Ученые выяснили, что в местах антропогенного загрязнения — вблизи заводов, автодорог и ТЭЦ — тяжелые 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».
Тяжелые 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 водоемы, поглощаются растениями и далее по пищевым цепочкам могут оказаться в организме животных и человека. При этом многие тяжелые 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.
Ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) и Института почвоведения и агрохимии СО РАН (Новосибирск) 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 тяжелых металлов.
Чтобы детальнее оценить состояние почв региона, ученые взяли образцы с 23 площадок на территории Новосибирской области, три из которых были природными незагрязненными 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 незагрязненных 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.
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 — ее способность противостоять резкому изменению свойств и состава при внешних воздействиях. Уменьшение буферности почвы приводит к увеличению подвижности металлов за счет того, что они менее прочно связываются с основными почвенными компонентами.
«Данные о том, в виде каких соединений тяжелые 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.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
