Экологический мониторинг почвы Северо-Осетинского государственного природного заповедника (Цейское ущелье)

Ecological monitoring of the soil of the North Ossetian State Natural

Reserve (Tsey Gorge)

Ulyana V. Bagaeva10, Lora Sh. Lalieva2, Vitaly I. Mamaev3,

Diana I. Gagloeva4, Megi D. Karkusova5

The paper presents the results of the research on the qualitative and quantitative chemical composition of the surface soil layer of a part of the North Ossetian State Nature Reserve. Using the envelope method, samples were taken in the Tsey Gorge, located within the range of 1370-2059 m b.s.l. The route was laid from the gorge entrance to the cableway with a total length of about 9 km. At the points under study, atomic absorption analysis with inductively coupled plasma revealed 43 chemical elements in different concentrations. Of the substances of the first hazard class, the average content of Cd and Zn was determined in soil samples. Their background pollution exceeded the maximum allowable standards by 3.8 and 2.2 times, respectively. The average concentration of cadmium in the samples was 7.4 mg/kg, zinc was 51 mg/kg. Of the substances of the second hazard class (moderately dangerous), the excess of the maximum permissible standards was noted for Co (16.4 mg/kg) and Cr (22 mg/kg), which exceeded the background values by 3.3 and 3.6 times, respectively. The content of elements from the third hazard class in all soil samples of the Tsey Gorge corresponds to the norm. The average concentration of V, Mn and Sr according to the results of laboratory analysis was 3.8; 4; 1.5 mg/kg, respectively. According to the data obtained, the ecological state of the soils of the studied territories of the North Ossetian State Nature Reserve is in general characterized as satisfactory.

Keywords: soil ecology, nature reserve, Tsey Gorge, North Ossetia

Введение

экологический мониторинг природный заповедник

Ведущая роль природных заповедных комплексов заключается в сохранении и воспроизводстве биологического разнообразия различных территорий. Знание состояния каждой составляющей его экосистем становится одним из приоритетных направлений экологических исследований, как необходимое условие, обеспечивающие прогнозирование устойчивого развития биологических систем.

Живописный и имеющий высокую природоохранную ценность Северо-Осетинский государственный природный заповедник (СОГПЗ) расположен в горной местности Алагирского района - на северных склонах Большого Кавказа. В нём сохраняются животные и среда их обитания - растительный покров, формы рельефа [1], интервалы высот которых варьируют в пределах 650-4600 м.

Одним из компонентов охраняемого ландшафта СОГПЗ, как центрального звена экосистем, является почвенный покров. Последний в своем составе и свойствах отражает результат взаимодействия всех элементов местности, оказывая обратное влияние на окружающую среду [2, 3]. Ранее нами была дана фоновая характеристика некоторых участков природоохранных зон, прилегающих к заповеднику [4]. Целью данной работы стало проведение мониторинга поверхностного слоя почвы территорий заповедника для определения качественного и количественного состава веществ, оценки уровня химического загрязнения.

Материалы и методы исследования

Отбор поверхностного слоя почвы проводили на территории Цейского ущелья в весенне-летний период 2021 -2022 гг. Маршрут был проложен от въезда в ущелье до канатной дороги общей протяженностью около 9 км. Методом конверта собран материал в 21 точке с последующим внесением на карту спутниковой привязки места пробоотбора, нумеруя каждую из них (рис.).

Рис. Схема расположения точек отбора почв на территории СОГПЗ

Fig. Scheme of the location of soil sampling points on the territory of the NOSNR

Условные обозначения:

10. 42.780234, 43.902373, 2059 м н. у м.

Частота по сети - 1 точка на 0,5-1 км2. Для координатной привязки исследуемых участков был использован GPS-навигатор eTreex Venture HC. Лабораторные исследования проведены на базе Центра коллективного пользования «Физика и технологии наноструктур» физико-технического факультета СОГУ по стандартным методикам. Пробоподготовка проводилась в соответствии с ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98 [5]. Количественный химический анализ почв определён путём измерения содержания металлов в твердых объектах методом атомно-абсорбционного анализа с индуктивно связанной плазмой. Полученные результаты сравнивали с гигиеническими нормативами предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в почве [6].

Результаты исследований и их обсуждение

В почвенном покрове исследуемых участков Цейского ущелья, расположенных на высоте от 1196 до 2059 м н. у м, выявлено, в разных концентрациях, 43 химических элемента (микроэлементов и металлов), в том числе: щелочные металлы (4) Li, Na, K, Rb; щелочноземельные металлы (5) Ca, Ba, Mg, Sr; Be; переходные металлы (16) V, Cr, Fe, Mn, Ni, Cu, Zn, Ti; Y, Nb, Ru, Cd; Hf, Re, Os, Pt; лёгкие металлы (3) Al, In, Sc; полуметаллы (4) B, Si, As, Te; лантаноиды (7) La, Yb, Gd, Dy, Sm, Er, Pr; актиноиды (2) U, Th; неметаллы (3) Si, Р, S.

Количественный анализ химических веществ почвенного покрова в Цейском ущелье, при сравнении с гигиеническими нормативами ПДКп, показал повышенное содержание отдельных элементов во всех образцах. Так, в исследуемых пробах из веществ первого класса опасности были выявлены только Cd и Zn. Средние показатели фонового загрязнения этих веществ превышали предельно допустимые нормы в 3,8 и 2,2 раза соответственно (табл.). Концентрация кадмия составило 7,4 мг/кг (ПДКп - 1,9 мг/кг), цинка - 51 мг/кг (ПДКп - 23 мг/кг).

Из веществ второго класса опасности (умеренно опасные) превышение ПДК, отмечено для Со и Сг, фоновое загрязнение которыми превышали предельно допустимые нормы в 3,3 и 3,6 раза соответственно. Концентрация кобальта в пробах почвы в среднем составило 16,4 мг/кг (ПДКп - 5 мг/кг).

Тип почвы на исследуемой территории характеризуется как подзолистый - типичные почвы хвойных или северных лесов, в которых превышение фонового содержания Сг является прогнозируемым. Следует предположить, что циркуляция кремния здесь главным образом осуществляется между почвой и биотой, характерной для Цейского ущелья. Его показатели в пределах 22 мг/кг, при ПДКп - 6 мг/кг. Среднее содержание никеля и меди по результатам лабораторного анализа в пределах нормы, их концентрация в почве не превышала 32 и 24 мг/кг соответственно.

Таблица. Химические вещества в пробах почв Цейского ущелья по классам опасности Table. Chemical substances in soil samples from the Tsey Gorge by hazard class

Источник: составлено авторами на основании данных научной работы. Source: compiled by the authors based on the scientific research data.

Концентрация веществ 3 класса опасности (малоопасные) не превышает ПДКп. Ванадий, марганец, стронций содержались в пробах в количестве 3,8; 4; 1,5 мг/кг соответственно.

Безусловно, на качественный и количественный состав элементов и их соединений в почве помимо её типа оказывают влияние рельеф, физико-химические свойства почвы, разнообразные климатические факторы, количество выпадаемых осадков, антропогенная нагрузка. Цейское ущелье, как горноклиматическая курортная местность и центр рекреационного туризма, привлекает альпинистов, горнолыжников, туристов, а также любителей активного отдыха. Немаловажную роль играет и микро-, макробиота.

Заключение

Экологическое состояние почв исследованных территории Цейского ущелья как части СевероОсетинского государственного природного заповедника, в целом характеризуется как удовлетворительное, что свидетельствует о минимальной антропогенной нагрузке. Вместе с тем, для определения пространственных характеристик веществ первого и второго класса опасности требуется проведение дополнительных мониторинговых работ по выявлению и циркуляции основных источников загрязнения.

Список источников

1. Северо-Осетинский государственный заповедник / А.М. Амирханов [и др.]; отв. ред. А.Д. Липкович. Орджоникидзе: Ир, 1989. 106 с.

2. Кабалоев З.В. Особенности накопления тяжёлых металлов в почвах города Владикавказа // Известия Горского государственного аграрного университета. 2014. Т. 51. N° 4. С. 416-420.

3. Цугкиев Б.Г., Гагиева Л.Ч., Купеева В.М. Исследование содержания некоторых тяжелых металлов в почвах РСО-Алания // Известия Горского государственного аграрного университета. 2013. Т. 50. № 4. С. 250-253.

4. Багаури Л.Ш., Гаглоева Д.И., Каркусова М.Д. Экологическая оценка состояния почвенного покрова природоохранных территорий Северной Осетии // Дни науки СОГУ-2022: сборник материалов конференции молодых исследователей, Владикавказ, 27-28 апреля 2022 года. Владикавказ: Северо-Осетинский государственный университет имени К. Л. Хетагурова, 2022. С. 626-633. - EDN KGTOIL.

5. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. М.: Центр исследования и контроля воды, 2005.

6. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве : гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. - 15 с.

References

1. Amirkhanov AM, Veinberg PI, Guseva LA, Komarov YuE, Komarova NA, Kuchiev IT, et al. North Ossetian State Reserve. Lipkovich AD, editor. Ordzhonikidze: Ir; 1989. (In Russ.).

2. Kabaloev ZV. Characteristic features of heavy metals accumulation in soils of the city Vladikavkaz. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2014;51(4): 416-420 (In Russ.).

3. Tsugkiev BG, Gagieva LCh, Kupeeva VM. Investigation of some heavy metals content in soils of RNO-Alania. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2013;50(4): 250-253 (In Russ.).

4. Bagauri LSh, Gagloeva DI, Karkusova MD. Ecological assessment of the state of the soil cover of the protected areas of North Ossetia. In: [Proceedings of the Conference of Young Researchers : Days of Science NOSU-2022, 27-28 April 2022, Vladikavkaz]. Vladikavkaz: North Ossetian State University named after K.L. Khetagurov; 2022. p. 626-233. (In Russ.).

5. Russian Federation Goskomekologiya. RFG RUNDPE F 16.1:2.3:3.11-98. [Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring the content of metals in solid objects by inductively coupled plasma spectrometry], Moscow: Water Research and Control Center; 2005. (In Russ.).

6. Federal Center of Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, editor. Maximum permissible concentration (MPC) of chemical substances in soil. Moscow: Federal Center of Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor; 2006. (In Russ.).

Размещено на Allbest.ru