农业用地土壤重金属污染及其变化趋势的评估

ECOBALTICAFEB-2021IOP确认系列：地球与环境科学皇家物理学会出版社doi：10.1088/1755-1096（2022）农业用地土壤污染程度评估D M Shurupov1，V Kosolapov2，I Savchenko3 and F Switala41彼得大帝圣彼得堡理工大学，29 Polytechnicheskaya街，俄罗斯圣彼得堡2FWRC WPA，莫斯科地区，Lobnya，141055，俄罗斯3全俄药用和芳香植物科学研究所，7 Grina st. 117216，莫斯科，俄罗斯4萨马拉国立技术大学，244，Molodogvardeyskaya街，俄罗斯萨马拉，443100电子邮件：shurupov.dm @ yandex.ru抽象。本文以俄罗斯联邦科特林岛各地区为例由于军事设施、工厂和通过大坝的交通繁忙，这个从不同地区的Kotlin岛的土壤进行了研究，其中存在的重金属。这些地区的农业活动有限。在选定地区的地点进行了多重抽样。样品在X射线光谱仪上进行了检验.在取样地点与各种重金属污染程度之间建立了关系与其他科学家以前获得的数据进行了比较，并确定了污染变化的趋势。降低污染水平的建议措施。1. 介绍目前，地球生态系统的技术负荷急剧增加[1-8]。有很多原因导致这种负荷的增加[7-15]。在大多数情况下，它们应该一起考虑，因为它们之间有联系[9-12，16-21]。但其中之一是常见的所有情况下，它是与人类对生态系统的负载缺乏适当的控制[8-11，16-20，22-28]。在这种情况下，人、动物和植物的健康受到损害[2，3，8-12，22-25，29-33]。位于这些地区的农业用地出现了非常困难的情况人类每年消费越来越多的产品[29，31，34-37]。由于几个原因，这些土地很难停止使用[25-27，34，35，38-41]。在这种情况下，财政问题尤其严重所有这些都导致土壤中污染的增加，并积累起来。污染物中最大的危险是重金属，它们具有很长的衰变期[23-27，39，42-45]。位于大城市附近的小城镇，在其附近进行农业，非常容易受到这种污染[23，29，36，46-48]。为了解决这些问题，需要不断研究这些过程以科特林岛为例，它位于芬兰湾，靠近圣。圣彼得堡.根据各种消息来源，科特林岛目前的自然和土壤状况并不令人满意。污染以重金属和污染物为主。在一些地方，这些物质的浓度比规定的水平高出许多倍在岛上有大量的本作品的内容可以在知识共享署名3.0许可协议的条款下使用。本作品的任何进一步分发都必须保留作者和作品标题、期刊引用和DOI的归属。由IOP Publishing Ltd许可出版1ECOBALTICAFEB-2021IOP确认系列：地球与环境科学皇家物理学会出版社doi：10.1088/1755-1096（2022）2煤和燃油锅炉是严重的空气污染源，通过空气和土壤。俄罗斯联邦其他农村地区也经常使用这种锅炉房。此外，车辆密集流动造成的空气污染也对土壤污染起到了一定作用，环形公路通车后，车辆密集流动大大增加。海港在土壤上提供了额外的负荷。对自然环境的强烈技术影响导致它失去了自我净化的能力[49，50]。在主要污染物中，重金属占据了一个特殊的位置，其中大部分土壤中的重金属以水溶性、离子交换和松散吸附的形式存在。因此，为了评估其在科特林岛土壤中的环境危害，不仅需要确定金属的总量，而且还需要确定其相关形式。土壤中重金属的毒性通过农产品间接影响人体。一个人，消费这些产品，积累重金属。生物区系的变化导致植物突变，其消费的好处减少。因此，必须不断监测农业土壤中重金属的状况。2. 方法和装置为了检查科特林岛领土上土壤和植被的污染情况，在各个区域进行了选择。土壤采样点见图1。图1. Kotlin岛地图及土壤采样区。这些地方不是随机选择的，因为它们以前被其他科学家研究过[49]。对干燥、粉碎和过筛的土壤样品进行了分析，测定了一些重金属的含量，如：Pb、Cd、Zn、Cu、Cr、Mn、Fe。该研究使用X射线荧光光谱仪S2 STAIA进行应当指出，在标记区进行了多次取样。这是必要的，以便排除可能与点污染有关的意外排放。然后，计算该区域中每种重金属这些数据提供了更多的信息ECOBALTICAFEB-2021IOP确认系列：地球与环境科学皇家物理学会出版社doi：10.1088/1755-1096（2022）3以图表的形式呈现。在此之前，研究结果以这种形式呈现。3. 实验研究和讨论我所获得的研究结果表明，该岛领土上的土壤受到一些重金属的从环境安全的角度来看，特别令人感兴趣的是土壤中潜在重金属（Pb、Cr、Zn、Cu、Co、Mn、Ni）的含量，为此制定了最大允许浓度指标。从调查结果可以得出结论，这些金属在科特林岛领土土壤中的浓度差异很大。在某些情况下，它们显著超过了既定的MPC值。因此，全岛不同区域的锰、锌、铜、铅、铬、镍的含量范围分别为135 ~ 965 mg/kg、45-370 mg/kg、30-174 mg/kg、19-380 mg/kg、20 ~ 75 mg/kg、10-60mg/kg。研究表明，有必要将科特林岛的区域划分为与喀琅施塔得市相关的区域和与其相邻的领土研究结果表明，城市中心居民区的土壤受到这些金属的污染更严重岛上西南部和东北部海岸沿线的休闲区土壤污染较少对喀琅施塔得市土壤中重金属含量的评价表明，在市中心，Zn含量在2.76-6.67 MPC之间，Cu含量在2.6-5.25 MPC之间，Pb含量在3.4- 12.0 MPC之间，而在娱乐区，这些指标要低得多，Zn含量为1.4-1.84，Cu为0.94-1.27，Pb为2.4。在该岛东北部和西南部的海岸线，几乎没有观察到过量浓度，这些物质的MPC值为Zn - 0.7-0.85，Cu - 1.0- 1.2和Pb - 0.6 -0.7。对土壤和土壤的研究还表明，喀琅施塔得中心的铁含量较高kg.城市不同地区锰的含量为280-970 mg/kg，不超过MPC等于1500 mg/kg。Sr、Y、V等金属的浓度也在正常范围内。例如，在图。图2显示了所研究区域中一些重金属浓度的比较直方图图2. Kotlin岛各区域土壤中重金属含量的分布（mg/kg）。ECOBALTICAFEB-2021IOP确认系列：地球与环境科学皇家物理学会出版社doi：10.1088/1755-1096（2022）4在农业植物生长的地方，土壤中高浓度的污染金属导致这些金属在植物有机体中的积累增加。众所周知，植物作为使用植物修复方法对土壤污染进行生物处理的可能对象受到一定的关注。在对科特林岛领土进行生态调查期间，进行了土壤和植物样本的联合收集，例如：药用植物、三叶草、母亲和继母，以及牛蒡、艾草和油菜。这一选择取决于它们在研究区域的分类隶属关系和丰度。从所获得的数据可以看出，在土壤重金属污染相对较高的条件下，大多数金属集中来自土壤，但同时它们主要积累在植物的根部而不是地上部分[51-58]。在这种情况下，不会发生土壤清洁。4. 结论根据所获得的数据，可以得出结论，重金属中的主要污染物是铅，其最高的MPC过量已经建立。这是由于交通量大。高速公路上应该安装挡风玻璃以减少污染。接下来是Cu和Zn。与其他研究的数据相比，其浓度也有所增加。锌的存在与锅炉房的活动有关。这个问题只能通过改用燃气锅炉来解决无法确定铜浓度增加的原因Mn、Cr和Ni的含量未超过MPC的既定值。因此，在科特林岛的一些地区，有必要停止农业活动，并使用减少土壤中铅浓度的特殊植物（例如荨麻）种植来清理领土。它还降低了土壤中铜的浓度。然后再回到利用这些土地进行农业的问题上。引用[1]DavydovR V，TikalovA V，ChulkinS G，BykovaN N和ValiullinL R 2021物理学杂志：会议系列1942（1） 012058[2]PodgornovN S，Davydov R V，ZotovD K，ChusovA N和CheremisinA V 2021物理学杂志：会议系列1942（1） 012059[3]Davydov R，PolyakovN，KorenchenkovaD，Rud'V和KrasnoscshekovV 2021物理学杂志：会议系列1942（1） 012057[4]LenetsV A，TarasenkoM Yu，RodyginaN S和MorozA V 2018物理学杂志会议系列1038（1）012037[5]Myazin N，Yushkova V和N.Taranda N 2019物理学杂志：会议系列1410（1）012130[6]Logistics， 达维多夫河 维索茨基M， 杜德金五世 和 Rud V 2019物理学杂志会议系列1368（2）022056[7]Davydov V，Nikolaev D，Bukharov G和Pavlova Z2020年电气工程和光子学2020年IEEE国际会议论文集，EExPolytech（Saint-Petersburg）vol. 9243948，p. 227-229[8]MorozA，CheremisinA，MeshalkinV和SemenovaN 2020IOP会议系列：地球与环境科学578（1） 012006[9]CheremisinA V，GureevaI M，BriushininA A A，SavinD D和MozhaykoA A A 2021物理学杂志：会议系列1942（1） 012094[10] RukinE V，DavydovV V，DudkinV I和RudV Y 2019物理学杂志：会议系列1368（4）042011[11]MyazinN S和YushkovaV V 2019物理学杂志：会议系列1400（6） 066008[12]DavydovR，AntonovV和AngelinaM 2019 2019IEEE电气工程和光子学国际会议论文集，EExPolytech 2019卷8906791页。42- 45ECOBALTICAFEB-2021IOP确认系列：地球与环境科学皇家物理学会出版社doi：10.1088/1755-1096（2022）5[13]Moroz A，Malanin K和Krasnov A2019年2019年设计和测量国际会议论文集，ADMInC（圣彼得堡）第8969090页。一一四至一一六[14]Moroz A 2019物理学杂志：会议系列1368（2） 022024[15] MorozA，MalaninK， KrasnovA和 Rud电话：1400（4）044009[16] Moroz A V，Rud V Yu，Rud Yu V，Shpunt V Ch和Glinushkin A P 2018物理学杂志会议系列1135（1）012060[17] Glinushkin A，Molnár J，Akimov T，Beloshapkina O和Diuldin M 2019IOP会议系列：地球与环境科学390（1）012015[18]Grevtseva A S，Davydov R V和Rud'V Yu 2019物理学杂志：会议系列1326（1）012043[19]Grevtseva A和Rud V 2020CEUR研讨会论文集2667 15-18[20]彼得罗夫A A 2015计算机科学讲义（包括人工智能子系列讲义和生物信息学讲义）9247739-744[21]GrevtsevaA S，SmirnovK J和Rud V Yu 2018物理学杂志：会议系列1135（1）012056[22]Nikolaev D，Chetiy V和Dudkin V 2020IOP会议系列：地球与环境科学578（1） 012052[23]Kudryashova I S，Rud V Yu，Rud Yu V，Shpunt V Ch，Glinushkin A P and Bykova N N 2017物理学杂志：会议系列929（1）012021[24]Smirnova S和NikolaevD 2020物理学杂志：会议系列1695（1） 012136[25] GrevtsevaA S，SmirnovK J和GreshnevikovK V 2019物理学杂志：会议系列1368（2）022072[26]Gryznova E，Grebenikova N，Ivanov D和Bykov V 2019IOP会议系列：地球与环境科学390（1）012044[27]Gryznova E，Batov Y和Myazin N 2019E3S会议网络14009001[28]Kallenchenko V P，Glinushkin A P，Minkina T M，Ss. 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