Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОВОЩАХ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ РАЙОНАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Янтурин С.И. 1 Прошкина О.Б. 2
1 Сибайский институт (филиал) Башкирского государственного университета, Сибай
2 ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск
В результате исследования концентрации тяжелых металлов в почвах приусадебных участков г. Магнитогорска было выявлено увеличение их содержания по сравнению с почвами условного контроля, находящегося вне зоны техногенного воздействия. Кроме того, почва всех исследованных участков превышала ПДК по кадмию. Уровень загрязнения исследуемых почв характеризовался следующим образом: для кадмия – повышенный, для меди и свинца – средний, для цинка, никеля и марганца – слабый. В условиях техногенного загрязнения почв происходит накопление кадмия в свекле и моркови, что подтверждено исследованиями растениеводческой продукции. Наблюдается корреляция между содержанием подвижной формы кадмия в почве и свекле (R = 0,73). Овощные культуры: картофель, свекла столовая, морковь столовая не являются накопителями тяжелых металлов. Необходимы мероприятия, направленные на снижение воздействия на исследуемые почвы.
овощные культуры
тяжелые металлы
система почва-растение
1. ГН 2.1.7.020-94. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах. – М.: Госкомсанэпиднадзор, 1995. – C. 5–6.
2. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва – растение. – Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1991. – 151 с.
3. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. – М.: ЦИНАО, 1992. – 40 с.
4. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами: Нормативные материалы. – М., 1993. – 30 с.
5. Обухов А.И., Бабьева И.П., Грынь А.А. Научные основы разработки ПДК тяжелых металлов в почвах // Тяжелые металлы в окружающей среде. – М.: МГУ, 1980. – С. 20–27.
6. Тяжелые металлы в почвах и растениях Южного Урала: экологическое состояние фоновых территорий / М.Г. Опекунова, Н.В. Алексеева-Попова, И.Ю. Арестова, С.В. Грибалев, Д.А. Краснов, Д.Г. Бобров, О.А. Осипенко, Н.И. Соловьева // Вестник СПбГУ. Сер. 7. – 2001. – Вып. 4. (№ 31). – С. 45–53.
7. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. – М.: Минздрав СССР, 1986. –11 с.

Интенсивное развитие различных отраслей промышленного производства, средств передвижения приводит к значительному загрязнению среды химическими веществами. Наибольшую опасность в качестве источников загрязнения представляют тяжелые металлы (ТМ). Кумулятивный характер накопления ТМ приводит к тому, что с каждым годом возрастает их влияние на окружающую среду.

Основное направление экологических исследований по тяжёлым металлам - это определение концентрации ТМ в почве. Мало сведений о распространении ТМ по органам растений и накоплении их в жизненно важных продуктах. Изучение влияния природных и антропогенных комплексов среды обитания на различные участки метаболизма овощей еще долго будет оставаться в кругу интересов теоретиков и практиков. Целесообразно сосредоточить внимание на проблеме оценки влияния ТМ на овощи и их накопление, что вызывает необходимость изучения содержания их в системе почва - растение.

Широкое применение овощей (картофеля, моркови, свеклы) делает актуальными исследования с целью определения содержания ТМ в этих культурах, а также накопления и содержания свинца, кадмия, цинка, меди, никеля марганца в исследуемых почвах в условиях г. Магнитогорска.

Цель нашей работы ‒ оценить санитарно-гигиеническое качество овощей, выращиваемых на территориях, сопредельных с техногенными объектами, и в пригородной зоне промышленных зон, связанных с деятельностью металлургических предприятий.

Материалы и методы исследования

Основной жилой массив города расположен с западной стороны металлургического комбината на правом берегу реки Урал. Промплощадка металлургического комбината шириной до 3 км и длиной до 6 км размещена с юга на север вдоль левого берега реки Урал. В пригородной зоне (Агаповский район; Наровчатский совхоз) сосредоточены плантации картофеля, моркови и свеклы, овощи с которых наиболее часто оказываются в рационе жителей г. Магнитогорска.

Агаповский район расположен относительно ОАО «ММК» в юго-восточной стороне на расстоянии 20 км от города. В качестве контроля рассматривали территорию Наровчатского совхоза Агаповского района, расположенного на расстоянии 23 км от города.

Коллективный сад «Березовая роща» расположен северо-западнее относительно ОАО «ММК» на расстоянии 6 км от города.

Морковь (семейство: зонтичные - apiumaceae, вид: морковь Daucus carota L.) - двулетнее растение семейства сельдерейные.

Свекла столовая (семейство: маревые - chenopodiaceae, вид: свекла столовая - Beta vulgaris L.) - корнеплодное растение семейства маревых.

Картофель (семейство: паслёновые - Solonacae, вид: картофель - Solonum tuberosum).

Отбор проб почвы проводился в соответствии с требованиями, указанными в ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 28168-89. Размер пробной площадки составлял 10×10 м. Почва отбиралась методом «конверта», образцы почвы ссыпались на полиэтиленовую плёнку и тщательно перемешивались, квартовались 3 раза (измельчённая почва разравнивалась в виде квадрата, делилась на четыре части, две противоположные части отбрасывались, две оставшиеся перемешивались). После квартования почва разравнивалась, условно делилась на шесть квадратов, из центра которых отобрали примерно одинаковое количество почвы в полотняный мешочек, массой около 1 кг.

Отбор проб овощных культур проводился в соответствии с требованиями, указанными в ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 28168-89. Пробы овощных культур отбирались на исследуемых участках точечными пробами по диагонали, через равные расстояния, в трёх точках, массой около 1 кг. Точечные пробы помещались на брезент, соединялись, и получалась объединенная проба, которая делилась на три группы по величине плода: крупные, средние и мелкие. От каждой группы отбиралось 20% культурных овощей, общей массой 1 кг. Пробу упаковывали в полиэтиленовый мешок и вкладывали этикетку: место отбора; наименование культуры; масса партии; дата отбора пробы; подпись отобравшего пробу.

Исследования проводились на базе центральной химической лаборатории Сибайского филиала Учалинского горно-обогатительного комбината. Определение ТМ проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе Contr-AA фирмы Analitic. Анализ проб почвы и картофеля проводили в соответствии с методическими указаниями ЦИНАО (1992). Для оценки масштаба загрязнения почв мы определяли подвижные формы ТМ, т.е. наиболее доступные для живых организмов. Подвижные формы извлекали ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8. Минерализацию растительных проб проводили методом сухого озоления [3].

Для оценки качества агроэкосистем использовали следующие показатели: кларковое и фоновое содержание тяжелых металлов в почве, предельно-допустимую (ПДК) и ориентировочно-допустимую концентрацию (ОДК) тяжелых металлов для почвы и ПДК для растений [1, 3, 4, 6, 7].

Результаты исследования и их обсуждение

В табл. 1 приведены концентрации ТМ в овощах и почвах по удалению от источника загрязнения.

Среднее содержание тяжелых металлов в почвах и овощах

Место отбора

Содержание элементов, мг/кг

Pb

Cd

Mn

Cu

Ni

Zn

Картофель

Агаповка

0,09 ± 0,01

0,01 ± 0,007

1,94 ± 0,11

0,78 ± 0,19

0,14 ± 0,03

1,37 ± 0,04

Наровчатка

0,10 ± 0,03

0,02 ± 0,009

1,88 ± 0,15

0,92 ± 0,24

0,10 ± 0,02

2,34 ± 0,35

Коллективный сад

0,43 ± 0,11

0,03 ± 0,01

2,24 ± 0,21

1,00 ± 0,16

0,20 ± 0,03

4,46 ± 1,23

Морковь

Агаповка

0,41 ± 0,12

0,02 ± 0,006

6,06 ± 0,22

0,40 ± 0,01

0,23 ± 0,02

2,48 ± 0,24

Наровчатка

0,44 ± 0,08

0,02 ± 0,006

5,10 ± 0,16

0,46 ± 0,02

0,27 ± 0,02

2,17 ± 0,15

Коллективный сад

0,56 ± 0,04

0,04 ± 0,005

9,14 ± 0,22

0,52 ± 0,04

0,39 ± 0,02

4,23 ± 0,11

Свекла

Агаповка

0,12 ± 0,02

0,03 ± 0,004

19,64 ± 1,16

1,75 ± 0,08

0,14 ± 0,02

2,84 ± 0,74

Наровчатка

0,09 ± 0,004

0,01 ± 0,002

13,2 ± 1,48

1,04 ± 0,21

0,10 ± 0,02

3,79 ± 0,19

Коллективный сад

0,22 ± 0,02

0,07 ± 0,004

25,99 ± 0,36

2,24 ± 0,21

0,26 ± 0,02

4,90 ± 1,58

Почва

Агаповка

5,22 ± 0,19

0,84 ± 0,02

63,80 ± 1,30

2,30 ± 0,16

1,28 ± 0,19

3,62 ± 0,28

Наровчатка

4,98 ± 0,26

0,75 ± 0,011

55,00 ± 2,24

2,14 ± 0,21

1,30 ± 0,27

3,86 ± 0,23

Коллективный сад

6,86 ± 0,27

1,00 ± 0,16

80,8 ± 5,63

3,42 ± 0,53

1,52 ± 0,19

5,12 ± 0,67

Загрязненность Pb изученных почв характеризуется как средняя, концентрация Pb в исследуемых образцах почв составляет от 5,22 до 6,86 мг/кг при содержании в условном контроле, равном 4,98 мг/кг, превышает ПДК для подвижного содержания в коллективном саду. Кроме того, данная концентрация превышает региональный геохимический фон (РГФ) (0,75 мг/кг) [6].

Исследуемые почвы, согласно шкале экологического нормирования [5], характеризуются повышенным уровнем содержания Cd. В исследуемых образцах почвы концентрация подвижного Cd в 4,2-5 раз больше фоновых значений. Этот показатель также был выше кларка (0,13 мг/кг) и РГФ (0,15 мг/кг).

Загрязненность Mn почв исследуемых участков характеризуется как слабая, уровень содержания этого металла в почвах низкий. Концентрация Mn в исследуемых образцах почв составляет от 63,8 до 80,8 мг/кг при содержании в условном контроле, равном 55,0 мг/кг, и не превышает ПДК для подвижных форм.

Загрязненность Cu почв исследуемых участков характеризуется как средняя, концентрация этого металла в исследуемых образцах почв варьируется от 2,3 до 3,42 мг/кг (содержание в условном контроле - 2,14 мг/кг) и превышает ПДК для подвижного содержания в коллективном саду. Кроме того, средние содержания на этом же участке приближаются к значению лимитирующего транслокационного показателя вредности (3,5 мг/кг) [6].

Загрязненность Ni и Zn почв исследуемых участков характеризуется как слабая, уровень содержания этого металла в почвах низкий. Концентрация Ni в исследуемых образцах почв составляет от 1,28 до 1,52 мг/кг при содержании в условном контроле, равном 1,3 мг/кг, и не превышает ПДК для подвижных форм. Концентрация Zn в исследуемых образцах почв составляет от 3,62 до 5,12 мг/кг при содержании в условном контроле, равном 3,86 мг/кг, и не превышает ПДК для подвижных форм. В то же время, данная концентрация превышает региональный геохимический фон (РГФ) (1,6 мг/кг) [6].

В условиях техногенного загрязнения почв ТМ идет накопление их в растениеводческой продукции, что подтверждено исследованиями клубней картофеля, моркови и свеклы.

Относительно высокое содержание Cd (0,07 мг/кг), в 2,3 раз превышающее ПДК, обнаружено в свекле и превышение содержание Pb в 1,12 раз над ПДК - в моркови, выращенной в Коллективном саду, расположенном северо-западнее относительно градообразующего предприятия, на расстоянии 6 км от него.

Повышение содержания ТМ в почве вызывает увеличение их содержания в овощах. В ряде случаев наблюдается корреляция между содержанием элементов в почве и растительных культур, например, между подвижным содержанием кадмия в почве и свекле (R = 0,73).

Выводы

Почва всех исследованных участков в условиях г. Магнитогорска превышает ПДК по кадмию. Овощные культуры: картофель, свекла столовая, морковь столовая не являются накопителями ТМ. Исследуемые овощные культуры: картофель, свекла столовая, морковь столовая соответствуют санитарно-гигиеническим нормам и пригодны для употребления в пищу.

Согласно Методическим указаниям ... (1993) на загрязненных территориях необходимо проводить мероприятия, направленные на снижение уровня воздействия источников загрязнения почвы, на уменьшение доступности токсикантов для растений (известкование, внесение органических удобрений и т.п.) [4].

Рецензенты:

  • Черчинцев В.Д., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Промышленная экология и БЖД» ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», г. Москва;
  • Суюндуков Я.Т., д.б.н., профессор, директор ГАНУ Институт региональных исследований, г. Сибай.

Работа поступила в редакцию 05.07.2012.


Библиографическая ссылка

Янтурин С.И., Прошкина О.Б. СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОВОЩАХ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ РАЙОНАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9-3. – С. 595-597;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30316 (дата обращения: 19.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074