<<
>>

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ СТОЧНЫХ ВОДС ТОРФЯНЫМИ ПОЧВАМИ ЕСТЕСТВЕННЫХ БОЛОТ

 
Л. К. Мамаева, О. А. Милицына
РосНИИВХ, Екатеринбург
Одним из источников поступления металлов в поверхностные воды являются болотные экосистемы. Естественные болота в силу особенностей условий формирования сами регулируют баланс металлов.
Все металлы, поступившие на поверхность болота с пылью, с осадками, с отмершими растительными остатками частично используются развивающимися растениями, частично поглощаются верхним деятельным горизонтом торфяной почвы, частично мигрируют с болотными водами. Контролируют миграцию металлов органические вещества: гуминовые и фульвокислоты, с которыми металлы могут образовывать малоподвижные соединения.
При антропогенном воздействии на болотные экосистемы, в частности при сбросе на них промышленных сточных вод увеличивается поступление металлов на болотные экосистемы. Для оценки взаимодействия металлов с торфяными почвами использован балансовый метод. Суммированием всех поступлений определяется приходная часть металлов, поступивших на болотную экосистему, которая принимается за 100%. Оценка поступления металлов из болотной экосистемы (в процентах) производится путем сопоставления количества металлов, сбрасываемых с болотной экосистемы с количеством металлов, поступивших на бслото.
Болотную воду, которая является неизменным компонентом любой торфяной почвы, рассматривали как водную вытяжку, в которую из торфа переходят элементы, находящиеся в растворенном состоянии. Химический состав болотных вод зависит от растворимости соединений, образующихся при минерализации растительных остатков и от загрязняющих веществ, поступающих извне.
Для изучения взаимодействия металлов с торфяной низинной почвой проведены лабораторный и полевой эксперименты. При составлении баланса металлов в торфяных почвах использовали статьи прихода: в лабораторном эксперименте поступление металлов со сточными водами, в полевых условиях — с атмосферными осадками, с фоновым поступлением и со сточными водами; статьи расхода: вынос металлов с фильтратом и с урожаем растений. При расчете баланса использованы достоверные данные качественного состава воды. Для проверки достоверности использован пакет прикладных программ «Statsgraphics». До начала исследований и в конце вегетационного периода были взяты пробы исходной почвы на глубину 30 см, проведен учет урожая и отбор растительных проб. Содержание металлов в растениях, почве и воде определено методом атомно-абсорбционной спектрографии (с графитовым атомизатором — AAS).
При сбросе сточной воды объемом 45 литров, фильтрат составил 10,6 литров. Со стоками в почву поступило 616,4 г/га хрома. Вынос хрома с фильтратом составил 25,5%, вынос с урожаем — 2,6%. Незначительный вынос хрома с фильтратом обусловлен малоподвижностью и инертностью этого элемента при pH среды до 7,85. Поступление меди со сточными водами составило 1,47 мг. Вынос с фильтратом — 60,2%, вынос с урожаем растений — 56% от поступившего. Высокая подвижность меди обусловлена близкой к нейтральной реакцией водно-почвенной среды. Со сточными водами поступило 1,72 мг марганца. Вынос с фильтратом марганца составил 53% от поступившего. С урожаем растений вынесено 172%. Высокий процент выноса марганца обусловлен, вероятно, тем, что марганец относится к подвижным элементам: он не образует прочных соединений с органическими веществами.
Со сточными водами поступило небольшое количество никеля — 0,28 мг. Содержание никеля в фильтрате составило 26,6%. Больше вынесено никеля с урожаем растений — 77,6%. В составе сточных вод, сбрасываемых на торфяную низинную почву, поступило 4,22 мг цинка. Вынос цинка с фильтратом составил 134%. С урожаем растений вынесено 163%. Кроме цинка, поступившего со сточными водами, в фильтрате, вероятно, присутствует цинк, вымытый из торфяной низинной почвы. В сточных водах самое низкое содержание кадмия: на торфяную низинную почву поступило всего 0,226 мг. Вынос кадмия с фильтратом 18%. Больше кадмия вынесено с урожаем растений — 58%. Остальной кадмий, вероятно, поглощен торфяной почвой, чему способствовали связь кадмия с органическим веществом при благоприятных условиях водно-почвенной среды. На торфяную низинную почву со сточными водами поступило 13,9 мг железа. В фильтрате оказалось 35% железа от внесенного со сточными водами. Вынос с урожаем железа составил 48%. Остальное железо, возможно, закрепилось в торфяной почве за счет образования прочных хелатов.
В естественных условиях с осадками поступило металлов (в % от общего поступления): 3,98 марганца, 3,47 цинка, 2,28 меди, 1,5 железа, 0,25 хрома.
Фоновое поступление металлов незначительное и составило, в %: марганца железа 0.86, никеля 0.48, меди 0.4, кадмия 0.2, цинка 0,14, хрома 0,06. Наибольшее количество металлов поступило с промышленными стоками, что в процентном отношении составило: хрома, кадмия, никеля 99,7%-99,5 %, железа, меди — 97,6-97,3%, цинка 96,4%, марганца — 91,2%. Вынос металлов с болотной экосистемы распределяется следующим образом: с болотной водой вынос составил, в %: Мп — 144, Fe — 114, Ni — 108, Zn — 43, Си — 34, Cd — 27, Cr — 13; с урожаем болотных растений, %: Мп — Си — 18.3, Fe — 18, Zn — 8,5, Ni — 4,9, Cd — 2,9, Cr — 0,11.
Установлено, что вынос марганца, никеля и железа составляет свыше 100% по сравнению с поступившим на болото. Поступление марганца отмечено с осадками, со сточными водами и фоновым стоком. Условия воднопочвенной среды способствуют подвижности марганца, вероятно, этим и обусловлено самое высокое содержание марганца в болотной воде и в урожае болотных трав. Никель в условиях среды, близкой к нейтральной не связывается гуминовыми кислотами и потому может мигрировать, чем и обусловлено высокое его содержание в болотных водах. Незначительную часть никеля (16%)составил вынос с урожаем. Отмечено присутствие железа в осадках, поступление с фоном и со сточными водами. Достаточно высокое количество железа присутствует в торфяных почвах и природных болотных водах. Благодаря способности железа мигрировать с коллоидными частицами железо преобладает в расходной части баланса. Около 18% железа составил вынос его с урожаем.
Низкое содержание (%) в расходной части баланса металлов: хрома — кадмия — 30,1, цинка — 51,6 и меди — 52,8 позволяет предположить, что большая часть металлов, поступивших на торфяную почву, поглощена ею или растительным покровом, сформировавшимся по ходу потока сточных вод. Хром, кадмий, медь, цинк при взаимодействии с торфяными почвами становятся малоподвижными или инертными, так как способны образовывать малоподвижные органо-минеральные комплексы, чему способствуют условия водно-почвенной среды.
Таким образом в экспериментальных условиях, где рассматривается один антропогенный фактор — поступление со сточными водами для таких металлов как хром, кадмий и железа преобладающей является приходная часть баланса. При этом поступление металлов (мг) распределяется следующим образом: Fe — 13,9, Cr — 7,5 , Zn — 4,2, Мп — 1,7, Си — 1,47, Ni — 0.29, Cd — 0,23, ; вынос, мг, (%): Zn — 12,54 (297%), Мп — 3,9 (225%), Си — 1,7 (116%), Ni — 0,3 (104%), Fe — 11,6 (84%), Cd — 0,17%), Cr — 2,12(28,1%).
В естественных условиях в приходной части баланса металлы (кг/га) распределяются следующим образом: Сг — 479,5, Zn — 350,4, Fe — 161,3, Mn — 51, Си — 24,56, Ni — 14,4, Cd — 4,8, в расходной части баланса, кг, (%): Мп — 98,4 (192%), Fe — 213 (132%), Ni — 16 (112%), Си — 13 (53%), Zn— 181 (52%), Cd — 1,4 (30%), Cr —63 (13,6%). 
<< | >>
Источник: С.Э. Вомперский. Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. Материалы совещания. 1999

Еще по теме ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ СТОЧНЫХ ВОДС ТОРФЯНЫМИ ПОЧВАМИ ЕСТЕСТВЕННЫХ БОЛОТ:

  1. СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И СЕРЫВ ФОНОВОМ И ТЕХНОГЕННО ЗАГРЯЗНЕННОМ БОЛОТАХ[3] Л. В. Карпенко
  2. з.2.              Экологические взаимодействия как причина естественного отбора
  3. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ЭВТРОФНОГО БОЛОТА В.              Ю. Виноградов, Н. Г. Инишев
  4. ТОРФЯНЫЕ БОЛОТА - АККУМУЛЯТОРЫ И ИСТОЧНИКИ ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Н. К. Панова, Т. Г. Антипина
  5. ИНВЕРТАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ БОЛОТА «ТАГАН» Е. Ю. Старикова, Е. В. Порохина, О. А. Голубина
  6. ТОРФЯНЫЕ БОЛОТА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (ПРОЕКТ РОССИЙСКО-ГОЛЛАНДСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ)
  7. Растительный покров болот как индикатор генезиса, строения и глубины торфяных отложений
  8. ДЕСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ВЕЩЕСТВАВ ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ КИРСАНОВСКОГО БОЛОТА Е. А. Головацкая, Л. Г. Абзалимова, Е. В. Порохина
  9. СОСТОЯНИЕ И ДИНАМИКА ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ЕСТЕСТВЕННЫХ БОЛОТАХ БЕРЕЗИНСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
  10. VI. БИОРАЗНООБРАЗИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И МЕЛИОРИРОВАННЫХ БОЛОТ И ЗАБОЛОЧЕННЫХ ЛЕСОВ,МОНИТОРИНГ И ОХРАНА
  11. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ОХРАНЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ БОЛОТ В СВЯЗИС ПРОБЛЕМОЙ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ
  12. БИОСФЕРНАЯ РОЛЬ БОЛОТ. БИОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ВЕЩЕСТВ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМ
  13. ПРИБЛИЖЕННАЯ ОЦЕНКА САМООЧШЦАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИБОЛОТ В ОТНОШЕНИИ СТОЧНЫХ ВОД