Почва является одним из важнейших объектов окружающей среды, дающим более 90 % продуктов питания и сырья для производства самой разнообразной продукции. Исследователями В. Д. Кучеренко, П. Я. Мишиным, В. Б. Черняховым [1, 2] впервые были выявлены региональные закономерности распределения и поведения некоторых микроэлементов (Сr, Mn, Pb, Ni, Cu, Zn, Co и других) в почвах и растениях.Недостаток того или иного необходимого для растения микроэлемента в почве вызывает серьезные нарушения в его развитии.
Цель данной работы – исследование содержания эссенциальных (цинка, меди) и токсичных (свинца, кадмия) микроэлементов в почвах Оренбургской области.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования послужили почвы из 35 административных районов Оренбургской области, отбор проб проводился в 2014 году. В исследуемых образцах определялись эссенциальные микроэлементы такие как, цинк и медь, а также токсичные – кадмий и свинец. Содержание цинка, меди, кадмия и свинца в исследуемых объектах устанавливали по стандартизированным методикам в аккредитованной лаборатории Испытательного Центра ГНУ «Всероссийский НИИ мясного скотоводства» РАСХН (аттестат аккредитации И.Л. NPOOCRU 000121 ПФ 59) методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии [3, 4].
Статистическая обработка результатов проводилась с использованием программы Microsoft Excel, включая описательную статистику, оценку достоверности различий по Стьюденту [5]. Значения считали достоверно значимыми при р> 0,9.
Результаты и их обсуждения
Определение содержания и распределения микроэлементов (цинка и меди), а также токсичных элементов (свинца и кадмия) проводились по трем природно – климатическим зонам Оренбургской области: Восточной, Центральной и Западной.
Из данных, представленных в таблице 1, видно, что содержание цинка в почвах Центральной и Западной зоны в пределах нормы и составляет 9,25 мг/кг и 12,98 мг/кг соответственно. На востоке области концентрация цинка в почве выше ПДК в 1,1 раза[6]. Результаты исследований показывают, что среднее значение содержания цинка в почвах Восточного Оренбуржья, выше,чем в Центральной и Западной зонах в 2,6 и 1,9 раз соответственно.
Таблица 1 – Среднее значение содержания элементов в почвах Оренбургской области
|
Содержание элемента, мг/кг |
Западная зона |
Центральная зона |
Восточная зона |
ПДК, мг/кг |
|
Zn
|
12,98±0,095 |
9,25±0,463 |
23,99±1,199
|
23,0 |
|
Cu
|
0,63±0,0315 |
1,05±0,053
|
2,69±0,134 |
3,0 |
|
Cd
|
0,10±0,005 |
0,12±0,006
|
0,07±0,004 |
0,3 |
|
Pb
|
3,69±0,185 |
2,89±0,145
|
2,88±0,144 |
6,0 |
Экспериментально установлено, что наименьшее содержание меди в почвах Западного Оренбуржья (0,63 мг/кг) при ПДК = 3,0 мг/кг. Почвы Восточной зоны характеризуются повышенным значением концентрации меди, близким к ПДК, но не превышает его. Полученные результаты согласуются с данными, приведёнными в литературе [7, 8]. Медь является важным элементом для жизни растений, однако в высоких концентрациях может оказывать токсическое действие. Симптомы избытка меди проявляются в виде образования многочисленных окрашенных в коричневый цвет боковых корней или хлороза.
Повышенные концентрации цинка и меди в районах Восточного Оренбуржьяобъясняются тем, что в этой зоне находятся медноколчеданные месторождения (Блявинское, Гайское), расположен Медногорский медно-серный комбинат. Выбросы этого предприятия оставляют свой след в различных природных средах, в том числе и в почвах.
Среднее значение содержания кадмия в почвах составляет 0,07 мг/кг в Восточной, 0,1 мг/кг в Западной и 0,12 мг/кг в Центральной зонах при (ПДК = 0,3 мг/кг). Кадмий очень токсичный элемент и накапливается в растении в результате загрязнения почв этим металлом. Кроме того, кадмий может выступать как антагонист цинка, нарушая его поступление в ткани растения. Замещение цинка кадмием в растительном организме приводит к цинковой недостаточности, что, в свою очередь, вызывает угнетение его развития и даже гибель.
Результаты исследований показывают, что в почвах районов расположенных в Западной зоне содержание свинца выше, в среднем в 1,3 раза, чем в других зонах.В целом, по трем климатическим зонам Оренбуржья содержание свинца в почвах не превышает ПДК (таблица 1). Свинец представляет наименьшую опасность для растений, так как быстро теряет подвижность в результате химических реакций. Однако очень высокие концентрации свинца в почвах могут существенно подавлять рост растений [9].
Таким образом, проведенными исследованиями установлено превышение ПДК по цинку в почвах районов Восточного Оренбуржья в 1,1 раза. Средние значения концентрации меди, близки к ПДК, но не превышают его. В почвах районов Центрального и Западного Оренбуржья наблюдается недостаток цинка и меди.
Библиографический список
- Кучеренко, В. Д. Содержание микроэлементов в почвах Оренбургской области / В. Д. Кучеренко // Микроэлементы в почвах Советского Союза. – М., 1973. – Вып. 1. – С. 96–100.
- Мишин, П. Я. Микроэлементы в почвах Оренбуржья и эффективность микроудобрений / П. Я. Мишин// – Челябинск: ЮУКИ, 1991. – 92 с.
- Современные методы определения химических элементов [Электронный ресурс] : учеб.пособие для вузов / М. Г. Скальная [и др.]; М–во образования и науки Рос. Федерации, Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования “Оренбург.гос. ун-т”. – Электрон.текстовые дан. (1 файл: Kb).– Оренбург: ГОУ ОГУ, 2011. – Adobe Acrobat Reader 5.0.
- Кудрявцева, Е.А. Экологическая оценка содержания цинка в экосистеме на территории Оренбургской области / Е.А. Кудрявцева, Е.В. Сальникова, С.Н. Кузьмин, А.С. Кустова, А.М. Мирошников // Вестник ОГУ, 2012.–№10 (146)/октябрь. –С.153 – 155.
- Дёрффель, К. Статистика в аналитической химии / К. Дёрффель// – M.: Мир, 1994. – 268 с., ил. ISBN 5– 03– 002799– 8.
- Сальникова, Е.В. Экологическая оценка распределения цинка на территории Оренбургской области / Е.В. Сальникова, Е.А. Осипова // Вестник ОГУ, 2015. – № 10 (185). – С. 132 – 135.
- Русанов, А.М. Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах г. Орска / А.М.Русанов, А.В.Тесля, Н.И.Прихожай, Д.М. Турлибекова // Вестник ОГУ, 2012. – №4 (140)/апрель` – С. 226 – 230.
- Климентьев, А.И. Оценка эколого-геохимического состояния поверхностного слоя почв селитебных территорий Оренбургской области / А.И. Климентьев, Д.Г. Поляков // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал), 2013, № 2. – С.1 – 7.
- Семенова, И.Н. Влияние меди и свинца на рост и развитие растений на примере ANETHUM GRAVEOLENS L. / Семенова, И.Н., Семенова И.Н., Сингизова Г.Ш., Зулкаранаев А.Б., Ильбулова Г.Ш. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 3.;URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=19568 (дата обращения: 23.10.2016).