ДИНАМИЧЕСКОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПОЧВ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ 

© 2021 г. Б. В. Дампилова^1,*, С. Г. Дорошкевич^1,**, О. К. Смирнова^1,***, П. С. Федотов^2,****

¹Геологический институт Сибирского отделения РАН,
ул. Сахьяновой, 6а, Улан-Удэ, 670047 Россия

²Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

ул. Косыгина, 19, Москва, 119991 Россия

*E-mail: bdampilova@geo.stbur.ru
**E-mail: dorosh@ginst.ru
***E-mail: meta@ginst.ru
****E-mail: fedotov_ps@mail.r

Поступила в редакцию 25.01.2021 г.
После доработки 10.03.2021 г.
Принята к публикации 10.03.2021 г.

Исследованы образцы почв, подвергшихся длительному воздействию кислых рудничных вод. Валовое содержание элементов в образцах превышает предельно допустимые концентрации и варьирует в широких пределах: для свинца – от 26.4 до 638 мг/кг, для меди – от 121 до 2266 мг/кг, для кадмия – от 6.7 до 50.6 мг/кг. Экстрагирование форм цинка, кадмия, меди, свинца, никеля, марганца, молибдена проведено в динамическом режиме в микроколонках по пятистадийной схеме фракционирования, с выделением обменной/водорастворимой, кислоторастворимой, легко восстанавливаемой, легко окисляемой и трудно восстанавливаемой форм. Микроколонки из фторопластового материала состоят из трех основных частей – центрального контейнера для образца и двух крышек с отверстиями для прокачивания реагента. Для предотвращения выноса образцов из микроколонки использованы мембранные фильтры с размером пор 0.8 мкм. Соответствие суммарного содержания элементов в экстрагируемых и остаточной фракциях их валовому содержанию свидетельствует об отсутствии потерь образцов при экстрагировании в микроколонках. Построены кривые элюирования элементов для наиболее подвижных и, следовательно, биологически доступных фракций. Показано, что для эффективного извлечения обменных/водорастворимых форм элементов необходимо 60 мл элюента, для кислоторастворимых форм − 120 мл. Выявлено высокое содержание цинка, марганца, свинца и кадмия в обменной/водорастворимой форме. Среднее количество цинка в данной фракции достигает 47.8%, марганца – 36.4%, свинца – 25.8% от валового содержания. Среднее содержание молибдена в обменной/водорастворимой фракции составляет 8.7%. Содержание подвижных форм элементов превышает соответствующие ПДК для почв в несколько раз: свинца до 5, никеля до 9, меди до 12, цинка до 23. Следовательно, данные элементы в исследуемых почвах представляют экологическую опасность для окружающей среды.

Ключевые слова: фракционирование, микроколонки, кривые элюирования, тяжелые металлы, техногенно загрязненные почвы

DOI: 10.31857/S0869780921030024

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барабашева Е.Е., Стремецкая Е.О. Роль микробиоты и органического вещества в процессах эндогенного и экзогенного рудообразования // Вестник ЧитГУ. 2010. № 6 (63). С. 83– 89.
2. Басков Е.А., Беленицкая Г.А., Романовский С.И. и др. Литогеодинамика и минерагения осадочных бассейнов. СПб.: ВСЕГЕИ, 1998. 480 с.
3. Бурачевская М.В. Фракционный состав соединений тяжелых металлов в черноземах обыкновенных нижнего Дона: дисс. ……канд. биол. наук. Воронеж, 2015. 214 с.
4. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041–06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. 2.1.7. Почва, очистка населенных мест, отходы производства и потребления, санитарная охрана почвы. 16 с.
5. Дампилова Б.В., Смирнова О.К., Дорошкевич С.В. Тяжелые металлы в загрязненных почвах и хвостах обогащения руд сульфидно-вольфрамовых месторождений Забайкалья // Актуальные вопросы в области землеустройства, кадастров и природообустройства: проблемы и перспективы развития. Сб. матер. Междунар. науч.-практ. конф., посв. 20-летию кафедры землеустройства. Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2016. С. 66-70.
6. Дампилова Б.В., Федотов П.С., Дженлода Р.Х., Федюнина Н.Н., Карандашев В.К. Сравнительное изучение методов оценки подвижности форм элементов в загрязненных почвах и техногенных песках в условиях статического и динамического экстрагирования // Журнал аналитической химии. 2017. Т. 72. № 10. С. 944–951.
7. Дорошкевич С.Г., Смирнова О.К., Штарева А.В. Оценка загрязненности территории, дренируемой рудничными водами сульфидно-вольфрамового месторождения (Западное Забайкалье) // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 6. С. 54–57.
8. Ладонин Д.В. Формы соединений тяжелых металлов в техногенно-загрязненных почвах: автореф. дисс…. докт. биол. наук. М., 2016. 42 с.
9. Савонина Е.Ю., Федотов П.С., Веннрих Р. Пятистадийное динамическое фракционирование форм меди, цинка и свинца в почвах, илах и донных отложениях с применением вращающихся спиральных колонок // Журнал аналитической химии. 2006. Т. 61. № 7. С. 759–766.
10. Смирнова О.К., Плюснин А.М. Джидинский рудный район (проблемы состояния окружающей среды). Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2013. 181 с.
11. Федотов П.С., Спиваков Б.Я. Статические и динамические методы фракционирования форм элементов в почвах, илах и донных отложениях // Успехи химии. 2008. Т. 77. №7. С. 690–703.
12. Федотов П.С., Савонина Е.Ю., Спиваков Б.Я., Веннрих Р. Возможности гармонизации методов динамического фракционирования форм элементов в почвах и донных отложениях // Журнал аналитической химии. 2012. Т. 67. № 10. С. 948–958.
13. Goldberg E., Arrhenius G. Chemistry of Pacific pelagic sediments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1958. V. 13. P. 153–212.
14. Hirst D., Nicholls G. Techniques in sedimentary geochemistry. 1. Separation of the detrital and nondetrital fractions of limestones // Journal of Sedimentary Petrology. 1958. V. 28. P. 468–481.
15. McLaren R.G., Crawford D.V. Studies on soil copper. I. The fractionation of copper in soils // Journal of Soil Science. 1973. V. 24. № 2. P. 172–181.
16. Santos A., Santos J L., Aparicio I, Alonso E. Fractionation and Distribution of Metals in Guadiamar River Sediments (SW Spain) // Water Air Soil Pollution. 2010. V. 207. № 1–4. P. 103–113.
17. Sutherland R.A. BCR^®-701: a review of 10-years of sequential extraction analyses // Analytica Chimica Acta. 2010. V. 680. P. 10–20.
18. Tessier A., Campbell P.G.C., Bisson M. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals // Analytical chemistry. 1979. V. 51. №. 7. P. 844–850.
19. Whalley C., Grant A. Assessment of the phase selectivity of the European Community Bureau of Reference (BCR) sequential extraction procedure for metals in sediment // Analytica Chimica Acta. 1994. V. 61. P. 2211–2221.