Литература:1. Горленко М. В., Кожевин П. А. Дифференциация почвенных микробных сообществ с помощью мультисубстратного тестирования. Микробиология, 1994, т. 63, № 2, с. 289−293.2. Кожевин П. А. Микробные популяции в природе. М.: Изд-во МГУ, 1989, 175 с.3. Колешко О. И. Микробиология: [Учеб. пособ. для биол. спец. ВУЗОВ]. — Минск: Высш. Шк. 1977, — 271 с.4. Методы почвенной микробиологии и биохимии. // Под ред. Д. Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ 1991. 304 с.5. Микроморфологический метод в исследовании генезиса почв. — М.: Наука, 1966. — 172 с.УДК 502ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИН.А. КазаковаУльяновский государственный педагогический университетимени И.Н. УльяноваПри современных условиях развития производства важное значение имеет познание механизмов и закономерностей распределения тяжелых металлов в окружающей среде. Это обстоятельство определяет необходимость проведения постоянного мониторинга за поступлением тяжелых металлов в экосистемы.Ключевые слова: почва, загрязнение, окружающая среда, аккумуляция, миграция, тяжелые металлы, ПДК, токсиканты.Современная экологическая ситуация как в глобальном, так и в региональном масштабах обостряется, и человечество вынуждено искать эффективные меры устойчивого развития биосферы.Серьезной экологической проблемой за последнее столетие стало интенсивное развитие промышленности и транспортного комплекса, представляющих собой наиболее мощные источники загрязнения биосферы вредными ингредиентами. Среди неорганических ксенобиотиков антропогенного происхождения к наиболее опасным и прогрессивно развивающимся в природной среде относятся металлы. Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное использование природных ресурсов вызвало существенные изменения биохимических циклов большинства из них.Из большого числа разнообразных химических веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы (ТМ). В связи с уве-личивающимся загрязнением биосферы особый интерес и важное практическое значение имеет, с одной стороны, познание механизмов и закономерностей поведения и распределения ТМ в окружающей среде, с другой, тот факт, что свыше 90% всех болезней человека прямо или косвенно связано с состоянием окружающей среды, которая является либо причиной возникновения заболеваний, либо способствует их развитию (Сапрыкин Ф.Я., 1984).Проблема Т М в современных условиях производства — глобальная, поэтому необходимы соответствующие меры по предотвращению загрязнения окружающей среды. Опасность проблемы состоит и в том, что для ТМ существует ряд альтернативных путей поступления и аккумуляции их в продукции (Перельман А.И., 1989).Аккумуляция и миграция ТМ в почвах естественных ландшафтов определяется типом почвообразования. Виноградов А. П. (1953), Добровольский Г. В. (1996) утверждают, что около 50% всего количества ТМ, находящиеся в твердой фазе почвы, связаны гидроксидом железа. Часть Т М прочно связана с глинистыми минералами, а обменные формы, связанные как с минералами, так и с органическим веществом, составляют малую часть от общей массы ТМ в профиле почв.Почвы являются природными накопителями ТМ в окружающей среде и основным источником загрязнения сопредельных сред, включаявысшие растения. ТМ находятся в почве в виде различных химических соединений. В почвенном растворе они присутствуют в форме свободных катионов и ассоциатов с компонентами раствора. В твердой части почвы они находятся в форме обменных катионов и поверхностных комплексных соединений, в виде примесей глинистых минералов, в форме собственных минералов, устойчивых осадков малорастворимых солей.К ТМ относятся свыше 40 химических элементов таблицы Менделеева с атомными массами, превышающими 50 атомных единиц, или химические элементы с удельным весом выше 5 г/см3. Не все ТМ представляют одинаковую опасность для живых организмов. По токсичности и способности накопления более десяти элементов признаны приоритетными загрязнителями биосферы. Среди них выделяют: ртуть, свинец, кадмий, медь, олово, цинк, молибден, кобальт, никель.Нормирование содержания ТМ в почве и растениях является чрезвычайно сложным из-за невозможности полного учета всех факторов природной среды. Так, изменение только агрохимиче-ских свойств почвы (реакции среды, содержания гумуса, степени насыщенности основаниями, гранулометрического состава) может в несколько раз уменьшить или увеличить содержание тяжелых металлов в растениях. На сегодняшний день предложено множество шкал экологического нормирования тяжелых металлов. В некоторых случаях за предельно допустимую концентрацию принято самое высокое содержание металлов, наблюдаемое в обычных антропогенных почвах, в других — содержание, являющееся предельным по фитотоксичности. В большинстве случаев для тяжелых металлов предложены ПДК, превосходящие верхнюю норму в несколько раз.Для характеристики техногенного загрязнения тяжелыми металлами используется коэффициент концентрации элемента в загрязненной почве к его фоновой концентрации. При загрязнении несколькими тяжелыми металлами степень загрязнения оценивается по величине суммарного показателя концентрации ^с). Предложенная ИМГРЭ шкала загрязнения почвы тяжелыми металлами приведена в таблице 1.Таблица 1. Схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени за-грязнения химическими веществами (Госкомгид ромет СССР, № 02 10 51−233 от 10. 12. 90)Категория почв по степени загрязнения Zc Загрязненность относительно ПДК Возможное использование почв Необходимые мероприятияДопустимое & lt-16,0 Превышает фоновое, но не выше ПДК. Использование под любые культуры Снижение уровня воздействия источников загрязнения почв. Снижение доступности токсикантов для растений.Умеренно опасное 1, 0 13 — Превышает ПДК при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показателе вредности, но ниже ПДК по транслокационному показателю. Использование под любые культуры при условии контроля качества продукции растениеводства При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным показателем производится контроль за содержанием этих веществ в поверхностных и подземных водах.Высоко опасное 1 1-н 00 со Превышает ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности. Использование под технические культуры без получения из них продуктов питания и кормов. Обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях, используемых в качестве питания и кормов. Ограничения использования зеленой массы на корм скоту, особенно растений-концентратов.Чрезвычайно опасное & gt-128 Превышает ПДК по всем показателям. Исключить из с/х использования Снижение уровня загрязнения и связывание токсикантов в атмосфере, почве и водах.Определение Т М в почве проводят методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией. Для определения содержания ТМ используют атомноабсорбционный спектрофотометр ААБ-3, —управляемый микро ЭВМ прибор для проведения абсорбционного анализа и осуществляется пламенным или беспламенным устройством.В соответствии с принятой медиками-гигиенистами схеме нормирование тяжелых металлов в почвах подразделяется на транслокационное (переход элемента в растения), миграционное водное (переход в воду), и общесанитарное (влияние на самоочищающую способность почв ипочвенный микробиоценоз).Во многих регионах страны с развитым промышленным и сельскохозяйственным производством, всегда существует опасность загрязнения экосистем избыточными количествами тяжелых металлов. Это обстоятельство определяет необходимость проведения экологогеохимического районирования территорий и организации постоянного мониторинга за поступлением и распределением тяжелых металлов в экосистемах. При этом необходимо определять важнейшие источники поступления тяжелых металлов в среду: естественные (природные) и техногенные.Литература:1. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропром-издат, 1987. 142с.2. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. — М. :Изд-во АН СССР, 1953. — 237 с.3. Госкомгидромет СССР, № 02 10 51−233 от 10. 12. 904. Добровольский Г. В. Значение почв в сохранении биоразнообразия. — Почвоведение. -1996. — 694с.5. Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. — 263 с.6. Перельман А. И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1989.- 407 с.7. Практикум по агрохимии/Под ред. В. Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 1989. — 214 с.8. Сапрыкин Ф. Я. Геохимия почв и охрана природы. Л.: Недра,1984. — 231 с.
Показать Свернутьmgutunn.ru
Агроэкологический мониторинг почв сельскохозяйственных угодий на реперных участках
Загрязнение природной среды тяжелыми металлами в настоящее время - одно из наиболее распространенных следствий техногенного воздействия человека на естественные и искусственные экосистемы (Гогмачадзе Г.Д., 2010)...
Влияние токсических веществ на загрязнение почвы
Выявление загрязнения почв тяжелыми металлами производят прямыми методами отбора почвенных проб на изучаемых территориях и их химического анализа на содержание тяжелых металлов...
Загрязнение почвенного покрова
Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет разные источники: 1. отходы металлообрабатывающей промышленности; 2. промышленные выбросы; 3. продукты сгорания топлива; 4. автомобильные выхлопы отработанных газов; 5...
Загрязнение почвенного покрова
Выявление загрязнения почв тяжелыми металлами производят прямыми методами отбора почвенных проб на изучаемых территориях и их химического анализа на содержание тяжелых металлов...
Загрязнение тяжёлыми металлами придорожной травянистой растительности Павловского района
...
Изменение природы Москвы и Подмосковья под воздействием человека
В Москве и Подмосковской области активно идёт загрязнение почв оловом, молибденом, вольфрамом, серебром, медью, ртутью, свинцом, стронцием, цинком, барием и др.; самые опасные -- ртуть, кадмий, свинец, цинк и медь...
Микробиологическая индикация загрязнения окружающей среды
Тяжелые металлы могут сильно понижать биологическую активность почв. Прежде всего, они понижают ферментативную активность почв, снижают уровень азотфиксации и дыхания почв, а так же ведут к перестройкам в микробных сообществах...
Оценка влияния крупных промышленных предприятий на экологические системы города
промышленный загрязнение экология город Для очистки почвы, загрязненной пром. отходами - углеводородами, тяжелыми металлами и др., - используется адсорбент в виде полимеров или сополимеров с частицами размером 500-900 мкм или в виде шариков диам...
Оценка экологической обстановки в районах интенсивного пчеловодства
Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами является одной из острейших проблем экологии. Особенно актуальной она стала в последние годы...
Проблема охраны чистоты Мирового океана
Серьезные случаи загрязнения океана связаны, прежде всего, с нефтью. В результате промывки трюмов танкеров в океан ежегодно сбрасывается от восьми до 20 млн. баррелей нефти. И это не считая аварий при перевозке нефти по морским путям...
Проблемы Мирового океана
Масштабы этого загрязнения не столь велики, как масштабы нефтяного загрязнения. Это обусловлено тем...
Техногенное загрязнение земель
Загрязнение почв по величине зон делится на фоновое, локальное, региональное и глобальное Фоновое загрязнение близкое к его естественного состава. Локальным считается загрязнение почвы вблизи одного или нескольких источников загрязнения...
Трофическая сеть. Источники загрязнения почвы, воды и атмосферы
Почва - основной компонент наземных экосистем, который образовался в течение геологических эпох в результате постоянного взаимодействия биотических и абиотических факторов...
Фиторемедиация сельскохозяйственных земель от загрязнений тяжелыми металлами
очистка почва металл фиторемедиация Среди различных факторов негативного воздействия на окружающую среду все возрастающую роль играет промышленное загрязнение почв...
Экологическая ситуация в Волгограде
Особую опасность представляет загрязнение среды тяжелыми металлами. По степени опасности тяжелые металлы делятся на три класса: 1. мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк; 2. бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром; 3. барий, ванадий...
eco.bobrodobro.ru
Почва – это поверхность земли, имеющая свойства, которые характеризуют как живую, так и неживую природу.
Почва является индикатором общей техногенной обстановки. Загрязнения поступают в почву с атмосферными осадками, поверхностными отходами. Также они вносятся в почвенный слой почвенными породами и подземными водами.
К группе тяжелых металлов относятся все цветные металлы с плотностью, превышающей плотность железа. Парадокс этих элементов состоит в том, что в определенных количествах они необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности растений и организмов.
Но их избыток может привести к тяжелым заболеваниям и даже гибели. Пищевой круговорот становится причиной того, что вредные соединения попадают в организм человека и часто наносят огромный вред здоровью.Источники загрязнения тяжелыми металлами — это промышленные предприятия. Существует методика, по которой рассчитывается допустимая норма содержания металлов. При этом учитывается суммарная величина нескольких металлов Zc.
Выделяют 4 категории загрязнения земель металлами, которые учитываются в сельском хозяйстве:
Очень важна охрана почв. Постоянный контроль и мониторинг не позволяет выращивать сельскохозяйственную продукцию и вести выпас скота на загрязненных землях.
Существует три класса опасности тяжелых металлов. Всемирная организация здравоохранения самыми опасными считает заражение свинцом, ртутью и кадмием. Но не менее вредна и высокая концентрация остальных элементов.
Загрязнение почвы ртутью происходит с попаданием в нее пестицидов, различных бытовых отходов, например люминесцентных ламп, элементов испорченных измерительных приборов.
По официальным данным годовой выброс ртути составляет более пяти тысяч тонн. Ртуть может поступать в организм человека из загрязненной почвы.
Если это происходит регулярно, могут возникнуть тяжелые расстройства работы многих органов, в том числе страдает и нервная система.
При ненадлежащем лечении отравления ртутью возможен летальный исход.
Очень опасным для человека и всех живых организмов является свинец.
Он чрезвычайно токсичен. При добыче одной тонны свинца двадцать пять килограммов попадает в окружающую среду. Большое количество свинца поступает в почву с выделением выхлопных газов.
Зона загрязнения почвы вдоль трасс составляет свыше двухсот метров вокруг. Попадая в почву, свинец поглощается растениями, которые употребляют в пищу человек и животные, в том числе и скот, мясо которого также присутствует в нашем меню. От избытка свинца поражается центральная нервная система, головной мозг, печень и почки. Он опасен своим канцерогенным и мутагенным действием.
Огромной опасностью для организма человека является загрязнение почвы кадмием. Попадая в пищу, он вызывает деформацию скелета, остановку роста у детей и сильные боли в спине.
Высокая концентрация в почве этих элементов становится причиной того, что замедляется рост и ухудшается плодоношение растений, что приводит в конечном итоге к резкому уменьшению урожайности. У человека происходят изменения в мозге, печени и поджелудочной железе.
Избыток молибдена вызывает подагру и поражения нервной системы.
Опасность тяжелых металлов заключается в том, что они плохо выводятся из организма, накапливаются в нем. Они могут образовывать очень токсичные соединения, легко переходят из одной среды в другую, не разлагаются. При этом они вызывают тяжелейшие заболевания, приводящие часто к необратимым последствиям.
Присутствует в некоторых рудах.
Входит в состав сплавов, используемых в различных производственных сферах.
Ее избыток вызывает тяжелые пищевые расстройства.
Основным источником загрязнения почвы мышьяком являются вещества, с помощью которых борются с вредителями сельскохозяйственных растений, например гербициды, инсектициды. Мышьяк – это накапливающийся яд, вызывающий хронические отравления. Его соединения провоцируют заболевания нервной системы, мозга, кожных покровов.
В почве и растениях наблюдается высокое содержание этого элемента.
При попадании в почву дополнительного количества марганца быстро создается его опасный избыток. На организме человека это сказывается в виде разрушения нервной системы.
Не менее опасен переизбыток и остальных тяжелых элементов.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что накопление тяжелых металлов в почве влечет за собой тяжелые последствия для состояния здоровья человека и окружающей среды в целом.
Методы борьбы с загрязнением почвы тяжелыми металлами могут быть физическими, химическими и биологическими. Среди них можно выделить следующие способы:
greenologia.ru
В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см3. Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Формально определению тяжелые металлы соответствует большое количество элементов. Однако, по мнению исследователей, занятых практической деятельностью, связанной с организацией наблюдений за состоянием и загрязнением окружающей среды, соединения этих элементов далеко не равнозначны как загрязняющие вещества. Поэтому во многих работах происходит сужение рамок группы тяжелых металлов, в соответствии с критериями приоритетности, обусловленными направлением и спецификой работ. Так, в ставших уже классическими работах Ю.А. Израэля в перечне химических веществ, подлежащих определению в природных средах на фоновых станциях в биосферных заповедниках, в разделе тяжелые металлы поименованы Pb, Hg, Cd, As. С другой стороны, согласно решению Целевой группы по выбросам тяжелых металлов, работающей под эгидой Европейской Экономической Комиссии ООН и занимающейся сбором и анализом информации о выбросах загрязняющих веществ в европейских странах, только Zn, As, Se и Sb были отнесены к тяжелым металлам. По определению Н. Реймерса отдельно от тяжелых металлов стоят благородные и редкие металлы, соответственно, остаются только Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. В прикладных работах к числу тяжелых металлов чаще всего добавляют Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.
Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В зависимости от условий среды (pH, окислительно-восстановительный потенциал, наличие лигандов) они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей.
Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме.
Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органикой; эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному циклу и являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно.
Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю свободных и связанных форм металла.
Переход металлов в водной среде в металлокомплексную форму имеет три следствия:
1. Может происходить увеличение суммарной концентрации ионов металла за счет перехода его в раствор из донных отложений;
2. Мембранная проницаемость комплексных ионов может существенно отличаться от проницаемости гидратированных ионов;
3. Токсичность металла в результате комплексообразования может сильно измениться.
Так, хелатные формы Cu, Cd, Hg менее токсичны, нежели свободные ионы. Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю связанных и свободных форм [34].
Источниками загрязнения вод тяжелыми металлами служат сточные воды гальванических цехов, предприятий горнодобывающей, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных угодий.
Повышение концентрации тяжелых металлов в природных водах часто связано с другими видами загрязнения, например, с закислением. Выпадение кислотных осадков способствует снижению значения рН и переходу металлов из сорбированного на минеральных и органических веществах состояния в свободное.
Прежде всего представляют интерес те металлы, которые в наибольшей степени загрязняют атмосферу ввиду использования их в значительных объемах в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.Биогеохимические свойства тяжелых металлов
В — высокая, У — умеренная, Н — низкая
Ванадий.
Ванадий находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефти, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и др. Одним из главных источников загрязнения природных вод ванадием являются нефть и продукты ее переработки.
В природных водах встречается в очень малой концентрации: в воде рек 0.2 — 4.5 мкг/дм3, в морской воде — в среднем 2 мкг/дм3
В воде образует устойчивые анионные комплексы (V4O12)4- и (V10O26)6-. В миграции ванадия существенна роль растворенных комплексных соединений его с органическими веществами, особенно с гумусовыми кислотами.
Повышенные концентрации ванадия вредны для здоровья человека. ПДКв ванадия составляет 0.1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр — 0.001 мг/дм3.
Висмут
Естественными источниками поступления висмута в природные воды являются процессы выщелачивания висмутсодержащих минералов. Источником поступления в природные воды могут быть также сточные воды фармацевтических и парфюмерных производств, некоторых предприятий стекольной промышленности.
В незагрязненных поверхностных водах содержится в субмикрограммовых концентрациях. Наиболее высокая концентрация обнаружена в подземных водах и составляет 20 мкг/дм3, в морских водах — 0.02 мкг/дм3.ПДКв составляет 0.1 мг/дм3
Железо
Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками.
Фазовые равновесия зависят от химического состава вод, рН, Eh и в некоторой степени от температуры. В рутинном анализе во взвешенную форму выделяют частицы с размером более 0.45 мк. Она представляет собой преимущественно железосодержащие минералы, гидрат оксида железа и соединения железа, сорбированные на взвесях. Истинно растворенную и коллоидную форму обычно рассматривают совместно. Растворенное железо представлено соединениями, находящимися в ионной форме, в виде гидроксокомплекса и комплексов с растворенными неорганическими и органическими веществами природных вод. В ионной форме мигрирует главным образом Fe(II), а Fe(III) в отсутствие комплексообразующих веществ не может в значительных количествах находиться в растворенном состоянии.
Железо обнаруживается в основном в водах с низкими значениями Eh.
В результате химического и биохимического (при участии железобактерий) окисления Fe(II) переходит в Fe(III), который, гидролизуясь, выпадает в осадок в виде Fe(OH)3. Как для Fе(II), так и для Fe(III) характерна склонность к образованию гидроксокомплексов типа [Fe(OH)2]+, [Fe2(OH)2]4+, [Fe(OH)3]+, [Fe2(OH)3]3+, [Fe(OH)3]- и других, сосуществующих в растворе в разных концентрациях в зависимости от рН и в целом определяющих состояние системы железо-гидроксил. Основной формой нахождения Fe(III) в поверхностных водах являются комплексные соединения его с растворенными неорганическими и органическими соединениями, главным образом гумусовыми веществами. При рН = 8.0 основной формой является Fe(OH)3.Коллоидная форма железа наименее изучена, она представляет собой гидрат оксида железа Fe(OH)3 и комплексы с органическими веществами.
Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые доли миллиграмма, вблизи болот — единицы миллиграммов. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот — гуматами. Наибольшие концентрации железа (до нескольких десятков и сотен миллиграммов в 1 дм3) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН.
Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоеме.
Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды. Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается окислением Fe(II) в Fе(III) и выпадением последнего в виде Fe(OH)3.
Содержание железа в воде выше 1-2 мг Fe/л значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования в технических целях. ПДКв железа составляет 0.3 мг Fe/дм3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДКвр для железа — 0.1 мг/дм3
Кадмий
В природные воды поступает при выщелачивании почв, полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами свинцово-цинковых заводов, рудообогатительных фабрик, ряда химических предприятий (производство серной кислоты), гальванического производства, а также с шахтными водами. Понижение концентрации растворенных соединений кадмия происходит за счет процессов сорбции, выпадения в осадок гидроксида и карбоната кадмия и потребления их водными организмами.
Растворенные формы кадмия в природных водах представляют собой главным образом минеральные и органо-минеральные комплексы. Основной взвешенной формой кадмия являются его сорбированные соединения. Значительная часть кадмия может мигрировать в составе клеток гидробионтов.
В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах кадмий содержится в субмикрограммовых концентрациях, в загрязненных и сточных водах концентрация кадмия может достигать десятков микрограммов в 1 дм3.
Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности животных и человека. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами.
ПДКв составляет 0.001 мг/дм3, ПДКвр — 0.0005 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — токсикологический).
Кобальт
В природные воды соединения кобальта попадают в результате процессов выщелачивания их из медноколчедановых и других руд, из почв при разложении организмов и растений, а также со сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и химических заводов. Некоторые количества кобальта поступают из почв в результате разложения растительных и животных организмов.
Соединения кобальта в природных водах находятся в растворенном и взвешенном состоянии, количественное соотношение между которыми определяется химическим составом воды, температурой и значениями рН. Растворенные формы представлены в основном комплексными соединениями, в т.ч. с органическими веществами природных вод. Соединения двухвалентного кобальта наиболее характерны для поверхностных вод. В присутствии окислителей возможно существование в заметных концентрациях трехвалентного кобальта.
Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда содержится в организме животных и в растениях. С недостаточным содержанием его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что способствует развитию малокровия у животных (таежно-лесная нечерноземная зона). Входя в состав витамина В12, кобальт весьма активно влияет на поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез и повышает содержание белкового азота в растениях. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными.
В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его содержание колеблется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дм3, среднее содержание в морской воде 0.5 мкг/дм3. ПДКв составляет 0.1 мг/дм3, ПДКвр 0.01 мг/дм3.
Марганец
В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов, содержащих марганец (пиролюзит, псиломелан, браунит, манганит, черная охра). Значительные количества марганца поступают в процессе разложения водных животных и растительных организмов, особенно сине-зеленых, диатомовых водорослей и высших водных растений. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий химической промышленности и с шахтными водами.
Понижение концентрации ионов марганца в природных водах происходит в результате окисления Mn(II) до MnO2 и других высоковалентных оксидов, выпадающих в осадок. Основные параметры, определяющие реакцию окисления, — концентрация растворенного кислорода, величина рН и температура. Концентрация растворенных соединений марганца понижается вследствие утилизации их водорослями.
Главная форма миграции соединений марганца в поверхностных водах — взвеси, состав которых определяется в свою очередь составом пород, дренируемых водами, а также коллоидные гидроксиды тяжелых металлов и сорбированные соединения марганца. Существенное значение в миграции марганца в растворенной и коллоидной формах имеют органические вещества и процессы комплексообразования марганца с неорганическими и органическими лигандами. Mn(II) образует растворимые комплексы с бикарбонатами и сульфатами. Комплексы марганца с ионом хлора встречаются редко. Комплексные соединения Mn(II) с органическими веществами обычно менее прочны, чем с другими переходными металлами. К ним относятся соединения с аминами, органическими кислотами, аминокислотами и гумусовыми веществами. Mn(III) в повышенных концентрациях может находиться в растворенном состоянии только в присутствии сильных комплексообразователей, Mn(YII) в природных водах не встречается.
В речных водах содержание марганца колеблется обычно от 1 до 160 мкг/дм3, среднее содержание в морских водах составляет 2 мкг/дм3, в подземных — n.102 — n.103 мкг/дм3.
Концентрация марганца в поверхностных водах подвержена сезонным колебаниям.
Факторами, определяющими изменения концентраций марганца, являются соотношение между поверхностным и подземным стоком, интенсивность потребления его при фотосинтезе, разложение фитопланктона, микроорганизмов и высшей водной растительности, а также процессы осаждения его на дно водных объектов.
Роль марганца в жизни высших растений и водорослей водоемов весьма велика. Марганец способствует утилизации CO2 растениями, чем повышает интенсивность фотосинтеза, участвует в процессах восстановления нитратов и ассимиляции азота растениями. Марганец способствует переходу активного Fe(II) в Fe(III), что предохраняет клетку от отравления, ускоряет рост организмов и т.д. Важная экологическая и физиологическая роль марганца вызывает необходимость изучения и распределения марганца в природных водах.
Для водоемов санитарно-бытового использования установлена ПДКв (по иону марганца), равная 0.1 мг/дм3.
Ниже представлены карты распределения средних концентраций металлов: марганца, меди, никеля и свинца, построенные по данным наблюдений за 1989 — 1993 гг. в 123 городах. Использование более поздних данных предполагается нецелесообразным, поскольку в связи с сокращением производства значительно снизились концентрации взвешенных веществ и соответственно, металлов.
Влияние на здоровье.Многие металлы являются составляющей пыли и оказывают существенное влияние на здоровье.
Марганец поступает в атмосферу от выбросов предприятий черной металлургии (60% всех выбросов марганца), машиностроения и металлообработки (23%), цветной металлургии (9%), многочисленных мелких источников, например, от сварочных работ.
<img width=«240» height=«194» src=«ref-1_630080021-6199.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1041">Высокие концентрации марганца приводят к появлению нейротоксических эффектов, прогрессирующего поражения центральной нервной системы, пневмонии. <img width=«239» height=«194» src=«coolreferat.com/images/nopicture.png» v:shapes="_x0000_s1039"> Самые высокие концентрации марганца (0,57 — 0,66 мкг/м3) наблюдаются в крупных центрах металлургии: в Липецке и Череповце, а также в Магадане. Больше всего городов с высокими концентрациями Mn (0,23 — 0,69 мкг/м3) сосредоточено на Кольском полуострове: Заполярный, Кандалакша, Мончегорск, Оленегорск (см. карту).
За 1991 — 1994 гг. выбросы марганца от промышленных источников снизились на 62%, средние концентрации – на 48%.
<img width=«512» height=«320» src=«ref-1_630086220-58928.coolpic» v:shapes="_x0000_s1040">
Медь
Медь — один из важнейших микроэлементов. Физиологическая активность меди связана главным образом с включением ее в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов. Недостаточное содержание меди в почвах отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов. Медь участвует в процессе фотосинтеза и влияет на усвоение азота растениями. Вместе с тем, избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятное воздействие на растительные и животные организмы.
Содержание меди в пресных природных водах колеблется от 2 до 30 мкг/дм3, в морских водах — от 0.5 до 3.5 мкг/дм3. Повышенные концентрации меди (до нескольких граммов в литре) характерны для кислых рудничных вод.
В природных водах наиболее часто встречаются соединения Cu(II). Из соединений Cu(I) наиболее распространены трудно растворимые в воде Cu2O, Cu2S, CuCl. При наличии в водной среде лигандов наряду с равновесием диссоциации гидроксида необходимо учитывать образование различных комплексных форм, находящихся в равновесии с акваионами металла.
Основным источником поступления меди в природные воды являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, шахтные воды, альдегидные реагенты, используемые для уничтожения водорослей. Медь может появляться в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения. В подземных водах содержание меди обусловлено взаимодействием воды с горными породами, содержащими ее (халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит, малахит, азурит, хризаколла, бротантин).
Предельно допустимая концентрация меди в воде водоемов санитарно-бытового водопользования составляет 0.1 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — общесанитарный), в воде рыбохозяйственных водоемов — 0.001 мг/дм3.
<img width=«205» height=«200» src=«ref-1_630145148-7505.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1038">Город
M
Норильск
2382,3
Ревда
1162,9
Мончегорск
933,7
Красноуральск
653,0
Кольчугино
140,1
Никель
81,8
Заполярный
81,0
Выбросы М (тыс.т/год) оксида меди и среднегодовые концентрации q (мкг/м3) меди.
Медь поступает в воздух с выбросами металлургических производств. В выбросах твердых веществ она содержится в основном в виде соединений, преимущественно оксида меди.
На долю предприятий цветной металлургии приходится 98,7 % всех антропогенных выбросов этого металла, из них 71% осуществляется предприятиями концерна “Норильский никель”, расположенными в Заполярном и Никеле, Мончегорске и Норильске, а еще примерно 25% выбросов меди осуществляются в Ревде, Красноуральске, Кольчугино и в других.
<img width=«512» height=«320» src=«ref-1_630152653-59835.coolpic» v:shapes="_x0000_s1037"> Высокие концентрации меди приводят к интоксикации, анемии и заболеванию гепатитом.
Как видно из карты, самые высокие концентрации меди отмечены в городах Липецк и Рудная Пристань. Повышены также концентрации меди в городах Кольского полуострова, в Заполярном, Мончегорске, Никеле, Оленегорске, а также в Норильске.
Выбросы меди от промышленных источников снизились на 34%, средние концентрации – на 42%.
Молибден
Соединения молибдена попадают в поверхностные воды в результате выщелачивания их из экзогенных минералов, содержащих молибден. Молибден попадает в водоемы также со сточными водами обогатительных фабрик, предприятий цветной металлургии. Понижение концентраций соединений молибдена происходит в результате выпадения в осадок труднорастворимых соединений, процессов адсорбции минеральными взвесями и потребления растительными водными организмами.
Молибден в поверхностных водах находится в основном в форме МоО42-. Весьма вероятно существование его в виде органоминеральных комплексов. Возможность некоторого накопления в коллоидном состоянии вытекает из того факта, что продукты окисления молибденита представляют рыхлые тонкодисперсные вещества.
В речных водах молибден обнаружен в концентрациях от 2.1 до 10.6 мкг/дм3. В морской воде содержится в среднем 10 мкг/дм3 молибдена.
В малых количествах молибден необходим для нормального развития растительных и животных организмов. Молибден входит в состав фермента ксантиноксидазы. При дефиците молибдена фермент образуется в недостаточном количестве, что вызывает отрицательные реакции организма. В повышенных концентрациях молибден вреден. При избытке молибдена нарушается обмен веществ.
Предельно допустимая концентрация молибдена в водоемах санитарно-бытового использования составляет 0.25 мг/дм3.
Мышьяк
В природные воды мышьяк поступает из минеральных источников, районов мышьяковистого оруднения (мышьяковый колчедан, реальгар, аурипигмент), а также из зон окисления пород полиметаллического, медно-кобальтового и вольфрамового типов. Некоторое количество мышьяка поступает из почв, а также в результате разложения растительных и животных организмов. Потребление мышьяка водными организмами является одной из причин понижения концентрации его в воде, наиболее отчетливо проявляющегося в период интенсивного развития планктона.
Значительные количества мышьяка поступают в водные объекты со сточными водами обогатительных фабрик, отходами производства красителей, кожевенных заводов и предприятий, производящих пестициды, а также с сельскохозяйственных угодий, на которых применяются пестициды.
В природных водах соединения мышьяка находятся в растворенном и взвешенном состоянии, соотношение между которыми определяется химическим составом воды и значениями рН. В растворенной форме мышьяк встречается в трех- и пятивалентной форме, главным образом в виде анионов.
В речных незагрязненных водах мышьяк находится обычно в микрограммовых концентрациях. В минеральных водах его концентрация может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм3, в морских водах в среднем содержится 3 мкг/дм3, в подземных — встречается в концентрациях n.105 мкг/дм3. Соединения мышьяка в повышенных концентрациях являются токсичными для организма животных и человека: они тормозят окислительные процессы, угнетают снабжение кислородом органов и тканей.
ПДКв мышьяка составляет 0.05 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический) и ПДКвр — 0.05 мг/дм3.
Никель
Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождений сульфидных медно-никелевых руд и железо-никелевых руд. В воду попадает из почв и из растительных и животных организмов при их распаде. Повышенное по сравнению с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине-зеленых водорослях. Соединения никеля в водные объекты поступают также со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. Огромные выбросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топлива.
Концентрация его может понижаться в результате выпадения в осадок таких соединений, как цианиды, сульфиды, карбонаты или гидроксиды (при повышении значений рН), за счет потребления его водными организмами и процессов адсорбции.
В поверхностных водах соединения никеля находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии, количественное соотношение между которыми зависит от состава воды, температуры и значений рН. Сорбентами соединений никеля могут быть гидроксид железа, органические вещества, высокодисперсный карбонат кальция, глины. Растворенные формы представляют собой главным образом комплексные ионы, наиболее часто с аминокислотами, гуминовыми и фульвокислотами, а также в виде прочного цианидного комплекса. Наиболее распространены в природных водах соединения никеля, в которых он находится в степени окисления +2. Соединения Ni3+ образуются обычно в щелочной среде.
Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь катализаторами. Повышенное его содержание оказывает специфическое действие на сердечно-сосудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения.
<img width=«512» height=«320» src=«ref-1_630212488-59072.coolpic» v:shapes="_x0000_s1036"> В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах концентрация никеля колеблется обычно от 0.8 до 10 мкг/дм3; в загрязненных она составляет несколько десятков микрограммов в 1 дм3. Средняя концентрация никеля в морской воде 2 мкг/дм3, в подземных водах — n.103 мкг/дм3. В подземных водах, омывающих никельсодержащие горные породы, концентрация никеля иногда возрастает до 20 мг/дм3.
Содержание никеля в водных объектах лимитируется: ПДКв составляет 0.1 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — общесанитарный), ПДКвр — 0.01 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — токсикологический).
Никель поступает в атмосферу от предприятий цветной металлургии, на долю которых приходится 97% всех выбросов никеля, из них 89% на долю предприятий концерна “Норильский никель”, расположенных в Заполярном и Никеле, Мончегорске и Норильске.
<img width=«251» height=«189» src=«ref-1_630271560-6129.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1035">Повышенное содержание никеля в окружающей среде приводит к появлению эндемических заболеваний, бронхиального рака. Соединения никеля относят к 1 группе канцерогенов. На карте видно несколько точек с высокими средними концентрациями никеля в местах расположения концерна Норильский никель: Апатиты, Кандалакша, Мончегорск, Оленегорск.
Выбросы никеля от промышленных предприятий снизились на 28%, средние концентрации – на 35%.
Выбросы М (тыс.т/год) и среднегодовые концентрации q (мкг/м3) никеля.
Олово
В природные воды поступает в результате процессов выщелачивания оловосодержащих минералов (касситерит, станнин), а также со сточными водами различных производств (крашение тканей, синтез органических красок, производство сплавов с добавкой олова и др.).
Токсическое действие олова невелико.
В незагрязненных поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация достигает единиц микрограммов в 1 дм3.ПДКв составляет 2 мг/дм3.
Ртуть
В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь, метациннабарит, ливингстонит), в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со сточными водами предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. Тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные объекты.
Понижение концентрации растворенных соединений ртути происходит в результате извлечения их многими морскими и пресноводными организмами, обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, а также процессов адсорбции взвешенными веществами и донными отложениями.
В поверхностных водах соединения ртути находятся в растворенном и взвешенном состоянии. Соотношение между ними зависит от химического состава воды и значений рН. Взвешенная ртуть представляет собой сорбированые соединения ртути. Растворенными формами являются недиссоциированные молекулы, комплексные органические и минеральные соединения. В воде водных объектов ртуть может находиться в виде метилртутных соединений.
Содержание ртути в речных незагрязненных, слабозагрязненных водах составляет несколько десятых долей микрограмма в 1 дм3, средняя концентрация в морской воде 0.03 мкг/дм3, в подземных водах 1-3 мкг/дм3.
Соединения ртути высоко токсичны, они поражают нервную систему человека, вызывают изменения со стороны слизистой оболочки, нарушение двигательной функции и секреции желудочно-кишечного тракта, изменения в крови и др. Бактериальные процессы метилирования направлены на образование метилртутных соединений, которые во много раз токсичнее минеральных солей ртути. Метилртутные соединения накапливаются в рыбе и могут попадать в организм человека.
ПДКв ртути составляет 0.0005 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр 0.0001 мг/дм3.
Свинец
Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит, церуссит и др.) минералов. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д. Существенными факторами понижения концентрации свинца в воде является адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения. В числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробионтами.
Свинец находится в природных водах в растворенном и взвешенном (сорбированном) состоянии. В растворенной форме встречается в виде минеральных и органоминеральных комплексов, а также простых ионов, в нерастворимой — главным образом в виде сульфидов, сульфатов и карбонатов.
В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до единиц микрограммов в 1 дм3. Даже в воде водных объектов, прилегающих к районам полиметаллических руд, концентрация его редко достигает десятков миллиграммов в 1 дм3. Лишь в хлоридных термальных водах концентрация свинца иногда достигает нескольких миллиграммов в 1 дм3.
Лимитирующий показатель вредности свинца — санитарно-токсилогический. ПДКв свинца составляет 0.03 мг/дм3, ПДКвр — 0.1 мг/дм3.
Свинец содержится в выбросах предприятиями металлургии, металлообработки, электротехники, нефтехимии и автотранспорта.
Влияние свинца на здоровье происходит при вдыхании воздуха, содержащего свинец, и поступлении свинца с пищей, водой, на пылевых частицах. Свинец накапливается в теле, в костях и поверхностных тканях. Свинец влияет на почки, печень, нервную систему и органы кровообразования. Пожилые и дети особенно чувствительны даже к низким дозам свинца.
Выбросы М (тыс.т/год) и среднегодовые концентрации q (мкг/м3) свинца.
<img width=«512» height=«320» src=«ref-1_630277689-58410.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034"> За семь лет выбросы свинца от промышленных источников снизились на 60% вследствие сокращения производства и закрытия многих предприятий. Резкое снижение промышленных выбросов не сопровождается снижением выбросов автотранспорта. Средние концентрации свинца снизились только на 41%. Различие в степени снижения выбросов и концентраций свинца можно объяснить неполным учетом выбросов от автомобилей в предыдущие годы; в настоящее время увеличилось количество автомобилей и интенсивность их движения.
Тетраэтилсвинец
Поступает в природные воды в связи с использованием в качестве антидетонатора в моторном топливе водных транспортных средств, а также с поверхностным стоком с городских территорий.
Данное вещество характеризуется высокой токсичностью, обладает кумулятивными свойствами.
Содержание тетраэтилсвинца в воде водоемов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения не допускается (ПДК — полное отсутствие).
Серебро
Источниками поступления серебра в поверхностные воды служат подземные воды и сточные воды рудников, обогатительных фабрик, фотопредприятий. Повышенное содержание серебра бывает связано с применением бактерицидных и альгицидных препаратов.
В сточных водах серебро может присутствовать в растворенном и взвешенном виде, большей частью в форме галоидных солей.
В незагрязненных поверхностных водах серебро находится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах концентрация серебра колеблется от единиц до десятков микрограммов в 1 дм3, в морской воде — в среднем 0.3 мкг/дм3.
Ионы серебра способны уничтожать бактерии и уже в незначительной концентрации стерилизуют воду (нижний предел бактерицидного действия ионов серебра 2.10-11 моль/дм3). Роль серебра в организме животных и человека изучена недостаточно.
ПДКв серебра составляет 0.05 мг/дм3.
Сурьма
Сурьма поступает в поверхностные воды за счет выщелачивания минералов сурьмы (стибнит, сенармонтит, валентинит, сервантит, стибиоканит) и со сточными водами резиновых, стекольных, красильных, спичечных предприятий.
В природных водах соединения сурьмы находятся в растворенном и взвешенном состоянии. В окислительно-восстановительных условиях, характерных для поверхностных вод, возможно существование как трехвалентной, так и пятивалентной сурьмы.
В незагрязненных поверхностных водах сурьма находится в субмикрограммовых концентрациях, в морской воде ее концентрация достигает 0.5 мкг/дм3, в подземных водах — 10 мкг/дм3. ПДКв сурьмы составляет 0.05 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр — 0.01 мг/дм3.
Хром
В поверхностные воды соединения трех- и шестивалентного хрома попадают в результате выщелачивания из пород (хромит, крокоит, уваровит и др.). Некоторые количества поступают в процессе разложения организмов и растений, из почв. Значительные количества могут поступать в водоемы со сточными водами гальванических цехов, красильных цехов текстильных предприятий, кожевенных заводов и предприятий химической промышленности. Понижение концентрации ионов хрома может наблюдаться в результате потребления их водными организмами и процессов адсорбции.
В поверхностных водах соединения хрома находятся в растворенном и взвешенном состояниях, соотношение между которыми зависит от состава вод, температуры, рН раствора. Взвешенные соединения хрома представляют собой в основном сорбированные соединения хрома. Сорбентами могут быть глины, гидроксид железа, высокодисперсный оседающий карбонат кальция, остатки растительных и животных организмов. В растворенной форме хром может находитьсяв виде хроматов и бихроматов. При аэробных условиях Cr(VI) переходит в Cr(III), соли которого в нейтральной и щелочной средах гидролизуются с выделением гидроксида.
В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах содержание хрома колеблется от нескольких десятых долей микрограмма в литре до нескольких микрограммов в литре, в загрязненных водоемах оно достигает нескольких десятков и сотен микрограммов в литре. Средняя концентрация в морских водах — 0.05 мкг/дм3, в подземных водах — обычно в пределах n.10 — n.102 мкг/дм3.
Соединения Cr(VI) и Cr(III) в повышенных количествах обладают канцерогенными свойствами. Соединения Cr(VI) являются более опасными.
Содержание их в водоемах санитарно-бытового использования не должно превышать ПДКв для Cr(VI) 0.05 мг/дм3, для Cr(III) 0.5 мг/дм3. ПДКвр для Cr(VI) — 0.001 мг/дм3, для Cr(III) — 0.005 мг/дм3.
Цинк
Попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов разрушения и растворения горных пород и минералов (сфалерит, цинкит, госларит, смитсонит, каламин), а также со сточными водами рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др.
В воде существует главным образом в ионной форме или в форме его минеральных и органических комплексов. Иногда встречается в нерастворимых формах: в виде гидроксида, карбоната, сульфида и др.
В речных водах концентрация цинка обычно колеблется от 3 до 120 мкг/дм3, в морских — от 1.5 до 10 мкг/дм3. Содержание в рудных и особенно в шахтных водах с низкими значениями рН может быть значительным.
Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид.
ПДКв Zn2+ составляет 1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДКвр Zn2+ — 0.01 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — токсикологический).
Тяжёлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Загрязнение тяжёлыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве вкупе со слабыми системами очистки, в результате чего тяжёлые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву, загрязняя и отравляя её.
Тяжёлые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение понятия «тяжёлые металлы». В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).
Почва являются основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неё в Мировой океан. Из почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу более высокоорганизованным животным. продолжение --PAGE_BREAK--3.3. Свинцовая интоксикация В настоящее время свинец занимает первое место среди причин промышленных отравлений. Это вызвано широким применением его в различных отраслях промышленности. Воздействию свинца подвергаются рабочие, добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хрустального стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок и др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестности таких производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и, прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов. С сожалением надо отметить, что в России отсутствует государственная политика по правовому, нормативному и экономическому регулированию влияния свинца на состояние окружающей среды и здоровье населения, по снижению выбросов (сбросов, отходов) свинца и его соединений в окружающую среду, полному прекращению производства свинецсодержащих бензинов.
Вследствие чрезвычайно неудовлетворительной просветительной работы по разъяснению населению степени опасности воздействия тяжелых металлов на организм человека, в России не снижается, а постепенно увеличивается численность контингентов, имеющих профессиональный контакт со свинцом. Случаи свинцовой хронической интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности России. Ведущими являются электротехническая промышленность (производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия и цветная металлургия, в них интоксикация обусловлена превышением в 20 и более раз предельно допустимой концентрации (ПДК) свинца в воздухе рабочей зоны.
Значительным источником свинца являются автомобильные выхлопные газы, так как половина России все еще использует этилированный бензин. Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются главным источником загрязнений окружающей среды. И здесь есть свои лидеры. На территории Свердловской области находятся 3 самых крупных источника выбросов свинца в стране: в городах Красноуральск, Кировоград и Ревда.
Дымовые трубы Красноуральского медеплавильного завода, построенного еще в годы сталинской индустриализации и использующего оборудование 1932 года, ежегодно извергают на 34-тысячный город 150 -170 тонн свинца, покрывая все свинцовой пылью.
Концентрация свинца в почве Красноуральска варьируется от 42,9 до 790,8 мг/кг при предельно допустимой концентрации ПДК=130 мк/кг. Пробы воды в водопроводе соседнего пос. Октябрьский, питаемого подземным водоисточником, фиксировали превышение ПДК до двух раз.
Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние здоровья людей. Воздействие свинца нарушает женскую и мужскую репродуктивную систему. Для женщин беременных и детородного возраста повышенные уровни свинца в крови представляют особую опасность, так как под действием свинца нарушается менструальная функция, чаще бывают преждевременные роды, выкидыши и смерть плода вследствие проникновения свинца через плацентарный барьер. У новорожденных детей высока смертность.
Отравление свинцом чрезвычайно опасно для маленьких детей — он действует на развитие мозга и нервной системы. Проведенное тестирование 165 красноуральских детей от 4 лет выявило существенную задержку психического развития у 75,7%, а у 6,8% обследованных детей обнаружена умственная отсталость, включая олигофрению.
Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования. Даже при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть необратимыми. Низкий вес при рождении, отставание в росте и потеря слуха также являются результатом свинцового отравления. Высокие дозы интоксикации ведут к умственной отсталости, вызывают кому, конвульсии и смерть.
Белая книга, опубликованная российскими специалистами, сообщает, что свинцовое загрязнение покрывает всю страну и является одним из многочисленных экологических бедствий в бывшем Советском Союзе, которые стали известны в последние годы. Большая часть территории России испытывает нагрузку от выпадения свинца, превышающую критическую для нормального функционирования экосистемы. В десятках городов отмечается превышение концентраций свинца в воздухе и почве выше величин, соответствующих ПДК.
Наибольший уровень загрязнения воздуха свинцом, превышающий ПДК, отмечался в городах Комсомольск-на-Амуре, Тобольск, Тюмень, Карабаш, Владимир, Владивосток.
Максимальные нагрузки выпадения свинца, ведущие к деградации наземных экосистем, наблюдаются в Московской, Владимирской, Нижегородской, Рязанской, Тульской, Ростовскойи Ленинградской областях.
Стационарные источники ответственны за сброс более 50 тонн свинца в виде различных соединений в водные объекты. При этом 7 аккумуляторных заводов сбрасывают ежегодно 35 тонн свинца через канализационную систему. Анализ распределения сбросов свинца в водные объекты на территории России показывает, что по этому виду нагрузки лидируют Ленинградская, Ярославская, Пермская, Самарская, Пензенская и Орловская области.
В стране необходимы срочные меры по снижению свинцового загрязнения, однако пока экономический кризис России затмевает экологические проблемы. В затянувшейся промышленной депрессии Россия испытывает недостаток средств для ликвидации прежних загрязнений, но если экономика начнет восстанавливаться, а заводы вернутся к работе, загрязнение может только усилиться.10 наиболее загрязненных городов бывшего СССР
(Металлы приведены в порядке убывания уровня приоритетности для данного города)
4. Гигиена почвы. Обезвреживание отходов. Почва в городах и прочих населенных пунктах и их окрестностях уже давно отличается от природной, биологически ценной почвы, играющей важную роль в поддержании экологического равновесия. Почва в городах подвержена тем же вредным воздействиям, что и городской воздух и гидросфера, поэтому повсеместно происходит значительная ее деградация. Гигиене почвы не уделяется достаточного внимания, хотя ее значение как одного из основных компонентов биосферы (воздух, вода, почва) и биологического фактора окружающей среды еще более весомое, чем воды, поскольку количество последней (в первую очередь качество подземных вод) определяется состоянием почвы, и отделить эти факторы друг от друга невозможно. Почва обладает способностью биологического самоочищения: в почве происходит расщепление попавших в нее отходов н их минерализация; в конечном итоге почва компенсирует за их счет утраченные минеральные вещества.
Если в результате перегрузки почвы будет утерян любой из компонентов ее минерализирующей способности, это неизбежно приведет к нарушению механизма самоочищения и к полной деградации почвы. И, напротив, создание оптимальных условий для самоочищения почвы способствует сохранению экологического равновесия и условий для существования всех живых организмов, в том числе и человека.
Поэтому проблема обезвреживания отходов, оказывающих вредное биологическое действие, не сводится только к вопросу их вывоза; она является более сложной гигиенической проблемой, так как почва является связующим звеном между водой, воздухом и человеком.4.1. Роль почвы в обмене веществ
Биологическая взаимосвязь между почвой и человеком осуществляется главным образом путем обмена веществ. Почва является как бы поставщиком минеральных веществ, необходимых для цикла обмена веществ, для роста растений, потребляемых человеком и травоядными животными, съедаемыми в свою очередь человеком и плотоядными животными. Таким образом, почва обеспечивает пищей многих представителей растительного и животного мира.
Следовательно, ухудшение качества почвы, понижение ее биологической ценности, способности к самоочищению вызывает биологическую цепную реакцию, которая в случае продолжительного вредного воздействия может привести к самым различным расстройствам здоровья у населения. Более того, в случае замедления процессов минерализации образующиеся при распаде веществ нитраты, азот, фосфор, калий и т. д. могут попадать в используемые для питьевых нужд подземные воды и явиться причиной серьезных заболеваний (например, нитраты могут вызвать метгемоглобинемию, в первую очередь у детой грудного возраста).
Потребление воды из бедной йодом почвы может стать причиной эндемического зоба и т. д.4.2. Экологическая взаимосвязь между почвой и водой и жидкими отходами (сточными водами)
Человек добывает из почвы воду, необходимую для поддержания процессов обмена веществ и самой жизни. Качество воды зависит от состояния почвы; оно всегда отражает биологическое состояние данной почвы.
Это в особенности относится к подземным водам, биологическая ценность которых существенно определяется свойствами грунтов и почвы, способностью к самоочищению последней, ее фильтрационной способностью, составом ее макрофлоры, микрофауны и т. д.
Прямое влияние почвы на поверхностные воды уже менее значительно, оно связано главным образом с выпадением осадков. Например, после обильных дождей из почвы смываются в открытые водоемы (реки, озера) различные загрязняющие вещества, в том числе искусственные удобрения (азотные, фосфатные), пестициды, гербициды, в районах карстовых, трещиноватых отложений загрязняющие вещества могут проникнуть через щели в глубоко расположенные подземные воды.
Несоответствующая очистка сточных вод также может стать причиной вредного биологического действия на почву и в конечном итоге привести к ее деградации. Поэтому охрана почвы в населенных пунктах представляет одно из основных требований охраны окружающей среды в целом.4.3. Пределы нагрузки почвы твердыми отходами (бытовой и уличный мусор, промышленные отходы, сухой ил, остающийся после осаждения сточных вод, радиоактивные вещества и т. д.)
Проблема осложняется тем, что в результате образования все большего количества твердых отходов в городах почва в их окрестностях подвергается все более значительным нагрузкам. Свойства и состав почвы ухудшаются все более быстрыми темпами.
Из произведенных в США64,3 млн. т бумаги49,1 млн. т попадает в отходы (из этого количества26 млн. т «поставляет» домашнее хозяйство, а23,1 млн. т— торговая сеть).
В связи с изложенным удаление и окончательное обезвреживание твердых отходов представляет весьма существенную, более трудно осуществимую гигиеническую проблему в условиях усиливающейся урбанизации.
Окончательное обезвреживание твердых отходов в загрязненной почве представляется возможным. Однако ввиду постоянно ухудшающейся способности к самоочищению городской почвы окончательное обезвреживание отходов, закапываемых в землю, невозможно.
Человек мог бы с успехом воспользоваться для обезвреживания твердых отходов биохимическими процессами, происходящими в почве, ее обезвреживающей и обеззараживающей способностью, однако городская почва в результате многовекового проживания в городах человека и его деятельности уже давно стала непригодной для этой цели.
Механизмы самоочищения, минерализации, происходящие в почве, роль участвующих в них бактерий и энзимов, а также промежуточные и конечные продукты распада веществ хорошо известны. В настоящее время исследования направлены на выявление факторов, обеспечивающих биологическое равновесие природной почвы, а также на выяснение вопроса, какое количество твердых отходов (и какой их состав) может привести к нарушению биологического равновесия почвы.Количество бытовых отходов (мусора) из расчета на одного жителя некоторых крупных городов мира
Необходимо отметить, что гигиеническое состояние почвы в городах в результате ее перегрузки быстро ухудшается, хотя способность почвы к самоочищению является основным гигиеническим требованием для сохранения биологического равновесия. Почва в городах уже не в состоянии справиться без помощи человека со своей задачей. Единственный выход из создавшегося положения— полное обезвреживание и уничтожение отходов в соответствии с гигиеническими требованиями.
Поэтому деятельность по строительству коммунальных сооружений должна быть направлена на сохранение природной способности почвы к самоочищению, а если эта ее способность стала уже неудовлетворительной, то надо восстановить ее искусственным путем.
Наиболее неблагоприятным является токсическое действие промышленных отходов— как жидких, так и твердых. В почву попадает все большее количество таких отходов, с которыми она не в состоянии справиться. Так, например, установлено загрязнение почвы мышьяком в окрестностях заводов по производству суперфосфатов (в радиусе3 км). Как известно, некоторые пестициды, такие, как хлорорганические соединения, попавшие в почву, длительно не подвергаются распаду.
Подобным же образом обстоит дело и с некоторыми синтетическими упаковочными материалами (поливинилхлорид, полиэтилен и т. д.).
Некоторые токсические соединения рано пли поздно попадают в подземные воды, в результате чего нарушается не только биологическое равновесие почвы, но ухудшается и качествоподземных вод до такой степени, что их уже нельзя использовать в качестве питьевых.Процентное соотношение количества основных синтетических материалов, содержащихся в бытовых отходах (мусор)
* Вместе с отходами прочих пластмасс, затвердевающих под действием тепла. Проблема отходов возросла в наши дни еще и потому, что часть отходов, главным образом фекалии человека и животных используют для удобрения сельскохозяйственных угодий [в фекалиях содержится значительное количество азота—0.4— 0,5%, фосфора (Р20з)-0,2-0,6%, калия (К?0)-0,5-1,5%, углерода—5—15%]. Эта проблема города распространилась и на городские окрестности.4.4. Роль почвы в распространении различных заболеваний
Почве принадлежит определенная роль в распространении инфекционных заболеваний. Об этом сообщали еще в прошлом веке Petterkoffer(1882) и Fodor(1875),осветившие главным образом роль почвы в распространении кишечных заболеваний: холеры, брюшного тифа, дизентерии и т. д. Они обратили внимание также на то обстоятельство, что некоторые бактерии и вирусы сохраняют в почве месяцами жизнеспособность и вирулентность. В последующем ряд авторов подтвердили их наблюдения, в особенности в отношении городской почвы. Так, например, возбудитель холеры сохраняет жизнеспособность и патогенность в подземных водах от20 до200 дней, возбудитель брюшного тифа в фекалиях— от30 до100 дней, возбудитель паратифа— от30 до60 дней. (С точки зрения распространения инфекционных болезней городская почва представляет значительно большую опасность, чем почва на полях, удобренная навозом.)
Для определения степени загрязнения почвы ряд авторов пользуются определением бактериального числа (кишечной палочки), как и при определении качества воды. Другие авторы считают целесообразным определять, кроме того, число термофильных бактерий, принимающих участие в процессе минерализации.
Распространению инфекционных болезней посредством почвы в значительной степени способствует полив земель сточными водами. При этом ухудшаются и минерализационные свойства почвы. Поэтому полив сточными водами должен осуществляться под постоянным строгим санитарным надзором и только вне городской территории.
4.5. Вредное действие основных типов загрязнителей (твердых и жидких отходов), приводящихк деградации почвы
4.5.1. Обезвреживание жидких отходов в почве
В ряде населенных пунктов, не имеющих канализации, некоторые отходы, в том числе и навоз, обезвреживают в почве.
Как известно, это наиболее простой способ обезвреживания. Однако он допустим лишь в том случае, если мы имеем дело с биологически полноценной почвой, сохранившей способность к самоочищению, что нехарактерно для городских почв. Если почва уже не обладает этими качествами, то для того, чтобы защитить ее от дальнейшей деградации, возникает необходимость в сложных технических сооружениях для обезвреживания жидких отходов.
В ряде мест отходы обезвреживают в компостных ямах. В техническом отношении это решение представляет собой сложную задачу. Кроме того, жидкие способны проникнуть в почве на довольно большие расстояния. Задача осложняется еще и тем, что в городских сточных водах содержится все большее количество токсических промышленных отходов, ухудшающих минерализационные свойства почвы еще в большей степени, чем человеческие и животные фекалии. Поэтому в компостные ямы допустимо спускать лишь сточные воды, подвергшиеся предварительно отстою. В противном случае нарушается фильтрационная способность почвы, затем почва утрачивает и остальные защитные свойства, постепенно происходит закупорка пор и т. д.
Применение человеческих фекалий для полива сельскохозяйственных полей представляет второй способ обезвреживания жидких отходов. Этот способ представляет собой двойную гигиеническую опасность: во-первых, он может привести к перегрузке почвы;во-вторых, эти отходы могут стать серьезным источником распространения инфекции. Поэтому фекалии необходимо предварительно обеззараживать и подвергать соответствующей обработке и лишь после этого использовать в качестве удобрения. Здесь сталкиваются две противоположные точки зрения. Согласно гигиеническим требованиям, фекалии подлежат почти полному уничтожению, а с точки зрения народного хозяйства они представляют ценное удобрение. Свежие фекалии нельзя использовать для полива огородов и полей без предварительного их обеззараживания. Если все же приходится пользоваться свежими фекалиями, то они требуют такой степени обезвреживания, что как удобрение они уже не представляют почти никакой ценности.
Фекалии могут быть использованы в качество удобрения только на специально выделенных участках— при постоянном санитарно-гигиеническом контроле, в особенности за состоянием подземных вод, количеством, мух и т. д.
Требования к удалению и почвенному обезвреживанию фекалий животных в принципе не отличаются от требований, предъявляемых к обезвреживанию человеческих фекалий.
До недавнего времени навоз представлял в сельском хозяйстве существенный источник ценных питательных веществ, необходимых для повышения плодородия почвы. Однако в последние годы навоз утратил свое значение отчасти из-за механизации сельского хозяйства, отчасти из-за все более широкого применения искусственных удобрений.
При отсутствии соответствующей обработки и обезвреживания навоз также представляет опасность, как и необезвреженные фекалии человека. Поэтому навозу перед тем, как его вывезти на поля, дают созреть, чтобы за это время в нем (при температуре60—70°С) могли произойти необходимые биотермические процессы. После этого навоз считается «зрелым» и освободившимся от большинства содержащихся в нем возбудителей болезней (бактерии, яйца глистов и т. д.).
Необходимо помнить, что хранилища навоза могут представлять идеальные места для размножения мух, способствующих распространению различных кишечных инфекций. Следует отметить, что мухи для размножения охотнее всего выбирают свиной навоз, затем конский, овечий и в последнюю очередь коровий. Перед вывозом навоза на поля его обязательно надо обработать инсектицидными средствами. продолжение --PAGE_BREAK--
www.ronl.ru
А.И. Федорова, Е.В. Шунелько
Почвы г. Воронежа формировались как естественные образования на протяжении тысячелетий, а были преобразованы как урбоземы за столетия. Б.П. Ахтырцев [1] относит почвенный покров этой территории к подзоне лесостепных черноземов и серых лесных почв. Вполне очевидно, что до заселения этих земель людьми и постройки крепости (400-500 лет назад и ранее) на высоком берегу р. Воронеж располагалась нагорная дубрава, которая до недавнего времени занимала территорию Акатова монастыря, прерываясь зоной наиболее плодородных земель на правом берегу (где находился острог с башнями), и снова выклинивалась в области Шилова леса. Естественно, под лесами сформировались слабокислые и кислые разности почв, которые еще встречаются в районе Ботсада ВГУ и на территории, примыкающей к санаторию им. Горького [12]. Возвышенный берег реки Воронеж был благоприятен для заселения по многим параметрам: защита от набегов кочевых племен, наличие водной транспортной магистрали, плодородные земли для выращивания сельскохозяйственной продукции (особенно для разведения садов), источники питьевой воды. Поэтому на протяжении нескольких столетий здесь происходило строительство крепости, гражданских зданий, монастырей, церквей, старые кладки которых в погребенном состоянии частично сохранились до настоящего времени. Очевидно, что естественные почвы центральной части города претерпели значительные антропогенные изменения и практически не сохранились в первозданном виде. Сейчас это своеобразная почвенная разность из смеси мелкозема различной гумусированности со щебнем и другими остатками строительного мусора, бесструктурная, иногда с захороненным почвенным слоем. В ряде литературных источников такие почвы называют “урбаноземами” и “урбоземами” [8]. Лишь в парках, садах, больших дворах и скверах сохранились менее трансформированные почвы, однако и они подверглись сильному антропогенному прессингу, особенно в ходе Второй Мировой войны (известно, что г.Воронеж был сильно разрушен и вошел в число 15 наиболее пострадавших от войны городов). Остальные районы города (Ленинский, Советский) в недалеком прошлом представляли собой, в основном, частный сектор, где было много садов и огородов. Лишь Коминтерновский район раньше других был превращен в индустриальный. Здесь находится ряд крупных заводов, выбросы которых загрязняют городскую территорию (АОЗТ “Электросигнал”, АООТ “Тяжэкс” им. Коминтерна, Станкостроительный завод и др.). Второй крупный промышленный район – Левобережный, где расположены такие гиганты, как АООТ “Воронежсинтезкаучук”, АООТ “Воронежшина”, АООТ “ВАСО” и др., также дающие большое количество выбросов.
Б.П. Ахтырцев [1] делит городские земли на две категории: а) с функционирующим почвенным покровом, обладающие биологической продуктивностью и находящиеся преимущественно в незастроенной части города; б) техногенный покров, занятый домами разной этажности и техническими объектами, не обладающий биологической продуктивностью. Последнее положение, на наш взгляд, весьма спорно, т.к. озеленительные посадки на этих землях (во дворах, на улицах) обладают определенной первичной биологической продуктивностью, которая выражается в поглощении огромного количества углекислого газа и переводе его в массу органических веществ, поддерживающих определенную стабильность посадок, а также являются продуктом для множества гетеротрофов, поселяющихся на их листьях, побегах, стволах. Обогащения почвы органическими веществами, конечно, не происходит, так как первичная продукция в виде листьев, скошенной травы не остается на этих землях, а увозится. Таким образом, все круговороты элементов, проходящие через почвы (углерода, азота, серы, фосфора и др.) здесь нарушены.
Основными современными почвенными разностями в г.Воронеже являются черноземы выщелоченные, среднемощные, суглинистые и тяжелосуглинистые, занимающие, в основном, плакорные возвышенные территории правобережья [1]. Второе место занимают серые лесостепные почвы (супесчаные, суглинистые и тяжелосуглинистые разности) на месте бывшего пояса нагорной дубравы и существующей ее окраины в районе “Березовая роща”; дерново-лесные песчаные почвы и лугово-черноземные, которые сохранились в пределах нынешней территории г. Воронежа на очень ограниченной территории и везде претерпели антропогенные изменения (залиты грунтовыми водами после заполнения водохранилища, либо погребены под насыпным почвогрунтом при создании набережных и пляжей).
В 2001 г. в г. Воронеже зарегистрировано 14497 действующих источников загрязняющих веществ (в том числе организованных – 12475), тогда как в 1997 г. их было лишь 11699 (в том числе организованных – 11106) [4, 5]. Среди выбросов основными загрязняющими веществами считаются диоксид азота, диоксид углерода, сернистый ангидрид, пыль, а среди приоритетных – формальдегид, фенол, толуол, ксилол, бенз(а)пирен, марганец и его соединения, стирол, бутадиен, оксиды хрома, оксид меди. Из всей суммы выбросов более 80% падает на автотранспорт, который по диоксидам азота дает 80%, а по углеводородам – 96% от всех загрязнений. Таким образом, из тяжелых металлов в вышеуказанный перечень вошли только соединения марганца, меди, хрома. Однако, все предприятия топливного комплекса (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, котельные “Воронежтеплосеть”) и множество других выбрасывают в окружающую среду большое количество тяжелых металлов, которые могут находиться в атмосфере в виде окислов, отдельных мелких частиц в составе пыли, органо-минеральных соединений.
Тяжелые металлы (ТМ) являются очень удобными индикаторными веществами при изучении загрязнения почв в силу того, что они довольно распространены, сравнительно легко определяются (из одной вытяжки атомноабсорбционным методом можно определить множество металлов), большинство из них неподвижны или слабо подвижны в верхнем 0-10 см слое почвы (особенно в гумусированных и тяжелосуглинистых почвогрунтах), токсичный эффект многих металлов довольно хорошо изучен [7, 9, 11, 13].
Попадая в воздушную среду от предприятий и автотранспорта, тяжелые металлы могут поступать в почву двумя путями: 1) в результате сухого осаждения; 2) путем мокрого осаждения. Основная масса ТМ от низких источников (автотранспорта) попадает в почву первым путем, однако по литературным данным эти вещества в виде очень мелких аэрозолей и пыли могут подниматься турбулентными потоками воздуха (что характерно и для г. Воронежа в летнее время) в более высокие слои тропосферы и даже попадать в стратосферу, переноситься на большие расстояния. В среднем ТМ переносятся на 20-30 км, однако, они были обнаружены и в верхних слоях ледников Гренландии и Антарктиды [2, 6, 10].
Тяжелые металлы (в том числе, наиболее опасные – свинец и кадмий) содержатся в выхлопных газах автотранспорта. В последнее десятилетие в городах идет прогрессивное нарастание числа автомобилей, которые как движущиеся источники загрязнения охватывают пространства не только прилегающие к автодорогам (100-200 м), но и проникают в места проживания людей (дворы, автостоянки, детские площадки). Так, в г. Воронеже за счет автотранспорта выбросы выросли с 108 тыс. т. в год в 1993-1996 гг. до 135 тыс. т. в год в 1999-2000 гг. [4, 5]. Из них 85% составляют выбросы легковых автомобилей.
Согласно официальным данным, валовый выброс предприятий г. Воронежа за год в настоящее время составляет 18,129 т/год. По административным районам выбросы распределяются следующим образом: Левобережный – 11,792 т/год; Коминтерновский – 1,86; Советский – 1,587; Железнодорожный – 1,187; Ленинский – 1,011; Центральный – 0,692 [5]. Для определения загрязнения почв тяжелыми металлами территория г. Воронежа была разделена нами на функциональные зоны, которые общеприняты при изучении городов: промышленная, промышленно-селитебная, селитебная, рекреационная, транспортная, транспортно-селитебная (одна и та же функциональная зона могла быть расположена в разных административных районах). Первичные данные по содержанию подвижных форм ТМ, полученные Госсанэпиднадзором г. Воронежа (более 1000 определений), а также собственные показатели, были расклассифицированы нами по вышеуказанным функциональным зонам (таблица 1). В пределах зон выделялись подзоны (таблица 2).
Таблица 1
Среднее содержание тяжелых металлов в функциональных зонах г. Воронежа
Таблица 2
Среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов по основным подзонам в пределах функциональных зон
Образцы для анализа отбирались в пределах районов действия отдельных поликлиник, разбитых на квадраты 500х500 м независимо от дорог и других аномальных участков. Тяжелые металлы извлекались из почвы ацетатно-аммонийным буфером с рН=4,8 и определялись на атомно-адсорбционном спектрофотометре. ПДК взяты в агрохимслужбе “Воронежская”, они же приводятся в соответствующих справочниках [3].
Были изучены также валовые (или слабоподвижные) формы ТМ в парках, на детских площадках и, особенно, в линейных зонах транспортных аномалий (в 20-50 м от дороги), а также в местах скопления автотранспорта и людей (рынки). Валовые (или слабоподвижные) формы определялись путем извлечения ТМ НNO3 с предварительным прокаливанием образцов в муфельной печи при t=450° с последующим определением на спектрофотометре С115М1.
Как видно из таблицы 1, в верхнем 10 см слое почв содержание изученных подвижных форм ТМ (Сг, Сu, Zn, Ni) не превышает ПДК. Однако, во всех случаях содержание подвижных форм свинца в 1,4-4,6 раза больше. Особенно высокие превышения по Рb наблюдаются в транспортной, транспортно-селитебной и промышленной зонах, а наименьшие – в рекреационной зоне. Вызывает некоторое недоумение высокое содержание Рb в селитебной зоне по сравнению с промышленной, однако это легко объясняется насыщенностью этой территории легковыми автомобилями, которые в настоящее время составляют 85% от всего автотранспорта.
Распределение ТМ по подзонам (таблица 2) показало, что наибольшее количество свинца, превышающее ПДК в 5,7 раза, содержится в почвах промзоны Коминтерновского района, затем – в склоновой части селитебной зоны, примыкающей к водохранилищу (превышение в 5,7 раза). В последнем случае происходит снос соединений Рb (очевидно, в виде мелких частиц) с поверхностным стоком вниз по склону. В промышленной зоне самым “чистым” является юго-западный район, где почти нет предприятий, выделяющих большое количество металлов, а территория менее насыщена автотранспортом. Здесь преобладает влияние заводов Керамического и Железобетонных конструкций. В селитебной зоне районом с наименьшим содержанием Рb является северный, в котором свинец в почве лишь немного превышает ПДК.
Сравнение содержания Рb в почвах правобережной и левобережной частей г. Воронежа показало его значительное превышение ПДК в правобережной части (для промышленноселитебной зоны – в 2,1 раза, а для транспортно-селитебной – в 1,6 раза), что объясняется наличием большего числа автотранспорта и среднесуглинистыми разностями почв, способными удержать большее количество катионов свинца по сравнению с песками Левобережья. В рекреационной зоне, наоборот, содержание Рb больше в Левобережье и мало отличается от общего фона этой зоны, что объясняется малой развитостью здесь рекреационных ландшафтов, тогда как в Правобережье существует несколько крупных парков и скверов (“Орленок”, Первомайский сквер, парк “Динамо” и др.), а также присутствует обширная рекреационная зона в районе санатория им. Горького. Въезд автотранспорта на вышеуказанные территории ограничен или запрещен.
Как видно из таблицы 2, во всех подзонах не наблюдается превышения ПДК по Cr, Сu, Ni, хотя его содержание варьирует в разных местах в 1,5-2 раза. Лишь по Zn наблюдается аномальное превышение в Коминтерновском районе (в 2 раза выше ПДК).
Нанесение точек определения ТМ на отдельные картосхемы для выявления локальных аномальных участков показало, что подвижные формы Рb содержатся в поверхностных горизонтах почв практически во всех районах города, однако, превышение ПДК в 2-3 раза наблюдается, в основном, в почвах вблизи главных магистралей города – пр. Революции, ул. Плехановской, Ленинского пр. и др. Содержание подвижного Сr в верхнем слое почв города редко превышает ПДК; в этом плане также “лидируют” правобережье и сильно загруженные автотранспортом магистрали. По подвижной Сu наблюдается сильный разброс по городу, в отдельных точках ее содержание превышает ПДК в 3-4 раза, но четких аномальных зон не выявлено. Лишь по ул. Ворошилова вблизи Механического завода можно выделить небольшую зону с превышением ПДК в 2-4 раза.
По содержанию подвижного Zn аномальные зоны выделяются довольно четко. Это район Механического завода по ул. Ворошилова (превышение ПДК в 2-4 раза), менее сильная аномальная зона выделена в районе завода “Тяжмаш” (ул.Электросигнальная), на пр. Патриотов; и небольшие превышения ПДК отмечаются вдоль дорог (1,1-1,5 ПДК). По Ni превышения наблюдаются лишь вдоль загруженных автотранспортом магистралей (пр. Революции, ул. Плехановская).
При более подробном изучении аномальных зон путем определения в поверхностном слое почв валовых (слабоподвижных) форм ТМ (извлечение ТМ НNО3 с предварительным прокаливанием образца в муфельной печи) основное внимание было уделено придорожным зонам, где в результате сильных потоков воздуха от движущегося автотранспорта тяжелые металлы в виде частиц и аэрозолей могут попадать в органы дыхания человека, особенно детей.
На рисунке представлены данные о количестве проб городских почв, содержание тяжелых металлов, в которых превышает фоновые показатели и ПДК (общее количество взятых образцов – 36). За фон бралась территория санатория “Углянец” на окраине Воронежского биосферного заповедника в 25 км от города.
Согласно полученным данным, в верхних горизонтах почв г. Воронежа свинец содержится в количестве от 4,2 до 206,0 мг/кг (таблица 3). Почти в 95% случаев содержание данного металла находилось в пределах ориентировочно допустимой концентрации (ОДК) – до 130 мг/кг [8]. Практически во всех исследуемых точках на территории города содержание Рb превышало фоновый уровень в 1,3-26 раз и ПДК в 1,3-6,4 раза. На территории санатория “Углянец” на окраине Воронежского биосферного заповедника концентрация Рb в почве составляла 8 мг/кг. Вблизи трамвайных и железнодорожных путей содержание Рb колебалось от 42,5 до 84,0 мг/кг, что также выше фона и ПДК в 1,3-11,9 и 1,3-3 раза соответственно (таблица 4). Максимальное количество Рb содержат почвы газонов вдоль сильно загруженных автотранспортом улиц Кольцовской, Кирова, пересечения улиц Мира и Фр. Энгельса, 20-летия Октября (на подъеме), где оно составляет 130,0-206,0 мг/кг.
По нашим данным, фоновое содержание Cd в почвах Подворонежья составило 0,83 мг/кг в санатории Углянец; 1,16 мг/кг в санатории им. Горького; 1,24 мг/кг в Семилукском районе (луг у деревни Ляпино). B поверхностных горизонтах почв города Воронежа Cd содержится в количестве 0,26-2,7 мг/кг (таблица 3).
Отмечаются участки с превышением фоновых значений в 1,3-3,3 раза (ул. Электросигнальная, Кольцовская, Плехановская, Московский пр. и др.). Превышения ПДК по этому металлу в пределах нашего города не выявлено. Корреляционной связи между концентрацией Cd в почве и интенсивностью движения автотранспорта не обнаружено. Высокое содержание данного металла отмечено на улицах с интенсивной транспортной нагрузкой и наличием трамвайных и троллейбусных путей (ул. Кольцовская, Плехановская), вблизи трамвайных и железнодорожных путей (ул. Матросова, Челюскинцев, вокзал Воронеж-II) (таблица 4). Максимальная концентрация Cd (2,7 мг/кг), превышающая ОДК (2,0 мг/кг), отмечается на ул. Электросигнальной с интенсивностью движения всего 300 авт/час, которая, однако, находится в зоне влияния нескольких промышленных предприятий (заводы Радиодеталей, АОЗТ “Электросигнал”, АООТ “Тяжэкс” им. Коминтерна, “Промтекстиль”). Пределы нахождения Zn в верхних горизонтах урбаноземов придорожных территорий г. Воронежа составляют 20-338 мг/кг (таблица 3), тогда как в почвах санатория “Углянец” его содержится 24 мг/кг. При этом примерно в 90% случаев содержание Zn в городе превышает фоновое и в 30% – ПДК (рис.) Отмечено довольно сильное (до 14 раз превышающее фон) загрязнение цинком территорий, прилегающих к трамвайным и железнодорожным путям (таблица 4). К наиболее загрязненным районам относятся улицы Матросова (298 мг/кг), Челюскинцев (338 мг/кг), район вокзала Воронеж-П (198-338 мг/кг). Высоко содержание металла и на улицах с интенсивной транспортной нагрузкой, имеющих троллейбусно-трамвайные линии – ул. Плехановской (190 мг/кг), ул. Кирова (176 мг/кг). Концентрации Zn в этих районах в 1,3-2,3 раза превышают ПДК.
Рис. Доля почвенных проб, превышающих фон и ПДК, %
В верхних горизонтах урбаноземов придорожных пространств г. Воронежа содержание Сu колеблется в широких пределах – от 6,0 до 284,0 мг/кг (таблица 3), превышая фоновое содержание во всех изученных точках (5,0 мг/кг по Углянцу). Причем, 50% случаев пробы почв по этому показателю не отвечают санитарным нормам (рис.). Наиболее сильное загрязнение почв медью прослеживается вблизи трамвайных и троллейбусных путей (таблица 4): высокий уровень загрязнения – на ул.Кирова (284,0 мг/кг), средний уровень загрязнения – на ул. Кольцовской (205,5 мг/кг), низкий уровень загрязнения – в пределах трамвайного кольца у вокзала Воронеж-I (137,0 мг/кг), на ул. 45-й Стрелковой дивизии (131,6 мг/кг), в пределах трамвайного кольца по ул. Острогожская (121,0 мг/кг), на ул. Краснознаменной (107,0 мг/кг), на ул. Плехановской (71,0 мг/кг). Таким образом, истирание контактных проводов трамваев и троллейбусов в процессе эксплуатации приводит к загрязнению прилегающих территорий медью в количествах, в 15-57 раз превышающих фоновые значения и в 2-7 раз – ПДК. В районе железнодорожного вокзала Воронеж-П в пробах почв содержится от 19,8 до 53,0 мг/кг Сu, что существенно ниже, чем на наиболее загрязненных улицах. О том, что источником поступления меди в транспортно-селитебные ландшафты также является и автотранспорт, говорит средняя корреляционная связь между содержанием в почве Сu, Рb и Zn (г=0,6).
Таблица 3
Валовое содержание тяжелых металлов в верхних горизонтах почв придорожных территорий г. Воронежа, мг/кг
Таблица 4
Валовое содержание тяжелых металлов в городских почвах вблизи трамвайных и железнодорожных путей, мг/кг
В придорожных урбаноземах г. Воронежа содержание Ni колебалось от 8,0 до 50,0 мг/кг (таблица 3), при этом практически во всех точках отмечалось превышение фоновых значений (10 мг/кг) в 1,2-3,2 раза (рис.). При этом значений, превышающих предельно допустимую концентрацию (50 мг/кг), на территории города не обнаружено. Максимальные концентрации Ni отмечаются на Ленинском проспекте, ул.Плехановской, вблизи железнодорожных вокзалов Воронеж-I и Воронеж-II, а также в Первомайском сквере, с трех сторон окруженном улицами с интенсивным движением. Никель имеет очень сходное распространение с другим металлом, также имеющим относительно небольшую атомную массу – железом.
Коэффициент корреляции содержания этих элементов в почве равен 0,88. Именно с относительно невысокой атомной массой по сравнению с другими металлами мы связываем повышенное накопление Ni и Fe на некотором удалении от транспортных магистралей, так как эти металлы способны переноситься с токами воздуха на более значительные расстояния, чем, например, Рb и Cd.
Фоновое содержание Fe в почвах санатория Углянец составило 3625 мг/кг. В городских урбаноземах его содержание колеблется от 3440 до 11000 мг/кг (таблица 3). Таким образом, фоновые значения превышены в 1,3-3 раза в 92% случаев (рис.). Пробы почв с повышенным содержанием Fe (более 6000 мг/кг) были отмечены на ул. Плехановской, Ленинском пр., ул. Дружинников, ул. Ф. Энгельса (у Первомайского сквера) и в самом Первомайском сквере.
Проведенные исследования аномальных зон показали, что верхний слой урбаноземов, примыкающих к городским автомагистралям, сильно загрязнен такими тяжелыми металлами, как Pb, Cd, Zn, Сu, Ni, Fe. Доля нестандартных проб, превышающих ПДК, наиболее велика для Pb и Сu (82 и 50% соответственно). Наиболее высокие уровни загрязнения в пределах селитебно-транспортных ландшафтов отмечены для свинца (превышение фона до 26 раз и ПДК – 6,5 раз) и цинка (14 и 2,3 раза соответственно). Истирание контактных проводов трамваев и троллейбусов в процессе эксплуатации приводит к загрязнению прилегающих территорий медью в количествах, в 15-57 раз превышающих фоновые значения и в 2-7 раз – ПДК.
Таким образом, на основе изучения содержания тяжелых металлов (Pb, Cd, Сг, Сu, Zn, Ni, Fe) в поверхностных горизонтах почв г. Воронежа выявлено, что во всех ландшафтных зонах и подзонах наиболее сильно почвы загрязнены свинцом (превышение ПДК в 1,4-4,6 раза), особенно в транспортной и промышленной зонах. По остальным элементам в среднем превышений ПДК не отмечено, однако содержание ТМ намного превышает фоновые значения.
Распределение свинца по зонам и подзонам крайне неравномерно. Наибольшее его количество, превышающее ПДК в 5-6 раз, содержится в почвах промзоны Коминтерновско района, затем – в склоновой части, примыкающей к Воронежскому водохранилищу. Сравнение содержания свинца в почвах правобережной и левобережной частей г. Воронежа показало значительное превышение в первой, что объясняется большей загруженностью автотранспортом и наличием суглинистых разностей почв с хорошо выраженным почвенно-поглощающим комплексом. В отдельных местах вблизи промышленных предприятий (Механический завод, Тяжмаш, “Тяжэкс” им. Коминтерна) наблюдаются аномальные зоны по содержанию цинка, в 2-4 раз превышающего ПДК.
Особенно сильно загрязнены металлами придорожные пространства, где наблюдается превышение по свинцу: ПДК – в 6-7 раз, в 26 раз фонового уровня – что отмечается и для подвижных, и для валовых форм. По цинку это превышение составляет: 2-3 раза – ПДК, 14 раз – фон. Отмечено загрязнение придорожных пространств медью в результате истирания контактных проводов трамваев и троллейбусов, а также выбросов автотранспорта.
Список литературы
1. Ахтырцев Б.П. Почвенный покров г. Воронежа и его экологические функции / Б.П. Ахтырцев // Геоэкологические проблемы устойчивого развития городской ограды. – Воронеж, 1996. – С. 94-97.
2. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеивание / В.В. Добровольский. – М.: Мысль, 1983. – 269 с.
3. Джувеликян Х.А. Экология и человек / Х.А. Джувеликян. – Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1999. – 269 с.
4. Доклад о состоянии окружающей природной среды г. Воронежа в 1997 году. – Воронеж: Б.и., 1998. – 102 с.
5. Доклад о состоянии окружающей природной среды г. Воронежа в 2000 году. – Воронеж: Б.и., 2001. – 44 с.
6. Загрязнение воздуха и жизнь растений: Пер. с англ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 535 с.
7. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе “почва-растение” / В.Б. Ильин. – Новосибирск: Наука, 1991. – 149 с.
8. Почвы, город, экология / Под ред. Добровольского Г.В. – М.: Фонд за экономическую грамотность, 1997. – 320 с.
9. Протасова Н.А. Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья / Н.А. Протасов, А.П. Щербаков, М.Т. Копаева. – Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1992. – 165 с.
10. Рамад Ф. Основы прикладной экологии / Ф. Рамад. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 543 с. 11. Стороженко Н.В. Мониторинг земель г. Воронежа: первые результаты / Н.В. Стороженко, Т.А. Девятова // Экология городов: Инф. Сб. – 1995. – С. 32-35.
12. Федорова А.И. Кислотность почв под зелеными насаждениями г. Воронежа как индикационный признак состояния городской экосистемы / А.И. Федорова, Е.В. Шунелько // Вестник Воронеж. ун-та. Сер. География и Геоэкология. – 2000. – №4. – С. 77-84.
13. Федорова А.И. Тяжелые металлы в поверхностных горизонтах почв городских ландшафтов / А.И. Федорова, С.А. Куролап // Геохимия биосферы: Тез. докл. совещ. – Ростов-на-Дону, 2001. – С. 274-276.
14. Щербаков А.П. Мониторинг земель города Воронежа / А.П. Щербаков, Т.А. Девятова // Природные ресурсы Воронежской области, их воспроизводство, мониторинг и охрана. – Воронеж, 1995. – С. 148-151.
www.ronl.ru
Литература:1. Горленко М. В., Кожевин П. А. Дифференциация почвенных микробных сообществ с помощью мультисубстратного тестирования. Микробиология, 1994, т. 63, № 2, с. 289−293.2. Кожевин П. А. Микробные популяции в природе. М.: Изд-во МГУ, 1989, 175 с.3. Колешко О. И. Микробиология: [Учеб. пособ. для биол. спец. ВУЗОВ]. — Минск: Высш. Шк. 1977, — 271 с.4. Методы почвенной микробиологии и биохимии. // Под ред. Д. Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ 1991. 304 с.5. Микроморфологический метод в исследовании генезиса почв. — М.: Наука, 1966. — 172 с.УДК 502ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИН.А. КазаковаУльяновский государственный педагогический университетимени И.Н. УльяноваПри современных условиях развития производства важное значение имеет познание механизмов и закономерностей распределения тяжелых металлов в окружающей среде. Это обстоятельство определяет необходимость проведения постоянного мониторинга за поступлением тяжелых металлов в экосистемы.Ключевые слова: почва, загрязнение, окружающая среда, аккумуляция, миграция, тяжелые металлы, ПДК, токсиканты.Современная экологическая ситуация как в глобальном, так и в региональном масштабах обостряется, и человечество вынуждено искать эффективные меры устойчивого развития биосферы.Серьезной экологической проблемой за последнее столетие стало интенсивное развитие промышленности и транспортного комплекса, представляющих собой наиболее мощные источники загрязнения биосферы вредными ингредиентами. Среди неорганических ксенобиотиков антропогенного происхождения к наиболее опасным и прогрессивно развивающимся в природной среде относятся металлы. Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное использование природных ресурсов вызвало существенные изменения биохимических циклов большинства из них.Из большого числа разнообразных химических веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы (ТМ). В связи с уве-личивающимся загрязнением биосферы особый интерес и важное практическое значение имеет, с одной стороны, познание механизмов и закономерностей поведения и распределения ТМ в окружающей среде, с другой, тот факт, что свыше 90% всех болезней человека прямо или косвенно связано с состоянием окружающей среды, которая является либо причиной возникновения заболеваний, либо способствует их развитию (Сапрыкин Ф.Я., 1984).Проблема Т М в современных условиях производства — глобальная, поэтому необходимы соответствующие меры по предотвращению загрязнения окружающей среды. Опасность проблемы состоит и в том, что для ТМ существует ряд альтернативных путей поступления и аккумуляции их в продукции (Перельман А.И., 1989).Аккумуляция и миграция ТМ в почвах естественных ландшафтов определяется типом почвообразования. Виноградов А. П. (1953), Добровольский Г. В. (1996) утверждают, что около 50% всего количества ТМ, находящиеся в твердой фазе почвы, связаны гидроксидом железа. Часть Т М прочно связана с глинистыми минералами, а обменные формы, связанные как с минералами, так и с органическим веществом, составляют малую часть от общей массы ТМ в профиле почв.Почвы являются природными накопителями ТМ в окружающей среде и основным источником загрязнения сопредельных сред, включаявысшие растения. ТМ находятся в почве в виде различных химических соединений. В почвенном растворе они присутствуют в форме свободных катионов и ассоциатов с компонентами раствора. В твердой части почвы они находятся в форме обменных катионов и поверхностных комплексных соединений, в виде примесей глинистых минералов, в форме собственных минералов, устойчивых осадков малорастворимых солей.К ТМ относятся свыше 40 химических элементов таблицы Менделеева с атомными массами, превышающими 50 атомных единиц, или химические элементы с удельным весом выше 5 г/см3. Не все ТМ представляют одинаковую опасность для живых организмов. По токсичности и способности накопления более десяти элементов признаны приоритетными загрязнителями биосферы. Среди них выделяют: ртуть, свинец, кадмий, медь, олово, цинк, молибден, кобальт, никель.Нормирование содержания ТМ в почве и растениях является чрезвычайно сложным из-за невозможности полного учета всех факторов природной среды. Так, изменение только агрохимиче-ских свойств почвы (реакции среды, содержания гумуса, степени насыщенности основаниями, гранулометрического состава) может в несколько раз уменьшить или увеличить содержание тяжелых металлов в растениях. На сегодняшний день предложено множество шкал экологического нормирования тяжелых металлов. В некоторых случаях за предельно допустимую концентрацию принято самое высокое содержание металлов, наблюдаемое в обычных антропогенных почвах, в других — содержание, являющееся предельным по фитотоксичности. В большинстве случаев для тяжелых металлов предложены ПДК, превосходящие верхнюю норму в несколько раз.Для характеристики техногенного загрязнения тяжелыми металлами используется коэффициент концентрации элемента в загрязненной почве к его фоновой концентрации. При загрязнении несколькими тяжелыми металлами степень загрязнения оценивается по величине суммарного показателя концентрации ^с). Предложенная ИМГРЭ шкала загрязнения почвы тяжелыми металлами приведена в таблице 1.Таблица 1. Схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени за-грязнения химическими веществами (Госкомгид ромет СССР, № 02 10 51−233 от 10. 12. 90)Категория почв по степени загрязнения Zc Загрязненность относительно ПДК Возможное использование почв Необходимые мероприятияДопустимое & lt-16,0 Превышает фоновое, но не выше ПДК. Использование под любые культуры Снижение уровня воздействия источников загрязнения почв. Снижение доступности токсикантов для растений.Умеренно опасное 1, 0 13 — Превышает ПДК при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показателе вредности, но ниже ПДК по транслокационному показателю. Использование под любые культуры при условии контроля качества продукции растениеводства При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным показателем производится контроль за содержанием этих веществ в поверхностных и подземных водах.Высоко опасное 1 1-н 00 со Превышает ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности. Использование под технические культуры без получения из них продуктов питания и кормов. Обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях, используемых в качестве питания и кормов. Ограничения использования зеленой массы на корм скоту, особенно растений-концентратов.Чрезвычайно опасное & gt-128 Превышает ПДК по всем показателям. Исключить из с/х использования Снижение уровня загрязнения и связывание токсикантов в атмосфере, почве и водах.Определение Т М в почве проводят методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией. Для определения содержания ТМ используют атомноабсорбционный спектрофотометр ААБ-3, —управляемый микро ЭВМ прибор для проведения абсорбционного анализа и осуществляется пламенным или беспламенным устройством.В соответствии с принятой медиками-гигиенистами схеме нормирование тяжелых металлов в почвах подразделяется на транслокационное (переход элемента в растения), миграционное водное (переход в воду), и общесанитарное (влияние на самоочищающую способность почв ипочвенный микробиоценоз).Во многих регионах страны с развитым промышленным и сельскохозяйственным производством, всегда существует опасность загрязнения экосистем избыточными количествами тяжелых металлов. Это обстоятельство определяет необходимость проведения экологогеохимического районирования территорий и организации постоянного мониторинга за поступлением и распределением тяжелых металлов в экосистемах. При этом необходимо определять важнейшие источники поступления тяжелых металлов в среду: естественные (природные) и техногенные.Литература:1. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропром-издат, 1987. 142с.2. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. — М. :Изд-во АН СССР, 1953. — 237 с.3. Госкомгидромет СССР, № 02 10 51−233 от 10. 12. 904. Добровольский Г. В. Значение почв в сохранении биоразнообразия. — Почвоведение. -1996. — 694с.5. Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. — 263 с.6. Перельман А. И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1989.- 407 с.7. Практикум по агрохимии/Под ред. В. Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 1989. — 214 с.8. Сапрыкин Ф. Я. Геохимия почв и охрана природы. Л.: Недра,1984. — 231 с.
Показать Свернутьsinp.com.ua
Загрязнение поверхностных горизонтов почв г. Воронежа тяжелыми металлами
А.И. Федорова, Е.В. Шунелько
Почвы г. Воронежа формировались как естественные образования на протяжении тысячелетий, а были преобразованы как урбоземы за столетия. Б.П. Ахтырцев [1] относит почвенный покров этой территории к подзоне лесостепных черноземов и серых лесных почв. Вполне очевидно, что до заселения этих земель людьми и постройки крепости (400-500 лет назад и ранее) на высоком берегу р. Воронеж располагалась нагорная дубрава, которая до недавнего времени занимала территорию Акатова монастыря, прерываясь зоной наиболее плодородных земель на правом берегу (где находился острог с башнями), и снова выклинивалась в области Шилова леса. Естественно, под лесами сформировались слабокислые и кислые разности почв, которые еще встречаются в районе Ботсада ВГУ и на территории, примыкающей к санаторию им. Горького [12]. Возвышенный берег реки Воронеж был благоприятен для заселения по многим параметрам: защита от набегов кочевых племен, наличие водной транспортной магистрали, плодородные земли для выращивания сельскохозяйственной продукции (особенно для разведения садов), источники питьевой воды. Поэтому на протяжении нескольких столетий здесь происходило строительство крепости, гражданских зданий, монастырей, церквей, старые кладки которых в погребенном состоянии частично сохранились до настоящего времени. Очевидно, что естественные почвы центральной части города претерпели значительные антропогенные изменения и практически не сохранились в первозданном виде. Сейчас это своеобразная почвенная разность из смеси мелкозема различной гумусированности со щебнем и другими остатками строительного мусора, бесструктурная, иногда с захороненным почвенным слоем. В ряде литературных источников такие почвы называют “урбаноземами” и “урбоземами” [8]. Лишь в парках, садах, больших дворах и скверах сохранились менее трансформированные почвы, однако и они подверглись сильному антропогенному прессингу, особенно в ходе Второй Мировой войны (известно, что г.Воронеж был сильно разрушен и вошел в число 15 наиболее пострадавших от войны городов). Остальные районы города (Ленинский, Советский) в недалеком прошлом представляли собой, в основном, частный сектор, где было много садов и огородов. Лишь Коминтерновский район раньше других был превращен в индустриальный. Здесь находится ряд крупных заводов, выбросы которых загрязняют городскую территорию (АОЗТ “Электросигнал”, АООТ “Тяжэкс” им. Коминтерна, Станкостроительный завод и др.). Второй крупный промышленный район – Левобережный, где расположены такие гиганты, как АООТ “Воронежсинтезкаучук”, АООТ “Воронежшина”, АООТ “ВАСО” и др., также дающие большое количество выбросов.
Б.П. Ахтырцев [1] делит городские земли на две категории: а) с функционирующим почвенным покровом, обладающие биологической продуктивностью и находящиеся преимущественно в незастроенной части города; б) техногенный покров, занятый домами разной этажности и техническими объектами, не обладающий биологической продуктивностью. Последнее положение, на наш взгляд, весьма спорно, т.к. озеленительные посадки на этих землях (во дворах, на улицах) обладают определенной первичной биологической продуктивностью, которая выражается в поглощении огромного количества углекислого газа и переводе его в массу органических веществ, поддерживающих определенную стабильность посадок, а также являются продуктом для множества гетеротрофов, поселяющихся на их листьях, побегах, стволах. Обогащения почвы органическими веществами, конечно, не происходит, так как первичная продукция в виде листьев, скошенной травы не остается на этих землях, а увозится. Таким образом, все круговороты элементов, проходящие через почвы (углерода, азота, серы, фосфора и др.) здесь нарушены.
Основными современными почвенными разностями в г.Воронеже являются черноземы выщелоченные, среднемощные, суглинистые и тяжелосуглинистые, занимающие, в основном, плакорные возвышенные территории правобережья [1]. Второе место занимают серые лесостепные почвы (супесчаные, суглинистые и тяжелосуглинистые разности) на месте бывшего пояса нагорной дубравы и существующей ее окраины в районе “Березовая роща”; дерново-лесные песчаные почвы и лугово-черноземные, которые сохранились в пределах нынешней территории г. Воронежа на очень ограниченной территории и везде претерпели антропогенные изменения (залиты грунтовыми водами после заполнения водохранилища, либо погребены под насыпным почвогрунтом при создании набережных и пляжей).
В 2001 г. в г. Воронеже зарегистрировано 14497 действующих источников загрязняющих веществ (в том числе организованных – 12475), тогда как в 1997 г. их было лишь 11699 (в том числе организованных – 11106) [4, 5]. Среди выбросов основными загрязняющими веществами считаются диоксид азота, диоксид углерода, сернистый ангидрид, пыль, а среди приоритетных – формальдегид, фенол, толуол, ксилол, бенз(а)пирен, марганец и его соединения, стирол, бутадиен, оксиды хрома, оксид меди. Из всей суммы выбросов более 80% падает на автотранспорт, который по диоксидам азота дает 80%, а по углеводородам – 96% от всех загрязнений. Таким образом, из тяжелых металлов в вышеуказанный перечень вошли только соединения марганца, меди, хрома. Однако, все предприятия топливного комплекса (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, котельные “Воронежтеплосеть”) и множество других выбрасывают в окружающую среду большое количество тяжелых металлов, которые могут находиться в атмосфере в виде окислов, отдельных мелких частиц в составе пыли, органо-минеральных соединений.
Тяжелые металлы (ТМ) являются очень удобными индикаторными веществами при изучении загрязнения почв в силу того, что они довольно распространены, сравнительно легко определяются (из одной вытяжки атомноабсорбционным методом можно определить множество металлов), большинство из них неподвижны или слабо подвижны в верхнем 0-10 см слое почвы (особенно в гумусированных и тяжелосуглинистых почвогрунтах), токсичный эффект многих металлов довольно хорошо изучен [7, 9, 11, 13].
Попадая в воздушную среду от предприятий и автотранспорта, тяжелые металлы могут поступать в почву двумя путями: 1) в результате сухого осаждения; 2) путем мокрого осаждения. Основная масса ТМ от низких источников (автотранспорта) попадает в почву первым путем, однако по литературным данным эти вещества в виде очень мелких аэрозолей и пыли могут подниматься турбулентными потоками воздуха (что характерно и для г. Воронежа в летнее время) в более высокие слои тропосферы и даже попадать в стратосферу, переноситься на большие расстояния. В среднем ТМ переносятся на 20-30 км, однако, они были обнаружены и в верхних слоях ледников Гренландии и Антарктиды [2, 6, 10].
Тяжелые металлы (в том числе, наиболее опасные – свинец и кадмий) содержатся в выхлопных газах автотранспорта. В последнее десятилетие в городах идет прогрессивное нарастание числа автомобилей, которые как движущиеся источники загрязнения охватывают пространства не только прилегающие к автодорогам (100-200 м), но и проникают в места проживания людей (дворы, автостоянки, детские площадки). Так, в г. Воронеже за счет автотранспорта выбросы выросли с 108 тыс. т. в год в 1993-1996 гг. до 135 тыс. т. в год в 1999-2000 гг. [4, 5]. Из них 85% составляют выбросы легковых автомобилей.
Согласно официальным данным, валовый выброс предприятий г. Воронежа за год в настоящее время составляет 18,129 т/год. По административным районам выбросы распределяются следующим образом: Левобережный – 11,792 т/год; Коминтерновский – 1,86; Советский – 1,587; Железнодорожный – 1,187; Ленинский – 1,011; Центральный – 0,692 [5]. Для определения загрязнения почв тяжелыми металлами территория г. Воронежа была разделена нами на функциональные зоны, которые общеприняты при изучении городов: промышленная, промышленно-селитебная, селитебная, рекреационная, транспортная, транспортно-селитебная (одна и та же функциональная зона могла быть расположена в разных административных районах). Первичные данные по содержанию подвижных форм ТМ, полученные Госсанэпиднадзором г. Воронежа (более 1000 определений), а также собственные показатели, были расклассифицированы нами по вышеуказанным функциональным зонам (таблица 1). В пределах зон выделялись подзоны (таблица 2).
Таблица 1
Среднее содержание тяжелых металлов в функциональных зонах г. Воронежа
Таблица 2
Среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов по основным подзонам в пределах функциональных зон
Образцы для анализа отбирались в пределах районов действия отдельных поликлиник, разбитых на квадраты 500х500 м независимо от дорог и других аномальных участков. Тяжелые металлы извлекались из почвы ацетатно-аммонийным буфером с рН=4,8 и определялись на атомно-адсорбционном спектрофотометре. ПДК взяты в агрохимслужбе “Воронежская”, они же приводятся в соответствующих справочниках [3].
Были изучены также валовые (или слабоподвижные) формы ТМ в парках, на детских площадках и, особенно, в линейных зонах транспортных аномалий (в 20-50 м от дороги), а также в местах скопления автотранспорта и людей (рынки). Валовые (или слабоподвижные) формы определялись путем извлечения ТМ НNO3 с предварительным прокаливанием образцов в муфельной печи при t=450° с последующим определением на спектрофотометре С115М1.
Как видно из таблицы 1, в верхнем 10 см слое почв содержание изученных подвижных форм ТМ (Сг, Сu, Zn, Ni) не превышает ПДК. Однако, во всех случаях содержание подвижных форм свинца в 1,4-4,6 раза больше. Особенно высокие превышения по Рb наблюдаются в транспортной, транспортно-селитебной и промышленной зонах, а наименьшие – в рекреационной зоне. Вызывает некоторое недоумение высокое содержание Рb в селитебной зоне по сравнению с промышленной, однако это легко объясняется насыщенностью этой территории легковыми автомобилями, которые в настоящее время составляют 85% от всего автотранспорта.
Распределение ТМ по подзонам (таблица 2) показало, что наибольшее количество свинца, превышающее ПДК в 5,7 раза, содержится в почвах промзоны Коминтерновского района, затем – в склоновой части селитебной зоны, примыкающей к водохранилищу (превышение в 5,7 раза). В последнем случае происходит снос соединений Рb (очевидно, в виде мелких частиц) с поверхностным стоком вниз по склону. В промышленной зоне самым “чистым” является юго-западный район, где почти нет предприятий, выделяющих большое количество металлов, а территория менее насыщена автотранспортом. Здесь преобладает влияние заводов Керамического и Железобетонных конструкций. В селитебной зоне районом с наименьшим содержанием Рb является северный, в котором свинец в почве лишь немного превышает ПДК.
Сравнение содержания Рb в почвах правобережной и левобережной частей г. Воронежа показало его значительное превышение ПДК в правобережной части (для промышленноселитебной зоны – в 2,1 раза, а для транспортно-селитебной – в 1,6 раза), что объясняется наличием большего числа автотранспорта и среднесуглинистыми разностями почв, способными удержать большее количество катионов свинца по сравнению с песками Левобережья. В рекреационной зоне, наоборот, содержание Рb больше в Левобережье и мало отличается от общего фона этой зоны, что объясняется малой развитостью здесь рекреационных ландшафтов, тогда как в Правобережье существует несколько крупных парков и скверов (“Орленок”, Первомайский сквер, парк “Динамо” и др.), а также присутствует обширная рекреационная зона в районе санатория им. Горького. Въезд автотранспорта на вышеуказанные территории ограничен или запрещен.
Как видно из таблицы 2, во всех подзонах не наблюдается превышения ПДК по Cr, Сu, Ni, хотя его содержание варьирует в разных местах в 1,5-2 раза. Лишь по Zn наблюдается аномальное превышение в Коминтерновском районе (в 2 раза выше ПДК).
Нанесение точек определения ТМ на отдельные картосхемы для выявления локальных аномальных участков показало, что подвижные формы Рb содержатся в поверхностных горизонтах почв практически во всех районах города, однако, превышение ПДК в 2-3 раза наблюдается, в основном, в почвах вблизи главных магистралей города – пр. Революции, ул. Плехановской, Ленинского пр. и др. Содержание подвижного Сr в верхнем слое почв города редко превышает ПДК; в этом плане также “лидируют” правобережье и сильно загруженные автотранспортом магистрали. По подвижной Сu наблюдается сильный разброс по городу, в отдельных точках ее содержание превышает ПДК в 3-4 раза, но четких аномальных зон не выявлено. Лишь по ул. Ворошилова вблизи Механического завода можно выделить небольшую зону с превышением ПДК в 2-4 раза.
По содержанию подвижного Zn аномальные зоны выделяются довольно четко. Это район Механического завода по ул. Ворошилова (превышение ПДК в 2-4 раза), менее сильная аномальная зона выделена в районе завода “Тяжмаш” (ул.Электросигнальная), на пр. Патриотов; и небольшие превышения ПДК отмечаются вдоль дорог (1,1-1,5 ПДК). По Ni превышения наблюдаются лишь вдоль загруженных автотранспортом магистралей (пр. Революции, ул. Плехановская).
При более подробном изучении аномальных зон путем определения в поверхностном слое почв валовых (слабоподвижных) форм ТМ (извлечение ТМ НNО3 с предварительным прокаливанием образца в муфельной печи) основное внимание было уделено придорожным зонам, где в результате сильных потоков воздуха от движущегося автотранспорта тяжелые металлы в виде частиц и аэрозолей могут попадать в органы дыхания человека, особенно детей.
На рисунке представлены данные о количестве проб городских почв, содержание тяжелых металлов, в которых превышает фоновые показатели и ПДК (общее количество взятых образцов – 36). За фон бралась территория санатория “Углянец” на окраине Воронежского биосферного заповедника в 25 км от города.
Согласно полученным данным, в верхних горизонтах почв г. Воронежа свинец содержится в количестве от 4,2 до 206,0 мг/кг (таблица 3). Почти в 95% случаев содержание данного металла находилось в пределах ориентировочно допустимой концентрации (ОДК) – до 130 мг/кг [8]. Практически во всех исследуемых точках на территории города содержание Рb превышало фоновый уровень в 1,3-26 раз и ПДК в 1,3-6,4 раза. На территории санатория “Углянец” на окраине Воронежского биосферного заповедника концентрация Рb в почве составляла 8 мг/кг. Вблизи трамвайных и железнодорожных путей содержание Рb колебалось от 42,5 до 84,0 мг/кг, что также выше фона и ПДК в 1,3-11,9 и 1,3-3 раза соответственно (таблица 4). Максимальное количество Рb содержат почвы газонов вдоль сильно загруженных автотранспортом улиц Кольцовской, Кирова, пересечения улиц Мира и Фр. Энгельса, 20-летия Октября (на подъеме), где оно составляет 130,0-206,0 мг/кг.
По нашим данным, фоновое содержание Cd в почвах Подворонежья составило 0,83 мг/кг в санатории Углянец; 1,16 мг/кг в санатории им. Горького; 1,24 мг/кг в Семилукском районе (луг у деревни Ляпино). B поверхностных горизонтах почв города Воронежа Cd содержится в количестве 0,26-2,7 мг/кг (таблица 3).
Отмечаются участки с превышением фоновых значений в 1,3-3,3 раза (ул. Электросигнальная, Кольцовская, Плехановская, Московский пр. и др.). Превышения ПДК по этому металлу в пределах нашего города не выявлено. Корреляционной связи между концентрацией Cd в почве и интенсивностью движения автотранспорта не обнаружено. Высокое содержание данного металла отмечено на улицах с интенсивной транспортной нагрузкой и наличием трамвайных и троллейбусных путей (ул. Кольцовская, Плехановская), вблизи трамвайных и железнодорожных путей (ул. Матросова, Челюскинцев, вокзал Воронеж-II) (таблица 4). Максимальная концентрация Cd (2,7 мг/кг), превышающая ОДК (2,0 мг/кг), отмечается на ул. Электросигнальной с интенсивностью движения всего 300 авт/час, которая, однако, находится в зоне влияния нескольких промышленных предприятий (заводы Радиодеталей, АОЗТ “Электросигнал”, АООТ “Тяжэкс” им. Коминтерна, “Промтекстиль”). Пределы нахождения Zn в верхних горизонтах урбаноземов придорожных территорий г. Воронежа составляют 20-338 мг/кг (таблица 3), тогда как в почвах санатория “Углянец” его содержится 24 мг/кг. При этом примерно в 90% случаев содержание Zn в городе превышает фоновое и в 30% – ПДК (рис.) Отмечено довольно сильное (до 14 раз превышающее фон) загрязнение цинком территорий, прилегающих к трамвайным и железнодорожным путям (таблица 4). К наиболее загрязненным районам относятся улицы Матросова (298 мг/кг), Челюскинцев (338 мг/кг), район вокзала Воронеж-П (198-338 мг/кг). Высоко содержание металла и на улицах с интенсивной транспортной нагрузкой, имеющих троллейбусно-трамвайные линии – ул. Плехановской (190 мг/кг), ул. Кирова (176 мг/кг). Концентрации Zn в этих районах в 1,3-2,3 раза превышают ПДК.
Рис. Доля почвенных проб, превышающих фон и ПДК, %
В верхних горизонтах урбаноземов придорожных пространств г. Воронежа содержание Сu колеблется в широких пределах – от 6,0 до 284,0 мг/кг (таблица 3), превышая фоновое содержание во всех изученных точках (5,0 мг/кг по Углянцу). Причем, 50% случаев пробы почв по этому показателю не отвечают санитарным нормам (рис.). Наиболее сильное загрязнение почв медью прослеживается вблизи трамвайных и троллейбусных путей (таблица 4): высокий уровень загрязнения – на ул.Кирова (284,0 мг/кг), средний уровень загрязнения – на ул. Кольцовской (205,5 мг/кг), низкий уровень загрязнения – в пределах трамвайного кольца у вокзала Воронеж-I (137,0 мг/кг), на ул. 45-й Стрелковой дивизии (131,6 мг/кг), в пределах трамвайного кольца по ул. Острогожская (121,0 мг/кг), на ул. Краснознаменной (107,0 мг/кг), на ул. Плехановской (71,0 мг/кг). Таким образом, истирание контактных проводов трамваев и троллейбусов в процессе эксплуатации приводит к загрязнению прилегающих территорий медью в количествах, в 15-57 раз превышающих фоновые значения и в 2-7 раз – ПДК. В районе железнодорожного вокзала Воронеж-П в пробах почв содержится от 19,8 до 53,0 мг/кг Сu, что существенно ниже, чем на наиболее загрязненных улицах. О том, что источником поступления меди в транспортно-селитебные ландшафты также является и автотранспорт, говорит средняя корреляционная связь между содержанием в почве Сu, Рb и Zn (г=0,6).
Таблица 3
Валовое содержание тяжелых металлов в верхних горизонтах почв придорожных территорий г. Воронежа, мг/кг
Таблица 4
Валовое содержание тяжелых металлов в городских почвах вблизи трамвайных и железнодорожных путей, мг/кг
В придорожных урбаноземах г. Воронежа содержание Ni колебалось от 8,0 до 50,0 мг/кг (таблица 3), при этом практически во всех точках отмечалось превышение фоновых значений (10 мг/кг) в 1,2-3,2 раза (рис.). При этом значений, превышающих предельно допустимую концентрацию (50 мг/кг), на территории города не обнаружено. Максимальные концентрации Ni отмечаются на Ленинском проспекте, ул.Плехановской, вблизи железнодорожных вокзалов Воронеж-I и Воронеж-II, а также в Первомайском сквере, с трех сторон окруженном улицами с интенсивным движением. Никель имеет очень сходное распространение с другим металлом, также имеющим относительно небольшую атомную массу – железом.
Коэффициент корреляции содержания этих элементов в почве равен 0,88. Именно с относительно невысокой атомной массой по сравнению с другими металлами мы связываем повышенное накопление Ni и Fe на некотором удалении от транспортных магистралей, так как эти металлы способны переноситься с токами воздуха на более значительные расстояния, чем, например, Рb и Cd.
Фоновое содержание Fe в почвах санатория Углянец составило 3625 мг/кг. В городских урбаноземах его содержание колеблется от 3440 до 11000 мг/кг (таблица 3). Таким образом, фоновые значения превышены в 1,3-3 раза в 92% случаев (рис.). Пробы почв с повышенным содержанием Fe (более 6000 мг/кг) были отмечены на ул. Плехановской, Ленинском пр., ул. Дружинников, ул. Ф. Энгельса (у Первомайского сквера) и в самом Первомайском сквере.
Проведенные исследования аномальных зон показали, что верхний слой урбаноземов, примыкающих к городским автомагистралям, сильно загрязнен такими тяжелыми металлами, как Pb, Cd, Zn, Сu, Ni, Fe. Доля нестандартных проб, превышающих ПДК, наиболее велика для Pb и Сu (82 и 50% соответственно). Наиболее высокие уровни загрязнения в пределах селитебно-транспортных ландшафтов отмечены для свинца (превышение фона до 26 раз и ПДК – 6,5 раз) и цинка (14 и 2,3 раза соответственно). Истирание контактных проводов трамваев и троллейбусов в процессе эксплуатации приводит к загрязнению прилегающих территорий медью в количествах, в 15-57 раз превышающих фоновые значения и в 2-7 раз – ПДК.
Таким образом, на основе изучения содержания тяжелых металлов (Pb, Cd, Сг, Сu, Zn, Ni, Fe) в поверхностных горизонтах почв г. Воронежа выявлено, что во всех ландшафтных зонах и подзонах наиболее сильно почвы загрязнены свинцом (превышение ПДК в 1,4-4,6 раза), особенно в транспортной и промышленной зонах. По остальным элементам в среднем превышений ПДК не отмечено, однако содержание ТМ намного превышает фоновые значения.
Распределение свинца по зонам и подзонам крайне неравномерно. Наибольшее его количество, превышающее ПДК в 5-6 раз, содержится в почвах промзоны Коминтерновско района, затем – в склоновой части, примыкающей к Воронежскому водохранилищу. Сравнение содержания свинца в почвах правобережной и левобережной частей г. Воронежа показало значительное превышение в первой, что объясняется большей загруженностью автотранспортом и наличием суглинистых разностей почв с хорошо выраженным почвенно-поглощающим комплексом. В отдельных местах вблизи промышленных предприятий (Механический завод, Тяжмаш, “Тяжэкс” им. Коминтерна) наблюдаются аномальные зоны по содержанию цинка, в 2-4 раз превышающего ПДК.
Особенно сильно загрязнены металлами придорожные пространства, где наблюдается превышение по свинцу: ПДК – в 6-7 раз, в 26 раз фонового уровня – что отмечается и для подвижных, и для валовых форм. По цинку это превышение составляет: 2-3 раза – ПДК, 14 раз – фон. Отмечено загрязнение придорожных пространств медью в результате истирания контактных проводов трамваев и троллейбусов, а также выбросов автотранспорта.
Список литературы
1. Ахтырцев Б.П. Почвенный покров г. Воронежа и его экологические функции / Б.П. Ахтырцев // Геоэкологические проблемы устойчивого развития городской ограды. – Воронеж, 1996. – С. 94-97.
2. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеивание / В.В. Добровольский. – М.: Мысль, 1983. – 269 с.
3. Джувеликян Х.А. Экология и человек / Х.А. Джувеликян. – Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1999. – 269 с.
4. Доклад о состоянии окружающей природной среды г. Воронежа в 1997 году. – Воронеж: Б.и., 1998. – 102 с.
5. Доклад о состоянии окружающей природной среды г. Воронежа в 2000 году. – Воронеж: Б.и., 2001. – 44 с.
6. Загрязнение воздуха и жизнь растений: Пер. с англ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 535 с.
7. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе “почва-растение” / В.Б. Ильин. – Новосибирск: Наука, 1991. – 149 с.
8. Почвы, город, экология / Под ред. Добровольского Г.В. – М.: Фонд за экономическую грамотность, 1997. – 320 с.
9. Протасова Н.А. Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья / Н.А. Протасов, А.П. Щербаков, М.Т. Копаева. – Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1992. – 165 с.
10. Рамад Ф. Основы прикладной экологии / Ф. Рамад. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 543 с. 11. Стороженко Н.В. Мониторинг земель г. Воронежа: первые результаты / Н.В. Стороженко, Т.А. Девятова // Экология городов: Инф. Сб. – 1995. – С. 32-35.
12. Федорова А.И. Кислотность почв под зелеными насаждениями г. Воронежа как индикационный признак состояния городской экосистемы / А.И. Федорова, Е.В. Шунелько // Вестник Воронеж. ун-та. Сер. География и Геоэкология. – 2000. – №4. – С. 77-84.
13. Федорова А.И. Тяжелые металлы в поверхностных горизонтах почв городских ландшафтов / А.И. Федорова, С.А. Куролап // Геохимия биосферы: Тез. докл. совещ. – Ростов-на-Дону, 2001. – С. 274-276.
14. Щербаков А.П. Мониторинг земель города Воронежа / А.П. Щербаков, Т.А. Девятова // Природные ресурсы Воронежской области, их воспроизводство, мониторинг и охрана. – Воронеж, 1995. – С. 148-151.
www.referatmix.ru
