Формы нахождения ртути в почвах природно-техногенных ландшафтов Приангарья icon

Формы нахождения ртути в почвах природно-техногенных ландшафтов Приангарья


1 чел. помогло.

Смотрите также:
Подвижные формы тяжелых металлов ( Cu, Zn, Pb...
Авторское выполнение научных работ любой сложности грамотно и в срок...
Календарный план изучения дисциплины Почвоведение Кафедра...
Актуальность исследований...
Тема: географическое положение и природно...
Доклад по вопросу о нынешнем предложении и спросе на ртуть по данным Доклада по вопросу о...
Воспроизводство, мониторинг и охрана природных...
Примерная программа наименование дисциплины ландшафтоведение рекомендуется для направления...
Примерная программа наименование дисциплины ландшафтоведение рекомендуется для направления...
Примерная программа наименование дисциплины ландшафтоведение рекомендуется для направления...
Учебно-методический комплект дисциплины: ландшафтоведение....
Факультет географический Кафедра геоэкологии и ландшафтного планирования учебно-методический...



скачать
Формы нахождения ртути в почвах природно-техногенных ландшафтов Приангарья


Гордеева О.Н., Белоголова Г.А., Рязанцева О.С.


Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, г. Иркутск, gordeeva@igc.irk.ru


Ртуть является одним из наиболее опасных элементов-загрязнителей биосферы с самым высоким показателем токсичности среди тяжелых металлов, что обусловлено ее способностью блокировать белковые молекулы, нарушать их биосинтез, вызывать мутагенные изменения в ДНК, подавлять рост и ускорять старение растений. Для Hg не установлено положительного влияния на живые организмы. Особенно опасны ртутьорганические соединения, т.к. они намного токсичнее и активнее захватываются живыми организмами. Монометилртуть официально признана тератогенным ядом, способным проникать сквозь плацентарный барьер и приводить к порокам развития у потомства [Ефимова и др., 2004].

Загрязнение окружающей среды ртутью и связанные с этим случаи острого отравления людей происходили преимущественно при использовании Hg-содержащих препаратов или оросительных вод в сельском хозяйстве, Hg в промышленности. Существенный вклад в загрязнение этим элементом вносят золоторудные и ртутные рудники, а также предприятия ТЭЦ. Природные источники Hg приурочены к разломам земной коры и объектам вулканической деятельности. Летучесть Hg и ее соединений способствует перераспределению их между всеми компонентами биосферы и образованию различных форм нахождения этого металла. Кроме того, важная роль в миграции Hg в окружающей среде, особенно в почвах и водоемах, принадлежит микроорганизмам, которые переводят ее из неорганической формы в органическую, в том числе в метилртуть [Иванов, 1997; Кабата-Пендиас и др., 1989; Кузубова и др. 2000]. В связи с высокой миграционной способностью Hg в окружающей среде и токсичностью ее соединений, необходимы комплексные биогеохимические исследования, особенно при наличии ртутных техногенных аномалий.

Для Приангарья проблема ртутного загрязнения стоит достаточно остро. Здесь расположены предприятия, применявшие в производственном процессе ртутный электролиз – ООО «Усольехимпром» (г. Усолье-Сибирское), ОАО «Саянскхимпласт» (г. Зима) – и ставшие основными техногенными источниками Hg в регионе. По данным [Государственный доклад…, 2001] за годы работы цеха ртутного электролиза (ЦРЭ) на предприятии «Усольехимпром» общий расход Hg составил 1460,6 т, из них механические потери – 510-530 т, выбросы в атмосферу – 78 т, в воду – 21,5 т, запасы в шламонакопителях – 668 т; концентрации Hg в рыхлых отложениях территории ЦРЭ по подсчетам составляют 345-500 т. Кроме того, высокие концентрации Hg установлены в почвах промплощадки бывшего Ангарского металлургического завода по производству мышьяка (АМЗ, г. Свирск) [Гордеева и др., 2010].

Ранее проводились исследования влияния «Усольехимпрома» на поступление Hg в акваторию Братского водохранилища и его обитателей, а также в донные отложения, выявившие загрязнение Hg всех исследованных объектов [Коваль и др., 1999; Коваль и др., 2008; Perrot et al., 2010]. Установлено накопление этого элемента в продуктах питания Усольского района [Белоголова и др., 2004]. Результаты этих и некоторых других исследований стали обоснованием для закрытия ЦРЭ на предприятии «Усольехимпром» в 1998 г. В 2006 г. была прекращена деятельность аналогичного цеха и на предприятии «Саянскхимпласт». Тем не менее, количества Hg, накопленные в почвах, водах и донных отложениях р. Ангары, а также техногенное месторождение Hg на территории «Усольехимпрома», еще долгое время будут оставаться опасными источниками этого металла для окружающей среды Приангарья. В сложившейся ситуации зРпакономерности поведения ртути в почвах региона остаются мало изученными.

Целью данной работы является рассмотрение особенностей миграции Hg в почвах в условиях Приангарья. Объектами исследования стали почвы, отобранные на территории «Усольехимпрома» в 1,5-3 км от ЦРЭ, в 10 км от г. Усолье-Сибирское и сельскохозяйственные почвы, удаленные от г. Усолья-Сибирского на 30 км (пос. Новомальтинск). Для сопоставления приводятся данные по валовым содержаниям Hg в почвах гг. Свирска, Иркутска, Черемхово. В почвах территории «Усольехимпрома», а также удаленных от него на 10 и 30 км, в отдельном эксперименте были изучены формы нахождения Hg по методике [Bloom et al., 2003]. Последовательно получено 5 фракций, отражающих формы нахождения Hg в почвах (табл. 1). В качестве примера рассмотрены также некоторые особенности поступления Hg из почв в растения (дикорастущие и культурные), отобранные сопряженно. Содержания Hg в почвах, вытяжках из них и растениях определялись методом атомной абсорбции на спектрометре «РА-915+». Нижний предел обнаружения данного метода для валовых содержаний Hg в почвах и растениях составляет 0,005 мг/кг, для вытяжек из почв – 0,0005 мг/кг. Систематическая ошибка анализа – 20%.

^ Таблица 1. Краткая методика постадийных вытяжек Hg из почв (по Bloom et al., 2003)

Фракция

Экстрагент

Характеристика извлекаемых соединений ртути

Типичные растворимые соединения

1

Дист.вода

Водорастворимые

HgCl2

2

0,1 М СН3СООH + 0,01 М HCl, pH 2

Кислоторастворимые

HgO, HgSO4

3

1 М NaOH

Органокомплексы

Гуматы Hg, Hg2Сl2, CH3Hg

4

12 М HNO3

Прочносвязанные

В решетке минералов-носителей, Hg2Сl2, Hg0

5

Царская водка

Сульфиды

HgS, HgSe

В таблице 2 представлены валовые содержания Hg в почвах городов Приангарья и их окрестностей. Концентрации Hg в почвах территории «Усольехимпрома» не превышают ПДК, но на порядок выше регионального фона. Установлено повышенное содержание Hg в верхнем 10-и сантиметровом слое лесных почв в 10 км от г. Усолье-Сибирское (до 0,36 мг/кг), что может быть связано с атмосферным переносом Hg как от «Усольехимпрома», так и с газопылевыми выбросами от ТЭЦ-11, расположенной вблизи «Усольехимпрома». Локальная ртутная аномалия зафиксирована вблизи мышьяковистых отвалов АМЗ в г. Свирск, где содержания Hg в почвах выше ПДК. Проведено сопоставление с другими городами Приангарья по материалам [Кузнецов и др., 2011; Халбаев и др., 2011]. В целом, во всех рассмотренных городах Приангарья средние содержания Hg в почвах выше регионального фона. Изучение содержаний Hg по горизонтам почв на глубину показало накопление ее в верхнем гумусовом горизонте, что характерно для этого элемента [Иванов, 1997; Кабата-Пендиас и др., 1989].
^

Таблица 2. Концентрации ртути в почвах Приангарья, мг/кг


Место отбора, горизонт

Средн.

Мин.

Макс.

«Усольехимпром», А0

0,60

0,250

0,770

30 км от г. Усолье-Сибирское, Апах

0,048

0,016

0,132

г. Свирск, вблизи отвалов АМЗ, А0

0,270

0,011

4,560

г. Свирск, 800 м от АМЗ, Апах

0,032

0,028

0,036

г. Черемхово, А [Кузнецов и др., 2011]

0,059

0,006

0,271

г. Иркутск, А0+А [Халбаев и др., 2011]

0,095

0,003

2,675

Региональный фон [Гребенщикова и др., 2008]

0,02

ПДК [Иванов, 1997]

2,1

Валовые содержания Hg показывают общее распределение элемента в почвах. Для выяснения миграционных особенностей и оценки биодоступности Hg, особенно в условиях ртутного загрязнения, необходимо изучение ее форм нахождения в почвенном покрове региона. На рисунке 1 показаны предварительные данные, полученные при экстракции различных фракций Hg из почв.





Рис. 1. Распределение ртути в почвах по различным фракциям, мг/кг

Примечание. Фракции: водн. – водная, кисл. – кислоторастворимая, орг. – органическая, пр.связ. – прочносвязанная, сульф. – сульфидная. «Усольехимпром-1» – в 1,5 км от ЦРЭ, «Усольехимпром-2» – в 3 км от ЦРЭ.

Исследования показали, что содержания Hg в водо- и кислоторастворимой фракциях незначительно, а в сульфидной – ниже предела обнаружения, за исключением пробы «Усольехимпром-2». Тем не менее, прослеживается тенденция снижения содержания Hg в водорастворимой фракции по мере удаления от основного техногенного источника. Большая часть Hg в почвах находится в органической и прочносвязанной фракциях.

Как отмечают некоторые исследователи [Иванов, 1997; Кабата-Пендиас и др., 1989], важнейшую роль в биогеохимии Hg играют органические соединения, особенно растворимые, и метилртуть, которые активнее накапливаются растениями. Изучение особенностей поступления Hg из почв в растения в условиях Приангарья показало зависимость между содержанием Hg в органической фракции почв и в растениях (сухой вес), проиллюстрированную на рисунке 2. Подобной зависимости между валовым содержанием Hg в почвах и растениях не наблюдается.

Отмечено более высокое содержание Hg в органической фракции менее загрязненных лесных почв, удаленных от г. Усолье-Сибирское на 10 км. Возможно, это связано с более высоким содержанием органического вещества в данных почвах, а также с жизнедеятельностью микроорганизмов, переводящих минеральные формы Hg в органические.



^ Рис. 2. Содержания ртути в органической фракции почв и в растениях, мг/кг

Примечания. УСХ – Усольехимпром, У-С – г. Усолье-Сибирское.

Таким образом, повышенные концентрации Hg в почвах Приангарья, подверженных техногенному влиянию, представляют опасность в связи с возможностью перехода Hg из почв в растения, а также в другие компоненты биосферы. При этом наиболее важная роль принадлежит органическим формам Hg, которые активнее накапливаются живыми организмами, что может приводить к накоплению этого металла в пищевой цепи человека.

^ Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №09-05-00710-а.

Литература

Белоголова Г.А., Коваль П.В., Удодов Ю.Н., и др. Тяжелые металлы в пищевой цепи человека Приангарской промышленной зоны // Качество и безопасность продуктов питания. – Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2004, с. 8 – 14.

Гордеева О.Н., Белоголова Г.А., Гребенщикова В.И. Распределение и миграция тяжелых металлов и мышьяка в системе «почва-растение» в условиях г. Свирска (Южное Прибайкалье) // Проблемы региональной экологии. 2010, №3, с. 108-113.

Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в Иркутской области в 2000 году. – Иркутск: 2001. – 383 с.

Ефимова Н.В., Маторова Н.И., Коваль П.В., Андрулайтис Л.Д., Удодов Ю.Н. Опасность ртутного загрязнения и принципы здорового безопасного питания на территориях с повышенной ртутной нагрузкой (Приангарье). – Иркутск–Ангарск: РИО ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2004.– 48с.

Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Ч. 5. – Москва: Экология, 1997. – 576 с.

Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. – М.:Мир,1989.– 440 с.

Коваль П.В., Калмычков Г.В., Остроумов В.А. и др. Ртуть в рыбе Братского водохранилища // В кн.: «Проблемы Земной цивилизации». Матер. конфер. «Теоретические и практические проблемы безопасности Сибири и Дальнего Востока». – Иркутск: ИрГТУ. – Вып.1. Ч.1,1999, с. 105-109.

Коваль П.В., Пастухов М.В., Бутаков Е.В., Азовский М.Г., Удодов Ю.Н. Ртуть в экосистеме Братского водохранилища и экологические последствия ртутного загрязнения // Бюллетень МОИП. Отд. биол. 2008. Т. 113. Вып. 4, с. 80-87.

Кузнецов П.В., Гребенщикова В.И. Картирование химического загрязнения почв г. Черемхово и его окрестностей / Матер. конфер. «Природа и общество: взгляд из прошлого в будущее». – Иркутск: ИГ СО РАН, 2011, с.143-145.

Кузубова Л.И., Шуваева О.В., Аношин Г.Н. Метилртуть в окружающей среде (распространение, образование в природе, методы определения). Аналит. Обзор / ГПНТБ СО РАН. Ин-т неорг. химии. Аналит. центр Объедин. ин-та геологии, географии и минералогии СО РАН. – Новосибирск, 2000. – 82 с. – (сер. Экология. Вып. 59).

Халбаев В.Л., Гребенщикова В.И. Распределение ртути в почвах и почвогрунтах г.Иркутска и его окружения / Матер.конфер.«Геология Западного Забайкалья». – Улан-Удэ: БГУ, 2011, с.115-117.

Bloom N.S., Preus E., Katon J., Hiltner M. Selective extractions to biogeochemically relevant fractionation of inorganic mercury in sediment and soils // Anal. Chim. Acta. 2003. V.479. N 2. P. 233-248.

Perrot V., Epov V.N., Pastukhov M.V., Grebenshchikova V.I., Zouiten C., Sonke J.E., Husted S., Donard O.F.X., and Amouroux D. Tracing Sources and Bioaccumulation of Mercury in Fish of Lake Baikal− Angara River Using Hg Isotopic Composition // Environ. Sci. Technol, 2010, V. 44, № 21, P. 8030–8037.




Скачать 84,61 Kb.
оставить комментарий
Дата10.10.2011
Размер84,61 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх