Оценка содержания тяжелых металлов на территории агротехногенной зоны г. Ставрополя


В настоящее время проблема загрязнения почв техногенных и сельскохозяйственных территорий тяжелыми металлами является актуальной. Тяжелые металлы занимают одно их лидирующих мест среди всех загрязнителей окружающей среды. Многие представители данной группы веществ, такие как свинец, медь, цинк, кадмий, даже в очень малых количествах, способны вызывать иммунологические, онкологические и другие виды заболеваний. В результате исследований проводимых учеными разных стан доказано, что около 70% тяжелых металлов поступает с продуктами питания в организм человека 4.

Как правило, загрязнение территории тяжелыми металлами носит локальный характер. Максимальное загрязнение почв наблюдается вблизи крупных автомагистралей, промышленных центров и мегаполисов. Находясь в пределах урбанизированных территорий, подвергающихся высокой степени антропогенного воздействия, сельскохозяйственные зоны городов не являются исключением. Основные источники антропогенного поступления тяжелых металлов в почву сельскохозяйственной территорий - тепловые электростанции, транспорт, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей. Растениеводческая продукция, выращенная на таких территориях, накапливает тяжелые металлы в концентрациях выше предельно-допустимых концентраций (ПДК) и максимально допустимых уровней (МДУ). Цинк, свинец и кадмий относительно легкодоступны для растений, поэтому именно для этих элементов наиболее высоки риски накопления в опасных концентрациях 5.

Целью наших исследований стала оценка содержания тяжелых металлов на территории сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя физико-химическими методами.

Объектами исследования явились почвы сельскохозяйственной зоны города Ставрополя и растения, выращенные на них.

Характеристика района исследования. Географическое расположение города Ставрополя (45О с. ш. 42О в. д.) обуславливает его расположение на юго-западном склоне Ставропольской возвышенности в лесостепной зоне умеренного пояса.

Площадь Ставрополя 118 кв. км, из которых 44, 4 кв. км находятся под постройками, 27,7 кв. км занимают зеленые массивы и насаждения общего пользования, 25,5 кв. км. занимают пахотные земли. Территория города вытянута с юго-запада на северо-восток на 30,5 км и с юга на север на 16,5 км. Перепады высот составляют 425м; в застроенной части города преобладают перепады высот более 50м на 1 км. В восточной части города абсолютные отметки поверхности снижаются до 325 метров, в западной - поднимаются до 660 метров 2.

Климат города Ставрополя умеренно континентальный с жарким, временами засушливым летом и умеренно холодной зимой с сильными ветрами. В целом Ставрополь обладает благоприятными климатическими условиями.

Город расположен в пределах черноземной почвенной зоны. А Л. Антыков (1970) указывает, что в районе Ставрополя и его окрестностей основное место занимают два типа почв: выщелоченные - глубокомицелярно-карбонатные черноземы и серые лесные почвы, частично подзоленные.

Современный этап промышленно-урбанизированного освоения территории города характеризуется резким возрастанием антропогенной нагрузки на природный комплекс и связанное с этим обострение экологических проблем. Ставрополь занимает 44 место среди городов с наиболее высоким уровнем загрязнения.

В городе и его окрестностях можно выделить несколько крупных типов антропогенного воздействия на окружающую среду: селитебный, промышленный, транспортный, сельскохозяйственный, лесотехнический, водохозяйственный, рекреационный. Объекты указанного воздействия либо концентрируются в более или менее четко выраженные зоны, либо рассредоточены по городской территории. Специфичен и экологический каркас города 3;6.

Материалы и методы. Оценку содержания тяжелых металлов на территории агротехногенных зон г. Ставрополя проводили методом инверсионной вольтамперометрии. Физико-химические исследования почв и растительной продукции, а также обработку полученных данных проводили на базе лаборатории "Экологического мониторинга" СтГАУ в 2010 году.

Исследования проводились на территории семи дачно-садоводческих товариществ, находящихся в пределах сельскохозяйственной и садово-огородной зон г. Ставрополя, которые в настоящее время занимают в общей сложности 4,6 тыс. га (сельскохозяйственная - 3,6; садово-огородная - 1,9 тыс. га). Сельскохозяйственная зона, в основном, расположена на северной и восточной окраинах города. Здесь имеются мелиорируемые земли с зерновыми, овощными и кормовыми культурами; животноводческие и птицеводческие фермы; сады и огороды, выделенные в особую зону. Как правило, отведение земель под сады-огороды производилось без учета их состояния, земли расположенные на склонах балок, поражены оползнями, подтоплены, не контролируется загрязнение грунтов тяжелыми металлами.

Для анализа растительной продукции были выбраны следующие образцы: кресс-салат (Lepidium Sativum) сорт "Дукат", редис (Raphanus sativus) сорт "Рубин" и горчица белая (Sinapis alba) сорт "Радуга". Выбор данных образцов обусловлен тем, что эти сельхозкультуры чаще всего используются для выращивания на дачных участках г. Ставрополя, а также обладают высокой степенью концентрирования тяжелых металлов (горчица белая).

Кроме семи ключевых участков, расположенных в пределах сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя отбор проб производился и на территории контрольного участка, которым стала территория х. Грушевый (его земли лежат в пределах городской черты, но не подвергаются интенсивному техногенному и транспортному воздействию). Отбор проб по каждому ключевому участку проводился с территории площадью 350 м2.

В пределах каждого ключевого участка закладывалось по пять пробных площадок, с которых производился отбор проб методом "конверта" (10х10). Забор почвенных образцов производился на глубину 0-10 см в пяти точках в пределах каждой пробной площадки.

Таблица 1 - Характеристика ключевых участков для отбора проб на территории сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя

Номер пункта взятия проб

Название кооператива

Возможные источники загрязнения почвы

Физико-географическое районирование города Ставрополя

1

"Спутник"

Молочный комбинат, заводы ОАО Ставропольский радиозавод "Сигнал" и др.

Юго-западная

2

"Дружба"

Молочный комбинат, заводы ОАО Ставропольский радиозавод "Сигнал" и др.

Юго-западная

3

"Биолог"

ГУП "Ставропольская биофабрика", ГУП ЗАО "Кинотехника", ЗАО "Металлист", ОАО "Ставропольский инструментальный завод", ООО СП "Стеклотара", ОАО мясокомбинат "Ставропольский" и др.

Юго-восточная

4

"Арония"

ОАО "Оптрон", АООТ "Нептун", ОАО электроматериалов и приборов "Аналог", ОАО "Автоприцеп-КАМАЗ" и др.

Северо-западная

5

"Колос"

ОАО "Оптрон", АООТ "Нептун", ОАО электроматериалов и приборов "Аналог", ОАО "Автоприцеп-КАМАЗ" и др.

Северо-западная

6

"Садовод"

Фабрика "Восход", ОАО завод "Ставбытхим", ОАО "СТАПРИ" и ООО КПК "Автокрансервис"

Северо-восточная

7

"Фиалка"

"Сажевый завод", ТСП "Стройматериалы", завод "Стеновых материалов и керамзита" и др.

Северо-восточная

8

Контроль

Х. Грушевый

Автотранспорт

Изучали содержание тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя физико-химическими методами. Полученные данные приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Концентрация тяжелых металлов в почве по результатам физико-химических исследований, (мг/кг)

Установили, что наиболее высокой концентрацией в почвенном растворе обладает Zn. Максимальные концентрации по данному поллютанту наблюдали на территории дачно-садоводческих товариществ "Биолог", "Дружба" и "Арония". На наш взгляд, это обусловлено тем, что территории кооперативов "Дружба" и "Арония" расположены вблизи автодороги с интенсивным движением автотранспорта. На содержание цинка в почвах дачно-садоводческого товарищества "Биолог", вероятнее всего оказывают воздействие ГУП "Ставропольская биофабрика", ГУП ЗАО "Кинотехника", ЗАО "Металлист", ОАО "Ставропольский инструментальный завод", ООО СП "Стеклотара", ОАО мясокомбинат "Ставропольский" и др.

Изучали содержание тяжелых металлов в образцах растениеводческой продукции (кресс-салат (Lepidium Sativum) сорт "Дукат", редис (Raphanus sativus) сорт "Рубин" и горчица белая (Sinapis alba) сорт "Радуга"), выращенной на почвах отборанных со всех исследуемых територий.

Данные полученные в результате исследования образцов редиса сорта "Рубин", выращенного на почвах исследуемых ключевых участков представленны на рисунке 2.

Рисунок 2 - Содержание тяжелых металлов в образцах редиса сорта "Рубин", мг/кг

Установили превышение концентрации цинка на участках дачно-садоводческих товариществ "Биолог", "Дружба" и "Арония". Кроме того, в образцах растительного материала, выращенного на почвах дачно-садоводческого товарищества "Биолог" вывялено превышение концентрации меди.

Изучали образцы кресс-салата сорта "Дукат", выращенного на исследуемых образцах почв. Данные представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Содержание тяжелых металлов в образцах кресс-салата сорта "Дукат", мг/кг

Установили, что максимальные концентрации загрязняющих веществ (Zn) наблюдаются на территории дачно-садоводческих товариществ "Биолог", "Дружба" и "Арония". Кроме того, выявлены превышения концентрации меди и кадмия на территории дачно-садоводческого товарищества "Арония", что на наш взгляд связано с влиянием выбросов таких источников загрязнения как: ОАО "Оптрон", АООТ "Нептун", ОАО электроматериалов и приборов "Аналог", ОАО "Автоприцеп-КАМАЗ" и др.

Известно, что горчица белая обладает высокой степенью аккумуляции тяжелых металлов.

Изучали содержание тяжелых металлов в горчице белой сорта "Радуга", выращенной на почвах исследуемых ключевых участков. Данные полученные в результате исследования, представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Содержание тяжелых металлов в образцах горчицы белой сорта "Радуга", мг/кг

Установили, что концентрация цинка в образцах горчицы белой превышает его содержание в редисе и кресс-салате в 2,5 и 6,5 раз соответственно.

Металл загрязнитель антропогенный сельскохозяйственный

Выводы

Анализ почвенных и растительных образцов отобранных с территорий ключевых участков сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя свидетельствует о том, что наиболее неблагополучными по содержанию тяжелых металлов являются дачно-садоводческие товарищества "Биолог", "Дружба" и "Арония". На этих территориях наблюдается максимальное значение показателей загрязненности по Zn. Кроме того, образцы почв дачно-садоводческого товарищества "Биолог" и выращенные на них растения отличаются повышенным содержанием меди, показатели которой превышают ПДК в 2-2,5 раза.

Список литературы

    1. Антыков Б. П. Почвы Ставрополья и их плодородие / Б. П. Антыков. - Ставрополь : Кн. Изд-во, 1970. - 413 с. 2. Дегтярева Т. В. Геохимические особенности ландшафтов г. Ставрополя (на примере распределения тяжелых металлов в почве и растениях): автореф. дис. ... канд. географ. наук /Т. В. Дегтярева - Ставрополь, 2003. - 182 с. 3. Островерхова Е. А. Особенности миграции тяжелых металлов в системе почва-растение / Сборник мат. 3-й междун. научн.-практ. конф. "Проблемы экологической безопасности и сохранение природно-ресурсного потенциала". - Ставрополь, 2011. - С.199-201. 4. Воскресенская О. Л. Динамика ростовых процессов и накопление тяжелых металлов в онтогенезе подорожника большого / О. Л. Воскресенская // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия "Лес. Экология, Природопользование". Йошкар-Ола, 2009. - Вып. 1. - С. 71-80. 5. Воскресенская О. Л. Динамика содержания тяжелых металлов в Festuca pratensis, Dactylis dlomerata (Poaceae) и Trifolium pratense (Fabaceae) в условиях города Йошкар-Олы / О. Л. Воскресенская, М. Г. Половникова // Растительные ресурсы. - СПб.: Наука, 2009. - № 1. - Т. 45. - С. 77-85. 6. Кубрина Р. А., Толоконников В. П., Лысенко И. О. Использование различных методов биоиндикации для анализа городской среды (на примере г. Ставрополя) / Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2009, Т. 11, № 1-3. С. 496-498.

Похожие статьи




Оценка содержания тяжелых металлов на территории агротехногенной зоны г. Ставрополя

Предыдущая | Следующая