Assessment and Forecast of Soil Conditions of the Central Ciscaucasia and the Caucasus with Chromium Contamination

Laboratory simulation of pollution with chromium (VI) oxides of 11 main types and subtypes of soils in the Central Ciscaucasia and the Caucasus was carried out: ordinary chernozems (Och), leached soil (Ls), podzolic soil (Ps), modal soil (Ms), redzina soil (Rs) , dark gray forest soil (Dgfs), slightly unsaturated brown forest soil (Subs), mountain-meadow soddy soil (Mmss), soddy-torfy soil (Sts), chernozemic soil (Chs), mountain meadow steppe soil (Mmsts). Impact analysis of 100, 1000 and 10000 mg/kg of chromium on the most sensitive and informative indicators of soil conditions (number of bacteria, enzyme activity, plant growth and development) and ecological functions of soils were performed. Regional ecologically safe concentrations of total chromium in the studied soils were established: Chs – 85 mg/kg, Ls, Och, Dgfs, Subs, Sts – 110 mg/kg, Rs – 115 mg/kg, Och – 120 mg/kg, Mmss – 125 mg/kg, Ms – 135 mg/kg, Mmsts – 140 mg/kg. Predictive deterioration maps of the biological state and violation of the ecological and agrarian soil functionality in the Central Ciscaucasia and the Caucasus in case of contamination with concentrated chromium were developed, indicating a very high environmental hazard of chromium.

1. Kolesnikov S., Minnikova T., Kazeev K., Akimenko Y., Evstegneeva N. Assessment of the Ecotoxicity of Pollution by Potentially Toxic Elements by Biological Indicators of Haplic Chernozem of Southern Russia (Rostov region). Water, Air, and Soil Pollution. 2022. Vol. 233. No 1. P. 18. https://doi.org/10.1007/s11270-021-05496-3.

2. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. Boca Raton. FL, Crc Press. 2010. P. 548.

3. Колесников С.И., Евреинова А.В., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Изменение эколого-биологических свойств чернозема при загрязнении тяжелыми металлами второго класса опасности (Mo, Co, Cr, Ni). Почвоведение. 2009. № 8. С. 1007—1013.

4. Farid M., Saeed R., Ali S., Rizwan M., Ali Q., Nasir T., Abbasi G.H., Rehmani M.I.A., Ata-Ul-Karim S.T., Bukhari S.A.H., Ahmad T. Phyto-management of chromium contaminated soils through sunflower under exogenously applied 5-aminolevulinic acid. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2018. Vol. 151. P. 255—265. doi:10.1016/j.ecoenv.2018.01.017.

5. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М., Высш. шк., 1975. 342 с.

6. Afshan S., Ali S., Bharwana S.A, Rizwan M., Farid M., Abbas F., Ibrahim M., Mehmood M.A., Abbasi G.H. Citric acid enhances the phytoextraction of chromium, plant growth, and photosynthesis by alleviating the oxidative damages in Brassica napus L. Environ. Sci. Pollut. Res. 2015. Vol. 22. P. 11679—11689.

7. Farid M., Ali S., Rizwan M., Ali Q., Abbas F., Bukhari S.A.H., Saeed R., Wu L. Citric acid assisted phytoextraction of chromium by sunflower; morpho-physiological and biochemical alterations in plants. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2017. Vol. 145. P. 90—102.

8. Brown G.E., Foster A.L., Ostergren J.D. Mineral surface and bioavailability of heavy metals: A molecular-scale perspective. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. Vol. 96. P. 3388—3395.

9. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28 января 2021 г. N 2 "Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания". [Электронный ресурс]. URL:https://base.garant.ru/400274954/ (дата обращения 12.12.2021).

10. Алексеенко В.А., Суворинов А.В., Власова Е.В. Металлы в окружающей среде. Лесные ландшафты Северо-Западного Кавказа. М., Университетская книга, 2008. 260 с.

11. Дьяченко В.В., Матасова И.Ю. Региональные кларки химических элементов в почвах Европейской части юга России. Почвоведение. 2016. № 10. С. 1159—1166.

12. Казеев К.Ш., Колесников С.И. Атлас почв Азово-Черноморского бассейна. Ростов-на-Дону, Издательство Южного федерального университета, 2015. 80 с.

13. Грушко Я.М. Соединения хрома и профилактика отравлений ими. М., Медицина, 1964. 297 с.

14. Мамырбаев А.А., Засорин Б.В., Сатыбалдиева У.А. Характеристика условий труда на Актюбинском заводе ферросплавов. Гигиена труда и медицинская экология. 2010. № 1(26). С. 51—56.

15. Айбасова Ж.А. Загрязнение атмосферного воздуха выбросами предприятий хромовой промышленности. Медицинский журнал Западного Казахстана. 2005. №3(7). С. 13—19.

16. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. М., ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008. 85 с.

17. Водяницкий Ю.Н., Васильев А.А., Власов М.Н. Гидрогенное загрязнение тяжелыми металлами аллювиальных почв г. Пермь. Почвоведение. 2008. № 11. С. 1399—1408.

18. Ладонин Д.В., Кебадзе Н.Д. Сравнение различных способов разложения почв для определения содержания тяжелых металлов методом ИСП—МС. Тр. II Межд. конф. "Современные проблемы загрязнения почв". М., МГУ, 2007. С. 203—208.

19. Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters. Environmental Monitoring and Assessment. 2019. Vol. 191. No. 9. 54402. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3.