АГРОХИМИЯ, 2013, № 9, с. 88-96
ОБЗОРЫ
УДК 632.122:1
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
© 2013 г. Ю.Н. Водяницкий
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения
119991 Москва, Ленинские горы, 1, Россия E-mail: yu.vodyan@mail.ru
Поступила в редакцию 26.11.2012 г.
Показано, что в настоящее время уменьшается глобальное загрязнение почв тяжелыми металлами. Очистка воздушного бассейна привела к снижению импактного аэрального загрязнения почв в Европе и Северной Америке, но не в Азии. По-прежнему значительно загрязняются почвы при гидрогенном загрязнении. В России растет загрязнение почв тяжелыми металлами в местах нефтедобычи, а также от рудных отвалов. Крупные города являются источниками накопления тяжелых металлов-поллютантов в составе осадков сточных вод и свалок (полигонов) твердых бытовых отходов. Именно эти объекты должны привлекать внимание экологов. Ключевые слова: загрязнение почв, тяжелые металлы.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из самых распространенных поллю-тантов в мире являются тяжелые металлы (ТМ). В Западной Европе и США проблема ТМ возникла с началом технической революции, хотя ее масштабы долго не осознавались общественностью. В 1950-1960-х гг. парламенты этих стран приняли строгие законы, направленные на повышение качества жизни, включая меры по очистке воздуха, воды и почвы. В США Федеральный закон о государственной политике в области окружающей среды был принят в 1970 г. На базе этого комплексного закона в последующие годы появились и другие: о чистой воде, воздухе, почве и т.д. С их принятием экологическая ситуация в стране резко изменилась к лучшему, выброс новых поллютантов резко сократился.
Меры, принимаемые в промышленно развитых странах, благоприятно отразились на экологии планеты. В глобальном масштабе началось уменьшение загрязненности биосферы тяжелыми металлами, что было обусловлено, в частности, закрытием предприятий с устаревшей технологией и строительством экологически чистых заводов. Но остались места, сильно загрязненные в результате предыдущей неразумной деятельности человека.
Со временем изменились характер загрязнения почв ТМ, вклад разных источников загрязнения
ТМ, так и состав поллютантов. Все это важно учитывать при планировании почвенно-экологи-ческих исследований.
Цель работы - выявить современные тенденции загрязнения почв тяжелыми металлами.
ИЗМЕНЕНИЯ ГЛОБАЛЬНОГО И РЕГИОНАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ
Глобальное загрязнение не является постоянным, в последние годы оно снижается. После активного обсуждения научными кругами проблемы роста загрязнения окружающей среды ТМ в Стокгольме в 1972 г. сессия ООН приняла итоговые материалы, что способствовало общему снижению загрязненности биосферы. В 1991 г. в журнале "Nature" опубликована статья под характерным названием "Уменьшение антропогенных Pb, Cd и Zn в снеге Гренландии после 1960-х годов" [1]. За два десятка лет, судя по составу гренландского снега, содержание Pb в атмосфере и тропосфере Северного полушария снизилось в 7.5 раза, Cd и Zn - в 2.5 раза.
Эти результаты согласуются с данными НПО "Тайфун" о сохранении уровня содержания ТМ в почвах 20-км зон вокруг городов России за последние 5 лет [2]. Глобальное снижение загрязненности обусловлено закрытием предприятий с устаревшей технологией и строительством экологически чистых заводов.
Региональное загрязнение однозначно охарактеризовать труднее. Безусловно, оно снижается в странах Западной и Центральной Европы и Северной Америки. Степень регионального загрязнения анализируют по изменению состава речных, озерных или морских отложений, которые формируются за счет смыва дождевыми и талыми водами тонких почвенных частиц. В донных отложениях рек, озер и прибрежных частей морей определяют содержание ТМ.
Согласно анализу металлов в илах р. Рейн, протекающей через промышленные районы Западной Европы, с конца XVII в. по 1975 г. содержание хрома возросло в 9 раз, меди и свинца -в 13, цинка - в 19, ртути - в 50 и кадмия - в 100 раз [3]. Результаты ужесточения национальных экологических законов не замедлили сказаться. Уже в начале 1980-х гг. высокое содержание ТМ в донных отложениях рек и озер существенно снизилось (рисунок).
Аналогичные результаты получены для маршевых почв, окружающих Чесапикский залив на Атлантическом побережье США, штат Мериленд [4]. Здесь были отобраны образцы торфа с глубины 1 м. В начале по содержанию изотопа 210РЬ определили геохронологию на марше, расположенном в 5 км от Бетлехемского сталелитейного завода, загрязнявшего близлежащую территорию ТМ. Поступление Zn и РЬ постоянно росло с начала 1920-х гг., достигнув максимума в конце 1950-х и начале 1960-х гг. С 1930 по 1969 г. был зафиксирован максимум выпуска стали, при этом росли и выбросы. За период 1970-1980 гг. выбросы на этом заводе значительно сократились: Zn - на 91, Си - на 86 и РЬ - на 93%. Уменьшение заводских выбросов за 15 лет привело к заметному снижению содержания металлов в торфе: содержание Zn, РЬ и Си снизилось на 66-70% [4].
ИЗМЕНЕНИЯ МАСШТАБОВ ИМПАКТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ
Основными источниками загрязнения почв опасными тяжелыми элементами являются: 1) аэральные выпадения из стационарных источников и средств передвижения; 2) гидрогенное загрязнение при поступлении промышленных сточных вод в водоемы; 3) осадки сточных вод; 4) отвалы золы, шлака, руд, шламов и т.п.; 5) разливы нефти и солевых растворов в местах нефтедобычи.
Если раньше основное внимание уделяли аэ-ральному загрязнению почв, формирующих им-пактные зоны, то в последние годы благодаря
| 1920 1940 1960 1980 О Время, годы
Изменение содержания тяжелых металлов в пойменных отложениях низовьев Рейна на протяжении XX в. [3].
строгим законам, принятым к развитых странах, аэральные выбросы резко сократились, и интерес исследователей к этому виду загрязнения ТМ снизился. Число публикаций, посвященных анализу содержания тяжелых металлов в импактных зонах, сокращается. Максимальное количество публикаций в области импактной экологии отмечено в 1980-1990 гг. С начала 2000-х годов интерес к аэральному загрязнению почв снижается [5]. К сожалению, оказалось, что положительный процесс очистки аэральных выбросов и ликвидации кислотных осадков имеет и оборотную сторону. Во-первых, почвы стали получать меньше необходимой им серы и остро встал вопрос о расширении производства серусодержащих удобрений. Во-вторых, в результате возвращения реакции среды к исходной (нейтральной) повысилась подвижность мышьяка [6, 7]. Количество публикаций о негативных последствиях очистки воздушного бассейна постоянно растет.
При этом увеличивается внимание к новым видам загрязнения почв. Прежде всего, это загрязнение ТМ, попадающими в почву вместе с разлитой нефтью и солевыми растворами в местах нефтедобычи, а также загрязнение почв ТМ из отвалов рудников. Эти два быстрорастущих вида загрязнения особенно характерны для России в связи с ориентацией ее экономики на добычу нефти и минерального сырья. Наконец, новый, стремительно растущий источник загрязнения тяжелыми металлами - свалки твердых бытовых отходов (ТБО), окружающие все крупные города. Таким образом, меняются тенденции в загрязнении почв ТМ.
Аэральные выбросы. Наиболее опасные источники локального загрязнения тяжелых металлов -мощные промышленные объекты, не прошедшие
реконструкцию. В Европе, где техническая революция началась раньше, чем в России, раньше произошло и загрязнение почв ТМ. Начиная со второй половины XIX столетия, в почвы Западной Европы попало огромное количество металлических поллютантов. К 1996 г. во Франции было выявлено несколько сотен отдельных мест, сильно загрязненных ТМ [8]. В Европе в последние десятилетия многие заводы с устаревшей технологией модернизируются или закрываются. В г. Морт де Норд (северная Франция) в 1963 г. был ликвидирован завод по выплавке цинка и свинца, работавший с 1906 г. На другом металлургическом заводе в том же районе в 1970 г. установили фильтры, сократившие выброс пыли с нескольких тонн до 300 кг/сут. Но почвы, за многие годы вобравшие в себя большое количество поллютантов, требуют изучения и мелиорации.
В России к числу наиболее загрязненных городов относятся Мончегорск, Ревда, Белово, Даль-негорск и др. [9]. К регионам с неблагоприятным санитарным состоянием за счет загрязнения ТМ принадлежит Кольский полуостров [10]. Здесь свой вклад в загрязнение вносили предприятия черной и цветной металлургии, энергетики и производства минеральных удобрений.
Площадь локальных геохимических аномалий составляет единицы и десятки км2. Характерна техногенная геохимическая аномалия, образовавшаяся в результате длительных аэральных выбросов Череповецкого металлургического комбината [11]. Мощная медно-никелевая аномалия образовалась вблизи г. Норильск под влиянием аэ-ральных выбросов комбината "Норникель" [12]. Безжизненная зона (за счет мышьяка, меди, бария и других опасных элементов) образовалась около г. Ревда, где давно действует Среднеуральский медеплавильный завод [12].
Аэрально загрязненные почвы сохранились не только в России, но и в Европейском Союзе, США, Канаде, Австралии. В последние годы стремительно растет загрязнение почв в Китае. Вблизи одного из сталелитейных заводов Китая содержание меди в почвах возросло в 3.6 раза, свинца - в 3.6 раза, мышьяка - в 16 раз [13].
В настоящее время в России очистка воздушных выбросов от стационарных источников достигла заметных успехов. Это связано как с заменой устаревшей пирометаллургической технологии, так и с установкой современных фильтров. За последние годы резко снизились аэральные выбросы Среднеуральского медеплавильного завода. Если в 1980 г. завод выбросил 205 тыс. т, то в 1989 г. -141 тыс. т, в 2004 г. - только 25 тыс. т [14].
За 26 лет аэральные выбросы от Курского аккумуляторного завода сократились настолько, что количество техногенного никеля сократилось в 23 раза, кадмия - в 180 раз [15]. Благодаря реконструкции уменьшились аэральные выбросы комбината "Североникель" [16]. Таким образом, за исключением некоторых объектов, загрязняющих почву воздушн
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.