Изучение динамики накопления тяжелых металлов: цинка, кадмия, свинца в корнеобитаемом слое почвы различных растений, произрастающих в городе Астаны. Использование атомно-абсорбционного спектрофотометра для анализа содержания тяжелых металлов в грунтах.
В нормальных условиях тяжелые металлы содержатся в почве в незначительных количествах и не являются вредными, однако их концентрация из года в год увеличивается. Накопление в почве тяжелых металлов приводит к изменению ее химического состава и физико-механических свойств, в результате почва сама может стать губительной и токсичной средой для роста растений. В каждом квартале выделены пробные площади: квартал № 50 - 5 площадей, где произрастает максимальное количество исследуемых растений, и в остальных кварталах по одной пробной площади. Для анализа содержания тяжелых металлов в почвах - Zn, Cd, Pb-использовали атомно-абсорбционный спектрофотометр АА-7000 «Shimadzu» [3]. Как было указано выше почва и растения являются основной средой, в которую попадают тяжелые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды.
Введение
Современные промышленные предприятия и переизбыток автотранспорта на дорогах, в настоящее время представляют собой основной и постоянный источник токсичных отходов в атмосферу. В нормальных условиях тяжелые металлы содержатся в почве в незначительных количествах и не являются вредными, однако их концентрация из года в год увеличивается. Накопление в почве тяжелых металлов приводит к изменению ее химического состава и физико-механических свойств, в результате почва сама может стать губительной и токсичной средой для роста растений. Излишек этих элементов или даже наличие некоторых особо токсичных могут вызывать угнетение и гибель растений [1, 2].
Стремительное развитие столицы Республики Казахстан - г. Астаны, также могло сказаться на загрязнение почвы тяжелыми металлами. Для того чтобы бы не допустить переизбыток концентрации тяжелых металлов, необходимо постоянно вести мониторинг почвы вблизи промышленных предприятий и автотрасс. Целью данного исследования заключалось изучение динамики накопления тяжелых металлов: цинка, кадмия, свинца в корнеобитаемом слое почвы различных растений, произрастающих в г. Астаны.
1. Материалы и методы исследования
Для исследования были взяты пробы почв из пяти кварталов зеленого пояса г. Астаны расположенных вблизи автотрасс и промышленных предприятий. В каждом квартале выделены пробные площади: квартал № 50 - 5 площадей, где произрастает максимальное количество исследуемых растений, и в остальных кварталах по одной пробной площади.
Для анализа содержания тяжелых металлов в почвах - Zn, Cd, Pb- использовали атомно-абсорбционный спектрофотометр АА-7000 «Shimadzu» [3]. Атомно-абсорбционный спектрофотометр АА-7000 «Shimadzu» объединяет 2 системы коррекции фона: D2 метод (метод коррекции с помощью дейтериевой лампы) и SR метод (высокоскоростной метод коррекции по самообращенной линии), давая возможность выбрать подходящий метод для измерения образца. Содержание металлов определяется величиной интегрального аналитического сигнала и рассчитывали по предварительно установленной градуировочной зависимости.
Для подготовки почвы к атомно-абсорбционной спектрофотометрии были использованы методические указания по проведению разрушения органических веществ в пробах с использованием микроволновой системы «Минотавр-2» ПУ 12-2009 [4].
2. Результаты и обсуждение
Как было указано выше почва и растения являются основной средой, в которую попадают тяжелые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды. Стойкость почв к загрязнению тяжелыми металлами разная, в зависимости от их буферности. Это свойственно карбонатным почвам и почвам с нейтральной реакцией. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органических веществ, химических элементов.
Нами было проведено обследование корнеобитаемого слоя почвы древесно-кустарниковых растений на предмет накопления тяжелых металлов. Результаты экспериментов приведены в таблице 1. Описание будет производиться по трем тяжелым металлам, выбранными нами для исследований почв. Глубина взятия пробных образцов почвы корнеобитаемого слоя: горизонт - 10 см и 20 см.
Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в почвах древесных насаждений
В результате химического анализа почвы, взятой в придорожных насаждениях, было установлено, что при приближении к дороге кислотность и концентрация тяжелых металлов (в частности свинца, кадмия), повышаются.
Аккумулирование кадмия в исследуемых почвах имеет разнокачественные показатели и меняется в зависимости от кварталов, опытных участков и исследуемых горизонтов почв. В корнеобитаемом слое почв исследуемых растений в почвенном горизонте 0-10 см среднее содержание кадмия в пределах квартала № 50 по всем опытным участкам равно - 0.4200 мг/кг и в горизонте 20 см - 0.4520 мг/кг. Как видно из полученных результатов количество кадмия не существенно варьирует. Размах варьирования же по двум исследуемым горизонтам составляет 0.5560 мг/кг, что довольно существенно. Близкие к максимальному содержанию кадмия находятся показатели того же квартала № 50 - пятый опытный участок. Большее накопление тяжелых металлов в верхнем горизонте как раз относится к свинцу. Во всех случаях максимум приходится на верхний горизонт 0-10 см, исключение составляет квартал № 50, первый пробный участок, где максимум приходится на глубину 20 см.
Среднее содержание кадмия по кварталам составляет: квартал № 50 - 0.5230 мг/кг, квартал № 33 - 0.6003 мг/кг, квартал № 59 - 0.7520 мг/кг, квартал № 75 - 0.6880 мг/кг, квартал № 76 - 0.6600 мг/кг. Как видно размах варьирования между кварталами не высокий.
Среднее значение по всем пяти кварталам составляет кадмия- 2.1260 мг/кг, а по всем девяти опытным участкам расположенных в пяти кварталах - 1.1810 мг/кг; свинца - 5.4940 мг/кг и 9.889 мг/кг соответственно; цинка - 3.952 мг/кг и 7.114 мг/кг соответственно.
Таким образом, анализ загрязненности двух горизонтов по пяти исследуемым кварталам позволяет сделать неоднозначные выводы. В трех случаях из шести общее содержание тяжелых металлов не превышает фоновое загрязнение, а в остальных случаях оценивается как средний и слабый уровень загрязнения. Накопление тяжелых металлов в верхних горизонтах почв (0-10 см) значительно большим, чем в более глубоких слоях (20 см). Почвы с высокой адсорбционной способностью и, соответственно, высоким содержанием глины, а также органического вещества могут удерживать эти элементы, особенно в верхних горизонтах. тяжелый металл почва спектрофотометр
Список литературы
1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.
2. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. - М: Мир, 1989. - 440 с.
3. Атомно-абсорбционный спектрофотометр Shimadzu. Серии АА-7000. - Корпарация Shimadzu, 2008. - 1-5 с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
