<<
>>

Ртуть в почвах.


Почва один из важных компонентов в глобальном биогехимическом цикле ртути. Большая часть металла осаждается на поверхность почвы, а его перемещение в водных экосистемах зависит от наземных [164, 171].
Помимо элементарной ртути в почве присутствуют неорганические и органические соединения.
Среди первых выделяют подвижные (водо- и кислоторастворимые), оксидную и сульфидную формы [69].
Кларк ртути в почвах составляет 0.01 мг/кг. В подзолистых почвах Канады концентрации ртути превышают кларк в 6 раз (табл.3). В отдельных случаях до 70 раз. В гидроморфных почвах это превышение составляет 5 раз, в органогенных - до 40. В торфяных почвах США концентрации ртути превышают кларк в 20 раз [41]. В почвах Швеции - в 6, Монголии - в 30. Для областей умеренного климата отмечается более высокое содержание ртути в верхних органических горизонтах почв [115, 134].
Таблица 3
Концентрации ртути в почвах разных регионов мира___________
Район, Почвы ^СРЕД^
мг/кг
Пределы, мг/кг Источник
Канада Г лейсоли 0.053 0.018 - 0.022
Органогенные почвы 0.41 0.05 - 1.11 [41]
Подзолы и песчаные почвы 0.06 0.01 - 0.70
Ртутных рудников 0.2 - 1.9
США
Торфянистые почвы 0.28 0.01 - 4.60 [41]
Светлые почвы пустынь 0.06 0.02 - 0.32
Израиль Пески пустынь 0.02 0.008 - 0.03 [41]
Почвы Швеции 0.060 0.004 - 0.992 [143]
Почвы Монголии 0.37 - [64]

Для ряда регионов России отмечаются повышенные концентрации

ртути по отношению к кларку почв. В почвах равнинной части Предкавказья концентрация валовой ртути составляет 0.06 мг/кг (табл. 4). В предгорьях Кавказа ее содержание возрастает до 0.12 мг/кг [35]. В черноземах Кабардино-Балкарии концентрации ртути варьируют в пределах 0.033 - 0.072 мг/кг. В Московской области фоновые концентрации ртути изменяются в диапазоне 0.030 - 0.086 мг/кг, а в условиях техногенного загрязнения в 0.092 - 0.310 мг/кг [34]. Для различных типов почв Забайкалья установлено фоновое медиальное значение в 0.018 мг/кг.
Причем, максимальные концентрации отмечались в каштановых и пойменных почвах - 0.026 и 0.024 мг/кг, соответственно. В гумусово-аккумулятивном горизонте серых лесных почв и черноземов этого же региона концентрация ртути колеблется в пределах 0.011-0.017 и 0.010-0.012 мг/кг, соответственно [37]. Опесчаненные подзолы в Тюменской области содержат ртути 0.001 - 0.05 мг/кг. В таежных поверхностно-глеевых почвах концентрации ртути варьируют в диапазоне 0.01 - 0.08 мг/кг, в тундровых слабооглеевых гумусных почвах достигают 0.013 - 0.172. Максимальным содержанием ртути в этом регионе характеризуются болотные торфяные почвы, в которых концентрация металла составляет 0.02 - 0.30 мг/кг [30]. Черноземы южной части западной Сибири содержат в гумусово-аккумулятивном горизонте 0.012 - 0.04 мг/кг ртути, серые лесные почвы - 0.017 - 0.032 мг/кг, болотные низинные - 0.012 - 0.043 мг/кг, дерново-подзолистые 0.014 - 0.05 мг/кг [7].
Таблица 4.
Концентрации ртути в почвах некоторых регионов России__________
Регион, почвы Н^СРЕД,
мг/кг
Пределы, мг/кг Источник
Кабардино-Балкария 0.048 0.033 - 0..072 [341
Московская область 0.030 - 0.310 [341
Забайкальский край
Серая лесная 0.013 0.011 - 0.017
Чернозем мучнистокарбонатный 0.011 0.010 - 0.012 [37]
Каштановая типичная 0.015 0.010 - 0.026
Тюменская область
Подзол песчаный 0.021 0.001 - 0.050
Таежная поверхностно- [30]
глееевая 0.026 0.010 - 0.080
Тундровая слабоглеевая 0.055 0.013 - 0.172
Болотная торфяная 0.225 0.020 - 0.300
Юг западной Сибири
Чернозем 0.023 0.012 - 0.040
Серая-лесная 0.025 0.017 - 0.032 [71
Болотная низинная 0.022 0.012 - 0.043
Дерново-подзолистая 0.027 0.014 - 0.050
Республика Алтай - 0.020 - 0.040 [421
Белгородская область 0.021 0.018 - 0.023 [531

В крупных городах концентрации ртути в почвах достаточно высоки и превышают установленные средние значения для не урбанизированных территорий. Содержание металла в почвах хорошо коррелирует с количеством предприятий использующих в технологическом процессе соединения ртути на единицу площади. Средняя концентрация ртути в почвах Санкт-Петербурга составляет 0.416 мг/кг (табл. 5). Наименьшее ее содержание зарегистрировано в районах, с наименьшей плотностью предприятий. Повышенные концентрации металла наблюдаются в районах города с наибольшей площадью промышленных предприятий [24]. Аналогично происходит распределение ртути в почвах Томска. Наиболее загрязненный ореол соответствует району, в котором расположена ГРЭС. Повышенное содержание элемента обнаруживается в пробах в районах с интенсивным движением автотранспорта, в жилых районах с преобладающим печным отоплением, в районах местонахождения несанкционированных свалок [74]. Похожее распределение ртути отмечено в Новосибирске, Волгограде, Комсомольске-на-Амуре [6, 46, 81].
Таблица 5
Ртуть в почвах городов России.
Город Ицсред, мг/кг Пределы, мг/кг Источник
Санкт-Петербург 0.416 0.104 - 1.401 [241
Новосибирск 0.072 - [71
Томск 0.91 0.67 - 1.15 [741
Волгоград - 0.006 - 0.068 [811
Комсомольск-на-Амуре 0.48 0.03 - 0.82 [461
Иркутск 0.095 0.003-2.68 [901

Особую опасность для ландшафтов представляет собой поступление ртути в почвы связанное с промышленным загрязнением. В почвах Павлодарского химического завода содержание ртути превышает фон в 50 раз. В Центральном Казахстане в пригороде Термитау содержание ртути верхних горизонтах почв колеблется в пределах 375 мг/кг. В верхних слоях почв города Термитау общее содержание ртути оценивается в 53 т. В угольных месторождениях восточного Казахстана содержание ртути в почве колеблется в пределах 0.20 - 5.99 мг/кг [65, 66, 67]. Среднее значение техногенного фона ртути в почвах Донецко-Макеевского угольного района составляет 165 мг/кг. В зоне угледобывающих шахт ее концентрация доходит до 9, в почвах Никитского рудного комбината - 15 - 20, в зонах коксохимического и металлургического заводов г. Енакиево - 10 - 15 мг/кг [68]. Средняя концентрация ртути в почвах вблизи от Кирово-Чепецкого химического комбината составляет 4.93 мг/кг, достигая отдельных случаях 18 мг/кг [36].
Концентрации ртути в почвах заповедных территорий, с минимальным внешним антропогенным воздействием, существенного ниже, чем на территориях подверженных влиянию хозяйственной деятельности человека. Так концентрации ртути в легкосуглинистых подзолистых почвах Центрально-лесного биосферного заповедника составили 0.103 мг/кг, с максимальным содержанием 0.395 мг/кг в лесной подстилке, и в 0.005 мг/кг в материнской породе; в подзоле иллювиально-железистом - 0.02 мг/кг, с максимумом в лесных подстилках - до 0.273 мг/кг. В торфяных почвах этого же заповедника средние концентрация металла составляет 0.142 мг/кг. Наибольшее содержание отмечается в торфяных органогенных горизонтах - 0.150-0.257 мг/кг [55].
Таблица 6
Концентрации ртути в почвах заповедников России._____________
Заповедник HgcPEfl, мг/кг Пределы, мг/кг Источник
Центрально-лесной 0.103 0.005 - 0.395 [55]
Кандалакшский 0.113 0.008 - 0.273 [55]
Хинганский 0.016 0.01-0.31 [124]
Комсомольский 0.016 0.01-0.31 [124]
Большехехцирский 0.016 0.01-0.31 [124]
Белогорье - 0.03-0.015 [53]

В почвах Хинганского, Комсомольского, Большехехцирского заповедников средняя концентрация ртути составляет 0.16 мг/кг, с пределами 0.01-0.31 мг/кг [124]. В целинном черноземе типичном заповедника «Белогорье» содержание металла в гумусово-аккумулятивном горизонте составляет 0.030 мг/кг, с плавным снижением с глубиной до 0.015 мг/кг [53]. В черноземах заповедных территорий Украины, принятых за эталон почв Донбасса содержание ртути составляет 0.037 мг/кг [43].
Практически для всех типов почв характерно уменьшение концентраций ртути с глубиной почвенного профиля [28]. Максимальное содержание отмечается в минеральных гумусово-аккумулятивных горизонтах. В лесных почвах набольшие концентрации валовой ртути сосредоточены в лесных подстилках [143]. В профиле лесной подстилки происходит увеличение содержания ртути от подгоризонта деструкции к горизонтам ферментации и гумификации [20]. Развитие процессов разложения и гумификации растительного опада приводит к снижению пространственной неоднородности подстилки по содержанию ртути. Процессы торфонакопления способствуют увеличению запасов ртути в органогенных горизонтах болотных почв, вследствие замедленной минерализации органического вещества. Ртуть связана в торфяных горизонтах сравнительно прочно: в раствор переходит не более 0.85% ее общего содержания. Кроме того, огромная водоудерживающая способность торфа замедляет инфильтрацию воды в почву при выпадении осадков, чем уменьшает вынос ртути. Установлено, что минимальный вынос ртути происходит с водосборов, где большую площадь занимают торфяники [120].
Все формы ртути в почвах можно условно разделить на четыре типа: 1) водорастворимая ртуть - легко доступная для растений; 2) ртуть растворимая в ацетатно-аммонийном буферном растворе (рН 4.8) - условно легко доступная растениям; 3) кислоторастворимая ртуть - потенциально доступная для растений форма ртути; 4) щелочерастворимые формы ртути - ртуть условно связанная с подвижными гумусовыми веществами.
Изучение форм соединений ртути в техногенно-загрязненной почве показало, что до 30-40% ее входит в состав свободных и связанных с подвижными полуторными окислами гумусовых веществ. Концентрации водорастворимой и ацетатно-растворимой форм крайне низки [6]. При оценке подвижности ртути в почвах по ее концентрации в водной вытяжке, установлено, что максимальная подвижность характерна для подстилки. В минеральных горизонтах подвижность металла крайне незначительна. В связи с чем потенциальная водная миграция может проявляться только в подстилке [55].
Установлено, что при кислых и слабокислых реакциях среды ртуть может накапливаться в иллювиальном горизонте. В гумусовоаккумулятивном горизонте концентрация ртути определяется выщелачиванием или биогенной аккумуляцией, приводящей к связыванию этих форм ртути с гуминовыми кислотами. В результате образуются комплексные соединения удерживающие 70-80% валовой ртути [35].
При исследовании черноземов и каштановых почв Алтая установлено, что миграционная способность ртути увеличивается в присутствии фульвокислот и уменьшается с возрастанием содержания гуминовых кислот, что приводит к образованию устойчивых металлорганических соединений [63].
В условиях модельного лабораторного эксперимента показано, что максимальное поглощение ртути почвой наблюдается при рН от 3 до 5 [96]. При повышении рН количество растворенной ртути резко снижается. Растворенное органическое вещество, количество которого увеличивалось при повышении рН, образует с ртутью комплексные соединения. При предварительном удалении органического вещества из исследуемых образцов поглощение ртути почвой снижалось в условиях кислой реакции, и увеличивалось в щелочной. В других модельных исследованиях в системе почва-вода показано, что при введении в почвенный раствор глюкозы, повышающей содержание органического углерода, увеличивается концентрация общей ртути в 11 - 15 раз [54].
Статистически достоверная зависимость между содержанием ртути и органическим веществом установлена в загрязненных почвах Теннеси (г = 0.52) и для незагрязненных минеральных почв Сьерра-Невады (г = 0.83 ) [151, 153]. При исследовании лесных почв Швейцарии обнаружена слабая статистически достоверная зависимость (г = 0.16) [95]. В почвах Забайкалья установлена очень слабая корреляционная связь ртути с гумусом [37].
В рамках модели «Ртуть/Биомасса» при изучении трансформаций ртути в профиле подзолистых почв показано, что наиболее вероятными ртуть- связывающими центрами в почвенных горизонтах являются азотсодержащие центры в подгоризонтах лесных подстилок, углеродсодержащие центры гуминовых кислот в гумусово-аккумулятивных горизонтах, и серосодержащие центры в материнской породе [21]. Так же было установлено, что около 90% ртути в почвах представлено ее соединениями с органическим веществом.
Аккумуляция ртути в органогенных горизонтах почв возможна не только при наличии гумуса, но и благодаря ее свойству образовывать неорганические соединения с кислородом, серой и хлором. Ртуть в атомарной форме способна улетучиваться в результате восстановления ее органическим веществом [34].
Ртуть в почвах может адсорбироваться глиной, оксидами железа, алюминия марганца и кремния [144]. Особо прочные связи образуются с серой. Поэтому в аэробных условиях в почвах богатых органикой, комплексы с органическими тиолами являются доминирующей формой металла. Адсорбция двухвалентной формы ртути и метил-ртути на поверхности гидроксидов железа и глинистых частиц является незначительной. [107]. При анаэробных условиях доминируют соединения ртути с органическими сульфидами [161].
Одной из химических характеристик ферралитовых почв тропиков и субтропиков является высокое содержание окислов железа и алюминия. В ряде работ установлена взаимосвязь содержания ртути и железа в почвах и показано, что концентрация ртути возрастает с увеличением глубины [158, 169]. В настоящее время принято, что в почвах бедных органическим веществом оксиды железа играют важную роль в адсорбции ртути [145, 146].
Ртуть в почвах может аккумулироваться в тонкодисперсных фракциях (0.005 - 0.001 и
<< | >>
Источник: УДОДЕНКО ЮРИИ ГЕННАДЬЕВИЧ. НАКОПЛЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РТУТИ В ПОЧВАХ И ПЕДОБИОНТАХ ЗАПОВЕДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ВОРОНЕЖСКОГО И ОКСКОГО ЗАПОВЕДНИКОВ).. 2014 {original}

Еще по теме Ртуть в почвах.:

  1. 8.2.3. Определение остаточного количествапестицидов в почвах
  2. УДОДЕНКО ЮРИИ ГЕННАДЬЕВИЧ. НАКОПЛЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РТУТИ В ПОЧВАХ И ПЕДОБИОНТАХ ЗАПОВЕДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ВОРОНЕЖСКОГО И ОКСКОГО ЗАПОВЕДНИКОВ)., 2014
  3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ПОЧВАХ Методика расчета выноса биогенных веществ в агроэкосистемах
  4. ПОКИНУТОЕ СЛОВО200 Философский трактат БЕРНАРА, ГРАФА ТРЕВИЗАНСКОЙ МАРКИ201
  5. Изучение влияния токсичных металлов на организм
  6. 6.2. Почва
  7. Основные виды воздействия загрязняющих веществ на организм человека
  8. Нормативная база по оценке загрязнения
  9. V I I Четвёртая серия [XXXI].
  10. MORI.POTIVS.QVAM.FED ARI. Лучше смерть , чем позор
  11. РАЗВЕДЧИК
  12. § 48. ЛУГОВЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
  13. Первоматерия Делания Субъект Мудрецов (Le Sujet des Sages)
  14. Неолитические истоки древнекитайской цивилизации