Сравнительный анализ результатов определения химических элементов в фоновых лесных почвах разными спектральными методами

Изучено содержание Fe, Mn, Ti, Zr, Ni, Co, Cr, Zn, Pb в почвенной массе и в гранулометрических фракциях: 1–0,25, 0,25–0,05, 0,05–0,01, 0,01–0,001, <0,001 мм гумусовых горизонтов почв, типичных для юго-восточной части Смоленско-Московской возвышенности. Содержание элементов в дерновоподзолистых суглинистых почвах на покровных и делювиальных суглинках, дерновых почвах склонов и днищ малых эрозионных форм определялось двумя методами: дуговым атомно-эмиссионным спектральным (АЭС-ДР), а также атомно-эмиссионным спектральным с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) и масс-спектральным с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). По данным ИСПметодов по сравнению с данными АЭС-ДР-метода содержание элементов в почвах оказалось более высоким: Mn – во фракции 0,25–0,05 мм; Fe и Ni – во фракции 0,05–0,01 мм; Fe, Ni, Co – во фракции 0,01–0,001 мм; Fe, Ni, Cr, Zn, Co – во фракции <0,001 мм. Метод анализа не повлиял на содержание: Fe и Ni – во фракции 0,25–0,05 мм; Co – во фракции 0,05–0,01 мм; Mn и Zn – во фракции 0,01–0,001 мм; Mn, Ti и Cu – во фракции <0,001 мм. В крупных гранулометрических фракциях содержание элементов, выявленное АЭС-ДР-методом, более высокое, чем определенное ИСП-методами, вследствие преобладания в них минеральных форм соединений. В илистой фракции, где содержание подвижных форм элементов максимально, результаты ИСП-методов слабо превышают данные АЭС-ДР-анализа или не отличаются от него. Регрессионный анализ показал корреляцию двух методов определения содержания элементов при рассмотрении широкого диапазона их концентраций. Применение полученных уравнений для прогноза содержания элементов может быть ограничено непостоянством дисперсии случайной ошибки регрессионной модели. По результатам обоих видов анализа, распределение содержания по гранулометрическим фракциям в почвенной массе полностью совпадает для Mn, Co, Pb, Zr, Cu и слабо различается для Zn, Fe, Ti, Ni – максимальные и минимальные концентрации этих элементов выявлены в одинаковых фракциях. Метод анализа максимально повлиял на гранулометрическое фракционирование Cr. 

1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.

2. Бычкова Я.В., Синицын М.Ю., Петренко Д.Б., Николаева И.Ю., Бугаев И.А., Бычков А.Ю. Методические особенности многоэлементного анализа горных пород методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2016. № 6. С. 56–63. DOI: 10.33623/0579-9406-2016-6-56-63.

3. Васильева И.Е., Шабанова Е.В. Определение микроэлементов в растениях методом дуговой атомноэмиссионной спектрометрии // Аналитика и контроль. 2019. Т. 23. № 3. С. 298–313. DOI: 10.15826/analitika.2019.23.3.011.

4. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия. 1962. № 7. С. 555–571.

5. Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Геохимия дорожной пыли (Восточный округ г. Москвы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2015. № 1. С. 23–33.

6. Герасимова М.И., Исаченкова Л.Б. Почвы и почвенный покров Сатинского учебного полигона. М.: Полиграф. отдел географического ф-та МГУ, 2003. 39 с.

7. Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследования природных ландшафтов. 2-е изд. Смоленск: Ойкумена, 2002. 288 с.

8. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 382 с.

9. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М.: Изд-во МГУ, 2004. 460 с.

10. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Книжный дом Либроком, 2009. 327 с.

11. Зырин Н.Г., Обухов А.И. Спектральный анализ почв, растений и других биологических объектов. М.: Изд-во МГУ, 1977. 333 с.

12. Комплексный анализ четвертичных отложений Сатинского учебного полигона / под ред. Г.И. Рычагова и С.И. Антонова. М.: Изд-во МГУ, 1992. 51 с.

13. Микроэлементы в почвах Советского Союза / под ред. В.А. Ковды, Н.Г. Зырина. М.: Изд-во МГУ, 1973. 281 с.

14. Панин А.В., Каревская И.А., Фузеина Ю.Н., Шеремецкая Е.Д. Среднеголоценовая фаза оврагообразования в юго-западном Подмосковье // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2009. № 6. C. 60–70.

15. Пляскина О.В., Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в гранулометрических фракциях некоторых типов почв // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2005. № 4. С. 36–43.

16. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.

17. Самонова О.А., Асеева Е.Н., Касимов Н.С. Металлы в гранулометрических фракциях почв овражной системы (юго-восточная часть Смоленско-Московской возвышенности) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2016. № 3. С. 18–28.

18. Самонова О.А., Касимов Н.С., Асеева Е.Н. Распределение металлов по гранулометрическим фракциям в балочной системе (юго-восточная часть СмоленскоМосковской возвышенности) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2018. № 6. С. 34–46.

19. Строение и история развития долиныр. Протвы / С.И. Антонов, Г.И. Рычагов. М.: Изд-во МГУ, 1996. 127 с.

20. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / под ред. Н.Г. Зырина, Л.К. Садовникова. М.: Изд-во МГУ, 1985. 209 с.

21. Ajmone-Marsan F., Biasioli M., Kralj T., Grčman H., Davidson C.M., Hursthouse A.S., Madrid L., Rodrigues S. Metals in particle-size fractions of the soils of five European cities, Environmental Pollution, 2008, vol. 152, р. 73–81, DOI: 10.1016/j.envpol.2007.05.020.

22. Amorosi A., Sammartino I. Assessing natural contents of hazardous metals in soils by different analytical methods and its impact on environmental legislative measures, Int. J. Environment and pollution, 2011, no. 46, p. 164–177.

23. Congiu A., Perucchini S., Cesti P. Trace metal contaminants in sediments and soils: comparison between ICP and XRF quantitative determination, E3S Web of Conferences, 2013, no. 1, DOI: 10.1051/e3sconf/20130109004.

24. Hardy M., Cornu S. Location of natural trace elements in silty soils using particle-size fractionation, Geoderma, 2006, vol. 133, p. 295–308.

25. Hu Z., Gao S. Upper crustal abundances of trace elements: A revision and update, Chemical Geology, 2008, vol. 253, iss. 3–4, p. 205–221.

26. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants, 4th ed., London, New York, CRC Press, Boca Raton, 2011, 548 p.

27. Kim H.-R., Kim K.-H., Yu S., Moniruzzaman M., Hwang S.-I., Lee G.-T., Yun S.-T. Better assessment of the distribution of As and Pb in soils in a former smelting area, using ordinary co-kriging and sequential Gaussian co-simulation of portable X-ray fluorescence (PXRF) and ICP-AES data, Geoderma, 2019, vol. 341, p. 26–38, DOI: 10.1016/j.geoderma.2019.01.031.

28. Potts P.J., Webb P.C., Thompson M. Bias in the determination of Zr, Y and rare earth element concentrations in selected silicate rocks by ICP-MS when using some routine acid dissolution procedures: evidence from the GeoPT proficiency testing programme, Geostandards and Geoanalytical Research, 2015, vol. 39(3), p. 315– 327, DOI: 10.1111/j.1751-908X.2014.00305.x.

29. Sposito G. The chemistry of soils, 2nd ed., New York, USA, Oxford University Press, 2008, 328 p.

30. Zhang W., Hu Z. Recent advances in sample preparation methods for elemental and isotopic analysis of geological samples, Spectrochimica Acta Part B, Atomic Spectroscopy, 2019, vol. 160, 105690, DOI: 10.1016/j.sab.2019.105690.

31. Zhang J., Wu L., Zhang Y., Li F., Fang X., Mao H. Elemental composition and risk assessment of heavy metals in the PM10 fractions of road dust and roadside soil, Particuology, 2019, no. 44, p. 146–152, DOI: 10.1016/j.partic.2018.09.003.