Экологическая оценка техногенно загрязненных почв урбанизированных территорий и промышленных зон г. Нижнего Новгорода (стр. 8 )

На основе рассмотрения этих отношений во всех случаях можно отметить следующие закономерности формирования ассоциаций металлов:

·  преобладание цинка на территории промышленных площадок и свинца – за их пределами (исключением являются парковые зоны, где распределение металлов по степени обильности близко к почвам промышленных площадок);

16. Соотношение валового содержания металлов в почвах

(кратность к концентрации цинка)

Объект	Zn	Pb	Ni	Cu	Cr
Парк «Дубки»	1	0,60	0,47	0,27	0,17
Автозаводский парк	1	0,52	0,28	0,24	0,18
к северу от промплощадки	1	1,34	0,26	0,36	0,21
к сев.-западу от промплощадки	1	1,39	0,23	0,28	0,34
к западу от промплощадки	1	1,13	0,29	0,30	0,24
Корпус цветного литья	1	0,24	0,20	0,32	0,17
ТЭЦ	1	0,45	0,51	0,36	0,16
Литейный цех № 6	1	0,54	0,12	0,28	0,05

·  относительно близкие соотношения «цинк-медь-никель-хром» на исследованных участках за пределами промплощадок;

·  в почвах на территории ТЭЦ, корпуса цветного литья, литейного цеха №6 имеются заметные отклонения по соотношениям металлов: в частности, на участках ТЭЦ относительно повышена доля никеля, в литейном производстве очень мала доля никеля и хрома;

·  наиболее близки соотношения металлов за пределами промплощадок к соотношениям, полученным в корпусе цветного литья.

Соотношения металлов в точках с аномальным уровнем загрязнения отличаются высокой специфичностью. Так, значения отношений металлов в парке «Дубки» на участке с чрезвычайно высоким загрязнением почв носят характер, абсолютно отличный от рассмотренных ранее. В данном случае обращает на себя внимание низкая доля свинца и никеля и, напротив, высокая доля меди и хрома, что однозначно говорит о привносе токсичных металлов из других источников, в частности, о возможном использовании для планирования территории парка осадков сточных вод. Это предположение подтверждается очень высоким уровнем содержания в пробах Cd (выше 100 мг/кг).

Использование данных по профильному распределению металлов. С течением времени в условиях сильного загрязнения происходит перемещение металлов вниз по профилю (выщелачивание, лессивирование). Вследствие этого различия в содержании металлов в верхней и нижней частях профиля, обнаруживаемые в ходе рассмотрения результатов анализа проб, отобранных из разных почвенных горизонтов, являются свидетельством относительно недавнего загрязнения. Если же концентрации металлов в верхнем и нижнем слоях относительно выровнены, можно сделать предположение о достаточно давнем их поступлении. Разумеется, это справедливо лишь для почв, которые в течение длительного времени не подвергались механическому нарушению, ветровой или водной эрозии. Заключение о большом возрасте загрязнения является основанием для отказа от поиска действующего источника выбросов, сбросов и т. д.

Определение степени контрастности загрязнения. Высокая контрастность загрязнения является признаком пия в данном случае ограничевается работой сбросов, как правило, фиксируется докоступления токсичных веществ в почву от осадков сточных вод, компостов из бытового мусора и других отходов, в отличие от загрязнения, вызванного промышленными выбросами. В связи с этим степень контрастности является важным признаком, позволяющим дать предварительное заключение о характере источника загрязнения.

Для оценки степени контрастности ореола загрязнения может использоваться предложенный автором индекс контрастности, рассчитываемый по формуле:

Ic = Ca/(Сb× L)

где Са – содержание элемента в почве в точке а, мг/кг;

Сb – содержание элемента в почве в точке b, мг/кг;

L – расстояние между точками а и b, м.

Аналогичный показатель используется в геохимических исследованиях (Перельман, 1975, 1989; Алексеенко, 2000) при количественной характеристике геохимических барьеров.

Для оценки степени контрастности ореола загрязнения нами предложено использовать следующую шкалу:

> 1,0 – чрезвычайно высокая контрастность;

0,1-1,ь контрастности ореола загрязнения оценивается по следующей градации:0 – высокая контрастность;

0,01-0,1 – средняя контрастность;

< 0,01 – слабая контрастность.

Контрастное и чрезвычайно контрастное загрязнение характерно для территорий, загрязненных опасными отходами, неочищенными осадками сточных вод, используемыми в качестве органических удобрений и другими материалами. Площадь таких ореолов относительно невелика. Идентификация источника загрязнения при контрастном загрязнении достаточно проста и чаще всего легко доказуема.

Загрязнение средней степени контрастности формируется за счет промышленных выбросов высокой интенсивности. При этом ореолы загрязнения занимают большие площади. В связи с этим идентификация источника возможна, однако доказательство его влияния на загрязнение почв может осложниться воздействием других источников загрязнения. Кроме того, такие ореолы образуются при попадании в почву отходов производства и потребления меньшей степени токсичности по сравнению с предыдущим случаем.

Слабоконтрастное загрязнение связано чаще всего с выбросами промышленности и транспорта относительно небольшой интенсивности. В этом случае источник загрязнения практически не поддается идентификации в связи с наличием на территории, как правило, целого ряда факторов, как природных, так и техногенных, затрудняющих оценку. Исключением является случай, когда оценивается влияние комплекса источников (город, населенный пункт, промышленный комплекс) или одиночного источника (сельскохозяйственные угодья, находящиеся на значительном удалении от хозяйственных объектов – более 10 км).

В качестве примера анализа контрастности аномалий можно привести результаты проведенных в рамках данной работы исследований. Так, в парке «Дубки» в одной из точек выявлено аномально высокое содержание металлов, в то время как на остальных точках на территории парка такового не обнаружено. Расчеты показывают следующие значения индекса контрастности (для расчета использована точка, расположенная на расстоянии 120 м от загрязненного участка) по содержанию кислоторастворимых форм металлов в слое 0-5 см (табл. 17).

17. Индекс контрастности загрязнения почв в парке «Дубки» (Iс)

Pb	Cd	Zn	Cu	Ni	Cr
0,14	5,86	0,26	0,41	0,16	0,50

Очевидно, что по предложенной выше градации данный участок имеет чрезвычайно контрастное загрязнение по кадмию и высококонтрастное по остальным металлам, что характерно при загрязнении почв отходами и поступлении в почву токсичных веществ и элементов в результате аварий.

Таким образом, использование несложных приемов экспертного анализа данных позволяет уточнить источники загрязнения территории, что в свою очередь, является основанием для разработки системы мероприятий по снижению антропогенной нагрузки того или иного характера. Следует подчеркнуть, что предложенные способы анализа имеют особую значимость при установлении виновника загрязнения почв, что подтверждается их использованием в практике судебной почвенно-экологической экспертизы.

ВЫВОДЫ

1.  Анализ результатов исследования заречной части г. Н. Новгорода показал высокую степень техногенной геохимической трансформации почв, основными признаками которой являются повышенные по сравнению со значениями фоновых территорий величина рНKCl, содержание органического углерода и биогенных элементов (подвижных форм фосфора и калия), а также концентрация тяжелых металлов.

2.  Максимальный уровень рН отмечен в районе с наибольшей техногенной нагрузкой – в промышленной функциональной зоне. Близкие характеристики имеют агротехногенная, транспортная и селитебно-транспортная зоны. Для парковых почв на окраинах города свойственна сильнокислая реакция – 3,6-3,7 единиц рН. Буферная емкость городских почв определяется исходным значением рН, гранулометрическим составом, содержанием органического вещества и привнесенного карбонатного материала. Минимальная буферная емкость характерна для парковой зоны на окраине города с песчаными сильнокислыми почвами и маломощным гумусовым горизонтом (< 1 ммоль Н+/кг почвы), максимальная – в почвах парков территорий с высокой антропогенной нагрузкой, суглинистых и с большим запасом органического вещества (>160 ммоль Н+/кг почвы).

3.  Наибольший уровень буферной емкости к кислотному и щелочному воздействию характерен для слабокислого-нейтрального диапазона рН: остаточная кислотность в диапазоне 6-8 единиц составляет n×10-2-3% от добавленной кислоты (в то время как в диапазоне 1-3 единицы – n×10%); остаточная щелочность в диапазонах 6-8 и 10-13 единиц рН – n×10-3% и n×10-2-3% от добавленной щелочи соответственно.

4.  Содержание органического углерода в городских почвах варьирует в широких пределах: от 20,9 до 0,3 %. При этом баланс складывается из процессов, направленных на его увеличение (использование привозных грунтов, повышение продуктивности растений за счет обогащения почв биогенными элементами, привнос техногенного углерода) и снижение (дегумификация за счет механического нарушения, вытаптывания, иссушения). Техногенное воздействие в целом способствует увеличению концентрации органического углерода в почве: максимальное среднее значение показателя (7,9 % в слое 0-5 и 5,2 % в слое 5-10 см) отмечено в почвах промышленной зоны.

5.  Эволюция органического вещества почв идет в направлении состояния, характерного для их более южных аналогов, причем почвы имеют различную чувствительность к этому процессу: легкие по гранулометрическому составу почвы характеризуются более быстрым накоплением органического углерода, увеличением доли фракций, связанных с кальцием, и снижением доли подвижных фракций.

6.  Антропогенные факторы оказывают значимое влияние на аккумуляцию подвижных форм фосфора и калия в городских почвах. Их действие наиболее выражено в агротехногенной и промышленной зонах, где среднее значение показателей максимально, а в отдельных точках достигает аномально высоких значений, нехарактерных для данной почвенно-климатической зоны (до 1290 и 626 мг/кг подвижного фосфора и калия соответственно).

7.  Приоритетными загрязняющими веществами заречной части г. Н. Нов-города являются цинк, свинец и медь. Наибольший уровень загрязнения имеют почвы промышленных зон: максимальное валовое содержание металлов в слое 0-5 см варьирует в диапазоне 10-135 ОДК, в несколько десятков и сотен раз превышая фон. Формирование высококонтрастных полиметаллических аномалий связано преимущественно с деятельностью по обращению с отходами; загрязнение выбросами промышленности и автотранспорта менее значительно и неконтрастно, однако охватывает большие площади.

8.  Доля металлов, извлекаемых из пробы аммонийно-ацетатным буфером с рН 4,8, убывает в ряду: Сd>>Pb=Zn>Cu=Ni>Cr. Подвижность элементов определяется их химическими свойствами, функциональным использованием территории и уровнем загрязнения. Максимальная подвижность отмечена для кадмия и цинка в почве промышленной зоны на площадках с высоким содержанием данных элементов. Корреляционный анализ выявил высокую степень сопряжения концентраций металлов между собой в рекреационной, а также в промышленной зонах. В первом случае это указывает на формирование близкой к природной ассоциации металлов при их низком поступлении в почву, во втором – на формирование техногенной аномалии в условиях интенсивного поступления в почву группы металлов. В остальных функциональных зонах корреляционная зависимость нарушена под влиянием большого количества локальных источников.

9.  В зонах с выраженным антропогенным влиянием распределение выборочных значений содержания тяжелых металлов отличается от нормального: формируется явно выраженная асимметрия (гистограмма сдвинута в область высоких значений), а также несколько пиков – наибольший соответствует антропогенному фону; меньшие (в правой части гистограммы) – определенным комплексам техногенных факторов, обусловившим ту или иную аномалию.

10.  При комплексной оценке степени загрязнения почв с использованием интегральных расчетных показателей наиболее информативным подходом является учет геохимических особенностей аномалий (отношение фактического содержания элементов-загрязнителей к фоновому) совместно с коэффициентами значимости элементов, имеющих различную степень опасности для ландшафта. Отмеченные коэффициенты должны устанавливаться с учетом характера землепользования на конкретной территории.

11.  Биотестирование с использованием в качестве тест-объекта семян культурных растений является перспективным методом интегральной оценки загрязненных почв. Однако он имеет следующие ограничения: эффективен только в диапазоне высоких концентраций металлов, превышающих порог фитотоксичности, и допустим к применению на территориях, где неактуален транслокационный показатель вредности (городские почвы за исключением агротехногенной зоны). Использование показателей биологической активности при диагностике нарушения функционирования почвенно-биотического комплекса городских земель в условиях загрязнения проблематично из-за их высокой чувствительности к действию целого комплекса других абиотических факторов, не связанных с содержанием загрязнителей в почве.

12.  Основным методологическим подходом к идентификации источников загрязнения почв является применение комплекса критериев, включающих использование элементов-индикаторов, оценку качественного состава загрязняющих веществ и их соотношений, учет данных по профильному распределению металлов и оценку контрастности загрязнения.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1.  Комплексная оценка степени загрязнения почвенного покрова и планирование природоохранных мероприятий на территориях с высоким уровнем техногенного воздействия должна осуществляться с учетом функционального использования оцениваемых земель, фонового содержания элементов и соединений, характерного для местных почвенно-климатических условий, а также коэффициентов опасности поллютантов, значимость которых необходимо определять с учетом характера землепользования. Указанные составляющие являются основой для расчета интегрального показателя (Dб – интегральный оценочный балл), используемого для оценки уровня загрязнения почв.

2.  Программу исследования по идентификации источника техногенной аккумуляции элементов и соединений следует строить на основе использования элементов-индикаторов, оценки качественного состава и соотношений загрязняющих веществ, их профильного распределения, а также оценки контрастности формирующихся аномалий. Указанные принципы оценки целесообразно использовать в ходе работ по выявлению источника загрязнения почв в рамках судебной почвенно-экологической экспертизы.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1	, , Егоров агрохимических средств на подвижность свинца и кадмия в растения в светло-серой лесной почве и поступление их в растения // Агрохимия. – 1998. – № 8. – С. 54-59.
2	, Титов воздействие на почвы крупного птицеводческого хозяйства // Плодородие. – 2001. – № 3. – С. 35-36.
3	, , Дабахова проблемы ведения сельского хозяйства на урбанизированной территории // Плодородие. – 2003. – № 1. – С. 27-29.
4	, Титова биогенных элементов в почвах урбанизированных ландшафтов // Агрохимия. – 2004. – № 2. – С. 74-79
5	, , Дабахова подходы к экологической оценке загрязнения земельных угодий // Почвоведение. – 2004. – № 10. – С. .
6	Дабахов методы оценки экологического состояния почв // Агрохимический вестник. – 2005. – № 2. – С. 20-22.
7	, , Титова почвенного покрова рекреационных зон города, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник. – 2005. – № 3. – С. 30-32
8	Дабахов влияния полигона промышленных отходов на почвы и поверхностные воды // Проблемы региональной экологии. – 2005. – № 3. – С. 120-125.
9	, , Волосенкова тяжелой строительной техники на почву // Плодородие. – 2005. – № 4 (25). – С. 38-40.
10	, О методах экстракции тяжелых металлов из почвы// Плодородие. – 2006. – № 2(29). – С. 36-37.
11	, Чеснокова металлы в почвах парков заречной части Нижнего Новгорода // Вестник Нижегородского университета. – 2010. – № 2. – С. 109-116
12	, , Орешкова техногенной трансформации почв Нижнего Новгорода // Агрохимический вестник.– 2011.– № 2. – С. 21-23.
13	, Чеснокова органического вещества почв урболандшафтов низинного заречья г. Нижнего Новгорода // Плодородие. – 2011. – № 6. – С. 20-21
14	, Дабахова подходы к комплексной оценке полиметаллического загрязнения почв // Агрохимический вестник. – 2011. – № 6. – С. 9-11
Монографии
15	, , Титова металлы: экотоксикология и проблемы нормирования – Н. Новгород: НГСХА / Изд-во ВВАГС, 2005. – 165 с.
Учебные пособия и рекомендации
16	, , Дабахова природопользования. Рекомендации по расчету ущерба от деградации почв и окружающей среды (методическое пособие). – Н. Новгород: НГСХА / Изд-во ВВАГС, 2000. – 97 с.
17	, , Дабахова : проблемы функционирования и сохранения устойчивости: Теория и практика агронома-эколога (учебное пособие, гриф УМО). Изд. 2-е, перераб. и доп. – Н. Новгород: НГСХА / Изд. во ВВАГС, 2002. –196 с.
18	, , Дабахова тяжелых металлов (учебное пособие, гриф УМО).– Н. Новгород: НГСХА / Изд-во ВВАГС, 2002. – 135 с.
19	, , Дабахов по оценке экологического состояния почв как компонента окружающей среды (научно-методическая работа). – Н. Новгород: НГСХА / Изд-во ВВАГС, 2004. – 68 с.
20	, , Краснов по экологической оценке и мерам снижения загрязнений почв и прилегающих к сельскохозяйственным угодьям компонентов окружающей среды (научно-методическая работа). – Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. – 60 с.
21	, , Дабахов по агроэкологии (учебное пособие, гриф УМО). – Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. – 138 с.
22	, , Дабахов техногенного воздействия на территорию промышленных предприятий и их санитарно-защитных зон (на примере ).– Москва: ВНИИ «Агроэкоинформ», 2005.– 25 с.
23	, , Дабахов по расчету ущерба от нарушения земель сельскохозяйственного назначения при прокладке и ремонте линейных сооружений. – Н. Новгород: НГСХА / Изд-во ВВАГС, 2007. – 65 с.
24	, , Дабахова использования отходов в качестве вторичного материального ресурса в сельскохозяйственном производстве (учебное пособие, гриф УМО). – Н. Новгород: НГСХА, 2009. – 178 с.
25	, , Дабахов - и биохимические методы исследования состояния экосистем (учебное пособие, гриф УМО). – Н. Новгород: НГСХА / Изд-во ВВАГС, 2011. – 170 с.
Статьи в сборниках научных трудов
26	, , Оценка экологического состояния почв сельскохозяйственных угодий, находящихся в пределах городской черты // Современные проблемы оптимизации минерального питания растений: Матер. науч.-практ. конф. – Н. Новгород: НГСХА, 1998. – С. 287-291.
27	, , Дабахова земель: актуальность и основы методологии // Полевые эксперименты для устойчивого землепользования: Тр. III Междунар. коллоквиума, т. 1. – С.-Пб.:АФИ. – 1999. – С. 25-28.
28	, , Дабахова трансформация почв, находящихся под интенсивным техногенным воздействием // Почвенно-агрономические исследования в Сибири: Сб. науч. тр., вып. 1.– Барнаул: АГАУ, 1999. – С. 41-47.
29	, Дабахов аспекты техногенной эволюции городских почв в связи с оценкой качества окружающей среды // Экология и здоровье человека: – Матер. VI Междунар. конгресса – Самара, 1999. – С. 59-60.
30	, , Системный подход при планировании и проведении полевых исследований // Современные проблемы опытного дела: Матер. Междунар. науч.-практ. конф., т. 2. – С. Пб.: РАСХН, АФИ, 2000. – С. 100-104.
31	, , Шафронов особенности формирования почв индустриального города // Экология и почвы. Избранные лекции Х Всероссийской школы, т. 4. – Пущино, 2001 – С. 274-278.
32	, , К вопросу об эколого-экономической оценке загрязнения земель // Адаптивный потенциал сельскохозяйственных растений и пути его реализации в современных условиях: Сб. науч. трудов. – Н. Новгород: НГСХА, 2002. – С. 94-97.
33	, Смирнова физико-химических показателей почв промышленного города к техногенному воздействию // Проблемы регионального экологического мониторинга: Матер. конф. – Н. Новгород, 2002. – С. 132-133.
34	, Титова проблемы ведения сельского хозяйства на урбанизированной территории // Эколого-экономические основы формирования агробиогеоценозов: Матер Всероссийской науч. практ. конф. – Н. Новгород, 2002. – С. 73-79.
35	, , Дабахов методического подхода к экспертной оценке степени загрязнения почв // Актуальные проблемы теории и практики судебной экспертизы: Доклады и сообщения на междунар. конф. – Н. Новгород: Изд-во «Рослюкс ЛТД», 2004. – С. 192-196.
36	Дабахов подход к оценке воздействия хозяйственной деятельности на почвенный покров // Актуальные проблемы теории и практики судебной экспертизы: Доклады и сообщения на междунар. конф. – Н. Новгород: Изд-во «Рослюкс ЛТД», 2004. – С. 210-213.
37	Дабахов экологического состояния почвенного покрова рекреационных зон г. Н. Новгорода // Проблемы озеленения исторического центра города Нижнего Новгорода: Сб. тезисов и докладов науч.-практ. конф. – Н. Новгород, 2004. – С. 20-24.
38	Дабахов активность парковых почв г. Нижнего Новгорода // Природообустройство и рациональное природопользование – необходимые условия социально-экономического развития России: Сб. научн. трудов, ч. 1. – М: Московский государственный университет природообустройства, 2005. – С. 465-469.
39	К вопросу об идентификации источников загрязнения почвенного покрова // Природообустройство и рациональное природопользование – необходимые условия социально-экономического развития России: Сб. научн. трудов, ч.2. – М: Московский государственный университет природообустройства, 2005. – С. 288-291.
40	, Чеснокова данных по экологическому состоянию почв в целях планирования зеленого строительства / Матер. Междунар. науч.-промышленного форума «Великие реки - 2005», т. 2. – Н. Новгород, 2005. – С. 39-41.
41	Дабахов экологического состояния почв территории полигона промышленных отходов // Экспериментальная информация в почвоведении: Теория и пути стандартизации: Труды Всеросс. конф. – М.:МГУ, 2005. – С. 12-14.
42	, , Шимко городских условий на показатели плодородия парковых почв г. Нижнего Новгорода // Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные проблемы: Мат. Междунар. науч.-практ. конф. – Воронеж, 2009. – С. 254-259.
43	, , Немкова возможности использования растений в качестве биотестов при определении класса опасности отходов // Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений: Мат. Междунар. науч.-практ. конф. / НГСХА. – Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2011. – С. 321-324.
Тезисы докладов на конференциях
44	, Бусоргин методы снижения поступления тяжелых металлов в растения // Тез. докл. II съезда общества почвоведов. Кн. 1. –С.-Пб., 1996. – С. 339-340.
45	, Титова аспекты техногенной трансформации городских почв // Тез. докл. III съезда Докучаевского общества почвоведов. – М.: Почвенный институт им. РАСХН, 2000. – Кн. 3. – С. 34.
46	, Смирнова физико-химических показателей почв промышленного города // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям: Тез. докл. Всерос. конф. – Москва, 2002. – С. 148-149.
47	, Титова аккумуляции и распределения тяжелых металлов в почвенном покрове промышленного города // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям: Тез. докл. Всерос. конф. – Москва, 2002. – С. 437.
48	, Асташина гумусного состояния почв промышленного города // Почвы – национальное достояние России: Тез. докл. IV съезда Докучаевского общества почвоведов: В 2-х кн. – Новосибирск: Наука-Центр, 2004. – Кн. 2. – С. 45.