Содержание кальция и магния в питьевых подземных водах и техногенно - загрязненных почвах в Оренбургской области

THE CONTENT OF CALCIUM AND MAGNESIUM IN DRINKING GROUNDWATER AND TECHNOLOGICALLY POLLUTED SOILS IN THE ORENBURG REGION

Victoria Kuzovkina

Student, Orenburg State University, Russia, Orenburg

Daria Makarova

Student, Orenburg State University, Russia, Orenburg

Salnikova Elena Vladimirovna.

Doctor of Biological Sciences, Candidate of Chemical Sciences, Head of the Department of Chemistry, Orenburg State University, Russia, Orenburg

Аннотация. В современном мире актуальной проблемой является определение содержания металлов в подземных водах и техногенно-загрязненных почвах, так как они являются неотъемлемой частью жизнедеятельности человека и растительных организмов. В статье описано определение содержание ионов кальция и магния в водах и почвах Оренбургской области.

Abstract. In the modern world, the urgent problem is the determination of the content of metals in groundwater and technologically polluted soils, since they are an integral part of the life of humans and plant organisms. The article describes the determination of the content of calcium and magnesium ions in the waters and soils of the Orenburg region.

Ключевые слова: вода; почва; ионы кальция и магния; жесткость; Оренбургская область; титриметрический метод.

Keywords: water; the soil; calcium and magnesium ions; rigidity; Orenburg region; titrimetric method.

Человек на 70-80 % состоит из воды, которая является основным растворителем. Так как вода является переносчиком ферментов, гормонов, кислорода и солей в организме человека, то особое внимание необходимо уделять химическому составу воды. Ведь чем больше в воде посторонних примесей, тем она хуже растворяет различные полезные вещества [1].

Абсолютно чистая вода в природе не встречается. Соприкасаясь с другими макро- и микроэлементами, она обогащается различными минералами, в частности, солями кальция и магния. Именно их содержанием обусловлено такое свойство, как жесткость: чем больше в воде солей кальция и магния, тем она жестче. Жесткость воды отражает суммарное содержание ионов кальция и магния [8, с. 53]. Общaя жесткость воды равна сумме количеств миллимоль – эквивaлентов ионов кальция и мaгния, содержащихся в 1 дм³ воды [7, с. 5]. С жесткостью до 4 ммоль∙экв/л, вода считается мягкой, от 4 до 8 ммоль∙экв/л средней жесткости, от 8 до 12 ммоль∙экв/л жесткой, более чем 12 – очень жесткой [6, с. 30]. За последние пять лет в Оренбургской области наблюдается положительная динамика по улучшению качества питьевой воды. В эпидемиологическом отношении она абсолютно безопасна для населения.

Для воды Оренбургского региона характерно недостаточное содержание кальция, что может повлиять на нормальное функционирование человеческого организма. Вкус воды зависит от содержания кальция и магния в воде. Вода с большим содержанием ионов магния горьковатая на вкус. Длительное использование жесткой воды может привести к серьезным заболеваниям желудка, нарушениям солевого обмена, развитию мочекаменной болезни и остеохондроза. Соли кальция и магния, соединяясь с животными белками, получаемыми из пищи, оседают на стенках желудочно-кишечного тракта. В результате это может вызвать нарушение перистальтики (сокращение) органов пищеварения, дисбактериоз, нарушение работы ферментов и в конечном итоге спровоцировать отравление организма [4, с. 201].

Жесткая вода пагубно влияет не только на здоровье человека, но еще приносит много неприятностей в быту. Она нежелательная для мытья посуды, так как жирные кислоты взаимодействуют с ионами магния и кальция и перестают участвовать в пенообразовании, а при стирке – ткани быстро изнашиваются и тускнеют. Значительный вред наносится бытовой технике, потому что соли кальция и магния осаждаются на нагревательных элементах, при этом образуется накипь (твердые известковые отложения), которая довольно часто способствует поломке оборудование.

Проходя через известковые горные породы и почвы, природная вода обогащается солями калия и магния и становится жесткой [6, с. 32]. Почва является основным средством сельскохозяйственного производства. Главное качество почвы – это плодородие, то есть способность накапливать питательные элементы для обеспечения благоприятных условий жизнедеятельности растений.

Кальций и магний играют главную роль в формировании почвенного покрова. Соединения металлов устойчивы в почвенных условиях и участвуют в образовании основного минералогического скелета почвы, играют важную роль в ионообменных процессах, в формировании состава почвенных растворов.

Важную роль в формировании почвенного плодородия играет обменная поглотительная способность почв, которая сводится к поглощению из почвенного раствора катионов. Состав поглощенных катионов определяет емкость почвы, её структуру и плодородие. Если поглощающий комплекс насыщен преимущественно кальцием и магнием, то почва хорошо оструктурена, обладает агрохимически благоприятными водно-физическими характеристиками и высоким плодородием [5].

Также кальций и магний являются важными элементами в составе растений. Растения поглощают из почвы ионы кальция и магния, а также другие питательные вещества. В почву все питательные вещества попадают искусственным (удобрения) или естественным путем (дождевая вода, отмершие частицы растений и микроорганизмов)

Кальций – жизненно необходим для образования новых клеток, так как является структурным элементом клеточных оболочек. Кальций поглощают только молодые части растения и его основная роль – это поддержание в растениях баланса питательных веществ, для целостности плазмалеммы. Дефицит кальция сдерживает рост всех частей растения. Это может привести к недостатку других необходимых растению элементов из-за слабо развитой корневой системы.

Магний – жизненно необходим растениям для образования хлорофилла, где он является единственным металлом. Магний легко переносится из одной части растения в другую. О недостатке магния может свидетельствовать осветление зеленой окраски нижних листьев. Магний увеличивает синтез белка и является носителем фосфатов. Из вышеперечисленного следует, что данная тема актуальна в теоретическом и практическом отношениях исследования содержания ионов магния и кальция в подземных водах и техногенно-загрязненных почвах Оренбургской области.

Цель исследования: определить содержание ионов магния и кальция в подземных водах и техногенно-загрязненных почвах Оренбургской области.

Объект исследования: подземные воды и техногенно-загрязненные почвы Оренбуржья.

Территория Оренбургской области подразделяется на 35 районов. Содержание кальция и магния в подземных водах определяли титриметрическим методом по ГОСТ 31954-2012 [9]. 

На рисунке 1 представлены результаты исследования по содержанию кальция и магния в подземных водах Оренбургской области.

Рисунок 1. Концентрация ионов кальция и магния в подземных водах Оренбургской области

Видно, что в подземных водах г. Новотроицка, а также Курманаевского, Кваркенского и Бузулукского районов значение показателя жесткости колеблется от 7,2 до 7,61 ммоль∙экв/л.

Нами установлено, что превышение ПДК (7 ммоль∙экв/л) [3] по жесткости наблюдается в подземных водах районов Пономаревского, Тоцкого и Кувандыкского в 1,2 раза, Саракташского в 1,3 раза, Ясненского и Илекского в 1,4 раза, Абдулинского в 1,7 раза и Оренбургского в 3 раза.

Содержание кальция и магния в техногенно-загрязненных почвах определяли по ГОСТу 26428-85 [2].

На рисунке 2 представлены результаты исследования по содержанию ионов кальция и магния в техногенно-загрязненных почвах Оренбургской области.

Рисунок 2. Содержание кальция и магния в техногенно-загрязненных почвах Оренбургской области

Избыток ионов кальция и магния наблюдается в глинистых почвах. Оренбургская область богата черноземными землями, и как правило избытка ионов кальция и магния не обнаруживается, так как они легко вымываются из почвы.

Из 25 обследованных районов Оренбургской области в Абдулинском, Новоорском, Домбаровском, Саракташском, Адамовском, Тоцком районах и в г. Новотроицк, образцах почвы, было обнаружено повышенное содержание ионов кальция и магния в пределах от 10,4 до 14,85 ммоль∙экв/л. В остальных районах области, таких как, Илекский, Сорочинский, Асекеевский и других районах, содержание кальция и магния находится в пределах нормы от 1,6 ммоль∙экв/л до 9,41 ммоль∙экв/л

Таким образом, сравнив результаты исследований по содержанию ионов кальция и магния в подземных водах и техногенно-загрязненных почвах Оренбургской области, необходимо отметить следующее:

• умягчать воду лучше всего фильтрами и специальными системами очистки воды.

• для повышения содержания ионов кальция и магния в почву необходимо вносить известковые удобрения и доломитовую муку.