Коханистая Н

Коханистая Н.В., Артюшенко О.Ю.

Южный Федеральный Университет, г. Ростов-на-Дону

Никель в почвах полеводческих ландшафтов Восточного Донбасса Ростовской области

Восточный Донбасс является зоной размещения угольной промышленности и промышленных центров. Кроме того, в пределах данной территории расположена Новочеркасская ГРЭС, которая вносит свой вклад в загрязнение территории, в том числе тяжелыми металлами. Помимо этого, изучаемая территория является аграрным районом страны, вследствие чего доля агроландшафтов в ней очень высока. Все сельскохозяйственные ландшафты Восточного Донбасса, исходя из классификации Алексеенко В.А. [5], разделены на немелиорируемые (богарные) и мелиорируемые ландшафты, которые в зависимости от интенсивности и степени изменения водного режима подразделяются на овощные плантации, сады и виноградники. Почвенный покров представлен чернозёмами обыкновенными.

Известно, почвы агроландшафтов испытывают наибольшую техногенную геохимическую нагрузку. Помимо этого, они являются начальным звеном пищевой цепи, где формируется поток химических элементов, которые, в конечном счёте, поглощаются животными и человеком. Среди химических элементов особое место занимает группа микроэлементов, играющая важную роль в развитии живых организмов.

Биогеохимическая роль Ni изучена пока недостаточно. На сегодняшний день установлено, что никель является незаменимым компонентом уреазы и может потребляться клубеньковыми бактериями бобовых растений [2]. Он стимулирует процессы нитрификации и минерализации соединений азота [1]. Фитотоксические концентрации никеля для различных сортов и видов растений изменяются в широких пределах – от 10 до 100 мг/кг сух. массы. При этом токсичное действие таких содержаний приводит к снижению абсорбции питательных веществ, замедлению роста растений и нарушению метаболизма [4].

Важно подчеркнуть, что большая часть Ni поступает в организм с пищевыми продуктами растительного происхождения. В этой связи необходим постоянный контроль за его содержанием в почвах сельскохозяйственных угодий. При этом для почв России приняты следующие гигиенические ограничения: ПДК валового содержания – 50, кислоторастворимой формы – 4 мг/кг [6].

Несмотря на то, что никель является важным микроэлементом для биоты, информации о его распределении и поведении в почвах агроландшафтов, особенно в пределах Восточного Донбасса Ростовской области, крайне недостаточно, что и послужило поводом для написания настоящей статьи. Материалом для нее послужили результаты площадного почвенно-геохимического опробования территории Восточного Донбасса. В ходе работ было отобрано 228 педогеохимических проб. Никель в почвах определялся методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Исследования проводились на атомно-абсорбционном спектрометре «Perkin-Elmer» с чувствительностью 0,1 мг/кг.

Картина пространственного распределения Ni в почвах агроландшафтов Восточного Донбасса представлена на рис. 1. Как видно, никель в почвенном покрове распределён неравномерно. При этом выделяется зона с повышенным содержанием изучаемого элемента в районе Новочеркасской ГРЭС. Кроме того, по всей территории выделяются зоны локального загрязнения, образованные в результате деятельности котельных в небольших городах и использования местного угля в качестве топлива в поселках (табл. 1). Более того, наличие на территории террикоников и отвалов так же является источником поступления никеля в почвы.

Изначально может показаться, что сельскохозяйственная деятельность не оказывает влияние на изменение содержания элемента в почвенном покрове. Однако, более детальное исследование агроландшафтов показало, что различные виды сельскохозяйственных технологий по-разному воздействуют на распределение никеля в почвах.

Рис. 1 Распределение никеля в верхнем почвенном горизонте Восточного Донбасса

Таблица 1 ‑ Концентрация элементов-примесей в угле и продуктах сжигания, г/т [3]

Материал	Ni	Материал	Ni
Уголь	50,4	Дымовые уносы	110,5
Зола-унос	99,8	Золо-шлаковые отходы	35,3
Шлак	17,5	Золо-шлаковые отходы	35,3

Исходя из данных, приведённых в таблице 2, следует, что наименьшие содержания Ni установлены в почвах богарной пашни (33 мг/кг) и овощных плантаций (32 мг/кг). За ними следуют сады, в почвах которых содержание никеля колеблется от 20 до 42 мг/кг (в среднем 36 мг/кг). Абсолютным лидером по количеству этого элемента являются виноградники, пределы содержания в которых варьируются от 33 до 50 мг/кг, составляя в среднем 46 мг/кг.

Таблица 2 ‑ Содержание никеля в почвах разных типов агроландшафтов Восточного Донбасса, мг/кг

Типы агроландшафтов	Кол-во проб	Никель			К_н
Типы агроландшафтов	Кол-во проб	min	max	среднее значение	К_н
Немелиорируемые: богарная пашня	180	17	53	33	0,8
Мелиорируемые:
виноградники	16	33	50	46	1,12
сады	15	20	42	36	0,87
овощные плантации	11	25	41	32	0,78

При использовании фоновых содержаний элемента в чернозёмах Ростовской области (41 мг/кг), был рассчитан коэффициент накопления (К_н) Ni в почвах, развитых в пределах сельхозугодий, отличающихся особенностями агротехнических приёмов. Как видно из приведённых в таблице 2 данных, в пределах Восточного Донбасса Ростовской области происходит вынос элемента из почв богарных пашен, садов и овощных плантаций. Что же касается виноградников, то почвы этого типа агроландшафтов проявляют способность к накоплению никеля, что объясняется не только активным внесением удобрений и пестицидов, но и особенностью геохимических процессов, сопровождающих технологию обработки земель при выращивании винограда. Она заключается в сплошной предпосадочной плантажной вспашки на глубину 50-60 см, что приводит к изменению окислительно-восстановительного потенциала и щелочно-кислотной обстановки в верхнем почвенном горизонте.

Таким образом, проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Никель характеризуется неравномерным распределением, выделяется одна крупная зона с повышенным его содержанием в районе Новочеркасской ГРЭС и несколько небольших, обусловленных горящими терриконами и деятельностью котельных.

2. Почвы агроландшафтов Восточного Донбасса, в целом, характеризуются выносом никеля. Почвенный покров данной территории не загрязнён Ni, за исключением почв виноградников, в которых отмечается его активное поглощение и накопление. Данное обстоятельство диктует необходимость контроля за его содержанием в этих почвах.

Литература

1. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 229с.

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

3. Кизильштейн Л.Я. Экогеохимия элементов-примесей в углях. ‑ Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2002. 296 с.

4. Коханистая Н.В. Распределение никеля в полеводческих и животноводческих ландшафтах Ростовской области / Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. Сборник материалов II Международной научно-практической конференции. – Новосибирск, 2012. – С. -71-76.

5. Металлы в окружающей среде. Почвы геохимических ландшафтов Ростовской области. М.: Логос, 2002. 312 с.

6. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 221 с.