47,3

<0,15

<0,2

6,9

<0,1

48,7

355

43,3

<0,15

<0,2

6,5

<0,1

97,6

290



Рис. 4. Тяжелые металлы в стеблях и листьях Pragmites communes в р. Карагайлы

Разложение и окисление органического вещества в свою очередь снижает рН воды. Для среднего течения на участке разлива показатели pH характеризуются как слабокислые. Что усиливает растворимость и подвижность металлов, их десорбцию из донных отложений.

Растительность препятствует развитию ветровых волн. Однако даже при их отсутствии, одной из причин локального повышения мутности является колебание стеблей растений, вызванное воздействием ветра, в результате чего взвешиваются частицы, ранее осевшие на дне, стеблях и листьях растений (Казмирук, Бреховских, 2004)

Материалов по работам с высшей водной растительностью на сегодняшний день очень мало, но эта тема остается до сих пор актуальной. Так, например, в 2002 на территории Санкт - Петербурга проводились исследования высшей водной растительности внутренних водоемов на содержание в них железа и марганца.(Опекунов 2012) (табл.4)

Таблица 4. Пределы содержания ТМ (мг/кг) в макрофитах внутренних водоемов Санкт-Петербурга

Элементы	Тростник	Рогоз	Рдест	Роголистник	Элодея	Фон
Fe	105-255	120-915	241-450	510-2160	421-11430	90-140
Mn	145-610	90-606	1230-2120	2100-8800	1170-9300	35-111
Zn	18,5-49,3	32,7-46,0	12,4-33,4	36,4-73,9	13,8-35,0	11-16
Cu	23,1-35,7	31,6-51,7	62,8-152,2	34,0-42,7	9,5-261	4-12
Cr	2,1-6,5	4,2-10,7	3,6-6,4	11,8-14,9	3,4-10,5	0,9-1,5
Ni	0,6-3,1	3,0	4,3-7,3	4,9-7,6	4,4-6,3	0,2-1,2
Pb	0,1-4,0	0,7-5,2	6,4-9,3	7,2-10,7	1,3-27,4	0,1

Исследования показали, что содержание тяжелых металлов в высшей водной растительности превышают фоновые значения. Иходя из этого, можно сделать вывод, что на территории Башкирского Зауралья в городе горнодобывающей промышленности важно проводить комплексные геоэкологические исследования с учетом отбора проб почвы, воды и донных осадков для наглядного представления о характере поведения тяжелых металлов, а так же важно разработать меры по уменьшению воздействия на водоемы.

3.2 Методика полевых исследований

Материал, положенный в основу диссертационной работы, был собран в 2017 году при исследованиях в окрестностях г. Сибай. На исследуемом водном объекте р. Карагайлы отбирались пробы донных осадков, почвы, макрофиты (тростник - Pragmites communes) и растительный покров. Данные компоненты отбирались на заранее оговоренной площадках по мере приближения и удаления от источника техногенного воздействия. Первая проба была отобрана у истока реки из-под отвала у горы с камнями. (рис.5)

Рис.5. Место отбора пробы с 1 площадки

В основании лежат подотвальные, карьерные и сточные воды. В свое время здесь были родники, протекала хорошая питьевая вода. Начиная с 30-х годов были сформированы овалы. Теперь мы наблюдаем сульфидные воды. Здесь высокое содержание таких элементов, как медь, цинк и кадмий. То, что мы видим белый осадок-это и есть содержание сульфатов. Из-за того, что здесь бьют ключи, происходит смешение подземных вод из чего сульфаты резко переходят в твердую форму. Хвостохранилища не оказывают влияние на изменение состояния воды. (рис.6.)

Площадка 2 (рис.7.) была после барьера с водой, 100 м к северу от Баймакского шоссе п. Горный. На ней так же были отобраны пробы почвы, растений и донных осадков. Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса составило 75 %.



Рис.6. Переход с 1 площадки к площадке №2

Рис.7. площадка 2, отбор проб

Тростник брали на разном удалении от источника воздействия, чтобы в заключении сделать вывод о том, какое влияние оказывают природные или антропогенные факторы, как изменяется антропогенная нагрузка на ПТК и ее компоненты. (рис.8.)



Рис.8. Площадка 3, отбор проб высшей водной растительности

Помимо этого, производилось краткое описание территории, где были отобраны пробы, с указанием географических координат. Отбор проб донных осадков производился без помощи специализированных приборов (пробоотборников и лопаток) в водонепроницаемые пакеты - грипперы. Этикетки, в свою очередь, с целью предотвращения промокания также упаковывались в грипперы и прикладывались к пробам. На месте осуществлялось описание органолептических свойств донных отложений, таких как запах, цвет, а также механический состав и наличие включений. С помощью переносного рН-метра фиксировались кислотность и окислительно-восстановительный потенциал. (рис.9.)



Рис.9- Определение pH и Eh р. Карагайлы у истока из-под отвала

Так ж был проведен отбор проб почвы из поверхностного горизонта методом конверта. Средняя проба формировалась из 5 образцов, отобранных из слоя 0-20 см. Отобранный образец помещали в тканевые мешочки, взвешивали на аналитических весах и далее высушивали в камеральных условиях. Были так же отобраны пробы с фоновой территории вне техногенной нагрузки. (рис.10)

Рис.10- Фоновая площадка №10, река Камышлы Узяк

Дальнейшая работа с отобранными пробами донных осадков, макрофитов, растений и почвы производилась в камеральных условиях в учебно-методической лаборатории кафедры геоэкологии и природопользования СПБГУ. (рис.11)



Рис.11- Донные осадки р. Карагайлы и Камышлы Узяк

Данные об отобранных пробах я преобразовала в таблицу для удобства и наглядного представления проделанной работы. (табл.5)

Таблица 5. Краткое описание площадок отобранных проб на реке Карагайлы

№ пробы	Координаты отбора проб	Окисилительно-восст. потенциал.,Eh (мВ)	Кислотность, pH.,(моль/л)	Привязка	Описание осадка
1	52є40ґ59ґґс.ш 58є38ґ56ґґв.д	225	6,99	100 м к северу от Баймакского шоссе, п. Горный	Барьерные отложения, водна насыщена солями сульфата
2	52є41ґ6ґґс.ш 58є38ґ28ґґв.д	209	7,12	Остановка после барьера с водой, 3 пикет, 150 м выше границы отстойника	Река обогащена цинком и медью, белый налет
3	52є41ґ11ґґс.ш 58є38ґ42ґґв.д	211	4,62	Сброс карьерных вод, щелочной барьер, резкая граница сульфатов
4	52є41ґ35ґґс.ш 58є39ґ12,ґґв.д	36	9,75	У сброса сточных вод, 5 м выше сброса	Чистый пелит с выраж-ми Корками, коричневато-рыжеватый цвет
5	52є42ґ5ґґс.ш 58є39ґ40ґґв.д	207	4,69	После моста, ниже сброса 500 м	Илистые, пелит, коричн. цвета с рыжими корками
6	52є42ґ16ґґс.ш 58є40ґ37ґґв.д	119	7,20	Пруд строительный, сброс с предприятия
7	52є42ґ54ґґс.ш 58є44ґ31ґґв.д	Прибор сломался	Прибор сломался	Терраса р. Карагайлы, с. Калининское переход через речку

Таблица 6. Краткое описание площадок с фоновой территорий на р. Камышлы Узяк

8	52є43ґ28,5ґґс.ш 58є38ґ39,8ґґв.д	194	8,32	Фоновая территория, Р.Камышлы- Узяк, на повороте реки после каьера	На пов-то круп.камень, гравий, ниже бресва, еще ниже глинистые, серого цвета
9	52є43ґ07,ґґс.ш 58є37ґ19,2ґґв.д	203	7,93	500 м до д. Золото, перед карьером и отвалами	На пов-ти камни, гравий,(5-7 см), ниже тонкодисперсные осадки(пелит), сильнообводненный, без запаха, коричн. цвета
10	52є43ґ26ґґс.ш 58є37ґ12,8ґґв.д	206	7,90	Расстояние от деревни около 200 м перед карьером и отвалами	Донные осадки представлены обводненным пелитом, коричнев, без запаха, легк. включ.песка
11	52є45ґ13,5ґґс.ш 58є41ґ24,4ґґв.д	161	8,17	800 м от пруда рыбаков, параллельно ул. Белова, (высота 361 м)	Илистые частицы с примесью песка, без запаха

3.3 Методика камеральных и лабораторных исследований

Перед проведением физико-химических анализов в лабораторных условиях производилось высушивание проб почвы в специализированных сушильных шкафах. Затем почва переносилась на лист плотной бумаги и распределялись по нему равномерным слоем. После этого пинцетом удалялись все крупные включения, а именно - корни, остатки неразложившихся растений, камни. Далее, образцы небольшими порциями растирались в фарфоровой и агатовой ступке. Растертая проба просеивалась через сито диаметром 1 мм и повторно через сито диаметром 0,25 мм, далее готовая проба помещалась в гриппер, на который наклеивалась этикетка с указанием номера пробы. Скелет (частицы > 1 мм) заворачивался в бумагу и также помещался в гриппер с этикеткой. Для определения содержания подвижных форм ТМ в почвах и донных осадках, подготовленные пробы по 2.5 г в двукратной повторности были переведены в ацетатно-аммонийный буфер. Далее пробы были залиты уксусной кислотой (рН=4.8), затем экстрагировали из буферного раствора подвижную часть. Все было выполнено в соответствии с методикой РД 52.18.289-90.

Исследования содержания подвижных форм тяжелых металлов (Fe,Co,Cr,Cu,Mn,Ni,Pb,Zn,Cd) в почвах и донных осадках выполнены в учебно-методической лаборатории кафедры геоэкологии и природопользования СПБГУ.(рис.12)

Рис.12. Оборудование для подготовки проб донных осадков на определение концентраций подвижных форм ТМ

Подготовка проб почв и растений осуществлялась методами сухого озоления и кислотного разложения. Пробы озолялись в муфельной печи при температуре 450-500 0 С. Далее пробы охлаждались в эксикаторе, а чашки с золой взвешивались. На этом этапе была рассчитана зольность растений по формуле:

% золы= (В-А) /С*100, где

А-вес чашки, г; В- вес чашки с золой, г; С - навеска абсолютно сухого материала

Зольность является одной из определяющих характеристик, которая показывает интенсивность минерального обмена растений со средой обитания. Средняя зольность растений составляет 3-5 %, но в условиях антропогенного загрязнения она может значительно возрастать, что говорит о признаке нарушений в массообмене. Оценка условий использования почв в зависимости от уровня содержания в них химических веществ и степени загрязненности, осуществлялась по принятым показателям и критериям эколого-гигиенического состояния почв, с расчетом суммарного загрязнения (Zc) по формуле:

n

Zc = (У Kc) - (n - 1),

i=1

где Kc - коэффициент концентрации i-го химического элемента, n - число, равное количеству элементов, входящих в геохимическую ассоциацию.

Коэффициент концентрации (Kc) рассчитывается по формуле:

Кс = Сi/Сфон,

где Ci - фактическое содержание элемента; Сфон. - геохимический фон.

Ход определения ТМ:

1. Навеску донных осадков весом 2,5 г помещают в колбу емкостью 50 мл, приливают 25 мл буферного раствора (pH 4,8).

2. Суспензию взбалтывают 1 ч или оставляют на сутки.

3. Пробу фильтруют через фильтр "синяя лента".

4. Затем доводят дистиллированной водой до метки и профильтровывают через фильтр "белая лента".

Дальнейший анализ производится на атомно-абсорбционном спектрометре.

В основе метода атомно-абсорбционной спектроскопии лежит явление поглощения света атомами химических элементов. Он состоит в измерении оптической плотности пламени при введении в него раствора с определяемым элементом. При прохождении через пламя пучка света с длиной волны, соответствующей центру линии поглощения, он в той или иной степени поглощается присутствующими в пламени атомами этого элемента.

Ход определения:

1. Включают атомно-абсорбционный спектрометр в соответствии с инструкцией и выводят на следующий режим: горючий газ - ацетилен (давление 101080 Па), газ-окислитель - воздух (давление 10180 Па), длина волны для Сu - 324,7 нм, Zn - 213,9 нм.

2. Перед проведением анализа для каждого элемента строят градуировочный график. Для построения калибровочной кривой наливают по 1 мл в мерные колбы емкостью 25, 50 и 100 мл и доводят дистиллированной водой до метки. Исследуют рабочие стандартные растворы, содержащие 1,0; 0,5; 0,25 мкг/мл элемента в условиях анализа пробы. По полученным средним данным показаний прибора из пяти определений строят график.

3. В пробирку вносят 10 мл пробы, опускают свободный конец распылителя спектрометра в пробу, измеряют оптическую плотность раствора и по градуировочному графику находят содержание металла.

Вычисление:

C=aV/b,

где а - концентрация микроэлемента в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, мкг/мл; V - объем пробы, мл; b - навеска почвы или растения, г.

Нами были получены следующие результаты подвижных форм тяжелых металлов в почве и донных осадках, которые мы преобразовали в таблицу 2.

Таким образом, выбор данных методов позволяет проследить возможное нарастание антропогенного загрязнения ОС на территории г. Сибай под влиянием горнодобывающей промышленности в рудных районах естественно-геохимических аномалий.

Глава 4. Результаты исследования и их обсуждение

4.1 Характеристика источников загрязнения на исследуемой территории

Основными стационарными источниками антропогенного воздействия на исследованной территории являются Сибайский филиал ОАО "Учалинский горно- обогатительный комбинат" (СФ ОАО "УГОК") и ОАО "Башкирский медно-серный комбинат" (ОАО "БМСК") в его составе; ООО "Башкирская медь" (ОАО "Башмедь"); Сибайский филиал ОАО "Башкирнефтепродукт" и Сибайское ЛПУ МГ ООО "Газпром трангсгаз Уфа" (Государственный доклад, 2015).

В г. Сибай градообразующим предприятием является Сибайский филиал Учалинского ГОК (СФ УГОК). Предприятие ведет добычу и обогащение медных и медно-цинковых колчеданных руд, которые представляют собой линзовидные залежи обычно сплошных, реже вкрапленных руд, сложенных в основном пиритами, сфалеритами и другими минералами. Месторождения Сибайского района разрабатываются как открытым, так и шахтным способом. СФ УГОК является одним из основных поставщиков концентратов меди и цинка металлургическим предприятиям России (Башкирское Зауралье поставляет 24,4% товарной продукции цветной металлургии России). Согласно официальному сайту Сибайского городского округа СФ УГОК обладает всей инфраструктурой горно-обогатительного производства. В его составе подземный рудник, обогатительная фабрика и известняковый карьер (находятся на расстоянии около 5 км в юго-восточном направлении от города), а также вспомогательные производства - железнодорожный и энергетический цеха, центральная лаборатория, служба информационных технологий и связи, служба технического контроля. Основные виды продукции Сибайского филиала ОАО "УГОК": концентрат медный, концентрат цинковый, щебень известняковый, известь. Образующиеся хвосты обогащения предприятие передает для складирования в хвостохранилище ОАО "БМСК". Предприятие состоит из нескольких крупных карьеров, подземного рудника, обогатительной фабрики, хвостохранилищ и других промышленных объектов. Оно располагается на шести промплощадках, три из которых находятся в черте г. Сибай:

- Сибайский карьер, находится в юго-западной части города и граничит с жилыми постройками с севера и востока (глубина - 504 м, максимальный диаметр по поверхности - 2 км);

- Камаганский карьер разработан на расстоянии 3 км северо-западнее Сибайского карьера, работы по вскрытию месторождения медно-колчедановых руд были начаты в 1999 г.;

- Сибайская обогатительная фабрика (СОФ) расположена в северо-восточной части города на расстоянии 0,7-1 км от жилой зоны города, с северо-востока граничит с коллективными садами

ООО "Башкирская медь" обладает лицензиями на отработку Юбилейного и группы Подольских месторождений с общими запасами около 200 миллионов тонн. С мая 2006 года ООО "Башкирская медь" ведет открытым способом разработку месторождения Юбилейное в Хайбуллинском районе.

Основной объем образующихся отходов приходится на долю предприятий, осуществляющих добычу и переработку полезных ископаемых. ООО "Башкирская медь" - 20,6 млн т, Сибайский филиал ОАО "Учалинский горно-обогатительный комбинат" - 6,4 млн т, ЗАО "Бурибаевский ГОК" - 0,201 млн т, ОАО

"Башкирский медно-серный комбинат" - 2,22 млн т (Сибайское.., 2012). Одной из причин образования многотоннажных отходов наряду с устаревшими технологиями обогащения (переработки) руды является снижение содержания полезных компонентов в составе добываемых и перерабатываемых в настоящее время руд.

На Семеновской золотоизвлекающей фабрике, добывающей золото по технологии цианирования из окисленных руд ряда месторождений Южного Урала, за более чем 50 лет работы накопилось порядка 2639 тыс. тонн хвостов, в составе которых, согласно расчетным данным, находятся (в тоннах): ртуть - 58,8; селен - 130,46; мышьяк - 207,6; сурьма - 234,8; медь - 1541,6; цинк - 1393,3; свинец-- 2111

Деятельность предприятия и аккумулированные здесь отходы производства представляют существенную угрозу состоянию окружающей среды и здоровью жителей п. Семеновский. В подземных водах и атмосферном воздухе отмечаются превышение ПДК содержания ртути, в почвах установлены превышающие ПДК концентрации мышьяка, свинца, марганца и других ТМ.

4.2 Особенности химического состава почв и донных осадков на исследуемой территории р. Карагайлы

По результатам проделанной работы составлен комплекс признаков изменения состояния окружающей среды на территории Башкирского Зауралья после проведенного мероприятия по реконструкции русла реки Карагайлы. Превышение данных показателей в антропогенно нарушенном ПТК приведет к экологическому кризису на изучаемых площадках. Наиболее показательными из них являются биогеохимические признаки, т.е. содержание ТМ в почвах, донных осадках и растениях. В основе заложен сравнительный биогеохимический анализ показателей на фоновой территории и в зоне воздействия объектов горнорудного производства. По характеру аккумуляции ТМ в почвенных горизонтах на территории реки Карагайлы наблюдается неравномерное распределение концентрации. Однако в условиях сильного техногенного загрязнения ТМ аккумулируются преимущественно в верхнем гумусовом горизонте. Максимальные содержания Fe, Cu и Zn приходятся на террасу р. Карагайлы, площадка 7, это последняя точка отбора проб, далее река Карагайлы несет свои воды в р. Худолаз. Данные о среднем содержании ТМ в почве и донных осадках представлены на диаграммах (рис 15-рис.22)

Рис. 15. Среднее содержание Fe в почве и донных осадках реки Карагайлы

На данной диаграмме мы видим высокие значения подвижного металла. Концентрация железа убывает по мере приближения к фоновой территории. Ее максимальное значение для донных осадков мы видим на площадке 7-3325 мг/кг, а для почвы на площадке 5- 1560 мг/кг. На площадке 8-11 фоновой территории р. Камышлы Узяк за пределами комбината мы наблюдаем снижение концентрации.



Рис.16. среднее значение концентрации меди в р. Карагайлы

По данным диаграммы можно сделать вывод о том, что максимальные значения меди находятся на площадках вдоль реки Карагайлы, максимальное значение для почвы 1090 мг/кг, а для донных осадков 944 мг/кг, эти результаты были на площадках 5 и 6 соответственно, где происходит непосредственное влияние на водный объект с территории обогатительного комбината.

Рис.17 Среднее содержание цинка в почве и донных осадках

Если сравнивать значения концентрации цинка для почвы с ПДК, то можно сделать вывод о том, что только на фоновой территории эти значения не имеют превышении. Максимальное значение как донных осадков, так и для почвы мы видим на 6 площадке наблюдений, где осуществляется сброс сточных вод с предприятия.

Рис.18 Среднее содержание Cd в почве и донных осадках

Среднее содержание кадмия на исследуемом водном объекте имеет превышение на 5,6 и 7 площадке в зоне техногенеза, на фоновой же территории его значение приравнивается к 0.



Рис.19. Среднее содержание Mn в почве и донных осадках

Результаты, представленные на диаграмме, говорят о том, что на данной территории не имеется превышений для почвы относительно ПДК.

Рис.20. Среднее содержание Ni в почве и донных осадках

Под влиянием комплексного антропогенного воздействия наблюдается увеличение содержания никеля относительно ПДК как для участка с техногенезом, так и для фоновой территории.



Рис.21. Среднее содержание Pb в почве и донных осадках

На 5 площадке мы видим максимальное значение содержания Pb = 111 мг/кг относительно ПДК почв. Район исследования 5 площадки был расположен ниже сброса 500 м

Рис.22. Среднее содержание Cr в почве и донных осадках

Содержание хрома в почве и донных осадках находится в пределах допустимой концентрации, для донных осадков на 7 площадке имеется максимальное значение, равное 21 мг/кг



На основании биогеохимических исследований был установлен процент среднего валового содержания и процент содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве и донных осадах.

Таблица 6- Среднее содержание подвижных форм ТМ в почве и донных осадков

	Почвы	Донные осадки
Sc	21,22,8	28,15,38
V	15914,8	12231,3
Cr	86,514,1	67,820,0
Mn	1387258	1446450
Fe	6480113529	11093748574
Co	36,37,8	58,624,8
Ni	64,721,3	45,812,4
Cu	12861169	40432608
Zn	25481695	58645026
Cd	13,720,0	10,08,55
Sb	4,093,70	5,193,09
Ba	43232,5	31273,0
Pb	84,385,2	59,032,2
As	57,552,0	10883,9
Hg	0,3570,348	0,5520,360

Таблица 7. Процент подвижных форм ТМ в донных осадках

№№	Zn	Cu	Cd	Fe	Mn	Ni	Pb	Cr	Co
17-01-3	28,3	22,9	18,0	5,1	7,9	0,3	49,9	16,6	22,9
17-02-3	46,9	40,2	40,4	0,2	31,2	9,4	7,3	0,7	9,9
17-03-3	18,1	11,7	15,6	0,9	22,7	8,3	6,7	0,9	7,2
17-04-3	12,6	8,1	1,1	0,3	3,0	11,3	3,8	1,7	7,6
17-05-3	23,0	8,4	15,0	0,5	6,1	11,6	2,7	2,0	7,2
17-07-3	55,1	10,0	25,8	0,4	8,1	15,9	1,5	2,1	11,1
17-08-3	19,7	9,1	14,4	1,7	6,6	7,9	2,5	14,4	3,8
17-09-3	5,5	1,5	11,6	0,1	17,4	6,3	14,7	0,4	3,6
17-10-3	7,7	0,7	9,8	0,1	22,8	7,4	10,0	0,1	3,4
17-11-3	39,0	5,0	42,4	0,2	38,0	9,1	15,3	0,2	7,7

По результатам лабораторных исследований можно сделать вывод о том, что содержание подвижных форм ТМ на водных источниках изменяются. На фоновой территории вне техногенной нагрузки значения существенно меньше.

Таблица 8. Процент подвижных форм в почвах

№№	Zn	Cu	Cd	Fe	Mn	Ni	Pb	Cr	Co
17-01-1	51,4	11,9	52,2	0,30	24,0	4,2	6,2	0,5	0,4
17-02-1	69,8	18,5	31,9	0,11	16,4	3,2	5,3	0,3	0,4
17-03-1	52,9	25,0	26,9	1,07	20,8	9,7	3,7	2,1	9,9
17-04-1	27,1	7,0	16,8	0,12	16,6	2,4	2,0	0,6	1,4
17-05-1	56,8	17,0	67,9	1,66	50,2	9,2	21,7	2,0	15,6
17-07-1	68,8	8,0	26,3	0,05	12,5	2,0	3,4	0,0	2,0
17-08-1	49,2	4,7	32,1	0,13	50,2	3,3	7,6	0,3	9,6
17-09-1	11,7	12,4	12,1	0,06	7,6	2,0	8,4	0,4	0,7
17-10-1	9,3	5,3	9,2	0,02	22,1	0,6	10,5	0,5	3,7
17-11-1	11,0	8,4	10,0	0,03	11,1	1,7	9,1	0,3	1,4

Рассчитав суммарный индекс загрязнения донных осадков, можно сделать вывод о степени санитарно-технологической опасности. таким образом, в фоновых точках-9,10 и 11 значения входят в диапазон от 10-30, значит на данных площадках степень санитарно-токсикологической опасности умеренная. В точках 1 и 4 значения входят в диапазон от 100-300, значит степень токсикологической опасности-очень опасная. Точки 2,3,5,6 и 7 превышают показатель санитарно-токсикологической опасности, в этом случае их степень приравнивается к категории-чрезвычайно опасные (табл.9).

Таблица 9- суммарный показатель химического загрязнения донных осадков

Номер пробы	Сумма	Zc
1	139	135
2	530	523
3	372	366
4	298	292
5	611	605
6	2211	2205
7	1036	1030
8	Фоновая
9	4	2
10	22	15
11	6	2

Так как геохимически ситуация на территории реки поменялась, мы наблюдаем превышающие значения подвижных форм тяжелых металлов в донных осадках относительно фоновой территории.

По данным таблицы мы видим, что содержание концентрации ингредиентов в донных осадках достигает аномальных значений. Огромные значения Zn, Fe, Mn и Cu, даже на фоновых территориях мы наблюдаем динамику увеличения концентрации подвижных форм в несколько раз.

Таблица 10- Средние значения концентрации подвижных форм тяжелых металлов в почвах

Номер пробы	Zn мг/кг	Fe мг/кг	Cu мг/кг	Mn мг/кг	Ni мг/кг	Pb мг/кг	Cr мг/кг	Co мг/кг	Cd мг/кг
1	535	156	50	465	1	1	0,30	0,15	1,02
2	3150	57	330	229	1	2	0,23	0,17	3
3	3290	1307	866	258	4	3	1	6	2
4	194	76	40	205	1	0,72	0,50	0,41	0,34
5	3950	1560	1090	388	5	111	1	8	78
6	4495	34	52	242	3	2	0,07	0,79	0,72
7	694	66	22	505	1	4	0,22	2	1,78
8	19	0,03	6	171	0,25	2	0,36	0,75	0,05
9	15	18	6	214	1	2	0,32	0,43	0,04
10	21	252	6	462	2	2	0,44	0,88	0,09
11	14	80	0,92	284	2	2	0,03	1	0,06
ПДК мг/кг	23		3	1500	4	6	6
станд.откл	1816	577	387	121	2	33	0,52	3	23
ср.знач	1489	354	225	312	2	12	0,5	2	8
Min	14	0,03	0,92	171	0,25	0,72	0,03	0,15	0,04
Max	4495	1560	1090	505	5	111	1	8	78
коэф.вар	122	163	172	39	64	264	105	139	289

Если обратить внимание на подвижные формы тяжелых металлов в почве, то можно выявить одинаковую закономерность их увеличения, как и в случае с донными осадками. Для почв были использованы гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06 " Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве", согласно которым производился расчет суммарного химического загрязнения почв (Zc) (табл. 11)

Таблица 11 -суммарное загрязнение почв химическими веществами

Номер пробы	Сумма	Zc
1	6319	6316
2	2598	2595
3	52779	52774
4	3088	3085
5	64461	64455
6	1591	1587
7	37	36
8	2	1
9	758	757
10	10104	10101
11	3234	3232

Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод о санитарно-токсикологической опасности по показателю суммарного загрязнения. Таким образом, точка 7 относится к категории с допустимой токсикологической опасностью, ее значение не превышает 10. Точка 7 относится к категории очень опасная степень санитарно-токсикологической опасности в диапазон от 30-100. Точки 1,2,3,4,5,6,9,10 и 11 превышают диапазон показателя Zст 300, поэтому относятся к чрезвычайно опасной степени санитарно-токсикологической опасности.

Река Карагайлы характеризуется высокими значениями подвижных форм тяжелых металлов в почве. В промышленной зоне города к горнопромышленным источникам загрязнения добавляются сбросы с других городских промышленных и коммуникально-бытовых предприятий, а так же смыв с городской свалки, находящейся вблизи реки.

4.3 Химический состав макрофитов и укосов

По мнению многих исследователей, все химические элементы участвуют в жизнедеятельности растений и они являются физиологически значимыми. Микроэлементы в составе растения выполняют функцию метаболизма. При избыточном количестве поступающих ТМ продуктивность растений снижается. Важно понимать, что тяжелые металлы в растения поступают из уже токсичной почвы через корни. Далее происходит распределение металлов по органам растении. По мере возрастания концентрации наступает хлороз листьев, который сменяется некрозом. Из показателей интенсивности вовлечения тяжелых металлов в биологичесий круговорот является химический состав укосов биомассы. При неблагоприятных условиях происходит замедление роста и развития растений, уменьшается их фитомасса. В этих условиях количество поллютантов уменьшается, а при теплой и влажной весне с наибольшим количеством осадков происходит усиление процессов жизнедеятельности, тем самым наблюдается максимальное содержание тяжелых металлов в растениях (Опекунова и др.,2016). Проанализируем биомассу укосов и макрофитов с площадок исследуемой территории. (рис.24)

Рис.24. Сравнительная характеристика биомассы укосов и макрофитов

Максимальное значение сырого вещества наблюдается в точке 3 и равно 158 ц/га, а минимальное значение вещества в точке 6 = 23 ц/га. Максимальное значение сухого вещества в точке 1 = 65 ц/га и минимальное в точке 6- 24 ц/га. Значимых различий в величине укосов на изученных реках не обнаружено. Полученные показатели соотношения сырой массы растительности к сухому состоянию позволили определить уровень качества и осуществить оценку экологической ценности отдельных участков территории в черте исследуемого района. Динамика увеличения биомассы характеризуется тем, что площадки 8,9,10 и 11 были за чертой города и являются фоновыми. В них был отмечен хороший прирост растительности, луга, где нет прямого техногенного вмешательства. Площадь участка укоса составляла 50см на 50см, S=0,25 м 2=0,000025 Га. Отобранные укосы и макрофиты были переведены в золы, данные зольности представлены в диаграмме. (рис.25)

Рис.25. Содержание золы в растениях на площадках исследуемой территории

Данные диаграммы показывают динамику увеличения зольности по мере приближения к фоновой территории. Ее величина зависит от химизма окружающей среды и биологических особенностей видов.

Зольность рассчитывалась по фомуле:
А%=((m2-m1)/C)*100
m2=вес чашки с золой, г
m1-вес чашки, г
C- навеска абсолютно сухого растительного материала, г

В Государственном научно-исследовательском геологическом институте были определены валовые формы металлов в укосах и макрофитах, которые представлены в таблице 12 и таблице 13.

Таблица 12. Содержание микроэлементов в биомассе укосов ПТК (мг/кг сухого вещества)

№№	Sc	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Cd	Sb	Ba	Pb
17-01-2	0,20	1,64	1,85	32	911	0,36	1,13	32,64	64,21	0,17	0,10	17,93	3,50
17-02-2	0,28	1,97	2,21	52	1054	0,57	2,44	34,49	209,16	0,51	0,07	17,57	1,49
17-03-2	0,50	1,26	0,92	74	1082	0,62	0,83	79,89	181,39	0,41	0,08	5,50	1,79
17-04-2	0,07	0,60	0,52	40	311	0,17	0,92	12,83	57,92	0,09	0,02	16,58	0,46
17-05-2	0,12	0,80	0,70	40	505	0,37	0,52	21,86	74,59	0,89	0,05	5,34	0,83
17-07-2	0,19	1,48	1,28	177	1131	0,69	1,02	36,39	235,01	1,36	0,07	16,03	1,21
17-08-2	0,38	3,02	1,80	184	998	0,85	1,45	7,71	24,44	0,04	0,04	21,90	0,67
17-09-2	0,15	1,15	1,16	43	452	0,21	0,95	9,13	26,50	0,04	0,03	35,87	0,81
17-10-2	0,97	8,45	2,99	200	2635	1,66	4,14	16,64	62,85	0,19	0,10	52,03	2,36
17-11-2	0,46	3,72	2,52	124	1227	0,71	2,01	9,69	29,70	0,06	0,04	35,45	0,79

По данным таблицы можно просмотреть динамику уменьшения содержания микроэлементов в растительности по мере удаления от источника техногенного загрязнения, однако, на фоновой территории мы видим повышенное содержание марганца, железа, бария и свинца, что является следствием загрязнения площадки выбросами от автотранспорта и другими предприятиями. Содержание рудных элементов представлены для общего обзора на рис. 26



Рис.26. Содержание микроэлементов в биомассе укосов ПТК (мг/кг сухого вещества)

На данной диаграмме отчетливо прослеживается динамика снижения рудных элементов по мере приближения к фоновой территории, по которой протекает река Камышлы Узяк. Площадка находится вне техногенного загрязнения, что обуславливает снижение концентрации. Так же были проанализированы ТМ в биомассе тростника, представленные в табл.13.

Таблица 13. Содержание тяжелых металлов в биомассе тростника ПТК (мг/кг сухого вещества)

Sb №№	Sc	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Cd	Sb	Ba	Pb
17-01-4	0,01	0,10	0,14	248	121	0,09	0,26	10,67	101	0,02	0,01	2,99	0,17
17-02-4	0,02	0,11	0,33	59	100	0,02	0,64	10,32	19	0,04	0,01	4,48	0,10
17-03-4	0,03	0,23	0,42	1420	127	0,38	0,58	7,56	35,55	0,03	0,01	1,01	0,18
17-04-4	0,01	0,07	0,07	133	99	0,18	0,19	9,41	148	0,03	0,01	2,51	0,11
17-05-4	0,04	0,12	0,35	88	160	0,10	0,25	14,44	105	0,09	0,01	5,62	0,16
17-06-4	0,03	0,10	0,25	71	123	0,08	0,20	11,54	78,73	0,08	0,01	4,76	0,12
17-07-4	0,16	1,31	0,80	66	949	0,56	0,74	21,83	102	1,01	0,06	8,97	0,97
17-08-4	0,58	4,76	2,48	878	1483	1,10	2,28	13,76	32,02	0,05	0,05	19,70	0,80
17-09-4	1,06	2,56	2,44	44	2030	0,57	1,18	2,20	7,91	0,04	0,04	101	4,96
17-10-4	0,03	0,13	0,40	317	140	0,09	0,81	7,56	36,83	0,02	0,01	2,29	0,16
17-11-4	0,39	3,20	2,08	146	1050	0,59	1,79	10,98	31,77	0,09	0,04	31,01	0,68

Данные о содержании ТМ в биомассе тростника так же, как и данные о состоянии растительности уменьшаются по мере отдаления от предприятия горнодобывающей промышленности. Наглядным образом мы можем проанализировать содержание рудных элементов на рис. 27

Рис.27. Содержание тяжелых металлов в биомассе тростника ПТК (мг/кг сухого вещества

Таблица 14. Среднее содержание ТМ в растениях и макрофитах

	Укосы	Макрофиты
Sc	0,330,17	0,210,20
V	2,411,45	1,150,97
Cr	1,590,51	0,890,56
Mn	96,742,1	316259
Fe	1031401	580406
Co	0,620,27	0,340,20
Ni	1,540,67	0,810,41
Cu	26,113,5	10,92,90
Zn	96,649,7	79,834,4
Cd	0,370,27	0,140,17
Sb	0,060,02	0,020,01
Ba	22,49,06	16,717,3
Pb	1,390,59	0,760,84

По результатам исследовании можно сделать вывод о том, что чем выше процент содержания поллютанта, тем выше процент техногенеза. О состоянии рудных элементов в растительности и макрофитах можем проследить исходя из диаграммы на рис.28.

Рис. 28. Среднее содержание рудных элементов в растениях и макрофитах

Заключение

Таким образом, на территории исследования были определены содержания ТМ в компонентах окружающей среды, а именно, макрофитах, растительности. Почве и донных осадках. Результаты лабораторных исследовании показали, по мере удаления от источника техногенного воздействия уменьшается процент содержания поллютанта в отобранных образцах. Высокие содержания Cd, Zn, Cu и Pb мы прослеживаем на всех площадках вдоль реки Карагайлы, что говорит о высокой техногенной нагрузке со стороны горно-обогатительного предприятия. На фоновых участках есть превышение по свинцу, вследствие нахождения вблизи от автодороги. Между собой результатах не существует жесткой корреляции, кроме рудных элементов. Однако, были отмечены повышенные содержания ТМ в донных осадках. Анализируя содержания подвижных форм тяжелых металлов в почвах и донных осадков на реке Карагайлы, можно сделать вывод о том, что их значения существенно выше пдк и фоновых величин, т.к. это территория подвержена постоянному воздействию со стороны комбината. На площадках р. Камышлы Узяк содержания подвижных форм металлов имеют минимальные значения, не превышающие пдк и фон.

Список использованной литературы

1. Алексеева-Попова Н.В. Изучение механизмов адаптации растений к тяжёлым металлам для разработки современных приёмов оценки состояния среды // Методические вопросы оценки экологического состояния окружающей среды / Под ред. В.Н. Мовчана. - СПб. 1998.

2. Алексеева-Попова Н.В. Реакция растений на высокое содержание свинца в среде. //Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов. - Л., 1991. - С. 92-100.

3. Аминева А.А., Суюндуков Я.Т., Янтурин И.Ш., Миграция тяжелых металлов в водных экосистемах геохимической провинции Зауралья.// Вестник Оренбургского государственного университета.-2016.

4. Аржанова В.С. Миграция микроэлементов в почвах (по данным лизиметриче...