ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ФРАКЦИИ КАТИОНОВ Na+, K+, Mg2+, Ca2+ В ПОЧВАХ ЛЕСНЫХ МАССИВОВ ГОРОДА КАЗАНИ

Введение. В холодный зимний период большое количество снега может стать проблемой для дорожного движения. Противообледенительные соли широко используются для предотвращения образования льда на дорожных покрытиях, и разбрасывание этих солей по дороге является практикой, осуществляемой в течение многих лет в некоторых странах [1].

В России хлорид натрия (NaCl) является солью, а также соли Mg, Ca, K, наиболее часто используемой, из-за ее доступности, высокой эффективности и низкой стоимости. Однако, несмотря на преимущества решения проблемы гололеда на дорогах, неизбирательное использование огромных количеств талых солей может привести к серьезным экологическим последствиям, которые десятилетиями беспокоили ученых.

Следовательно, знание распределения концентрации солей в почвах может помочь оценить воздействие на окружающую среду вокруг дорог.

Повышение засоленности почвы может изменить почвенные условия и, следовательно, пригодность почвы для роста растений, особенно в районах, прилегающих к дорогам, которые зимой подвергаются засолке.

Из-за действия Na⁺ из противогололедной соли, которая производит обменный натрий, происходит выщелачивание таких ионов, как Ca²⁺, Mg²⁺ и K⁺.

Последние исследования солей против обледенения обнаружили существенное влияние на почвы, наземную растительность и водную фауну. Действие на почвы может включать понижение проницаемости почвы, поскольку Na⁺ рассеивает почвенные коллоиды.

Помимо этого, солевые катионы могут вытеснять и мобилизовать ионы металлов, включая тяжелые металлы, в почве. Кальций и магний, которые могут быть внесены в состав солей или средств против обледенения из ацетата кальция и магния, более активны в почве, чем Na⁺, поэтому, хотя Mg²⁺ и Ca²⁺ менее токсичны, чем Na⁺, они могут более эффективно вытеснять питательные вещества и мобилизовать металлы [2].

Цель работы: оценить содержание ионов K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, в лесной подстилке и почвах лесопарковых зон города Казани.

Методы. Отбор проб проводился весной 2022 года в лесных массивах парков города Казани. Массив 1 - ЦПКиО им. М. Горького, по расположению находится в центре города, где часто используются противообледенительные препараты. Лесопарк на Дубравной (массив 2) располагается на окраине города и имеет только лесные тропы, которые не обрабатываются вышеуказанными препаратами.

В каждом из массивов производился отбор лесной подстилки и поверхностного горизонта почвы из пяти участков, находящихся в разных участках парка. Почва и подстилка доставлялись в лабораторию, высушивались до воздушно сухого состояния, листва размалывалась до мелкодисперсного состояния, а почва размалывалась и просеивалась через сито с диаметром пор 1 мм. Затем были получены водные вытяжки для каждого из образцов. В водных вытяжках определяли содержание ионов кальция, магния, натрия и калия с помощью капиллярного электрофореза (Капель – 105М, Люмекс, Россия), по ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3.74-2012.

Результаты и их обсуждение. Результаты анализов показали, что суммарное содержание всех 4 элементов (K⁺, Ca⁺², Mg⁺², Na⁺) в зависимости от точки отбора для лесной подстилки варьировало в диапазоне от 302.5 – 2001.1 мг/кг, а для почв от 32.6 до 155.2 мг/кг.

В целом, даже максимальное содержание катионов, которые могут входить в состав солей не достигают опасных уровней засоленности.

Максимальное содержание в лесной подстилке обнаружено для ионов калия, которое составило 405.3 +- 316.4 мг/кг. Содержание катионов уменьшались в ряду K⁺> Ca⁺²> Mg⁺²> Na⁺ (Рис.1).

Рисунок 1. Содержание водорастворимых катионов в лесной подстилке

Наибольшее варьирование было характерно для Na⁺, коэффициент вариации для которого составил 129.8%.

Меньше всего варьировало содержание Mg²⁺ (КВ = 62.9%) и примерно сопоставимые коэффициенты вариации были получены для Ca²⁺ и K⁺ (КВ = 77.2 и 78.1% соответственно).

В почвах максимально содержание было обнаружено для Ca²⁺, которое составило 24.4 +- 24.7 мг/кг. Содержание катионов уменьшались в ряду Ca⁺²> K⁺> Mg⁺²> Na⁺(Рис.2).

Рисунок 2. Содержание водорастворимых катионов в почвах

Максимальный коэффициент вариации был обнаружен для ионов кальция, который составил 101,1%. Наименьший коэффициент вариации наблюдался у ионов калия и натрия (КВ = 60.5 и 61.5% соответственно), для магния коэффициент вариации составил 72.8%

Сравнение двух массивов, один из которых находится в центре города (массив 1), а другой на окраине (массив 2), показало, что значительных отличий по содержанию катионов на этих двух участках практически не наблюдалось за исключение кальция, содержание которого в массиве 1 было в два раза ниже чем в массиве 2.

Вариация показателей имела неоднозначный характер: в массиве 2 больше варьировало содержание калия, магния и кальция, а в массиве 1 – натрия.

Заключение. В целом результаты исследования показали, что почвы лесных массивов парков не загрязнены ионами кальция, натрия, магния и калия. В лесной подстилке аккумулировалось больше ионов, чем на поверхности почвы, а отсутствие существенной разницы в концентрациях элементов в массивах один из которых находится в центре города, а другой на окраине говорит о том, что нет существенного влияния городской среды или применения противообледенительные солей на почвы массива находящегося в центре города.