WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Свинцовое загрязнение и изменения физико-химических свойств почв населенных пунктов республики алтай

На правах рукописи

ЛЮБИМОВ РОМАН ВЛАДИМИРОВИЧ

СВИНЦОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

И ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ

НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ

Специальность 25.00.36

Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Томск, 2005

Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем СО РАН

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук

Робертус Юрий Владимирович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Рихванов Леонид Петрович

кандидат геолого-минералогических наук

Ковалев Сергей Иванович

Ведущая организация: Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Защита состоится "___" июня 2005 г. в ___часов на заседании диссертационного совета Д.212.265.02 при Томском государственном архитектурно-строительном

университете по адресу: 634003, Томск, Соляная пл. 2, корпус 2, в читальном зале

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного

архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан ___________ 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Недавний О.И.

Введение

Актуальность темы. Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями во всем мире признается одной из главных проблем экологии и охраны здоровья населения.

В настоящее время промышленные предприятия, урбанизированные территории и транспортные артерии являются значительными источниками образования и накопления в объектах окружающей среды, главным образом, в почвах, соединений свинца – токсичного металла 1-го класса опасности. Доля техногенного свинца в природных средах, в том числе и в почвах индустриальных центров на один – два порядка превышает его природный фон. Среднегодовой прирост концентраций свинца в промышленных центрах составляет 3-5 и более процентов (Доклад.., 1997).

Прогрессирующий уровень техногенного использования свинца, его способность накапливаться в трофических цепях, в сочетании с высокой токсичностью и патологичностью, обусловливают его высокую экологическую опасность и неблагоприятное воздействие на здоровье человека (Иванов, 1996).

Несмотря на то, что в Республике Алтай (РА) нет значительных промышленных производств, ее населенные пункты также подвержены локальному свинцовому загрязнению, в основном, со стороны многочисленных котельных и автотранспортных средств. В меньшей степени, источниками поступления техногенного свинца являются промышленные и горнодобывающие предприятия, АЗС, полигоны твердых бытовых отходов (Любимов, 2003).

Бурный рост числа автотранспортных средств в республике (до 15-20 % в год) в сочетании с ограниченной дорожной сетью, горно-долинными условиями местности и вытянутостью преобладающей части населенных пунктов вдоль автомагистралей обусловливает повышенную загрязненность почв и других природных сред на их территории (Доклад о состоянии.., 2004).

Из региональных источников многолетнего свинцового загрязнения территории РА существенная роль принадлежит трансграничному аэрогенному переносу комплекса тяжелых металлов, содержащихся в отходах горнодобывающих и металлургических предприятий Восточного Казахстана (Робертус, Кац, 1998).

До настоящего времени какого либо специализированного изучения особенностей техногенеза свинца и изменений физико-химических свойств почв на территории населенных пунктов РА не проводилось, не считая пилотных работ, проведенных в конце 90-х годов на ряде объектов (Чуйский тракт, г. Горно-Алтайск, пос. Сейка) сотрудниками Томского и Горно-Алтайского университетов (Тодожокова, 1998; Летувнинкас и др., 2000).

Цель работы. Выявление антропогенных изменений физико-химических свойств почв населенных пунктов Республики Алтай и изучение особенностей сопряженного с ними свинцового загрязнения. Для ее достижения решались следующие основные задачи.

  1. Изучение уровней, характера распределения и связей валовой и подвижных форм свинца в почвах населенных пунктов с его антропогенными источниками.
  2. Установление взаимосвязи концентраций свинца в почвах населенных пунктов РА с уровнем и спектром их загрязнения другими тяжелыми металлами.

3

  1. Выявление характера поведения и связей валовой и подвижных форм свинца в системе сопряженных сред "снег – почва – растение".
  2. Уточнение особенностей распределения физико-химических свойств почв населенных пунктов РА и изучение их связей со свинцовым загрязнением.
  3. Выявление тенденций изменения физико-химических свойств почв при воздействии различных антропогенных источников.
  4. Изучение уровней присутствия свинца в объектах окружающей среды и оценка эколого-гигиенической ситуации по свинцу в населенных пунктах РА.

Фактическим материалом для написания диссертации послужили результаты НИР по теме "Изучение уровней свинцового загрязнения почв населенных пунктов Республики Алтай", выполненной в 2002-2004 гг. при личном участии автора Алтайским региональным институтом экологии и рационального природопользования МПР РФ по заказу Центра науки и технологий при Правительстве РА.



В рамках темы во всех физико-географических районах Горного Алтая было взято 450 проб целинных и пахотных почв в 31 населенном пункте РА, а также 30 сопряженных с ними проб растительности и 10 снеговых проб. Для них в ФГУП "Березовгеология" был выполнен полуколичественный эмиссионный спектральный анализ на 30 элементов, а в Аналитическом центре ОИГГиМ СО РАН проведено 150 определений валового содержания свинца и 133 анализа его подвижных форм методом атомной абсорбции. Для всех 450 почвенных проб в ФГУ САС "Горно-Алтайская" было определено содержание гумуса и емкости поглощения, а в АРИ "Экология" – величина рН и магнитная восприимчивость проб. Для 100 проб в ИВЭП СО РАН определен механический состав и карбонатность. Все пробы просмотрены автором под микроскопом на предмет определения степени "техноземистости" почв. Кроме этих данных, при подготовке работы были использованы имеющиеся фондовые научные и производственные отчеты, а также многочисленные публикации по теме исследования.

Научная новизна работы. Достоверно оценен характер распределения свинца и его подвижных форм в почвах и сопряженных с ними природных средах населенных пунктов РА. Впервые выявлены и детально изучены закономерности поведения комплекса физико-химических свойств антропогенно измененных почв. Установлена специфика воздействия и оценен вклад антропогенных источников в свинцовое загрязнение и уровень физико-химических свойств почв населенных пунктов. Намечены типоморфные ассоциации химических элементов при антропогенном загрязнении почв. Впервые систематизированы данные по уровню присутствия свинца в объектах окружающей среды и дана обоснованная оценка эколого-гигиенической ситуации по свинцу на территории населенных пунктов республики.

Практическая ценность работы. Результаты, полученные в процессе исследования, позволяют более достоверно оценить эколого-гигиеническую обстановку в населенных пунктах Республики Алтай и выявить на их территории локальные очаги опасно повышенного свинцового загрязнения.

Полученные данные по комплексу физико-химических свойств почв и содержанию в них валовых и подвижных форм свинца, сведенные в единую базу данных, отвечают требованиям ГИС-технологий и могут использоваться для геоэкологического картировании терри-

4

тории республики и других целей. Они включены в оперативную базу данных социально-гигиенического мониторинга Республики Алтай на 2002-2007 гг. и в банк данных территориальной Системы комплексного экологического мониторинга РА.

Результаты исследования были переданы в ЦНТ при Правительстве РА (акт о внедрении № 24 от 11.04.05 г.), а также в природоохранные органы республики.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации отражены в составленных с участием автора двух научно-технических отчетах, рассмотренных на НТС Центра науки и технологий при Правительстве РА и Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Республике Алтай. Результаты работы по теме докладывались на Седьмом (2003 г.) и Девятом (2005 г.) Международных симпозиумах студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А Усова в ТПУ, на научно-практической конференции Горно-Алтайского регионального отделения Российского геологического общества (2004 г.), а также на научных семинарах ИВЭП СО РАН. Кроме того, автором опубликовано 15 статей, в том числе 10 статей по теме диссертации:

Основные защищаемые положения.

  1. Уровень накопления и характер распределения свинца и его подвижных форм в почвах населенных пунктов Республики Алтай определяется спецификой антропогенной нагрузки, создаваемой, в основном, автотранспортом и котельными.
  2. Антропогенные изменения физико-химических свойств почв населенных пунктов Республики Алтай носят комплексный направленный характер и имеют локальное распространение, сопряженное с очагами свинцового загрязнения почв.
  3. Концентрации свинца в основных депонирующих его природных средах на территории населенных пунктов Республики Алтай за исключением ряда локальных очагов загрязнения в настоящее время не превышают действующих эколого-гигиенических нормативов и не представляют опасности для здоровья населения.

Структура и объем работы. Диссертация объемом 160 страниц состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы из 120 наименований. Работа содержит 73 таблицы и 26 рисунков.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность к.г.-м.н. директору АРИ "Экология" Робертусу Ю.В. и заместителю директора по научной работе ИВЭП СО РАН д.б.н. Пузанову А.В. за научное руководство данной работой.

При подготовке работы автор пользовался полезными советами и помощью сотрудников лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН д.б.н. Мальгина М.А., к.б.н. Горюновой Т.А., Медниковой Г.М., Балыкина С.Н., Балыкина Д.Н., Салтыкова А.В., Архипова И.А., а также сотрудников кафедры геоэкологии и геохимии ИГДН Томского политехнического университета к.г.-м.н. Арбузова С.И., к.г.-м.н. Язикова Е.Г., к.г.-м.н. Волостнова А.В.,.к.г.-м.н. Шатилова А.Ю., к.г.-м.н. Соболева И.А., к.г.-м.н. Архангельской Т.А., к.б.н. Барановской Н.В., аспиранта Усмановой Т.В., Котеговой М.В., которым выражает свою признательность. Автор также благодарит руководителя ТЦ "Алтайгеомониторинг" Кац В.Е и коллектив Алтайского регионального института экологии за большую помощь в процессе подготовки работы на всех ее этапах.

5

Основное содержание работы

В первой главе "Состояние проблемы" охарактеризовано состояние изученности изменений физико-химических свойств (ФХС) почв при антропогенезе, проанализированы основные аспекты геохимии свинца в почвах в условиях техногенеза, рассмотрены источники его антропогенного поступления, масштабы и медико-экологические последствия свинцового загрязнения окружающей среды.

Во второй главе "Природные условия и факторы антропогенеза на территории Республики Алтай" приведена развернутая характеристика физико-географических и климатических условий, особенностей гидрологии, геологического строения, гидрогеологии и металлогении, почв и растительности Горного Алтая. Кратко охарактеризованы основные региональные и локальные факторы антропогенеза на территории Республики Алтай и современное экологическое состояние основных объектов окружающей среды в пределах ее населенных пунктов.

В третьей главе "Изученность территории. Методы исследования" приведено краткое описание ранее проведенных на территории республики геоэкологических работ и их основных результатов. Дана характеристика видов, объемов, методов и методик полевых и лабораторных работ, а также использованных методов обработки и интерпретации полученных аналитических данных.

В четвертой главе "Особенности распределения свинца в почвах населенных пунктов Республики Алтай" рассмотрены вопросы распространенности свинца в почвообразующих породах и фоновых почвах, изучены уровни и характер распределения его валовых и подвижных форм в антропогенно измененных почвах, охарактеризованы особенности поведения свинца и его подвижных форм в системе "снег-почва-растение", намечены ассоциации свинца с другими тяжелыми металлами в почвах населенных пунктов РА.

В пятой главе "Характеристика физико-химических свойств почв населенных пунктов Республики Алтай" охарактеризованы тенденции антропогенных изменений комплекса физико-химических свойств почв населенных пунктов РА (рН, гумус, емкость поглощения, магнитная восприимчивость, гранулометрический состав, карбонатность). Установлены главные особенности их латерального и вертикального распределения в зависимости от степени влияния основных источников антропогенного воздействия. Проведен анализ связи изменений физико-химических свойств почв с их загрязнением свинцом и ассоциацией других тяжелых металлов.

В шестой главе "Оценка экологической ситуации, обусловленной свинцовым загрязнением населенных пунктов Республики Алтай" проанализированы уровни накопления свинца в объектах окружающей среды населенных пунктов РА, подверженных антропогенному воздействию, приведена характеристика свинцовой нагрузки на их территории. Дана развернутая характеристика эколого-гигиенической обстановки в пределах населенных пунктов республики, обусловленной свинцовым загрязнением депонирующих природных сред и намечены мероприятия по ее оздоровлению.

6

Обоснование защищаемых положений

Первое защищаемое положение: Уровень накопления и характер распределения свинца и его подвижных форм в почвах населенных пунктов Республики Алтай определяется спецификой антропогенной нагрузки, создаваемой, в основном, автотранспортом и котельными.

Проведенным исследованием установлено, что валовое содержание свинца в почвах населенных пунктов РА варьирует в больших пределах от 6 до 2000 мг/кг и в среднем составляет 30.5 мг/кг при региональном фоне 14.5 мг/кг и ПДК 32 мг/кг. Установлены небольшие различия среднего содержания свинца в почвах различных физико-географических районов на фоне его высокой вариабельности (V = 83.9-127.1 %), которая для незагрязненных почв составляет, по разным авторам, 30-50 %. Максимальное превышение фона проявлено в почвах г. Горно-Алтайска (Кс = 3.5, что соответствует 71.6 % доли антропогенного свинца), а минимальное (Кс = 2.0) в населенных пунктах Юго-Восточного Алтая (табл. 1).

Таблица 1

Параметры распределения свинца в почвах (горизонт А) населенных пунктов РА

Физико-географические районы Фон, мг/кг n lim, мг/кг ± x, мг/кг V, % Кс, ед фона Доля Pb техн.,%
Северо-Восточный Алтай 12.0 58 6-150 27.9±7.6 103.1 2.3 57.0
Северный Алтай в т. ч. г. Горно-Алтайск 12.7 12.7 269 83 6-2000 6-2000 30.4±4.3 44.7±11.4 114.7 127.1 2.4 3.5 58.2 71.6
Центральный Алтай 14.0 78 6-200 29.4±6.6 98.9 2.1 52.4
Юго-Восточный Алтай 15.8 45 6-300 36.7±9.7 83.9 2.0 56.9
Республика Алтай в целом 14.5 450 6-2000 30.5±3.1 107.6 2.1 52.4

Установлено, что для всех типов почв населенных пунктов, кроме фоновых почв, проявлено два закона распределения свинца – логнормальный в области его концентраций 0-30 мг/кг и нормальный в области концентраций 30-100 мг/кг и более. Следовательно, природная составляющая содержания свинца в почвах населенных пунктов РА подчиняется логнормальному распределению, а его антропогенная добавка – нормальному закону.

Преобладающие в почвах населенных пунктов республики низкие и умеренно повышенные концентрации свинца увеличиваются до высоких при усилении антропогенного воздействия, основными источниками которого являются в порядке значимости: автотранспорт – котельные – промышленные и автотранспортные предприятия – полигоны ТБО (табл. 2).

Таблица 2

Зависимость содержания свинца (мг/кг) в почвах населенных пунктов РА

от интенсивности антропогенного воздействия

Объекты изучения Степень воздействия* основных антропогенных источников
автодороги (n=189) котельные (n=82) полигоны ТБО (n=26)
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Сельские пункты РА 19.7 24.7 40.2 19.4 30.5 63.3 15.0 46.8 68.0
г. Горно-Алтайск 20.0 28.1 52.3 21.6 41.3 72.8 18.3 65.0 100.0

* Степень воздействия: 1 – слабая, 2 – средняя, 3 – сильная; н.д. – нет данных

7

Из таблицы 2 следует, что наиболее высокие концентрации свинца проявлены в почвах вблизи полигонов ТБО, а минимальные – вблизи автодорог. Уровень свинцового загрязнения почв в зоне влияния вышеотмеченных источников воздействия в г. Горно-Алтайске на 10-30 % выше, чем в населенных пунктах сельского типа.

При анализе латерального и профильного распределения свинца в почвах вблизи автодорог установлена приуроченность его максимальных концентраций к верхней части разреза почв (горизонт А) непосредственно вблизи полотна дорог (табл. 3). Эта же закономерность в целом проявлена и для других источников антропогенного воздействия.

Таблица 3

Вариации концентраций свинца почв населенных пунктов РА вблизи автодорог

Объекты изучения Расстояние от полотна дороги Интервалы глубин, см
5 м 15 м 30 м 5 м/15 м 0-10 10-20 20-30 0-10/20-30
Сельские пункты РА 28.2 25.1 24.2 1.2 24.9 19.3 18.0 1.4
г. Горно-Алтайск 33.0 31.5 27.5 1.2 30.5 20.6 18.5 1.6




Для всех подвижных форм свинца (водорастворимой, ацетатно-аммонийной, кислоторастворимой) установлена однотипная прямая зависимость от его валового содержания в почвах, аппроксимируемая линейным уравнением типа С подв. = К(Свал. –С0), где К – коэффициент перехода свинца в вышеотмеченные вытяжки – 0.001, 0.5 и 0.97 соответственно, а С0 – постоянная величина, равная его фоновому содержанию 15 мг/кг (рис. 1).

Pb подв., мг/кг Pb подв., мг/кг Pb подв., мг/кг

С кисл.=0.97(Свал.-15) С подв.=0.5(Свал.-15) С водн.=0.001(Свал.-15)

Pb вал., мг/кг Pb вал., мг/кг Pb вал., мг/кг

А Б В

Рис. 1 Зависимость кислоторастворимой (А), ацетатно-аммонийной (Б) и водорастворимой (В) форм свинца от его валового содержания в почвах г. Горно-Алтайска

О существовании тесной связи валовой и подвижных форм свинца свидетельствует также закономерное нарастание содержания и доли последних от 6.9 % в фоновых почвах до 46.9-60.1 % в сильно загрязненных почвах (табл. 4).

Таблица 4

Концентрации валовых и подвижных форм свинца в почвах населенных пунктов РА

Тип почв Среднее содержание подвижных форм свинца в почвенном горизонте А, мг/кг
Слабозагрязненные<30мг/кг Загрязненные 30-100 мг/кг Сильнозагрязненные>100мг/кг
Pbвал. Pbподв. % Pbподв. Pbвал. Pbподв. % Pbподв. Pbвал. Pbподв. % Pbподв.
Целинные 21.9 3.2 15.0 51.6 15.7 30.4 182.9 85.7 46.9
Пахотные 21.3 3.3 15.0 50.3 18.3 36.4 188.0 113.0 60.1
Фоновые Pbвал.=14.5 мг/кг, Pbподв=1 мг/кг, Pbподв./ Pbвал.= 6.9 %

8

Установлено, что особенности распределения подвижной формы свинца вблизи источников воздействия практически идентичны поведению его валовой концентрации (рис. 2).

Pb подв., мг/кг

Pb подв.,

мг/кг

Область значений

Средние значения

целинные почвы

пахотные почвы

м

Рис. 2 Особенности латерального и профильного распределения подвижной формы

свинца в почвах населенных пунктов РА вблизи крупных автомагистралей

Сопряженное опробование снегового покрова и почв в зонах влияния основных источников загрязнения показало, на примере г. Горно-Алтайска, наличие тесной связи свинца в почвах и твердом остатке снега, существенно отличающейся в зонах влияния котельных и автотранспорта и имеющей промежуточный характер при их совместном влиянии (рис. 3).

автотранспорт котельные котельные с участием автотранспорта

Рис. 3 Характер связей свинца в сопряженных пробах почв и снега г. Горно-Алтайска

Характерно, что в ТОСП вблизи автодорог проявлены более высокие концентрации свинца и более значимая их связь с его содержанием в почвах, в то время как диапазон и уровень концентраций свинца в ТОСП вблизи котельных менее значителен (Любимов, 2004).

Сходная специфика проявлена в поведении свинца в снеговой воде. В частности, отмечены разные тенденции его распределения вблизи основных источников загрязнения, что подтверждает данные о преобладании легкообменных карбонатных форм свинца вблизи автодорог и повышенной роли его сульфатных форм в выбросах котельных (Игнатенко, 1992).

Для оценки влияния загрязненных почв на растительный покров авторами проведен анализ связи концентраций валовых и подвижных форм свинца в сопряженных пробах почв и одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale), являющегося хорошим индикатором загрязнения почв тяжелыми металлами (Кабата-Пендиас А., Пендиас Х., 1989).

Полученные данные указывают на невысокое содержание свинца, как в листьях, так и в корнях одуванчика. Несмотря на то, что пробы растений отбирались на участках с повышенной концентрацией свинца в почвах, его переход в растения оказался незначительным.

9

При анализе зависимости распределения валовых и подвижных форм свинца в системе почва-растение была установлена значительная специфика их поведения в зоне влияния основных источников антропогенного воздействия, выражающаяся в более активном поглощении растениями свинца, содержащегося в выбросах автотранспорта (рис. 4).

автотранспорт автотранспорт

котельные котельные

листья корни

Рис. 4 Зависимость концентраций свинца в растениях от содержания его валовых

и подвижных форм в почвах населенных пунктов РА

Выяснено, что коэффициент биологического поглощения растениями валовой и подвижной форм свинца уменьшается при нарастании их концентраций в почвах, а также при увеличении буферности почв по отношению к тяжелым металлам, в результате чего свинец переходит в слабоподвижное малодоступное для растений состояние (Ильин, 1995) (рис. 5).

Pb, мг/кг Pb, мг/кг

Листья Taraxacum Корни Taraxacum

officinale officinale

Буферность, баллы Буферность, баллы

Рис. 5 Характер зависимости содержания свинца в растениях от буферности почв

Для выявления специфических ассоциаций химических элементов в почвах населенных пунктов РА, находящихся в зоне влияния основных источников антропогенного воздействия, было изучено превышение их средних концентраций над фоновым уровнем (табл. 5).

Таблица 5

Ассоциации тяжелых металлов в почвах населенных пунктов РА

Почвы, объекты Концентрации элементов в единицах фона
Целинные почвы Zn 3.1-Cr 2.9-Be 2.8-(Mn, Mo) 2.7-Pb 2.5-(Ni,Cu) 2.4-V 2.3-Co 2.1-(Ba,Li) 2.0 (Sn,P)1.7
Пахотные почвы (Be, Mn) 2.8-(P, Cr, Zn) 2.7-Mo 2.5-Ni 2.4-V 2.3-Ba 2.0-(Cu, Co, Li) 1.8-Pb 1.6-Sn 1.4
Почвы г. Г-Алтайска Zn 3.3-Cr 3.0-Pb 2.8-Be 2.7-(Mn,Mo) 2.6-Ni 2.4-V 2.2-(Ba,Li) 2.0-(Cu,Co) 1.9-(P,Sn) 1.7
Почвы сел РА Zn 3.1-Be 2.9-Cr 2.8-(Mn,Mo) 2.7-Cu 2.6-Ni 2.5-(Pb,V) 2.4-Co 2.2-(Ba,Li) 2.0 (P,Sn) 1.7
Автотранспорт Cr 3.1-Be 2.9-(Zn,Mo) 2.8-Mo 2.7-(Ni,V) 2.5-Co 2.1-Li 2.0-(Cu,Ba) 1.9-Pb 1.8-(P,Sn) 1.7
Автопредприятия Pb 3.5-Zn 3.2-Cr 3.0-(Mo,Be) 2.8-Mn 2.5-Ni 2.4-V 2.3-Co 2.1-Cu 2.0-Ba 1.9-(Li,Sn,P) 1.7
Котельные (Be,Mo) 2.8-Zn 2.7-Mn 2.6-Ba 2.5-(Pb,Cr) 2.3-(Lu,Ni) 2.2 Cu 2.1-Co 1.9-P 1.8-(Sn,V)1.7

10

Как видно из таблицы 5, свинец входит в число приоритетных ТМ, загрязняющих почвы населенных пунктов РА, и является чутким индикатором интенсивности антропогенного воздействия. Это подтверждается его более высокими концентрациями в почвах г. Горно-Алтайска по сравнению с менее урбанизированными сельскими пунктами республики.

При анализе корреляционных связей ТМ установлено, что наибольшее число значимых связей свинец имеет в почвах в зоне влияния автодорог, в меньшей степени, близ котельных, но имеется своя специфика этих связей. В частности, в почвах вблизи автодорог его связи с большинством сидеро- и литофильных микроэлементов имеют отрицательный знак.

Суммарный показатель загрязнения (СПЗ) почв населенных пунктов РА тяжелыми металлами находится на допустимом и умеренно опасном уровне, а вклад свинца в СПЗ является одним из ведущих и составляет 11.4 –23.2 %, причем в почвах г. Горно-Алтайска он выше, чем для сельских пунктов (табл. 6).

Таблица 6

СПЗ почв населенных пунктов в зоне влияния основных источников загрязнения

Параметры Котельные Автотранспорт Автотранспорт и котельные Автопред-приятия, АЗС Полигоны ТБО
РА Г-А РА Г-А РА Г-А РА Г-А РА Г-А
Число проб 61 19 122 23 48 31 59 13 25 7
СПЗ (11 эл-тов) 14.6 15.2 16.6 16.7 17.5 19.7 17.5 19.0 22.9 26.9
Доля Pb в СПЗ, % 15.1 18.0 11.4 12.7 13.6 14.2 18.8 23.2 12.3 17.6

РА – села Республики Алтай, Г-А – г. Горно-Алтайск

На этом же относительно невысоком уровне находится интегральная загрязненность ТМ почв отдельных населенных пунктов республики. Доля свинца в показателе их СПЗ варьирует в пределах 9.2-23.0 %, а его превышение над фоном в 1.3-4.1 раза. Намечается прямая зависимость СПЗ почв населенных пунктов РА от содержания в них свинца, которая свидетельствует о наличии тесной связи между свинцом и другими тяжелыми металлами, поступающими в результате воздействия единых источников загрязнения (табл. 7).

Таблица 7

Суммарный показатель загрязнения тяжелыми металлами почв населенных пунктов РА

Населенный пункт n СПЗ Доля Pb в СПЗ, % Pb, ед. фона Населенный пункт n СПЗ Доля Pb в СПЗ, % Pb, ед. фона
Горно-Алтайск 60 17.1 17.2 4.1 Акташ 23 31.6 23.0 3.4
Майма 32 18.0 12.9 3.3 Кош-Агач 20 16.5 12.1 1.9
Кызыл-Озек 7 14.0 10.9 2.8 Усть-Кан 21 16.6 13.0 1.7
Чемал 16 18.0 14.6 2.7 Усть-Кокса 14 18.3 9.2 1.6
Шебалино 33 14.3 10.7 2.5 Сейка 16 30.6 11.1 2.8
Онгудай 25 17.1 13.2 3.3 Турочак 18 16.7 13.2 1.3

Наиболее высокими значениями СПЗ выделяются почвы рабочих поселков Акташ и Сейка, что объясняется влиянием Акташского горно-металлургического предприятия и рудника "Веселый", на территории которых сформировались значительные очаги химического загрязнения комплексом тяжелых металлов.

11

Второе защищаемое положение: Антропогенные изменения физико-химических свойств почв населенных пунктов Республики Алтай носят комплексный направленный характер и имеют локальное распространение, сопряженное с очагами свинцового загрязнения почв.

Известно, что почвенный покров – наиболее информативная среда для изучения последствий многолетнего антропогенного воздействия на экосистему урбанизированных территорий. В частности, уровни физико-химических свойств почв (ФХС) и тенденции их изменения являются чуткими индикаторами интенсивности и специфики антропогенного воздействия. Так, при изучении последствий урбанизации на территории Москвы, Новосибирска, Воронежа и других мегаполисов было установлено, что антропогенные изменения физико-химических свойств почв носят комплексный характер и сопровождаются загрязнением тяжелыми металлами (Ларина, Обухов, 1996; Ильин, Сысо, 1997; Мягкова, Строгонова, 1997).

Большинство исследователей отмечает локальность и мозаичность проявления моно- или поликомпонентных изменений ФХС урбанизированных почв, а также их прямую связь с загрязнением разнообразными ассоциациями тяжелых металлов антропогенного происхождения (Брукс, 1982; Экологическая геохимия.., 1991; Глазовская, 1997).

Приведенные в таблице 8 параметры распределения ФХС почв населенных пунктов РА показывают заметное превышение фона для рН (на 2.5 %), магнитной восприимчивости (34-45 %), физического песка (19-28 %) и более низкие величины емкости поглощения (на 21-36 %) и содержания гумуса (3 %).

Таблица 8

Параметры распределения ФХС целинных почв (горизонт А) населенных пунктов РА

Пара- метры рН водн., ед. Гумус, % ЕП,мг-экв/100г. , 10-5 ед.СИ Физич. песок, % Карбонатность,%
РА Г-А РА Г-А РА Г-А РА Г-А РА Г-А РА Г-А
n 272 58 271 58 252 57 272 58 64 11 49 14
lim 5.9-9.3 68-8.9 0.2-15 1.2-15 4-150 4-88 10-1140 40-760 31.8-91.2 57.8-89.7 0.1-15.9 1.4-15.3
± x 7.9±0.1 7.8±0.1 7.5±0.4 7.9±0.8 33.8±2.8 36.4±54 183±16 245±37 72.9±3.1 74.9±6.9 6.3±1.1 6.6±1.8
V, % 8.5 5.8 40.7 36.8 65.3 55.9 73.8 57.5 16.8 15.3 61.6 50.7
Кс 1.13 1.16 0.97 0.94 0.98 0.81 3.05 4.08 1.05 1.25 3.15 3.30

РА – сельские населенные пункты Республики Алтай, Г-А – г. Горно-Алтайск

При сравнении параметров распределения ФХС целинных и пахотных почв для последних устанавливаются более низкие средние значения изученных свойств и в целом более равномерное их распределение как в сельских пунктах, так и в г. Горно-Алтайске. В то же время в обрабатываемых почвах проявлено более высокое, чем в целинных почвах, содержание физического песка, гумуса и величины емкости поглощения. Эта ситуация объясняется многолетней глубокой обработкой почв и внесением в них органических удобрений.

Для распределения ФХС целинных почв характерны существенные отличия от их поведения в фоновых почвах. В них для большинства изученных свойств проявлен правоасимметричный характер распределения и более высокие их медианные значения, обусловленные заметным участием антропогенно измененных почв с повышенными величинами ФХС.

12

Особенность распределения ФХС пахотных почв состоит в том, что оно в целом отвечает нормальному закону с более высокими по сравнению с фоновыми почвами медианными значениями изученных свойств. В то же время они заметно ниже, чем у ФХС целинных почв.

Интенсивность изменений ФХС почв населенных пунктов РА и корреспондирующих с ними концентраций свинца нарастает в следующем ряду антропогенных источников воздействия: автодороги – рудники – полигоны ТБО – котельные – автопредприятия. На фоне этой последовательности имеются отдельные исключения, присущие почвам, находящимся в зоне влияния котельных. Для уточнения изменений ФХС были изучены параметры их распределения в зависимости от интенсивности антропогенного воздействия (табл. 9).

Таблица 9

Зависимость ФХС почв населенных пунктов РА от специфики источников воздействия

Показатели Фон РА Степень воздействия* основных антропогенных источников (число проб)
автодороги (189) котельные (82) а/предприятия (46) полигоны ТБО(26)
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
рH, ед. 7.0 7.5 8.0 8.1 7.8 7.9 8.1 8.0 8.1 8.1 7.8 8.1 8.3
Гумус, % 7.7 7.5 7.2 5.3 9.0 9.4 9.7 6.8 6.7 5.7 7.5 6.6 6.3
ЕП, мг-экв/100 40.9 42.7 35.7 30.3 47.1 35.8 34.5 38.0 36.5 23.7 49.2 41.0 33.0
, 10-5 ед.СИ 60.8 151.5 172.8 184.3 188.1 211.7 258.2 95.7 195.6 218.3 109.5 182.3 186.0
Физ. песок, % 69.1 65.9 71.3 86.3 61.2 74.5 77.2 70.0 76.1 81.0 н.д. н.д. н.д.
CaCO3, % 1.9 4.4 5.5 7.0 5.2 6.2 7.2 5.0 7.3 9.6 н.д. н.д. н.д.

* Степень воздействия: 1 – слабая, 2 – средняя, 3 – сильная н.д. – нет данных

Полученные результаты указывают на наличие двух отчетливо выраженных тенденций комплексного направленного изменения ФХС почв при нарастании интенсивности антропогенеза. Одна из них проявлена в совместном увеличении значений комплекса следующих ФХС – рН, карбонатности, магнитной восприимчивости, содержания физического песка, а вторая – в сопряженном уменьшении содержания гумуса в почвах и их емкости поглощения. При этом амплитуда изменений отдельных ФХС, как это показывают данные по почвам Горно-Алтайска, варьирует в больших пределах – минимальная для рН и гумуса (первые десятки процентов), умеренная для физического песка и емкости поглощения (до 30-60 %), максимальная для карбонатности и магнитной восприимчивости почв (в 1.5-10 раз). Нарастание влияния всех источников сопровождается увеличением содержания свинца в почвах.

Для выяснения особенностей пространственных изменений изученного комплекса ФХС был проведен детальный анализ их вертикального и латерального распределения для почв разных населенных пунктов и различных источников антропогенного воздействия.

Анализ "латерального" распределения ФХС изучен по характеру их изменения при приближении к автомагистралям – широко распространенному в республике источнику антропогенного воздействия. В результате установлено, что значения ФХС почв населенных пунктов при приближении к полотну дорог заметно увеличиваются (кроме гумуса и емкости поглощения, проявляющих противоположную тенденцию). Эта тенденция свойственна как целинным, так и пахотным почвам, но в последних уровни ФХС и амплитуда их изменений в целом несколько ниже (табл. 10).

13

Таблица 10

Изменения физико-химических свойств почв населенных пунктов РА вблизи автодорог

Расстояние от а/дорог Среднее значение физико-химических свойств почв
рН вод., ед. Гумус, % ЕП, мг-экв/100г , 10-5 ед.СИ Физ. песок, % Карбонатность,%
ц п ц п ц п ц п ц п ц п
до 5 м 7.9 7.7 7.1 8.9 31.3 43.8 180.5 189.7 74.2 76.7 4.9 2.8
5-15 м 7.6 7.5 8.0 9.5 34.1 50.7 138.4 137.2 61.5 72.6 3.6 2.5
15-30 м 7.4 7.4 8.2 10.0 38.7 63.0 97.1 117.5 60.2 71.8 2.7 1.5
<5 м/15-30 м 1.1 1.0 0.9 0.9 0.8 0.7 1.9 1.6 1.2 1.1 1.8 1.9

Состояние почв: Ц – целинные (81 проба), П – пахотные (30 проб)

Результаты анализа профильного распределения ФХС антропогенно измененных почв свидетельствуют об их закономерном уменьшении с глубиной. При этом максимальные различия в значениях свойств отмечаются для верхнего слоя почв (0-10 см) и нижележащего интервала 10-20 см. Это позволяет предполагать, что основные последствия антропогенного воздействия на почвенный покров населенных пунктов РА проявлены в верхней части разреза (интервал 0-10 см), отвечающего горизонту А почвенного профиля (рис. 6).

Населенные пункты Республики Алтай Целинные почвы

Майма–Горно-Алтайск–Кызыл-Озек Пахотные почвы

Рис. 6 Характер изменения физико-химических свойств по профилю почв

Контрастность значений ФХС почв в интервалах 0-10 и 10-20 см возрастает в ряду: рН – физический песок – гумус, емкость поглощения – карбонатность – магнитная восприимчивость, то есть вышеотмеченные различия в изменении изученных ФХС проявлены и в почвенном профиле. Для г. Горно-Алтайска эти различия выше, чем для сельских пунктов РА, а для пахотных почв менее значительны (на 5-20 % ниже, чем для целинных почв).

Механизм трансформации гранулометрического состава антропогенно измененных целинных и пахотных почв населенных пунктов РА показан на рисунке 7, на котором видно, что основные их изменения относительно фоновых почв заключаются в увеличении содер-

14

жания фракций 1-0.25 и 0.25-0.05 мм. Поскольку эти изменения не вызывают нарушения глинистого базиса почв, основным фактором их антропогенной деформации можно считать привнос частиц крупной пыли и мелкого песка (Ларина, Обухов, 1997; Байдина, 2001).

фоновые целинные пахотные

Рис. 7 Характер распределения гранулометрического состава почв населенных пунктов РА

Комплексность изменений ФХС почв населенных пунктов РА, а также их деление на две группы по направленности этих изменений, находит подтверждение в их корреляционных связях, проанализированных в разрезе состояния почв и масштабов пунктов (табл. 11).

Таблица 11

Корреляционные связи физико-химических свойств почв населенных пунктов РА

Гумус ЕП Физ. песок CaCO3 ФХС CaCO3 Физ. песок ЕП Гумус
-0.19 (-0.21) -0.14 (-0.30) 0.16 (0.40) 0.18 (0.33) 0.30 (0.32) рH 0.55 (0.20) 0.11 (0.21) 0.14 (0.39) -0.08 (-0.40) -0.15 (-0.28)
0.26 (0.61) -0.03 (-0.25) -0.13 (-0.26) -0.21 (-0.31) Гумус -0.19 (-0.30) -0.19 (-0.07) -0.01 (-0.17) 0.26 (0.26)
-0.02 (-0.32) -0.26 (-0.65) -0.01 (0.16) ЕП -0.04 (-0.12) -0.27 (-0.33) -0.02 (-0.17)
Целинные почвы n=329 0.31 (0.34) 0.16 (0.04) 0.22 (0.29) 0.19 (0.30) Почвы сел РА n=236
(Пахотные почвы n=65) 0.11 (0.15) Физ. песок 0.09 (0.28) (Почвы Г-Алтайска n=93)

Цветом выделены значимые коэффициенты парной корреляции на уровне 5 %

Приведенные в таблице 11 данные свидетельствуют о довольно тесных корреляционных связях ФХС для всех проанализированных основных типов почв. Особенно много значимых связей между рН, физическим песком и другими ФХС целинных и пахотных почв г. Горно-Алтайска и, в меньшей степени, сельских пунктов РА. Почвы в зоне влияния котельных имеют более обширные связи между ФХС, чем почвы вблизи автодорог.

Многие из изученных ФХС (физическая глина, гумус, карбонатность, рН среды) являются составными частями буферности почв по отношению к тяжелым металлам – важного в экологическом плане показателя их состояния. Чем выше инактивационные свойства почвы, тем больше ТМ она переводит в малодоступные для растений формы. Для уточнения защитных свойств почв РА и тенденций их изменения в зависимости от степени антропогенного влияния, была проведена оценка их буферности по методике В.Б. Ильина (1995) (табл. 12).

15

Таблица 12

Изменение буферности почв населенных пунктов РА от степени антропогенного воздействия

Типы почв Состояние почв Число проб Буферность, балл (содержание Pb вал., мг/кг)
слабое умеренное сильное
Горно-лесная серая целинная 66 30.4 (14.0) 36.3 (24.7) 41.1 (40.0)
Чернозем выщелоченный целинная 89 35.6 (16.3) 41.3 (30.5) 44.4 (55.0)
пахотная 36 34.6 (15.8) 38.1 (24.3) 44.0 (50.0)
Район Горно-Алтайска (все типы) целинная 60 35.4 (24.0) 39.9 (48.8) 43.8 (116.7)
Сельские пункты РА (все типы) целинная 293 33.8 (20.1) 37.9 (39.2) 41.3 (63.9)

Из таблицы 12 видно, что при усилении антропогенной нагрузки отчетливо устанавливается рост буферности почв и одновременное увеличение в ней концентраций свинца. Между ними имеется положительная значимая корреляция (r = 0.13 при n = 353). Высокие значения этого интегрального показателя проявлены для антропогенно измененных почв г. Горно-Алтайска, который картируется по изолинии повышенной буферности почв 35 баллов, а его отдельные загрязненные участки выделяются более высокой буферностью – 40-50 баллов.

Показательно, что изолиния буферности почв 35 баллов в районе г. Горно-Алтайска почти повторяет изоконцентрату свинца 32 мг/кг, а ее изолиния 40 баллов объединяет, в основном, пробы почв с содержанием свинца 60 мг/кг и более. Это свидетельствует не только об общих тенденциях поведения ФХС и свинца в антропогенно измененных почвах, но и об их пространственной сопряженности, обусловленной единством формирующих источников.

Другим примером тесной пространственной сопряженности ФХС почв и содержания в них свинца служат их близкие по характеру и величине значения в почвах населенных пунктах, расположенных на основных автомагистралях РА – Чуйском, Усть-Коксинском и Турачакском трактах. В частности, в распределении рН, магнитной восприимчивости и концентраций свинца в почвах этих пунктов наблюдается последовательное закономерное уменьшение их средних значений по мере удаления от республиканского центра, что обусловлено снижением в этих направлениях антропогенной нагрузки в связи с уменьшением интенсивности автотранспортного потока (рис. 8).

рН

Pbвал

Коксинский Ч у й с к и й т р а к т Турачакский тракт

тракт

Рис. 8 Характер изменения физико-химических свойств и содержания свинца в почвах

населенных пунктов вдоль основных автомагистралей Республики Алтай

16

Третье защищаемое положение: Концентрации свинца в основных депонирующих его природных средах на территории населенных пунктов Республики Алтай за исключением ряда локальных очагов загрязнения в настоящее время не превышают действующих эколого-гигиенических нормативов и не представляют опасности для здоровья населения.

За многолетний период окружающая среда в пределах населенных пунктов республики претерпела значительную антропогенную трансформацию как ландшафтного характера, так и в плане изменения вещественного состава ее природных сред. Одной из важных составляющих этого негативного процесса является свинцовое загрязнение ОПС, для характеристики которого автором впервые систематизированы данные по уровням присутствия свинца в объектах окружающей среды РА, затронутых антропогенезом (табл. 13).

Таблица 13

Уровни концентрации свинца в объектах окружающей среды населенных пунктов РА

Природные среды ед. изм. n lim Источник информации
Породы складчатого фундамента мг/кг 365 13.9-43.0 17.9 Кац и др., 1996
Рыхлые покровные отложения мг/кг 620 10-50 25.2 Гусев и др., 2002
Почвы (фон) Почвы населенных пунктов мг/кг 760 450 н.д. 6-2000 12.0 30.5 Пузанов и др., 2000 Любимов, 2003
Донные осадки мг/кг 265 10-100 26.1 Кац и др., 1996
Поверхностные воды мкг/дм3 302 1.0-32.0 2.5 Кац и др., 1996
Подземные воды мкг/дм3 165 0.5-18.0 1.3 Кац и др., 2003
Травянистые растения (зола) дикоросы сеяные травы мг/кг н.д. 13 0.03-10.7 1.5-4.5 1.05 2.25 Тригуб, 1998-2000 САС "Г-Алтайская", 2004
Атмосферный воздух нг/м3 н.д. н.д. 1.6 Обзор…, 1999
Атмосферные осадки дождевая вода снеговая вода мкг/дм3 14 10 1.0-10.7 0.5-2.9 3.2 1.6 САС "Г-Алтайская", 2004 Любимов и др., 2004

Данные таблицы 13 свидетельствуют о превалирующем невысоком уровне концентраций свинца во всех природных средах и в атмосферных осадках на территории населенных пунктов РА, подверженных разным видам антропогенеза. Они, как правило, не превышают, а нередко ниже региональных кларков и фонов свинца для изученных природных сред.

Основные источники антропогенного поступления свинца в окружающую природную среду республики разделяются на стационарные и передвижные, локальные и региональные. Объемы среднегодового поступления свинца от локальных источников загрязнения составляют 15-20 тонн, из которых 60-70 % остается на территории населенных пунктов (табл. 14).

Таблица 14

Ориентировочные объемы поступления антропогенного свинца в окружающую среду РА

Типы источников Виды источников Количество источников Объем образован-ных отходов, т/год Образовано (прив- несено) Рb, т/год
Локальные источники загрязнения
Стационарные Котельные (печи) 340 (30000) 30000* 1.2
Полигоны отходов 250 35000 1.4
Предприятия** 500 н.д. 5.0 + 8.0***
Передвижные Автотранспорт 38700 18.5*
Охота 4000 2 2.0
Региональные источники загрязнения
Стационарные Предприятия ВКО* 3–5 160000* (>100)
Передвижные Атмосферные осадки 37х109 (40)

*– в т. ч. выбросы в атмосферу; ** – в т. ч. автотранспортные, *** – в отработанных аккумуляторах

На порядок больше поступает свинца от региональных источников, однако по причине небольшой площади населенных пунктов, они ежегодно "получают" от них только около 0.5 т свинца. Таким образом, местные объекты (котельные и автотранспорт) являются основными источниками аэрозольной эмиссии свинца в населенных пунктах РА (около 95 % поступления). Установлено, что основная ее часть обусловлена свинцом, содержащимся в твердых частицах (пыль, зола, недожог) и сорбированным на их поверхности. На это указывает превышение минимум на порядок среднесуточной свинцовой нагрузки от твердого остатка снега над нагрузкой, создаваемой водной фазой атмосферных выпадений (табл. 15).

Таблица 15

Концентрации свинца в атмосферных выпадениях и его нагрузка в районе г. Горно-Алтайска

Дождевая вода Снеговая вода Твердый осадок снега Источник данных
Pb, мкг/дм3 Нагрузка Pb, г/км2·сут. Pb, мкг/дм3 Нагрузка Pb, г/км2·сут. Pb, мг/кг Нагрузка Pb, г/км2·сут.
3-5 0.9 – 1.5 н.д. н.д. н.д. н.д. Обзор.., 1999
н.д. н.д. н.д. 1.2 42.9 12.1 Попов, 1993
н.д. н.д. н.д. н.д. 75.4 20.0 Фалалеев, 1998
н.д. н.д. 1.6 1.2 66.1 11.5 Любимов и др., 2004

Ведущая роль поступления свинца с твердыми частицами видна на примере г. Горно-Алтайска, где картируемая по изолинии пылевой нагрузки 100 кг/км2·сутки, наиболее загрязненная территория практически совпадает с изоконцентратой 5 г/км2·сутки свинцовой нагрузки от атмосферных выпадений. Характерно, что идентичный контур и внутреннее строение имеет площадь повышенного загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами (СПЗ >16), в том числе свинцом (более 10 % от СПЗ), что свидетельствует об основной роли пылевой нагрузки также и в свинцовом загрязнении почв (рис. 9).

Среднегодовое поступление свинца на территорию населенных пунктов РА от всех источников (около 10-12 тонн) создает в среднем нагрузку 50 кг/км2 или 0.5 мг на 1дм2 их площади. Последняя варьирует в разных пунктах от 0.1 до 2.0 мг/дм2 и при условии полного поступления свинца в верхний горизонт почв, увеличивает его валовое содержание свинца на 0.7-7 % в год (в среднем на 1.5-2.5 %), а в районе г. Горно-Алтайска на 3-5 % (рис. 10).

РУ 16 (3.2%) РУ 11 (5.1% РУ 5 (4.4%)

РУ 20 (4.5%)

а б в г 1 РУ 20 (5 %) 2

Рис. 10 Тенденции накопления свинца в почвах реперных участков в районе Горно-Алтайска

1 – почвы: а - каштановая, б - чернозем (типичный, обыкновенный), в - серая лесная, г - чернозем (оподзоленный, выщелоченный); 2 – среднегодовой прирост концентраций свинца (%) в почвах реперных участков: РУ 5 (Северный Алтай), РУ 11 (г. Горно-Алтайск), РУ 16 (Северо-Восточный Алтай), РУ 20 (Юго-Восточный Алтай)

18

19

Основным критерием эколого-гигиенической безопасности жителей населенных пунктов служит наличие прямого или косвенного воздействия свинца и его соединений на здоровье людей. Благоприятная санитарно-гигиеническая обстановка по свинцу предполагает присутствие его валовых и подвижных форм в объектах ОПС на уровне, не превышающем установленных санитарно-гигиенических нормативов. Варианты мало- и неблагоприятной санитарно-гигиенической обстановки регламентируются соответственно умеренным и опасным загрязнением свинцом основных природных сред населенных пунктов.

Проведенными исследованиями установлено, что содержание валового свинца в почвах населенных пунктах РА варьирует в больших пределах – от 6 до 2000 мг/кг и в среднем составляет 30.5 мг/кг, то есть не превышает 1 ПДК. Эта ситуация характерна для большинства (70 %) изученных населенных пунктов. В остальных средняя концентрация свинца в почвах составляет 1.0-1.5 ПДК и лишь в пос. Акташ, где в течение более полувека действовало горно-металлургическое предприятие, она незначительно превышает 2 ПДК. Почти все населенные пункты с повышенным уровнем свинцового загрязнения почв сконцентрированы в районе республиканского центра или приурочены к наиболее оживленному отрезку федеральной автомагистрали М-52 "Новосибирск-Бийск-Ташанта" в северной части республики.

При сравнении уровней свинцового загрязнения почв городов Западной Сибири и населенных пунктов РА устанавливается их идентичность для г. Горно-Алтайска и значительно более низкий уровень (20-30 мг/кг) для сельских населенных пунктов республики, где отсутствуют промышленные предприятия и степень антропогенеза значительно ниже (табл. 16).

Таблица 16

Концентрации свинца в почвах населенных пунктов Западной Сибири и Республики Алтай

Города Западной Сибири Среднее содер-жание Pb, мг/кг Источник информации Сельские пункты РА Среднее содер- жание Pb, мг/кг Источник информации
Новосибирск 41.5 Анцырев, 1990 Майма 32.4 Любимов, 2004
Кемерово 47.0 Рихванов, 1992 Манжерок 31.3
Томск 48.0 Усть-Сема 30.5
Бийск 48.0 Кац, 1997 Кызыл-Озек 22.1
Горно-Алтайск 44.7 Любимов, 2004 Улаган 20.7 Писаренко, 1993

С учетом малого числа и локальности очагов высокого свинцового загрязнения (более 100 мг/кг) почв республиканского центра и отдельных сел РА, в настоящее время эколого-гигиеническая ситуация на их территории в целом не представляет серьезной опасности.

В пахотных почвах на территории населенных пунктов РА содержание подвижных усвояемых растениями форм свинца нередко превышает ОДК (6 мг/кг). Выяснено, что в связи с высокой буферностью возделываемых почв, переход обменных форм свинца в культурные растения и их плоды незначителен. Об этом свидетельствует низкое содержание свинца в злаковых и травах, а также в продуктах питания растительного происхождения, произведенных из местного сырья, которое на один два порядка ниже допустимых концентраций.

Таким образом, эколого-гигиеническая обстановка в населенных пунктах РА, обусловленная свинцовым загрязнением почв и сопряженных с ними природных сред, за небольшим исключением (центральная часть г. Горно-Алтайска и ряд локальных участков в отдельных селах), удовлетворительная и не представляет опасности для здоровья населения.

20

Заключение

Полученные данные по уровням присутствия и параметрам распределения свинца и ФХС почв населенных пунктов Республики Алтай позволили сделать следующие выводы:

  • поступление свинца в почвы и другие природные среды населенных пунктов РА связано, в основном, с атмосферными выбросами автотранспорта и котельных;
  • изменения ФХС и свинцовое загрязнение почв носят слабый и умеренно повышенный характер, зависящий от специфики и интенсивности воздействия основных антропогенных источников;
  • изменения ФХС и свинцовое загрязнение почв населенных пунктов имеют локальный характер и проявлены, главным образом, на их территории;
  • основные изменения ФХС почв при антропогенезе заключаются в увеличении значений рН, карбонатности, магнитной восприимчивости почв и доли в них физического песка с одновременным уменьшением содержания гумуса и емкости поглощения почв при нарастании интенсивности техногенной нагрузки;
  • параллельно с нарастанием изменений ФХС происходит закономерное прогрессирующее увеличение уровня свинцового загрязнения почв – одного из основных показателей степени антропогенеза на территории населенных пунктов РА;
  • при антропогенном воздействии накопление свинца и основные изменения ФХС почв проявляются в их верхнем слое – 0-10 см (горизонт А);
  • распределение свинца в почвах подчиняется логнормальному закону для его природной составляющей и нормальному – для антропогенных концентраций;
  • подвижные формы свинца в почвах прямо зависят от его валовых концентраций и обусловлены, главным образом, его техногенной составляющей;
  • уровень присутствия свинца в почвах – основной депонирующей среде наследует характер загрязнения атмосферных выпадений, в частности, снегового покрова;
  • свинец входит в ассоциацию приоритетных ТМ, загрязняющих почвы населенных пунктов РА, и является индикатором интенсивности антропогенного воздействия;
  • почвы населенных пунктов РА обладают повышенной и высокой буферностью по отношению к свинцу, что делает его малодоступным для растений;
  • в почвах населенных пунктов РА проявлена тенденция накопления свинца со среднегодовым темпом прироста его концентраций в последнее десятилетие 3-5 %;
  • устойчивые связи ФХС измененных почв с содержанием свинца и сопряженность их очагов указывают на единство формирующих их источников и процессов;
  • концентрации свинца в основных депонирующих его природных средах на территории населенных пунктов РА в настоящее время находятся, в основном, на низком уровне, не превышающем действующих эколого-гигиенических нормативов и не представляющем опасности для здоровья населения;
  • содержание свинца в местных продуктах питания растительного и животного происхождения заметно ниже установленных санитарно-гигиенических регламентов.

21

Список опубликованных работ по теме диссертации

  1. Любимов Р.В. Техногенное свинцовое загрязнение почв Республики Алтай // Проблемы геологии и освоения недр: Труды Седьмого Международного научного симпозиума им. академика М.А. Усова студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: изд-во ТПУ, 2003. – С. 647-650.
  2. Любимов Р.В. Особенности антропогенного изменения физико-химических свойств почв Республики Алтай // Проблемы геологии и освоения недр: Труды Седьмого Международного научного симпозиума им. академика М.А. Усова студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: изд-во ТПУ, 2003. – С. 650-652.
  3. Робертус Ю.В., Любимов Р.В. Некоторые аспекты поступления и распределения свинца в почвах и сопряженных средах в районе Горно-Алтайска // Бюлл. "Природные ресурсы Горного Алтая" – 2004. – № 1.– С. 78-82.
  4. Робертус Ю.В., Любимов Р.В. Антропогенные изменения физико-химических свойств и сопутствующее свинцовое загрязнение почв Горно-Алтайска // Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии. Том 3. – Томск: 2004. – С. 467-469.
  5. Любимов Р.В., Робертус Ю.В. Гранулометрический состав антропогенного измененных почв населенных пунктов Республики Алтай // Бюлл. "Природные ресурсы Горного Алтая" – 2005. – № 1.– С. 90-92.
  6. Робертус Ю.В., Кац В.Е., Любимов Р.В. Эколого-гигиеническая оценка свинцового загрязнения окружающей среды населенных пунктов Республики Алтай // Охрана здоровья и обеспечения санэпидблагополучия населения Республики Алтай, новые пути решения проблем (материалы научно-практической конференции). – Горно-Алтайск: 2005. – С. 113-118.
  7. Робертус Ю.В., Любимов Р.В. Уровни свинцового загрязнения почв и сопряженных природных сред населенных пунктов Республики Алтай (в печати)
  8. Любимов Р.В. Свинцовое загрязнение объектов окружающей среды Республики Алтай: источники, масштабы, последствия (в печати)
  9. Любимов Р.В. Связь свинцового загрязнения и буферности почв населенных пунктов Республики Алтай // Проблемы геологии и освоения недр: Труды Девятого Международного научного симпозиума им. академика М.А. Усова студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: изд-во ТПУ, 2005. (в печати)
  10. Любимов Р.В. Характер антропогенных изменений физико-химических свойств почв населенных пунктов Республики Алтай // Геоэкология Алтае-Саянской горной страны. – Вып. 2. – Горно-Алтайск: 2005. – С. 86-90.

22



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

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.