Даценко Вита

к.х.н., доцент

Харьковский национальный  автодорожный университет

Хименко Наталья

к.х.н., доцент

Харьковский аграрный университет им. В.В. Докучаева

г. Харьков

ОСОБЕННОСТИ МИГРАЦИИ МЕДИ И ЦИНКА В РАЗНЫХ ТИПАХ ПОЧВ

Одной из наиболее актуальных экологических проблем промышленных предприятий, которые используют в своем технологическом цикле гальванические процессы, является проблема ликвидации гальванических шламов (ГШ). Проблему утилизации промышленных отходов гальванических производств в Украине решить довольно сложно. Образующиеся после обезвреживания твердые гальванические отходы направляются в шламонакопители,  где в настоящее время складировано несколько миллионов тонн этих отходов. Накопление ГШ происходит на промышленных площадках, которые занимают полезные площади. Миграция ТМ из гальваношламов, размещённых на поверхности почвы, за счет осадков приводит  к загрязнению  почвы и грунтовых вод  и представляет экологическую угрозу. Поэтому проблема экологической опасности является комплексной: с одной стороны, необходимы сведения о процессах трансформации соединений ТМ в почвах, с другой стороны, важно исследовать динамические особенности раствора загрязнителей, проникающего вглубь почвы.

Охрана почв от химического загрязнения является одной из наиболее актуальных проблем современности. Согласно существующим представлениям, миграция ТМ из твердых отходов определяется, главным образом, конвективным массопереносом растворов в пористой среде, соотношением внутренних (свойства химических элементов и их способность давать растворимые и инертные формы) и внешних факторов миграции ТМ (физико-химические свойства почв, растворов). Характер профильного распределения ТМ в естественных и техногенных почвах существенно различается и определяется следующими факторами: динамическим равновесием между компонентами почвы; физико-химическими свойствами природных и техногенных вод, растворов [1, 2] соотношением водной и биогенной миграции ТМ [3].

Цель исследований – изучение особенностей миграции тяжёлых металлов в дерново-оподзоленной, луговой и черноземной почвах при загрязнении гальваношламом.  В рамках лабораторных экспериментов для изучения миграции в почве были выбраны металлы Cu и Zn, выбор которых был обоснован их наибольшими концентрациями в промышленных ГШ.

В лабораторных условиях при исследовании особенностей транслокации и миграции меди и цинка в рассмотренных типах почв при загрязнении гальваношламом экспериментально установлено:

– техногенная миграция меди и цинка в системе «гальваношлам–почва» объясняется в первую очередь химическим составом гальваношлама;

– значительное увеличение содержания меди и цинка наблюдается по глубине во всех слоях исследуемых почв в условиях эксперимента. Максимальные накопления в верхнем слое (0-5 см) (К_с(Cu)=5,2-33,9 и K_c(Zn)=73,5-657,1) значительно превышают аналогичные показатели в нижних (50-100 см) (К_с(Cu)=1,0-2,6 и K_c(Zn)=0,6-2,3). По интенсивности миграции меди и цинка из шлама и трансформации в верхний слой исследуемые почвы можно расположить в ряд: чернозем типичный среднесмытый тяжело-суглинистый < дерново оподзоленная связнопесчаная < луговая аллювиальная супесчаная < лугово-черноземная легкосуглинистая;

– одним из основных факторов, управляющим выщелачиванием меди и цинка из гальваношлама, является реакция среды: в кислой и слабокислой среде гальваношлам способен создавать импактные, ударные техногенные нагрузки на почву. При максимальном снижении рН в верхнем слое всех исследуемых почв наблюдается значительное превышение накопления изучаемых металлов – меди (К_с(Сu)=5,2-34,0) и цинка (К_с(Zn)=74-657). Наибольшее накопление металлов наблюдается в лугово-черноземной среднесуглинистой (К_с(Сu)=34 и К_с(Zn)=657), где среда почвы имеет наиболее интенсивное уменьшение рН с 7,0 до 5,0;

– подвижность тяжелых металлов зависит от кислотности почв: подвижность Cu в кислых почвах выше, чем в нейтральных или щелочных, а Zn имеет максимальную подвижность в почвах, реакция которых нейтральная или приближается к ней. Наименьшая миграционная способность меди и цинка отмечена в черноземе типичном среднесмытом тяжелосуглинистом, слабощелочные условия которого усиливают переход Cu и Zn в неподвижное состояние и способствует закреплению почвенными частицами их соединений;

Таким образом, полученные результаты проведенных исследований по изучению транслокации и миграции меди и цинка из сульфатного медно-цинкового шлама в разных типах почв,  позволят предсказать наиболее вероятностную модель миграционной способности меди и цинка антропогенного происхождения в почвах. Эта модель может быть использована природоохранными и проектными организациями при организации агроэкологического мониторинга, при планировании мест размещения отходов.

Литература

1. Безуглова, О.С. Биогеохимия / О.С. Безуглова, Д.С. Орлов. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. – 320 с.

2. Воробьева Л.А. О кислотных и основных компонентах почвенных растворов и вытяжек из почв / Л.А. Воробьева // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. – 1982, № 3. – С. 31-35.

3. Самчук А.И. Токсичные элементы в почве. Изучение элюирующей способности экстрагентов и обоснование физико-химической модели образования подвижных форм тяжёлых металлов / А.И. Самчук, Н.Г. Проданчук, А.Н. Строй, О.А. Худайкулова // Материалы научной конференции "Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий" (11–16 сентября 2006 г., г. Томск). – С. 124-125.