Геохимия почв соловецких островов

© Петрозаводский государственный университет

Введение

Вопросам экологического состояния арктических и приарктических территорий последнее десятилетие уделяется особое внимание, учитывая крайнюю уязвимость природной среды и малую устойчивость экосистем (Яшин, 2005; Шварцман, Болотов, 2006; Шварцман и др., 2006). Воздействие на природную среду северных территорий вызывает существенные изменения в природных компонентах. В значительной степени это обусловлено включением в миграционные потоки всех основных цепей техногенных токсикантов, в том числе тяжелых металлов (Strategic Action Program…, 2009; Heavy Metals in the Arctic, 2005; Обухов, Ефремова, 1998).

В связи с этим целью исследования было оценить уровень загрязнения почвенно-растительного покрова острова Большой Соловецкий тяжелыми металлами под влиянием постоянно возрастающей антропогенной нагрузки.

Материалы

Отбор проб почв и растений осуществлялся в рамках образовательного проекта «Комплексное развитие территории с уникальным природным и историко-культурным наследием на примере Соловецкого архипелага» (Летняя школа на Соловках) в период с 1 по 10 июля 2015 года. На острове Большой Соловецкий было заложено 6 пробных площадей (ПП), в качестве контрольных (фоновых) была выбрана условно чистая почва без антропогенной нагрузки (рис. 1).

Рис. 1. Места отбора проб

Fig.1. Sample harvesting points

С этих территорий отобраны образцы поверхностного слоя (0–20 см) почв согласно ГОСТ 17-4-4-02-84 и разнотравья согласно ГОСТ 27262-87.

Оценку экологического состояния компонентов (почвы и разнотравье) экосистемы острова Большой Соловецкий по отношению к тяжелым металлам проводили как по санитарно-гигиеническим показателям: ПДК, МДУ (ГОСТ 2874-82; СанПиН 2.1.4.1074-01:4630-88; МУ 2.1.7.730-99; ГН 2.1.7.2511-09; СанПиН 2.1.7.573-96), так и с помощью биогеохимических коэффициентов и шкал экологического нормирования.

На основе коэффициента концентрации

где С – фактическая концентрация определяемого металла в почве, рассчитывали суммарный показатель загрязнения Zc (МУ 2.1.7.730-99):

Однако, поскольку К_о не учитывает региональные особенности содержания металлов, был рассчитан другой коэффициент:

где С₀ – региональное фоновое содержание элемента.

Наряду с этим был определен коэффициент биогеохимической подвижности:

К_бгхп = С _{в растении} / С _{ПФ в почве}

(Уфимцева, Терехина, 2005), позволяющий оценить актуальную доступность тяжелых металлов для растений.

Методы

Химический анализ отобранных образцов был выполнен на базе лаборатории биогеохимических исследований при кафедре химии и химической экологии Северного (Арктического) федерального университета с использованием оборудования ЦКП НО «Арктика» (САФУ) при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (уникальный идентификатор работ RFMEFI59414X0004).

Гранулометрический состав почв определяли методом отмучивания по общепринятой методике (ISO 11277). Кислотность почвенного раствора (рН водной вытяжки) – согласно ГОСТ 26423-85, определение органического вещества – согласно ГОСТ 26213-91.

Валовое содержание тяжелых металлов (Co, Ni, Mn, V, Pb, Zn, Cu, Fe, Cr, Ti, Sr) в почвах определяли методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) согласно М 049-П/04 с использованием спектрофотометра «СПЕКТРОСКАН-МАКС».

Методом атомно-абсорбционной спектроскопии с применением атомно-абсорбционных спектрометров «ContrAA-700» и «AA-7000» определяли: содержание подвижных форм металлов (Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Mn) согласно РД 52.18.289-90 из ацетатно-аммонийной буферной вытяжки; содержание ТМ (Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Mn) в разнотравье согласно ГОСТ 30692-2000 после сухого озоления.

Исследования проб проводились в трехкратной повторности. Полученные данные обрабатывались общепринятыми методами математической статистики с использованием редактора электронных таблиц MS Excel и SPSS. Проверка на нормальность распределения осуществлялась с помощью критерия Шапиро – Уилка. Корреляционный анализ проводился с помощью коэффициента ρ Спирмена. Для всех приведенных анализов различия считались значимыми при уровне р 10.0) загрязнение Pb имеет поверхностный слой почв на 3 ПП, Zn – на 5 ПП, V и Mn – на 2 ПП, Ti – на 5 ПП, а Fe – на всех ПП.

В целом вследствие антропогенного воздействия в поверхностном слое почв острова Большой Соловецкий в основном накапливаются Pb, Zn, Fe и Ti, в почвах отдельных территорий – Mn и V. Ряд накопления тяжелых металлов в исследованных образцах острова Большой Соловецкий выглядит следующим образом: Pb > Zn > Fe >Ti > Mn > V > Ni > Cu > Co > Cr > Sr.

Рассчитанный на основе коэффициентов концентрации суммарный показатель загрязнения Z_c показал на 4 исследуемых почвах допустимый уровень загрязнения (1 Zn > Cu > Mn > Ni > Co.

Согласно суммарному показателю загрязнения (Z_c) на 4 исследуемых почвах – допустимый уровень загрязнения (1 128) по содержанию подвижных форм ТМ (Z_c = 619–882) за счет высокого содержания Pb и Zn.

Анализ аккумуляции металлов в надземной части разнотравья (табл. 5), собранного с тех же пробных площадей, что и проанализированные почвы, показал, что на отдельных ПП содержание всех ТМ в растениях превышает ПДК или МДУ. Практически по всем металлам, кроме Со и Ni, наблюдается статистически значимое превышение фоновых содержаний. Ряд накопления металлов в растениях по сравнению с их подвижными формами в почвах видоизменяется и выглядит следующим образом: Zn > Mn > Cu > Pb > Ni > Co. Это связано с низкой степенью подвижности свинца в почве и акропетальным характером его накопления растениями, при котором четко проявляется депонирующая роль корня. При проникновении Pb в корни растений происходит его хелатирование и, как следствие, уменьшение подвижности. Данный факт подтверждается рассчитанным коэффициентом биогеохимической подвижности (К_бгхп). Только для свинца он оказался ниже 1.0.

Согласно суммарному показателю загрязнения Z_c разнотравье на 4 ПП острова Большой Соловецкий по градации В. А. Касатикова (1989) может быть отнесено к категории сильного загрязнения ТМ (Z_c > 10.0) (см. табл. 5).

Таблица 4. Содержание тяжелых металлов, мг/кг, в разнотравье о. Большой Соловецкий

Заключение

Таким образом, проведенные исследования показали, что исследуемые территории острова Большой Соловецкий испытывают существенную антропогенную нагрузку, что приводит к накоплению тяжелых металлов. Основными поллютантами почвенного покрова являются цинк и свинец, превышение ПДК и фоновых значений по которым достигает на отдельных пробных площадях критических значений. Растительный покров по аккумулированию тяжелых металлов также испытывает сильное загрязнение.

Библиография

Яшин И. М. Почвы северотаежных ландшафтов острова Большой Соловецкий Архангельской области // Почва как природный ресурс Севера: Материалы VII Сибирцевских чтений, посвящ. 145-летию со дня рождения ученого-почвоведа Н. М. Сибирцева. Архангельск, 2005. С. 23–26.

Шварцман Ю. Г., Болотов И. Н. Оценка экологической ситуации Европейского Севера России в рамках научного сотрудничества: мониторинг природной среды Соловецких островов, проведение и перспективы, 2003–2007 // Баренц-журнал. 2006. № 1(4). С. 93–101.

Шварцман Ю. Г., Болотов И. Н., Феклистов П. А. Основные итоги работы научно-практической конференции «Мониторинг природной среды Соловецкого архипелага: предварительные результаты и дальнейшие перспективы» // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Естественные науки. 2006. № 2. С. 26–35.

Обухов А. Я., Ефремова Л. Л. Охрана и рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами // Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы: Материалы 2-й Всесоюзн. конф. М., 1988. Ч. 1. С. 23.

Уфимцева М. Д., Терехина Н. В. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга . СПб.: Наука, 2005. 239 с.

Heavy Metals in the Arctic. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). Oslo, Norway, 2005. 265 p.

Strategic Action Program for Protection of the Russian Environment. Approved by Maritime Board at the Government of the Russian Federation. 2009. № 2 (11). Section 1. Par. 2.

© 2011 — 2021 Петрозаводский государственный университет
Разработка и техническая поддержка — РЦ НИТ ПетрГУ
Продолжая использовать данный сайт, Вы даете согласие на обработку файлов Cookies
и других пользовательских данных, в соответствии сПолитикой конфиденциальности

Источник

УМНАЯ СТРАНА — территория умных людей и проектов

Экологи исследуют состояние почв на Соловецких островах

Специалисты изучают наземные экосистемы на территории Соловецкого архипелага

Специалисты изучают наземные экосистемы на территории Соловецкого архипелага

Аспирант Северо-арктического федерального университета (САФУ), сотрудник лаборатории арктического биомониторинга Анна Трофимова заявила о наличии в почвах вокруг автозаправочной станции поселка Соловецкий биогенных компонентов. Несмотря на отсутствие на Большом Соловецком острове асфальтированных дорог, здесь наблюдается огромное количество автомобилей. По мнению специалистов, изучение территории автозаправки является ключевым и отражает сложившуюся экологическую ситуацию.

Студенты, магистранты и аспиранты САФУ с 2016 года исследовали почвы на острове. В 2017 году были взяты пробы у Сухого дока и у дизельной станции. Специалисты выявили повышенное содержание в почве тяжелых металлов, нефтепродуктов и биогенных элементов.

«Почвы на территории у дизельной станции и Сухого дока имеют высокий уровень загрязнения нефтепродуктами и тяжелыми металлами. После проведения исследования стало понятно, что эти территории требуют рекультивации», — рассказала Анна Трофимова.

Ученые планируют составить карту территории, где будут указаны районы с большой антропогенной нагрузкой. Отмечается, что выше Сухого дока расположено картофельное поле: опасные загрязнители могут аккумулироваться в продукте и передаться в дальнейшем потребителям.

Архипелаг также испытывает большую нагрузку со стороны туристов: так, за 2015 год Соловки посетили 32 тыс. человек. Изучение почв показало, что поселок Соловецкий испытал существенное влияние человека. Техногенная нагрузка нарушает биологический круговорот веществ, что приводит к изменениям особенностей распределения в почвах химических элементов, говорится на сайте вуза.

Предоставляя свои персональные данные Пользователь даёт согласие на обработку, хранение и использование своих персональных данных на основании ФЗ № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 г. в следующих целях:

Регистрации Пользователя на сайте
Осуществление клиентской поддержки
Получения Пользователем информации о событиях
Проведения аудита и прочих внутренних исследований с целью повышения качества предоставляемых услуг

Под персональными данными подразумевается любая информация личного характера, позволяющая установить личность Пользователя, такая как:

Фамилия, Имя, Отчество
Дата рождения
Контактный телефон
Адрес электронной почты
Почтовый адрес
Персональные данные Пользователей хранятся исключительно на электронных носителях и обрабатываются с использованием автоматизированных систем, за исключением случаев, когда неавтоматизированная обработка персональных данных необходима в связи с исполнением требований законодательства.

Компания обязуется не передавать полученные персональные данные третьим лицам, за исключением следующих случаев:

По запросам уполномоченных органов государственной власти РФ только по основаниям и в порядке, установленным законодательством РФ.

Компания оставляет за собой право вносить изменения в одностороннем порядке в настоящие правила, при условии, что изменения не противоречат действующему законодательству РФ. Изменения условий настоящих правил вступают в силу после их публикации на Сайте.

Источник