ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕДИ, НИКЕЛЯ И КАДМИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОЧВ ФЕРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ

AННОТАЦИЯ

В данной статье исследуется концентрации меди, никеля и кадмия в различных типах почв в зависимости от их времени освоения. Для определения концентрации металлов применено атомно-абсорбционный методы анализа.

ABSTRACT

This article examines the concentration of copper, nickel and cadmium in different types of soils, depending on their development time. Atomic absorption methods of analysis were, used to determine the concentration of metals.

Ключевые слова: медь, никель, кадмий, концентрация, почва, окружаюшая среда.

Keywords: copper, nickel, cadmium, concentration, soil, environment.

Приоритетным направлением рационального природопользования урбанизированных территорий, как известно, является комплексная оценка природной среды. Наиболее важным компонентом формирующейся в условиях урбанизации биосистемы является почва, так как она, в отличие от воздушной и водной сред, испытывает наиболее сильное влияние урбанистического пресса, быстро поглощает поллютанты и очень медленно их трансформирует [1].

Химический анализ почв является одним из наиболее важных средств познания природы, генезиса и плодородия почв. Благодаря большому значению химического анализа почв ему на всех этапах развития почвоведения уделялось большое внимание [2].

Ухудшение состояния окружающей среды и необходимость сохранения природных ресурсов требуют неотложной переориентации почвоведения.

Особого внимания сейчас требуют слаборазвитые и переувлажненные почвы.

Одно из основных загрязнений почв идет за счет поступления техногенных тяжелых металлов.

Массовое загрязнение почв тяжелыми металлами возникло с началом технической революции, хотя его масштабы долго не осознавались общественностью, направленные на повышение качества жизни, включая меры по очистке воздуха, воды и почвы.

Уменьшению загрязненности биосферы тяжелыми металлами способствовало закрытие предприятий с устаревшей технологией и строительство экологически чистых промышленных предприятий [3].

Методика исследований по изучению тяжелых металлов в почвах

Для определения содержания микро-количеств тяжелых металлов в различных типах почв требуется разработка аналитических методов, обладающих высокой чувствительностью и селективностью, а также простотой и универсальностью [4].

Среди аналитических методов своей высокой чувствительностью, точностью, производительностью и экспрессностью отличается атомно-абсорбционный метод анализа.

В исследованиях нами был использован атомно-абсорбционный спектрофотометр AAS-3 производства ФРГ.

Атомизацию изученных элементов проводили в пропано-воздушном пламени. Анализируемое вещество обычно в виде раствора подаётся в пламя горелки, где при 2000–3000⁰С происходит атомизация пробы.

Подготовка проб к анализу

Общие требования к методам подготовки пробы можно сформулировать следующим образом.

1. Полное извлечение определяемого элементов из точной навески исходной пробы, при проведении её в конечный раствор определенного объема;
2. Рациональный выбор реактивов и схемы подготовки с учетом последующего определения элементов;
3. Доступность используемых реактивов, химической посуды и аппараты;
4. Универсальность, т.е. применяемость к проба различного состава и возможность в одной пробе определения ряда элементов;
5. Устойчивость анализируемых растворов при хранении.

Рациональные ход анализа требует соответствия используемых растворителей и других реактивов условиям последующего атомно-абсорбционного измерение. Методика анализа должна обеспечивает минимальные помехи пробы [5]. Пробы почв приготавливаютсяпутем озоления.

Мокрое озоление

Мокрое озоление проводится с помощью различных кислот в различных концентрациях. Разработано около 8–ми вариантов осуществления мокрого озоления. При мокром озоление не происходят потери тяжёлых металлов, так как это происходит при сухом озолении, но появляется опасность загрязнения проб изучаемых металлов за счет внесения их с используемыми реактивами.

В следствие этого при мокром озоление необходимо применять кислоты со знаком о.ч.

Подготовка почвы к анализу проводится следующим образом: предварительно взвешенная 2г. почвы засыпается в колбу Кендаля и затем заливается 25-30 мл. смеси HNO₃:HCl1:3 кислот соответственно. Накрытые воздушным холодилникомколбы ставятся на песчаную баню и нагревают до полного выделения окислов азота, затем остывшие пробы фильтрует, споласкивая фильтр би-дистиллированной водой, доводят объем раствора до 30–50мл. После подготовки пробы проводят анализ.

Анализ проводят следующим образом:

Прибор AAS–3 включается и нагревается в течении 10-15 минут затем очищают дистиллированной водой несколько раз, проверяется т.е. калибровка прибора, затем измеряется стандартные растворы в 3–5–кратной повторности. После этого измеряются элементы в пробах 3–5 повторности. После каждой серии проб снова намеряется абсорбция стандартных растворов. В случае изменения условий анализа, их либо приводят к первоначальным условиям, либо продолжают измерения в новых экспериментальных условиях.

Концентрация элементов в исследуемых растворах определяются при помощи градировочные линий, построенных в координатах D и C (оптическая плотность-концентрация).

Если градировочные кривые прямолинейные, то достаточно установить по ним величину D, соответствующую определенной концентрации элементов и пользуюсь этом, можно найти неизвестную концентрацию C_x элементов по формуле:

где: D₁–оптическая плотность исследуемого элемента в пробе;

D_k–оптическая плотность элемента в контрольном растворе;

D–оптическая плотность стандартного раствора.

Концентрация элементов в исследуемых образцы (в мг/кгна сухое вещество), вычисляют по формуле:

где: C–концентрация элемента в пробе мг/мл;

V –первоначальный объем пробы в мл;

M –навеска в г.

Результаты анализов почв Ферганской области по валовой содержанию Cu, Ni и Cd в пробах атомно-абсорбционным методом приведены в таблицах 1-3. ПДК в почвах составляет для этих элементов: Cu-3, Ni-4, Cd-0.5-1.0 и  ОДК (ориентировочно допустимые концентрация):  Cu-33-132, Ni-20-80,  Cd-0,5-2,0 мг/кг соответственно. Из данных таблиц видно, что распределение изученных элементов в зависимости от горизонтов в некоторых пунктах Ферганской области концентрация Cu уменьшается, это, по нашему мнению, результат действия 2-х факторов: 1) переход (всасывания) к растениям т. е. к хлопчатнику; 2) вымывания при поливах, который это зависит также от типаx почв. А концентрация Ni увеличивается, что объясняется меньшей подвижностью и плохой растворимостью никеля в условиях почв или трудный переход к растениям.

В концентрациях Cd в изученных пробах особое отличие не обнаружено. При сопоставлении концентрации изученных элементов с ПДК обнаружено, что содержание Cu и Ni 2-9 раз превышает ПДК, а концентрация Cd в пределах санитарных норм.

В таблицах 2-3 приведены результаты исследования по содержания Cu, Ni и Cd в почвенных образцах (в слое 50 см. в мг/кг и кг/га) Ферганской области в зависимости от времени освоения и типа почв.

Из данных таблиц 2-3 видно, что концентрация Cu в почвах целина-контроль (неосвоенная) составляет 9,8 мг/кг или 63,4 кг/га, а в ново освоенная (НОС) - 9,2 мг/кг или 59,9 кг/га, в ново орошаемая почвах (НОР) – 8,8 мг/кг или 57,2 кг/га, а в старо орошаемые (СОР) составляет – 8,9 мг/кг или 57,6 кг/га соответственно.

Таблица  1.

Результаты атомно-абсорбционного анализа на содержание меди в почвенных образцах Ферганской области.

Таблица 2.

Среднее содержание Cu, Ni, Cd в почвах (0-50 см) Ферганской области в зависимости от давности освоения.

Таблица 3.

Среднее содержание элементов в различных почвах Ферганской области.

Уменьшение доли Cu в почвах в зависимости от времени освоения, по нашему мнению, связано прежде всего быстрому переходу Cu к подвижной форме, которые всасывается в растения или вымывается при поливании который переходит в грунтовые воды т.е. загрязняется подземные воды.

При сопоставлении концентрации Ni в изученных почвах Ферганской области сразу видно, что содержание никеля в зависимости от времени освоения увеличивается. В целине она составляет 11,8 мг/кг или 76,7 кг/га, а в староорошаемых почвах в среднем 20,1 мг/кг или 130,9 кг/га соответственно. Это дает информацию о том, что никель долго сохраняется в почвах.

Известно, что при высокой концентрация тяжелых металлов в том числе Cu, Ni и Cd в объектах биосферы, при поступлении в живой организм действует по-разному, но в основном, приводят к различному отрицательному действию.

Особое различие о концентрации Cd в изученных почвах Ферганской области не наблюдалось.

Вывод

1. Изучено валовое концентрации меди, никеля и кадмия в различных типах почв Ферганской области в зависимости от времени освоения.

2. Исследования показало, что концентрации меди и никеля в некоторых пробах почв превышаются норм ПДК, а концентрации кадмия ниже переделах норм.

3. В дальнейшим можно дат рекомендации для фермеров и кластерные хозяйств которые выращивают хлопок или продовольственные продукты, о содержание металлов в данном почве и площадей.

Список литературы:

1. Федорец Н. Г., Медведева М. В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. – 2009.
2. Воробьева Л. А. и др. Химический анализ почв. Вопросы и ответы. М. – 2011.
3. Водяницкий Ю. Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. – 2008.
4. Обухов А. И. Атомно-абсорбционный анализ в почвенно-биологических исследованиях. – Изд-во Моск. ун-та, 1991.
5. Урманов С. М. Исследование содержания ртути в экосистеме южных районов Ферганской области. Диссертация. 1996 г.