III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Введение. Наличие разных фракций тяжелых металлов (ТМ), отличающихся как по подвижности и биологической доступности, так и по механизмам закрепления в почве, предполагает их детальное изучение. Наиболее распространенными методами изучения форм соединений ТМ в почвах является методы последовательного экстрагирования, которые основаны на извлечении из почвы ТМ, связанных с различными почвенными компонентами. Цель работы - изучение фракционного состава Zn в почве, находящейся в зоне воздействия аэрозольных выбросов Новочеркасской ГРЭС.

Объекты и методы исследований. Объект исследования представлен черноземом обыкновенным карбонатным среднемощным малогумусным тяжелосуглинистым на лессовидных суглинках. Образцы почв отбирались на расстоянии 1,6 км и 15 км в северо-западном направлении от Новочеркасской ГРЭС. 

Нами была использована процедура химического фракционирования в модификации Миллера (Miller et al, 1986) для получения различных соединений металлов: водных (экстракция дистиллированной водой), обменных (0,5 М Са(NO₃)₂), кислотных (0,44 M CH₃COOH + 0,1 M Ca(NO₃)₂), связанных с оксидами Mn (0,1 M NH₂OH·HCl + 0,01 M HNO₃), органикой (0,1 M Na₄P₂O₇), аморфными (0,175 M (NH₄)₂C₂O₄ + 0,1 M H₂C₂O₄) и кристаллическими оксидами Fe (0,175 M (NH₄)₂C₂O₄ + 0,1 M H₂C₂O₄ (ультрафиолет)) и нерастворимых форм (связанных с алюмосиликатами или остаточных).

Результаты исследований. Сумма фракций, которая характеризует общее содержание элементов в почве, Zn превышает их предельно допустимые количества, которые составляют 100 мг/кг на расстоянии 1,6 км и соответствует норме на расстоянии 15 км. Таким образом, исследуемая почва на расстоянии 15 км подвержена загрязнению аэрозольными выбросами Нч ГРЭС.

В незагрязненной почве, как и в почве, подверженной сильному влиянию НчГРЭС, наибольшее количество Zn сосредоточено в остаточной фракции, связанной с кристаллическими решетками минералов. Однако в загрязненной почве, можно наблюдать резкое снижение содержания этой фракции по сравнению с незагрязненной (с 85% до 55%). При повышении уровня загрязнения увеличивается подвижность ионов ТМ.

Zn более склонен к взаимодействию с минеральными почвенными компонентами (Ладонин, Карпухин, 2003). Zn, связанный с карбонатами значительно накапливается в загрязненной почве с 3 до 14 мг/кг, и по относительному содержанию увеличивается в 7,5 раз. Наблюдается накопление Zn, связанного с аморфным железом, в загрязненной почве (более чем в 4 раза). 

Содержание Zn в составе кристаллического железа меньше, чем аморфного (в 1,25-2,3 раза по абсолютному содержанию), однако также прослеживается тенденция к накоплению в загрязненной почве (в 2-2,6 раза по сравнению с незагрязненной). Содержание Zn в составе фракции, связанной с оксидами Mn, незначительно (от 1% в незагрязненной почве и до 3 % в загрязненной).

Фракция Zn, связанная с органическим веществом, по содержанию уступает фракции, связанной с минеральными компонентами. Содержание Zn в загрязненной почве не сильно превышает содержание его в незагрязненной почве (5 мг/кг и 6 мг/кг).

Для цинка характерно наличие большого количества обменных катионов (Ладонин, Карпухин, 2003). Так, в незагрязненной почве содержание обменных ионов Zn (вместе с водорастворимыми) составляет 2 %, в загрязненной почве увеличивается в 5 раз (10%) и почти в 10 раз по абсолютному содержанию. Это связано не только с увеличением общей концентрации цинка, но и с повышающимся влиянием ионов других ТМ и вытеснением Zn в более подвижные фракции.

Таким образом, в незагрязненной почве содержание Zn сосредоточено главным образом в остаточной фракции, тогда как при влиянии загрязнения на почву увеличивается количество Zn в более подвижных фракциях. Особенно сильно увеличивается содержание Zn в наиболее подвижных водорастворимой, обменной фракциях, из которых Zn легче всего может попадать в окружающую среду и включаться в биологический круговорот.

Литература

1. Ладонин Д.В., Карпухин М.М. Фракционирование соединений тяжелых металлов в почвах - проблемы выбора выбора метода и интерпритации результатов // Материалы I междунар. геоэколог. конференция «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами» / МГУ Тез. докл. - 2003. - с. 68-73

2. Miller W.P., Martins D.C., Zelazny L.W. Effect of sequence in extraction of trace metals from soils // Soil Sci. Soc. Am. - 1986. - v.50. - p. 598-601.