Экологическая оценка почвенного и снежного покрова Владимирской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых

РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева

Владимирский НИИ сельского хозяйства

Экологическая оценка почвенного и снежного покрова Владимирской области

УДК 631.45:57.042:57.048(470.314)

Рагимов А.О., Мазиров М.А., Зинченко С.И.

Аннотация

В работе представлены результаты экологического анализа почвенного и снежного покрова Владимирской области. Установлен ряд по распределению тяжелых металлов в почвах Владимирской области. Установлено, что почвы Владимирской области не загрязнены тяжелыми металлами. В то же время основными загрязнителями снежного покрова являются Pb, Mn, Cu.

Ключевые слова: почва, тяжелые металлы, загрязнение тяжелыми металлами, почвенный покров, снежный покров

Введение

Проблемы загрязнения природной среды различными загрязнителями, особенно тяжелыми металлами (ТМ) [1], являются одними из наиболее приоритетных для сельскохозяйственного комплекса, в первую очередь, в связи с необходимостью производства экологически чистой продукции [2]. Одними из важнейших причин загрязнения являются выбросы промышленных производств, применение минеральных и органических удобрений, неправильная утилизация отходов животноводческих комплексов и т.д.

Почвенный покров, содержащий высокие концентрации загрязнителей, почти навсегда нарушает процессы сельскохозяйственного производства, а также производство экологически чистой продукции. В качестве примера можно привести территорию Чернобыля, Фукусимы, а также Челябинскую область, где производство экологически чистой продукции практически невозможно.

Важной проблемой для изучения поведения тяжелых металлов можно считать их постоянное накопление и сохранение в почвенном покрове в течение длительного периода времени [3, 4, 5]. Условия среды оказывают прямое действие на дальнейшее поведение поллютантов в почвенном покрове. Велика роль загрязнения природной среды и в отношении человека [6]. Владимирская область, как и все остальные регионы России, столкнулась с проблемой падения качества почвы, и на основании проведенных расчетов [7, 8, 9] можно утверждать, что процесс стремительного убывания плодородия будет только продолжаться.

Цель исследования заключалась в выявлении распределения загрязнения почвенного и снежного покрова тяжелыми металлами, а также степени варьирования значений этих показателей по районам Владимирской области.

Задачи исследования. Провести исследование снежного и почвенного покрова области на предмет содержания тяжелых металлов и превышения их концентраций в природной среде.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования стала Владимирская область, имеющая в своем составе 16 муниципальных районов. Площадь области составляет 29084 км² (0,2 % от всей площади России). Наибольшим по площади районом является Гусь-Хрустальный (15% от площади области), наименьшим - Муромский (3%). Остальные районы области в среднем занимают по 6% от площади области.

Отбор почвенных проб проводили в весенне-осенний период 2013 года. Почвенный покров территории районов Владимирской области характеризуется разнокачественной структурой с разным уровнем почвенного плодородия [6, 10, 11, 12, 13].

Образцы снега отбирались в 2013 году в зимне-весенний период, однако одним из главных приоритетов отбора было время до наступления снеготаяния. Оценку степени загрязнения снежного покрова на предмет превышения ПДК проводили согласно нормативам для водоемов рыбохозяйственного назначения [14]. В первую очередь, это обусловлено тем, что на сегодняшний день нормативы оценки загрязнений атмосферных осадков не разработаны, а в дальнейшем под действием физико-химических процессов в системе природного ландшафта имеет место дальнейшее влияние на загрязнение сопредельных природных сред. Отбор почвенных образцов проводили согласно методическим указаниям по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения [15].

Результаты и обсуждение

Во Владимирской области насчитывается более 1000 промышленных предприятий и организаций. Важным элементом в комплексе гео-химико-экологического мониторинга Владимирского региона является загрязнение снежного покрова и почв тяжелыми металлами и уровень мощности гамма-излучения почв. Содержание ТМ в почвах Владимирской области неоднородно по своей геохимической структуре. В таблице 1 приведены диапазоны варьирования ТМ в почвах Владимирской области.

Таблица 1. Диапазон варьирования и среднее содержание тяжелых металлов в почвах Владимирской области

На рис. 1 отображено распределение содержания подвижных форм тяжелых металлов в почвах Владимирской области.

Рис. 1. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах Владимирской области

Из рис. 1 видно, что наиболее низкие концентрации подвижных форм ТМ приходятся на следующие районы: Cu - Меленковский и Судогодский (по 0,2 мг/кг); Zn - Гусь-Хрустальный (0,6 мг/кг); Cd - Петушинский и Селивановский (по 0,16 мг/кг); Pb - Гороховецкий (0,33 мг/кг); Co - Муромский (0,12 мг/кг), Гороховецкий (0,13 мг/кг); Ni - Александровский и Вязниковский (по 0,33 мг/кг). Наиболее же высокие концентрации подвижных форм ТМ наблюдаются в следующих районах: Cu - Петушинский (0,34 мг/кг) и Кольчугинский (0,33 мг/кг); Zn - Петушинский (1,6 мг/кг) и Гороховецкий (1,73 мг/кг); Cd - Гороховецкий (0,28 мг/кг); Pb - Петушинский (0,81 мг/кг) и Меленковский (0,80 мг/кг); Co - Ковровский (0,33 мг/кг); Ni - Селивановский (0,71 мг/кг).

Распределение содержания валовых форм тяжелых металлов по районам Владимирской области также характеризуется разной степенью аккумуляции в почвах (рис. 2). Так же, как и в случае с подвижными формами, наиболее низкие концентрации валовых форм ТМ приходятся на районы: Cu - Гусь-Хрустальный (1,9 мг/кг); Zn - Гусь-Хрустальный (12,7 мг/кг); Cd - Гусь-Хрустальный, Киржачский, Меленковский, Селивановский и Судогодский (по 0,20 мг/кг); Pb - Селивановский (2,60 мг/кг); Co - Селивановский (2,60 мг/кг), Гусь-Хрустальный (2.70 мг/кг); Ni - Гусь-Хрустальный (2,90 мг/кг); Mn - Судогодский (196,3 мг/кг).

Рис. 2. Содержание валовых форм тяжелых металлов в почвах Владимирской области

Наиболее высокие концентрации валовых форм ТМ приходятся на Суздальский и Юрьев-Польский районы: по содержанию Cu (9,3 мг/кг и 9,5 мг/кг, соответственно), Zn (34,3 мг/кг и 35,3 мг/кг), Cd (0,4 мг/кг и 0,5 мг/кг), Ni (15 мг/кг и 18 мг/кг). По содержанию Pb наиболее высокие концентрации приходятся на Собинский район (10,6 мг/кг). По величине содержания Co наиболее выделяется Юрьев-Польский район (8,8 мг/кг). Содержание марганца наиболее увеличено в Кольчугинском (422,3 мг/кг) и Александровском (425,0 мг/кг) районах. В первую очередь, высокое в пределах ПДК содержание валовых форм ТМ обусловлено интенсивной хозяйственной деятельностью человека, агрохимическими свойствами почв районов, а также суглинистым и глинистым гранулометрическим составом.

Превышения средних по области значений содержания тяжелых металлов по районам представлены в таблице 2.

Таблица 2. Превышения среднего областного показателя по содержанию подвижных и валовых форм тяжелых металлов

П. - подвижная форма; В. - валовая форма; н.с. - ниже среднего

Согласно представленной таблице, Кольчугинский, Собинский, Суздальский и Юрьев-Польский являются районами с наиболее высокой, но находящейся в пределах ПДК, степенью загрязнения тяжелыми металлами. Содержание ТМ ниже среднего областного показателя приходится на Гусь-Хрустальный район. владимирский металл загрязнитель снежный

Химические показатели загрязнения снежного покрова являются приоритетными индикаторами загрязнения всей атмосферной среды. Химический анализ снега районов Владимирской области на содержание нитратов (NO₃), хлоридов (Cl), сульфатов (SO₄), кальция (Ca) и магния (Mg) представлен в таблице 3.

Таблица 3. Химический анализ снежного покрова Владимирской области

Средние областные показатели по содержанию нитратов (NO₃), хлоридов (Cl), сульфатов (SO₄), кальция (Ca) и магния (Mg) в снежном покрове не вызывают опасений, т.к. находятся в пределах ПДК.

Немаловажным критерием экологической обстановки в регионе является загрязнение снежного покрова тяжелыми металлами, осаждение которых происходит в результате антропогенного воздействия на атмосферу в целом. Химический анализ снега позволил выделить диапазоны варьирования основных тяжелых металлов в снежном покрове Владимирской области (табл. 4).

Таблица 4. Диапазоны варьирования содержания тяжелых металлов в снежном покрове Владимирской области

Распределение содержания тяжелых металлов в снежном покрове представлено на рис. 3.

Рис. 3. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове Владимирской области

Из рис. 3 видно, что основными загрязнителями снежного покрова области являются Cu, Mn, Pb. Установлено, что концентрация меди в снеге превышает ПДК во всех районах области. Содержание свинца превышает допустимые концентрации в большинстве районов, за исключением Александровского, Вязниковского, Гороховецкого, Камешковского, Муромского, Петушинского и Суздальского. В Камешковском и Муромском районах содержание свинца (по 0,006 мг/л) находится в пограничном состоянии с ПДК. Повышенные концентрации марганца в снежном покрове превышают ПДК только в Александровском (0,02 мг/л), Собинском (0,03 мг/л) и Судогодском (0,02 мг/л) районах. В Ковровском и Муромском районах содержание марганца (по 0,01 мг/л) находится в пограничной с ПДК концентрации.

Превышений содержания цинка в снежном покрове не выявлено, хотя стоит отметить его пограничное с ПДК содержание (по 0,01 мг/л) в Вязниковском, Гороховецком, Гусь-Хрустальном, Ковровском, Меленковском, Собинском и Суздальском районах. Пограничное с ПДК содержание кобальта (по 0,01 мг/л) выявлено в Селивановском и Судогодском районах. В остальных районах области содержание тяжелых металлов, включая железо и кадмий, ниже и находится в пределах нормы.

Наряду с превышениями ПДК, целесообразно определить превышение концентраций по отношению к средней величине по области (табл. 5).

Таблица 5. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове по отношению к среднему областному показателю

«в.с.» - выше среднего; «н.с.» - ниже среднего; п.с.- пограничное со средним

Данные таблицы 5 показывают, что основные превышения среднеобластного показателя приходятся на Гусь-Хрустальный, Ковровский и Судогодский районы, что объясняется более интенсивной промышленной деятельностью в этих районах.

Таким образом, почвенный и снежный покров Владимирской области характеризуется относительно разнородной структурой загрязнения тяжелыми металлами, не превышающего предельно допустимых концентраций. Содержание ТМ в почве и снежных осадках в большинстве случаев не представляет опасности с точки зрения загрязнения почв. Величины содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов ниже среднего областного показателя приходятся на Гусь-Хрустальный район. Загрязнение снежного покрова в ряде районов области превышает ПДК по содержанию ТМ. Наиболее выраженные превышения сводятся к следующему ряду: Cu ? Pb ? Mn. Они могут оказывать существенное отрицательное влияние на качественный состав водных источников, что впоследствии, с большой вероятностью, из-за поверхностного стока будет негативно сказываться на режиме питания животных и человека и функционировании всей природно-антропогенной среды Владимирской области.

Список использованных источников

1. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. - Л.: «Химия». - 1985. - 528 с.

2. Карнаухов Ю.А., Якупова Д.Р., Тагиров Х.Х. Тяжелые металлы в системе «почва - корма - говядина» при откорме молодняка крупного рогатого скота. Вестник мясного скотоводства. - 2010, т. 1, №63. - С. 133-137.

3. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. - 1997, - № 4. - С. 431-441.

4. Добровольский Г.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия, // Тяжелые металлы в окружающей среде. - М.: Изд-во МГУ. - 1980. - С. 3-12.

5. Якушевская И.В. Микроэлементы в природных ландшафтах. - М.: МГУ. - 1973. - 136 с.

6. Мазиров М.А., Рагимов А.О. Роль почвы в формировании медико-экологической структуры социума (на примере Владимирской области). Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013, №12 (110). - С. 026-031.

7. Рагимов А.О., Шентерова Е.М., Мазиров М.А., Гусева А.С. Прогнозирование обеспеченности калием почвенного покрова Владимирской области. Общество и цивилизация. - 2014. №3 (10). - С. 62-68.

8. Рагимов А.О., Мазиров М.А., Шентерова Е.М., Гусева А.С. Методика прогнозирования калийного состояния почв Владимирской области. В сборнике: Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. Сборник научных трудов по материалам VIII Международной научно-практической конференции. 16 декабря 2014 г., в 7 частях. Санкт-Петербург, т. 3. - 2014. - С. 4-8.

9. Шентерова Е.М., Рагимов А.О., Мазиров М.А., Гусева А.С. Прогнозирование кислотности почв Владимирской области. В сборнике: Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. Сборник научных трудов по материалам VIII Международной научно-практической конференции. 16 декабря 2014 г., в 7 частях. Санкт-Петербург, т. 3. - 2014.

10. Мазиров М.А., Рагимов А.О., Шентерова Е.М. Качественная оценка и динамика агрохимического состояния почвенного покрова в районах Владимирской области // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013, №5 (103). - С. 33-39.

11. Мазиров М.А., Рагимов А.О. Классово-уровневая оценка качества почвенного покрова Владимирской области // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. - 2014, т. 1, №5. - С. 107-110.

12. Рагимов А.О., Зубкова Т.А., Мазиров М.А. Роль почвы в жизни общества Владимирской области // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2014, №6 (116). - С. 88-94.

13. Рагимов А.О., Шентерова Е.М. Бонитировочная оценка земель сельскохозяйственных угодий. В сборнике: Современное общество, образование и наука. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 31 июля 2013 г., в 5 частях. Тамбов. - 2013. - С. 93-94.

14. Приказ Росрыболовства от 18.01.2010 № 20 "Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения"

15. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. - 240 с.

Цитирование:

Рагимов А.О., Мазиров М.А., Зинченко С.И. Экологическая оценка почвенного и снежного покрова Владимирской области // АгроЭкоИнфо. - 2015, №1. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2015/1/st_02.doc.

Размещено на Allbest.ru