Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

Сохранение качества окружающей среды и здоровья населения является одной из самых острых проблем современности. За последние годы наблюдается устойчивая тенденция ухудшения экологической ситуации экосистем биосферы в результате воздействия на них антропогенных факторов. Антропогенные воздействия на почвы обширней, чем на другие экосистемы биосферы. Дело в том, что почвы медленно накапливают загрязняющие вещества, выполняя при этом протекторные функции в отношении других природных образований. Они защищают природные воды от возможного химического загрязнения, связывают многие соединения в малоподвижные и недоступные растениям формы, предохраняя тем самым растительную продукцию от попадания тяжелых металлов и других токсичных соединений и веществ. Но, выполняя эту защитную роль, почвы постепенно все в большей мере подвергаются загрязнению и на каком-то этапе оно может достичь таких уровней, когда почвенный покров становится или не пригодным для сельскохозяйственного использования, или разрушается вовсе.

Республика Адыгея (РА) один из уникальных и наиболее благополучных в экологическом отношении уголков России. Однако негативные процессы антропогенного происхождения носят глобальный характер, и Адыгея не является исключением из общего правила. Почвенный покров республики находится в бедственном состоянии. Деградируют уникальные предкавказские черноземы, эрозией поражены практически все пахотные земли. Заметно загрязнение почв тяжелыми металлами, пестицидами и другими токсичными веществами. Во всех почвах РА содержание кобальта, цинка и хрома превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в 1,5-1,9 раза[1,4,5]. Одним из главных источников загрязнения почв являются промышленные предприятия. Химический завод «Минудобрения» г. Белореченска, по производству минеральных удобрений и неорганических кислот (серной, фосфорной, азотной), который находится в непосредственной близости от Республики Адыгея, является одним из важнейших антропогенных факторов, влияющих на почвенный покров РА. Вредные химические вещества, попадающие в атмосферу (оксиды серы, фосфора, NH₃, Na₂SiF₆, пыль и др.), а также твердые отходы данного производства (серный кек, фосфогипс), которые в больших количествах накопились в районе этого завода, не утилизируются, нанося огромный ущерб почве и сохранению качества окружающей среды в этом регионе.

Степень антропогенной нагрузки на почвы РА усиливает и заброшенный склад «Минудобрения» Адыгейского Научного Исследовательского Института Сельского Хозяйства (НИИСХ), расположенный в х. Косинов в пригороде Майкопа. Во время кризиса 90-х годов сельское хозяйство пришло в упадок, и использование склада было прекращено, склад был заброшен.  "Удобрения", которые по сей день остаются там, подвергаются выветриванию, разложению и с атмосферными осадками попадают в почву и грунтовые воды, нанося непоправимый ущерб окружающей среде.

Целью работы явилось установление степени влияния антропогенных факторов на плодородие почв и качество окружающей среды Республики Адыгея в районе химического завода г. Белореченска, а также в районе заброшенного склада «Минудобрения», в прилегающих земельных участках, используемые для выращивания сельскохозяйственной продукции, в процессе проведения мониторинговых исследований в течение последних 3-х лет.

Методы исследования и материалы. В работе были использованы физико-химические методы исследования: фотоколориметрический, гравиметрический, биоиндикационный.

Материалы: почва, взятая в районе химического завода г. Белореченска на расстоянии 100, 500 и 1500м. и в районе заброшенного склада «Минудобрения». Исследования почвы проводили в несколько этапов: отбор пробы, определение физико-химических характеристик почвы, биоиндикация. Отбор пробы производили методом квартования. Операцию квартования проводили многократно, после чего среднюю пробу  высушивали до воздушно-сухого состояния. Из полученного таким образом однородного материала готовили водную вытяжку, которую использовали для определения кислотности почвы, а также для качественного и количественного определения химических элементов в почве[2,3]. Результаты проведенных мониторинговых исследований почв, взятых в районах химического завода г. Белореченска и заброшенного склада с минеральными удобрениями, а также с земельных участков, используемых для выращивания сельскохозяйственной продукции, представлены в табл.1.

Полученные данные свидетельствуют о том, что все исследуемые почвы - кислые (рН<7), а это вызвано сильной засоленностью почвы в результате выбросов в атмосферу в этом районе: SO₂ , CO₂ , NH₃, P₂O₅ и др., а также накоплением больших количеств твердых отходов этого производства, особенно фосфогипса.

Главные ионы основного солевого состава (CI^-, SO₄^2-, Ca²⁺, CO₃^2-, NO₃^-) обнаруживаются по характерным признакам химических реакций (табл. 1). В почве, взятой вблизи завода, отмечается повышенное содержание хлоридов и сульфатов, что связанно с более высокой антропогенной нагрузкой на почву. Нитрат-анионы не обнаруживаются в пробе 1 и 2, однако, их высокое содержание отмечается в почве, взятой с огородных участков, что объясняется, по-видимому, внесением больших количеств минеральных удобрений.

Для определения карбонат-иона (CO₃^2-) готовили солянокислую вытяжку. В пробах почв, взятых на расстоянии от 100-500м. от химического завода, наблюдалось «вскипание», что свидетельствует о высоком содержании карбонат-ионов, о том что это карбонатные почвы. Высокое содержание ионов кальция, отмечалось в пробах почвы, взятых с огородных участков, а это связано с загипсовыванием почв твердыми отходами этого производства.  Качественное определение ионов, в частности по характеру осадка позволяет определить количественное содержание этих ионов в мг. на 100мл. вытяжки в исследуемых почвах (таблица 1). Избыточные количества растворимых солей создают повышенную концентрацию ионов в почвенном растворе, что снижает плодородие и экологическое состояние почвы. Высокотоксичными веществами, накапливаемыми в почве в результате антропогенного воздействия, являются тяжелые металлы. Содержание Zn²⁺, Pb²⁺ и Fe³⁺ в исследуемых пробах определяли фотокалориметрическим методом. Для этого готовили серию стандартных растворов с известной концентрацией, затем определяли их оптическую плотность на фотокалориметре. Определив оптическую плотность почвенной вытяжки, по калибровочному графику находили концентрацию металла в ней.

Проведенные исследования показывают, что содержание  Zn²⁺, Pb²⁺ и Fe³⁺ в почве составляют 1-1,4; 0,015-0,00118; 0,385-0,45 мг/кг соответственно. Содержание тяжелых металлов (Zn²⁺, Pb²⁺ и Fe³⁺) в исследуемых пробах в целом находится в пределах нормы, однако наблюдается снижение их содержания в почве по мере удаления от химического завода.

Таблица 1. Содержание ионов главного солевого состава в исследуемой почве

Для характеристики плодородия почв используются индикаторные виды растений, которые могут свидетельствовать о водном режиме почв, их кислотности, обеспеченности элементами минерального питания, состояния плодородия. Чтобы оценить степень антропогенного загрязнения исследуемой почвы мы использовали кресс-салат, как тест-объект и пшеницу, как неприхотливое растение к условиям произрастания. Растение кресс-салат - однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы вредными химическими веществами. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти 100% всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Результаты биоиндикационных исследований почв представлены в таблице 2, из которой следует, что процент всхожести, как кресс-салата, так и пшеницы заметно возрастает по мере удаления от химического завода. Всходы пшеницы, выращенные на почве, взятой в районе склада, появились на 4-й день, они отличались желтоватым цветом и слабым развитием корневой системы. Процент всхожести составляет 24% (в сравнении с холостым опытом - 94%), что также  свидетельствует о сильном снижении плодородия этих почв. Биоиндикационные исследования свидетельствуют о том, что почва, взятая с разных участков, различна: как по составу содержащихся в ней химических элементов, так и по плодородию. Мониторинговые биоиндикационные исследования за состоянием растительности позволяют определить антропогенную нагрузку на опытных участках, выявить виды растений, чувствительных к неблагоприятным факторам.

Заключение и выводы

1. Результаты мониторинговых исследований почв, взятых в районе химического завода «Минудобрения» г. Белореченска и в районе заброшенного склада с минеральными удобрениями, а также с земельных участков, используемых для выращивания сельскохозяйственной продукции, указывают на повышенное содержание ионов главного солевого состава (CI^-, SO₄^2-, Ca²⁺, CO₃^2-, NO₃^-), что связано с высокой антропогенной нагрузкой на почву в этом регионе.

Таблица 2. Биоиндикационные исследования почв

2. Проведенные исследования почв в районе заброшенного склада свидетельствуют о высоком содержании в них хлоридов, сульфатов и нитратов. Почвы закислены, вследствие поступления продуктов разложения удобрений.

3. Содержание тяжелых металлов (Zn²⁺, Pb²⁺ и Fe³⁺) в исследуемых пробах в целом находится в пределах нормы, однако наблюдается снижение их содержания в почве по мере удаления от воздействия антропогенных факторов химического завода.

4. О негативном влиянии отходов данного производства (SO₂, CO₂, NH₃, P₂O₅, Na₂SiF₆ ,а также фосфогипса и др.) на плодородие почв и на качество окружающей среды в этом регионе свидетельствуют также и проведенные нами биоиндикационные исследования.

На наш взгляд оценка степени влияния антропогенных факторов на экологическое состояние почв и качество окружающей среды  Республики Адыгея может быть выявлена в результате проведения следующих мероприятий:

- установление соответствия предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в различных средах внешней среды - вода, воздух, почва, пища и т.п.

- систематическое проведение экологического мониторинга концентраций химических веществ в экосистемах (почва, вода, воздух) биосферы.

- проведение биоиндикации, т.е. определение содержания вредных веществ с помощью растений и животных от простейших до позвоночных (т.к. это самые совершенные «приборы»).

Проведение таких мероприятий позволит получить данные о суммарной нагрузке антропогенных факторов на экологическое состояние почв и качество окружающей среды Республики Адыгея,  а также углубить представление о причинно-следственных связях в оценке степени воздействия неблагоприятных экологических факторов на здоровье населения РА.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Государственный доклад. О содержании окружающей природной среды РА. 2004 г. Министерство природных ресурсов РФ; Управление природных ресурсов и охрана окружающей среды МПР России по РА.; под общ. ред. Г.Г. Козменко. - Майкоп: Качество 2005. - 170с.
2. Федорова А. Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. А. И. Федорова, А. Н. Никольская - Владивосток, 2003-288с.
3. Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие/ Под ред. Т.Я. Ашихминой. - Москва 2005. - 416с. - («Gаudеаmus»).
4. Экологическая химия. Перевод с немецкого под редакцией Ф. Корте - М. Мир, 1997-396с.
5. Экологическое образование. Научно-методический журнал. - Москва - №4, 2001г.