Введение
Интенсификация сельского хозяйства, переход к индустриальным методам производства, создание крупных агропромышленных и животноводческих комплексов, широкий размах мелиоративного строительства и химизации сельскохозяйственных угодий в целях устойчивого наращивания продовольственного фонда страны требуют особенно внимательного и бережного отношения к почве, как к средству производства и условий существования. Охрана почв, их рациональное использование имеют первостепенное значение для экономического и социального развития страны. Значение современного состояния почвенных ресурсов, их рациональное использование, бережное отношение к ним послужат приумножению их плодородия. Во второй половине двадцатого века объемы и темпы техногенного загрязнения окружающей среды настолько возросли, что потребовалось принятие специальных международных программ по охране природы. В 1972 году была разработана программа ООН по окружающей среде, включающая проблемы мониторинга природной среды в целях раннего предупреждения о наступающих естественных или антропогенных изменениях, которые могут причинить вред здоровью или благополучию людей.
Во всем мире уделяется большое внимание защите внешней среды обитания и внутренней среды человека от возрастающего действия химических веществ (в частности тяжелые металлы и растворимых форм их токсических соединений) антропогенного и природного характера При этом определение микроконцентраций токсикантов считается важной задачей, как в научном, так и в практическом отношении. Контроль и оценка возможного влияния тяжелых металлов на почву необходимы. Актуальность этой проблемы в настоящее время очевидна, поскольку для тяжелых металлов в принципе не существует механизмов природного самоочищения: в ходе миграции они меняют лишь уровень содержания или формы нахождения. Включаясь во все типы миграций и биологический круговорот, они неизбежно приводят к загрязнению важнейших жизнеобеспечивающих природных сред (питьевой воды, воздуха) и пищевых продуктов.
Никель относится к разряду тяжелых металлов [1]. Источников никеля очень много, он проникает в организм, как с пищей, так и через кожу и слизистые оболочки: никелированная посуда, столовые приборы и приборы для приготовления пищи другие продукты. Наибольшие выбросы никеля в атмосферу отмечены при сжигании каменного угля. По данным ВОЗ, никель - один из наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Никель – необходимый микроэлемент, в частности для регуляции обмена ДНК. Однако, его поступление в избыточных количествах может представлять опасность для здоровья. Здесь особенно отчетливо видна справедливость слов Парацельса о том, что “нет токсичных веществ, а есть токсичные дозы”.
Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения. Соединения никеля относят к 1 группе канцерогенов.
В данное время по агроэкологическим исследованиям почв пашни хлопкосеющих хозяйств Мактаральского района Южно-Казахстанской области было выявлено повышенное фоновое содержание подвижных форм никеля. Нашей задачей является выявить степень загрязнения почв никелем на примере совхоза Мактаарал и составить картограмму их загрязнения, что является одним из актуальных вопросов современности.
Объекты и методы исследования
Объекты исследований являются светлые сероземы южных регионов Казахстана Мактааральского района. Содержание гумуса в дерновом горизонте целинных почв 1-1,5 %, в пахотном горизонте 0,6-1,0 %. Количество карбонатов равно 7-14 % в верхнем горизонте и 12-15 % в средней и нижней частях профиля. В большинстве случаев светлые сероземы засолены легкорастворимыми солями на глубине 1,5-2 м.
Агроэкологическое обследование проводится на основе одновременного отбора проб для контроля изменения экологического состояния сельскохозяйственных угодий, определяемых в объединенных пробах, отобранных с элементарных участков, составляющих единый массив рабочего участка. В отобранных при обследовании почвенных образцах определялось содержание подвижных форм Ni атомно- абсорбционным спектрометрическим методом, по результатам которых была составлена картограмма общего вида загрязнения на примере Мактааральского совхоза состав которого входит 24 поля (рисунок 1).
Результаты и их обсуждение
Агроэкологические обследования почв сельскохозяйственных угодий проводилось с целью контроля и оценки загрязнения почв тяжелыми металлами. Элементарный участок - площадь сельскохозяйственного угодья, характеризуемая одной объединенной пробой и входящая в рабочий участок. Площадь каждого участка составлял 5-7 га в зависимости от конфигурации участка.
Результаты химического анализа содержания микроэлементов в почве группированы по 5 группам (таблица 1). В 1 группу вошли почвы с низким содержанием металла (< 1) и 2 группу 1,1 до 4,0 мг/кг, 3 группу 4,01 до 7,0 мг/кг, 4 группу 7,01 до 10,0 и 5 группу выше 10,01 мг/кг.
Таблица 1 - Группировка почв по содержанию подвижных форм никеля, мг/кг почвы
На примере совхоза Мактаарал были отобраны образцы, на основе которых была сделана картограмма (рисунок 1), где было выявлено 5 уровней загрязнения почв никелем.
Образование подвижных форм металлов в почвах обусловлено их накоплением на поверхности твердых фаз почв за счет реакций сорбции-десорбции, осаждения, ионного обмена, образования комплексных соединений и т.п. Содержание во многом зависит от свойств почв и самих металлов. Их разные авторы называют по- разному обменными, доступными, легкоподвижными, легкорастворимыми, подвижными, мобильными [2,3,4,5]. Ухудшения экологического состояния почв связано именно с подвижными соединениями металлов. Содержание подвижных форм чаще всего используется для характеристики миграционной способности тяжелых металлов. Кроме того, их также используют для определения общего запаса элементов доступных для растений.
Поэтому картограмма, составленная на основе анализа подвижных форм никеля, более реально характеризует экологическое состояние почв на данное время.
Как видно по полученным результатам картограмма получилась более контрастной. Анализ, проведенный нами, показал, что содержание никеля по полям было на 4 и 5 уровне. Лишь на нескольких полях содержание никеля варьировалось от 1 до 4 мг/кг.
Предельно допустимая концентрация подвижных форм никеля 4 мг/кг. Так как никель является одним из тяжелых металлов и относится к канцерогенным элементам, мы видим, что содержание никеля в почвах отобранных на полях совхоза Мактаарал выше уровня ПДК в несколько раз. Максимальное содержание никеля выше 10,0 мг/кг выявлено на нескольких полях совхоза.
Рисунок 1 – Картограмма содержания подвижного никеля в светлом сероземе
Нередким стало образование техногенных пустынь на территориях, непосредственно примыкающих к промышленным зонам различных предприятий, особенно химической и металлургической промышленности. Из-за высокого содержания тяжелых металлов в почвах и выпадения кислотных дождей гибнет растительность. Поверхность почвы обнажается и незащищенная растительным покровом почва подвергается усиленной эрозии и дефляции. Почвенный покров разрушается практически необратимо, и его восстановление требует больших материальных и трудовых затрат.
Сопротивляемость почв химическому загрязнению также зависит от водного режима, водопроницаемости, преобладания нисходящих или восходящих токов влаги и т.п. Эти показатели с уровнем сорбционной способности почв, отражаются на защитных функциях почвы, влияют на прогрессирующие накопления в почвах химических загрязняющих веществ. Рассматривая проблемы загрязнения, мониторинга и охраны почв, следует остановиться на негативных последствиях применения органических и минеральных удобрений, различных мелиорирующих средств. Из-за содержания в них тяжелых металлов опасность загрязнения почв, вод, растений вследствие химизации земледелия и других источников может быть более высокой, чем загрязнения за счет выбросов промышленных предприятий.
Заключение
Для исследования экологического состояния почв Мактааральского совхоза были определены подвижные формы никеля, уровень которого во многом превышал ПДК несколько раз. Лишь на некоторых полях был выявлен 1, 2 уровень загрязнения почв, содержание которого варьировало от 1 до 4 мг/кг.
Таким образом, на основе полученных данных можно констатировать, что большая часть полей совхоза загрязнена, и степень загрязнения превышает уровень ПДК и это требует более детального изучения в дальнейшем.
- Вредные вещества в промышленности// Химия. Т. 3. 1977. С. 5
- РД 52.18.289-90 Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. Москва: Госкомгидромет. 1990. 35 с.
- Тяжелые металлы в системе почва-удобрение. / Под общей ред. М.М Овчаренко. Москва: ЦИНАО. 1997. 290 с.
- Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. / Под ред. Н.Г. Зырина, Л.К. Садовниковой: М.: МГУ. -1985.- 208 с.
- Изерская Л.А. Воробьёва Т.Е. Формы соединений тяжелых металлов в аллювиальных почвах средней Оби. // Почвоведение. № 1. С. 56-62.