Нусупбекова А.М., Битимшина Г.М., Джамалова Г.А.

Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева, Республика Казахстан

Техногенная нагрузка ТКО на почву,

прилегающую к Карасайскому полигону г.Алматы

Объектом исследования послужили техногенно нарушенные почвы, прилегающие к Карасайскому полигону ТКО. Всего было отобрано 5 проб, из них: 2 пробы отобраны на полигоне (первая проба – образец № 1, представляет собой смесь образцов почвы, отобранных в разных местах полигона; вторая проба – образец № 2 – это проба почвы, отобранная на границе полигона) и три – вне территории полигона. Почвенные образцы с прилегающих к Карасайскому полигону ТКО территорий, отбирали на расстоянии до 500, до 1000 и до 2000 м. Все пробы отбирали на глубине 10-20 см в соответствии с [1]. Масса отобранных проб, в среднем, составляла 0,5 кг (всего 2,5кг). Экстракция образцов почвы для определения тяжелых металлов проводилась азотной кислотой, с дальнейшей обработкой хлорной кислотой для удаления органических веществ, в соответствии с международной методикой анализа [2].

Таблица 1 - Химический анализ проб почвы Карасайского полигона ТКО [4]

Элемент	Концентрация мг/кг		Элемент	Концентрация мг/кг
	Образец 1	Образец 2		Образец 1	Образец 2
Аммоний солевой	2,847	1,475	Хром (+6)	0,224	0,012
Азот нитритный	1,344	0,246	Свинец	38,11	18,45
Нитрат ионы	16,241	18,455	Молибден	0,365	0,23
Сульфиды	1,453	0,2454	Мышьяк	4,558	0,983
Кальций	39,482	32,156	Хлорбензол	0,367	0,001
Магний	18,36	14,55	Бензол	0,211	н/о
Сульфаты	455,6	421,3	Толуол	1,12	н/о
Хлориды	145,11	121,18	Ксилолы	2,362	0,0781
Нефтепродукты	2344,8	24,154	Марганец	74,85	12,36
Фенолы	6,852	1,455	Бенз(а)пирен	0,0411	0,0001
СПАВ	3,1844	0,1231	Нафталин	0,0354	0,0018
Цианиды	н/о	н/о	Фенантрен	0,0045	0,0001
Медь	4,451	0,647	рН водной вытяжки		6,15

Определение содержания тяжелых металлов в почве проводили атомно-абсорбционным методом с использованием атомно-абсорбционного спектрофотометра АА-6650, укомплектованном автосамплером АSC-6100 фирмы «Shimadzu». Расчет содержания металлов в почвах, необходимое разведение, управление процессом анализа проводилось с помощью программного обеспечения «WizAArd» [3].

Таблица 2 – Содержание тяжелых металлов в почвах Карасайского полигона ТКО [5]

Номер пробы и расстояние от полигона	Глубина взятия пробы, см	Элементы, мг/кг
		Свинец	Медь	Хром	Мышьяк
1 – до 500м	0-10	134,9	7,0	0,010	0,23
	10-20	131,3	6,3	н/о	0,13
2 – до 1000м	0-10	80,6	5,8	н/о	н/о
	10-20	87,8	5,7	н/о	н/о
3 – до 2000м	0-10	41,2	4,2	н/о	н/о
	10-20	39,2	2,8	н/о	н/о
ПДК	-	32,0	3,0	0,05	2,0

По результатам химического анализа проб почвы с полигона ТКО (таблица 1) можно выделить приоритетные для экологического мониторинга вещества. К ним относят вещества, концентрации которых превышают ПДК [4-6] – это азот нитритный, нефтепродукты, СПАВ, медь, хром (+6), свинец, мышьяк, толуол, ксилолы, бенз(а)пирен, хлорбензол. Проведенный химический анализ для проб почв, отобранных с прилегающих к Карасайскому полигону ТКО территорий свидетельствует, что максимальное количество тяжелых металлов сосредоточено на территории, расположенных в непосредственной близости к полигону (до 500м), а по мере удаления от полигона их содержание уменьшается и на расстоянии от 2,0 км и более достигает минимальных значений. Полученные нами результаты свидетельствуют, что по мере удаления от Карасайского полигона, по содержанию исследуемых тяжелых металлов, можно выделить три зоны загрязнения – с высоким (до 500 м), средним (до 1000 м) и слабым (до 2000 м и более) уровнем загрязнения. Так, по данным таблицы 2 мы видим [5], что уровень загрязнения по свинцу и меди превышает ПДК, в среднем, для пробы 1 в 4 и 2,2 раза, пробы 2 в 2,6 и 1,9 раза и пробы 3 в 1,3 и 1,2 раза соответственно.

Результаты наших исследований подтверждают данные, полученные в работе [7]: анализ проб, взятый в районе расположения Карасайского полигона ТКО показал, что содержание меди выше ПДК в 3-13 раз, цинка в 1,5-6,5 раз, молибдена в 75 раз, олова более 100 раз, свинца в 1,1-2,2 раза. При этом высокие значения олова отмечены вблизи дорог, что свидетельствует о возможном загрязнении от автотранспорта. Наибольшее количество свинца выявлено на территории площадки хоздвора полигона на поверхности почвенного покрова, что является следствием хозяйственной деятельности.

В наших исследованиях также мы ставили перед собой задачу, направленную на изучение антропогенного состава микроэлементов группы IIб и их распределение на техногенно нарушенных экосистемах Карасайского полигона ТКО. Особое внимание нами было уделено при проведении химического анализа проб почвы микроэлементам группы IIб, которые включают три переходных металла – цинк (Zn), кадмий (Cd), ртуть (Hg) и которые обладают относительно высокой электроотрицательностью и легко образуют ковалентные связи с неметаллами. Они присутствуют чаще всего в виде двухвалентных катионов и обнаруживают большое сродство к анионам S и к некоторым органическим соединениям, поэтому все они имеют большое значение в биохимии. Для всех трех элементов известно образование неорганических комплексных ионов. В отличие от элементов группы IIа сульфиды Zn, Cd и Hg нерастворимы в воде. Однако соединения Zn и Cd быстро гидролизуются, тогда как соответствующие соединения Hg относительно устойчивы к гидролизу. Все три металла сравнительно подвижны на поверхности Земли, их круговорот может сильно видоизменяться при аккумуляции в растениях и органических остатках.

Так, ряд микроорганизмов способны осуществлять активный транспорт тяжелых металлов внутрь клеток [8]. Проницаемость клеток служит ведущим фактором в проявлении токсичности металлов. В некоторых случаях возникает более толерантные к тяжелым металлам резистентные штаммы, т.е. такие, для воздействия на которые необходима более высокая концентрация токсического вещества, чем для воздействия на родительские штаммы. Часто эта резистентность определяется образованием белковых или ферментативных систем в клетке, что обусловлено генетическими изменениями генетического аппарата. 

Таблица 3 – Химический анализ проб почвы Карасайского полигона ТБО [5]

№	Определяемые вещества	Концентрация мг/кг			ПДК для почв мг/кг
		Территория Карасайского полигона		За пределами полигона
		Образец 1	Образец 2	Проба 1 (до 500 м)
1	Цинк	18,221	12,364	11,060	23,0
2	Кадмий	0,542	0,011	0,011	0,8
3	Ртуть	3,488	0,114	0,110	2,1

Как видно из таблицы 3, содержание исследуемых трех элементов в данной антропогенной системе находится в пределах: для цинка 11,060 – 18,221, кадмия 0,0011 – 0,542 и ртути 0,110 – 3,488 мк/кг. При этом повышенное содержание для образца 1 пробы почв отмечено только для ртути. Полученные результаты свидетельствуют, что антропогенные источники свинца, меди и ртути в последнее время приводят к крайне высокой аккумуляции их в верхнем и нижнем слоях почв Карасайского полигона ТБО.

Литература:

1. ГОСТ 17.4.3.01-83 Охрана природы. Почвы.

2. Карпачевский Л.О. Экологическое почвоведение. – М., Изд-во МГУ, 1993. – 184с.

3. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. – М., Мир, 1989. – 439с.

4. Джамалова Г.А. Антропогенная трансформация микробиоты на Карасайском полигоне ТБО//Материалы Международной научно-практической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии в строительной индустрии», Алматы, КазГАСА, 2008, с.263-266.

5. Nurkeev S.S., Jamalova G.A., Kurbanova G.V. Anthropogenous composition of microelements of group IIb and their distribution in disturbed ecosystems of Karasaj landfill of municipal solid waste// The international youth science environmental forum, “Ecobaltica-2008” St.-Peterburgs, Russia, June 26-28, 2008, с. 150-152.

6. СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы

7. Жаппарова Ж.М. Изучение содержания тяжелых металлов в почвогрунтах в районе расположения полигона твердых бытовых отходов//Материалы Международной научной конференции «Наука и образование», 2008.

8. Эрлих Х.Жизнь микробов в экстремальных условиях.-М.: Мир, 1981, 469 с.