Подвижность в почве оксидов некоторых тяжелых металлов при моделировании последствий техногенного воздействия металлургических производств

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2012. Вып. 2
ФИЗИКА. ХИМИЯ

УДК 631.4: 502.65

Е.А. Харалдина, В.Г. Петров, М.А. Шумилова, А.А. Сергеев

ПОДВИЖНОСТЬ В ПОЧВЕ ОКСИДОВ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 
ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Изучена подвижность в почве загрязнений в виде оксидов некоторых тяжелых металлов, таких как Сu, Cr, Cd, 
Mn, а также Fe. Для этого моделировали воздействия атмосферных осадков в виде дождя на экспериментальном стенде. Установлено, что такие загрязнения имеют низкую подвижность в почве и локализуются. Это следует учитывать при мониторинге промышленных объектов.

Ключевые слова: оксиды тяжелых металлов, загрязнение почвы, подвижность.

На экспериментальном стенде было проведено моделирование поведения в почве оксидов неко
торых тяжелых металлов (ТМ), таких как CuO, Cr2O3, CdO, MnO2, и оксида железа – Fe2O3. Такие 
техногенные загрязнения возможны в условиях воздействия металлургических производств, характерных для Удмуртской Республики. Полученные данные позволяют дать оценку подвижности загрязнений, их возможности к локализации и делокализации, что следует учитывать при экологическом мониторинге промышленных объектов [1].

Материалы и методика исследований

Исследования проводили на экспериментальном стенде, который моделирует воздействие атмо
сферных осадков на загрязненную почву. Стенд представляет из себя конструкцию из нескольких колонок и дозирующего устройства. В колонки помещается образец почвы и проводится его загрязнение. 
Затем через загрязненный образец пропускалась из дозирующего устройства дистиллированная вода. В 
нижней части колонки устанавливалось фильтрующее устройство и отбирались фракции воды, прошедшей через загрязненный образец. Стенд моделировал воздействие атмосферных осадков в виде дождя на верхнюю часть почвы. Для экспериментов использовали дистиллированную воду. Определялась 
скорость прохождения воды через загрязненный образец, а также объем пропущенной воды.

В качестве образца почвы был взят строительный песок. В качестве загрязнителей в образцы 

вводили оксиды ТМ - CuO, Cr2O3, CdO, в количествах 10 и 100 ПДК по металлам и MnO2, в количестве 1 ПДК по марганцу [2]. Для сравнения также был введен оксид железа – Fe2O3, в количестве примерно 0,05% по железу от массы почвенного образца. Для исследования использовались химические 
вещества марки «ОСЧ». Анализ содержания ТМ и железа в отобранных фракциях воды, прошедшей 
через загрязненный образец почвы, проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Shimadzu»- АА7000.

Результаты и их обсуждение

В табл. 1, 2 и на рис. 1-3 приведены результаты изучения подвижности оксидов ТМ и железа в 

загрязненных почвенных образцах. В табл. 3 приведена оценка подвижности загрязнителей, полученная в результате эксперимента. Из табл. 3 видно, что по степени подвижности оксидов ТМ и железа в 
почве можно составить следующий ряд:

Fe2О3 > MnО2 > CuО > Cr2О3 > CdО.

Из-за низкой растворимости соединений выделение веществ из загрязненной почвы незначи
тельно, что может свидетельствовать о локализации таких загрязнений. Ввиду относительно низкой 
токсичности и низкой подвижности соединений, на наш взгляд, отсутствует острая необходимость 
контроля таких загрязнителей в условиях реального времени [3].