В настоящее время проблемы экологии и отношения человека к природе становятся все более актуальными. С ростом научного прогресса и промышленного производства увеличивается и негативное антропогенное воздействие на природу. Происходит загрязнение элементов биосферы: воды, почвы и воздуха. На сегодняшний день решение проблемы сохранения окружающего мира в наиболее благоприятном состоянии для проживания людей, сохранения и поддержания качества их жизни является приоритетной задачей. Также важна задача уменьшения негативного воздействия на природу со стороны человека для приостановления процессов ее разрушения.
Одним из основных компонентов биосферы является почва. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы и изменения, происходящие в биосфере. Почва играет огромную роль в накоплении органического и минерального вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет важные функции: биогеоценотические, ноосферные и биосферные. Почва в наибольшей степени подвергается антропогенному воздействию. Она поглощает, разрушает и нейтрализует различные загрязнения. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится [1, с. 102].
С каждым годом, как отмечается многими исследователями (Е.Н. Тихоновой [2, с. 81–82], В.П. Серединой [3, с. 284–285], Д.Ю. Ступиным [4, с. 310–312]), все большую актуальность приобретает тема загрязнения почв различными токсикантами, поступающими в нее в результате промышленной, производственно-хозяйственной и экономической деятельности. Так, приоритетными загрязнителями почвы являются:
1. Тяжелые металлы, поступающие в почву в результате деятельности предприятий металлургической и медеплавильной, машиностроительной и химической промышленности. На поверхность земли поступают медь, цинк, свинец, никель, молибден, кобальт, ртуть, железо, марганец. Тяжелые металлы делятся по классам опасности. К I классу относят кадмий, ртуть, свинец, цинк, ртуть, бериллий; ко II – кобальт, хром, медь, молибден, никель; к III – барий, вольфрам, стронций [5, с. 213]. Тяжелые металлы вызывают у человека серьезные физиологические нарушения, токсикоз, аллергию, онкологические заболевания, отрицательно влияют на зародыш и генетическую наследственность [6, с. 231].
2. Нитраты. Как известно, азот необходим растениям для их нормальной жизнедеятельности, потеря его почвой особенно опасна. Это приводит к торможению роста и делению растительных клеток, поскольку азот нужен для синтеза белков, хлорофилла, при этом снижается и производство органического вещества [7, с. 103]. Но следует отметить, что азот в виде нитратов при повышенном содержании может наносить вред живым организмам (тканевая гипоксия, анемия).
3. Органические вещества (фенолы, пестициды). Пестициды применяются в сельском хозяйстве для борьбы с сорняками, насекомыми, различными болезнями. Накапливаясь в почвах, пестициды отрицательно действуют на растения, а попадая в живые организмы, в основном по пищевым цепям, являются причиной многих заболеваний [8, с. 43].
Цель работы: изучение аналитических показателей проб почвы Бирска и Бирского района республики Башкортостан, подвергающихся разным антропогенным воздействиям.
Материалы и методы исследования
В работе приведены результаты аналитических показателей проб почвы Бирска и Бирского района республики Башкортостан, подвергающихся различным антропогенным воздействиям.
Объектами исследования стали образцы почвы:
№ 1 – Полигон твердых бытовых отходов г. Бирска.
№ 2 – Агрокомплекс с. Бурново Бирского района.
№ 3 – Автозаправочная станция (АЗС) «Башнефть» г. Бирска.
№ 4 – Участок окрестности с. Калинники Бирского района.
Объекты № 1–3 являются участками, подвергающимися значительному воздействию со стороны человека, объект № 4 не подвержен антропогенному воздействию. Участки, с которых были отобраны пробы почв, отмечены на картах (рис. 1, 2).
В ходе исследования были заложены пробные площади, на которых проводился отбор образцов почв по общепринятым методикам по ГОСТ 17.4.4.02-84 [9] для химического анализа методом конверта с вышеуказанных территорий.
Результаты исследования и их обсуждение
Подготовка проб почв к анализу проводилась по ГОСТ 26483-85 [10]. По данному стандарту была приготовлена водная и солевая вытяжка и с помощью pH-метра (настроенный по трем буферным растворам: 4.01, 6.86, 9.18) измерен их водородный показатель. Данные измерений приведены в табл. 1.
Для всех почв было определено количество органического вещества (гумуса), влажности. Полученные данные измерений приведены в табл. 2.
По содержанию гумуса (1,5–3,0 %), водородному показателю и влажности (до 26 %) все исследуемые пробы почв можно отнести к дерново-подзолистым.
На практике по показателям влажности почву делят на сухую (влажность 10–15 %), свежую (влажность 20–30 %), сырую (влажность 31–50 %) и мокрую (влажность более 50 %), когда вода выпускает влагу без давления. Все исследуемые образцы почвы можно отнести к сухой почве, так как показатели влажности варьируются от 10 до 15 %.
По значениям обменной кислотности образец с полигона ТБО можно отнести к сильнокислому виду почв (рН < 4,0); образец с агрокомплекса с. Бурново – к близкому к нейтральному виду (рН = 5,5 – 6,0); почву участка с окрестности с. Калинники – к нейтральным почвам (рН = 6,0 – 7,0); с территорий АЗС – к щелочным почвам (pH > 7).
Рис. 1. Участки отбора проб № 1–3
Рис. 2. Участок отбора пробы № 4
Таблица 1
pH водной и солевых вытяжек почв
|
ПДК |
Полигон ТБО г. Бирск |
Агрокомплекс с. Бурново |
АЗС г. Бирск |
Участок окрестности с. Калинники |
|
|
pH водной вытяжки |
5–8 |
6,8 |
6,9 |
6,9 |
6,8 |
|
pH солевой вытяжки |
5–8 |
6,3 |
5,6 |
6,7 |
5,9 |
Нитраты необходимы растениям для роста и развития, но при повышенном содержании они могут наносить вред живым организмам, следовательно, для них установлена ПДК. Значения показателей нитратов в исследуемых образцах находятся в пределах значений ПДК. Азот, находящийся в нитритной форме, при достаточном увлажнении почвы и при активной деятельности микроорганизмов очень быстро окисляется до нитратного азота, поэтому содержание его в исследуемых образцах незначительное. Аммонийный азот необходим растениям для их жизнедеятельности. Он не приносит вред живым организмам, поэтому его предельное значение не установлено. Содержание ионов аммония во всех исследуемых образцах менее 10. Данные значения относятся к очень низкому содержанию.
Повышенное содержание хлорид-ионов в исследуемых образцах свидетельствует о засолении почв данных участков, что, вероятно, связано c содержанием данного вида анионов в подземных водах, которые протекают по данным территориям.
Определение тяжелых металлов и мышьяка проводили атомно-абсорционным методом по М-МВИ-80-2008 [11]. Результаты измерений занесены в табл. 3. Данные приведены в сравнении с ПДК данных веществ в почве с учетом фона (кларка) по ГН 2041-06 [12].
По результатам проведенных испытаний превышение ПДК тяжелых металлов и мышьяка в исследованных образцах почвы не обнаружено. Однако отмечается повышенное содержание меди и свинца в пробах почв на территориях полигона ТБО и АЗС и никеля в пробах почв, взятых с участков агрокомплекса с. Бурново и АЗС. Концентрация остальных элементов примерно одинакова во всех исследуемых объектах, что соответствует естественному содержанию в данных условиях.
Содержание меди, марганца и цинка в исследуемых образцах связано с наличием их в почвообразующих породах и внесением в виде удобрений в качестве микроэлементов, необходимых для нормальной жизнедеятельности растений.
Таблица 2
Состав почвы и общие показатели
|
Наименование вещества |
Полигон ТБО г. Бирска |
Агрокомплекс с. Бурново |
АЗС г. Бирска |
Участок окрестности с. Калинники |
Величина ПДК (мг/кг) с учетом фона |
|
Гумус, % |
2,5 |
3,2 |
1,3 |
2,8 |
|
|
Влажность |
10,68 |
14,53 |
11,15 |
13,84 |
|
|
Кислотность обменная |
3,6 |
5,9 |
7,6 |
7,0 |
|
|
Нитраты (по N03-) (мг/кг) |
2,7 |
7,5 |
5,6 |
4,3 |
130,0 |
|
Нитриты (по NO2-) (мг/кг) |
1,5 |
1,5 |
1,4 |
1,8 |
Не установлена |
|
Азот аммонийный (мг/кг) |
4,9 |
9,0 |
4,4 |
5,5 |
Не установлена |
|
Хлориды (мг/кг) |
672,49 |
775,39 |
693,26 |
871,76 |
560 |
Таблица 3
Содержание в почвах тяжелых металлов и мышьяка
|
Наименование вещества |
Формула |
Полигон ТБО г. Бирска (мг/кг) |
Агрокомплекс с. Бурново (мг/кг) |
АЗС г. Бирска |
Участок окрестности с. Калинники |
Величина ПДК (мг/кг) с учетом фона |
|
Медь |
Сu |
0,940 |
0,540 |
1,007 |
0,108 |
3,0 |
|
Никель |
Ni |
0,749 |
0,987 |
1,308 |
0,632 |
4,0 |
|
Марганец |
Mn |
635,61 |
605,47 |
765,2 |
557,95 |
1500 |
|
Цинк |
Zn |
1,932 |
1,623 |
1,974 |
1,342 |
23,0 |
|
Свинец |
Pb |
0,786 |
0,456 |
0,721 |
0,421 |
6,0 |
|
Ртуть |
Hg |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
2,1 |
|
Мышьяк |
As |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
2,0 |
Таблица 4
Содержание в почве органических веществ
|
Наименование вещества |
Полигон ТБО г. Бирска |
Агрокомплекс с. Бурново |
АЗС г. Бирска |
Участок окрестности с. Калинники |
Величина ПДК с учетом фона |
|
Летучие фенолы (мг/кг) |
<0,01 |
<0,01 |
<0,01 |
<0,01 |
2,1 |
|
ГХЦГ (гексахлорциклогексан) (мг/кг) |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
0,1 |
|
ДДТ и его метаболиты (мг/кг) |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
0,1 |
Содержание никеля в почвах связано с использованием сельскохозяйственной техники, изготовленной из этого металла, с осадками сточных вод и использованием некоторых видов фосфорных удобрений.
Наличие в образцах почвы свинца связано с использованием на протяжении многих лет тетраэтилсвинца в качестве присадки для повышения октанового числа в топливе.
Концентрация токсичных элементов (ртуть, мышьяк) меньше предела обнаружения, предусмотренного соответствующей методикой.
Определение в пробах пестицидов проводилось хроматографическим методом по методикам, регламентируемым ГОСТ Р 53217-2008 [13]. Определение фенолов – фотометрическим методом по методике ПНД Ф 16.1:2.3:3.44-05 [14]. Результаты исследований приведены в табл. 4.
По данным проведенных исследований органические вещества (фенолы, пестициды) в образцах почвы не обнаружены.
Выводы
В ходе проведения испытаний изучен состав исследуемых образцов почв, определены их аналитические показатели. По результатам испытаний можно сделать вывод о том, что в исследуемых образцах почв Бирска и Бирского района превышение содержания тяжелых металлов, токсичных элементов, нитратов, фенола и пестицидов не обнаружено, что указывает на благоприятное состояние почв Бирска и Бирского района Республики Башкортостан. Полученные материалы могут служить основой для дальнейшего мониторинга данных территорий.