровне 0,5 – 0,8 мг/кг, а в начальный период ванадий содержала только одна проба из шести, которая относилась к почве под лесом. Базовые концентрации цинка заметно выше тех, которые были зарегистрированы впоследствии, учитывая широкое варьирование значений, участвовавших в расчете средней, ни одна из концентраций, найденных при повторных обследованиях, не выходит за рамки исходного уровня. Концентрации Mn в 2012 г. тоже были намного ниже отмечавшихся в 2003-2004 гг. Причем в почве лесного массива отмечалось, как и для Мо, направленное изменение концентраций по профилю, но обратное: концентрации с глубиной убывали [15, 16, 17-20].

По результатам геохимических исследований было установлено, что содержание ТМ на обследованных территориях находятся в пределах естественного фона и не превышают предельно допустимые значения. 

Список литературы:

1. Геннадиев А.Н., Герасимова М.И. Почвоведение. – М.: Агропромиздат. 1978. – С. 32.
2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – Москва: Изд-во МГУ, 1970 – 488 с.
3. Методика микроэлементов в природных объектах при проведении геофизических исследований / Бурцев И.И., Бурцева Л.В., Воробьева Т.И., Гущина Л.П., Павленко В.К., Шведов С.В. // Тр. ВГИ, 1979, вып. 45, С. 19-25.
4. Никольский В.П., Матерова Е.А. Ионоселективные электроды. Л.: Химия. 1980, 238 с.
5. Влияние состава пород на химический состав воды высокогорных рек. / Коновалов Г.С., Куцева П.П. // Гидрохимические материалы. 1968., Т. 42, с. 54-57.
6. ГОСТ – 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа;
7. ГОСТ – 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО.
8. Методические указания по определение тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. Издание 2-е, переработанное и дополненное. Москва. 1992.
9. ГОСТ 28353.1-89. Серебро. Метод атомно-эмиссионного анализа.
10. ГОСТ 31382-2009. Медь. Методы анализа.
11. Воробьева Л.А. Химический анализ почв / Л.А. Воробьева. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 272 с.
12. ГН. 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве.
13. Гриндель Н.М. Фотометрические методы в почвенном анализе / Н.М. Гриндель. – М.: Изд-во МГУ, 1982. – 247 с.
14. Практикум по агрохимии / под ред. В.Г. Минеева. – М.: Изд-во МГУ, 2001. – 687 с.
15. Якунина И.В. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг: учеб. пособие / И.В. Якунина, Н.С. Попов. – Тамбов, 2009. – 188 с.
16. Отчет НИР Высокогорного геофизического института.
17. Лебедева М.И. Практикум по аналитической химии / М.И. Лебедева, Б.И. Исаева, И.В. Якунина. Под общей ред. М.И. Лебедевой. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. – 80 с.
18. Найденко В.В. Эколого-экономический мониторинг окружающей среды. Учебное пособие / В.В. Найденко, Л.Н. Губанов, А.Н. Косариков, И.М. Афанасьева, А.В. Иванов. – Нижний Новгород, 2003. – 186 с.
19. Чибисова, Н.В. Практикум по экологической химии: Учебное пособие / Н.В. Чибисова – Калинингр. ун-т. – Калининград 1999. – 94 с.
20. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А.В. Соколова. – М., 1975.