УДК 546.4/631.416 

Хекилаева З.С., Василиади Г.К.

МИГРАЦИЯ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ РСО-АЛАНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИЯ В СИСТЕМЕ БИОМАССА ЗЕРНО

Северо-Кавказский горно-металлургический институт

Results of the studies of the contents heavy metal are brought In work in ground and in system biomass- grain (pshenicy),from sample taken in  region North Osetii

В работе приведены результаты исследований содержания тяжелых металлов в почве и в системе биомасса- зерно (пшеницы),из образцов  взятых в техногенных районах Северной Осетии.

Ключевые слова: загрязнение, трансформация, экологическая безопасность

Источниками загрязнения почв ионами тяжелых металлов в сельскохозяйственном производстве главным образом являются минеральные удобрения, в которых ионы металлов содержатся в качестве естественных примесей. Наиболее существенными как по набору, так и по концентрациям примесей тяжелых металлов являются фосфорные удобрения, а также удобрения, получаемые с использованием экстракционной кислоты (аммофосы, аммофоски, нитрофоски, суперфосфаты). Простой суперфосфат является источником кадмия, входящего в состав удобрения [1]. Кроме кадмия (150-170 мг/кг) в нем встречаются хром (66-243 мг/кг), кобальт (0,1-90 мг/кг), медь (4-79 мг/кг), никель (7-32 мг/кг),  ванадий (70-180 мг/кг) и цинк (50-1430 мг/кг) [2]. 

Главный источник микроэлементов для растений – это питательная среда, то есть питательные растворы (удобрения) или почвы [3].  

В состав минеральных удобрений в первую очередь, фосфатных входит ряд микроэлементов, в том числе тяжелых металлов. Такие элементы, как цинк, марганец, селен и медь являются необходимыми для роста растений и жизнедеятельности животных [4]. В то же время никель, кобальт, мышьяк, кадмий, свинец, ртуть не имеют функционального значения для роста растений и животных.

Более высокий уровень загрязнения тяжелыми металлами отмечается в верхнем (0 – 10 см), наиболее гумусированном слое почвы, что является одной из причин повы-шенного содержания тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции. Опасность состоит в том, что химическое загрязнение длительное время может не проявляться и выращенная на такой почве с виду нормальная сельскохозяйственная продукция может оказать токсическое воздействие на здоровье человека [5]

Уровень загрязнения подвижными формами солей тяжелых металлов почв в разрезе агропроизводственных зон РСО – Алания разная. Учитывая  также разный уровень их миграции в растения, было изучено содержание цинка, свинца и кадмия в образцах почв и испытуемых сортов пшеницы, отобранных в 2007-2009 гг. на территории всех сельскохозяйственных регионов нашей республики.

Согласно методике исследований, образцы почвы и пшеницы отбирались на территориях ведущих хозяйств - производителей пшеницы на территории всех сельскохозяйственных районов РСО–Алания. Результаты анализа образцов почвы, взятых с учетом толщины пахотного слоя, в разрезе сельскохозяйственных районов РСО–Алания представлены в таблице 1.

Исследования, проведенные на выбранных участках, расположенных в разных районах республики и отличающихся по почвенно-климатическим характеристикам, показали, что диапазон колебаний тяжелых металлов на разных участках и типах почв, в среднем достигает для цинка 75,0-355 мг/кг, свинца 80-315 мг/кг и кадмия 0,71-2,56 мг/кг соответственно.

В экологическом плане наиболее благополучными в РСО-Алания являются почвы Ирафского района, в образцах которых содержание цинка, свинца и кадмия от предельно допустимой концентрации (ПДК) составило 50,0, 80,0 и 71,0% соответственно. Этот факт объясняется отсутствием крупных промышленных предприятий и автомагистралей федерального значения на территории данного района.

Образцы почв Кировского и Дигорского районов по содержанию цинка (30,0 и 96,6% от ПДК) и кадмия (95,0 и 86,0% от ПДК) были благополучны, но по содержанию свинца было отмечено превышение ПДК на 95,0% и 125% соответственно. Этот факт объясняется большим количеством автотранспорта на территории хозяйств, где отбирались средние пробы грунта.

Таблица 1.

Районированное содержание ТМ в почвах РСО-Алания.

Наиболее высоким уровнем загрязнения почвы тяжелыми металлами отличается почва Пригородного района, в которой ПДК превышена по цинку в 2,36 раза, по свинцу - в 3,15 раза и по кадмию - в 2,56 раза. Причиной этого является наличие в г.Владикавказе крупнейших предприятий цветной металлургии  (АО "Электроцинк", "Победит", "Магнит" и др.), а также большое скопление автотранспорта в столице республики и населенных пунктах Пригородного района.

Трансформация в системе биомасса - зерно

На фоне ухудшения экологической обстановки вопросы биологической полноценности и экологической безопасности зерна, идущего на производство муки приобрели особую актуальность.

Нас заинтересовала трансформация тяжелых металлов в системе биомасса-зерно (пшеницы). Были собраны образцы с 4-х техногенных районов республики Северная Осетия: Ирафского, Моздокского, Дигорского и  Ардонского и проведены анализы на содержание тяжелых металлов. Подготовка и анализ образцов проводились согласно методике ПНД  Ф 16.1:2.3:3.11-98 «Методика выполнения содержания металлов в твердых объектах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой». Результаты исследования сведены в таблицу 2.

Таблица 2.

Результаты определения

В ходе проведения работы было выявлено, что содержание тяжелых металлов в биомассе в 3-4 раза превышает их содержание в зерне. Исключение составляет Цинк, содержание которого в зерне колеблется от 22 мкг/г до 61 мкг/г в то время, как в соломе его содержание 2,1-7,3 мкг/г. Отмечено, что содержание кадмия не более 0,01мкг/г за исключением Дигорского района, в зерне 0,17 мкг/г, в биомассе-0,37 мкг/г. В целом содержание тяжелых металлов не превышает ПДК (предельно допустимая концентрация), и только в Дигорском районе содержание Цинка больше ПДК на 10 мкг/г.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что существует опасность высокого содержания тяжелых металлов не только в зерне, но и в муке, полученной из этого зерна, идущей на изготовление хлеба и хлебобулочной продукции. Перед нами поставлена задача по снижению содержания солей тяжелых металлов в хлебопекарных изделиях с помощью применения пищевых волокон и пектинов, как абсорбентов ионов солей тяжелых металлов.

Литература

1. Сокаев К.Е. Содержание тяжелых металлов в почвах Северной Осетии.// Вестник МАНЭБ, 2002, 7(50), С.95-100
2. Большаков В.А. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация. М., 1993,     с. 22-28
3. Большаков В.А., Журавлева Е.Г. Влияние минеральных удобрений на содержание меди и марганца в ячмене. Агрохимия, 1975, 4, с. 109-113 
4. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. М., Наука, 1991, 151с.
5. Ягодин Б.А. Тяжелые металлы в системе почва-растение: химия в сельском хозяйстве. 1996.