Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Баенгуев Б.А. 2 Мокрый А.В. 1 Каницкая Л.В. 2 Белых О.А. 2

---

1 ФГБОУ ВО «Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского»

2 ФГБОУ ВО «Байкальский государственный университет»

В статье представлены результаты исследования содержания серы в почвах Южного Прибайкалья, находившихся в зоне техногенных выбросов Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК), который действовал до 2013 г. Основными загрязняющими газообразными веществами являлись как органические, так и неорганические соединения серы. В рамках госзадания № 2014/53 «Организация проведения научных исследований» были выполнены работы по изучению состояния различных горизонтов почв в 5 точках, находящихся на различном удалении от источника загрязнения. Установлено, что сера сконцентрирована в верхних горизонтах Аd и А. Выявлено, что концентрация серы в почве превышает ПДК в трех исследованных точках, ближайших к источнику загрязнения в 4,3–6,9 раза, на остальных участках концентрация серы находится в пределах нормы. Максимальное превышение значений ПДК отмечено на г. Соболиной на высоте 860 м над уровнем моря.

Статья в формате PDF

0 KB

Южное Прибайкалье

экология

содержание серы

горизонты

почвы

поллютанты

1. Арнаутов Н.В. Стандартные образцы химического состава природных минеральных веществ: методические рекомендации. – Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1987. – 204 с.

2. Белых О.А. Экологическая оценка состояния пригородных лесов г. Байкальска / О.А. Белых, А.В. Мокрый и др. // Известия Иркутской государственной экономической академии. – 2015. – Т. 25, № 5. – С. 913–920. – DOI: 10.17150/1993-3541.2015.25(5).

3. Власенко В.В. Местные циркуляции на побережье оз. Байкал и на северных склонах хр. Хамар-Дабан // Климат и растительность Южного Прибайкалья. – Новосибирск: Наука, 1989. – С. 32–43.

4. Государственный доклад «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2013 году» – Иркутск: Сибирский филиал ФГУНПП «Росгеолфонд», 2014. – 462 с.

5. Китаев Н.А., Гребенщикова В.И. Редкие и рудные элементы в окружающей среде Прибайкалья (коренные о, донные отложения, почвы): монография. – Иркутск: Изд-во ИГУ, 2014. – 123 с.

6. Козлова А.А. Учебная практика по физике почв: учеб.-метод. пособие. – Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2009. – 81 с.

7. Кузьмин В.А. опыт почвенно-географических исследований на территории Байкальской Сибири // География и природные ресурсы. – 2002. – № 3. – С. 197–205.

8. Ладейщиков Н.П., Лут Л.И., Мизандронцева К.А. Об учете атмосферных и климатических факторов в реализации проектов рационального природопользования в бассейне озера Байкал на перспективу // Региональный мониторинг состояния оз. Байкал. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – С. 13–22.

9. Мартынова Н.А. Химия почв: органическое вещество почв: учеб.-метод. пособие. – Иркутск: Изд-во ИГУ, 2011. – 255 с.

10. Масель Г.И., Швец М.М. Влияние атмосферного загрязнения на свойства лесных почв Хамар-Дабана // Биологические ресурсы и ведение государственных кадастров Бурятской ССР: матер, науч. конф. – Улан-Удэ: БНЦ СО АН СССР, 1991. – С. 35–36.

11. Постановление Правительства Российской Федерации от 8 сентября 2010 года № 692 «Об особой экономической зоне туристско-рекреационного типа, созданной на территории Иркутской области» // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. – Режим доступа: www.docs.cntd.ru (дата обращения 03.06.2016).

12. Экологически ориентированное планирование землепользования в Байкальском регионе. Слюдянский район / Е.Г. Суворов, А.Н. Антипов, Ю.М. Семёнов и др. – Иркутск: Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2002. – 141 с.

13. Indicators of sustainable development for tourism destinations: a guidebook // Madrid: Publ. and printed World Tourism Organization, 2004. – 507 p.

Город Байкальск был образован в 1961 г. в связи со строительством и запуском Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК), который в течение 47 лет формировал 80 % доходов города. Работа БЦБК на оз. Байкал – одна из немногих тем, которая регулярно вызывала публичные дискуссии в Советском Союзе. В середине восьмидесятых годов прошлого столетия общественное внимание к экологическим проблемам начало возрастать, и в 1987 г. вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 434 «О мерах по обеспечению охраны и рационального использования природных ресурсов бассейна озера Байкал в 1987–1995 гг.». Но только в 2013 г. БЦБК полностью прекратил свою деятельность.

Байкальск расположен непосредственно на южном побережье Байкала (рис. 1) и находится в Центральной экологической зоне Байкальской природной территории (БПТ), часть которой является объектом Всемирного природного наследия ЮНЕСКО и охраняется законом № 94-ФЗ «Об охране озера Байкал».

После остановки БЦБК областная и местная администрации при обсуждении вопроса о диверсификации экономики предпочтение отдали туристско-рекреационному направлению развития [11]. Поэтому в документе «Комплексный инвестиционный план модернизации моногорода Байкальск Иркутской области на 2010–2014 годы» в качестве главной задачи было заявлено привлечение инвестиций в развитие туризма и сопутствующей инфраструктуры.

В мировой практике крайне важным в плане привлечения инвестиций для развития туристской территории является её положительный имидж, который включает наличие рекреационных ресурсов, развитую инфраструктуру и сферу услуг, а также экологическую составляющую [13].

Таблица 1

Динамика выбросов БЦБК в атмосферу с 2005 г. [4]

Выбросы загрязняющих веществ БЦБК снижали привлекательность Южного побережья оз. Байкал как зоны для рекреации и туризма. В табл. 1 приведены данные по выбросам БЦБК за последние 9 лет его работы. Около 50 % от валового выброса составляли оксиды серы и азота, метилмеркаптан, диметилсульфид, диметилдисульфид, сероводород, хлор и др.

Исследователями [10] установлено негативное влияние токсических выбросов на почвы пихтовых лесов байкальских склонов Хамар-Дабана на расстоянии до 100 км от БЦБК. Техногенная сера является одним из основных кислотообразующих агентов, которые поступают в атмосферу и далее в почвы при промышленном загрязнении. Действие поллютантов способно разрушить почвенный поглощающий комплекс, изменить актуальную реакцию среды почвенных растворов и физико-химические свойства почвы.

Цель данной работы заключалась в оценке уровня накопления серы в почвах Южного Прибайкалья.

Материалы и методы исследования

Территория, которая выбрана для исследования почвы, расположена на равнинном плато юго-восточного побережья оз. Байкал, у подножия горного массива Хамар-Дабан. Относится к Южно-Сибирской горно-таежной ландшафтной зоне [2, 5]. Растительность геосистем представлена в основном темнохвойными ассоциациями с преобладанием кедра. В почвенном покрове территории преобладают подбуры таежные, бурые лесные грубогумусные (буроземы таежные), дерновые лесные (часто оподзоленные) и подзолистые почвы [12].

Для оценки пространственного распределения серы в почвах были использованы данные по содержанию валовой серы в почвах на 5 ключевых участках, находящихся на различном расстоянии от источника загрязнения: от 0,6 до 20 км в следующих районах: промплощадка (N 51,520700; Е 104,175244), микрорайон Южный (N 51,50378; E 04,13737), г. Соболиная (N 51,49389; E 104,11227), Утуликская дача (N 51,54848; E 104,07590) и Слюдянский лесопитомник (ЛСП – N 51.59992; E 103.91892) (рис 1).

Рис. 1. Районы исследования: 1 участок – промзона БЦБК (0,6 км); 2 участок – микрорайон Южный (3 км); 3 участок – г. Соболиная (5,5 км); 4 участок – Утуликская дача (8,7 км); 5 участок–ЛСП (20,2 км)

На площадках были заложены почвенные разрезы и отобраны образцы из всех генетических горизонтов. Анализ выполнен для 31 образца усредненных проб почв. На исследуемых участках произведены почвенные разрезы до материнской породы, произведены замеры мощности горизонтов, плотность и рН почв (прибор рН-метр ZD05).

Подготовка образцов для анализа. Образец почвы массой 600–750 г размещали на листе чистой пергаментной бумаги и удаляли из него корни, включения и новообразования. Дернину тщательно отряхивали от комочков почвы. Крупные комки почвы разламывали руками, затем раздробляли в агатовой ступке агатовым пестиком до небольших комков, диаметром 5–7 мм (примерно до величины отдельностей мелкоореховатой структуры). Среднюю пробу отбирали методом квартования [9]. Затем пробу измельчали и для анализа отбирали фракцию размером менее 100 меш.

Метод анализа. Оценку содержания серы в почве проводили методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА).

Излучатели для анализа прессовали в виде таблеток (диаметр 40 мм) на подложке из борной кислоты (усилие прессования 10 т). Исследования выполняли на рентгеновском спектрометре S4 Pioneer (Bruker, AXS) с рентгенооптической схемой по Соллеру, оснащенном рентгеновской трубкой с Rh-анодом мощностью 4 кВт. Аналитической линией служила S Ka-линия. Условия измерения следующие: напряжение 30 кВ, сила тока 40 мА. Время набора импульсов – 30 с.

Расчет содержания серы выполнен с помощью программного обеспечения SpectraPlus спектрометра. Для построения градуировочной характеристики и оценки правильности определения использовали государственные стандартные образцы почв, речных и донных осадков, илов и рыхлых отложений [1]. Относительная погрешность определения серы составила менее 6 % в диапазоне содержаний от 0,02–0,4 % мас.

Результаты исследования и их обсуждение

Установлено, что исследуемые почвы Южного Прибайкалья по физическим показателям и по гранулометрическому составу относятся к среднесуглинистым с преобладанием гравия, рН различных горизонтов почв колеблется в пределах от 5,6 до 6,5, т.е. исследуемые почвы можно отнести к слабокислым (табл. 2).

Так как плотность естественной почвы обычно не превышает 2 г/см3, а минимальные значения минеральных почв редко бывают ниже 0,8 г/см3 [6], следует, что плотность почвы исследуемых нами участков находится в пределах нормы.

В работе В.А. Кузьмина [7] отмечается, что в окрестностях г. Байкальска в 5 км от БЦБК содержание многих элементов в снеге в 2–5 раз выше, чем в пробах, отобранных вдали от промышленных зон. Результаты анализа концентрации серы в почве методом рентгенофлуоресцентного анализа, которые представлены в табл. 3, показывают, что и в почвах отмечается подобная тенденция. Так, например, содержание серы в почве г. Соболиной в горизонте А превышает ПДК в 7,1 раз, а значение кларка серы (по Виноградову) – в 2,3 раза. В горизонте В превышение ПДК незначительное. В почвах промзоны БЦБК и микрорайона Южного содержание серы превышает ПДК в 5,0 и 4,3 раза соответственно. При удалении от источника выбросов более чем на 8 км содержание серы в почвах уменьшается до величин близких к ПДК или ниже этого значения.

Таблица 2

Мощность горизонтов, плотность и рН почвы

Таблица 3

Содержание серы в почве в различных точках отбора проб

Рис. 2. Распределение концентраций серы в почве на исследуемой территории

Такое распределение серы по территории (рис. 2) можно объяснить тем, что преимущественный поток воздушных масс представлен северо-западным переносом [8]. В силу орографической изолированности из-за хребта Хамар-Дабан, обмен воздушными потоками между байкальской впадиной и окружающими территориями ослаблен [3]. Это ведет к образованию сложных циркуляционных процессов.

Поскольку высота г. Соболиной составляет 1004 м, то она могла задерживать аэропромышленные выбросы от БЦБК. Возможно, именно это привело к самой высокой концентрации серы в почве г. Соболиной. Причем сера накапливалась преимущественно в верхних горизонтах Аd и А, что может свидетельствовать об аэрогенном характере загрязнения. Но нельзя исключать и тот факт, что органическое вещество почвы связывает соединения серы.

Таким образом, проведено исследование пространственного и внутрипочвенного распределения серы в почвах лесных биогеоценозов Южного Прибайкалья и на урбанизированных территориях. Наблюдается тенденция увеличения концентрации серы в органогенных горизонтах по мере приближения к источнику эмиссии и с увеличением высоты над уровнем моря. Внутрипочвенное распределение серы, по-видимому, связано с содержанием органического вещества в горизонтах, поскольку концентрация серы убывает с глубиной.

Результаты исследований могут быть использованы при разработке инженерных проектов по экологической реабилитации территории Южного Прибайкалья, а также при разработке проектов по использованию территории в целях туризма и рекреации для расчета допустимых антропогенных нагрузок.

Библиографическая ссылка