Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

При современном развитии промышленного комплекса и общем высоком уровне хронического техногенного воздействия на компоненты природы становится крайне значимым выявление не только особо резких и опасных явлений негативного характера, влияющих на окружающую среду (в том числе залповые, несанкционированные и аварийные выбросы и сбросы), но и постоянное отслеживание за фоновым накоплением экотоксикантов в объектах окружающей среды при условии их инвазивного распространения [1–3]. В частности, среди наиболее приоритетных загрязняющих веществ в отходах данного воздействия выделяют тяжелые металлы (Cd, Pb, Hg, Ni, Zn, Co, Cu и др.) и мышьяк (As), многие радионуклиды (90Sr, 137Cs, 131I, 40K и др.), бенз(а)пирен, нефтепродукты и иные стойкие органические вещества, в том числе характеризующиеся высокой токсичностью и имеющие пролонгированное химическое преобразование в системе «экотоп – биотоп» [4–6].

Деятельность предприятий машиностроительной отрасли страны зачастую сопровождается образованием значительных объемов газо-пылевых выбросов, которые могут содержать как перечисленные выше ингредиенты, так и иные поллютанты, которые довольно трудно подвергаются естественной нейтрализации при попадании в природные объекты, вследствие чего их аккумулятивный характер повышает общий уровень токсичности почв и вод для окружающей среды [7, 8]. Также одним из наиболее приоритетных объектов современного изучения являются несанкционированные свалки и массивные полигоны ТКО и промышленных отходов. В условиях их функционирования литологическая основа и почвенный покров, местные водоемы и грунтовые воды являются наиболее уязвимыми объектами природы, которые подвергаются аккумулированию многими опасными загрязняющими веществами из данных объектов, инфильтрация которых зачастую имеет хронический инвазивный характер [9, 10].

Проведение экологических исследований почвенного покрова с территорий, непосредственно прилегающих к промышленным предприятиям, а также с объектов размещения отходов является одним из наиболее приоритетных направлений в области современной экологической безопасности и охраны окружающей среды [2, 11, 12], поскольку позволяет выявить уровень фоновых концентраций загрязняющих веществ в почвенном покрове, массово накапливаемых за длительный период времени.

Цель работы – характеристика уровня фонового накопления приоритетных экотоксикантов в почвенном покрове на территории некоторых промышленных предприятий машиностроительной отрасли Нижегородской области и почвенно-техногенной смеси на объекте накопленного экологического вреда в Нижнем Новгороде.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования явились почвы с территорий, прилегающих к стратегически значимым промышленным предприятиям Нижегородской области – АО «Павловский машиностроительный завод «Восход» (г. Павлово), АО «Выксунский металлургический завод» (г. Выкса), ПАО «Арзамасский машиностроительный завод» (г. Арзамас), АО «Нижегородский машиностроительный завод» (г. Нижний Новгород), ОАО «Горьковский автомобильный завод» (г. Нижний Новгород), ПАО «Заволжский моторный завод» (г. Заволжье), а также почвенно-техногенная смесь с объекта накопленного экологического вреда «Шуваловская свалка» в г. Нижнем Новгороде. Расположение объектов исследования и точек отбора проб показано на рис. 1 и 2.

На промышленных объектах Нижегородской области пробы почвы были отобраны в сентябре 2020 г. Пробы отбирались по периметру объектов в непосредственной близости к их границе, глубина отбора 15 см. На объекте «Шуваловская свалка» пробы были отобраны в октябре 2020 г. с пяти равномерно удаленных точек, на каждой из которых образец почвенно-техногенной смеси отбирался дважды – с глубины 15 см (усл. горизонт А1) и 150 см (усл. горизонт В). Для отбора проб применялся пробоотборник-бур Эдельмана в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб».

Впоследствии пробы были доставлены в эколого-аналитическую лабораторию мониторинга и защиты окружающей среды, где подготавливались к исследованиям и анализировались на определение обменной кислотности по ГОСТ 26484-85, определение содержания подвижных соединений тяжелых металлов (Zn, Cd, Pb и Cu) из ацетатно-аммонийной вытяжки инверсионно-вольтамперометрическим методом по ПНД Ф 16.1:2:2.2:3.48-06 «Методика выполнения измерений массовой концентрации цинка, кадмия, свинца, меди, марганца, мышьяка и ртути в почвах, тепличных грунтах, сапропелях, илах, донных отложениях, твердых отходах методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторах типа ТА», а также на определение суммарного содержания нефтепродуктов флуориметрическим методом по ПНД Ф 16.1:2.21-98 «Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости «ФЛЮОРАТ-02». Данные методические руководства соответствуют современным нормативным требованиям по количественному эколого-химическому анализу почвенных проб [13]. Повторность в аналитических измерениях – трехкратная, вариационный анализ использовался при статистической обработке полученных результатов.

Результаты исследования и их обсуждение

Данные табл. 1 отражают уровень фонового накопления приоритетных экотоксикантов в почвенно-техногенной смеси с объекта накопленного экологического вреда «Шуваловская свалка» г. Нижнего Новгорода. Для городской территории Нижнего Новгорода данный объект имеет приоритетное значение, поскольку за счет длительного размещения промышленных и бытовых отходов в 2019 г. он был включен в Государственный реестр объектов накопленного экологического вреда окружающей среде, при этом в настоящее время завершается его рекультивация [14].

Прежде всего нужно отметить, что содержание исследованных экотоксикантов имело различный градиент аккумуляции в толще почвенно-техногенной смеси. В частности, если подвижные формы цинка, меди и нефтепродуктов накапливались преимущественно в верхнем слое (гор-т А1), где их содержание достигало соответственно 42, 102 и 3 % от ПДК, то содержание подвижных фракций кадмия и свинца было максимальным на глубине почвенно-техногенной смеси (гор-т В) по сравнению с дневным горизонтом, где достигало соответственно 54 и 10 % от ПДК (ОДК).

Минимальный уровень аккумуляции в почвогрунте в целом оказался характерен для мобильных соединений свинца и нефтепродуктов, максимальный – для цинка, кадмия и меди. По-видимому, данные тенденции могли быть сопряжены с контрастным размещением массы отходов, размещаемых на полигоне, и неравномерной инфильтрацией стоков в вертикали профиля почвенно-техногенной смеси [4, 9], что подтверждается и высокой вариабельностью показателей по территории объекта. Так, значения коэффициента вариации по содержанию цинка, кадмия и меди здесь достигали соответственно 147, 121 и 197 %.

В табл. 2 показана вариабельность концентраций аналогичных загрязняющих веществ, накопленных в естественном почвенном покрове с территорий, которые непосредственно прилегают к промышленным объектам Нижегородской области. В целом нужно отметить, что в сравнении с почвогрунтом полигона «Шуваловская свалка» уровень аккумуляции экотоксикантов в почвах промзон оказался много ниже и, что важно, не имел столь существенной территориальной вариабельности.

В частности, максимальное накопление подвижных соединений цинка было характерно для почв Нижегородского машиностроительного завода (до 6,3 % от ПДК) и автозавода «ГАЗ» (до 5,4 % от ПДК), а наибольшее накопление кадмия – для почвенного покрова территорий автозавода «ГАЗ» (до 26 % от ОДК) и Заволжского моторного завода (до 29 % от ОДК). Содержание подвижных фракций свинца оказалось наибольшим в почвах территории Выксунского металлургического завода (до 7 % от ПДК) и автозавода «ГАЗ» (до 14 % от ПДК), а подвижных фракций меди – в почвах территории Заволжского моторного завода, где достигало 162 % от ПДК.

По уровню фоновой аккумуляции нефтепродуктов в почвах нужно сказать, что в целом он оказался несущественным и в наибольшей степени достигал 4 и 9 % от ПДК соответственно в почвах территории Павловского машиностроительного завода и Выксунского металлургического завода.

Заключение

В результате проведенного исследования по изучению почвенного покрова некоторых промышленных территорий Нижегородской области и почвенно-техногенной смеси объекта накопленного экологического вреда г. Нижнего Новгорода было установлено, что фоновая аккумуляция приоритетных для региона экотоксикантов имеется, при этом она не составляет существенных величин относительно уровня их допустимых концентраций. Для почвогрунтов полигона отходов максимальное накопление характерно для цинка (21–42 % от ПДК), кадмия (38–54 % от ОДК) и меди (1–102 % от ПДК). Для естественного почвенного покрова некоторых промзон по Нижегородской области наибольшее аккумулирование загрязняющих веществ варьирует в диапазонах 5,4–6,3 % от ПДК по цинку, 2,0–25,5 % от ОДК по кадмию, 7,0–13,8 % от ПДК по свинцу и 1,0–162,0 % от ПДК по меди. Накопление нефтепродуктов в почвах несущественно и составляет не более 3,8–8,5 % от условного ПДК.