Подходы к разработке экологических региональных нормативов содержания свинца в почвах Черноморского побережья Кавказа на основе интегрального показателя биологического состояния почвы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Черноморское побережье Кавказа (ЧПК) — активно развивающийся регион с растущей инфраструктурой туризма и отдыха. Здесь расположены редкие и уникальные почвы, такие как чернозёмы южные (каштановые), коричневые почвы сухих субтропиков, желтозёмы. Свинец (Pb) входит в приоритетную группу тяжёлых металлов-токсикантов для почвы. Однако использование единых, общих нормативов содержания Pb во всех типах почв нецелесообразно, поскольку при их расчёте не учитываются местные региональные эколого-геохимические особенности почв.

Материалы и методы. Для установления значений региональных предельно допустимых концентраций (рПДК) Pb в почвах ЧПК моделировали их загрязнение и определяли степень ухудшения биологического состояния. Почвы подвергали загрязнению из расчёта 100; 1000; 10 000 мг Pb на 1 кг почвы, что соответствует 1; 10 и 100 ПДК этого элемента по стандартам Германии и ряда других стран. Через 30 сут оценивали изменение биологических параметров (численность почвенных бактерий, активность ферментов, длина корней редиса). Для удобства интерпретации полученных результатов значения нескольких исследованных биологических показателей, имеющих разные единицы измерения, объединяли, получая интегральный показатель биологического состояния (ИПБС) почвы.

Результаты. В большинстве случаев наблюдалось угнетение биологических свойств исследуемых почв. По устойчивости к загрязнению Pb почвы ЧПК образуют следующий ряд: чернозём южный (85) > коричневая типичная (79) ≥ дерново-карбонатная типичная (77) ≥ коричневая выщелоченная (76) ≥ коричневая карбонатная (74) = дерново-карбонатная выщелоченная (74) = желтозём (74) > бурая лесная слабоненасыщенная (67) ≥ бурая лесная кислая (65) > бурая лесная кислая оподзоленная (59). На основании анализа снижения экологических функций почв установлены рПДК Pb в почвах ЧПК. Региональные значения ПДК Pb в чернозёме южном составляет 120 мг/кг, в коричневой типичной, коричневой выщелоченной, коричневой карбонатной, дерново-карбонатной выщелоченной, дерново-карбонатной типичной, желтозёме — 100 мг/кг, в бурой лесной кислой, бурой лесной слабоненасыщенной — 70 мг/кг, в бурой лесной кислой оподзоленной — 65 мг/кг.

Ограничения исследования. Предложенные рПДК Pb в почвах применимы прежде всего на территории ЧПК.

Заключение. Предложенные рПДК Pb в почвах ЧПК могут быть использованы природоохранными, сельскохозяйственными и научными организациями.

Участие авторов:

Кузина А.А. — сбор данных литературы, написание текста, редактирование;

Колесников С.И. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;

Минникова Т.В. — сбор материала и обработка данных, редактирование;

Неведомая Е.Н., Тер-Мисакянц Т.А. — сбор материала и обработка данных, статистическая обработка данных;

Казеев К.Ш. — сбор материала и обработка данных, редактирование.

Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование осуществлялось в рамках государственного задания в сфере научной деятельности (№ 0852-2020-0029), по государственной программе поддержки молодых российских учёных  кандидатов наук и ведущих научных школ Российской Федерации (гранты Президента РФ МК-2688.2022.1.5 и НШ-449.2022.5).

Поступила: 17.09.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 08.04.2022

Об авторах

Анна Андреевна Кузина

ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: nyuta_1990@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8816-5288

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры экологии и природопользования, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», Ростов-на-Дону.

e-mail: nyuta_1990@mail.ru

Россия

С. И. Колесников

ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-5860-8420
Россия

Т. В. Минникова

ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9453-7137
Россия

Е. Н. Неведомая

ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-1194-0770
Россия

Т. А. Тер-Мисакянц

ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-3592-3118
Россия

К. Ш. Казеев

ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-0252-6212
Россия

Список литературы

  1. Теплая А.Г. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы). Астраханский вестник экологического образования. 2013; (1): 182-96
  2. Kushwaha A., Hans N., Kumar S., Rani R. A critical review on speciation, mobilization and toxicity of lead in soil-microbe-plant system and bioremediation strategies. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018; (147): 1035-45. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.09.049
  3. Cheng W., Lei S., Bian Z., Zhao Y., Li Y., Gan Y. Geographic distribution of heavy metals and identification of their sources in soils near large, open-pit coal mines using positive matrix factorization. J Hazard. Mater. 2020; 387: 121666. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123147
  4. Chang H.Q., Wang Q.Z., Li Z.J., Jie W.U., Xu X.F., Shi Z.Y. The effects of calcium combined with chitosan amendment on the bioavailability of exogenous Pb in calcareous soil. J.Integr. Agric. 2020; 19(5): 1375-86. https://doi.org/10.1016/s2095-3119(19)62861-3
  5. Xavier J.C., Costa P.E.S., Hissa D.C., Melo V.M.M., Falcão R.M., Balbino V.Q., et al. Evaluation of the microbial diversity and heavy metal resistance genes of a microbial community on contaminated environment. Appl. Geochem. 2019; 105: 1-6. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2019.04.012
  6. Tang J., Zhang J., Ren L., Zhou Y., Gao J., Luo L., et al. Diagnosis of soil contamination using microbiological indices: a review on heavy metal pollution. J. Environ. Manage. 2019; 242: 121-30. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.04.061
  7. Silva S., Pinto G., Santos C. Low doses of Pb affected Lactuca sativa photosynthetic performance. Photosynthetica. 2017; 55(1): 50-7. https://doi.org/10.1007/s11099-016-0220-z
  8. Francesca F., Maria C.S., Valeria M., Carmen A., Giulia M., Simonetta G., et al. Overall plant responses to Cd and Pb metal stress in maize: Growth pattern, ultrastructure, and photosynthetic activity. Environ. Sci. Pollut. Res.Int. 2019; 26(2): 1781-90. https://doi.org/10.1007/s11356-018-3743-y
  9. Huang M.L., Zhou S.L., Sun B., Zhao Q.G. Heavy metals in wheat grain: Assessment of potential health risk for inhabitants in Kunshan, China. Sci. Total Environ. 2008; 405(1-3): 54-61. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.07.004
  10. Сульдина Т.И. Содержание тяжелых металлов в продуктах питания и их влияние на организм. Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы. 2016; (1): 136-40.
  11. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические функции почв и влияние на них загрязнения тяжёлыми металлами. Почвоведение. 2002; (12): 1509-14.
  12. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвы Юга России. Ростов-на-Дону: Эверест; 2008.
  13. Казеев К.Ш., Колесников С.И. Атлас почв Азово-Черноморского бассейна. Ростов-на-Дону; 2015.
  14. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. Boca Raton, FL: Crc Press; 2010.
  15. Kloke A. Richtwerte. Orientirungsdaten fur tolerierbare еiniger Elemente in Kulturboden. Mittailungen des VDLUFA. 1980; 2(1-3): 9.
  16. Алексеенко В.А., Суворинов А.В., Власова Е.В. Металлы в окружающей среде. Прибрежные аквальные ландшафты Черноморского побережья России. М.; 2012
  17. Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters. Environ. Monit. Assess. 2019; 191(9): 544. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3
  18. World Soil Resources Reports no. 106. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015.International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. IUSS Working Group WRB; 2015.
  19. Звягинцев Д.Г., ред. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.; 1991.
  20. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы биодиагностики наземных экосистем. Ростов-на-Дону; 2016.
  21. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. М.: Наука; 2006.
  22. Мощенко Д.И., Кузина А.А., Колесников С.И. Сравнительная оценка устойчивости черноземов Центрального Предкавказья и Кавказа к загрязнению свинцом, хромом, медью, никелем и нефтью. Устойчивое развитие горных территорий. 2020; 12(1): 76-87. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2020-12-1-76-87
  23. Yang X., Yang Y., Wan Y.Y., Wu R.J., Feng D.K., Li K. Source identification and comprehensive apportionment of the accumulation of soil heavy metals by integrating pollution landscapes, pathways, and receptors. Sci. Total Environ. 2021; 786: 147436. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147436
  24. Ren Z.L., Sivry Y., Dai J., Tharaud M., Cordier L., Zelano I., et al. Exploring Cd, Cu, Pb, and Zn dynamic speciation in mining and smelting-contaminated soils with stable isotopic exchange kinetics. Appl. Geochem. 2016; 64: 157-63. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2015.09.007
  25. Колесников С.И., Ярославцев М.В., Спивакова Н.А., Казеев К.Ш. Сравнительная оценка устойчивости биологических свойств разных подтипов черноземов юга России к загрязнению Cr, Cu, Ni, Pb (в модельном эксперименте). Почвоведение. 2013; 46(2): 195-200. https://doi.org/10.7868/S0032180X13020081
  26. Колесников С.И., Тлехас З.Р., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Изменение биологических свойств почв Адыгеи при химическом загрязнении. Почвоведение. 2009; (12): 1499-505.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кузина А.А., Колесников С.И., Минникова Т.В., Неведомая Е.Н., Тер-Мисакянц Т.А., Казеев К.Ш., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.