Загрязнение почв в зоне воздействия производства фосфорных удобрений

Ekaterina Yu. Elsukova; Ivan S. Nedbaev; Daria S. Kuzmina

doi:10.21638/spbu07.2022.406

Authors

Ekaterina Yu. Elsukova Saint-Petersburg State University, Institute of Earth Sciences, Universitetskaya embankment, 7-9, St. Petersburg, Russian Federation, 199034
Ivan S. Nedbaev Saint-Petersburg State University, Institute of Earth Sciences, Universitetskaya embankment, 7-9, St. Petersburg, Russian Federation, 199034
Daria S. Kuzmina Saint-Petersburg State University, Institute of Earth Sciences, Universitetskaya embankment, 7-9, St. Petersburg, Russian Federation, 199034

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu07.2022.406

Abstract

The soils of the Kingiseppsky district of the Leningrad region were studied in the zone of influence of the production of phosphorus fertilizers at a distance of up to 5 km from the pollution source. In 43 soil samples, the total content and mobile forms of heavy metals, sulfur, fluorine, phosphorus, calcium, magnesium, carbon, actual and potential acidity were determined. Three types of territories have been identified – conditionally background, reclaimed quarries, large man-made objects - phosphogypsum dumps and tailings. Exceedances of the MPC of mobile forms of elements in the conditionally background territory were revealed for copper, and for man-made objects - for manganese, copper, lead, nickel and zinc. The maximum gross content (in mg/kg) of barium (877), cadmium (1.5), copper (63), nickel (105), strontium (17,000), vanadium (218), zinc (107), antimony (1 ,86), chromium (103), phosphorus (13904), sulfur (1100) are typical for soils of technogenic objects. Barium, cobalt, manganese, lead, scandium, iron are evenly distributed over the study area. The average gross content of barium is 530, cadmium - 0.19, cobalt - 6, chromium - 32, copper - 14, iron - 22834, nickel - 16, manganese - 510, lead - 21, antimony - 0.36, scandium - 7 , vanadium - 48, zinc - 49, strontium - 627 mg/kg. At the same time, barium and lead are characterized by low variation; medium - cobalt, chromium, iron, manganese, scandium, zinc; high - copper, nickel, antimony, vanadium; abnormally high - cadmium and strontium. Medium mobility is characteristic of barium, increased mobility is characteristic of lead and nickel, manganese, copper and zinc are characterized by high mobility. Concentration coefficients of chemical elements in the soils of large technogenic objects calculated from the zonal background for podzolic soils: V(1.03); Zn(1,2); Ni(1,2); Cu(1.4); Sb(1.5); Pb(1.7); F(7,3); Ba(8); P(11.6); Sr(12.9); Ca(38.6). On the conditionally background territory: Zn (1,2); P(1,3); pb(2,2); F(1.5); Ba(12). Significant soil pollution and a decrease in the amount of organic matter are observed at man-made objects. In the conditionally background area, the amount and concentration of pollutants are decreasing. It is necessary to constantly monitor the ecological state of soils, especially their chemical pollution.

Keywords:

phosphogypsum, soil, heavy metals, mobile forms, phosphorus, sulfur, fluorine, strontium, calcium, magnesium, soddy-podzolic soils, reclaimed dumps

Downloads

Download data is not yet available.

References

Абакумов, Е. В., Гагарина, Э. И. (2006). Почвообразование в посттехногенных экосистемах карьеров на Северо-Западе Русской равнины. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та.

Абрамов, А. М., Галиев, Р. С., Соболь, Ю. Б. (2013). Организация производства РЗМ при комплексной переработке фосфогипса. В: Актуальные вопросы добычи, производства и применения редкоземельных элементов в России: материалы Всероссийской конференция по редкоземельным материалам «РЗМ-2013». Северск: Изд-во СТИ НИЯУ МИФИ, 2013, 60-64.

Воропаева, З. И., Троценко, И. А., Парфенов, А. И. (2011). Изменение свойств коркового солонца содового засоления при проведении однократной и повторной мелиорации фосфогипсом. Почвоведение, 3, 346-357.

Елсукова, Е. Ю., Недбаев, И. С., Цывкунова, Н. В. (2020). Воздействие добычи фосфоритов на кислотно-основные свойства почв. В: Экологическая деятельность и экологическое просвещение: региональный аспект: материалы Всероссийской научной конференции. СПб.: Изд-во Ленингр. гос. ун-та им. А. С. Пушкина, 55-59.

Иваницкий, В. В., Классен, П. В., Новиков, А. А., Стонис, С. Н., Эвенчик, С. Д., Яковлева, М. Е. (1990). Фосфогипс и его использование. М.: Химия.

Ковальский, В. В. (1974). Геохимическая экология. М.: Наука.

Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации (2021). Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2020 году. М.: ВИМС.

Неведров, Н. П., Проценко, Е. П., Глебова, И. В. (2018). Соотношение содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах Курска. Почвоведение, 1, 111-117.

Петренко, Д. В., Белюченко, И. С. (2012). Влияние отходов Белореченского химзавода на содержание стронция в окружающих ландшафтах. Экологический вестник Северного Кавказа, 1 (8), 4-79.

Плеханова, В. А. (2010). Проблема нормирования содержания кадмия в почве. Вестник Казанского государственного энергетического университета, 2 (5), 55-59.

Пляцук, Л. Д., Черныш, Е. Ю., Яхненко, Е. Н. (2015). Фосфогипсовые отходы в технологиях защиты окружающей среды. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського, 3 (1), 157-164.

Сает, Ю. Е., Ревич, Б. А., Янин, Е. П., Смирнова, Р. С., Башаркевич, И. Л., Онищенко, Т. Л., Павлова, Л. Н., Трефилова, Н. Я., Ачкасов, А. И., Саркисян, С. Ш. (1990). Геохимия окружающей среды. М.: Недра.

Сенькин, О. В., Опекунова, М. Г., Щербаков, В. М. (2000). Ландшафтно-экологическое картографирование и экологическая оценка нарушенных территорий с применением методов биоиндикации: учебно-методическое пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та.

Янин, Е. П. (2007). Скандий в окружающей среде (распространенность, техногенные источники, вторичные ресурсы). Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 8, 70-90.

Яшин, С. О. (2013). Технология и свойства модифицированных фосфогипсом битумоминеральных композиций: автореферат дис. … канд. техн. наук. [Ростов. гос. строит. ун-т]. Ростов н/Д.

Corton, T. M., Bajita, J. B., Grospe, F. S., Pamplona, R. R., Assis, C. A., Wassmann, R., Lantin, R. S. and Buendia, L. V. (2000). Methane emission from irrigated and intensively managed rice fields in Central Luzon (Philippines). Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, 37-53.

Gabhane, J., William, S. P. M. P., Bidyadhar, R., Bhilawe, P., Anand, D., Vaidya, A. N. and Wate, S. R. (2012). Additives aided composting of green waste: Effects on organic matter degradation, compost maturity, and quality of the finished compost. Bioresource Technology, 114, 382-388.

Oliveira, E. L. and Pavan, M. A. (1996). Control of soil acidity in no-tillage system for soybean production. Soil and Tillage Research, 38, 47-57.

Pérez-López, R., Álvarez-Valero, A. M. and Nieto, J. M. (2007). Changes in mobility of toxic elements during the production of phosphoric acid in the fertilizer industry of Huelva (SW Spain) and environmental impact of phosphogypsum wastes. Journal of Hazardous Materials, 148, 745-750.

Salminen, R., Chekushin, V., Bogatyrev, I., Fedotova, E., Tomilina, O., Zhdanova, L., Tenhola, M., Glavatskikh, S. P., Gregorauskiene, V., Kashulina, G., Niskavaara, H., Polischuok, A., Rissanen, K., Selenok, L. (2004). Geochemical atlas of eastern Barents region. Journal of Geochemical Exploration, 83 (1-3), xiii.

Shen, W., Zhou, M., Ma, W., Hu, J. and Cai, Z. (2009). Investigation on the application of steel slag-fly ash-phosphogypsum solidified material as road base material. Journal of Hazardous Materials, 164, 99-104.

Tayibi, H., Choura, M., Lopez, F. A., Alguacil, F. J. and Lopez-Delgado, A. (2009). Environmental impact and management of phosphogypsum. J. Environ. Manag., 90 (8), 237-238.

Wassmann, R., Lantin, R. S., Neue, H. U., Buendia, L. V., Corton, T. M. and Lu Y. (2000). Characterization of methane emissions from rice fields in Asia. III. Mitigation options and future research needs. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, 23-36.

Yang, F., Li, G., Shi, H. and Wang, Y. (2015). Effects of phosphogypsum and superphosphate on compost maturity and gaseous emissions during kitchen waste composting. Waste Management, 36, 70-76.