Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность

Представлены результаты исследования иммобилизации свинца и цинка, искусственно внесенных в черноземную почву. Показано влияние динамики мобильных форм Zn и Pb на их вертикальную миграцию и поглощение растительностью. Скорость вертикальной миграции Zn и Pb, так же как и темпы самоочищения ежегодной...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Высотенко, О.А., Кононенко, Л.В., Кузенко, С.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України 2009
Назва видання:	Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140318
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность / О.А. Высотенко, Л.В. Кононенко, С.В. Кузенко // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2009. — Вип. 17. — С. 20-26. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-140318
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1403182018-07-06T01:22:50Z Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность Высотенко, О.А. Кононенко, Л.В. Кузенко, С.В. Представлены результаты исследования иммобилизации свинца и цинка, искусственно внесенных в черноземную почву. Показано влияние динамики мобильных форм Zn и Pb на их вертикальную миграцию и поглощение растительностью. Скорость вертикальной миграции Zn и Pb, так же как и темпы самоочищения ежегодной растительности от них, зависят от степени загрязненности черноземной почвы этими металлами. Наведено результати дослідження іммобілізації штучно внесених свинцю і цинку в чорноземному грунті. Показано вплив динаміки мобільних форм Zn і Pb на вертикальну міграцію та їх поглинення рослинністю. Швидкість вертикальної міграції Zn і Pb, так само як і темпи самоочищення щорічної рослинності від них, залежать від ступеня забрудненості чорноземного грунту цими металами The results of the study of immobilization of lead and zinc artificially contributed to the chernozem soil are presented. The influence of the dynamics of mobile forms of Zn and Pb on the vertical migration and their assimilation by vegetation is shown. The rate of vertical migration of Zn and Pb, as well as the rate of self-purification of the annual vegetation from them depend on the degree of contamination of the chernozem soil. 2009 Article Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность / О.А. Высотенко, Л.В. Кононенко, С.В. Кузенко // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2009. — Вип. 17. — С. 20-26. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2616-7735 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140318 550.42 ru Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Представлены результаты исследования иммобилизации свинца и цинка, искусственно внесенных в черноземную почву. Показано влияние динамики мобильных форм Zn и Pb на их вертикальную миграцию и поглощение растительностью. Скорость вертикальной миграции Zn и Pb, так же как и темпы самоочищения ежегодной растительности от них, зависят от степени загрязненности черноземной почвы этими металлами.
format	Article
author	Высотенко, О.А. Кононенко, Л.В. Кузенко, С.В.
spellingShingle	Высотенко, О.А. Кононенко, Л.В. Кузенко, С.В. Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища
author_facet	Высотенко, О.А. Кононенко, Л.В. Кузенко, С.В.
author_sort	Высотенко, О.А.
title	Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность
title_short	Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность
title_full	Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность
title_fullStr	Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность
title_full_unstemmed	Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность
title_sort	формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность
publisher	Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140318
citation_txt	Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность / О.А. Высотенко, Л.В. Кононенко, С.В. Кузенко // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2009. — Вип. 17. — С. 20-26. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища
work_keys_str_mv	AT vysotenkooa formoobrazovaniesvincaicinkavčernozemnojpočveiperehodihvrastitelʹnostʹ AT kononenkolv formoobrazovaniesvincaicinkavčernozemnojpočveiperehodihvrastitelʹnostʹ AT kuzenkosv formoobrazovaniesvincaicinkavčernozemnojpočveiperehodihvrastitelʹnostʹ
first_indexed	2025-07-10T10:16:40Z
last_indexed	2025-07-10T10:16:40Z
_version_	1837254684426895360
fulltext	20 УДК 550.42 Высотенко О.А., Кононенко Л.В., Кузенко С.В. Институт геохимии окружающей среды ФОРМООБРАЗОВАНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА В ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЕ И ПЕРЕХОД ИХ В РАСТИТЕЛЬНОСТЬ Представлены результаты исследования иммобилизации свинца и цинка, искусственно внесенных в черноземную почву. Показано влияние динамики мобильных форм Zn и Pb на их вертикальную миграцию и поглощение растительностью. Скорость вертикальной миграции Zn и Pb, так же как и темпы самоочищения ежегодной растительности от них, зависят от степени загрязненности черноземной почвы этими металлами. Введение Цинк и свинец, относящиеся к токсичным элементам первой группы гигиенической опасности, являются весьма распространенными техногенными загрязнителями окру- жающей среды. Детальные исследования поведения этих загрязнителей в компонентах биосферы, в том числе изучение формообразования этих тяжелых металлов (ТМ) техно- генного происхождения в почвах и их переход в растения, являются основой объективной оценки экологической опасности загрязнения экосистем ТМ. Известно, что техногенные ТМ поступают в окружающую среду в формах, не свойственных природным, и подвергаются в почве процессам трансформации, которые приводят к тому, что доля мобильных форм ТМ техногенного происхождения существен- но превосходит долю этих форм природных металлов в чистых почвах [1]. Так, например, в черноземной почве в зоне влияния Константиновского свинцово-цинкового металлур- гического комбината (Донецкая обл.), которая содержит 5000–7200 мг/кг Pb и 15000– 21000 мг/кг Zn, доля мобильных форм этих металлов составляет, соответственно, око- ло 30% и 50% [2]. В черноземах Михайловской целины, для сравнения, доля мобильных форм Pb составляет 6,2%, Zn — 8,5% [3]. Для установления динамики иммобилизации свинца и цинка в почвах с разной сте- пенью загрязненности и выяснения ее влияния на миграцию этих металлов нами был по- ставлен эксперимент с искусственным внесением свинца и цинка в виде растворенных в воде солей в натурных условиях. Объекты исследования и методика эксперимента. Натурные исследования трансформации тяжелых металлов в почве проводились на опытном участке с естественным растительным покровом. Был выбран участок с черно- земной почвой (чернозем мощный малогумусный), расположенным около с. Мытница Васильковского района Киевской области. Геохимические характеристики почвы позво- ляют считать их условно чистыми. Участки площадью 1 м2 были загрязнены свинцом и цинком путем однократного внесения растворов их азотнокислых солей в дозах 11 г/м2, 22 г/м2 и 45 г/м2 почвы в пере- счете на металл. Загрязнение осуществлялось путем равномерного распыления растворов нитратов цинка и свинца на поверхность почвы. При внесении загрязнения почвенный покров не нарушался и природное разнотравье на исследуемых участках сохранено, так- же были выделены контрольные участки почвы. Отбор почв на полигоне производили ежегодно на протяжении 4 лет после загрязне- ния из слоя почвы 0–5 см. В этих образцах почв определяли валовое содержание Pb и Zn, а также долю мобильных форм этих металлов, представляющих собой сумму водораство- римой и обменной формы соответствующего металла. Выделение мобильных форм Pb и Zn из почвы проводили 1N раствором ацетата аммония при соотношении массы твердой фазы и объема раствора (Т:Ж) = 1:5. Часть металла, не экстрагируемая этим раствором, рассматривается как необменно сорбированная (фиксированная) форма. 21 В отдельных образцах почв, отобранных на опытных площадках через 1 и 6 месяцев после внесения загрязнения, было изучено распределение фиксированных форм свинца и цинка между различными компонентами почвенно-поглощающего комплекса. Были выделены формы металлов, сорбированные на поверхности карбонатов и оксидов (с по- мощью уксусной кислоты и уксуснокислого натрия с рН=3,5), связанные с оксидами же- леза и марганца, связанные с органическим веществом (30% перекись водорода и азотная кислота при соотношении 1:1) и неэкстрагируемые, или остаточные. Содержание Pb и Zn в образцах почвы и растительности определяли методом атом- ной абсорбции с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра модели АА-8500 («Nippon Jarrell-Ash», Япония). Формы нахождения цинка и свинца в черноземной почве. Соотношение форм нахождения цинка и свинца в черноземной почве, отобранной из слоя 0–5 см на опытной площадке через 30 и 180 суток после их внесения, показано на рис. 1 и 2. Уже через месяц после внесения в водорастворимой форме более 80% металлов в черноземной почве находились в прочно фиксированных формах. Через 6 месяцев по- сле внесения цинка и свинца в дозе 11 г/м2 доля их мобильных форм существенно умень- шилась. Распределение цинка и свинца между различными компонентами фиксированных форм со временем меняется (рис. 1, 2). Так, через 30 суток после внесения загрязнителей в верхнем 5-тисантиметровом слое черноземной почвы 2–3% цинка было связано с кар- бонатами, 41–42% — фиксировалось органическими компонентами почв, около 8% было сорбировано на гидроксидах. Около 30% цинка находились в остаточной труднораствори- мой форме. Через 6 месяцев после внесения доля карбонатной формы цинка снизилась до 1,8%, сорбированной на гидроксидах — до 3,6%, доля органической формы практически не изменилась. Более 10% цинка за это время трансформировалось в наиболее прочно фик- сированную остаточную форму, доля которой составила 45%. Аналогичные превращения отмечены нами также и для свинца, внесенного в почву, — доля наиболее прочно фиксиро- ванной остаточной формы за полгода увеличилась более, чем на 20% (см. рис. 1 и 2). Рис. 1. Соотношение форм нахождения Zn (а) и Pb (б) в черноземной почве через 30 суток после искусственного загрязнения: 1 — обменные, 2 — карбонатные, 3 — органические, 4 — сорбированные на гидроксидах, 5 — труднорастворимые 22 Рис. 2. Соотношение форм нахождения Zn (а) и Pb (б) в черноземной почве (при внесении 11 г/м2 металла через 180 суток): 1 — обменные, 2 — карбонатные, 3 — органические, 4 — сорбированные на гидроксидах, 5 — труднорастворимые Динамика формообразования цинка и свинца в черноземной почве. Динамика мобильных форм искусственно внесенных Zn и Pb в черноземной почве опытных участков, приведена на рисунке 3, демонстрирующем изменение доли мобильных форм ТМ со временем на протяжении 4 лет. Для построения диаграмм использованы данные по содержанию ТМ и их мобильных форм в образцах почвы, отобранных из слоя 0–5 см, с поправкой на содержание природных ТМ в контрольных образцах. Рис. 3. Динамика мобильных форм искусственно внесенных Zn (а) и Pb (б) в черноземной почве опытного участка (слой 0–5 см) Для динамики мобильных форм ТМ, внесенных в растворенном состоянии, харак- терно уменьшение их доли со временем, т.е. их иммобилизация в почве. Для цинка харак- терно довольно плавное снижение доли мобильных форм со временем. Через два года ко- личество мобильных форм Zn уменьшается почти в два раза (кроме внесения 11 г/м2, где уменьшение содержания мобильных форм Zn происходит медленнее), и далее для всех внесений отмечается постепенное снижение доли этих форм. 23 Иммобилизация свинца в черноземной почве происходит более стремительно, через год после внесения содержание мобильных форм Pb почти в два раза ниже, чем аналогичных форм Zn, и не превышает 20% для всех внесений. Далее происходит очень незначительное снижение доли мобильных форм свинца в почве со временем вследствие его дальнейшей иммобилизации. Сравнение диаграмм мобильных форм ТМ (рис. 3) демонстрирует зависимость скорости иммобилизации цинка в черноземной почве от степени ее загрязнения: доля мобильной формы Zn в течение первого года после внесения снижается со 100% до 34% при дозе внесения метала 11 мг/м2. При более высокой степени загрязненности (45 мг/м2) доля мобильного цинка уменьшается не так существенно — до 46%. Динамика изменения доли мобильной формы свинца в черноземе, в отличие от цинка, практически не зависит от дозы его внесения. Вертикальная миграция цинка и свинца в черноземной почве. Для определения вертикального распределения искусственно внесенных цинка и свинца через 3 года после внесения растворов их солей в поверхностный слой опытных площадок были отобраны вертикальные почвенные колонки, из которых были выделены послойные образцы почвы. В послойных образцах почвы (0–5; 5–10; 10–15 и 15–20 см) были определены валовые концентрации ТМ и содержание их мобильных форм. На ри- сунке 4 приведены диаграммы вертикального распределения Zn, Pb и их мобильных форм в черноземной почве, которое сложилось на протяжении 3-х лет после искусственного внесения. Рис. 4. Вертикальное распределение искусственно внесенных Zn и Pb и их мобильных форм в черноземной почве (полигон, 3 года): ■ – мобильные формы, – вал 24 Рис. 5. Вертикальное распределение Zn и Pb и их мобильных форм в техногенно- загрязненной почве Внесение загрязнителей в растворенном виде обусловило интенсивное заглубление ТМ и их дальнейшую иммобилизацию непосредственно в нижележащих слоях почвы. Поэтому тренды вертикального распределения валовых содержаний ТМ и их мобильных форм практически идентичны (рис. 4). Сравнение диаграмм вертикального распределе- ния ТМ показывает, что вертикальная миграция цинка происходит быстрее, чем миграция свинца, причем скорость вертикальной миграции тем выше, чем больше степень загряз- ненности почвы цинком. Влияние степени загрязненности черноземной почвы свинцом не столь заметно. Отмеченные особенности вертикальной миграции ТМ согласуются с характером зависимости темпов иммобилизации цинка и свинца в черноземной почве от степени ее загрязнения. Влияние степени загрязненности черноземной почвы ТМ можно проиллюстриро- вать также на примере вертикального распределения свинца и цинка в черноземе в зоне влияния Константиновского свинцово-цинкового комбината (рис. 5). В вертикальном разрезе чрезвычайно загрязненной почвы (7,2 г/кг Pb и 21 г/кг Zn) наблюдаются очень высокие содержания Pb и Zn, а также их мобильных форм, вплоть до глубины 30–35 см. При этом содержание Zn и его мобильной формы в слоях почвы от 5–10 см до 30–35 см практически одинаково, а содержания Pb и его мобильной формы увеличивается в этом ряду. Такое вертикальное распределение ТМ свинца и цинка в техногенно загрязненной черноземной почве согласуется с очень высокими содержаниями мобильных форм этих металлов — 16–38% Pb и 32–50% Zn. Загрязнение растительности цинком и свинцом. Мобильные формы ТМ обусловливают не только вертикальную миграцию в почве, но и поглощение ТМ растительностью через корневое питание, т.е. их биомиграцию. Корнеобитаемый слой почвы для травяной растительности в основном ограничивается глубиной до 10-15 см, что иллюстрируется фотографией почвенного блока, отобранного на опытной площадке (рис. 6). Цинк и свинец существенно отличаются по интенсивности их включения в би- омиграцию. Цинк относится к элементам, для которых характерно специфическое по- глощение растениями из почвы, обусловленное физиологической ролью этого элемента в жизнедеятельности растений. Цинк входит в состав ферментов, принимает участие в формировании рибонуклеиновых кислот, необходим для синтеза хлорофилла. Ферменты, которые содержат Zn, принимают участие в углеводном и фосфатном обмене [4]. Дефи- цит Zn в почве ведет к угнетению роста растений, скручиванию листьев и т.д. Свинец не имеет особого физиологического значения, он захватывается растениями из почвы вмес- те с другими микроэлементами, которые находятся в почве. 25 Рис. 6. Почвенный блок, отобранный на опытной площадке полигона Для изучения влияния динамики мобильных форм цинка и свинца в черноземной почве на поглощение их растениями проводилось определение загрязненности этими ме- таллами растительности, периодически отбиравшейся с опытных участков. Для исследо- вания использовали только надземную часть растительности (разнотравье). Причем зе- леная масса полностью срезалась с опытного участка, и к следующему отбору надземная часть растений возобновлялась заново. Образцы растений высушивали и измельчали. На- веску сухого вещества (образца) озоляли в муфельной печи при t=450° С и переводили в ра- створ, в котором определяли концентрацию элементов методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе АА-8500. Диаграммы содержания свинца и цинка в растительности с опытных участков приведены на рис. 7. В первые дни после внесения растворенных ТМ растительность обильно поглощала загрязнители. В образцах растительности, отобранных через 30 дней, было отмечено существенное обогащение свинцом — при дозе внесения 11 г/м2 оно со- ставило два порядка по сравнению с контрольным образцом (рис. 7). Далее наблюдалось постепенное уменьшение загрязненности растительности в течение года, и через 365 сут содержание свинца в растительности уже не превышало фонового. Чрезвычайно высокое обогащение растительности свинцом — до 1450 мг/кг в пересчете на золу, наблюдалось через 30 дней при загрязнении черноземной почвы свинцом 45 г/м2. В течение года прои- зошло резкое уменьшение содержания Pb в растительности до 20 мг/кг, далее содержание Pb в растительности постепенно уменьшалось и через три года сравнялось с контрольным образцом. Такая динамика уменьшения загрязнения растительности свинцом согласу- ется с динамикой его иммобилизации в почве — резком уменьшением доли мобильных форм в течение первого года после внесения и дальнейшим незначительным ее снижени- ем (рис. 3). Рис. 7. Динамика загрязненности растительности цинком (а) и свинцом (б) на чернозем- ной почве 26 Уменьшение загрязненности растительности цинком происходит, в соответствии с трендом его мобильных форм, несколько медленнее, чем в случае свинца. При дозе вне- сения 11 г/м2 через год содержание цинка в растительности превышает фоновое в два раза, через 2 года — достигает фонового. При высокой дозе внесения цинка 45 г/м2 повышенное в 2–3 раза содержание цинка сохраняется в течение трех лет после внесения загрязнителя и достигает фонового лишь по прошествии 4 лет. Таким образом, после интенсивного поглощения растительностью ТМ, внесенных в черноземную почву в растворенном виде, происходит постепенное самоочищение сле- дующих урожаев растительности вследствие иммобилизации ТМ почвой. Темпы само- очищения растительного покрова снижаются с увеличением степени загрязненности почвы ТМ. Выводы. 1. Иммобилизация, или снижение доли мобильных форм ТМ в черноземной почве со временем, происходит тем эффективней, чем меньше степень загрязненности почвы. 2. Степень загрязнения черноземной почвы цинком оказывает более существенное влияние на скорость его иммобилизации и вертикальной миграции, чем степень загряз- нения ее свинцом. 3. Снижение загрязненности растительности ТМ со временем, т.е. самоочищение растительного покрова, происходит в соответствии с динамикой мобильных форм ТМ в почве: загрязненность растений свинцом уменьшилась в течение года практически до фоновых величин, снижение загрязненности цинком происходит значительно медлен- нее, чем в случае свинца. 4. Темпы самоочищения растительного покрова снижаются с увеличением степени загрязненности почвы ТМ. 1. Жовинский Э.Я., Кураева И.В. Геохимия тяжелых металлов в почвах Украины. К.: Наукова думка, 2002. — 213 с. 2. Висотенко О.О. Вертикальний розподіл важких металів техногенного походження та їх мобільних форм в зоні впливу Костянтинівського свинцево-цинкового комбінату // ІІ Міжнародна науково-практична конференція «Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення». 11–15 вересня 2006 р., м. Алушта, АР Крим — Збірник наукових статей — Том 2. — харків. — 2006. — С.127–130. 3. Высотенко О.А., Кадошников В.М., Маничев В.И., Бондаренко Г.Н. Тяжелые металлы в почвенном профиле юга Украины // Труды Междунар. конфер. «Современные проблемы загрязнения почв». — Москва: МГУ. — 2004. — С. 35–36. 4. Кураева И.В. Формы нахождения тяжелых металлов в почвах техногенно-загрязненнных территорий // Минерал. журн. — 1997. — 19, № 6. — С. 53–57. 5. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растения. — Новосибирск: Наука, Сиб.отд-ние — 1994. — 151 с. 6. Свинец в окружающей среде / Отв. ред. Добровольский В.В. — М.: Наука, 1987. — 179 с. Висотенко О.О., Кононенко Л.В., Кузенко С.В. ФОРМОУТВОРЕННЯ СВИНЦЮ І ЦИНКУ В ЧОРНОЗЕМНОМУ ГРУНТІ ТА Їх ПЕРЕхІД У РОСЛИННІСТЬ Наведено результати дослідження іммобілізації штучно внесених свинцю і цинку в чор- ноземному грунті. Показано вплив динаміки мобільних форм Zn і Pb на вертикальну міграцію та їх поглинення рослинністю. Швидкість вертикальної міграції Zn і Pb, так само як і темпи самоочищення щорічної рослинності від них, залежать від ступеня забрудненості чорнозем- ного грунту цими металами. Vysotenko O.A., Kononenko L.V., Kuzenko S.V. LEAD AND ZINK SPECIATION IN THE CHERNOZEM SOIL AND THEIR TRANSFER TO VEGETATION The results of the study of immobilization of lead and zinc artificially contributed to the chernozem soil are presented. The influence of the dynamics of mobile forms of Zn and Pb on the vertical migration and their assimilation by vegetation is shown. The rate of vertical migration of Zn and Pb, as well as the rate of self-purification of the annual vegetation from them depend on the degree of contamination of the chernozem soil.

Формообразование свинца и цинка в черноземной почве и переход их в растительность

Репозитарії

Схожі ресурси