УДК 504.5: 656 (571.56-13)
О ПРОБЛЕМЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА В ЮЖНОЙ ЯКУТИИ
В. Г. Тарабукина, к. б. н, с. н. с.,
tarabukina43@mail.ru,
В. В. Иванов, к. т. н., зам. директора,
v.v.ivanov@mail.ru,
В. С. Макаров, к. б. н., с. н. с.,
mvs379@yandex.ru,
Н. Ф. Васильев, к. б. н., с. н. с.,
nfvas@yandex.ru,
НИИ прикладной экологии Севера СВФУ им. М. К. Аммосова
Исследованы почвы в Южной Якутии с развитой транспортной схемой. В полевых условиях проведено геоэкологическое опробование почв. Микроэлементный состав почв определен спектральным полуколичественным анализом в единых методических рамках. Выявлена зависимость накопления элементов — токсикантов от рельефа и типа почв. Почвы автоморфных ландшафтов менее загрязнены, чем почвы супераквальных ландшафтов. Наибольшее загрязнение установлено в мерзлотных торфяных почвах, меньшее — в подзолистых.
Soils in South Yakutia with the developed transport infrastructure are investigated. In field conditions geoecological approbation of soils is carried out. The microelement structure of soils is defined by the spectral semi-quantitative analysis within unified methodological framework. Dependence of accumulation of toxic elements — on a relief and type of soils is revealed. Soils of automorphic landscapes are less polluted, than those of superaqual landscapes. The greatest pollution is established in peat soils of permafrost, less in podzol ones.
Ключевые слова: почвы, месторождение, горные условия, разработки, техногенные ландшафты, эрозионные и криогенные процессы, геохимическое загрязнение, минимизация негативных последствий.
Keywords: soils, minefield, mountain conditions, mining, technogenic landscapes, erosive and cryogenic processes, geochemical pollution, minimization of negative effects.
Проблема загрязнения почв тяжелыми металлами — одна из актуальных в экологии и охране окружающей среды. В настоящее время 50—60 % всех загрязнителей атмосферы приходится на автомобильный транспорт. Выхлопы автомобилей содержат в себе более двухсот вредных химических соединений и микроэлементов. Попадая на поверхность почвы, они накапливаются в ней, достигая определенных концентраций, губительно действуют на почву, ингибируют почвенные ферменты, в целом, воздействуют на весь почвенный гомеостаз, подавляют жизнедеятельность биоты.
Как известно, мерзлотные почвы характеризуются пониженной буферностью — способностью нейтрализовать действие отрицательных факторов и возвращаться в устойчивое исходное состояние. В этой связи актуальны исследования в этом направлении, пока геохимическое состояние почв не претерпело существенных и необратимых трансформаций.
Исследования проведены в Нерюнгринском районе Южной Якутии, являющимся одним из промышленных районов, где развита транспортная схема и в перспективе планируется увеличение транспортной нагрузки. Почвенные разрезы закладывались с ориентировкой вдоль автомобильных дорог на различных расстояниях от полотна автомагистрали в 50,100, 150, 200, 300, 500 м, 2 км в различных формах рельефа и на разных типах почв. На территории исследований доминируют мерзлотные палево-бурые, мерзлотные торфяно-болотные, подзолистые почвы. Морфология и химические свойства этих типов почв описаны ранее нами и другими авторами [1—4].
Анализ геохимических данных почв показывает, что вокруг автомагистралей почвы загрязнены. Органический горизонт исследуемых почв, представленный лесной подстилкой и мхом, интенсивно аккумулирует микроэлементы в количествах, превышающих ПДК и региональные фоновые показатели. В органическом горизонте среднее содержание свинца, цинка в 3 раза выше ПДК и в 2,5 раза регионального фона (таблица). Количество марганца, олова, сурьмы почти в 2 раза превышает ПДК и в 1,5 раза региональный фон, содержание хрома, меди в 1,5 раза выше ПДК. При этом содержание олова в 13 раз превышает региональный фон.
В гумусовом горизонте концентрации свинца, цинка в 2,3 раза, меди в 1,5 выше ПДК и значительно превышают региональный фон. В элювиальном горизонте аномальных концентраций микроэлементов не отмечается. Среди микроэлементов встречаются элементы I класса опасности — цинк, свинец, II класса опасности — медь, хром, сурьма.
Из всех элементов особенно значительно содержание свинца. Например, в точке, находящейся в 100 м от дороги, количество свинца в подстилке почвы превысило ПДК в 7 раз, что доказывает его поступление от автомобилей. Обусловлено это тем, что свинец добавляется в бензин в качестве присадки и, как следствие, его много в выхлопном газе автомашин. Площадь загрязнения свинцом значительна — она простирается до 2 км от полотна дороги. Это объясняется тем, что диаметр частиц свинца, входящих в состав отработанных газов, варьирует от 0,1 до нескольких микрон. Наиболее крупные из них оседают в 3—5-метровой зоне, а более легкие распространяются по воздуху в составе аэрозолей на еще большие расстояния в зависимости от силы ветра. На открытых местах ощутимое загрязнение почвы свинцом наблюдается на расстоянии 200—300 м от автомобильной трассы [6]. Другими элементами, дающими значительные площадные аномалии, являются цинк, медь, хром, марганец, олово. Загрязнения цинком и медью в подавляющем большинстве пространственно увязываются со свинцовыми ареалами. Зафиксированы отдельные точки, формирующие локальные аномалии ванадия, где содержание выше ПДК в 2 раза.
Выявляется некоторая тенденция в загрязнении почв от расстояния прохождения автомобильной дороги. Высокие концентрации микроэлементов в почвах отмечаются на расстоянии до 150 м, в 300 м от автомобильной дороги загрязнение несколько меньше. Установить четкую закономерность в содержании тяжелых металлов в зависимости от расстояния полотна дорог сложно, поскольку район исследований характеризуется пересеченным рельефом и пестротой почвенного покрова.
Наибольшее загрязнение почв тяжелыми металлами установлено в почвах, находящихся на территории прохождения федеральной автомобильной трассы «Лена», которая функционирует не один десяток лет, что усиливает ее негативное воздействие. В органическом и гумусовом горизонтах количество свинца, цинка, хрома, олова в 5—10 раз выше ПДК, соответственно отмечаются высокие концентрации и других элементов.
Распределение тяжелых металлов по поверхности почвы определяется многими факторами. Оно зависит от особенностей структуры почвенного покрова, ландшафтной обстановки в целом.
Анализ содержания микроэлементов в почвах показывает, что мерзлотные торфяные почвы интенсивно аккумулируют в себе тяжелые металлы. Обусловлено это наличием в профиле данных почв мохового очеса из живых сфагновых мхов мощностью до 20 см и торфяных горизонтов различной мощности, являющихся хорошими адсорбентами. Далее по загрязненности следуют мерзлотные палево-бурые почвы, обладающие высокой сорбционной способностью из-за высокого содержания органики и органического вещества и соответственно аккумулирующие химические элементы. Концентрация тяжелых металлов в подзолистых почвах зависит от мощности органического и гумусового горизонтов. Данные почвы также сильно загрязнены.
Накопление элементов-токсикантов зависит от формы рельефа и их принадлежности к замкнутым или открытым системам. Так, в автоморфных ландшафтах (водоразделах, высоких склонах) развиваются процессы самоочищения от техногенных загрязнений, так как продукты техногенеза рассеиваются поверхностными и внутрипочвенными водами. Вследствие чего в большинстве случаев почвы автоморфных ландшафтов из-за преобладания геохимического выноса над аккумуляцией менее загрязнены, чем почвы супераквальных (гидроморфных) ландшафтов.
Среднее содержание микроэлементов в почвах Южной Якутии на территории воздействия автомобильного транспорта, мг/кг
Элемент
Горизонты
Органический
Гумусовый
Элювиальный
РЬ 101,82 69,27 19,7 39,00 30
Ей 286,36 205,91 67 — 100
са 4,5 3,33 2,5 3,2 3-5
Лв 15 15 15,83 21,4 10
Сг 100,91 50,91 69,25 63,1 100
Со 3,14 6,5 9,3 6,3 50
Си 73,63 67,27 42,5 51,4 55
ЯЬ 7,78 12,78 5 5,6 4,5
Т1 3818,18 3563,6 4725 — 5000
V 40 76,36 72,75 53,2 100
Мп 2881,82 563,64 480 — 1500
Яп 98,3 4,5 5,06 7,5 50
Региональный фон*
ПДК*
* — региональный фон (приводится по фондовым материалам авторов)
** — нормативы ПДК России (валовые). Значения ПДК даны в соответствии с Перечнем ПДК и ОДК химических веществ в почве [5]. «—» — отсутствие данных.
В гидроморфных ландшафтах (впадины, низменности, долины) отмечается аккумуляция микроэлементов, которой способствуют мощный органический горизонт и многолетняя мерзлота. Поскольку в условиях близкого залегания многолетней мерзлоты почвы инертны и миграция элементов по профилю и вынос их за пределы почвенного профиля незначительны. Поэтому в такой ситуации происходит накопление загрязняющих веществ. При отсутствии мерзлоты и щебнистости почв вполне вероятна миграция элементов токсикантов с почвенной влагой вниз по профилю до грунтовых вод, а затем и водоемы. Изучаемые почвы по гранулометрическому составу преимущественно песчаные, хорошо промываемые, поэтому следует ожидать миграцию тяжелых металлов в грунтовые воды и быстрый разнос ими.
Как известно, активность микроэлементов зависит от кислотно-щелочных условий в почве. Во всех исследованных почвах кислая реакция среды. В кислой среде большинство металлов более подвижно. Наиболее неблагополучные условия в этой связи складываются в подзолистых почвах, имеющих неблагоприятные физические и химические свойства [1—3].
В целом, почвы в районе исследований подвергаются значительному техногенному прессингу, попадая в зону влияния выхлопов автомобилей. В доминирующих типах почв: мерзлотных палево-бурых, торфяных болотных органогенные слои обладают высокой сорбци-
Библиографический список
онной способностью, аккумулируют химические элементы как природного, так и дополнительного техногенного происхождения. В органических и гумусовых горизонтах почв вдоль автомагистралей установлены высокие концентрации свинца, цинка, меди, хрома, марганца, олово, превышающие ПДК в некоторых точках до 7 раз. Органич
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.