авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Экологическая оценка техногенно загрязненных почв урбанизированных территорий и промышленных зон г. нижнего новгорода

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ДАБАХОВ МАКСИМ ВЛАДИМИРОВИЧ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗОН г. НИЖНЕГО НОВГОРОДА Специальность 03.02.08 – Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва, 2012

Работа выполнена на кафедре агрохимии и агроэкологии ФГБОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная акаде мия»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Титова Вера Ивановна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Савич Виталий Игоревич доктор биологических наук, профессор Макаров Олег Анатольевич доктор биологических наук, профессор Аканова Наталия Ивановна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Защита состоится «14» марта 2012 г. в 14.30 часов на заседании диссер тационного совета Д 220.043.03 при Российском государственном аграрном уни верситете – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тими рязевская, 49.

Текст автореферата размещен на сайте РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева:

www.timacad.ru и направлен в ВАК РФ по адресу referat_vak@mon.gov.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан «» _ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета О.В. Селицкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Эффективная политика в области охраны окружающей среды, деклариро ванная в действующем природоохранном законодательстве, может осуществ ляться только на основе полной информации о характеристике природных объ ектов и комплексной оценке полученных данных. Признавая важность оценки состояния всех природных сред, вместе с тем, особо следует подчеркнуть акту альность оценки состояния почвы, которая, в силу своей специфики, является средой, депонирующей загрязняющие вещества и во многом определяющей ус тойчивость экосистемы к негативному антропогенному воздействию. Ее роль долгое время недооценивалась, что выразилось в отсутствии должного внима ния как к экологическому мониторингу почвы, так и к системе нормирования в этой области.

В настоящее время ситуация изменилась, однако исследования по оценке антропогенного воздействия на почвенный покров городов и крупных населен ных пунктов в основном осуществляются только с целью санитарно гигиенической характеристики территорий, что накладывает свой отпечаток на формирование программы исследований. В большинстве случаев в программу включают контроль основных токсикантов и интерпретацию полученных дан ных на базе использования ПДК и фоновых значений. В результате таких на блюдений почва рассматривается исключительно как субстрат без учета вы полняемых ею экологических функций (Добровольский, Никитин, 2000;

Доб ровольский, 2007). Такая ситуация характерна практически для всех исследова ний, проводимых в рамках государственных программ, осуществляемых Росги дрометом и другими ведомствами, что ограничивает возможность использова ния полученных данных в принятии управленческих решений.

Кроме этого, большинство научных работ и государственных программ мониторинга состояния почвенного покрова априори являются неполными, поскольку крайне редко исследованием охватываются почвы промышленных зон, что связано с ограниченным допуском сторонних лиц на территорию предприятий. В итоге участки земель, в наибольшей степени трансформиро ванные техногенным воздействием, остаются практически неизученными.

В связи с этим существует острая необходимость проведения более глу бокого анализа состояния городских почв по следующим направлениям: 1) изу чение базовых почвенных характеристик в условиях интенсивной антропоген ной нагрузки;

2) оценка специфики и степени воздействия различных видов хо зяйственной деятельности человека на загрязнение почвенного покрова, в том числе на территории промышленных зон.

Актуальность первой задачи обусловлена тем, что только на основе ин формации о содержании и качестве органического вещества, физико химических и других характеристик почвы возможна ее оценка как геохимиче ского барьера на пути миграции токсикантов, в значительной степени опреде ляющего качество среды обитания человека и самоочищающую способность экосистем (Ковда, 1985;

Мотузова и др., 1989;

Черников и др., 2000, 2004;

Ма каров, 2002;

Никитин, 2005).

Необходимость исследований в рамках второго направления во многом вызвана крайне неблагоприятным состоянием окружающей среды в зоне интен сивной хозяйственной деятельности, особенно в городах (Экогеохимия…, 1995;

Химический состав …, 2009;

Государственный доклад …, 2010;

Динамика из менения …, 2010), и необходимостью, в связи с этим, разработки системы ме роприятий по реабилитации и охране природных объектов на таких территори ях, включая промышленные площадки и участки размещения отходов произ водства и потребления. Решение этой задачи возможно только на основе пол ной информации о специфике современного состояния природных сред и, пре жде всего, почвы. Более того, востребованность такого направления обуслов лена увеличением экономической значимости результатов исследования почв, связанных с определением размера экологических платежей от субъектов хо зяйственной деятельности.

Следует отметить, что кроме наличия информации о загрязнении, крайне важным является ее объективная интерпретация (особенно когда речь идет о комплексном загрязнении), а также идентификация источника загрязнения.

Проблема выявления причин и виновников загрязнения стала особенно акту альной в последние несколько лет в свете усиления борьбы с экологическими правонарушениями, одним из наиболее действенных инструментов которой яв ляется судебная экологическая экспертиза (Омельянюк, 2004;

Никифоров, 2004). Практика, однако, показывает, что методика и методология экологиче ской и почвоведческой экспертизы нуждаются в совершенствовании.

В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, про грамма которых ориентирована на определение уровня загрязнения территорий с учетом базовых почвенных характеристик и комплексного характера загряз нения, а также разработка методологии и методических подходов к решению названных выше задач.

Цель и задачи исследования Целью исследования являлась экологическая оценка регионально типологических особенностей техногенно загрязненных почв различных функ циональных зон города с интенсивной промышленной и транспортной нагруз кой на примере заречной части Нижнего Новгорода и разработка методических подходов к оценке полиметаллического загрязнения с использованием инте гральных расчетных показателей, биологического отклика системы, а также приемов идентификации источников загрязнения.

В рамках проведения работы решались следующие задачи:

• изучение специфики кислотно-основного состояния городских почв и их буферности в зависимости от природных особенностей территории Верх него Поволжья и уровня техногенной нагрузки;

• характеристика органического вещества почв урболандшафтов низинного заречья г. Н. Новгорода (по содержанию органического углерода, группо вому и фракционному составу гумуса), а также уровня их обеспеченности подвижными формами фосфора и калия;

• выявление типологических особенностей формирования аккумуляций от дельных тяжелых металлов (ТМ) в почве (свинца, кадмия, цинка, меди, никеля, хрома) в связи с функциональным использованием территории, в том числе на промышленных площадках крупного предприятия машино строительной отрасли;

• анализ степени подвижности тяжелых металлов в почвах техногенно пре образованных ландшафтов низинного заречья Верхней Волги и выявле ние факторов, определяющих мобильность токсикантов, а также корреля ционных связей между ними;

• комплексная экологическая оценка загрязнения почв г. Н. Новгорода тя желыми металлами по стандартному (суммарный коэффициент загрязне ния) и авторскому (интегральный оценочный балл) расчетным показате лям и их сравнительный анализ;

• определение токсичности почв промышленных площадок и рекреацион ных зон методом биотестирования с использованием в качестве тест объектов семян культурных растений и показателей активности почвен но-биотического комплекса;

• обоснование региональной системы эколого-геохимической идентифика ции источников загрязнения и ее апробация на примере промышленной зоны г. Нижнего Новгорода.

Научная новизна Сформирована база данных по показателям химического состава почв за речной части г. Н. Новгорода, включающая в себя информацию об обеспечен ности почв биогенными элементами, содержании и характеристике качествен ного состава органического вещества, концентрации тяжелых металлов, ки слотно-основному состоянию почв. Исследование проведено по функциональ ным зонам, из которых промышленная зона, включающая в себя промышлен ный узел автозавода, обследована впервые: детально изучены почвы промыш ленных площадок с учетом расположения отдельных производств, а также мест размещения отходов, характеризующихся специфическим влиянием на природ ные объекты.

Определена предельная кислотная и щелочная нагрузка на почвы с раз личными природными свойствами и степенью антропогенной нагрузки, а также устойчивость реакции почвенной среды на подкисляющее и подщелачивающее воздействие в отдельных диапазонах рН.

Произведена оценка степени загрязнения почв различных функциональ ных зон низинного заречья Нижнего Новгорода в соответствии с общеприня тыми критериями, а также рассмотрен состав ассоциаций металлов в зависимо сти от расположения и характера влияния основных источников загрязнения на окружающую территорию. Дано обоснование целесообразности применения интегрального показателя степени загрязнения, отражающего совокупное дей ствие тяжелых металлов с учетом степени их опасности для окружающей сре ды, при оценке почв города.

Разработаны и опробованы на региональном уровне методические подхо ды к идентификации источников загрязнения почвенного покрова и описанию формирующихся техногенных аномалий, учитывающие наличие в почвах эле ментов-индикаторов, состав и соотношения элементов-загрязнителей, их про фильное распределение, а также степень контрастности формирующихся тех ногенных аномалий.

Основные положения, выносимые на защиту • отличительной особенностью техногенно преобразованных почв низин ного Заречья является их высокая кислотно-основная буферность, высо кое содержание углерода и специфичный состав органического вещества, а также высокая обеспеченность подвижными формами биогенных эле ментов;

• приоритетными загрязняющими веществами почв г. Н. Новгорода явля ются цинк, медь и свинец, уровень аккумуляции, подвижность и контра стность площадного распределения которых определяется функциональ ным использованием территории;

• интегральный оценочный балл, учитывающий совокупное действие тя желых металлов с учетом степени их опасности для окружающей среды, характеризует экологическое состояние почв более объективно, чем ши роко используемый суммарный коэффициент загрязнения;

• биотестирование загрязненных почв с использованием семян культурных растений может использоваться при характеристике степени опасности полиметаллического загрязнения городских почв (за исключением агро техногенной зоны);

показатели биологической активности не всегда кор релируют со степенью загрязнения почвы в силу их высокой чувстви тельности к действию других факторов;

• основными критериями, которые могут использоваться в процессе иден тификации источника загрязнения тяжелыми металлами, являются нали чие или отсутствие в почве индикаторного элемента, оценка качественно го состава загрязняющих веществ, их распределение по профилю и сте пень контрастности загрязнения.

Практическая значимость и реализация результатов исследований Результаты работы используются в ходе оценки воздействия на окру жающую среду со стороны промышленных объектов автозавода, для составле ния регулярной экологической отчетности, предоставляемой в специально уполномоченные органы в области охраны окружающей среды, а также для разработки природоохранных мероприятий с привязкой к функциональным зо нам. С учетом полученных результатов осуществляется разработка перечня природоохранных мероприятий в ОАО «ГАЗ». Программа исследования почв промышленных зон ОАО «ГАЗ» и его результаты являются составной частью материалов, представляемых на экологическую экспертизу для получения ли цензии на обращение с отходами ОАО «ГАЗ».

Информационная база, сформированная на основе исследований, исполь зуется в ходе общественных слушаний проекта застройки городских террито рий (рекреационных зон заречной части г. Н. Новгорода), а также в процессе экологического проектирования объектов хозяйственной и иной деятельности административных районов города.

Методологические и методические подходы к идентификации источни ков загрязнения использованы при разработке нормативно-методических доку ментов для обеспечения судебной экспертной деятельности в области экологи ческой экспертизы почвенного покрова.

Результаты исследований, а также разработанные автором подходы к их оценке, применяются в процессе преподавания дисциплин: экотоксикология, экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду, охрана окружающей среды и рациональное природопользование, методы агрохимиче ских и экологических исследований, экономика природопользования и эколо гический мониторинг для студентов экологических специальностей в Нижего родской ГСХА и Волжском государственном инженерно-педагогическом уни верситете.

Апробация работы Результаты исследований были доложены на международных съездах, симпозиумах и конференциях (Санкт-Петербург, 2000;

Суздаль, 2000;

Пенза, 2002, Новосибирск, 2004;

Владимир, 2005;

Москва, 2007;

Нижний Новгород, 2004, 2005, 2008, 2011), всероссийских научно-практических конференциях в высших учебных и научно-исследовательских заведениях городов Н. Новгоро да (1998, 2002), Москвы (2002, 2005), всероссийской школе «Экология и поч вы» (2001, 2006), региональных научно-практических конференциях (Н. Новго род, 1998, 2000, 2002), а также на ежегодных конференциях профессорско преподавательского состава Нижегородской ГСХА (1998-2010).

Общее количество опубликованных работ представлено 78 наименова ниями (личное участие обозначено в 61,5 усл. печ. листов).

Полученная информационная база, а также подходы к оценке загрязнения и идентификации источников опробованы и широко используются в ходе осу ществления экологического менеджмента Управлением экологии ООО «ГАЗ» (ныне ООО «Технопарк), а также при проведении судебной экологической экс пертизы.

Структура и объем диссертации Диссертационная работа содержит введение, 8 глав содержательной час ти, выводы и рекомендации производству. Она изложена на 354 страницах, со держит 85 таблиц, 31 рисунок и 9 приложений. Список литературы включает 403 наименования, в т.ч. 55 публикаций иностранных авторов.

Выражаю искреннюю благодарность коллективу кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА, коллективу лаборатории экологического мониторинга ОАО «ГАЗ», а также научному консультанту – доктору с.-х. наук, профессору В.И. Титовой за помощь в выполнении работы.

Глава 1. Основные направления трансформации почвенного покрова города На основе материалов исследования российских и иностранных авторов показано, что в зонах интенсивного антропогенного воздействия имеет место механическая и химическая трансформация почвенного покрова, проявляющая ся в нарушении, а также изменении их геохимических характеристик: увеличе нии значения рН, аккумуляции технофильных элементов, изменении парамет ров гумусового состояния и ряда других показателей. Степень и направление трансформации определяется характером землепользования, а также специфи кой промышленного развития территории (Строганова, 1998;

Черных Н.А., По повичева Л.Л., 2000;

Никифорова, Алексеева, 2002;

Прокофьева, Строганова, 2004;

Почвы мегаполисов …, 2007). Анализ методических подходов, исполь зуемых при оценке загрязнения почв, показал, что действующая в настоящее время система имеет серьезные недостатки и нуждается в усовершенствовании.

При оценке экологического состояния почв рекомендуется использовать дополнительные критерии: подвижность металлов (Соловьев, 1989;

Sauve et al., 1998), биодоступность (Johnson et al., 2003;

Chapman et al., 2003), чувствитель ность почвенной биоты (Гузев, Левин, 1991;

Галиулин, Галиулина 2006) и рас тительности (Мотузова и др., 1989;

Влияние загрязнения …, 2009), а также ферментативную активность (Левин и др., 1989;

Девятова и др., 2007;

Галиу лин, Галиулина, 2010). Важную роль играет выработка оптимального подхода к разработке интегральных показателей загрязнения почв (Касатиков, 1991).

Глава 2. Объекты и методы исследования Исследование проводилось на территории заречной части г. Н. Новгоро да, включающей пять административных районов: Автозаводский, Ленинский, Канавинский, Московский и Сормовский. Заречная часть города является в ос новном молодой – освоение территории началось в 30-х годах ХХ века. В на стоящее время здесь сосредоточено наибольшее количество крупных промыш ленных объектов, оказывающих существенное влияние на состояние окружаю щей среды, в том числе почвенного покрова.

Геоморфологическая структура низинного заречья охватывает спектр элементов, включающий пойму и три надпойменные террасы, причем наи большую территорию занимает вторая терраса. Её поверхность представляет собой плоскую равнину с возвышающимися над ней песчаными всхолмления ми. Влияние ландшафта на пространственное перераспределение загрязняющих веществ здесь минимально из-за прерывистости путей их перемещения, связан ной с застройкой, дорогами, ливневой канализацией. Исключением являются зоны переувлажненных низин, где возможна местная аккумуляция загрязняю щих веществ за счет поверхностного стока.

Коренные породы низинного заречья, представленные пермскими отло жениями, перекрыты древними и современными аллювиальными отложениями легкого гранулометрического состава. Зональными здесь являются подзолистые и дерново-подзолистые почвы. В условиях механического нарушения почвен ного покрова, а также постоянного привноса чужеродного материала, почвы исследованной территории могут быть идентифицированы с использованием общепринятой классификационной терминологии только на окраинах города, в парковых и лесопарковых зонах, а также на участках естественного ландшафта в пределах городской черты. Чаще всего почвы исследуемой территории близки к техногенным поверхностным образованиям (ТПО), группе квазиземов и под группе урбиквазиземов (Классификация …, 2004).

Нижний Новгород является крупным промышленным городом с высоко развитой индустрией машиностроения. Основным предприятием, оказываю щим влияние на состояние окружающей среды, является ОАО «ГАЗ». Его воз действие на природные объекты весьма разнообразно, что связано с широким спектром производств, входящих в его состав: литейное, кузнечное, инструмен тальное, сборочное, окрасочные и др. Кроме того, на территории главной пло щадки ОАО «ГАЗ» расположена Автозаводская ТЭЦ. Отдельного внимания за служивают места накопления, временного складирования и постоянного раз мещения промышленных отходов, а также участки, на которых отходы разме щались ранее. Основными являются иловые карты очистных сооружений про мышленных стоков, карты отходов гидрозолоудаления, карты осадка химводо очистки, территория старой свалки и шлакоотвала в Гавани (территория между главной промышленной площадкой и р. Окой), площадки накопления и вре менного хранения отходов для переработки в ООО «ГАЗвторресурс». Общая площадь промышленных площадок составляет около 7,5 км2, из которых на до лю запечатанных территорий в среднем приходится 62%. Свободные от за стройки участки имеют чаще всего нарушенный почвенный покров.

Исследование было начато в 1997 г. в рамках работы по оценке экологи ческого состояния почвенного покрова г. Н. Новгорода, проводимой на базе ЦАС «Нижегородский» и кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА под руководством зав. кафедрой агрохимии и агроэкологии НГСХА, проф., докт. с.-х. наук В.И. Титовой. Автор работы принимал непосредственное участие в проведении обследования и обработке данных. При отборе образцов почв был использован географический принцип – на территорию накладыва лась равномерная сетка пробоотбора, иногда нарушаемая ландшафтными осо бенностями местности. Результаты показали, что основной фактор, опреде ляющий уровень загрязнения территории – это ее функциональное назначение.

В связи с этим в период 2000-2011 гг. автором было проведено самостоятельное исследование с привязкой к функциональным зонам города, послужившее ос новой данной работы. При выборе точек отбора проб использовали следующий принцип: наибольшее количество проб отобрано в районах с высокой антропо генной нагрузкой и минимальное – на окраинах города. Отбор производился в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84.

Исходя из сложившейся структуры использования земель, территория была разделена на следующие функциональные зоны.

1. Промышленная зона – территория промышленных площадок ОАО «ГАЗ».

Почвенный покров зоны имеет в основном насыпной характер (техногенные поверхностные образования), хотя на периферических частях промышлен ной зоны сохранились химически трансформированные естественные почвы различной степени нарушенности.

2. Транспортная зона включает в себя придорожные территории вдоль автома гистралей района с движением различной степени интенсивности.

3. Селитебно-транспортная зона – районы с повышенной этажностью, распо ложенные в непосредственной близости от промышленных объектов, а так же от транспортных магистралей с высокой интенсивностью движения.

4. Селитебная (жилая) зона представлена районами с низкой этажностью, без существенного влияния транспорта, расположенная на значительном удале нии от промышленных источников загрязнения. Почвенный покров послед них трех зон представлен преимущественно стратоземами и техногенными поверхностными образованиями.

5. Агротехногенная зона. В ее состав входят почвы, используемые для выра щивания растениеводческой продукции. В основном участки приурочены к окраинам города и представлены частными садами, огородами и дачными участками, а также несколькими относительно крупными сельскохозяйст венными предприятиями. Преобладающие почвы – дерново-подзолистые пахотные.

6. Рекреационная (парковая) зона. Зону формируют территории, к наиболее крупным из которых относятся Стригинский бор, Автозаводский парк и парк «Дубки». Эти участки занимают различное положение по отношению к основным локальным и площадным источникам загрязнения района и горо да, а также имеют существенные отличия по генезису. Стригинский бор на ходится на юго-западной окраине Автозаводского района. Антропогенная нагрузка здесь минимальна и почвенный покров бора практически не транс формирован. Автозаводский парк находится на расстоянии 1,2 км к западу от промышленных площадок ОАО «ГАЗ». К северу от парка расположены преимущественно спальные районы без крупных предприятий-источников выбросов. К южной и восточной границе парка примыкают крупные автома гистрали с интенсивным движением. Парк «Дубки» находится в зоне интен сивного техногенного воздействия: на расстоянии 1,1 км к западу располо жена промышленная площадка ОАО «ГАЗ» (корпус цветного литья), а в не посредственной близости – перекресток двух оживленных автотрасс. В двух последних парках нагрузка связана со значительными выбросами промыш ленных предприятий и транспорта, а также высоким уровнем рекреационно го воздействия. В зоне преобладают аллювиальные дерновые почвы, а также дерновые примитивные на песках.

7. Зона естественных ландшафтов – это территория на окраине городской черты, практически не трансформированная антропогенной деятельностью.

Преобладающие типы почв: аллювиальные дерновые, дерновые примитив ные на песках, дерново-подзолистые.

Лабораторные исследования выполнены на кафедре агрохимии и агро экологии Нижегородской ГСХА и в лаборатории экологического мониторинга Управления экологии ОАО «ГАЗ». При этом использовались стандартные ме тоды, принятые в практике агрохимического и экологического мониторинга (ГОСТ 26212-91, ГОСТ 27821-88, ГОСТ 26213-91, ГОСТ 26207-91, РД 52.18.191-89, РД 52.18.289-90 и др.). Полученные результаты были обработаны методами описательной, корреляционной и вариационной статистики.

Глава 3. Кислотно-основные свойства почв города Одним из характерных направлений трансформации городских почв яв ляется изменение их кислотности. В работе внимание уделялось двум аспектам:

1) изучение современного состояния кислотно-основных характеристик город ских почв с учетом их расположения в функциональных зонах;

2) оценка ки слотно-щелочной буферности почв.

В целом значение рНKCl почв исследуемой территории варьирует в широ ком диапазоне – от очень сильнокислого до слабощелочного значения (рис. 1).

Основной тенденцией изменения показателя в почвах г. Н. Новгорода является его смещение в нейтральную зону. Распределение отличается асим Колич ество метрией, связанной с преобладанием значений в интервале 6,51-7,50. Лишь около 20% площадок находится в ки слом диапазоне (5,5 ед. рН), что свойственно почвам данной почвенно 3-3,5 3,51- 4,01- 4,51- 5,01- 5,51- 6,01- 6,51- 7,01- 7,51- 8,01 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8, климатической зоны, не подвержен Ранги ным ярко выраженному техногенному Рис. 1. Характеристика распределения воздействию.

значений рНKC в почвах заречной части г. Н. Новгорода Массивы с кислой реакцией среды приурочены в основном к окраинам города. Как правило, это участки на границе селитебных районов, приурочен ных к естественным ландшафтам и рекреационной зоне (табл. 1). Здесь наблю дается максимальная вариабельность показателя рНKCl, что в основном обуслов лено природными факторами: заречная часть расположена на территории, поч венный покров которой сформирован комплексом аллювиальных, дерновых и дерново-подзолистых почв, существенно различающихся по гранулометриче скому, минералогическому, химическому составу и по физико-химическим ха рактеристикам.

1. Значение рНKCl почвенного покрова функциональных зон заречной части г. Н. Новгорода Зона Слой, Количество М±m Max Min V, % см площадок Промышленная 0-5 56 7,21 ± 0,08 8,08 5,10 5-20 7,28 ± 0,10 8,62 5,12 Транспортная 0-5 50 6,88 ± 0,07 7,80 5,60 5-20 6,78 ± 0,08 8,15 5,60 Селитебно- 0-5 54 6,57 ± 0,12 7,65 3,41 транспортная 5-20 6,94 ± 0,12 8,42 3,62 Селитебная 0-5 20 6,36 ± 0,28 7,90 4,00 5-20 6,38 ± 0,35 8,30 3,90 Агротехногенная 0-5 10 7,01 ± 0,08 7,70 6,70 5-20 7,05 ± 0,10 7,70 6,80 Рекреационная 0-5 57 5,33 ± 0,14 7,20 3,12 5-20 5,17 ± 0,14 7,50 3,18 Естественный 0-5 12 4,89 ± 0,43 7,30 3,50 ландшафт 5-20 5,13 ± 0,42 7,25 3,45 Основная часть исследуемой территории имеет нейтральную реакцию среды (рН выше 6,0), переходящую в слабощелочную – более 70%. В селитеб ной, селитебно-транспортной и транспортной зонах практически повсеместно на глубине 20-40 см располагается более или менее мощный слой строительно го мусора (который при известном приближении может рассматриваться в ка честве диагностического горизонта), засыпанного после завершения строитель ства маломощным привозным или местным грунтом. Данный слой формирует карбонатную буферную систему, обеспечивая низкую кислотность этих почв.

В особых условиях сформирован почвенный покров промышленной зо ны. Здесь значение кислотности находится под влиянием таких мощных техно генных факторов, как щелочные пылевые выпадения (концентрация которых в этой зоне существенно выше, чем в ранее рассмотренных), строительная пыль, а также временное хранение отходов производства. В результате значения по казателя рНKCl в этой зоне самые высокие как в верхнем, так и в нижнем слое при небольшой изменчивости признака.

Одним из наиболее важных свойств почв, играющих особую роль в вы полнении их экологических функций, является буферность. Этот показатель в рамках совместной работы с асп. Н.А. Смирновой, проводимой под руково дством автора (Дабахов, Смирнова, 2002;

Смирнова, 2005), изучался на терри тории рекреационных зон методом оценки изменения реакции почвенной про бы при добавлении раствора кислоты или щелочи по следующей схеме:

Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,1н HCl, мл 16 8 6 4 2 - - - - - 0,1н NaOH, мл - - - - - - 2 4 6 8 H2O, мл 9 17 19 21 23 25 23 21 19 17 Под буферной емкостью в данном исследовании понимали количество Н+ и ОН-, необходимое для достижения рН суспензии значений 3,5 и 8,5 единиц (верхнего и нижнего предела, при достижении которого почва считалась пол ностью деградированной).

В таблице 2 приведены данные по масштабам поглощения ионов водоро да почвами типичных площадок на территории парковых зон. Полученные ре зультаты свидетельствуют о наибольшем буферном потенциале почвенного по крова парка «Дубки». Достаточно близкие значения отмечены и в Автозавод ском парке. Максимальное количество нейтрализованных ионов Н+ приходится на диапазон рН от 5,0 до 3,0 единиц, причиной чего могут быть реакции заме щения обменных оснований и процессы растворения сильных оснований орга нических кислот. В парке «Дубки» их потребление активно происходило также в диапазоне 7,0-5,0 единиц, т.е. в зоне катионного обмена с участием функцио нальных групп специфических органических кислот, а также карбонатной сис темы. Минимальная буферная емкость характерна для почв Стригинского бора, что обусловлено исходным низким значением кислотности, а также песчаным гранулометрическим составом и промывным водным режимом. Ионы Н+ наи более активно поглощаются в диапазоне 1,0-3,0 единиц рН.

2. Поглощение ионов Н+ в различных диапазонах рН, ммоль/кг почвы Слой, рН ис- Е, Диапазон рН № пло- см ходное ммоль Н+/кг щадки 7-6 6-5 5-4 4-3 3-2 2- Парк «Дубки» 1 0-5 6,79 29,3 41,1 35,1 54,5 - - 5-20 6,52 8,2 29,2 28,8 56,5 37,3 - 86, Автозаводский парк 2 0-5 6,66 6,2 42,5 41,7 69,6 - - 125, 5-20 6,67 10,6 29,8 38,1 41,3 40,2 - 89, Стригинский бор 3 0-5 4,43 - - 0,6 9,2 47,8 102,4 2, 5-20 4,34 - - 0,4 5,9 64,3 89,4 1, Аналогичные результаты получены и в отношении щелочной буферно сти, что вполне предсказуемо, поскольку в нейтрализации щелочных выпаде ний принимает участие ряд механизмов, определяющих устойчивость и к ки слотному воздействию (табл. 3). Относительно высокая буферная емкость почв Стригинского бора к подщелачиванию связана в основном с их высокой исход ной кислотностью.

3. Поглощение ионов ОН- в различных диапазонах рН, ммоль/кг почвы № Слой, рН Диапазон рН Е, пло- см исход- ммоль ОН-/кг щадки ное 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11- Парк «Дубки» 1 0-5 6,79 - - 62,7 88,4 - - - 119, 8, 5-20 6,52 - - 45,6 47,5 - - 93, 14,4 52, Автозаводский парк 2 0-5 6,66 - - 26,4 36,7 45,2 - 50, 4,7 47, 5-20 6,67 - - 24,2 37,6 44,0 - 47, 3,3 50, Стригинский бор 3 0-5 4,43 6,2 17,9 15,5 1,8 17,2 29,5 47, 0,5 71, 5-20 4,34 1,3 13,1 7,1 16,2 22,7 24,0 34, 0,1 75, Для оценки эффективности поглощения ионов Н+ и ОН- нами введен рас четный показатель, отражающий процент приращения содержания указанных ионов в почвенной суспензии от количества добавленных кислотных или ще лочных агентов. В дальнейшем в работе эти показатели называются «остаточ ная кислотность» и «остаточная щелочность». Рассмотрение результатов пока зывает заметное изменение эффективности поглощения ионов Н+ и ОН- в зави симости от диапазонов реакции среды, а также существенные различия между исследованными территориями по эффективности поглощения в данных диапа зонах. В качестве основной тенденции, которая может быть выделена при рас смотрении таблиц 4 и 5, можно назвать снижение эффективности поглощения ионов водорода при движении к более кислой реакции среды. Если в диапазоне рН 6,0-8,0 остаточная кислотность находилась на уровне n10-3- n10-4, то в диапазоне 1,0-4,0 она составила единицы и десятки процентов.

4. Остаточная кислотность почвенной суспензии, % от добавленного количества H+ Участки Слой, Диапазон рН см 8-7 7-6 6-5 5-4 4-3 3-2 2- 0-5 0,0009 0,008 0,051 0,653 3,64 4,95 Парк «Дубки» 5-20 0,0005 0,026 0,089 1,049 5,75 16,62 0-5 - 0,024 0,066 0,426 3,65 7,04 Автозаводский парк 5-20 - 0,093 0,385 0,894 5,31 13,37 34, 0-5 - - 0,601 12,71 16,63 37,39 63, Стригинский бор 5-20 - - 1,620 24,29 28,30 40,73 60, Щелочная буферность почв, напротив, снижалась с увеличением рН. Эф фективность поглощения гидроксила в почвах парков была различна. В слабо кислой-нейтральной зоне (рН 6,0-7,0) наименьший уровень поглощения наблю дался в почве парка «Дубки». В почвах Стригинского бора при рН ниже 7,0 эф фективность поглощения гидроксила наиболее высокая, что связано с процес сами депротонирования органических соединений: кислотных групп гумусовых кислот, а также низкомолекулярных органических кислот. В диапазонах с более высоким уровнем щелочности эффективность поглощения гидроксила резко снижалась и была ниже аналогичных показателей на других участках.

5. Остаточная щелочность почвенной суспензии, % от добавленного количества OH Участок Слой, Диапазон рН см 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11- Парк 0-5 - - 0,0048 0,0079 0,056 0,45 4,18 14, «Дубки» 5-20 - - 0,0303 0,0287 0,071 0,38 5,30 22, Автозавод- 0-5 - - 0,0022 0,0085 0,072 0,40 1,31 ский парк 5-20 - 0,0005 0,0017 0,0114 0,086 0,79 1,91 Стригин- 0-5 0,0001 0,0003 0,0009 0,0067 0,451 0,98 10,06 18, ский бор 5-20 0,0005 0,0012 0,0015 0,0166 0,118 1,58 12,78 28, Таким образом, показатели буферности почв имеют более высокие зна чения в почвах парка «Дубки» и Автозаводского парка. Ведущими факторами, определяющими буферность почв, являются гранулометрический состав, со держание и качественный состав органического вещества, а также привнос ще лочного материала с атмосферными выбросами. В почвах Стригинского бора, более легких и с меньшим содержанием органического вещества (в составе которого значительную долю составляют относительно слаборазложенные элементы подстилки), буферность заметно ниже. В то же время для почв Стри гинского бора характерно относительно высокое значение щелочной буферно сти в кислом-слабокислом диапазоне.

Глава 4. Оценка гумусного состояния городских почв В данной части работы для количественной характеристики органическо го вещества почв использовали показатель содержания органического углерода, а не гумуса, т. к. расчет последнего в условиях техногенных ландшафтов может быть связан с большой ошибкой из-за присутствия в городских почвах большо го количества разнородного органического материала.

Как показывают полученные результаты, диапазон варьирования по ко личеству органического углерода достаточно широк (в верхнем слое от 0,3 до 20,9%) (табл. 6), что является характерной особенностью городских почв. Уча стки с максимальными значениями показателя в основном приходятся на тер ритории, где для формирования плодородного слоя использовались привозные грунты с высокой долей торфа. Очень низкое содержание углерода характерно для почв с нарушенным профилем, а также сильно уплотненных участков, 6. Содержание органического углерода в почвах функциональных зон заречной части г. Н. Новгорода, % Зона Слой, Количество М±m Max Min V, % см площадок Промышленная 0-5 56 7,9 ± 3,2 17,4 1,3 5-20 5,2 ± 3,2 12,9 1,4 Транспортная 0-5 50 3,2 ± 0,2 7,9 0,4 5-20 2,5 ± 0,2 6,7 0,4 Селитебно- 0-5 54 3,4 ± 0,2 7,1 1,5 транспортная 5-20 2,2 ± 0,1 5,7 0,4 Селитебная 0-5 20 2,5 ± 0,2 6,6 0,6 5-20 1,8 ± 0,1 4,8 0,3 Агротехногенная 0-5 10 4,3 ± 0,3 6,1 4,4 5-20 3,7 ± 0,2 2,3 2,7 Рекреационная 0-5 57 4,7 ± 0,3 12,7 0,3 5-20 3,2 ± 0,4 20,9 0,3 Естественный 0-5 10 3,2 ± 0,3 5,1 1,9 ландшафт 5-20 2,6 ± 0,2 З,8 1,9 лишенных растительности. В целом, однако, четко прослеживается тенденция увеличении среднего значения показателя в условиях длительного и интенсив ного антропогенного воздействия на почвенный покров. Это подтверждается и характером его распределения, для которого свойственна асимметрия, обуслов ленная большой долей проб с повышенным значением показателя (рис. 2). Тем не менее, встречаемость показателей, находящихся в диапазоне от 2 до 3% (то есть, типичном для данных поч венно-климатических условий), мак оличество симальна. Наибольший средний уро вень содержания углерода отмечен в К почвах промышленной зоны. Уровень озеленения здесь достаточно высок, а культурное состояние зеленых зон 0-1,0 1,1- 2,1- 3,1- 4,1- 5,1- 6,1- 7,1- 8,1- 9,1- 10,1- 11,1- 12,1- 13, 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13, поддерживается на высоком уровне Ранги Рис. 2. Характеристика распределения специализированными службами ОАО значений содержания органического «ГАЗ». На некоторых площадках, в углерода в почвах заречной части основном, в местах временного раз г. Н. Новгорода мещения промышленных отходов, имеет место увеличение содержания органического углерода за счет привноса осадка сточных вод. Высокому значе нию показателя в почве этой зоны также способствуют компоненты нефти, по павшие в почву и сорбированные почвенными частицами в местах разлива неф тепродуктов (различные масла, бензин, топливо), выбросы в атмосферу сажи, коммунально-бытовой мусор, содержащий большое количество органического вещества.

Самое низкое среднее значение содержания углерода (за исключением зоны естественных ландшафтов) наблюдается в почвах селитебной зоны. Это обусловлено процессами вытаптывания травянистого покрова и несанкциони рованной парковки автотранспорта, приводящей как к непосредственному уничтожению растительного покрова, так и к деградации почвы. Необходимо принять во внимание и нарушение светового режима в районах с высотной за стройкой, что также неблагоприятно влияет на растения. В то же время местами накопление органического углерода довольно значительно. Такие участки встречаются во дворах, где для организации территории используется привоз ной грунт, застройка менее плотная и вытаптывание озелененных участков све дено к минимуму за счет правильной организации территории. Аналогичные процессы действуют в селитебно-транспортной и транспортной зонах.

Содержание органического углерода в рекреационной зоне исследовалось совместно с асп. Е.В. Чесноковой (Дабахов, Чеснокова, 2011). Обнаружена зна чительная изменчивость данного показателя, что обусловлено большей частью природными факторами. Так, в Автозаводском парке и парке «Дубки» содер жание и состав органического вещества формируются за счет опада деревьев широколиственных пород и травянистого покрова, представленного лугово злаковым разнотравьем. Состав опада, а также нейтральная реакция среды спо собствуют образованию мягкого гумуса, а также более мощного гумусового профиля. В Стригинском бору из древесных пород представлены в основном хвойные (сосна), что, в совокупности с очень кислой реакцией среды, опреде ляет грубый характер гумуса. В то же время присутствие трав позволяет сфор мироваться маломощному дерновому слою. Влияние на содержание органиче ского вещества в верхнем горизонте дерновых почв Стригинского бора оказы вают рельеф местности (холмы, гривы) и легкий гранулометрический состав, за счет чего здесь развиты процессы эрозии, а гумусовый горизонт местами имеет прерывистый характер. Тем не менее, определенный вклад в баланс органиче ского вещества вносят и антропогенные процессы: использование привозных грунтов, осаждение техногенного углерода выбросов, поступление органиче ского мусора, вытаптывание и т.д. И если в рекреационной зоне техногенный фактор лишь дополняет природные процессы, то в остальных зонах именно он является ведущим.

Почвы природных ландшафтов в среднем характеризуются относительно невысоким содержанием углерода, что обусловлено, в основном, направленно стью процессов почвообразования на данной территории. Обращает на себя внимание, что в отличие от зон с интенсивным антропогенным воздействием (транспортной, селитебной и др.), здесь отсутствуют участки с очень низким содержанием углерода. Вариабельность показателя в пределах естественных ландшафтов является невысокой. В целом же распределение органического уг лерода в почвах исследуемой территории довольно неравномерно и определя ется комбинацией природных и техногенных факторов.

Более полное представление о характере трансформации гумусового со стояния почв города могут дать результаты анализа группового и фракционно го состава органического вещества почв, отобранных в функциональных зонах.

Различия в строении гумусового профиля площадок, выделенных в пределах отдельных функциональных зон, довольно рельефны: в отличие от фонового участка с резко убывающим со слоя 0-5 см содержанием гумуса, в почвах ос тальных функциональных зон значение показателя снижается с глубиной го раздо медленнее (табл. 7). Для зоны жилой застройки отмечено неравномерное распределение органического углерода по профилю, что связано с технологией проведения земляных работ в процессе строительства.

Из особенностей группового и фракционного состава органического ве щества почв в первую очередь можно выделить определенную дифференциа цию профиля механически ненарушенных почв парковой и лесопарковой зон по типу гумуса: в слое 0-5 и 5-20 см преобладание углерода фульватов в ниже лежащих слоях сменяется доминированием углерода гуминовых кислот. В ос тальных почвах такой закономерности не наблюдается. Из этого наблюдения вытекает и следующее: в малонарушенных и ненарушенных почвах макси мальная степень гумификации, доходящая по классификации Гришиной и Ор лова (Орлов, 1992) до высокой и очень высокой, чаще всего наблюдается в слое 20-40 или 40-60 см.

Практически везде обнаружено высокое для данной почвенно климатической зоны содержание фракций гуминовых кислот и фульвокислот, связанных с кальцием. Данная ситуация, очевидно, обусловлена антропоген ным преобразованием территории (карбонатный мусор, специфический город ской микроклимат и др.). В целом эволюция городских почв идет в направле нии состояния, характерного для более южных аналогов. При этом, как показа ли исследования, легкие по гранулометрическому составу почвы отличаются более быстрым накоплением органического вещества, а также преобразованием фракционного и группового состава, характеризующимся увеличением доли фракций, связанных с кальцием, и, соответственно, снижением доли подвиж ных фракций.

Глава 5. Биогенные элементы в почвах города Одной из основных тенденций трансформации городских почв является увеличение в них содержания подвижного фосфора и калия значительно выше уровня, характерного для естественных аналогов (табл. 8). Наибольший сред ний уровень содержания фосфора отмечен в агротехногенной зоне, для которой характерно его поступление как за счет внесения удобрений, так и в составе техногенной пыли. В этой зоне средний уровень аккумуляции элемента превы шает фоновый (в качестве такового можно рассматривать почвы естественного ландшафта) в 7,1 и 4,6 раза в слоях 0-5 и 5-20 см соответственно. Близкий уро вень обеспеченности фосфатами характерен для промышленной зоны, что 8. Содержание подвижных соединений фосфора и калия в почвах функциональных зон заречной части г. Н. Новгорода, мг/кг Зона Слой, Р 2О 5 К 2О см М±m max min V, % М±m max min V, % Промышленная 0-5 330±35 1290 32 79 323±22 600 10 5-20 218±23 720 10 78 225±18 626 20 Транспортная 0-5 189±40 540 29 79 174±43 642 20 5-20 156±42 670 29 101 119±35 485 20 Селитебно- 0-5 291±36 730 60 70 183±21 480 29 транспортная 5-20 195±21 425 25 60 151±16 316 33 Селитебная 0-5 281±33 393 162 29 129±13 159 80 5-20 178±31 291 116 42 82±11 117 47 Агротехногенная 0-5 384±113 1281 117 93 237±39 415 40 5-20 381±113 1280 66 94 195±39 420 16 Рекреационная 0-5 298±32 1170 43 81 195±22 950 36 5-20 143±18 863 16 94 154±17 784 24 Естественный 0-5 63±18 170 4 92 49±11 120 7 ландшафт 5-20 96±29 320 29 94 71±21 214 16 позволяет сделать заключение о важной роли промышленных предприятий в обогащении почв данным элементом. При этом влияние этих объектов может быть разделено на нецеленаправленное и целенаправленное. Нецеленаправлен ное воздействие связано с выбросами, обогащенными крупнопылеватыми фракциями с высоким содержанием фосфатов, а также с поступлением на по верхность почв промышленных и твердых бытовых отходов. Целенаправленное влияние обусловлено мероприятиями по озеленению территории, когда приме няются высокоплодородные привозные грунты и минеральные удобрения. Од нако, как и для агротехногенной зоны, здесь выявлен чрезвычайно широкий диапазон варьирования показателя, нижняя граница которого связана с наличи ем на территории предприятий участков с деградированным или механически разрушенным почвенным покровом. Аналогичные тенденции выявлены в от ношении калия – его наибольшее содержание соответствовало промышленной и агротехногенной зоне. Однако в силу большей подвижности данного элемен та, его аккумуляции, как правило, менее значительны по сравнению с содержа нием в почвах фосфатов.

В целом уровень накопления подвижных форм биогенных элементов в верхнем горизонте почв города довольно высок и обеспечивает оптимальный уровень питания как сельскохозяйственных культур, выращиваемых в пределах городской черты, так и растительности, образующей зеленую зону города.

При этом необходимо учитывать, что легкий гранулометрический состав, распространенный в заречной части г. Н. Новгорода, и относительно невысо кая поглотительную способность почв, наряду с близким залеганием грунтовых вод (3-5 м), могут стать причиной выноса фосфора и калия в грунтовые воды с их последующим удалением за пределы биологического круговорота.

Глава 6. Загрязнение почвенного покрова заречной части г. Н. Новгорода тяжелыми металлами В почвах города создается положительный баланс тяжелых металлов, в результате чего практически повсеместно имеет место превышение их фоново го содержания (табл. 9).

Доля площадок, на которых содержание свинца в 2 и более раз превыша ет фоновое, составляет 60% от общего их числа. Максимальный уровень его накопления отмечен в почвах промышленной зоны, где среднее содержание элемента в 6,8 раза, а в наиболее загрязненных точках в 41 раз выше фона. Пре вышение ПДК на территории с интенсивным воздействием промышленных факторов отмечено на 73% контрольных площадок. По уровню загрязнения почв свинцом ближе всего к промышленной транспортная зона, однако в сред нем аккумуляция элемента здесь ниже в два и более раз, а кратность превыше ния фонового содержания составляет 3,5 и 5,9 единиц в слоях 0-5 и 5-20 см со ответственно. Остальные зоны располагаются в порядке убывания накопления Рb в ряду: селитебно-транспортная – рекреационная – селитебная, агротехно генная – естественный ландшафт. Доля подвижных форм свинца, извлекаемых аммонийно-ацетатным буфером с рН 4,8, в среднем составляет 20-23%. Разли чия между отдельными функциональными зонами незначительны. Исключени ем являются естественные ландшафты, где значение показателя в верхнем слое достигает 37%, что связано с повышенной естественной кислотностью почв, расположенных за пределами интенсивного влияния техногенных факторов.

Содержание кадмия в почвах Нижегородского заречья в целом низкое: на 80 % обследованных площадок оно находится в пределах 2-х фоновых значе ний. Тем не менее, в отдельных точках происходит аккумуляция металла до аномально высоких величин, что связано с действием локальных факторов.

Наибольшее количество таких площадок (концентрация элемента более 5 фо новых значений) обнаружено в промышленной зоне. Именно в таких точках подвижность кадмия максимальна (54-73%). В селитебно-транспортной, транс портной и рекреационной зонах значение показателя в среднем заметно ниже, однако разброс чрезвычайно высок – от 12 до 70%. Минимальная подвиж ность кадмия (20-23%), как и уровень варьирования показателя, характерны для почв естественных ландшафтов в пределах городской черты.

Цинк является приоритетным загрязнителем исследуемой территории.

Доля площадок с содержанием элемента более 2-х фонов превышает 60 %.

Около половины обследованных почв не соответствуют санитарно гигиеническим требованиям по данному критерию. Дифференциация функцио нальных зон по распределению цинка выражена более отчетливо, чем для дру гих элементов. В почвах промышленной зоны, где выявлен наибольший уро вень содержания элемента, ПДК превышено в 80 % случаев, а средняя концен трация в слоях 0-5 и 5-20 см находится на уровне 10 и 13 фонов соответственно.

Этот факт свидетельствует о промышленном происхождении аккумуля ции элемента. Максимальное содержание цинка приурочено к местам разме щения отходов (металлолома, осадков очистки сточных вод) – до 326 фоновых значений. Менее критической санитарно-гигиеническая обстановка выглядит при анализе содержания подвижных форм данного металла. В целом количест во точек, имеющих превышение ПДК по подвижным формам, составило 30%.

При этом максимальную долю площадок, не соответствующих нормативам, также имеет промышленная зона – до 70%. В качестве еще одной особенности распределения цинка в почвах промышленной зоны можно указать на макси мальное значение коэффициента вариации (более 120%).

Подвижность цинка также имеет достаточно четкие различия между функциональными зонами. Минимальное значение доли подвижных фракций элемента выявлено в почвах естественных ландшафтов (2-14%). В селитебно транспортной, селитебной и агротехногенной зонах значение показателя в среднем находилось на уровне 17-22%. Близкий результат получен для рекреа ционной зоны. Высокая подвижность элемента, достигающая 30%, характерна для почв промышленных площадок и придорожных территорий.

Уровень загрязнения почв города медью также весьма значителен. На 80% обследованных площадок выявлено 2-х кратное и более превышение фона.

Максимальное содержание элемента характерно для промышленной зоны, где в среднем фоновый уровень в слоях 0-5 и 5-20 см превышен в 11 и 18 раз соот ветственно. Несоответствие почв санитарно-гигиеническим нормативам отме чено в 71% случаев. Наибольший уровень аккумуляции, как и в случае с цин ком, характерен для почв площадок размещения отходов (гальваношламов).

Высокое среднее содержание меди отмечено также в транспортной и селитеб но-транспортной зоне.

Рассматривая характер подвижности меди, можно отметить значительно более низкую долю фракций, извлекаемых из пробы аммонийно-ацетатным бу фером, по сравнению с другими металлами. В среднем доля подвижных форм находится на уровне 4-10%, а влияние интенсивности антропогенной нагрузки на ее подвижность выражено отчетливее, чем у ранее рассмотренных элемен тов. Так, доля подвижных форм металла в промышленной зоне в среднем со ставляет около 11%. Однако, если рассматривать только пробы с содержанием элемента более 100 мг/кг (28,6% выборки), то подвижность в них выше – в среднем 21%. Заметно ниже доля подвижных фракций элемента в транспортной (в среднем 6,1%), селитебной (5,4%) и селитебно-транспортной (5,0%) зонах, что, вероятно, обусловлено относительно небольшим уровнем его поступления и более полным переводом в малоподвижное состояние. Еще ниже (3,7-3,8%) подвижность меди в рекреационной, агротехногенной зонах и на участках есте ственного ландшафта.

Никель на исследуемой территории не является специфическим загрязни телем, что обуславливает невысокое отклонение его среднего значения от фо нового уровня как в целом по исследованной территории, так и по большинству функциональных зон. Уровень поступления элемента может считаться сущест венным только в пределах промышленной зоны, где его аккумуляция в почве характеризуется 4-х кратным превышением фонового значения. Подвижность никеля в почве близка к аналогичному показателю у меди, причем здесь также можно указать на определенную зависимость доли подвижных фракций эле мента от уровня техногенной нагрузки.

Анализ данных по содержанию хрома в почвах различных функциональ ных зон позволяет сделать выводы, аналогичные ранее рассмотренным метал лам: максимальная аккумуляция в промышленной зоне, снижение концентра ции в селитебно-транспортной и транспортной зонах, близкое к фоновому уровню содержание в остальных функциональных зонах. Однако уровень нако пления элемента не высок, что связано с его слабой эмиссией от промышлен ных объектов исследуемой территории. Содержание подвижных форм хрома в почвах заречной части Н. Новгорода составляет около 2-8% от концентрации кислоторастворимых форм и слабо зависит от степени и характера техногенной нагрузки.

В целом результаты обследования заречной части г. Н. Новгорода показа ли, что интенсивность аккумуляции тяжелых металлов в почве убывает в ряду:

ZnPbCuNiCdCr. Максимальный уровень их накопления имеет место в промышленной зоне. За ее пределами содержание почти всех элементов значи тельно ниже, что свидетельствует о слабом аэральном распространении метал лов, обусловленным их преимущественным нахождением в составе фракции пыли, оседающей на незначительном расстоянии от источника выбросов.

Степень подвижности металлов определяется их химическими свойства ми, уровнем накопления в почве, а также глубиной химической трансформации почв. Доля подвижных форм металлов, извлекаемых из пробы аммонийно ацетатным буфером с рН 4,8, убывает в ряду: СdPb=ZnCu=NiCr. Подвиж ность большинства металлов в почве определяется функциональным использо ванием территории и уровнем загрязнения. Наибольший уровень подвижности отмечен в почве промышленной зоны для кадмия и цинка.

В качестве основных источников, определяющих уровень поступления в почвы металлов, можно отметить промышленные выбросы, а также отходы производства и потребления. Влияние выбросов хозяйственных объектов рас пространено на территории города достаточно широко, хотя аномально высоко го загрязнения при этом не происходит. При попадании в почву компонентов отходов, содержащих высокие концентрации тяжелых металлов, формируются локальные, преимущественно полиэлементные аномалии, но их распростране ние ограничено, и большая часть площадок с чрезвычайно высоким уровнем загрязнения сосредоточена в промышленной зоне.

На основе статистической обработки данных по валовому содержанию тяжелых металлов в верхнем слое почвы был сделан анализ распределения зна чений как в рамках общих по обследуемой площади выборок, так и по функ циональным зонам. Ниже в качестве примера представлены гистограммы, ха рактеризующие характер распределение свинца и цинка (рис. 3).

свинец цинк Рис. 3. Распределение значений валового содержания металлов в почвах заречной части г. Н. Новгорода (слой 0-5 см)* * по оси Х – концентрация загрязнителя, мг/кг;

по оси У – частота встречаемости признака При определении показателей описательной статистики для минимизации влияния отдельных аномальных данных на статистические параметры из вы борки были исключены даты, выходящие за границы диапазона Хср.±2. Как показывает рисунок 3, распределение свинца имеет ярко выраженную асиммет рию в правой части, обусловленную наличием на изучаемой территории значи тельного количества площадок с повышенной концентрацией элемента. График имеет один четкий пик в диапазоне 10-20 мг/кг, являющийся, очевидно, харак теристикой антропогенного фона на изучаемой территории. Следует отметить, что понятие «антропогенный фон» не является общепринятым. Чаще всего под фоном понимают концентрацию, определенную на участках с отсутствием вы раженной техногенной нагрузки (природный фон). Сравнение с таким значени ем позволяет оценить влияние всего комплекса антропогенных факторов, дей ствующих в пределах городской черты. Однако в природоохранной практике часто возникает ситуация, когда необходимо вычленить долю влияния кон кретного источника загрязнения. В таком случае более объективным является сравнение с антропогенным фоном, то есть таким уровнем содержания метал лов, который сформировался на территории под влиянием совокупного дейст вия преимущественно атмотехногенных источников. Таким образом, определе ние антропогенного фона не менее актуально, чем природного.

В настоящее время при определении фоновых концентраций, как прави ло, используют среднее арифметическое значение. Такой подход приемлем только при определении природного фона, когда признак распределен нор мально. В условиях антропогенного воздействия характер распределения меня ется, в связи с чем адекватной характеристикой фонового уровня можно счи тать середину модального класса. В частности, антропогенный фон валового содержания свинца в верхних 5 см почвы – 15 мг/кг.

Возвращаясь к анализу гистограммы распределения свинца, следует от метить, что в ее правой части имеется три слабых пика в диапазонах 100-110, 150-160 и 190-200 мг/кг, относящихся к отдельным функциональным зонам го рода. Данные статистических исследований с использованием коэффициентов асимметрии и эксцесса, а также критериев Колмогорова, омега-квадрат и хи квадрат, четко указывают на анормальное распределение значений.

Анализ данных по функциональным зонам показал аналогичную картину:

в зонах с выраженным антропогенным влиянием распределение выборочных значений содержания тяжелых металлов отличается от нормального, при этом формируется явно выраженная асимметрия (гистограмма сдвинута в область высоких значений), а также несколько пиков – самый выраженный соответст вует антропогенному фону;

менее выраженные (в правой части гистограммы) – определенным комплексам техногенных факторов, обусловившим ту или иную аномалию.

При изучении послойного распределения тяжелых металлов от поверхно сти до глубины 100 см было обнаружено, что ведущим фактором в распределе нии металлов в профиле городских почв является их антропогенное преобразо вание (механическое или химическое). Механическая трансформация является причиной нарушения закономерного распределения металлов, что чаще всего происходит в районах жилищного и частично дорожного строительства. Хими ческое преобразование почв (нейтрализация, накопление органического веще ства различного происхождения) чаще всего становится причиной аккумуляции металлов в верхнем слое. В отдельных случаях, когда степень антропогенной трансформации почв невелика, а почвенные характеристики не препятствуют миграции металлов, их распределение по профилю определяют естественные почвенные процессы (выщелачивание, лессивирование), обуславливающие формирование второго максимума их концентрации на определенной глубине.

В экспериментальных исследованиях загрязнения почв промышленных зон и Автозаводского района металлами принимала участие асп. Н.А. Смирнова (Смирнова, Гогмачадзе, Дабахов, 2005;

Смирнова, 2005).

Глава 7. Принципы и методы анализа данных по загрязнению городских территорий Использование расчетных интегральных показателей при оценке степени загрязнения почвы. Традиционно использующаяся методология оцен ки степени загрязнения земель основана на применении предельно допустимых значений (ПДК, ОДК) содержания элементов в почвах и обобщении получен ных результатов в рамках расчета суммарного коэффициента концентрации Zc.

Однако эта система не соответствует условиям, складывающимся на урбанизи рованных территориях, поскольку первый показатель не позволяет учесть по лиметаллический характер загрязнения, специфику почвенных условий и ха рактер землепользования на оцениваемых территориях, а второй является чисто геохимическим и не может применяться для оценки соответствия состава почв требованиям к землям различного функционального назначения.

Указанное несоответствие может быть устранено при использовании ин тегрального показателя, который включает в себя расчет кратности превыше ния концентраций отдельных загрязняющих веществ в сочетании с коэффици ентами опасности, характеризующими степень вредности отдельных элементов (Титова, Дабахов и др., 2004). Такой подход был апробирован при оценке за грязнения почв, прилегающих к предприятиям промышленного птицеводства (Дабахова, 2005). В рамках настоящей работы метод получил дальнейшее раз витие и был использован для оценки полиметаллического загрязнения город ских почв.

В качестве коэффициентов опасности могут быть использованы величи ны, обратные нормативу состояния почвы (например, 1/ПДК или другое обос нованное значение). При этом территории необходимо дифференцировать по характеру использования. Так, например, оценка территории промышленных зон с учетом ПДК по транслокационному или водно-миграционному показате лям вредности представляется не вполне корректной, поскольку эти земли не используются для получения продукции растениеводства, а токсичные элемен ты в основном смываются в промышленно-ливневую канализацию. В данном случае более актуален учет воздушно-миграционного показателя вредности.

Интегральный показатель (приведенный суммарный коэффициент кон центрации), учитывающий информацию о содержании в почве токсичных эле ментов, их фоновом значении и степени опасности, может рассчитываться по следующей формуле:

n D = [Ci/Ci фон Кi] i= где D – приведенный суммарный коэффициент концентрации;

Ci – фактическая концентрация i-того элемента;

Ci фон – фоновая концентрация i-того элемента;

n – количество загрязнителей;

Кi – коэффициент относительной опасности i-того элемента.

При этом принимается: если содержание элемента или соединения равно или ниже фонового, отношение Ci/Ci фон следует считать равным единице. Для удобства использования полученный по последней формуле результат следует перевести в закрытую 100-бальную шкалу. Для этого приведенный суммарный коэффициент концентрации необходимо соотнести с коэффициентом, соответ ствующим незагрязненной почве (т.е. почве, имеющей оценку 100 баллов).

Выбор элементов и соединений, используемых для контроля, должен осуществляться на основе данных почвенных обследований. При характеристи ке определенного района (региона) расчет производится по фиксированному количеству приоритетных элементов (соединений). В данной работе оценка производилась по шести элементам. В то же время необходимо учитывать, что при рекомендуемой системе расчета даже малоопасное содержание наиболее токсичных элементов (кадмий, ртуть) значительно завысит итоговый показа тель. Во избежание таких ошибок в качестве порогового целесообразно исполь зовать значение 0,7 ПДК (или другого норматива состояния почвы). Для эле ментов, которые имеют меньшую концентрацию в почве, отношение Ci/Ci фон в формуле принимается равным единице.

Следует указать, что область использования предложенного показателя определяется направленностью составляющих его компонентов, в частности, коэффициентов Ki. При введении в расчет предельно допустимых концентра ций загрязняющих веществ (Ki=1/ПДК) показатель D приобретает санитарно гигиеническую значимость и может использоваться для санитарно гигиенической оценки территории вместо ПДК в качестве его комплексного аналога. Если весовые коэффициенты элементов получены с учетом норм со стояния компонентов ландшафта (экологические нормативы), предложенный критерий может рассматриваться как комплексный показатель состояния кон кретного компонента или данного ландшафта в целом.

Для получения окончательного результата оценки состояния почв необ ходимо выделение диапазонов значений по степени опасности загрязнения. В рамках предложенной в данной работе методики расчета даны градации, кото рым присвоены стандартные наименования:

1 – низкий уровень загрязнения – 100-75 баллов;

2 – средний уровень загрязнения – 75-50 баллов;

3 – повышенный уровень загрязнения – 50-25 баллов;

4 – высокий уровень загрязнения – 25-10 баллов;

5 – чрезвычайно высокий уровень загрязнения – 10-0 баллов.

Ниже даны некоторые результаты оценки экологического состояния почв, основанной на использовании двух комплексных показателей: коэффициента суммарного загрязнения (Zc) и приведенного суммарного коэффициента кон центрации (Dб), произведенной для Автозаводского района г. Н.Новгорода (табл. 10). Сопоставление полученных значений показывает, что оба коэффици ента на изучаемой территории в целом коррелируют между собой. В то же вре мя на ряде участков в рассматриваемых показателях имеются определенные расхождения. В частности, на площадке 204 показатель Dб соответствует по вышенному уровню загрязнения, в то время как расчет Zc дал относительно низкий результат. Это связано с наличием в почве высокотоксичного кадмия.

Имеются и обратные примеры. Так, в т. 219 показатель Dб также соответствует повышенному уровню загрязнения, в то время как Zc имеет значение, превы шающее 300 единиц. Этот обусловлено тем, что значительное превышение фо нового уровня было характерно для менее токсичных металлов (хром, медь).

10. Результаты оценки экологического состояния почв Автозаводского района № Объект Zc Dб 1 Парк «Дубки», т.145 818,6 0, 2 Завод автомобильных трансмиссий, т.204 22,8 49, 3 Старая свалка автозавода, т.211 67,6 30, 4 Иловые карты очистки промстоков, т.212 194,8 19, 5 Иловые карты очистки промстоков, т.213 93,1 25, 6 ООО «ГАЗвторресурс» (площадка хранения металлолома), т.218 133,9 31, 7 Центральный проезд главной промплощадки, т.219 303,6 29, 8 Химсклад, т.232 89,0 40, 9 Химсклад, т.233 100,1 50, 10 Литейное производство, т.242 78,3 20, 11 ООО «ГАЗвторресурс», переработка неметалл. отходов, т.247 234,3 8, 12 ООО «ГАЗвторресурс», переработка неметалл. отходов, т.249 494,3 5, Приведенные примеры иллюстрируют различия в результатах расчетов по двум методам, из которых первый (Zc) характеризуется слабой чувствитель ностью к степени токсичности различных элементов, а второй (Dб) обращает внимание на более токсичные металлы. При этом коэффициент суммарного за грязнения наиболее объективно характеризует антропогенную трансформацию почв (иными словами, степень антропогенной нагрузки, приводящей к измене нию геохимических характеристик территории), а интегральный оценочный балл дает наиболее корректную оценку санитарно-гигиенического (экологиче ского) состояния территории. При расчете Zc основной задачей является кор ректное определение фоновых концентраций. При расчете Dб, кроме этого, ис ходя из целей исследования необходимо определить принцип расчета коэффи циента относительной опасности.

Таким образом, оценка экологического состояния почв с использованием предложенного выше интегрального расчетного балла может использоваться в качестве базы для обоснования необходимости проведения мероприятий по реабилитации загрязненных тяжелыми металлами территорий, а также для вы бора соответствующих проектных решений, наиболее эффективных и эконо мичных в конкретных условиях.

Основной целью, которую должен решать проектировщик, является обес печение экологической безопасности конкретного элемента урболандшафта, которая может быть достигнута в результате учета характера функционального использования территории, а также реальной оценки степени опасности суще ствующего и потенциального загрязнения.

В частности, к почвенному покрову промышленных зон, могут быть предъявлены следующие требования: 1) отсутствие вторичного загрязнения приземной атмосферы пылью, содержащей в своем составе токсичные элемен ты;

2) отсутствие загрязнения подземных вод в ходе выщелачивания металлов с атмосферными осадками;

3) отсутствие фитотоксического эффекта от загрязне ния почв опасными элементами.

Следует отметить, что загрязнения приземной атмосферы пылью не про исходит при наличии на поверхности почвы плотного растительного покрова, поэтому соблюдение третьего требования при условии выполнения обязатель ных работ по благоустройству территории устраняет вероятность негативного воздействия на здоровье персонала предприятия от попадания пыли в органы дыхания.

Таким образом, при оценке экологического состояния почвенного покро ва промышленной функциональной зоны может использоваться коэффициент опасности элемента Кi (соединения), ориентированного на обеспечение отсут ствия фитотоксического эффекта. В случае ухудшения состояния растительно сти и увеличения площади участков, лишенных растительного покрова, эколо гический статус территории снижается и при оценке почв должны применяться коэффициенты опасности элементов, ориентированные на миграционно воздушный показатель вредности токсикантов.

Совершенно иной подход должен быть использован при оценке экологи ческого состояния почвенного покрова агротехногенных зон. Очевидно, что в данном случае основным критерием при обосновании коэффициента опасности токсичных элементов является обеспечение отсутствия их накопления в расти тельной продукции, а расчет Кi должен проводиться с учетом эксперименталь но обоснованного транслокационного показателя вредности металлов.

Предложенные выше принципы экологической оценки почвенного по крова и разработка на их основе проектных решений, позволяющих изолиро вать токсичные элементы и соединения от биологических компонентов ланд шафта, в том числе и от человека, являются основой оптимизации расходов на природоохранные мероприятия.

Биологический отклик экосистемы как интегральный показатель за грязнения почв. Одним из подходов к разработке показателей токсичности ме таллов, которые могут использоваться при расчете интегральных комплексных показателей (Ki), является оценка отклика живых организмов на аккумуляцию токсикантов в почвах. В ходе исследования, в котором под руководством авто ра принимали участие асп. Е.В. Чеснокова и Р.С. Шимко (Чеснокова Е.В., Да бахов М.В., Шимко Р.С., 2009), была показана возможность использования ха рактеристик всхожести и энергии прорастания семян озимой пшеницы в лабо раторном эксперименте с почвенными пластинами в чашках Петри для диффе ренциации почв с различным уровнем загрязнения по степени их токсичности для тест-объекта. В опытах использовались пробы почв, отобранные на про мышленной площадке ОАО «ГАЗ» с различным уровнем загрязнения ТМ.

На первом этапе оценки результатов биологический ответ тест-объекта сопоставлялся с результатами химического анализа отдельных элементов. По лученные данные свидетельствуют о зависимости изучаемых диагностических показателей (энергии прорастания и всхожести) от уровня содержания загряз няющих веществ. В таблице 11 дана характеристика корреляционной связи ме жду показателями развития растений и содержанием отдельных ТМ в почве.

11. Коэффициенты корреляции, характеризующие взаимосвязь между содержанием тяжелых металлов в почве и состоянием растений Показатель Zn Pb Cd Ni Cu Cr Валовое содержание -0,79* Энергия прорастания -0,40 -0, -0,72 -0,72 -0, Всхожесть -0,35 -0, -0,83 -0,75 -0,81 -0, Содержание подвижных форм Энергия прорастания -0,01 -0, -0,73 -0,73 -0,76 -0, Всхожесть -0,03 -0, -0,77 -0,76 -0,77 -0, * - корреляция статистически значима на уровне 0, Установлено, что тенденции изменения динамики всхожести и энергии прорастания в зависимости от уровня загрязнения, полученные в опыте, прак тически идентичны, в связи с чем детальный анализ представлен исключитель но для всхожести и только для тех пар признаков, для которых выявлена зна чимая корреляция.

Рассмотрим зависимость всхожести семян от валового содержания в поч ве цинка и кадмия (рис. 4). Данные свидетельствуют, что отчетливое снижение всхожести семян тест-культуры обнаруживается только в диапазоне очень вы соких концентраций. Так, в отношении валового содержания цинка порогом фитотоксичности, начиная с которого происходит явное угнетение растений в период прорастания, можно считать концентрацию 442 мг/кг.

Рис. 4. Изменение всхожести семян при увеличении валового содержания цинка и кадмия в почве В целом можно констатировать, что на фоне общей тенденции снижения всхожести семян по мере увеличения содержания отдельных металлов, имеет место значительная вариабельность диагностического показателя. В связи с этим можно предположить, что интенсивность отклика тест-объекта на загряз нение может рассматриваться как функция концентрации отдельного элемента, порог фитотоксичности по которому превышен, хотя полная картина может быть получена только с учетом влияния остальных элементов.

Для оценки влияния степени комплексного загрязнения почвы на показатели её фитотоксичности для каждого участка был рассчитан Zc и Dб.

Как показал корреляционный анализ, наиболее тесная связь соответствует всхожести и коэффициентам, определенным по валовому содержанию металлов в почве. Так, для пары признаков «всхожесть - Zc» коэффициент корреляции составляет -0,86, а для пары «всхожесть - Dб» – 0,87. При этом полученные значения выше, чем аналогичные для отдельных металлов. Взаимосвязь между рассматриваемым диагностическим показателем, характеризующим состояние растений, и уровнем загрязнения, определенным по суммарному коэффициенту загрязнения, представлена на рисунке 5.

Рис. 5. Изменение всхожести семян при увеличении Zc и уменьшению Dб Данные свидетельствуют, что начиная с определенной величины Zc (в ча стности, с 45,6, что на графике соответствует точке 7) начинает прослеживаться общая тенденция снижения всхожести семян. Однако на ее фоне, как и в случае отдельных металлов, отмечается значительное отклонение признака от об щей тенденции. Это может быть обусловлено указанным ранее недостатком коэффициента суммарного загрязнения – недоучетом токсичности отдельных металлов.

По иному выглядит зависимость между снижением всхожести и инте гральным оценочным баллом, где она носит гораздо более правильный харак тер. Так, начиная со значения 63,7 % (на графике – точка 7), происходит отно сительно плавное снижение значения показателя. Тенденция нарушается лишь в одной точке (точка 9 на графике), которая расположена в зоне центрального проезда автозавода и характеризуется на фоне действия прочих факторов очень высокой транспортной нагрузкой. Очевидно, здесь токсичный эффект обуслов лен загрязнителями, не учтенными в данном исследовании, например, нефте продуктами.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что • интегральный оценочный балл более объективно характеризует степень опасности загрязнения почвы, чем Zc, так как зависимость между величиной Dб и откликом тест-культуры носит более четкий характер;

• при биотестировании почв следует учитывать, что данный метод эффективен только в диапазоне высоких концентраций металлов, превышающих порог фитотоксичности. Таким образом, его применение целесообразно при оценке городских почв, где, как указывалось выше, транслокационный показатель вредности в большинстве случаев не актуален. Использование данного пока зателя на сельскохозяйственных землях недостаточно информативно в силу низкой чувствительности.

Кроме этого в рамках работы изучали взаимосвязь между показателями биологической активности и уровнем загрязнения почвы. Исследования прово дились на территории промышленной площадки, а также в рекреационной зоне.

Причем в последнем случае образцы отбирались в течение вегетационного се зона с интервалом в 1 месяц. Установлено, что связь между показателями био логической активности (каталазная и инвертазная активность, дыхание почвы, целлюлолитическая и нитрифицирующая способность) и уровнем загрязнения прослеживается только на фоне очень высокого содержания металлов, превы шающего поровый уровень, выявленный в предыдущем эксперименте для тест культуры. В почвах же рекреационной зоны показатели активности в большей степени зависели от погодных условий, чем от степени загрязнения.

Анализ взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов в почве и ее основными характеристиками. При комплексной оценке уровня загряз нения одним из важнейших аспектов данного вопроса является установление взаимосвязи между содержанием токсикантов в почве и ее характеристиками.

Основными почвенными параметрами, определяющими мобильность металлов в почве, а соответственно и уровень их накопления, являются содержание гу муса (органического углерода) и кислотность почвы. Количественную оценку взаимосвязи проводили на основе корреляционного анализа, используя непара метрическую статистику – ранговый коэффициент Спирмена, поскольку, как было показано выше, распределение металлов и других показателей в город ских почвах отличается от нормального.

Полученные данные свидетельствуют, что в почвах промышленной зоны валовое содержание ряда металлов связано с содержанием органического угле рода (табл. 12). В большей степени это проявляется по отношению к цинку. Что касается содержания подвижных форм металлов, то, несмотря на возможное снижение степени их подвижности по мере увеличения концентрации органи ческого углерода в почве, абсолютное значение показателя на фоне увеличения вала, как правило, возрастает. Нейтральная реакция среды также в целом сни жает мобильность токсикантов. В результате в ряде случаев наблюдается пря мая взаимосвязь между показателем рН и содержанием тяжелых металлов.

В то же время следует отметить, что почва в зонах с интенсивной техно генной нагрузкой является неравновесной системой за счет постоянного посту пления в почву как металлов, так и органического углерода и кислотно щелочных агентов. В результате этого взаимосвязь между аккумуляцией 12. Коэффициенты корреляции между содержанием тяжелых металлов и основными почвенными характеристиками в промышленной зоне Показатели Слой, см Pb Cd Zn Cu Ni Cr Валовое содержание Органический углерод 0-5 0,15 0,24 0,20 0, 0,33 0, 0,34* 5-20 0,21 0,09 0, 0,27 0, рНKCl 0-5 0,06 0,18 0,19 0, 0,31 0, 5-20 -0,00 0,07 0,25 0,20 0, 0, Подвижные 0-5 0,05 0,29 0,10 0,05 -0,01 0, формы фосфора 5-20 -0,05 -0,04 0,08 -0,10 -0,08 -0, Подвижные формы Органический углерод 0-5 0,08 0,17 0,03 0,10 0, 0, 5-20 0,16 0,19 0,11 0, 0,40 0, рНKCl 0-5 0,04 0, 0,48 0,49 0,29 0, 5-20 -0,07 0,13 0, 0,38 0,46 0, Подвижные 0-5 0,10 -0,04 0,08 0,10 -0,05 0, формы фосфора 5-20 -0,01 -0,04 0,10 -0,02 -0,15 -0, * здесь и далее: корреляция статистически значима на уровне 0, металлов и почвенными характеристиками нарушается. Аналогичная ситуация складывается на территориях с иными типами антропогенного воздействия – в транспортной и селитебно-транспортной зонах.

В рекреационной зоне, где почвы ближе всего к природным аналогам, выявлена статистически значимая корреляция по большинству исследуемых пар признаков (табл. 13).



Pages:   || 2 |
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.