IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Загрязнение почв фторидами представляет особую опасность, поскольку они относятся к I классу высокотоксичных веществ. Известно, что накопление фторидов в почве способствует разрушению их структуры, изменению кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных свойств, негативно влияет на состояние почвенного микробного комплекса и биологическую активность почв, увеличивает подвижность гумусовых веществ. 

Целью исследования стало изучение влияние алюминиевого завода на изменение физико-химических свойств и состав почв, а также установление степени загрязнения антропогенно-преобразованных почв фторидами, имеющими сильную и слабую степени нарушенности почвенного профиля в сравнении их с фоновыми почвами.

Исследования проводились в зоне воздействия эмиссий Иркутского  алюминиевого завода филиала ОАО РУСАЛ (ИркАЗ). Почвенный покров в зоне влияния выбросов завода представлен серыми лесными почвами средне- и легкосуглинистыми, местами супесчаными. Общим признаком является малая мощность гумусового профиля, длительное и глубокое промерзание почв, низкая степень оподзоленности, слабокислая близкая к нейтральной реакция среды, высокая степень насыщенности основаниями. Для территории характерна высокая степень освоенности.

Объектами исследования послужили антропогенно-преобразованные серые лесные почвы сильной и слабой степени нарушенности в районе ИркАЗа. В качестве фоновых почв выступили серые лесные почвы Иркутско-Черемховской равнины, развитые на суглинистых и супесчаных породах, удаленные от завода - источника загрязнения на 15 - ­30 км. Определение физико-химических свойств почв проводили методами потенциометрии, титрования, гравиметрии. Состав и содержание водорастворимого вещества почв определяли методом ионной хроматографии (HCO₃^-, Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-); ионоселективным методом (F^-); методом атомной абсорбции (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺).

Наиболее информативными оказались данные по составу и содержанию водорастворимого вещества исследуемых почв. Общим для всех исследуемых почв является накопление ионов на геохимических барьерах: гумусово-аккумулятивном и карбонатном, особенно это характерно для ионов HCO₃^- и Cl^-. Содержание нитратов на порядки меньше в антропогенно-преобразованных почвах, по сравнению с фоновыми. Техногенные выбросы негативно отразились на запасах элементов минерального питания  - подвижных форм азота, фосфора, калия. Уменьшение содержания NO₃^- по мере приближения к источнику загрязнения вследствие подавления процесса нитрификации в почвах свидетельствует об ухудшении их состояния, в том числе и санитарного. При этом наблюдается резкое повышение содержания фтора, растущее по мере приближения к источнику загрязнения. Максимальные показатели его содержания фиксируются по всему профилю сильнонарушенной антропогенно-преобразованной  почвы, где предельно допустимые концентрации (ПДК) этого элемента превышены в 6 - 7 раз. Согласно гигиеническим нормативам ГН 2.1.7.2041-06 величина ПДК водорастворимой формы фтора с учетом фона по транслокационному  лимитирующему показателю вредности составляет 10,0 мг/кг. В антропогенно-преобразованной слабонарушенной почве ПДК по фтору превышены в 2 - 3 раза.

Результаты исследований фоновых почв показали, что в серой лесной остаточно-карбонатной почве на суглинистых отложениях повышенное до 1 ПДК содержание фтора приурочено к гумусово-аккумулятивному и карбонатному горизонтам. Известно, что водорастворимый фтор может связываться в верхних гумусовых горизонтах почвы за счет образования малорастворимых малоподвижных соединений, например, в виде солей кальция и алюминия, которые в большом количестве содержатся в почвах в виде обменных форм элементов. В кислых почвах содержатся обменный кальций и алюминий, а в нейтральных - кальций, которые, соединяясь с водорастворимым фтором, образуют труднораствормые соединения.

Известно, что миграционные свойства фтора весьма разнообразны. По данным А. Кабата-Пендиас и Х. Пендиас наибольшая адсорбция фтора минеральными компонентами, прежде всего глинистыми минералами, отмечена при значениях рН в интервале от 6 до 7. Это объясняет повышенное (до 1 ПДК) содержание водорастворимого фтора в нижней части профиля фоновой суглинистой почвы. Увеличивающееся с глубиной содержание фтора опреде­ляется величиной рН среды и обогащенностью почвы глинистыми минералами. Несмотря на высокую потенциальную растворимость, фтор сорбировались почвой благодаря высокой поглотительной способности.

Необходимо отметить, что хотя поступление в природную среду веществ в растворимой форме на порядок меньше, при этом их роль в биогенной миграции значительно выше по сравнению с плохо растворимыми соединениями. Многие хорошо растворимые вещества токсичны. Вследствие их доступности они опасны не только для  растений, но в большей мере для человека и животных,  питающихся  этими  растениями. Поэтому  обнаружение 1 ПДК водорастворимого фтора в нижней части профиля фоновой суглинистой почвы, находящейся в 15 км от источника загрязнения, является тревожным сигналом и требует дальнейших мониторинговых наблюдений.