Опыт определения региональных экологически безопасных концентраций меди в почвах в районе медедобывающего предприятия

Важной задачей современной геоэкологии является разработка экологических нормативов предельного содержания загрязняющих веществ в объектах окружающей среды вблизи источников загрязнения. Цель работы – определение региональных экологически безопасных концентраций валовой (общей) меди в почвах в районе медедобывающего предприятия на Кавказе (Урупский ГОК, Карачаево-Черкесская Республика), превышение которых ведет к нарушению функционирования естественных экосистем. Для этого было проведено моделирование загрязнения медью четырех типов почв, залегающих наиболее близко к горнодобывающему предприятию. Исследовали влияние 100, 1000 и 10 000 мг/кг меди на наиболее чувствительные и информативные показатели состояния почв (численность бактерий, активность ферментов, рост и развитие растений). Экологически безопасные концентрации валовой меди в почве определяли по степени снижения интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) почвы, который отражает степень нарушения ее экологических функций и сервисов. Установлены следующие региональные экологически безопасные концентрации валовой меди в почвах в районе медедобывающего комбината: черноземы горные выщелоченные – 150 мг/кг, дерново-карбонатные – 120 мг/кг, бурые лесные слабоненасыщенные – 110 мг/кг, горнолуговые черноземовидные – 100 мг/кг. Предложенные экологические нормативы могут быть использованы для оценки и нормирования загрязнения естественных экосистем. Территория их применения – весь ареал распространения почвы, для которой разработан норматив, за исключением земель сельскохозяйственного назначения и селитебных территорий, на которых действует ОДК меди. Применение экологических нормативов будет способствовать более рациональному использованию территории вокруг Урупского ГОКа.

Мощенко Д. И., Кузина А. А., Колесников С. И., Казеев К. Ш. Опыт определения региональных экологически безопасных концентраций меди в почвах в районе медедобывающего предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 11. – С. 102–114. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_11_0_102.

Исследование выполнено при финансовой поддержке проекта Программы стратегического академического лидерства Южного федерального университета («Приоритет 2030») по созданию молодежной лаборатории экобиотехнологий диагностики и охраны здоровья почв (№ СП-12-23-01), Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания в сфере научной деятельности (№ FENW-2023-0008), международной лаборатории «Здоровье почв» Южного федерального университета при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2022-1122) и грантов Президента РФ (МК-2688.2022.1.5 и НШ-449.2022.5).

Мощенко Дарья Ивановна¹ — аспирант, e-mail: dimoshenko@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0001-7536-1538,
Кузина Анна Андреевна¹ — канд. биол. наук, старший научный сотрудник, e-mail: nyuta_1990@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-8816-5288,
Колесников Сергей Ильич¹ — д-р с.-х. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: kolesnikov@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0001-5860-8420,
Казеев Камиль Шагидуллович¹ — д-р геогр. наук, профессор, е-mail: kamil_kazeev@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-0252-6212,
¹ Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, Южный федеральный университет.

Кузина А.А., e-mail: nyuta_1990@mail.ru.

1. Алборов И. Д., Бурдзиева О. Г., Тедеева Ф. Г., Гегелашвили М. В. Экологическая напряженность в зонах добычи цветных металлов на Северном Кавказе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 11-1. — С. 18—31. DOI: 10.25018/02361493-2020-111-0-18-31.

2. Mihaljevič M., Baieta R., Ettler V., Vaněk A., Kříbek B., Penížek V., Drahota P., Trubač J., Sracek O., Chrastný V., Mapani B. S. Tracing the metal dynamics in semi-arid soils near mine tailings using stable Cu and Pb isotopes // Chemical Geology. 2019, vol. 515, pp. 61—76. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.03.026.

3. Dulya O. V., Bergman I. E., Kukarskih V. V., Vorobeichik E. L., Smirnov G. Y., Mikryukov V. S. Pollution-induced slowdown of coarse woody debris decomposition differs between two coniferous tree species // Forest Ecology and Management. 2019, vol. 448, pp. 312—320. DOI: 10.1016/j.foreco.2019.06.026.

4. Антонинова Н. Ю., Собенин А. В., Шубина Л. А. Оценка возможности использования промышленных отходов при формировании геохимических барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 12. — С. 78—88. DOI: 10.25018/02361493-2020-12-0-78-88.

5. Салпагарова С. И., Салпагарова З. И. Воздействие Урупского горнообогатительного комбината на окружающую среду // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. — 2018. — Т. 12. — № 1. — С. 88—93.

6. Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace elements in soils and plants. CRC. Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2011.

7. Дьяченко В. В., Матасова И. Ю. Региональные кларки химических элементов в почвах Европейской части юга России // Почвоведение. — 2016. — № 10. — С. 1159—1166. DOI: 10.1134/S1064229316100069.

8. Antoniadis V., Shaheen S., Levizou E., Shahid M., Niazi N., Vithanage M., Ok Y., Bolan N., Rinklebe J. A critical prospective analysis of the potential toxicity of trace element regulation limits in soils worldwide: are they protective concerning health risk assessment? A review // Environment International. 2019, vol. 127, pp. 819—847. DOI: 10.1016/j.envint.2019.03.039.

9. Неаман А., Яньез К. Фиторемедиация почв, загрязненных выбросами медеплавильного производства в Чили. Результаты десятилетних исследований // Почвоведение. — 2021. — № 12. — C. 1564—1572. DOI: 10.1134/S1064229321120085.

10. Kolesnikov S., Timoshenko А., Minnikova T., Tsepina N., Kazeev K., Akimenko Y., Zhadobin A., Shuvaeva V., Rajput V. D., Mandzhieva S., Sushkova S., Minkina T., Dudnikova T., Mazarji M., Alamri S., Siddiqui M. H., Kumar Singh R. Impact of metal-based nanoparticles on cambisols microbial functionality, enzyme activity and plant growth // Plants. 2021, vol. 10, no. 10, article 2080. DOI: 10.3390/plants10102080.

11. Яковлев А. С., Евдокимова М. В. Подходы к нормированию загрязнения почв в России и зарубежных странах // Почвоведение. — 2022. — № 5. — С. 631—641. DOI: 10.31857/S0032180X22050136.

12. Araújo E., Strawn D. G., Morra M., Moore A., Ferracciú Alleoni L. R. Association between extracted copper and dissolved organic matter in dairy-manure amended soils // Environmental Pollution. 2019, vol. 246, pp. 1020—1026. DOI: 10.1016/j.envpol.2018.12.070.

13. Ju W., Liu L., Fang L., Cui Y., Duan C., Wu H. Impact of co-inoculation with plantgrowth-promoting rhizobacteria and rhizobium on the biochemical responses of alfalfa-soil system in copper contaminated soil // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019, vol. 167, pp. 218—226. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2018.10.016.

14. Колесников С. И., Тимошенко А. Н., Казеев К. Ш., Акименко Ю. В., Мясникова М. А. Оценка экотоксичности наночастиц меди, никеля и цинка по биологическим показателям чернозема // Почвоведение. — 2019. — № 8. — С. 986—992. DOI: 10.1134/S106422931 908009X.

Литературу с п. 15 по п. 21 смотри в REFERENCES.

22. Фокина А. И., Ашихмина Т. Я., Домрачева Л. И., Горностаева Е. А., Огородникова С. Ю. Тяжелые металлы как фактор изменения метаболизма у микроорганизмов (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. — 2015. — № 2. — С. 5—17.

23. Fernández-Calviño D., Nóvoa-Muñoz J. C., López-Periago E., Arias-Estévez M. Changes in copper content and distribution in young, old and abandoned vineyardacid soils due to land use changes // Land Degradation and Development. 2008, vol. 19, pp. 165—177. DOI: 10.1111/ j.1398-9995.2007.01620.

24. Шеин Е. В. Гранулометрический состав почв: проблемы методов исследования, интерпретации результатов и классификаций // Почвоведение. — 2009. — № 3. — С. 309— 317.

25. Minkina T. M., Motuzova G. V., Mandzhieva S. S., Nazarenko O. G. Ecological resistance of the soil-plant system to contamination by heavy metals // Journal of Geochemical Exploration. 2012, vol. 123, pp. 33—40.

26. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). — М.: Наука, 1990. — 261 с.