Развитие промышленного потенциала и усиливающийся антропогенный прессинг приводят к изменению окружающей среды. Как следствие, происходят негативные изменения окружающей среды и ухудшение экологической ситуации, что не может не сказаться на качестве и комфортности проживания населения. В связи с этим необходимо рассматривать эколого-геохимическую ситуацию, которая объясняет условия миграции и формирования определенных полей концентрации элементов-загрязнителей.
В нашем понимании эколого-геохимическая ситуация определяется как интегральный показатель состояния загрязнения окружающей среды, базирующийся на анализе состояния аккумулирующих сред: снега, почв, растений, вод, донных отложений водоемов, тканей и органов животных, человека, химический состав которых достаточно точно индицирует длительное загрязнение и происходящую под его влиянием трансформацию природной среды [6].
В более кратком варианте эколого-геохимическая ситуация – это комплекс геохимических условий, влияющих на проживание и состояние здоровья населения, а также на формирование экологического сознания и культуры жителей г. Дзержинска [9].
Для того чтобы сохранить баланс в развитии города, необходимо осуществлять непрерывный процесс исследования развития городской среды. В большинстве случаев применяется системный анализ. Для проведения системного анализа необходимо не только учитывать все особенности развития городской среды, но и выстроить определенный алгоритм проведения анализа [2]. Таким образом, современное экологическое состояние оценивается по загрязнению воздуха, воды, почвы, снега и растительности. Но наиболее репрезентативным объектом по изучению экологической ситуации являются почвы – единственная среда, способная хранить экологическую информацию достаточно долго. И наиболее опасным для человека является загрязнение почв тяжелыми металлами и другими веществами.
Дзержинск является городом, к которому приковано внимание всего мира как к самому загрязнённому и опасному для проживания населения. В связи с этим необходимо проводить постоянный мониторинг загрязнения окружающей среды и оценку влияния сложившейся ситуации на комфортность проживания населения.
Город Дзержинск расположен на левобережье Оки в 30 км к западу от областного центра г. Нижнего Новгорода. Является административным центром городского округа Дзержинска и вторым по величине городом Нижегородской области. Расположен на важных железнодорожных, автомобильных и водных путях.
Дзержинск обладает уникальным природным и историко-культурным наследием с большим сосредоточением разнообразных рекреационных объектов [5].
По экологическому состоянию Дзержинск считается четвертым городом в России с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы [4]. И основной вклад приходится на предприятия химической промышленности, доля которой составляет – 61,3 % всего производства. Фиксируется, что основным загрязняющим веществом в Дзержинске и его восточной промышленной зоне является аммиак. На уровне ПДК в Дзержинске концентрируются взвешенные вещества, формальдегид, а в восточной промзоне – диоксид азота [7].
Материалы и методы исследования
В основу работы положены полевые исследования 2015, 2016 гг. За полевые работы выполнено 17 лучевых маршрутов, которые охватили всю территорию Дзержинска, включая и восточную промышленную зону города. В процессе маршрутов делались прикопки с целью отбора смешанных образцов с поверхностных горизонтов. Расстояние между точками от 200 до 500 м. В результате было отобрано более 200 почвенных образцов, далее проанализированных по итогам полуколичественного спектрального анализа на содержание тяжелых металлов первой, второй и третьей групп опасности. Содержание подвижных форм оценивалось при помощи атомно-адсорбционного анализа. По итогам полученных анализов были составлены карты загрязнения почвенного покрова и ранжирование территории по степени опасности и сложившейся эколого-геохимической ситуации [6, 7].
Результаты исследования и их обсуждение
На территории г. Дзержинска выделяются дерново-подзолистые почвы. В прирусловой части поймы территории города на аллювиальных отложениях сформировались аллювиально-дерновые почвы (рис. 1).
На остальной территории г. Дзержинска преобладают подзолистые песчаные и супесчаные почвы (70,9 % площади пашни). Местами почвы заболочены.
Данные почвы характеризуются минимальным запасом питательных веществ. Содержание гумуса в них ниже 1,5 и pH часто достигает 4,5.
На содержание тяжелых металлов в почвах оказывают влияние не только количество и качество выбросов загрязняющих веществ, но и механический состав, гумусность, кислотность, способность активно поглощаться растениями и миграционная активность.
География кислотности. Особенности влияния кислотности почв на формирование ландшафтно-геохимических условий позволяют выявить техногенный сдвиг реакции рН в кислую сторону. На составленной карте обменной кислотности почв (рис. 2) заметны различия между ландшафтными районами. В местах наиболее интенсивного загрязнения воздуха реакция почв щелочная (рН > 7,5), слабощелочная (рН 7,1–7,5). Распространение щелочных почв объясняется наличием большого количества промышленных предприятий, вокруг которых они формируются. По мере удаления от источников загрязнения в стороны наблюдается постепенная смена реакции почв с щелочной на кислую. Сильнокислая реакция наблюдается лишь на небольших участках дерново-подзолистых, в районе оз. Святого и рекреационных зон Оки [7].
Значение реакции рН как важнейшего показателя ландшафтно-геохимических условий объясняется тем, что именно этой реакцией во многом определяется миграционная активность загрязнителей [7]. Смена щелочных условий на кислые усиливает подвижность химических элементов, в том числе тяжелых металлов. Смена кислой реакции на щелочную снижает подвижность химических элементов и уменьшает их токсичность.
Рис. 1. Почвы городского округа Дзержинска (авт. Бадьина О.Н., Соткина С.А., 2016)
Обменный калий – важнейший элемент питания растений, но в больших количествах может быть элементом-загрязнителем (ПДК 560 мг/кг). Наблюдается закономерная смена загрязненности почв обменным калием. Ареал, превышающий ПДК по содержанию калия, распространяется в зоне сосредоточения промышленного потенциала г. Дзержинска. По мере удаления от основных загрязнителей – промышленных предприятий, наблюдается уменьшение загрязнения.
Подвижный фосфор является важнейшим элементом питания растений, но, когда его содержание в почвах превышает ПДК (ПДК 200 мг/кг), он переходит в разряд опасных загрязнителей. В результате исследования выявлены закономерности распределения подвижного фосфора, которые копируют ареалы распространения обменного калия, но только с большим ареалом распространения очень высоких концентраций. В непосредственной близости от Дзержинска, где сосредоточены основные промышленные предприятия, содержание подвижного фосфора очень высокое (более 200 мг/кг). И только на достаточно большом удалении от промышленного центра содержание Р2О5 снижается до средней концентрации (150 мг/кг).
По содержанию и загрязнению почв тяжелыми металлами в работе рассмотрены по одному элементу из каждого класса опасности. Первый класс – свинец, второй класс опасности – кобальт и третий класс опасности – марганец.
По содержанию в почвах подвижной формы свинца выделяются 3 ареала, закономерно сменяющих друг друга. Ареал с высоким содержанием (более 40 мг/кг, иногда до 160) обнаружен в почвах промышленного города Дзержинска, широкой полосой вдоль Оки. Умеренно-опасное загрязнение (20–40 мг/кг) свойственно почвам окраины города. Вся остальная территория характеризуется допустимым загрязнением (до 20 мг/кг) (рис. 3).
По содержанию подвижного марганца (рис. 4) также выделяются три ареала: опасный ареал (более 3000 мг/кг), умеренно опасный (1500–3000 мг/кг), допустимый (менее 1500 мг/кг). Опасное загрязнение марганцем наблюдается закономерно в промышленной части г. Дзержинска, по мере удаления от центра загрязнение сменяется на допустимое.
Рис. 2. Карта кислотности почв г. Дзержинска (авт. Бадьина О.Н., Соткина С.А., 2016)
Рис. 3. Содержание свинца в почвах г. Дзержинска (авт. Бадьина О.Н., Соткина С.А., 2016)
Рис. 4. Содержание марганца в почвах г. Дзержинска (авт. Бадьина О.Н., Соткина С.А., 2016)
Рис. 5. Содержание кобальта в почвах г. Дзержинска (авт. Бадьина О.Н., Соткина С.А., 2016)
Идентичная картина наблюдается и по содержанию подвижного кобальта в почвах (рис. 5). Ясно выделяются 3 группы почв по содержанию подвижных форм кобальта: опасное содержание Со (более 20 мг/кг), умеренно опасное (10–20 мг/кг) и допустимое (менее 10 мг/кг). Опасное содержание Со распространяется полосой, вытянутой с запада на восток с увеличивающимися показателями загрязнения в восточной промышленной зоне. Также по мере удаления происходит уменьшение содержания кобальта в сторону допустимого загрязнения.
Выводы
Четко прослеживается картина загрязнённости почвенного покрова в области сосредоточения промышленного потенциала и вычленяется расширение клина загрязнения с запада на восток, с явным выделением восточной промышленной зоны г. Дзержинска по элементам трех групп опасности. По мере удаления от зоны, сосредоточения предприятий-загрязнителей загрязнение сменяется на допустимое. Таким образом, выделяются эколого-геохимические ситуации на территории г. Дзержинска. Зоне с опасным загрязнением соответствует критический уровень эколого-геохимической ситуации, умеренно опасному – напряженная эколого-геохимическая ситуация и допустимому – удовлетворительная эколого-геохимическая ситуация.
Библиографическая ссылка
Соткина С.А., Бадьина О.Н., Шевченко И.А., Бикмаева А.В. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРОДА ДЗЕРЖИНСКА ПО СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 6. – С. 96-101;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36506 (дата обращения: 04.12.2024).