АНИОННО-КАТИОННЫЙ СОСТАВ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

УДК 54.062

АНИОННО-КАТИОННЫЙ СОСТАВ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

К.В. Осина, В.А. Арляпов, С.В. Горелова

С целью оценки состояния ураноземов Тульской области определен их анионно-катионный состав. Наиболее загрязненными являются почвы санитарно-защитных зон химических и металлургических предприятий. Полученные данные свидетельствуют о высоком уровне антропогенного загрязнения почв городов нитрат и сульфат-ионами в сравнении с фоновой зоной музея-заповедника Ясная Поляна. Установлено нарушение соотношения ^+/К+, являющегося важным параметром для формирования механизма устойчивости почв к засолению.

Ключевые слова: анионно-катионный состав почв, урбанизированные экосистемы, санитарно-защитные зоны предприятий, загрязнение почв нитратами, сульфатами, засоление почв, капиллярный электрофорез.

Загрязнение окружающей среды - одна из основных проблем, стоящих перед человечеством, которая требует комплексного решения. Загрязнённые почвы сельскохозяйственных угодий требуют уточнения границ загрязнения и комплекса реабилитационных мероприятий, направленных на их восстановление [1-3]. Одной из разновидностей химического загрязнения почв является засоление почв, антропогенными причинами которого служат сточные воды, промышленные газовые выбросы, транспорт и неконтролируемое внесение удобрений при обработке пахотных земель. Избыток некоторых ионов в почве может ухудшить ее плодородие и оказать токсическое воздействие на культивируемые растения [4]. Увеличение концентрации некоторых веществ в почве способствует их переносу по пищевым цепям, что негативно сказывается на здоровье живых организмов, том числе человека [5]. Накопление отдельных ионов, считавшихся традиционно относительно безвредными, на самом деле может приводить к загрязнению почв. Так, во многих странах, чтобы добиться повышения урожайности, фермеры применяют чрезмерное количество фосфорных удобрений [6], хотя на самом деле большая часть добавленного фосфата немедленно минерализуется и фиксируется, и лишь небольшая часть фосфатных удобрений вносится, используется для роста и развития сельскохозяйственных культур [7]. По данным исследований, практически во всех почвах содержится от 50 до 1500 мг / кг фосфора, однако большая часть этих фосфатов недоступна для растений из-за связывания с катионами в почве [8, 9].

Засоление почв стало серьезной глобальной сельскохозяйственной проблемой, которая угрожает целям устойчивого развития, связанным с продо-

вольственной безопасностью, сельским хозяйством, сохранением ресурсов и питанием. Высокие уровни засоления пагубно сказываются на физико-химических и биологических характеристиках почвы и функционировании растений [10]. Кроме того, засоление отрицательно сказывается на численности и распространении почвенных микроорганизмов. По данным исследований около 20 % орошаемых площадей в мире подвержены вторичному засолению [11]. Соли являются важными компонентами почвенной экосистемы, но из-за определенных условий окружающей среды избыток соли накапливается в почвенных горизонтах, что впоследствии ухудшает физико-химические и биологические свойства почвы [12]. Основными катионами засоленной почвы являются натрий (№+), кальций (Са2+), магний (Mg2+), калий (£+), а основными анионами являются хлорид (С1-), сульфат ^042-) и нитрат (Ш3-) ионы [13].

Предотвращение загрязнения почв подвижными формами ионов требует понимания их антропогенных источников. Оценка качества среды - принципиально важная задача при планировании и осуществлении любых мероприятий по природопользованию, охране природы и обеспечению экологической безопасности [14].

Целью настоящей работы являлось проведение сравнительного анализа содержания водорастворимых форм основных анионов (О-, SO42-, NO3-, F-, PO43-) и катионов (ЛИД №+, Ba2+, Ca2+) в почвах урбанизированных экосистем и санитарно-защитных зон промышленных предприятий на примере Тульской области. Состояние почв Тульской области считается неудовлетворительным, что связано с наличием большого числа предприятий, все возрастающими отходами производства и потребления и с нерациональным природопользованием [15].

Объекты и методы исследования

Отбор образцов почвы проводился по стандартной методике ГОСТ 28168-89 в июле 2019 году методом «конверта» путём усреднения материала не менее 5 частных проб с пяти точек площадью 10х10 м2 [16]. Глубина про-боотбора 0...20 см. Объединённую пробу составляли путём смешивания точечных проб, отобранных на одной пробной площадке. Масса объединённой пробы составляла не менее 1 кг. Пробы высушивались до воздушно-сухого состояния при температуре 40 °С, растирались и просеивались через сито с диаметром отверстий 1 мм.

Определение активной кислотности производили согласно ГОСТ 26423-85, обменной кислотности согласно ГОСТ 26483-85 [17, 18].

Определение водорастворимых катионов и анионов в образцах почвы проводили в соответствии с ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3.74-2012 и ПНД Ф 16.1:2:2.3:2.2.69-10, соответственно [19, 20]. Анализ анионно-катионного со-

става в почвенных образцах осуществляли с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель-104Т» и программного обеспечения «МультиХром 1.5х». Условия проведения анализа ионного состава: длина волны 254 нм, температура 20 °С, ввод пробы 30 мбар (5 с), напряжение +25 (анализ состава катионов), -17 (анализ состава анионов) кВ, время анализа 7 мин. Полученные в ходе химического анализа концентрации ионов сравнивали с ПДК химических веществ в почве [21].

Результаты и обсуждение В качестве модельного региона исследований выбрана Тульская область, расположенная в центральной части Среднерусской возвышенности, граничащая с Московской, Рязанской, Орловской, Липецкой, Калужской областями. Модельный регион характеризуется высокой техногенной нагрузкой за счет мощной транспортной и промышленной инфраструктуры: воздействия предприятий металлургической, машиностроительной, химической, оборонной, топливно-энергетической, тяжелой и легкой промышленности. По данным выборочного федерального статистического наблюдения в 2018 [22 - 24] году выбросы в атмосферу вредных веществ организациями Тульской области составили 104 тыс. тонн.

Пробоотбор проводили в урбанизированных экосистемах и санитарно-защитных зонах (СЗЗ) автомагистралей и промышленных предприятий наиболее загрязненных районов области, почвы которых по данным предыдущих исследований характеризовались чрезвычайно высоким и высоким уровнями загрязнения [25, 26] (рис. 1).

Точки пробоотбора согласовывались также с картами атмосферных выпадений региона по наиболее токсичным компонентам. В качестве фоновых выбраны почвы Одоевского района области и территория музея-усадьбы Л.Н. Толстого «Ясная Поляна». Отбор проб почвы областного центра основывался на данных предыдущих проектов и картах загрязнений почв и осуществлялся с участков, почвы которых ранее были отнесены к умеренно-опасной и опасной категории [27].

Кислотность исследуемых почв Важнейшей характеристикой почвы, которая оказывает большое влияние на доступность элементов минерального питания для растений, перевод в растворимые формы двух и трехвалентных элементов, является кислотность. Активная (актуальная) кислотность почвы зависит от наличия в ней свободных ионов водорода, обменная (потенциальная) кислотность зависит также от наличия в почвенном поглощающем комплексе (ППК) обменных ионов водорода и алюминия и определяется путем их вытеснения Н+ и А13+ раствором нейтральной соли КС1. О состоянии почвы нельзя однозначно судить по актуальной кислотности, так как она сильно варьирует под действием различных

факторов. Потенциальная кислотность приобретает важное значение с учетом поступления в почвенный раствор различных соединений, особенно солей из атмосферных выпадений и корневых выделений растений.

Рис. 1. Карта-схема точек отбора проб Тульской области: г. Тула (1-26), Ефремовскийрайон (27-29), Чернскийрайон (30-33), Щёкинский район (34-37), Одоевский район (38-40), Узловской район (41-43), Ясногорский район (44-46), Киреевский район (47-49), Новомосковский район (50-56), Алексинский район (57-59),

Ясная Поляна (60-61)56

Из исследованных образцов почвы городских экосистем с различной степенью техногенной нагрузки, большая часть (80 %) характеризовалась нейтральной и близкой к нейтральной реакцией почвенного раствора. Щелочная реакция выявлена у 9,8 % образцов г. Тулы (№ 10, 17, 22, 24), г. Узловой (№ 42, 43) и г. Ясногорска (№ 44). В таких почвах возможен дефицит фосфатов, железа, цинка и марганца. Может наблюдаться развитие хлорозов растений, особенно при обильных осадках. С другой стороны, щелочная среда повышает нитрифицирующую способность почвы и обеспечивает хорошую микробиологическую активность, а также снижает токсическое воздействие тяжелых металлов на биоту.

Кислая реакция почв является основным фактором, препятствующим получению высоких урожаев и продуктивности произрастающих на них растений, а значит экосистем. Наибольшая продуктивность для большинства видов достигается при нейтральной или слабокислой реакции почвы. При по-

вышенной кислотности снижается емкость катионного обмена, ухудшаются некоторые водно-физические характеристики, концентрации алюминия, марганца и других элементов может достигать токсического уровня. Кроме того, наступает снижение поглощения воды корнями, вследствие чего растения испытывают физиологическую засуху.

Повышенная кислотность была выявлена в 9,8 % образцов г. Ефремов (№ 27) и г. Чернь (№ 33). При повышенной кислотности может наблюдаться пониженная доступность фосфатов вследствие экранирования железом с последующим нарушением энергетического обмена растений и угнетением роста. Кроме того, кислая реакция среды способствует поступлению ТМ в почвенный раствор, вследствие чего железо, марганец, медь и цинк -загрязнители урбаноземов Тулы могут оказывать на растения токсическое воздействие. При этом снижается микробиологическая активность почв и увеличивается роль микромицетов. Причиной повышенной кислотности являются атмосферные выпадения, содержащие оксиды серы и азота от предприятий химической промышленности, черной и цветной металлургии, автотранспортной эмиссии и ряда теплоэлектростанций, работающих на углях. В частности, источниками для повышения кислотности изученных почв могут быть: Ефремовский завод синтетического каучука, Ефремовский химический завод (один из крупнейших в РФ производителей серной кислоты).

Анионный состав почв урбанизированных экосистем

Тульской области

Многие минеральные и органические компоненты находятся в почве в виде водорастворимых катионов и анионов. При этом, источником анионов почвенного раствора и ППК могут быть как составляющие их основу горные породы и минералы, так и различные техногенные процессы. Определение анионно-катионного состава почв позволяет сделать заключение об их ресурсе для продуктивности сообществ, а также возможном токсическом воздействии на биоту.

Содержание водорастворимых хлоридов в исследуемых образцах варьировало в пределах 19 - 220 мг / кг и превышало значения концентраций, которые могут приводить к стрессовому воздействию на растения в 19,7 % исследуемых образцов. Превышения норм ПДК на содержание хлоридов -360 мг/кг в исследуемых почвах обнаружено не было. Фториды обнаружены в 6,5 % исследованных почв. В остальных образцах значение концентраций фторидов ниже порога определения, что приводит к низкому содержанию данного аниона в биоте и развивающимся проблемам с состоянием эмали зубов у населения региона. Превышения ПДК (10 мг/кг) по содержанию фторидов в урбаноземах модельного региона не обнаружено.

Большое значение для растений и экосистем в целом имеет содержание в почвах подвижных форм азота, доступных для поглощения корнями, что впоследствии определяет продуктивность сообществ, т.к. азот является важнейшей составляющей аминокислот, белков, энергетических эквивалентов клетки (АТФ и НАДФН2), участвует в пластическом и энергетическом обмене и передается по цепям питания только от продуцентов. Однако, высокие концентрации нитратов в почвах могут приводить к их накоплению в растениях и дальнейшей передаче по пищевым цепям. Содержание нитратов в исследованных урбаноземах составило от 27 до 510 мг/кг. Низким содержанием нитратов характеризовалось 37,7 % исследуемых почв. Превышения ПДК для нитратов (130 мг/кг) обнаружено в 32,8 % исследуемых почв в образцах почв (рис. 2). Образцы почв соответствуют промышленным зонам двух металлургических предприятий: ПАО Тулачермет и ПАО КМЗ и крупным автомагистралям города.

Рис. 2. Содержание нитрат-ионов отобранных образцов почв

Высокое содержание нитратов в почвах областного центра может быть связано с аэрозольными выбросами производств, автотранспортной эмиссией, воздушным переносом от железнодорожных путей. В районных городах - деятельностью крупных химических предприятий г. Новомосковск: «Химевро», «Procter and Gamble» - Новомосковск, «Базальтопластик», НАК «Азот», «Ин-терхим», Оргсинтез, «Объединение бытовой химии») и г. Щекино - ПО «Азот», Щекинский химкомбинат с ТЭЦ, ОАО «Химволокно». В г. Ефремове деятельностью предприятий Ефремовский завод синтетического каучука (ОАО «ЕЗСК») (синтетический каучук); Ефремовский биохимический завод

m о т о

600 -г 550 -500 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 -

1 4 5 7 8 21 22 24 29 34 50 53 54 55

(кормовые добавки); Ефремовский химический завод (ОАО «Щёкиноазот», Ефремовский филиал).

Поступление серы, являющейся компонентом ряда аминокислот и белков, коэнзима А (важнейшего регулятора и участника энергетического обмена в живых организмах) в биогеохимические циклы зависит от ее нахождения в виде растворимых соединений, в частности сульфатов в почвах. Поэтому как низкое, так и высокое содержание данного аниона может нанести ущерб экосистемам. В 9,8 % исследуемых урбаноземов содержание сульфатов ниже порога определения (3 мг/кг). Концентрация сульфатов превышала значения ПДК (160 мг/кг) в 24,6 % исследуемых почв: образцы г. Тулы (№ 1, 3, 16), г. Черни (№ 31), г. Одоева (№ 39) и г. Алексина (№ 59).

Причинами высокой концентрации сульфатов в почвах могут служить сжигание угля и нефтепродуктов, выбросы предприятий черной и цветной металлургии, химической промышленности области, а также производство и применение сульфатных удобрений.

Содержание фосфора в почве является критически важным для растений и экосистем в целом, т.к. фосфор входит в состав основных соединений любой живой клетки: фосфолипидов мембран, нуклеиновых кислот, энергетических эквивалентов. Как правило, фосфаты являются нерастворимыми или слаборастворимыми соединениями, что снижает доступность аниона для растений и построения первичного органического вещества биогеоценозов. Содержание фосфатов в исследованных почвах урбаноземов региона и промышленных почв составляло от 23 до 370 мг/кг, 42,6 % почв урбанизированных территорий бедны фосфором, что приводит к угнетению роста растений и к снижению продуктивности экосистем.

Для сравнения полученной концентрации фосфат-иона со значением ПДК для формы оксида фосфора (V) - 200 мг/кг, использовали переводной коэффициент, равный 1,49. Согласно полученным результатам, ПДК для фосфатов в почве превышено для образцов г. Тулы (№ 8, 18, 19, 23, 26), г. Ефремова (№ 27), г. Чернь (№ 30, 33), г. Щекино (№ 35), г. Одоева (№ 40) и г. Новомосковска (№ 50). Основными источниками фосфатов являются предприятия, выбросы которых содержат пылеватые фракции с большим количеством фосфатов, твердые производственные и бытовые отходы, сточные воды.

На рис. 3 представлено распределение суммарного содержания анионов в образцах урбаноземов и почвах СЗЗ промышленных предприятий Тульской области.

ш

0

1

0

1

го

си ^

I

I

сх 0) ч о о <и

0

1

сх го

600 -

500 -

400 -

300 -

200 -

> О

100 -

II

Хлорид -ион

Сульфат-ион

Нитрат-ион

Фторид-ион

Фосфат-ион

2 4 28 29 37 43 45 46 52 53 55 57 58 61

Рис. 3. Содержание анионов отобранных образцов почв

Содержание ионов в почве может увеличиваться за счет роста техногенного пресса и увеличения аэротехногенных атмосферных выпадений. Полученные данные свидетельствуют о высоком уровне антропогенного загрязнения почв городов нитрат-ионами в сравнении с фоновой зоной музея-заповедника Ясной Поляны. Наиболее загрязненными являются почвы СЗЗ химических и металлургических предприятий: №2 ПАО «Тулачермет», №4 ПАО «Косогорский металлургический завод», №46 - Ясногорский район, 1ЕК металл-пласт, №53 ПАО «Базальтопластик» и №55 "ЕвроХим".

Катионный состав почв Тульской области Катионы одно- и двухвалентных элементов, а также ион аммония являются макроэлементами для питания растений и важны для построения основных компонентов клеток и регуляции процессов биосинтеза. Особенное значение имеют ион аммония, калия, магния. Содержание определяемых катионов в почве не регламентируется нормативными документами. Установлено, что практически во всех образцах присутствуют катионы натрия, магния и кальция (рис. 4).

Ионы кальция играют важную роль в обеспечении устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды, фотосинтезе, процессе усвоения азота растениями и транспорте веществ [27]. Магний - входит в состав хлорофилла и играет важную роль в процессе фотосинтеза, ориентируя пироль-ные кольца молекулы в одной плоскости и позволяя улавливать кванты света, кроме того, является необходимым элементом в процессе трансформации фосфорных соединений. Содержание ионов магния в исследуемых образцах варьировало в пределах 5-60 мг/кг.

280

240

200

0) ^

I

I

сх 0) ч о о <в

0

1

сх го

160

120

80

¿Г 40

Аммоний-ион

Калий-ион

Натрий-ион

Магний-ион

Кальций-ион

ЯУ

I

2 4 28 29 37 43 45 46 52 53 55 57 58 61

Рис. 4. Содержание катионов отобранных образцов почв

Содержание ионов магния в урбаноземах низкое, что может быть связано с его прочным связыванием с глинистыми минеральными частицами почвы и невозможностью определения его в водной вытяжке. Низкое содержание магния в подверженных антропогенному воздействию почвах может в итоге привести к потере продуктивности экосистем региона.

В большинстве изученных образцов содержание иона калия и катиона аммония ниже порога определения, что является критичным для растительного покрова и фотосинтетических процессов в ходе которых вырабатывается кислород, поглощается углекислый газ и синтезируется органическое вещество.

Наибольшее содержание натрия обнаружено на придорожных территориях, что может быть связано с применением противогололедных средств в холодное время года. Высокие содержание натрия может оказывать токсическое действие на растительность и отрицательное воздействие на физическое состояние почвы. Следует отметить нарушение соотношения №+/£+, являющегося важным параметром для формирования механизма устойчивости почв к засолению [28]. В катионной группе доминируют ионы натрия (30-310 мг/кг), которые в почвах вытесняют ионы Ca2+ и Mg2+, что приводит к снижению поглотительной способности почв и усилению процессов осолонцевания.

Выводы

В результате проведенных исследований установлено, что в почвах санитарно-защитной зоны химических и металлургических предприятий Тульской области наблюдается превышение значений концентраций сульфат и нитрат ионов, которые могут приводить к стрессовому воздействию на растения, накапливаться в первичной продукции сообществ и влиять на физио-

логические процессы в биоте. Концентрация сульфатов превышала значения ПДК в 24,6 % исследуемых почв. 42,6 % почв урбанизированных территорий бедны фосфором, что приводит к угнетению роста растений, снижению продуктивности экосистем. Среди исследованных урбаноземов и почв промышленных территорий 9,8 % имели кислую и 9,8 % - щелочную реакцию среды. Таким образом, более 20 % урбаноземов в Тульской области испытывают высокую антропогенную нагрузку, подвергаясь закислению и выщелачиванию, засолению и загрязнению токсичными для биоты анионами. При этом большая часть исследованных почв содержит незначительные количества необходимых для жизнедеятельности растений катионов (K+, Mg2+) и анионов (фосфат-ион), что приводит к снижению продуктивности почв и экосистем в целом. В связи с этим, целесообразно проводить комплекс мер, направленных на снижение техногенного загрязнения почв и не допускать создания новых экологически опасных производств, а также провести реорганизацию имеющихся опасных для окружающей среды предприятий дополнительными системами очистки и рециклинга образующихся токсичных компонентов.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ в рамках научного проекта № 19-29-05257 «Техногенное загрязнение почв токсичными элементами и возможные методы его устранения».

Список литературы

1. Blum W. E. H. Functions of soil for society and the environment // Reviews in Environmental Science and Bio. Technology. 2005. V. 4. No. 3. P. 75-79.

2. Soil quality - A critical review / E.K. Bünemann [et al.] // Soil Biology and Biochemistry. 2018. V. 120. P. 105-125.

3. Monitoring and assessing anthropogenic influence on soil's health in urban forests: the case from Moscow City / E.A. Dovletyarova [et al.] // Adaptive soil management: from theory to practices. Springer, Singapore. 2017. P. 531-557.

4. Geilfus C.M. Chloride in soil: From nutrient to soil pollutant // Environmental and Experimental Botany. V. 157. 2019. P 299-309.

5. Середина В.П. Загрязнение почв: учебное пособие. Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2015. 346 с.

6. Cordell D., White S. Life's bottleneck: sustaining the world's phosphorus for a food secure future // Annual Review of Environment and Resources. 2014. Т. 39. P. 161-188.

7. De Wiel C.C.M.V., Der C.G.V., Linden O.E. Improving phosphorus use efficiency in agriculture: opportunities for breeding // Euphytica. 2016. V. 207. No. 1. P. 1-22.

8. Temporal and spatial changes in soil available phosphorus in China (1990-2012) / J. Ma // Field Crop Res., 192. 2016. P. 13-20

9. Phosphorus dynamics: from soil to plant / J. Shen [et al.] // Plant physiology. 156. 2011. P. 997-1005.

10. Potential risk assessment of soil salinity to agroecosystem sustainabil-ity: current status and management strategies / S. Sahab [et al.] // Science of The Total Environment. 2021. V. 764.

11. Potential risk assessment of soil salinity to agroecosystem sustainabil-ity: current status and management strategies / S. Sahab [et al.] // Science of The Total Environment. 2020. P. 144164.

12. Impact of salt stress on growth, productivity and physicochemical properties of plants: A Review / S.P. Yadav [et al.] // Int J Chem Stud. 2019. V. 7. P. 1793-1798

13. Qadir M., Ghafoor A., Murtaza G. Amelioration strategies for saline soils: a review // Land Degradation & Development. 2000. V. 11. No. 6. P. 501521.

14. Ефремова С.Ю., Шарков Т.А., Лукьянец О.В. Экологический мониторинг загрязнения почв // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. ВГ Белинского. 2011. №. 25. C. 568-571.

15. Анищенко Е.А. Доклад об экологической ситуации в Тульской области за 2018 год. Тула: Министерство природных ресурсов и экологии Тульской области. 2019.

16. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. Введ. 1990-04-01. М.: Стан-дартинформ. 2008. 7 с.

17. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. Постановление Госкомитета СССР по стандартам от 08.02.1985 № 283. М.: Изд-во стандартов, 1985. 10 с.

18. ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО. М.: Издательство стандартов, 1985. 10 с.

19. ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3.74-2012. Методика измерений массовой доли водорастворимых форм катионов в почвах, грунтах, глине, торфе, осадках сточных вод, активном иле, донных отложениях методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель». Москва, 2012. 29 с.

20. ПНД Ф 16.1:2:2.3:2.2.69-10. Методика измерений массовой доли водорастворимых форм хлорид-, сульфат-, оксалат-, нитрат-, фторид-, фор-миат-, фосфат-, ацетат-ионов в почвах, грунтах тепличных, глинах, торфе, осадках сточных вод, активном иле, донных отложениях методом капилляр-

ного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель». М., 2010. 41 с.

21. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. 2006. 15 с.

22. Доклад об экологической ситуации в Тульской области за 2018 год. Министерство природных ресурсов и экологии Тульской области. Тула. 2018. 127 c. https://www.tularegion.ru/tula/ekologiya/ecolog.pdf.

23. О санитарно-эпидемиологической обстановке в Тульской области в 2000 году Региональный доклад / под ред. Шишкиной Л.И. 102 с.

24. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Тульской области в 2016 году: Государственный доклад. Тула: Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Тульской области, 2017. 209 с.

25. Бурова О.В., Гаврилов О.В., Горбунов Е.Л. Учебные материалы по географии Тульской области: учеб. пособие. 2003. 56 с.

26. Toxic elements in the soils of urban ecosystems and technogenic sources of pollution / S.V. Gorelova, A.V. Gorbunov, M.V. Frontasyeva, A.K. Sylina // WSEAS Transactions on Environment and Development. 2020. 16. P. 608-618.

27. Шеуджен А.Х. Биогеохимия: Майкоп: ГУРИ ПП «Адыгея». 2003.

1028 с.

28. The role of Na+ and K+ transporters in salt stress adaptation in glyco-phytes / D. V. Assaha [et al.] // Frontiers in physiology. 2017. V. 8. P. 509.

Осина Кристина Викторовна, канд. хим. наук, доц., kristina-syundyukova@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Арляпов Вячеслав Алексеевич, д-р техн. наук, директор науч.-исслед. центра "Био-ХимТех", v.a.arlyapov@,tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Горелова Светлана Владимировна, канд. биолог. наук, доц., salix35@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANIONIC-CATIONIC COMPOSITION OF SOIL IN URBANIZED ECOSYSTEMS

OF THE TULA REGION

K.V. Osina, V.A. Arlyapov, S.V. Gorelova

In order to assess the state of soils in the Tula region, the anionic-cationic composition of soils was determined. The most polluted of the soils are of the sanitary protection zone of chemical and metallurgical enterprises. The data obtained indicate a high level of anthropogenic

pollution of soils of cities with nitrate and sulfate ions in comparison with the clean zone of the Yasnaya Polyana Museum-Estate. It was found that violation of the Na+ / K+ ratio, which is an important parameter for the mechanism of soil resistance to salinity, should be noted.

Key words: anion-cation components, urbanized ecosystems, sanitary protection zones of enterprises, soil contamination with nitrates, sulfates, soil salinity, capillary electrophoresis.

Osina Kristina Viktorovna, candidate of chemistry sciences, docent, kristina-syundyukova@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Arlyapov Vyacheslav Alekseevich, doctor of sciences in technology, director of the research center "BioChemTech", v.a.arlyapov@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Gorelova Svetlana Vladimirovna, candidate of biological sciences, docent, sa-lix35@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University

Reference

1. Блюм В. Э. Х. Функции почвы для общества и окружающей среды // Переосмысление в науке об окружающей среде и био. Технология. 2005. Т. 4. № 3. С. 75-79.

2. Качество почвы - критический обзор / Э.К. Бюнеманн [и др.] // Биология и биохимия почв. 2018. Т. 120. С. 105-125.

3. Мониторинг и оценка антропогенного воздействия на здоровье почвы в городских лесах: на примере города Москвы / Е.А. Довлетярова [и др.] // Адаптивное управление почвами: от теории к практике. Спрингер, Сингапур. 2017. С. 531-557.

4. Гейлфус К.М. Хлорид в почве: от питательного вещества к загрязнителю почвы // Экологическая и экспериментальная ботаника. Т. 157. 2019. Стр. 299-309.

5. Середина В.П. Загрязнение почв: учебное пособие. Томск: Изда-тельский Дом Томского государственного университета, 2015. 346 с.

6. Корделл Д., Уайт С. "Бутылочное горлышко" жизни: поддержание мирового уровня фосфора для обеспечения продовольственной безопасности будущего // Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов. 2014. № 39. С. 161-188.

7. Де Виль К.К.М.В., Дер К.Г.В., Линден О.Е. Повышение эффективности использования фосфора в сельском хозяйстве: возможности для селекции // Euphytica. 2016. Т. 207. № 1. С. 1-22.

8. Временные и пространственные изменения в доступном фосфоре в почве в Китае (1990-2012) / J. Ma // Field Crop Res., 192. 2016. P. 13-20

9. Динамика фосфора: от почвы к растению / Дж. Шен [и др.] // Физиология растений. 156. 2011. С. 997-1005.

10. Оценка потенциального риска засоления почвы для устойчивости агроэкоси-стемы: текущее состояние и стратегии управления / С. Сахаб [и др.] // Наука об окружающей среде в целом. 2021. V. 764.

11. Оценка потенциального риска засоления почв для устойчивости агроэкосисте-мы: текущее состояние и стратегии управления / С. Сахаб [и др.] // Наука об общей окружающей среде. 2020. С. 144164.

12. Влияние солевого стресса на рост, продуктивность и физико-химические свойства растений: Обзор / С.П. Ядав [и др.] // Int J Chem Study. 2019. V. 7. P. 1793-1798

13. Кадир М., Гафур А., Муртаза Г. Стратегии мелиорации засоленных почв: обзор // Деградация земель и развитие. 2000. Т. 11. № 6. С. 501-521.

14. Ефремова С.Ю., Шарков Т.А., О Лукьянец.В. Экологический мониторинг загрязнения почв // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. ВГ Белинского. 2011. №. 25. С. 568-571.

15. Анищенко Е.А. Доклад об экологической ситуации в Тульской области за 2018 год. Тула: Министерство природных ресурсов и экологии Тульской области. 2019.

16. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. Введ. 1990-04-01. М.: Стандартинформ. 2008. 7 с.

17. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. Постановление Госкомитета СССР по стандартам от 08.02.1985 № 283. Москва: Изд-во Стандартов, 1985. 10 с.

18. ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО. М.: Издательство стандартов, 1985. 10 с.

19. ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3.74-2012. Методика измерений массовой доли водорастворимых форм катионов в почвах, грунтах, глине, торфе, осадках сточных вод, активном иле, донных отложениях методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель». Москва, 2012. 29 с.

20. ПНД Ф 16.1:2:2.3:2.2.69-10. Методика измерений массовой доли водорастворимых форм хлорид-, сульфат-, оксалат-, нитрат-, фторид-, формиат-, фосфат-, ацетат-ионов в почвах, грунтах тепличных, глинах, торфе, осадках сточных вод, активном иле, донных отложениях методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель». Москва. 2010. 41 с.

21. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. 2006. 15 с.

22. Доклад об экологической ситуации в Тульской области за 2018 год. Министерство природных ресурсов и экологии Тульской области. Тула. 2018. 127 с. https://www.tularegion.ru/tula/ekologiya/ecolog.pdf .

23. О санитарно-эпидемиологической обстановке в Тульской области в 2000 году Региональный доклад / под ред. Шишкиной Л.И. 102 с.

24. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия насе-ления в Тульской области в 2016 году: Государственный доклад. Тула: Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потреби-телей и благополучия человека по Тульской области, 2017. 209 с.

25. Бурова О.В., Гаврилов О.В., Горбунов Е.Л. Учебные материалы по географии Тульской области: учеб. пособие. 2003. 56 с.

26. Токсичные элементы в почвах городских экосистем и техногенные источники загрязнения / С.В. Горелова, А.В. Горбунов, М.В. Фронтасьева, А.К. Силина // Труды WSEAS по окружающей среде и развитию. 2020. 16. С. 608-618.

27. Шеуджен А.Х. Биогеохимия: Майкоп: ГУРИ ПП «Адыгея». 2003. 1028 с.

28. Роль транспортеров Na+ и K+ в адаптации к солевому стрессу у гликофитов / Д. В. Ассаха [и др.] // Границы физиологии. 2017. V. 8. P. 509.