Территория Кузбасса стала зоной экологического бедствия. Среди многочисленных чужеродных веществ, попадающих в пищевые продукты, тяжелые металлы относятся к наиболее опасным токсическим элементам. Поэтому при проведении программ по контролю пищевых продуктов по этим веществам уделяют первоочередное внимание. Из-за их способности накапливаться в растениях и по пищевым цепям поступать в организм человека и животных в опасных концентрациях, чрезвычайно важно установление путей перемещения этих ингредиентов в природную среду, накопления в почве и миграции в системе почва - биота.
Основная масса техногенных выбросов тяжелых металлов локализуется на сравнительно небольшой площади, конфигурация которой определяется рельефом местности, почвенным покровом и направлением господствующих ветров. Зоны локального загрязнения приурочены к промышленным предприятиям, автомагистралям с интенсивным движением, пригородам [1,3]. По имеющимся данным в зоне среднетаежных лесов влияние небольшого населенного пункта сказывается на расстоянии до 5 км [2].
Для обследования почв на предмет содержания тяжелых металлов закладывались пробные площадки по восьми румбам и направлениям частей света. Длина каждого вектора - 30 км от центра (с. Борисово). В направлении каждого вектора закладывалось 75 пробных площадок, которые располагались не ближе 500 метров от автомобильных трасс и железнодорожных линий. Подвижные формы извлекались ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН - 4,8. Содержание металлов в пробах определялось на высоко чувствительном атомно-абсорбционном спектрофотометре, имеющем корректор фона, с применением графитовой кюветы (модель ААС-30). Чувствительность определения - 0, 01 мг/кг, относительная погрешность - 9,7 %. Отобрано и проанализировано на предмет содержания тяжелых металлов 1100 почвенных и 350 растительных образцов.
Для экологической оценки загрязнения территории, прилегающей к санаторию Борисовский, нами выбрано содержание тяжелых металлов в компонентах экосистем, как наиболее стабильных по времени нахождения, так и степени воздействия их на живые организмы.
Добыча и сжигание углей основных семи марок (Громов, 1986) в Кузбассе приводит к тому, что в окружающую среду выбрасывается большая группа высокотоксичных органических, металлорганических соединений, содержащих избыток тяжелых металлов с разной степенью токсичности и вредности для организма человека и животных.
Среди тяжелых металлов кадмий занимает особое положение, обусловленное широким набором источников техногенного загрязнения и повышенной способностью проникать в растения. Кадмий опасен в любой форме: доза в 30-40 мг при приеме внутрь оказывается смертельной. Выведение из организма происходит очень медленно. По данным Давыдовой С.Л. (1991) за сутки удаляется всего 0,1%. Часто отравление кадмием носит хронический характер. Растения способны поглощать до 70% кадмия из почвы и из воздуха до 80%. Загрязнение кадмием почв ЗАО «Мельковское» в среднем составляет от 0,40 до 2,5 мг/кг. Максимальное содержание в растениях потребляемых крупным рогатым скотом наблюдается в районе полей № 2 и № 3, находящихся на расстоянии 3-4 км от деревни. По уровню накопления в зеленой массе можно потенциально судить о складывающейся санитарно-гигиенической обстановке на территории ЗАО «Мельковское». В пятикилометровой зоне от центра села наблюдается в основном равномерное распределение этого токсиканта. В северном направлении отмечено повышенное содержания его в почве. В растительной продукции поедаемой домашними животными точки максимального загрязнения находятся также в северном направлении и сориентированы на площади, прилегающей к автомобильным трассам с высокой нагрузкой и к зоне усиленной ветровой эрозии. В месте заготовки сена максимальная концентрация обнаружена на поле № 3, находящимся у асфальтовой трассы (4 км от села). Содержание его составило 1,19 мг/кг (ПДК 0,3 мг/кг).
Накопленный в организме человека и домашних животных кадмий плохо выводится и около 75% от общего поступившего количества удерживается. Негативное влияние кадмия на функции органов животных и человека проявляется со временем. Он является чрезвычайно сильным токсикантом. В образцах молока, взятых с территории бывшей деревни Михайловка, где максимальное содержание его зарегистрировано в дозе 0,09 мг/л (ПДК равны 0,08 мг/л). Данная концентрация в продукции животноводства опасна не только для детей, но и для взрослых людей.
Теоретическая техногенная аномалия загрязнения кадмием представляет собой ряд концентрических окружностей. Но в отличие от промышленной зоны города Кемерова экстремальные концентрации рассредоточены по изолированным точкам, хотя общий характер распределения максимума приурочен к пойме реки Томи. Повышенные концентрации содержания подвижного кадмия совпадают со среднегодовой розой ветров. Максимальное загрязнение подвижными формами зарегистрировано в районе поймы реки Томи, что в 12 км от деревни и составило 4,5 мг/кг.
По векторам (румбам) картина загрязнения следующая:
- Северное направление: минимум 3,18 мг/кг в 25 км от центра села, максимум 6,17 мг/кг Перехляйская поляна (ПДК 3,0 мг/кг);
- Восточное направление: минимум 0,16 мг/кг с. Каменка максимум 0,33 мг/кг окрестности с. Тараданово;
- Южное направление: минимум 0,18 мг/кг берег озера, максимум 0,37 мг/кг на Перехляйской поляне;
Западное направление: минимум 0,1 мг/кг пустырь в 1 км от моста через речку, максимум 0,2 мг/кг в 5-ти км от села на заимке.
Одним из опасных компонентов-загрязнителей почвенного покрова тяжелыми металлами является никель, который легко улетучивается при температуре обычной для большинства промышленных процессов. Он во многом сходен с органическим веществом, отсюда его высокая концентрация в угле, нефти и др. источников энергии. Это элемент среднего потенциала загрязнения (третья группа). Среднее валовое содержание в почвах составляет 40 мг/кг. Лучшим его сорбентом в почвах является органическое вещество. От всех примесей в угле содержание никеля составляет 0,01 %.
Избыточное поступление его в организм человека приводит к патологии паренхиматозных органов, нервной, сердечно-сосудистой систем, органов дыхания, желудочно-кишечного тракта, кроветворения, обменных процессов. Вызывает дерматиты, экземы и стимулирует рост злокачественных опухолей.
Предельно-допустимая концентрация (ПДК) никеля в почве 20 мг/кг (валовое содержание) и 4,0 мг/кг (подвижная форма).
На территории санатория Борисовский валовое содержание находится в пределах ПДК. Максимальное содержание зарегистрировано в пойме реки Томи и составило 44,3 мг/кг. Подвижные формы превышены в том же районе и составили 7,9 мг/кг. По данным рекогносцировочного обследования почв по векторам картина загрязнения следующая (подвижные формы):
- Северное направление: минимум 2,2 мг/кг на границе территории хозяйства (тридцать км) максимум 7,9 мг/кг в пойме реки Томи (ПДК 4,0 мг/кг). Это направление самое загрязненное по подвижным формам никеля при экстремальных концентрациях;
- Западное направление: минимум 2,9 мг/кг в 5-ти км от села на Заимке, максимум 7,3 мг/кг в 20 км от села в районе Знаменского лога;
- Восточное направление: минимум в местности под названием Буераки и составило 2,6 мг/кг, максимум 4,1 мг/кг на территории.
- Южное направление: минимум 1,8 мг/кг на берегу озера, противоположном населенному пункту и месту выпаса скота, максимум 3,8 мг/кг на берегу озера, неоднократно наблюдались случаи выбросов золы из частного сектора на берег и мойка автотранспорта.
Анализ кормов крупного рогатого скота в хозяйстве заготовленный в летний период 2005 года показал максимальное загрязнение в районе полей №2 и № 3 располагающихся по северному румбу. Эти поля находятся в непосредственной близости от асфальтированной дороги и загрязняются в засушливый период, из-за перекрывания этой территории пыльными бурями, разносящими угольную пыль с разработок открытым способом. Концентрация никеля на этих участках в многолетних травах достигает по подвижным формам до 6 мг/кг при ПДК 3,0 мг/кг. Заготовка сена в этом месте представляет реальную угрозу для здоровья населения, особенно детей. Их необходимо изъять из сельскохозяйственного оборота и создать надежные защитные лесополосы, предотвращающие рассеяние его на поля.
Отмечена еще одна интересная особенность: в травосмесях бобовые+злаковые на одном поле, превышение ПДК значительно больше, чем на полях с одной культурой.
Никель обнаружил специфическую биохимическую особенность в деревьях и кустарниках его концентрация во время дождя резко возрастает. По нашим данным злаковые имеют меньшие концентрации в виду менее мощной корневой системы. И среднее содержание его в растительных тканях по хозяйству соответствует нормам ПДК, за исключением эксплуатируемых участков (северное направление) общей площадью 340 гектаров.
Цинк повышает подвижность кадмия. По токсичности на сельскохозяйственные растения занимает 4-е место после кадмия, никеля, меди. Этот металл, содержащийся в примесях коксующихся углей, находится в концентрации 0,05% [4].
ПДК для подвижной формы составляет 23,0 мг/кг, для валового содержания - 100 мг/кг, для зернобобовых - 50 мг/кг, молока - 5 мг/кг.
По данным рекогносцировочного обследования почв, прилегающих к центральной усадьбе санатория Борисовского, установлена следующая картина почвенного загрязнения:
- на территории центральной усадьбы, за небольшим исключением уровень загрязнения цинком находится в пределах ПДК по валовому содержанию его в почвах -15,9 мг/кг.
- Северное направление: минимум в пяти км от устья и составляет 37,7 мг/кг, максимум в 25 км от центра села -47,1 мг/кг;
- Восточное направление: минимум в районе Пятигорки - 23,2 мг/кг, максимум в селе Тараданово - 33,1 мг/кг;
- Западное направление: минимум 19,9 мг/кг в 15-ти км от центра, пос. Панфилово максимум в 10-ти км на поляне и соответственно составляет 31,0 мг/кг;
- Южное направление: минимум на Перехляйской поляне - 21,5 мг/кг, максимум на берегу озера - 28,4 мг/кг.
В ветвях деревьев весеннее содержание цинка: у яблони - 43,61 мг/кг (на территории автотракторного парка ЗАО «Мельковское»), у тополя - 67,92 мг/кг.
По результатам анализов отобранных в июне образцов культурных злаков, содержание цинка распределяется следующим образом: в 5-ти километровой зоне концентрация цинка в растениях находится в пределах ниже ПДК (кроме участка полей 2 и 3 общей площадью 340 га). В 15-ти километровой зоне превышение ПДК наблюдается на участках полей прилегающих к селу Михайловка (северное направление).
Эпицентр загрязнения цинком находится в пяти километровой зоне от центра села. Техногенная аномалия загрязнения агроценозов слабо выражена и имеет вытянутую форму, в целом совпадает со среднегодовой розой ветров. Зона повышенных концентраций приурочена к пойме реки Томи, а также охватывает незначительные участки сельскохозяйственных угодий.
Таблица 1. Тяжелые металлы в многолетних злаках (мг/кг)
| Место отбора | Никель | Цинк | Кадмий |
| Поле 1(200 га) | 0,81 | 11,54 | 0,01 |
| Поле 2(170га) | 5,73 | 65,3 | 1,13 |
| Поле 3(160га) | 6,0 | 73,1 | 1,19 |
| Поле 4(200га) | 0,27 | 11,43 | 0,11 |
| Поле 5(270га) | 0,72 | 11,31 | 0,13 |
| Поле 6(100га) | 1,02 | 26,91 | 0,19 |
| Предельно-допустимые концентрации (ПДК) | 3,0 | 50,5 | 0,3 |
Таблица 2. Содержание тяжелых металлов в коровьем молоке
|
| Железо | Цинк | Медь | Марганец | Кадмий | Кобальт | Свинец | Никель |
| Среднее | 0,457 | 2,14 | 0,070 | 0,065 | 0,017 | 0,070 | 0,083 | 0,070 |
| Минимальное | 0,174 | 1,685 | 0,062 | 0,017 | 0,013 | 0,019 | 0,012 | 0,032 |
| Максимальное | 0,61 | 2,30 | 0,072 | 0,072 | 0,022 | 0,083 | 0,1 | 0,084 |
| ПДК | 1,3 | 5,0 | 1,0 | 0,60 | 0,02 | 0,08 | 0,05 | 0,23 |
На основании проведенных исследований установлено:
1. Центральная зона Крапивинского района (санаторий Борисовский) находится в условиях благополучного состояния на предмет загрязнения тяжелыми металлами, в отличие от сельскохозяйственных территорий, непосредственно прилегающих к промышленным центрам.
2. Превышение значений ПДК по тяжелым металлам обнаруживается только по северному направлению и приурочено к пойме реки Томи.
3. Отмечается их значительное накопление в зеленой массе злаковых трав в связи с повышенной кислотностью почв (северное направление).
4. Превышение концентраций металлов не всегда совпадает со среднегодовой розой ветров, а приурочено к пойме реки Томи, где располагается основная масса зеленого массива.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авакаян Н. О. и др. Комплексное изучение загрязнености почв тяжелыми металлами. - Агрохимия, 1984, № 5, с. 63-66.
2. Добровольский В. В. География микроэлементов. - М.: Мысль, 1983. - с. 271.
3. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. - М.: Гидрометеоиздат, 1984, с. 237-281.
4. Кондратов Е.А., Поляков А.Д., Калягин Ю.С. Тяжелые металлы в почве - результат загрязнения коксохимическим производством в Кузбассе. //Тез. докл. межд. конф. “Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей Среды - ПООС-95”. 12-16 сентября 1995., Томск, 1995.- 198 с.
5. Поляков А.Д., Кондратов Е.А. Ионы тяжелых металлов в антропоценозах с поселениями серого сурка на территории Кемеровской области. //Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении исчезающих степей Евразии /Материалы II межд. конф. Т.9. Чебоксары-Москва, 2002. С. 124-228.
Библиографическая ссылка
Поляков А.Д., Логуа М.Т. НЕКОТОРЫЕ ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В КОМПОНЕНТАХ АГРОБИОГЕОЦЕНОЗОВ КРАПИВИНСКОГО РАЙОНА КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ // Современные проблемы науки и образования. – 2006. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=367 (дата обращения: 14.12.2024).