СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ МАНГИСТАУСКОЙ ОБЛАСТИ

CONTENTS OF HEAVY METALS IN SOIL MANGYSTAU REGION

Lyudmila Pavlichenko

professor of Geography. Sciences, Department of Sustainable Development of UNESCO, Faculty of Geography and Nature Management, Al-Farabi Kazakh National University,

Kazakhstan, Almaty

Yespolayeva Aikerim

phd doctoral student of environmental sciences, department of Sustainable Development of UNESCO, Faculty of Geography and Nature Management, Al-Farabi Kazakh National University,

Kazakhstan, Almaty

Iztayeva Aziza

masters of Environmental Sciences, Department of Sustainable Development of UNESCO, Faculty of Geography and Nature Management, Al-Farabi Kazakh National University,

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

В статье представлена оценка загрязнения некоторыми тяжелыми металлами почв Мангистауской области. Пробы почв были отобраны возле нефтегазового оборудования (станка-качалки). С помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой определены подвижные формы тяжелых металлов.

ABSTRACT

The article gives information about an assessment of contamination of soils of Mangystau region with some heavy metals. Soil samples were taken near the oil and gas equipment (machine-rocking). Using atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma, determined mobile forms of heavy metals.

Ключевые слова: Мангистауская область, нефть, почва, тяжелые металлы.

Keywords: Mangistau region, oil, soil, heavy metals.

Введение.

В настоящее время проблема загрязнения почв техногенных и сельскохозяйственных территорий тяжелыми металлами является актуальной. Тяжелые металлы занимают одно их лидирующих мест среди всех загрязнителей окружающей среды. Многие представители данной группы веществ, такие как свинец, медь, цинк, кадмий, даже в очень малых количествах, способны вызывать иммунологические, онкологические и другие виды заболеваний. В результате исследований, проводимых учеными разных стран, доказано, что около 70 % тяжелых металлов поступает с продуктами питания в организм человека [4]. Как правило, загрязнение территории тяжелыми металлами носит локальный характер. Максимальное загрязнение почв наблюдается вблизи крупных автомагистралей, промышленных центров и мегаполисов. Находясь в пределах урбанизированных территорий, подвергающихся высокой степени антропогенного воздействия, сельскохозяйственные зоны городов не являются исключением. Основные источники антропогенного поступления тяжелых металлов в почву сельскохозяйственной территорий – тепловые электростанции, транспорт, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей. Растениеводческая продукция, выращенная на таких территориях, накапливает тяжелые металлы в концентрациях выше предельно-допустимых концентраций (ПДК) и максимально допустимых уровней (МДУ). Цинк, свинец и кадмий относительно легкодоступны для растений, поэтому именно для этих элементов наиболее высоки риски накопления в опасных концентрациях [5].

Характеристика района исследования.

Мангистауская область расположена в юго-западной части Республики Казахстан. По данным Государственного комитета по земельным отношениям и землеустройству, она занимает территорию 170,5 тыс. км². Область является крупным промышленным регионом. Здесь добывается 25 % нефти Казахстана. По ее территории проходит нефтепровод Актау – Жетыбай – Узень. Основные промышленные центры – Актау, Жанаозен, Форт-Актау, Жетыбай. Актау и Баутино – являются морскими портами.

В основном социально-экономическое развитие Мангистауской области формируется в неблагоприятных природно-климатических условиях (дефицит пресной воды, бедные в плодородном отношении почвы, постоянное колебание уровня Каспийского моря), которые создают специфику развития социальной сферы и характер расселения населения.

Территория области расположена в пределах Прикаспийской низменности и плато Мангистау. С запада омывается Каспийским морем. Береговая линия изрезана слабо, имеются небольшие песчаные косы и прибрежные острова, заливы.

С запада область омывается Каспийским морем – побережье выдается на западе в виде полуострова Мангышлак, омываемого глубокими заливами Комсомолец, Мангышлакский, Казахский, Кендерли. В Каспийском море – Тюленьи острова. В северной части с обширными солончаками расположена Прикаспийская низменность, южную часть занимают горы Мангыстау, плато Устюрт, Мангышлак и Кендерли-Каясанское. Несколько впадин лежат ниже уровня моря, в том числе самая низкая точка Казахстана – впадина Карагие на полуострове Мангышлак (132 м).

Большая часть территории Мангистауской области занята полынно-солончаковой пустыней с участками кустарниковой растительности на бурых почвах: поверхность частично покрыта солончаками, такыровидными солонцами и песками с крайне редкой растительностью.

Климат области резко-континентальный, крайне засушливый. Осадков выпадает около 100–150 мм в год.

Средняя температура воздуха в январе понижается в направлении с юго-юго-запада -3°С на северо-северо-восток -10°С. Абсолютный минимум температуры воздуха (годовой) в западной части области, смягченной влиянием Каспийского моря, составляет -26°С, в восточной части области -34°С.

Средняя температура воздуха в июле повышается по мере удаления от Каспийского моря, в западной части территории области температура воздуха в июле составляет +25°С, в восточной части – +28°С. Абсолютный максимум составляет соответственно в западной части – +43°С, в восточной части – +47°С. Абсолютная максимальная температура воздуха в г. Актау составляет +41°С.

Весна с переходом средней суточной температуры воздуха через +5°С начинается на юге области с 10–15 марта, на севере – с 20–31 марта. Осень, соответственно, на юге и юго-западе области наступает позднее 10 ноября, на севере области – с 20 по 31 октября.

Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха выше 10°С составляет на большей части территории Мангистауской области от 180 до 200 дней в году [1; 2]. Современные экологические проблемы Мангистауской области имеют различную степень остроты, определяя в значительной степени уровень жизнеспособности населения, что отражено в серии карт в виде ареалов зональных, азональных и интразональных групп природоохранных проблем.

Мангистауская область относится к числу областей Казахстана с достаточно напряженной радиоэкологической обстановкой, что связано с добычей и переработкой радиоактивного сырья, его использованием в энергетических, промышленных, медицинских и научно-исследовательских целях. Радиоэкологические условия определялись степенью насыщенности опасных объектов природного и техногенного происхождения. К опасным техногенным радиоэкологическим объектам относятся провалы над местом подземных ядерных взрывов Сайотес, хвостохранилище Кошкарата, места хранения радиоактивных отходов на промплощадках МАЭК, урановые карьеры и отходы нефтяной отрасли.

Анализ данных по почвам и почвенным картам Мангистауской области позволил установить основные факторы, влияющие на степень их экологической нарушенности, выявить преобладающие виды загрязнения и засоления почв. Показатели по бонитету почв области очень низкие, что связано с небольшим содержанием гумуса в зональных почвах и наличием отрицательных признаков: засоления, солонцеватости, щебнистости. Только на отдельных участках области, используемых под орошаемые пашни, балл бонитета выше.

Материалы и методы.

Объектами исследования являются почвы газонефтедобывающего комплекса Мангистауской области.

Всего на мониторинговом участке Мангистауской области летом 2015 года было отобрано 20 проб, из них 10 проб с А горизонта (рядом качели газонефтедобывающего комплекса), 10 проб с Б горизонта. Отобранные пробы хранились в сухом прохладном месте до проведения лабораторных анализов в стационарных условиях. Пробы отбирались на пробной площадке из одного или нескольких слоев, или горизонтов методом конверта, по диагонали или любым другим способом с таким расчетом, что каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев данного типа почвы. Количество точечных проб соответствует ГОСТ 17.4.3.01-83.

Многоэлементный анализ проб почвы проводился согласно международным стандартным методам, в лаборатории ТОО «Антиген» с использованием атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой [16–18; Olsen, 1953; Olsen, Sommers, 1982].

Таблица 1.

Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ, загрязняющих почву

1.1. Концентрация кадмия в почве.

В почвах всех месторождений подвижные формы тяжелых металлов (кадмий, медь, свинец цинк) не превышают ПДК. Результаты тяжелых металлов в почвах, полученные в месте захоронения отходов, представлены в рисунке 1. На рисунке показан кадмий в почве возле нефтегазового оборудования (среднее значение 0,96±0,15 мг/кг). Наивысшая концентрация кадмия была получена вдалеке от нефтегазового оборудования (0,77±0,23 мг/кг).

Рисунок 1. Концентрации кадмия

1.2. Концентрация меди в почве.

Рис. 2 иллюстрирует количество меди в почве исследуемой территории. Низкий уровень меди был получен в начальных пробах (8,12±3,73 мг/кг), а самый высокий был получен в других пробах (10,2±7,4 мг/кг). Уровень меди в почве оказался выше предельно-допустимого концентрации. Это указывает на загрязнение почвенной среды медью (рисунок 2).

Рисунок 2. Концентрация меди

1.3. Концентрация цинка в почве.

Концентрация цинка показана на рисунке 3. Низкий уровень цинка был получен в 5–7 пробе (17,1±15,2 мг/кг), самая высокая – в пробах 14–16 (80,7±69,5 мг/кг). Уровень цинка в исследуемой области оказался выше, чем предельно-допустимой концентрации. Данный факт свидетельствует о наличии загрязнения почвы, а также об опасности отходов, где цинк был обнаружен.

Рисунок 3. Концентрация цинка

1.4. Концентрация свинца в почве.

Низкий уровень свинца был получен в 18–20 пробах (3,58±3,28 мг/кг), а самый высокий был получен в 2–3 пробах (9,09±9,04 мг/кг) при среднем уровне 6,55±6,28 мг/кг. Уровень свинца в почве оказался меньше нормы. Это указывает не загрязнением почвенной среды свинцом.

Таким образом, на территории степень загрязнения почвы тяжелыми металлами оценивается, и это показано на рисунке, как практически незагрязненный.

Рисунок 4. Концентрация свинца

Рисунок 5. Содержание тяжелых металлов в почве

Анализ данных показал почвы умеренно до сильно загрязненных цинком и медью. В ходе исследования выяснилось, что близлежащие сельскохозяйственные угодья подвергаются риску загрязнения сельскохозяйственной продукции с накоплением этих металлов. Крайне важно, чтобы почвы этого месторождения было исследованы на их содержание тяжелых металлов. Нефтегазовый комплекс оказывает решающее воздействие на социально-экономическое развитие страны и ее отдельных регионов, по сути, является донором для всей экономики государства, способствует развитию других отраслей экономики. С работой предприятий нефтегазового комплекса связано претворение в жизнь наиболее значимых социальных программ в масштабах регионов и всего государства. Однако сельскохозяйственное производство имеет неразрывную связь с почвой и качеством окружающей среды. Результаты этого исследования показали, что концентрация большинства тяжелых металлов увеличилась из-за человеческой деятельности, например, добычи полезных ископаемых, промышленного производства и производства сельскохозяйственной продукции. Результаты этого исследования будут полезны для установления разумного планирования землепользования.

Заключение.

Таким образом, анализ загрязнения почв Мангистауской области тяжелыми металлами показывает, что наибольшее количество загрязнителей обнаружено в пробах почвы. Фоновые уровни содержания тяжелых металлов превышаются в отдельных точках в значительных пределах, важнейшими загрязнителями являются цинк и медь. При таких показателях необходимо разработать мероприятия по снижению поступления тяжелых металлов в окружающую среду. Это характерно для подвижных форм тяжелых металлов.

Список литературы:

1. Ахметжанова З.Х. Комплексный показатель воздействия техногенеза на ландшафты Прикаспийского региона // Проблемы региональной экологии. – М., 2010. – № 5. – С. 71–74.
2. Ахметжанова З.Х. Техногенные трансформации ландшафтов Прикаспийского региона // Проблемы региональной экологии. – М., 2010. – № 4. – С. 6–10.
3. Дегтярева Т.В. Геохимические особенности ландшафтов г. Ставрополя (на примере распределения тяжелых металлов в почве и растениях): автореф. дис. … канд. географ. наук / Т.В. Дегтярева – Ставрополь, 2003. – 182 с.
4. Надиров Н.К., Котова А.В. и др. Новые нефти Казахстана и их использование // Металлы в нефтях. – Алма-Ата: Наука, 1984. – 448 с.
5. Островерхова Е.А. Особенности миграции тяжелых металлов в системе почва-растение / Сборник мат. 3-й междун. научн.-практ. конф. «Проблемы экологической безопасности и сохранение природно-ресурсного потенциала». – Ставрополь, 2011. – С. 199–201.
6. Фаизов К.Ш., Асанбаев И.К. О нефтехимическом загрязнении почв и их экологические последствия // Гидрометеорология и экология. – 1996. – № 4. – С. 103–107.
7. Фаизов К.Ш., Раимжанова М.М., Алимбеков Ж.С. Экология Мангышлак – Прикаспийского нефтегазового региона. – Алматы, 2003. – 236 с.