Геохимические процессы накопления тяжелых металлов в ландшафтах Южного Урала

Abstract

Актуальность. На исследуемой территории развиты различные типы ландшафтов, которые интенсивно используются как в сельскохозяйственном, так и в горнопромышленном производстве. Добыча и переработка рудного сырья вовлекает в круговорот химические элементы, которые аэрогенным или атмогенным путем попадают в окружающие ландшафты и загрязняют их. Это приводит к трансформации ландшафтов, появляются техногенные и геохимические аномалии. Поэтому эколого-геохимическая характеристика позволяет выявить основные техногенные факторы, оказывающие негативное влияние на окружающие ландшафты. Цель: оценить геохимические уровни тяжелых металлов природных и антропогенных ландшафтов. Объекты: почвы природных и техногенных ландшафтов. Методы: отбор и подготовка почв, определение элементного состава почв инструментальным инверсионно вольтамперометрическим методом. Результаты. Приведены результаты геохимических исследований почв природных и техногенных ландшафтов (западной части Челябинской области и востока республики Башкортостан). Для оценки степени загрязнения было рассчитано фоновое содержание для тяжелых металлов Zn, Cd, Pb, Cu, Ni и Co. На исследуемой территории выделено несколько типов ландшафтов (горный, предгорный, степной и лесной). Произведена оценка негативного влияния горно-металлургических предприятий черной и цветной металлургии, карьерно-отвальных массивов рудного и нерудного материала на загрязнение почв. Установлено, что максимальное превышение фонового содержания тяжелых металлов - вблизи металлургических комбинатов, в наименьшей степени - вблизи карьерно-отвальных систем. По данным индекса суммарного загрязнения установлено, что почвы ландшафта классифицируются от средней до сильной степени загрязнения. По индексу геоаккумуляции выявлены основные центры загрязнения и составлены карты-схемы.

Relevance. Various types of landscapes, which are intensively used both in agricultural and mining production are developed in the study area. Mining and processing of ore raw materials involves chemical elements in the cycle, which enter the surrounding landscapes by aerogenic or atmogenic means and pollute them. This leads to transformation of landscapes, there are man-made and geochemical anomalies. Therefore, the ecological and geochemical characteristics allow us identifying the main technogenic factors that affect negatively the surrounding landscapes. The main aim of the research is to assess the geochemical levels of heavy metals in natural and anthropogenic landscapes. Objects: soil of natural and man-made landscapes. Methods: selection and preparation of soils, determination of the elemental composition of soils by instrumental inversion voltammetric method. Results. The paper introduces the results of geochemical studies of soils of natural and technogenic landscapes (the Western part of the Chelyabinsk region and the East of the Republic of Bashkortostan). The background content for heavy metals Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, and Co was calculated to assess the degree of contamination. Several types of landscapes (mountain, foothill, steppe, and forest) were identified in the study area. The impact of mining and metallurgical enterprises of ferrous and non-ferrous metallurgy, quarry-dump arrays of ore material and non-metallic on soil pollution was evaluated. It was found that the maximum excess of the background content of metals is in the vicinity of metallurgical plants, the lowest degree is near the quarry-dump systems. According to the total pollution index, it is found that the landscape soils are classified from medium to severe pollution. According to the geoaccumulation index, the main centers of pollution were identified and maps were drawn up.