АГРОХИМИЯ, 2015, № 2, с. 86-96
УДК 632.122.1:546.19:633.4(571.61)
ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В СИСТЕМЕ ОГОРОДНЫЕ ПОЧВЫ-ОВОЩНЫЕ КУЛЬТУРЫ В РАЙОНЕ СТРОИТЕЛЬСТВА КОСМОДРОМА "ВОСТОЧНЫЙ" (БАССЕЙН р. ЗЕЯ, АМУРСКАЯ ОБЛАСТЬ)
© 2015 г. А.В. Пузанов1, С.В. Бабошкина1, И.А. Алексеев2, А.В. Салтыков1
1Институт водных и экологических проблем 656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1, Россия E-mail: puzanov@iwep.ru Благовещенский государственный педагогический университет 675000 Благовещенск, Амурская обл., ул. Ленина, 104, Россия E-mail: alexeyev@bgpu.ru
Поступила в редакцию 17.09.2014 г.
Исследовано содержание, особенности накопления и пространственного распределения приоритетных тяжелых металлов и мышьяка в огородных почвах и овощных культурах (моркови и картофеле) садово-огородных участков населенных пунктов, расположенных в районе строительства космодрома "Восточный". Выявлено, что содержание Cu, Zn, Ni, Pb в почвах напрямую связано с содержанием в ней гумуса, тогда как прямая положительная связь с величиной почвенного рН установлена только для типоморфных элементов - Fe и Mn. Установлено, что корнеплоды моркови отличались большим содержанием Zn (в отдельных образцах >ПДК), Fe и Mn, чем клубни картофеля; в картофеле в большем количестве обнаружены Co, As. Наиболее интенсивно картофель и морковь поглощали эссенциальные микроэлементы Zn и Cu.
Ключевые слова: тяжелые металлы, мышьяк, огородные почвы, овощные культуры, Амурская обл., р. Зея, космодром "Восточный".
ВВЕДЕНИЕ
Изучение фоновой биогеохимической ситуации в пределах позиционных районов космодромов и районов падения отделяемых частей ракет-носителей необходимо для определения в будущем уровней и типов воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду и здоровье человека. По природно-климатическим условиям и антропогенной нагрузке (строительство происходит на месте, где ранее эксплуатировались, а затем ликвидировались шахтно-пусковые установки) территория строящегося космодрома "Восточный" существенно отличается от функционирующих космодромов "Байконур" и "Плесецк". Поэтому разработка программ экологического сопровождения ракетно-космической деятельности на космодроме "Восточный" требует особых подходов.
На территории строящегося космодрома находится несколько населенных пунктов. Основу
растительного питания местного населения составляют овощи, выращенные на приусадебных участках. И хотя известно, что тяжелые металлы (ТМ) в организм человека поступают в основном с растительной пищей, исследований по содержанию микроэлементов в системе огородные почвы-овощи ранее здесь не проводили.
Цель работы - выявление закономерностей пространственного распределения и поведения тяжелых металлов и микроэлементов в системе огородные почвы-овощи в районе строящегося космодрома "Восточный".
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Территория строящегося космодрома находится в пределах Амуро-Зейского плато [1, 2] между р. Амур и р. Зея и ее притоком р. Большая Пера. Террасовые надпойменные площадки этих рек представлены аллювиальными и озерно-речными
Таблица 1. Физико-химические свойства огородных почв в различных населенных пунктах района строительства космодрома "Восточный".
Параметры Населенные пункты Гумус, % рН Физическая глина, % КО-, мг/кг КО-, мг/кг Р2О5, мг/кг
Чагоян 6.7 ± 0.6 7.4 ± 0.2 20.3 ± 2.2 188 ±100 7.2 ± 2.5 67 ± 20
5.1-8.4 7.0-7.7 14.6-25.3 30.7-568 4.0-17.0 38.2-146
Малиновка 5.3 ± 1.1 6.8 ± 0.3 28.6 ± 4.6 155 ± 48 3.6 ±1.4 74 ± 28
3.2-8.2 6.1-7.4 23.3-42.2 34.4-268 2.5-7.9 33.3-156
Шимановск 7.1 ± 0.7 7.0 ± 0.3 29.9 ± 2.6 71.1 ± 29.6 7.3 ± 2.5 213 ± 63
4.9-8.8 6.1-7.8 24.3-39.4 42.1-189 1.8- 5.2 84.0-367
Глухари 5.9 ± 0.4 7.1 ± 0.2 23.3 ± 5.9 232 ± 58 4.4 ± 1.4 95.4 ± 8.5
4.7-7.4 6.1-7.6 13.9-37.2 195-446 2.2- 1.3 80.1-132
Углегорск 5.2 ± 0.6 5.2 ± 0.1 19.3 ± 2.3 188 ± 65 3.9 ± 1.9 66 ± 39
4.0-5.8 5.7-6.0 15.2-23.2 120-318 1.0-7.4 23.8-145
Черновка 5.1 ± 1.0 6.6 ± 0.5 23.5 ± 1.4 273 ± 29 3.5 ± 0.2 74.8 ± 9.9
3.0-7.6 5.9-7.9 21.6-27.4 194-303 3.2-4.0 63.3-103
Свободный 9.0 ± 0.9 6.7 ± 0.3 27.0 ± 5.1 79 ± 30 6.3 ± 1.6 107 ± 23
6.6-11.7 6.1-7.5 10.5-38.2 22.5-173 1.4-9.3 46.5-171
Примечание. Над чертой - среднее арифметическая и его ошибка, под чертой - пределы изменений.
песчаными гравийно-галечниковыми отложениями с прослоями суглинков и супесей, алевритами [3]. Исследованная территория располагается в умеренном климатическом поясе в зоне несплошного распространения многолетнемерзлых грунтов и характеризуется континентальным климатом с чертами муссонной циркуляции.
Территория космодрома относится к Амурской провинции хвойно-широколиственных лесов. В лесном покрове провинции значительное место занимают лиственнично-березовые, лиственнич-но-дубово(сосново-)-березовые, сосново-дубо-вые ассоциации.
Район исследования, как и Приамурье в целом, обладает существенными запасами различных полезных ископаемых, в том числе золоторудных, которые пока используются в недостаточной мере. Имеется множество мощных природных и техногенных источников ртутного загрязнения [4]. В геохимическом отношении Амурско-Зейское междуречье является провинцией свободного транспорта всех химических элементов с частичной задержкой слабоподвижных соединений кремнезема, железа, алюминия, марганца.
Почвенный покров природных зон в границах космодрома "Восточный" представлен подбура-ми, буроземами, мерзлотно-болотными и аллювиальными перегнойными почвами. Преобладаю-
щими почвообразующими породами являются песчаные аллювиальные отложения с повышенным уровнем содержания калия [5].
Для эколого-биогеохимического мониторинга были выбраны 7 населенных пунктов. Два из них расположены в пределах позиционного района космодрома в среднем течении р. Большая Пера: г. Углегорск (на правобережном участке) и п. Глухари (на левобережном). Выше по течению к север-северо-западу от позиционного района космодрома расположены п. Шимановск и с. Малиновка, к югу от космодрома в нижнем течении р. Большая Пера расположены с. Черновка и г. Свободный. Поселок Чагоян расположен к северу от стартового комплекса на берегу р. Зеи (табл. 1).
Выполненная авторами работа базировалась на бассейновом, сравнительно-географическом, сравнительно-генетическом методах исследования. В августе 2013 г. в выбранных населенных пунктах были отобраны образцы верхнего горизонта огородных почв, а также популярные овощные культуры: корнеплоды моркови и клубни картофеля (по 3-5 точек отбора в различных частях населенного пункта). Отбор почвенных проб производили методом конверта, образцы высушивали до воздушно-сухого состояния. Отобранные овощи предварительно мыли, очищали от кожуры, ополаскивали дистиллированной водой,
высушивали. Всего было отобрано по 32 образца почв, корнеплодов моркови, клубней картофеля.
Определение общих почвенных свойств проводили стандартными методами. Общее содержание гумуса определяли по методу Тюрина в модификации Никитина, гранулометрический состав - по Качинскому, актуальную кислотность -потенциометр ическим методом [6]. Содержание нитратов в почвах определяли фотометрическим методом на приборе КФК-3 с натрием салици-ловокислым. Доступную для растений форму фосфора (подвижные фосфаты) извлекали из щелочных почв 1%-ным раствором углекислого аммония (по методу Мачигина), из кислых почв -0.2 н. раствором HCl (по Кирсанову) [6], определение проводили фотометрическим методом на приборе КФК-3.
Содержание химических элементов (Fe, Mn, Cr, V, Ni, Cu, Zn, As, Se, Ag Pb) в огородных почвах в районе космодрома "Восточный" определяли рентгенофлуоресцентным методом с использованием синхротронного излучения с регистрацией на Si(Li)-детекторе на станции элементного анализа ВЭПП-3 в Институте ядерной физики СО РАН. Ошибка определения для отдельных элементов была в пределах 5-15% [7].
Из всех определенных в почвах рентгенофлуо-ресцентным методом химических элементов для анализа на содержание в огородных культурах были выбраны наиболее важные в геохимическом и физиологическом отношении. Содержание ти-поморфных элементов Fe и Mn, эссенциальных и условно эссенциальных микроэлементов Cu, Pb, Zn, Ni, Co и As в очищенных овощах определяли на атомно-абсорбционных спектрофотометрах с пламенной и электротермической атомизацией. Использовали прибор фирмы Perkin Elmer модель HGA-600 (электротермическая атомизация с зеемановской коррекцией фона) и прибор SP-9 фирмы Pye Unicam (пламенная атомизация). Для проверки точности аналитических методик использовали государственный стандартный образец с аттестованными величинамими СБМК-2 (стандарт биологического материала клубней картофеля). Деструкцию органической основы растительной пробы проводили способом сухого озоления в муфеле с постепенным подъемом температуры до 480°С и последующей обработкой полученной золы набором кислот. Влажные соли растворяли в водных растворах кислот.
Для того чтобы сравнить полученные данные с ПДК, содержание микроэлементов в растительной продукции в сухом веществе пересчитывали на сырое вещество, исходя из среднего содержа-
ния сухой массы в картофеле <20%, в моркови -<25% и >15%.
Статистическую обработку результатов проводили стандартными методами [8]: рассчитывали среднее арифметическое и его ошибку, среднее геометрическое, коэффициент вариации, коэффициенты парной корреляции и их ошибки. Достоверность различий средних определяли по ¿-критерию Стьюдента при 5%-ном уровне значимости. Оценку достоверности корреляционных отношений производили с помощью ¿-критерия Стьюдента, а также по таблице критических величин [8]. Эколого-биогеохимическую и санитарно-гигиеническую оценку загрязнения почв проводили методом сравнения с ПДК и ОДК [9], зарубежными нормативами [10], кларковыми [11] и среднемировыми [12] содержаниями элементов в почвах. Содержание элементов в овощах сравнивали с ПДК [13], а также с литературными данными для незагрязненных областей.
Для выражения относительного распределения элементов в системе почва-растение применяли величину отношения содержания данного микроэлемента в сухой массе
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.