Экология 6.
Павлюкова Н.Ф.
Повышенное содержание фтористых соединений в почвах вызвано внесением фосфорных удобрений и мелиорантов, в которых фтор составляет от 0,3 до 4 %. Длительное применение фосфорных удобрений на мощном черноземе увеличило содержание в нем фтора на 22-28 %. Поступление в почвы газообразных фторидов из атмосферных промышленных выбросов обусловлено тем, что почва находится в состоянии динамического равновесия с приземным слоем атмосферного воздуха и выступает как в роли поглотителя газов, так и их продуцента.
Наиболее высокое содержание фтора, превышающее фоновый в 8 и более раз по растворимому, в 5 и более раз по валовому показателю, находится на ближайших расстояниях от завода по переработке фосфатных концентратов и руд. С удалением от источника эмиссий валовое содержание фтора уменьшается и на расстоянии 12-15 см приближается к фоновому уровню.
В работах по экологическому районированию территории Днепропетровской области указывается, что фтор относится к одному из приоритетных загрязнителей. Процессы урбанизации превращают природные экосистемы в специфические, так называемые индустриальные экосистемы. Изучение состояния почв этих экосистем имеет большое значение. Анализ доступных нам литературных источников показал, что вопрос о накоплении фторидов кислого характера и их влиянии на физико-химические свойства черноземных почв практически не изучен.
Целью данной работы – выявить особенности некоторых агрохимических свойств почв мониторинговых участков вблизи предприятия, в атмосферных выбросах которого превалируют фториды.
Почву для исследования отбирали с разрезов двух мониторинговых участков, один из которых был расположен на значительном расстоянии (40 км) от Запорожского алюминиевого комбината и считается условно чистым. Второй участок был заложен вблизи цеха по выплавке алюминия, в производственных выбросах которого доминируют фториды. По морфологическому описанию почва мониторингового участка вблизи цеха по выплавке алюминия значительно отличается от зональной почвы (чернозема южного) тем, что почвенные горизонты перемещены, имеют значительное количество включений строительного мусора. Почву из разрезов отбирали через каждые 10 см профиля и подготавливали к анализу.
Исследования почвенного гумуса проводятся для оценки плодородия почв по следующим основным показателям: его процентному соотношению, общим запасам, распределению по профилю. Определение содержания гумуса в почвенном профиле чернозема южного на условно чистом участке позволило установить, что наибольшее его содержание приурочено к верхним слоям где его количество варьирует от 2,94-3,48 %. Уменьшение содержания гумуса вниз по профилю происходит постепенно за исключением слоя 60-70 см, в этом слое количество гумуса составляет 0,87 %, тогда как в слое 70-80 см – 1,31 %. Такая же закономерность наблюдается и в почве опытного участка, находящегося у цеха по выплавке алюминия, во всех слоях почвенных горизонтов его содержание статистически достоверно уменьшается по сравнению с таковым зональной почвы (табл. 1). Так, в гумусово-аккумулятивном горизонте его количество было в 1,5-2 раза меньше, чем в аналогичных слоях зональной почвы. В нижележащих слоях горизонта лессовидных суглинков содержание гумуса или было статистически достоверно меньше, чем в зональной почве (слои 20-30, 30-40 см) или не отличалось от его количества в черноземе южном (слои 40-50, 70-80 и 80-90 см). Определение рН водной вытяжки почвы опытного участка позволило установить, что ее значение смещается в щелочную область (8,60-8,74), в отличие от таковых зональной почвы (6,65-6,98).
Таблица 1
Содержание гумуса, подвижных форм фосфора, азота аммонийных, нитритных, нитратных форм в почве условно чистого участка и в почве у цеха по выплавке алюминия
|
Глубина, см |
Гумус,% M±m |
tоп/tтабл |
P2O5 мг/100
г сухой почвы M±m |
tоп/tтабл |
N-NH4 мг/100
г сухой почвы M±m |
tоп/tтабл |
N-NO2 мг/100
г сухой почвы M±m |
tоп/tтабл |
N-NO3 мг/100
г сухой почвы M±m |
tоп/tтабл |
|
0-10 |
3,48±0,16 2,37±0,26 |
3,6 |
142,13±0,36 36,41±0,98 |
10,2 |
5,77±0,05 9,86±0,05 |
3,7 |
0,76±0,01 0,08±0,05 |
1,4 |
0,41±0,03 0,02±0,01 |
5,5 |
|
10-20 |
2,94±0,09 1,45±0,25 |
5,6 |
88,52±0,32 59,09±0,81 |
8,7 |
5,05±0,04 5,09±0,01 |
1,3 |
0,24±0,01 0,04±0,06 |
2,6 |
0,05±0,04 0,01±0,001 |
1,2 |
|
20-30 |
2,22±0,10 1,29±0,17 |
5,0 |
45,08±0,20 61,01±0,38 |
9,3 |
5,65±0,04 4,74±0,18 |
4,9 |
0,16±0,01 0,02±0,01 |
2,1 |
0,04±0,01 0,01±0,001 |
1,6 |
|
30-40 |
2,09±0,10 1,15±0,13 |
5,7 |
46,09±0,44 44,74±1,43 |
4,9 |
5,30±0,06 4,69±0,05 |
8,4 |
0,07±0,01 0,03±0,01 |
5,3 |
0,06±0,02 0,01±0,002 |
2,2 |
|
40-50 |
1,61±0,06 1,47±0,24 |
1,5 |
6,03±0,60 41,92±3,75 |
8,2 |
4,71±0,08 5,87±0,04 |
3,1 |
0,03±0,01 0,04±0,01 |
6,7 |
0,03±0,02 0,02±0,01 |
1,5 |
|
50-60 |
1,04±0,07 1,44±0,11 |
3,2 |
11,38±0,13 53,91±0,69 |
6,7 |
4,73±0,09 7,98±0,09 |
5,6 |
0,02±0,01 0,01±0,001 |
2,9 |
0,09±0,03 0,02±0,002 |
1,3 |
|
60-70 |
0,87±0,04 1,19±0,09 |
3,1 |
15,24±0,20 49,06±0,76 |
12,9 |
4,19±0,11 8,92±0,07 |
6,2 |
0,01±0,001 0,03±0,01 |
1,5 |
0,01±0,002 0 |
- |
|
70-80 |
1,31±0,07 1,31±0,09 |
0,8 |
12,37±0,40 49,76±0,42 |
14,8 |
4,24±0,02 6,61±0,04 |
3,2 |
0,01±0,001 0,02±0,01 |
4,2 |
0,08±0,02 0 |
- |
|
80-90 |
0,70±0,06 0,81±0,08 |
1,1 |
18,57±0,19 53,09±1,37 |
10,8 |
3,74±0,05 5,03±0,05 |
1,5 |
0,01±0,002 0,01±0,005 |
3,2 |
0,05±0,03 0 |
- |
Примечание: 1 – на чертой агрохимические показатели почвы условно-чистого мониторингового участка
2 – под чертой у цеха по выплавке алюминия
Чернозем южный по степени обеспечения подвижных форм фосфора можно отнести к почвам с высокой степенью его обеспечения. Содержание его подвижных соединений в гумусо-аккумулированном горизонте колеблется от 88 до 142 мг на 100 г почвы. В переходном горизонте В – колеблется в пределах 45-46, а в переходном горизонте ВС и горизонте С уменьшается в 8 раз.
Изучение распределения фосфора в почвенном разрезе опытного участка показало, что в гумусо-аккумулятивном горизонте его содержание уменьшается практически в 3 раза, что объясняется особенностью морфологического строения почвы этого участка. За гумусовым слоем находится не переходной слой, а отсыпная зона грунта с большим количеством строительного мусора, поэтому слои 50-100 см имеют более стабильное содержание фосфора 57-60 мг. В других почвенных слоях его содержание статистически не отличается от зональной почвы.
Значительно обеднена почва разреза соединениями азота нитратных и нитритных форм. Так, если в поверхностном слое чернозема обыкновенного было 0,76 мг N-NO2/100 г сухой почвы, то в почве разреза у цеха по выплавке алюминия снижается в 9,4 раза. Только на глубине 40 см и ниже количество азота нитритных форм сопоставимо с таковыми в зональной почве. Анализируя данные по распределению количества азота этих форм вниз по профилю разреза можно сделать вывод, что начиная с глубины 10 см и ниже его содержание существенно не изменяется (табл. 1).
Определение азота нитратных форм показало, что он содержится в слоях 0-10 и 50-60 см в количестве в 20,0 и 4,5 раза более низком, чем в зональной почве.
В почве промышленной площадки несколько в большем количестве, чем в черноземе южном содержится азота аммонийных соединений. Так, в поверхностном слое его содержится на 70 % больше, чем в зональной почве. Однако, в слоях 10-40 см отмечено его статистически достоверное уменьшение по сравнению с количеством в черноземе южном. Уже в слоях почвы 50-110 см его количество снова превышает таковое для зональной почвы (5,03-7,98 мг N-NH+4/100 г сухой почвы). Эту специфику распределения азота аммонийных соединений можно объяснить тем фактом, что начиная с 62 см почвенный профиль формируется из лессовидных суглинков, перемещенных с фрагментами почвы бывшего гумусо-аккумулятивного горизонта.
Выполненный агрохимический анализ почв разреза на мониторинговом участке у цеха по выплавке алюминия позволил установить, что содержание гумуса, азота нитратных и нитритных форм и фосфора (в поверхностном слое 0-20 см) в них ниже, чем в зональной почве. Содержание азота аммонийных соединений превышает аналогичные значения для чернозема южного.
Выводы
Почва мониторингового участка испытывающая влияние выбросов алюминиевого производства имеет более щелочную реакцию водной вытяжки, чем зональная (8,60-8,95), что объясняется поступлением значительных количеств твердых фторсодержащих выбросов в эдафотопы.
В поверхностных слоях почв, а для некоторых почвенных разрезов и по всему профилю наблюдается уменьшение количества гумуса. При приближении к источнику эмиссий эта тенденция становится четко выраженной.
В поверхностном слое почвы мониторингового участков на промышленной площадке Запорожского алюминиевого комбината отмечена меньшая их обеспеченность фосфором подвижных форм, азотом нитратных и нитритных форм (в 1,5-20,0 раз) по сравнению с черноземом южным.
Установлено повышенное содержание азота аммонийных соединений в поверхностных слоях почвы вблизи комбината. Это может быть объяснено присутствием незначительных количеств аммиака в промышленных выбросах предприятий, а в некоторых случаях может быть объяснено включением фрагментом почвы гумусово-аккумулятивного горизонта в эти слои.