ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ТЕРРИТОРИИ

Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 7 (298).
Биология. Вып. 2. С. 152–154.
М. А. Мукашева, Г. Ж. Мукашева, Ш. М. Нугуманова, А. Е. Казимова
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
ТЕРРИТОРИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Оценивается экологическое состояние почвенного покрова территории г. Балхаша, для которого
характерна мозаичность загрязнения, что объясняется выбросами промышленных предприятий, плотностью движения автотранспорта, хранением токсичных отходов на промышленных площадках.
Ключевые слова: тяжёлые металлы, почва, свинец, ртуть, цинк, предельно допустимая концент­
рация (ПДК).
Введение. Опасность загрязнения почвы как
фактора риска для здоровья населения определяется её функциональным использованием. В городах эта проблема связана в основном с загрязнением почв тяжёлыми металлами.
Гигиеническими исследованиями установлены
количественные связи между содержанием тяжёлых металлов в атмосферном воздухе и выпадением их на территории городов, что фиксируется почвенными аномалиями. Почва обладает высокой сорбционной и аккумулирующей
способностью, накапливает и нарушает геохимическую информацию, заложенную природой.
Судьба поступающих в почвы техногенных
химических веществ различна. Наиболее устойчивые в данных биоклиматических условиях вещества накапливаются в малоподвижных формах
(процесс аккумуляции). Другие, претерпев ряд
химических превращений и вступая в реакции
с органическими и минеральными соединениями почвы, образуют так называемые подвижные
соединения, сохраняющиеся в почвах, и при соответствующих условиях становятся доступными для биоты (процесс трансформации). Третья
группа химических соединений — самая подвижная, образующая истинные или коллоидные растворы, которые выносятся за пределы почвенной
толщи и образует локальные очаги загрязнения
(процесс рассеяния).
Материалы и методы. Сотрудниками исследовательского парка биотехнологии и экомониторинга биолого-географического факультета
Карагандинского государственного университета им. Е. А. Букетова были произведены количественный и качественный спектральные анализы
на содержание химических элементов в почвенном покрове. Качественный анализ показал, что
в почве г. Балхаша определялось порядка 20 химических элементов. Их количественное содержание представлено в табл. 1.
Анализ проведенных исследований показал,
что практически во всех точках забора незавиТаблица 1
Количественное содержание тяжёлых металлов в почве г. Балхаша (2011 г.), мг/кг
Химический элемент
ПДК
Расстояние от комбината
500 м
1 500 м
3 000 м
Свинец (Pb)
100
1 075 ± 84,18**
308,3 ± 63,4**
185 ± 150,04*
Медь (Cu)
60
6 500 ± 701,5**
1 966,7 ± 929,8**
210 ± 159,3**
Цинк (Zn)
70
562,5 ± 84,18**
183,3 ± 46,5*
165 ± 132,4*
Кадмий (Cd)
2,1
12,5 ± 2,81**
0,0 ± 0,0
0,0 ± 0,0
Хром (Cr)
100
146,3 ± 98,2*
65 ± 10,6
40 ± 0
Ванадий (V)
–
92,5 ± 11,2
100 ± 8,45
145 ± 97,3
Никель (Ni)
50
62,5 ± 33,67*
30 ± 0
22,5 ± 4,4
Кобальт (Co)
50
13,8 ± 1,12
13 ± 1,27
11 ± 1,77
1 500
700 ± 56,1
733,3 ± 169,1
1 900 ± 1 301
Марганец (Mn)
Примечание: * р < 0,05; ** р < 0,01 по сравнению с контролем.
153
Загрязнение почвенного покрова территории промышленного города тяжёлыми металлами
симо от расстояния идет накопление металлов
в почве. Более высокое содержание выявлено на
расстоянии 500 м, где наблюдается максимальное
накопление Сu, Pb, Ni, Co, Cd. Уровень накопления был выше ПДК от 5 до 60 раз. На расстоянии
1,5 км наблюдались аналогичные изменения, где
содержание Cu, Pb, Zn было выше ПДК от 2 до 12
раз. По мере удаления от промышленных предприятий количество металлов, превышающих
ПДК, уменьшилось. Это были Cu, Pb, Zn, их концентрации на расстоянии 3 км превышали предельный уровень от 1,48 до 6 раз.
Для оценки уровней загрязнения почвенного
покрова отдельными тяжёлыми металлами был
проведен расчёт коэффициентов концентрации
(К к) каждого элемента. В качестве фоновых приняты минимальные значения, повторяющиеся
наибольшее число раз в пределах исследуемой
территории, которые для изучаемой территории
являются естественным уровнем содержания микроэлементов. Полученные данные по коэффициентам концентрации представлены в табл. 2.
Коэффициент концентрации металлов в почве
показал, что накопление для таких элементов как
свинец, медь и кадмий на расстоянии до 1500 м,
находится на чрезвычайных уровнях. Уровень
опасного загрязнения наблюдается практически
для всех элементов, кроме ванадия (на расстоянии 1 500 и 3 000 м).
Таким образом, на расстоянии 1500 м почвенный покров изучаемой территории является зо-
ной большой сорбции металлов. Об этом свидетельствует и суммарный показатель загрязнения
Zc, равный сумме коэффициентов концентрации
химических веществ загрязнителей.
Анализируя полученные результаты, можно
сделать вывод о превышении фоновой концентрации по всем приоритетным тяжёлым металлам во
всех точках отбора, причем максимальные величины коэффициентов концентрации имеет свинец, медь, цинк, кадмий. Анализ распределения
показателей, полученных в результате апробирования почв, позволил выделить зоны риска для
здоровья населения.
Для оценки уровней загрязнения почвенного
покрова отдельными тяжёлыми металлами также
был проведен расчёт коэффициентов опасности
(Ко) каждого поллютанта. Данные представлены
в табл. 3.
Кратность превышения коэффициентов опасности по меди превышает ПДК в 108 раз на расстоянии 500 м, в 15,8 — на расстоянии 3000 м,
т. е. наблюдается снижение показателей по мере
удаления от комбината. Коэффициент опасности по свинцу превышает ПДК на расстоянии
1500 м в 29 раз, на расстоянии 3000 м — в 16.
Незначительное превышение ПДК отмечалось
по цинку (Ко = 3,9–8,0 на различных расстояниях) и никелю (Ко = 1,2 на расстоянии 500 м).
По остальным химическим элементам содержание в почве не превышало ПДК во всех точках
отбора.
Таблица 2
Коэффициенты концентрации тяжёлых металлов в почве
Расстояние
от комбината, м
Pb
Cu
Zn
Cd
Cr
V
Ni
Co
Mn
Zc
500
5,8
3,0
3,6
4,8
3,6
1,5
2,7
1,2
2,7
3,2
1 500
5,0
10,0
2,9
6,0
1,8
0,5
1,4
1,0
2,1
3,4
3 000
2,8
4,5
1,7
2,0
1,6
0,5
1,2
1,0
0,05
1,6
Таблица 3
Коэффициенты опасности тяжёлых металлов в почве
Расстояние
от комбината, м
Pb
Cu
Zn
Cd
Cr
V
Ni
Co
Mn
500
5,7
108
8
0,2
0,4
–
1,2
0,2
0,4
1 500
29
43
6,4
0,3
0,7
–
0,6
0,5
0,4
3 000
16
15,8
3,9
0,08
0,01
–
0,5
0,2
0,06
154
М. А. Мукашева, Г. Ж. Мукашева, Ш. М. Нугуманова, А. Е. Казимова
Таким образом, для территории г. Балхаша
характерна мозаичность загрязнения почвенного покрова, что объясняется выбросами
­п ромышленных предприятий, плотностью
движения автотранспорта, хранением токсичных отходов на промышленных площадках.
Загрязнение городской среды интегрально отражается на загрязнении тяжёлыми металлами
почв огородов и дачных участков, что позволяет
предположить миграцию тяжёлых металлов по
пищевым цепям.
Антропогенная деятельность Балхашского
горнометаллургического комбината вызвала
резкое увеличение загрязнения почвенного покрова химическими элементами. В ряде случаев их количество существенно превосходит их
естественные эмиссии от геологических объектов, а по масштабу воздействия, изученные
химические элементы стали активны для малого биогеохимического цикла с угрозой экологического воздействия на здоровье будущего
­поколения.