Сотрудники Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) и Института
почвоведения и агрохимии СО РАН (Новосибирск) выяснили, что в местах антропогенного загрязнения — вблизи
заводов, автодорог и ТЭЦ — тяжёлые металлы в почвах становятся более подвижными. Это значит, что они
активно переносятся между различными компонентами почвы и легко поступают в пищевые цепочки, из-за чего
могут нанести вред растениям, животным и человеку.
К такому выводу авторы пришли, оценив химический состав природных и
подверженных человеческой деятельности почв Новосибирской области. Полученные результаты дают более полное
представление об экологическом состоянии региона и влиянии промышленных предприятий на свойства и состояние
местных почв. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского
научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале «Почвоведение».
Тяжёлые металлы, попадающие в почву из-за человеческой деятельности,
например, при работе промышленных предприятий и заводов и при сгорании автомобильного топлива, наносят
значительный вред экосистемам и их обитателям. Эти элементы легко проникают в подземные воды и водоёмы,
поглощаются растениями и далее по пищевым цепочкам могут оказаться в организме животных и человека. При этом
многие тяжёлые металлы, например хром, никель и марганец, токсичны и
наносят значительный ущерб здоровью. Поэтому важно отслеживать общее количество этих элементов, а также
процессы их поступления, накопления и трансформации в почвах.
Исследователи оценили состав и количество химических соединений, содержащих хром,
никель и марганец, в почвах Новосибирской области. Новосибирск — один из крупнейших индустриальных центров
Сибири и третий по численности населения город России. На территории Новосибирской области и Новосибирска
расположено большое количество промышленных и энергетических предприятий, оказывающих негативное воздействие
на окружающую среду. Так, более ранние исследования показали, что в
местных почвах повышено содержание тяжёлых металлов.
Карта-схема расположения площадок на природных и антропогенно
преобразованных почвах Новосибирской области
Чтобы детальнее оценить состояние почв региона, учёные взяли образцы
с 23 площадок на территории Новосибирской области, три из которых были природными незагрязнёнными
территориями, а двадцать находились в зоне потенциального загрязнения — рядом с оловянным комбинатом, ТЭЦ и
автомобильными дорогами.
Анализ химического состава образцов показал, что в песчаных и
супесчаных почвах как на природных, так и на антропогенных территориях повышено содержание никеля, что
связано с региональными геохимическими особенностями местности.
Кроме того, авторы установили, что основная часть марганца (76–80 %
от всего содержания элемента в почве), хрома (94–98 %) и никеля (92–94 %) в незагрязнённых почвах находится
в прочносвязанном состоянии, тогда как на долю непрочно связанных соединений приходится 2–24 %. Это говорит
о том, что большая часть металлов стабильно сохраняется в одних и тех же соединениях и не переносится между
различными компонентами почвы.
«Непрочно связанные соединения при разных видах воздействия — от
простого контакта с водой до влияния корневых выделений растений, — становятся подвижными и могут
поглощаться растениями, таким образом поступая в пищевые цепочки. Именно непрочно связанные соединения
металлов представляют экологическую опасность, поскольку могут загрязнять биологические объекты при
своей миграции. Прочносвязанные же соединения относительно стабильны в почве и прямой угрозы не несут,
пока не перейдут в более доступные формы», — рассказывает руководитель
проекта, поддержанного грантом РНФ, Виктор Чаплыгин,
кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории мониторинга
биосферы Южного федерального университета.
Участники научного коллектива
Загрязнение почв изменило соотношение прочносвязанных и непрочно
связанных соединений исследуемых металлов. Так, при антропогенном воздействии в почвах прочносвязанных
соединений хрома было 80–89 %, никеля — 85–95 %, марганца — всего 62 %, что ниже, чем значения для природных
территорий. При этом наиболее часто прочные соединения металлы формировали с органическими веществами и
оксидами.
Наиболее подвижными металлы были в почвах, расположенных вблизи
оловянного комбината и двух крупных автомобильных трасс. Это связано с тем, что здесь сильнее всего была
снижена буферность почвы — её способность противостоять резкому изменению свойств и состава при внешних
воздействиях. Уменьшение буферности почвы приводит к увеличению подвижности металлов за счёт того, что они
менее прочно связываются с основными почвенными компонентами.
«Данные о том, в виде каких соединений тяжёлые металлы
присутствуют в почвах на природных и антропогенных территориях, можно использовать, чтобы составлять
прогнозы и нормативы загрязнения почв с различными физико-химическими свойствами и уровнем антропогенной
нагрузки», — рассказывает Виктор Чаплыгин.
Источник: пресс-служба РНФ.