Unité administrative-territoriale et formation municipale (district municipal) au sein de la République du Tatarstan de la Fédération de Russie. Elle est située dans le nord-ouest de la république. Le territoire de la région comprend 47 agglomérations, qui sont réunies en 12 agglomérations rurales. Au début de 2020, la population était de 12 883 personnes. [8]

La superficie du district est de 681,4 km². Il est limitropHe des districts d’Arsky et de Vysokogorsky au Tatarstan et de la République de Mari El (district de Morkinsky). [10]

Le relief est une plaine vallonnée avec des hauteurs dominantes de 160-180 mètres. Le point le plus élevé – 224 mètres, est situé dans le bassin versant nord-ouest des rivières Ilet-Ashit ; le plus bas – à la frontière ouest du district, dans la plaine inondable Ashit – 92 mètres. Les forêts occupent 3,9 % de la superficie du district. Le plus grand fleuve est l’Ashit, dont la source se trouve dans la région d’Arskiy et l’embouchure sur le territoire de la République de Mariy-El. Les plus grands affluents sont l’Urtemka (16 km), la Shashi (15 km), l’Ura (13 km). [1]

Fig.1 image du district d’Atninskiy (Yandex.Maps Service)

Chaque sol a une certaine réaction, qui se manifeste dans l’interaction avec l’eau ou les solutions salines et qui peut être acide, alcaline et neutre.

L’acidité et l’alcalinité du sol sont caractérisées par le rapport entre les ions H+ et OH- dans la solution du sol. Le produit de ces ions pour l’eau est constant et sa valeur est de 1-10-1″. Les concentrations absolues d’ions hydrogène sont très faibles et ne sont pas pratiques à marquer. Par conséquent, la concentration d’ions hydrogène dans la solution du sol est généralement exprimée sous la forme d’un logarithme négatif du nombre 10, appelé pH. Théoriquement, le pH varie de 1 à 14. La réaction de la solution du sol, en revanche, varie généralement entre un pH de 4 et 8. Les sols dont le pH est inférieur ou égal à 4,5 sont considérés comme très acides, ceux dont le pH est compris entre 4,6 et 5 sont modérément acides, ceux dont le pH est compris entre 5,1 et 5,5 sont légèrement acides, ceux dont le pH est compris entre 5,6 et 6 sont proches de la neutralité, ceux dont le pH est compris entre 6 et 7 sont neutres et ceux dont le pH est supérieur à 7 sont alcalins. [3]

Récemment, l’impact anthropique croissant sur l’environnement entraîne une augmentation de la quantité de sels et d’ions nocifs pour l’homme dans les aliments et l’eau. L’un de ces ions est le nitrate, qui peut s’accumuler dans le sol et dans l’eau et qui devient un facteur environnemental déterminant non seulement le régime de nutrition des plantes, leur métabolisme et leur productivité, mais aussi la qualité des cultures, de l’eau et de l’air.

Les nitrates en quantité excessive dégradent la qualité biologique des produits végétaux. Les nitrates étant cancérigènes, leur teneur dans les produits est strictement réglementée par diverses normes, ce qui accroît la nécessité de procédés industriels hautement efficaces pour éliminer ces sels [7], [4].

Les hydrocarbures, en tant que polluants, pénètrent dans les écosystèmes en raison à la fois des activités humaines anthropiques et des processus naturels. Dans le cas des processus naturels, la principale source d’hydrocarbures dans l’écosystème est constituée par les plantes. Ainsi, les plantes sont une source naturelle d’hydrocarbures terpéniques, produisant jusqu’à 109 tonnes de composés d’éthane par an [6].

Il est d’usage de traiter le terme “produits pétroliers” dans deux sens : technique et analytique. [9]. Au sens technique, il s’agit des pétroles bruts commerciaux qui ont subi une première préparation sur le terrain, et des produits pétroliers utilisés dans diverses activités économiques : essence d’aviation et de moteur, carburéacteur, tracteur, kérosène d’éclairage, diesel et combustibles pour chaudières, mazout, solvants, huiles lubrifiantes, goudron, bitumes et autres produits pétroliers (paraffine, coke de pétrole, additifs, acides pétroliers, etc.)

En termes analytiques, les produits pétroliers comprennent les composés non polaires et peu polaires qui sont solubles dans l’hexane. [5]

La définition analytique englobe pratiquement tous les carburants, solvants, huiles lubrifiantes, mais aussi les résines lourdes et les aspHaltènes des huiles et des bitumes, un certain nombre d’autres produits pétroliers, ainsi que les substances formées à partir de produits pétroliers lors d’un séjour prolongé dans le sol et l’eau à la suite de processus microbiologiques et pHysico-chimiques.

Dans l’évaluation et le contrôle de la pollution de l’environnement, il existe des groupes de produits pétroliers qui diffèrent : [2]

a) le degré de toxicité pour les organismes vivants ;

b) le taux de décomposition dans l’environnement ;

c) la nature des changements produits dans l’atmospHère, les sols, les eaux et la biocénose.

Tab.1 Concentrations maximales admissibles (CMA) de substances chimiques dans le sol

Matériels et méthodes

Les travaux de recherches ont été effectués sur une période de deux ans (2019-2021) au département d’écologie appliquée, Institut d’écologie et de gestion de la nature, Université fédérale de Kazan. Certaines étapes de la recherche ont été réalisées au Laboratoire central de recherche sur le contrôle écologique.

L’objet de l’étude était l’échantillonnage du sol dans le district d’Atninskiy en République de Tatarstan. Des échantillons représentatifs (N=16) ont été collectés dans le district d’Atninskiy.

Le sujet de la recherche était l’évaluation de l’état sanitaire du sol en déterminant les paramètres suivants : détermination du pH du sol ; évaluation de la teneur en nitrates dans le sol et évaluation de la teneur en produits pétroliers dans le sol.

Échantillonnage et préparation des échantillons

L’échantillonnage a été réalisé conformément aux normes GOST 17.4.3.01-83 “Protection de la nature, exigences générales pour l’échantillonnage”, GOST 17.4.4.02-84 “Protection de la nature.

Méthodes d’échantillonnage pour les échantillons chimiques, bactériologiques, de gel conformément au GOST 17.1.5.01-80 “Protection de la nature. HydrospHère. General requirements for sampling bottom sediments from water bodies to analyze their pollution”, et Selon les instructions méthodiques PND F 12.1:2.2:2.3.2-03 “Sampling of industrial and domestic wastes, soils, sediments from biological treatment plants, industrial wastewater sediments, bottom sediments from man-made ponds, storage reservoirs and hydraulic structures”.

Fig. 2 Préparation d’échantillons de sol pour diverses analyses

Mesure du pH des sols : Pour déterminer le PH, des échantillons de sol de 5 g ont été pesés avec une précision de 0,1 g maximum et placés dans des flacons coniques. Le sol et l’eau distillée sont mélangés et mis sur un agitateur pendant 3 minutes.

Le pH-mètre est ajusté par trois solutions tampons de pH 4,01, 6,86 et 9,18, préparées à partir de titres standards. La lecture de l’instrument doit être effectuée au plus tôt 1,5 min après l’immersion des électrodes dans le milieu mesuré, après l’arrêt de la dérive du dispositif de mesure.

Fig. 3 Echantillons de sol sur un agitateur

Fig.4 Mesure du pH du sol par un pH-mètre

Mesures du nitrate dans le sol : des échantillons de sol pesant 10 g ont été pesés avec une erreur ne dépassant pas 0,1 g et placés dans des flacons coniques. L’échantillon avec la solution a été agité sur un agitateur pendant 3 min. Les suspensions obtenues ont été utilisées pour la détermination du nitrate. Avant la mesure, l’électrode sélective de l’ion nitrate a été soigneusement rincée avec de l’eau distillée et incubée dans de l’eau distillée pendant 10 minutes.

Fig.5 mesures des nitrates dans les sols

Réalisation de mesures de produits pétroliers des échantillons de sol pesant 2 g ont été pesés avec une précision ne dépassant pas 0,1 g et placés dans des flacons coniques. L’échantillon est placé dans un flacon de 100 cm3 avec un bouchon en verre sans friction. L’échantillon de sol dans le flacon est versé sur 10 cm3 de tétrachlorure de carbone et secoué vigoureusement dans un appareil à secousses pendant 1 heure. L’extrait obtenu est filtré à travers un filtre en papier à bande blanche et versé dans un buvard avec un couvercle sans friction. L’extraction suivie de la filtration est répétée 2 fois de plus avec de nouvelles portions de tétrachlorure de carbone de 10 cm3 chacune.

Fig. 6 Concentratomètre (АН-2) pour la détermination de la teneur en produits pétroliers dans le sol

Tab.2 points de prélèvement des échantillons du sol et les différentes zones d’échantillonnage ainsi que leurs coordonnées.

Résultats

1 Caractéristiques des zones d’étude et facteurs édapHiques du sol des zones d’étude. (PH)

Tab.3 Résultat du PH du sol du district d’Atninskiy

Fig.7 pH du sol du district d’Atninskiy

En mesurant l’acidité du sol dans les colonies du district d’Atninskiy, on a constaté que le pH varie de 5,63 à 7,84. En comparant les résultats de l’étude des agglomérations de la région d’Atninsky, on a constaté que les valeurs les plus basses de рН (5,63-6,59) se trouvaient dans les échantillons prélevés dans les agglomérations suivantes : Turuklar + Komorguzya (CI136, CS136), Kubyan + Shaganach + Dusum (CI138, CS138), Stariy Ugup (CI139, CS139). Et les valeurs de pH les plus élevées (7,43-7,84) dans les échantillons de sol prélevés dans les colonies : Kunger, Verkhniye Shashi, Nizhniye Shashi (CI140, CS140), Bolshaya Atnya (CI022, CS022).

2 Résultats de l’évaluation des niveaux de nitrate dans les sols de la zone d’étude

Tab.4 Résultat de Nitrates du sol du district d’Atninskiy

Fig.8 Nitrates du sol du district d’Atninskiy

En mesurant l’évaluation de la teneur en nitrates dans les sols de la région d’Atninsk, il a été constaté que la teneur en nitrates varie de 0,0068 Mg/Kg à 0,0073 Mg/Kg. En comparant les résultats de l’enquête sur les colonies de la région d’Atninsk, il a été constaté que les valeurs les plus faibles (0,0068 Mg/Kg) étaient dans les échantillons de sol qui ont été recueillis à Nijnja Bereske (CS134) et Maryan (CI137). Et les valeurs les plus élevées de nitrates de sol (0,0073 Mg/Kg) dans les échantillons de sol prélevés dans les colonies : Kubyan + Shaganach + Dusum (CI138, CS138), Stary Ugup (CI139, CS139).

3 Résultats de l’évaluation de la teneur en produits pétroliers dans les sols de la zone d’étude.

Tab.5 Résultat de produits pétroliers du sol du district d’Atninskiy

Fig.9 produits pétroliers du sol du district d’Atninskiy

Il a été constaté en mesurant le niveau de produits pétroliers dans le sol de la région d’Atninsk que la teneur en produits pétroliers varie de 27 mg/Kg à 68,5 Mg/Kg. Et les valeurs les plus élevées des produits pétroliers du sol (47 Mg/Kg-68.5 Mg/Kg) dans les échantillons de sol prélevés dans les localités suivantes : Nizhnyaya Bereske (CS134), Stariy Ugup (CS139), Kunger, Verkhnie Shashi, Nizhnie Shashi (CI 140, CS140).

Conclusion

Sur le 7 zones d’échantillonnages, nous avons constatés que le PH le plus élevés se situe dans la zone d’échantillonnage Bolshaya Atnya qui est moderement alcalin et le PH le plus bas se trouve dans la zone d’échantillonnage Stariy Ugup qui est proche de la neutralité, nous pouvons conclure que le PH dans le district d’Atninskiy est en général Neutre. Avec ce PH neutre le district d’Atninskiy est favorable pour les plantes et la culture. Pour ce qui concerne la teneur en nitrate dans le sol en se basant sur les normes Concentrations maximales admissibles (CMA) qui est de 130 mg/kg , nous pouvons conclure que dans le district d’Atninskiy il y a presque absence de nitrates car la teneur la plus élevée est de 0,0073 mg/kg qui est largement faible .en fait pour la teneur en produits pétroliers en se basant aussi aux normes Concentration maximale admissible (CMA) qui est 1000 mg/kg la teneur la plus élevée est de 68,5 qui est toujours faible par rapport à la Concentration maximale admissible, le district d’Atninskiy reste non polluer , il sera souhaitable de faire l’évaluation de l’état du sol chaque année pour savoir si les normes sont respectés par les usagers du sol.

Kambale ÉpHraïm Muliwavyo étudiant en deuxième année master, Université fédérale de Kazan (région de la Volga), Russie tient à remercier Monsieur Eduard Shuralev, candidat au doctorat en sciences, professeur associé, Université fédérale de Kazan (région de la Volga), Russie.

The objective of this study was to determine the distribution of pH and contamination by petroleum products in the soils of the Laishevsky district (Tatarstan). In 2018 and 2019, 18 samples were collected, of which 9 belong to the upper layer and 9 to the lower layer of the soil, for which the following methods were used: the method of measuring the pH value using electrodes and the measurement method of the mass fraction of oil in soils by infrared spectrometry. Taking into account the table of pH values and the permissible values for contamination by petroleum products according to Russian regulations, the interpretations were generated. Where it is determined that soils tend to have a neutral pH value of 7.09 and that contamination by petroleum products is permissible since their values are less than 300 mg/kg.

INTRODUCCIÓN

El pH óptimo de los suelos debe variar entre 6.5 y 7.0 para obtener los mejores rendimientos y la mayor productividad y los menores a 5 se consideran ácidos e incluso tóxicos. El pH del suelo contribuye en la disponibilidad de los nutrimentos para las plantas, este factor puede ser la razón principal de que se presente deficiencia, toxicidad o que los elementos no se encuentren en niveles adecuados. Por otra parte, valores extremos del pH pueden afectar la estructura del suelo.[1]Por otro parte el término “productos derivados del petróleo” se interpreta como los productos petrolíferos (NP) son crudos comercializables que han recibido formación primaria en el campo y productos refinados de petróleo se consideran contaminantes para el suelo cuando la concentración de productos derivos del petróleo alcanza un nivel en el que se manifiestan un efecto negativo sobre los organismos vivos y las plantas, generalmente cuando comienza la degradación de la cubierta vegetal; reducción de la productividad del suelos y las actividades de otros funciones.[2][3]

La región Laishev que está ubicada en la parte occidental de la República de tatarstan en la confluencia de los ríos Volga y Kama. Tiene una población de 43835 personas. El distrito comprende 23 asentamientos rurales y uno urbano[4],se caracteriza por poseer un relieve con llanuras planas (mesetas), desmembradas por valles profundos (más de 100 m) de pequeños ríos y vigas. Las superficies de los vértices de las intersecciones son planas-convexas, con menos frecuencias planas con altitudes que varían de 130-140 a 180-190 m. o más, además su estructura geológica es creada por las formaciones del alto Pérmico[5] y sus condiciones geológicas se caracterizan por la formación de las rocas del sistema de Perm, que está representado por dos niveles: Tártaro y Kazán. Las rocas del nivel de Kazán son más formativas y están ocultas bajo los estratos de las rocas del nivel Tártaro. Entre los depósitos de este nivel cabe destacar las salidas de yeso. Los Suelos formados en las rocas pérmicas pertenecen a las margas del bosque gris.[6]

Para poder evaluar las condiciones del suelo es necesarios establecer la base del muestreo y utilizar metodologías confiables y eficaces de usar como :El método de medición del valor de PH que se basa en la medición de la diferencia de potencial en los límites entre la superficie exterior de la membrana de vidrio del electrodo y la solución examinada por un lado y la superficie interna de la membrana y la solución estándar por el otro[7] y el método de medición de la fracción de masa de petróleo en suelos por espectrometría de infrarrojos que consiste en la extracción de productos derivados del petróleo de Suelos con tetracloruro de carbono, la separación cromatografía de los productos derivados del petróleo de los compuestos orgánicos asociados de otras clases, y la cuantificación de productos derivados del petróleo (NP) por la intensidad de absorción del espectro. [8]

Ilustración 1 Mapa de la Región de laishev (Google Maps/Google Earth)

MATERIALES Y MÉTODOS.

Área de estudio.

Para el muestreo de suelos, se tomaron 9 puntos sistemáticamente cada uno con aproximadamente 14km de distancia entre ellos de la región Laishev de los cuales 7 pertenecen al año 2018 y 2 al 2019, de cada punto se tomaron dos muestras la primera corresponde a la capa superficial del suelo o VS (0-15 cm) y la otro a la capa inferior de suelo o NS (15-30 cm) para un total de 18 muestras, las coordenadas de los puntos se muestran en tabla 1 posteriormente estos fueron trasladados al laboratorio de ecología de la Universidad Federal de Kazán para la determinación de PH y el grado de contaminación de productos derivados del petróleo.

Tabla 1 Puntos y coordenadas de la Región de Laishev

Método de medición del valor de pH

Se pesó en la balanza(Escala de laboratorio VIBRA serie AJ máximo 320 gramos) 5 gr de suelos seco y se puso dentro de una matraz Erlenmeyer 100cm3, posteriormente con ayuda de un tubo de ensayo se añadió 50 ml de agua destilada, luego se colocan en el agitador mecánico(dispositivo de agitación LS120) a velocidad media durante tres minutos, esta mezcla se vierte en un vaso de laboratorio de 30ml y de esta manera la perla del electrodo de vidrio quede totalmente cubierta, se configuro el del equipo medidor de PH(Anión-4100 medidor de pH portátil de laboratorio) y se conectó los electrolitos y el compensador de temperatura a los enchufes apropiados en la parte posterior de la unidad y los electrodos en el soporte del trípode. Se ajustó la posición del Rodillo y la mesa (agitador) en el trípode para que los electrodos no lleguen al fondo cuando se sumerjan en el vidrio.

Se retiró la cubierta protectora del electrodo combinado y se enjuago la parte inferior del electrodo con agua destilada. Se verifico el nivel de electrolito en el electrodo. El electrodo se llenó con 2/3 de la solución de electrolito, y después de eso, el vaso de laboratorio se colocó debajo del compensador de temperatura y dentro de este el electrodo de vidrio combinado, y luego de tres minutos se obtuvo el resultado.

Método de medición de la fracción de masa de petróleo en suelos por espectrometría de infrarrojos.

Se pesó en la balanza (Escala de laboratorio VIBRA serie AJ máximo 320 gramos) 2 gr de suelos seco luego se coloco en la matraz erlenmeyer de 100 cm3 con tapón de vidrio esmerilado. Se vertió una muestra de suelo en el matraz erlenmeyer con 10 cm3 de tetracloruro de carbono y puso a velocidad media en el agitador mecánico (dispositivo de agitación LS120) las muestras durante 1 hora. El extracto resultante se filtró a través de un filtro de papel “cinta blanca” y se vertió en una botella con una tapa molida. La extracción seguida de filtración se repitió 2 veces más con nuevas porciones de tetracloruro de carbono, 10 cm3 cada una. Todos los extractos se combinaron en un cilindro de medición con una capacidad de 50 cm3 y se registró el volumen total. Después de eso, el contenido de productos derivados del petróleo se estimó luego de tres minutos en el dispositivo (AH-2 CONCENTRADOR).

Luego con la siguiente formula se calculó el contenido de productos derivados del petróleo en el Suelo (mg / kg):

Donde:

X1: Valor obtenido en el AH-2 CONCENTRADOR

X2: 10 cm (Cantidad de muestra que se puso en el AH-2 CONCENTRADOR)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación se presenta la tabla de resultados obtenidos en el laboratorio.

Tabla 2 Resultados obtenidos

A continuación se presentan gráficos comparativos entre capa superficial y inferior del suelo:

Ilustración 2 Resultados de PH de la región de Laishev

De acuerdo con los valores de PH de suelo obtenidos en los muestreos de campo, se aprecia que en promedio el PH del área de estudio es de 7.09, para la capa inferior de 7.02 y superior de 7.16. Los valores más bajos y altos fueron 6.33 y 7.46.

Se observa que el 16,6% de las muestras correspondientes presentan condiciones moderadamente acida con valores que oscilan entre 6.33 y 6.55.El 83,4% tiene condiciones neutras con valores que oscilan entre 6.87 y 7.46. De acuerdo con estos resultados, en términos generales los suelos de la región de Laishev son predominantemente neutros, lo que significa que se encuentra en condiciones óptimas y son adecuados para agricultura.

Ilustración 3 Resultado de productos derivados del petróleo de la región de laishev

De acuerdo con los valores de productos derivados del petróleo en suelos obtenidos en los muestreos de campo, se aprecia que en promedio los productos derivados del petróleo del área de estudio son de 67, para la capa inferior de 70 y superior de 66. Los valores más bajos y altos fueron 30 y 280.

De acuerdo con estos resultados y tomando en cuenta la normatividad rusa sobre el grado de contaminación en suelos por productos derivados del petróleo donde se evidencia que de 300-600 mg/kg el grado de contaminación es permisible [9], en términos generales los suelos de la región de Laishev tienen un grado de contaminación permisible e incluso menor ya que todos sus valores se encuentra por debajo del rango de 300 mg/kg, lo que significa que se encuentra en condiciones óptimas.

CONCLUSIONES

Se evidencia que las condiciones de los suelos de la región de Laishev son óptimos ya que no se presentan toxicidad ya que el pH tiene tendencia neutra con un valor medio de 7.09. Adicional a esto la contaminación por productos derivados del petróleo es permisibles ya que sus valores son menores a 300 mg/kg.

Arias Pérez Laura Daniela, Estudiante de maestría, Universidad Federal de Kazán (Región del Volga), Rusia, desea agradecer al Profesor Malik Mukminov, Universidad Federal de Kazán (región del Volga), Rusia.