HEAVY METAL CONTENT IN THE SOILS OF THE KRYMSKY DISTRICT OF KRASNODAR KRAI

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ КРЫМСКОГО РАЙОНА КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Научная статья

Теучеж А.А.*

Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, Краснодар, Россия

* Корреспондирующий автор (aminet.aslanovna[at]mail.ru)

Аннотация

В статье представлены результаты исследований почв по содержанию в них цинка и свинца. Важной проблемой современной экологии является загрязнение почв тяжелыми металлами, что обуславливает направление исследований. В ландшафтные системы тяжелые металлы поступают из природных соединений, с атмосферными осадками и с удобрениями. Исследования проводились в отдельных ландшафтах и в разных зонах Крымского района. В почвах района обнаружены в разных количествах такие тяжелые металлы как: цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, медь которые поступают в организм животных и человека с растительной пищей, водой и накапливаются в почках, печени и других органах. Полученные данные показывают, что содержание тяжелых металлов в почвах разных ландшафтов широко варьирует. Содержание свинца в почвах различных зон района существенно колеблется. Наибольшие концентрации свинца отмечены в урбозоне. Самое низкое содержание валовой формы цинка и ее подвижной формы характерно для биогенных ландшафтов. Наиболее высокой долей подвижной формы цинка выделяются урботерритории.

Ключевые слова: тяжелые металлы, цинк, свинец, ландшафты, зоны, загрязнение.

HEAVY METAL CONTENT IN THE SOILS OF THE KRYMSKY DISTRICT OF KRASNODAR KRAI

Research article

Teuchezh A.A.*

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia

* Corresponding author (aminet.aslanovna[at]mail.ru)

Abstract

The article presents the results of studying soils for zinc and lead content. An important problem of modern ecology is the contamination of soils with heavy metals, this fact determines the direction of this research. Natural compounds, precipitation, and fertilizers are the source of heavy metals in the landscape systems. The research was carried out in separate landscapes and in different zones of the Krymsky District of Krasnoyarsk Krai. In the soils of the district, the study found such heavy metals as zinc, lead, cadmium, cobalt, nickel, and copper in different amounts. They enter the body of animals and humans with plant food, water, and accumulate in the kidneys, liver, and other organs. The data obtained demonstrate that the content of heavy metals in the soils of different landscapes varies widely. The lead content in the soils of different zones of the region varies significantly. The highest concentrations of lead were found in the urban zone. The lowest content of the total form of zinc and its active form is typical for biogenic landscapes. The highest proportion of the active form of zinc is found to be in urban territories.

Keywords: heavy metals, zinc, lead, landscapes, zones, pollution.

Введение

Хозяйственная деятельность человека вызвала существенное изменение окружающей природной среды в связи с загрязнениями ее твердыми и жидкими промышленными и органическими отходами. Важной проблемой современной экологии является загрязнение почв тяжелыми металлами, отражающееся на всех компонентах биосферы. Они, попадая в атмосферный воздух, почвы и водоемы, включаются в природный круговорот веществ и удаляются медленно при дефляции, выщелачивании и эрозии [4].

Целью данной работы является изучение загрязненности почв Крымского района Краснодарского края тяжелыми металлами.

Источниками поступления тяжёлых металлов в ландшафтные системы исследуемого района являются:

• их поступление из природных соединений;
• выпадение с атмосферными осадками, куда они поступают в результате трансграничного переноса выбросов металлургических и химических заводов;
• с удобрениями [3].

В ландшафтах тяжелые металлы присутствуют постоянно в определенных количествах, что составляет их фоновое содержание, обычно не превышающее 20 % от принятого ПДК [5]. Постоянное повышение уровня содержания тяжелых металлов в ландшафтах обуславливается их поступлением извне, вызванное чаще всего хозяйственной деятельностью человека.

Основные результаты и их обсуждение

Всего на содержание тяжелых металлов в почвах района было проанализировано 64 образца. В почвах района обнаружены в разных количествах такие металлы как: Pb, Hg, Cd, As, Cu, Se, Zn , Ni, которые поступают в организм животных и человека с растительной пищей, водой и накапливаются в почках, печени и других органах [6].

Согласно Российскому санитарно-гигиеническому ГОСТу 17.4.102-83 к сильноопасным относятся такие тяжёлые металлы как Pb, Zn поэтому мы выбрали именно эти элементы.

Цинк. Среднее содержание цинка (подвижная форма) в почвах северной части Крымского района составляет 3,0, северо-западной – 1,95, центральной – 2,87, восточной – 2,52, западной – 1,60, южной – 3,67 мг/кг при ПДК 23 мг/кг. На полях для с/х использования цинка содержится в среднем 2,5 мг/кг, при амплитуде – от 0,39 в виноградниках до 12,13 мг/кг в окрестностях молочно-товарной фермы (таблица 1).

Диапазон показателей содержания цинка в почвах колеблется от 0,33 в перевале до 12,13 мг/кг возле молочно-товарной фермы.

 

Таблица 1 – Содержание подвижной формы цинка в почвах отдельных зон района

Зона	Среднее, мг/кг	Минимум, мг/кг	Максимум, мг/кг	Стандартное отклон., мг/кг	Коэффициент вариации, %	Доверительные границы, мг/кг
Природная	2,28	0,36	5,46	1,38	61	0,58
Агрозона	2,12	0,31	4,9	1,11	53	0,41
Урбозона	5,21	1,15	12,13	3,79	73	2,24

 

В почвах района варьируют показатели валового содержания цинка. Оценивая в целом соотношение валовой и подвижной форм цинка, следует подчеркнуть, что содержание подвижной формы примерно в 20–25 раз ниже, чем общее количество цинка, сконцентрированное в верхних горизонтах почвы. Наибольшее количество валовой формы цинка содержится в почвах техногенных мелиорируемых и техногенных с многолетним севооборотом ландшафтов свыше 60 мг/кг почвы (таблица 2).

 

Таблица 2 – Содержание цинка в почвах отдельных ландшафтов

Ландшафты	Среднее, мг/кг	Минимум, мг/кг	Максимум, мг/кг	Коэффициент вариации, %	Доверительные границы, мг/кг
Валовая форма
Техногенные немелиорируемые	55,95	33,15	136,12	51	16,85
Техногенные мелиорируемые	61,72
Техногенные с многолетним севооборотом	64,32	64,32	64,32
Урботерритории	55,31	39,15	67,16	17	6,92
Биогенные	49,25	33,75	67,14	30	11,68
Подвижная форма
Техногенные немелиорируемые	2,23	0,31	5,46	60	0,43
Техногенные мелиорируемые	2,20	1,31	3,15	42	1,04
Техногенные с многолетним севооборотом	2,58	1,04	4,09	44	0,99
Урботерритории	5,56	1,15	12,13	68	2,36
Биогенные	2,17	0,84	5,03	63	1,02

 

Самое низкое содержание валовой формы цинка и ее подвижной формы характерно для биогенных ландшафтов – 49,25 и 2,17 мг/кг почвы соответственно. Наиболее высокой долей подвижной формы цинка выделяются урботерритории, в почвах которых на 55, 31 мг/кг валовой формы приходится около 5,6 мг/кг подвижной формы.

На территориях, где расположены поселки, город и станицы, концентрация подвижной формы цинка в почве составила в среднем 2,94 мг/кг при диапазоне варьирования – от 0,31 минимум (Нижнебаканский) до 12,13 мг/кг максимум (Гапоновский).

В целом можно подчеркнуть, что цинка (подвижная форма) содержится больше в почвах под жилыми постройками. Выбросы от промышленных предприятий, жилищно-бытовые отходы, транспорт, безусловно, влияют на этот показатель [1].

Следует отметить, что в станицах, расположенных южнее г. Крымска и западнее г. Абинска, содержание цинка в почвах больше – 7,1 мг/кг, чем в почвах станиц, расположенных западнее г. Крымска – 2,2 мг/кг, что очевидно, определяется розой ветров – преобладанием прохождения воздушных масс от названных городов.

Свинец. Этот элемент наименее подвижен и все его растворимые соединения ядовиты. Свинец встречается в природе в основном в форме PbS (Pb²⁺, Pb⁴⁺) и формирует ряд минералов, плохо растворимых в природных водах; входит также в карбонаты, глинистые минералы и связывается с органикой [10]. В почвах района подвижной формы свинца содержится в среднем 1,64 мг/кг, с амплитудой от 0,48 – рисовая зона до 2,91 мг/кг на территории химических складов и авиоплощадки. На пашне свинца содержится около 1,6 мг/кг. Концентрация этого металла в почвах, занятых под поселками, городом и станицами колеблется от 1,23 до 1,93 мг/кг при среднем показателе 1,93 мг/кг. В лесных массивах содержание свинца составляет 1,6 мг/кг с пределами варьирования от 1,27 до 1,89 мг/кг.

Содержание свинца в почвах различных зон района существенно колеблется. Наибольшие концентрации свинца отмечены в урбозоне. Особенно выделяется г. Крымск, где в почвах содержание свинца составило 2,96 мг/кг, что почти в 2 раза больше, чем в лесных массивах и на пашне (таблица 3).

 

Таблица 3 – Содержание подвижной формы свинца в почвах района

Зона	Среднее, мг/кг	Минимум, мг/кг	Максимум, мг/кг	Стандартное отклон., мг/кг	Коэффициент вариации, %	Доверительные границы, мг/кг
Природная	1,55	0,93	2,25	0,36	23	0,15
Агрозона	1,59	0,49	2,55	0,61	39	0,23
Урбозона	2,03	1,24	2,96	0,58	29	0,34

 

В почвах северной части Крымского района Краснодарского края свинца содержится в среднем 1,52, в северо-западной – 1,65, в центральной – 1,91, в восточной – 1,77, в западной – 1,26 и в южной – 1,63 мг/кг. Высокое содержание свинца в почвах г. Крымска, видимо, можно объяснить влиянием выбросов транспорта, промышленных предприятий и жилищно-бытовых комплексов [2].

Средние показатели по содержанию подвижной и валовой форм свинца в почвах различных ландшафтов варьируют от 1,43 до 18,92 мг/кг. Максимальный показатель содержания валовой – 18,92 и подвижной – 2,96 мг/кг форм свойственен урботерритории. Минимальный показатель валовой формы – 12,22 мг/кг характерен техногенным немелиорируемым ландшафтам. По подвижной форме свинца минимальные показатели – 0,36 мг/кг получены в биогенных ландшафтах (таблица 4).

 

Таблица 4 – Содержание свинца в почвах различных ландшафтов

Ландшафты	Среднее, мг/кг	Минимум, мг/кг	Максимум, мг/кг	Коэффициент вариации, %	Доверительные границы, мг/кг
Валовая форма
Техногенные немелиорируемые	18,50	12,22	24,12	22	2,35
Техногенные мелиорируемые	16,35
Техногенные с многолетним севооборотом	16,42
Урботерритории	18,92	13,43	24,12	21	2,95
Биогенные	14,58	13,35	16,27	9	1,09
Подвижная форма
Техногенные немелиорируемые	1,63	0,49	2,52	33	0,17
Техногенные мелиорируемые	1,63	0,76	2,22	47	0,87
Техногенные с многолетним севооборотом	1,50	1,27	1,89	16	0,21
Урботерритории	2,02	1,24	2,96	30	0,38
Биогенные	1,43	0,36	2,55	49	0,52

 

Из техногенных ландшафтов наибольшей концентрацией валовой формы свинца выделяются немелиорируемые ландшафты – 18,15 мг/кг. Промежуточное положение по содержанию валовой формы свинца между биогенными и техногенными немелиорируемыми ландшафтами занимают почвы техногенных мелиорируемых – 16,35 и техногенных ландшафтов с многолетним севооборотом – 16,4 мг/кг. Содержание подвижной формы свинца в почвах техногенных ландшафтов примерно одинаково и находится в пределах 1,5–1,6 мг/кг.

Заключение

Выделение суммарного показателя загрязнения почв, различных ландшафтов Крымского района Краснодарского края тяжелыми металлами позволяет разделить территорию района на две части: загрязнение превышает 1 и загрязнение ниже 1 [5]. Территории, где загрязнение тяжелыми металлами превышает 1 составляет, небольшую часть и соотносится в основном с урбанизированными ландшафтами. Природные и техногенные ландшафты различных уровней в основном можно оценить, как мало- и среднезагрязненные тяжелыми металлами [9].

Завершая анализ полученных данных по состоянию ландшафтных систем района можно утверждать, что по рассмотренным тяжелым металлам не было превышения ПДК. Однако по большинству элементов отмечается заметное нарастание показателей их содержания, что подтверждает существенным превышением их фонового уровня.

Одним из вариантов снижения поступления тяжелых металлов в почву является снижение внесения удобрений старого производства и использование более чистых химикатов, содержащих тяжелых металлы в малых количествах [8].

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

 

Список литературы / References

1. Белюченко И. С. Экология Кубани / И. С. Белюченко – Краснодар: КубГАУ. – 2005. – Ч. II – 470 с.
2. Белюченко И. С. Экологические аспекты совершенствования функционирования агроландшафтных систем Краснодарского края / И. С. Белюченко, А. В. Смагин, В. Н. Гукалов и др. // Тр. КубГАУ. – 2010. – Т. 1. – № 26. –С. 33–37.
3. Белюченко И. С. Экологические проблемы степной зоны Кубани, причины их возникновения и пути решения / И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2011. – Т. 7. – № 3. – С. 47–64.
4. Белюченко И. С. Вопросы защиты почв в системе агроландшафта / И. С. Белюченко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета – Краснодар: КубГАУ, 2014. – № 95. – С. 232–241.
5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. – 15 с.
6. Попова Т. В. Особенности распределения тяжелых металлов в корнеобитаемом слое чернозема обыкновенного в разных местообитаниях / Т. В. Попова, В. Н. Гукалов, И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. –2010. – Т.6.– №1. – С.24–26.
7. Теучеж А. А. Накопление тяжелых металлов в верхнем слое почвы / А. А. Теучеж // в сборнике «Отходы, причины их образования и перспективы использования».– Краснодар. – 2019. С. 217–221.
8. Теучеж А. А. Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в почвах агроландшафта / А. А. Теучеж // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – Краснодар. – 2019. – Т. 15. – № 2. С. 32–36.
9. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511-09. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 10 с.
10. Шеуджен А. Х. Агробиогеохимия чернозема: монография / А. Х. Шеуджен – Майкоп: ООО «Полиграф-ЮГ», 2018. – 308 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Belyuchenko I. S. Jekologija Kubani [Ecology of the Kuban] / I. S. Belyuchenko – Krasnodar: KubSAU. – 2005. –Part II – 470 p. [in Russian]
2. Belyuchenko I. S. Jekologicheskie aspekty sovershenstvovanija funkcionirovanija agrolandshaftnyh sistem Krasnodarskogo kraja [Environmental aspects of improving the functioning of agrolandscape systems in the Krasnodar Territory] / I. S. Belyuchenko, A. V. Smagin, V. N. Gukalov, et al. // Tr. KubSAU. –2010. – Vol. 1. – No. 26. – pp. 33–37.[in Russian]
3. Belyuchenko I. S Jekologicheskie problemy stepnoj zony Kubani, prichiny ih vozniknovenija i puti reshenija [Environmental problems of the steppe zone of the Kuban, the causes of their occurrence and solutions] / I. S Belyuchenko // [Ecol. Bulletin of the North. Caucasus]. – 2011. – Vol. 7. – No. 3. – P. 47–64. [in Russian]
4. Belyuchenko I. S. Voprosy zashhity pochv v sisteme agrolandshafta [Issues of soil protection in the system of agricultural landscape] / I. S. Belyuchenko // Politematicheskij setevoj jelektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Polythematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University] – Krasnodar: KubSAU, 2014. – No. 95. – P. 232–241. [in Russian]
5. Predel'no dopustimye koncentracii (PDK) himicheskih veshhestv v pochve: Gigienicheskie normativy [Maximum permissible concentration (MPC) of chemicals in the soil: Hygienic standards] GN 2.1.7.2041-06. – M .: Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2006. – 15 p. [in Russian]
6. Popova T. V. Osobennosti raspredelenija tjazhelyh metallov v korneobitaemom sloe chernozema obyknovennogo v raznyh mestoobitanijah [Features of the distribution of heavy metals in the root layer of ordinary chernozem in different habitats] / T. V Popova, V. N Gukalov, I. S Belyuchenko // Jekol. Vestnik Sev. Kavkaza [Ecol. Bulletin of the North. Caucasus]. –2010. – Vol. 6. – No. 1. – P. 24–26. [in Russian]
7. Teuchezh A. A. Nakoplenie tjazhelyh metallov v verhnem sloe pochvy [Accumulation of heavy metals in the upper soil layer] / A. A. Teuchezh // v sbornike «Othody, prichiny ih obrazovanija i perspektivy ispol'zovanija» [in the collection «Waste, the reasons for their formation and prospects for use»] – Krasnodar. – 2019. P. 217 – 221. [in Russian]
8. Teuchezh A. A. Sravnitel'nyj analiz soderzhanija tjazhelyh metallov v pochvah agrolandshafta [Comparative analysis of the content of heavy metals in soils of agricultural landscape] / A. A. Teuchezh // Jekol. Vestnik Sev. Kavkaza [Ecol. Bulletin of the North. Caucasus]. - Krasnodar. – 2019. – Vol. 15. – No. 2. P. 32–36. [in Russian]
9. Orientirovochno dopustimye koncentracii (ODK) himicheskih veshhestv v pochve: Gigienicheskie normativy [Approximately permissible concentrations (APC) of chemical substances in the soil: Hygienic standards] GN 2.1.7.2511-09. – M .: Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2009. – 10 p. [in Russian]
10. Sheudzhen A. Kh. Agrobiogeohimija chernozema [Agrobiogeochemistry of chernozem]: monograph /A. Kh. Sheudzhen – Maikop: LLC «Polygraph-Yug», 2018. – 308 p. [in Russian]