Убугунов В.Л. Никель в садово-огородных почвах г. Улан-Удэ // Мат. междунар. науч.-практ. конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде». – Семипалатинск, 2002. Т.1. – С. 353-357.

 

УДК: 549.29:550.42:631.41

В.Л. Убугунов

 

НИКЕЛЬ  В  САДОВО-ОГОРОДНЫХ  ПОЧВАХ  Г. УЛАН-УДЭ

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН

670047, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

тел.: (3012) 33-50-65; факс: (3012) 33-01-34; e-mail: ubugunovv@mail.ru

 

Проблема Ni имеет важный экотоксикологический аспект. В связи с этим необходим контроль его содержания в объектах окружающей среды.  Остается практически не изученным агроэкологическое состояние почвенного покрова г. Улан-Удэ, значительная территория которого занята садово-дачным и огородным использованием.  Основными источниками загрязнения почв города никелем являются ТЭЦ-1, промышленные предприятия, многочисленные котельные, автомобильный и железнодорожный транспорт.

Цель настоящей работы – оценка степени загрязненности никелем почв зеленой зоны г. Улан-Удэ.

Объектами исследований были почвы садово-дачных кооперативов и приусадебных огородов, расположенных в городской черте. Г. Улан-Удэ расположен в пределах Иволгинско-Удинской межгорной мезозойской впадины, у слияния рек Селенга и Уда. Впадина вытянута в широтном направлении и ограничена с севера отрогами хребта Хамар-Дабан и Улан-Бургасы, с юга – хребтом Цаган-Дабан. В почвенном покрове г. Улан-Удэ преобладают каштановые, аллювиальные лугово-болотные, луговые и дерновые почвы и боровые пески. 

Пробы почв отбирались из 0-20 см слоя почв. Каждая проба формировалась из 20 образцов, характеризующих территорию 3-4-х садово-дачных участков или огородов площадью 0,1-0,2 га. Кроме того, на основных типах почв были заложены опорные разрезы для изучения особенностей распределения никеля по профилю. Всего на территории города было отобрано 89 почвенных образцов.

В почвах определялись свойства, оказывающие влияние на подвижность тяжелых металлов и доступность их растениям (рН, содержание гумуса, физической глины, ЕКО). Валовое содержание Ni в почвах после разложения концентрированными кислотами и подвижные формы, извлекаемые ацетатно-аммонийной вытяжкой с рН 4,8, определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии. 

Вариационно-статистическую обработку полученных данных проводили по Доспехову [3] с использованием программы Microsoft Excel 7.0.

Почвы г. Улан-Удэ, по результатам обследования, имели  слабощелочную реакцию почвенного раствора, низкое содержание гумуса, легкий гранулометрический состав (табл. 1), что в совокупности определяет их низкую буферность по отношению к тяжелым металлам. Среди почвенных разностей повышенную буферность к тяжелым металлам имеют только средне- и легкосуглинистые, более гумусированные (с содержанием гумуса 4,7 и 3,4% соответственно)  аллювиальные лугово-болотные и луговые почвы. Однако доля этих почв в черте города невелика.

 

Таблица 1. Вариационно-статистическая характеристика физико-химических свойств садово-огородных почв г. Улан-Удэ (n=71)

Показатели	Ед. изм.	М±m	V, %	Lim
рН	-	7,4±0,1	3	7,0-8,1
Гумус	%	1,9±0,4	63	0,4-5,1
ЕКО	мг-экв/100 г	21,6±2,4	39	6,8-33,5
Физическая глина	%	10,0±1,5	48	2,8-22,1

 

Содержание никеля в почвах в значительной степени зависит от обеспеченности этим элементом почвообразующих пород. Для Забайкалья эта связь подтверждается наличием тесной корреляционной зависимости  (r = 0,88) [5]. Среднее содержание Ni в почвообразующих породах Забайкалья при вариациях от 8 до 47 мг/кг составляет 26 мг/кг, что в 2,2 раза ниже по сравнению с кларком в литосфере, равным 58 мг/кг [2]. Пониженное содержание Ni связано с преобладанием почвообразующих пород, представленных преимущественно легкими по гранулометрическому составу продуктами выветривания гранитов и гранитоидов, из которых этот элемент выщелочен.

Среднее содержание никеля в 0-20 см слое почв г. Улан-Удэ составило 17,1±0,62 мг/кг, что в 2,3 раза ниже кларка, равного 40 мг/кг [1]. Диапазон варьирования находился в пределах 9,0-28,0 мг/кг. Доверительный интервал значений при Р_0,05 был равен 15,8-18,3 мг/кг,  а коэффициент вариации – 24%. Среди факторов, достоверно влияющих на характер перераспределения Ni в верхнем слое почв, можно выделить содержание в нем физической глины (r = 0,59±0,12). Исходя из этого, почвы города Улан-Удэ, согласно содержанию в них Ni и физической глины, можно условно распределить в следующий ряд: аллювиальные лугово-болотные > аллювиальные луговые > аллювиальные дерновые > каштановые > боровые пески. Такой ряд соответствует высотно-поясному типу расположения почвенных типов в ландшафтах. Кроме того, более тяжелый гранулометрический состав аллювиальных почв определяется как их геохимически подчиненным положением в ландшафте, так и особенностями пойменного процесса почвообразования.  Влияние других факторов на накопление Ni в почвах незначительно, либо отсутствует. 

Низкий уровень концентрации и невысокий коэффициент варьирования Ni в садово-огородных почвах Улан-Удэ в целом соответствует региональной специфике и свидетельствует на настоящий момент об отсутствии значительного техногенного загрязнения почвенного покрова города этим элементом. Содержание Ni в почвах города во многом определяется их гранулометрическим составом.

Распределение никеля по профилю преобладающих в г. Улан-Удэ типов почв имеет свои характерные особенности (табл. 2). Наибольшее влияние на перераспределение никеля в почвенной толще, по результатам вариационно-статистической обработки, оказывает содержание физической глины (r = 0,69±0,10), присутствует также, но менее значима, корреляционная связь с содержанием гумуса (r = 0,33±0,14) (для статистической обработки в выборку данных кроме опорных разрезов включены также фоновые аналоги почв Иволгинского и Заиграевского районов).

В аллювиальных лугово-болотных и луговых почвах концентрация никеля заметно увеличивается в верхнем горизонте (13,6-14,0 мг/кг), тогда как в нижних слоях его содержание очень низкое (4,6-7,5 мг/кг). Основными факторами, определяющими такой характер распределения никеля в этих почвах, формирующихся в наиболее благоприятных природно-климатических условиях, на наш взгляд, являются, с одной стороны, высокий уровень его биогенного концентрирования, а с другой - влияние поемных процессов, обогащающих верхние слои почв привнесенным тонкодисперсным материалом. В аллювиальных дерновых почвах, менее затронутых пойменными и биогенными процессами, распределение никеля по профилю относительное равномерное, и его концентрация лишь незначительно увеличена в верхних горизонтах. Для каштановых почв свойственно некоторое повышение содержания никеля в гумусовом и карбонатном горизонтах. В профиле боровых песков, достаточно однородных по гранулометрическому составу, содержание никеля практически не изменяется.

 

Таблица 2. Содержание и распределение Ni  в основных типах почв г. Улан-Удэ

Тип почвы, вид использования	Горизонт	Слой, см	Содержание Ni, мг/кг		Степень подвижности Ni, %
			Валового	Подвижного
Аллювиальная лугово-болотная, пастбище	А1	0-20	14,0	2,6	19
	АВ	25-35	8,3	4,8	58
	ВС	40-50	7,5	4,9	65
Аллювиальная луговая, огород	Апах.	0-20	13,6	2,3	17
	АВ	35-45	13,1	3,8	29
	В	50-60	9,1	5,0	55
	С	70-80	4,6	3,0	65
Аллювиальная дерновая, огород	Апах.	0-20	17,0	3,3	19
	В	40-50	18,0	4,6	26
	С	80-90	14,8	5,2	35
Каштановая, мучнисто-карбонатная, целина	А1	0-20	16,6	6,5	39
	АВ	35-45	11,8	4,8	41
	ВССа	70-80	17,6	10,3	59
	С	100-110	12,0	8,4	70
Боровой песок, огород	Апах.	0-20	17,5	1,6	9
	ВС	40-50	17,8	3,7	21
	С	60-70	17,3	3,8	22

 

Подвижные формы никеля (экстрагент - ацетатно-аммонийная вытяжка с рН 4,8) являются наиболее доступными растениям, и фитотоксичность почв во многом определяется уровнем их концентрации.  

Среднее содержание подвижных форм никеля в почвах г. Улан-Удэ оказалось значительным – 6,7±0,5 мг/кг при вариабельности значений от 1,3 до 14,0 мг/кг. ПДК подвижного Ni, равная 4,0 мг/кг [4] была превышено в 81% изученных проб. Доверительный интервал значений при уровне вероятности P_0,05 находился в пределах 5,7-7,8.  Значение коэффициента вариации подвижного никеля в почвах города (50%) было вдвое выше валового (24%).  Похожая ситуация свойственна и фоновым почвам, где содержание подвижного никеля в 0-20 слое основных типов почв колебалось от 3,9 до 10,3 мг/кг и в среднем было равным 6,9 мг/кг [6]. Поэтому в данной ситуации можно говорить о высоком естественном уровне подвижности Ni в почвах, обусловленном низким количеством гумуса и легким гранулометрическим составом каштановых почв, а также избыточной влажностью в почвах пойменного ряда, способствующей высокой подвижности соединений никеля [7].

Степень подвижности Ni, найденная как отношение содержаний валового и подвижного никеля, выраженное в процентах, в среднем по городу оказалась равной 40±3% при вариациях от 9 до 68% (для сравнения в фоновых почвах степень подвижности в среднем составляет 31% и изменяется от 10 до 53%). Доверительный интервал значений при Р_0,05 составил 34-46%. Наибольшая подвижность никеля установлена в садово-огородных почвах, расположенных неподалеку от ТЭЦ-1 (68%), свалок авиационного завода и завода мостовых и металлических конструкций (59-63%), а также в садово-дачном кооперативе «Сибиряк», расположенном на левобережье р. Селенга (65%). Это свидетельствует о наличии незначительного локального увеличения подвижности  Ni в почвах города, приуроченных к отдельным источникам загрязнения.

Статистически достоверных корреляционных связей между количеством в почвах подвижного никеля и его валовым содержанием не установлено. Отсутствуют также существенные связи между концентрацией подвижного никеля и содержанием в почвах гумуса, физической глины и значением рН. Однако следует отметить присутствие отрицательной корреляционной зависимости между степенью подвижности никеля и количеством гумуса (r = -0,38±0,14).

Распределение подвижного Ni по профилю городских почв неравномерное. Отмечена тенденция возрастания его концентрации в нижних горизонтах почв. Особенно отчетливо это выражено для степени подвижности Ni, обратно коррелирующей с содержанием гумуса (r = -0,37±0,12) и физической глины (r = -0,41±0,13). Наименьшая подвижность никеля характерна для верхних горизонтов почв, обогащенных гумусом и содержащих большее количество физической глины.

Таким образом, валовое содержание Ni в садово-огородных почвах г. Улан-Удэ является пониженным (в 2,3 раза ниже кларка), близким к региональному фону. Особенности распределения никеля в почвенном покрове во многом связаны с гранулометрическим составом почв. Значительное влияние на характер распределения никеля по профилю основных типов почв города оказывают особенности почвообразовательных процессов и связанное с этим различное содержание физической глины и гумуса.

Особое внимание привлекают высокие концентрации подвижного никеля в 0-20 см слое садово-огородных почв, а также высокая степень его подвижности в нижних горизонтах опорных разрезов.

В целом агроэкологическое состояние почвенного покрова зеленой зоны г. Улан-Удэ в отношении никеля на настоящий момент не вызывает опасений. Однако целесообразным, на наш взгляд, является начало мониторинга никеля в почвах, прилегающих к локальным источникам загрязнения, и выращиваемых на них огородных культурах.

 

Литература

1.     Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР. – 1957. – 279 с.

2.     Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. – М.: Недра, 1990. – 480 с.

3.     Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: «Колос», 1979. – 416 с.

4.     Инструктивное письмо «О выполнении работ по определению загрязнения почв» N2 02-10/51-2333 от 10.12.1990 г. – М.: Госкомприрода СССР. – 11 с.

5.     Кашин В.К., Иванов Г.М. Никель в почвах Забайкалья // Почвоведение. – 1995. - № 10. – С.1291-1298.

6.     Меркушева М.Г., Убугунов В.Л., Лаврентьева И.Н. Тяжелые металлы в почвах и фитомассе кормовых угодий Западного Забайкалья // Агрохимия. – 2001. – N 8. – С.63-72.

7.     Плеханова Н.О. Трансформация соединений никеля в почвах при различных условиях увлажнения // Тез. докл. III съезда Докучаев. общ-ва почвоведов. Кн. 1. – Москва, 2000. - С. 290.