Оценка загрязненности почв на примере г. Кронштадт и о. Котлин

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Куриленко В. В., д.г.-м.н., Осмоловская Н. Г., к.б.н., Кучаева Л. Н., м.н.с.

Санкт-Петербургский государственный университет

Рис. 1. Точки отбора проб почв, грунтов и растений на территории г. Кронштадта и о.Котлин

Проблема загрязненности почв урбанизированных территорий и возможные подходы к их реабилитации неми рассматривались на примере административного района г. Санкт-Петербурга — города Кронштадта и острова Котлин, представляющих современную городскую и промышленную агломерацию. Современное состояние городской среды в г. Кронштадт и на примыкающих к нему территориях по разным источникам характеризуется как не вполне комфортное для проживания людей ввиду возрастающего негативного воздействия загрязняющих химических веществ, среди которых преобладают тяжелые металлы и другие поллютанты, концентрации которых в ряде случаев многократно превышают регламентированные уровни ПДК.

Город Кронштадт представляет собой исторический, архитектурный и культурный памятник мирового значения. На протяжении всей своей истории Кронштадт является военно-морской базой Российского военного флота, занимающей более трети площади острова Котлин, что, в свою очередь, определяет специфику экологического состояния компонентов его природной среды. Более 300 лет все промышленные и хозяйственно-бытовые отходы не вывозились и складировались на различных территориях в пределах острова Котлин. В г. Кронштадт также сохраняется большое количество котельных, работающих на угле и мазуте, которые наряду с котельными, использующими более экологически чистое топливо (городские котельные, Морского завода, Арсенала и Водоканала), являются серьезным источником загрязнения воздуха и причиной разнообразных заболеваний у городского населения, в частности, органов дыхания. Определенный вклад в загазованность атмосферного воздуха вносит поток автотранспорта, который возрос после ввода в эксплуатацию кольцевой автодороги.

Интенсивное техногенное воздействие на природную среду ведет к тому, что она утрачивает способность к самоочищению. Среди приоритетных загрязняющих веществ на территории г.Кронштадт особое место занимают тяжелые металлы, большая часть которых при их поступлении в почвы, закрепляется в верхних гумусовых горизонтах.

Как уже отмечалось, в почвах тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах, а также могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки. Поэтому для оценки их экологической опасности в почвах города, необходимо установление не только валовых количеств металлов, но и содержания их связанных и свободных форм. Токсичность тяжелых металлов для человека и биоты определяется их высоким сродством и способностью к инактивации физиологически важных органических соединений, а также к прогрессирующему накоплению в организме человека.

Нами для обследования загрязненности почв и растительности на территории г.Кронштадта и о. Котлин был проведен отбор проб почв, грунтов и растений в разных точках острова. Станции для опробирования (рис.1) были определены в соответствии с имеющимися литературными данными об уровнях загрязнения территории острова. Высушенные, измельченные и просеянные пробы почв и растений анализировали на содержание ряда тяжелых металлов (Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, As, Cr, Mn, Fe) с использованием метода атомно-эмиссионного анализа с индуктивно-связанной плазмой на ICPE-9000 (Shimadzu, Япония). При анализе металлов в почвах также использовали метод рентгеноспектрального анализа на многоканальном рентгеноспектральном кристалл-дифракционном анализаторе АР-113.

Полученные нами данные свидетельствуют о мозаичном характере загрязненности почв на территории острова Котлин целым рядом тяжелых металлов. С позиции экологической безопасности особый интерес представляет содержание в почвах потенциально токсичных тяжелых металлов (Mn, Zn ,Cu, Cr, Pb, Co, Ni), для которых разработаны показатели ПДК. Приоритетными среди них оказались медь, цинк и свинец. Из результатов обследования можно заключить, что концентрации указанных металлов в почвах на территории г. Кронштадта и прилегающих к нему территориях сильно варьируют и в ряде случаев существенно превышают установленные значения ПДК. Так, содержание Mn в разных точках на территории острова варьировало в диапазоне 130-965 мг/кг, Zn— 45-367, Cu— 30-173, Pb— 19-381, Cr— 18-75, Ni— 10-56 мг/кг почвы.

Результаты наших исследований также свидетельствуют, что в наибольшей степени этими металлами загрязнены почвы в центре города, в его жилых районах (т.т.1, 2, 3, 5, рис.2), а менее загрязнены почвы и грунты в рекреационной зоне (т.4, Советский парк и Екатерининский бульвар). Вдоль береговой линии уровень загрязнения оказался незначительным в юго-западной (т.8) и северо-восточной (т.12) частях острова, а также при въезде на дамбу (т.13), где, очевидно, преобладают относительно чистые привозные грунты. Умеренный уровень загрязнения по 3-м металлам выявлен на юго-восточной части побережья (т.7), более значительный — на западной стороне острова (т.т. 9 и 10) и особенно высокий- в почвах на северо-восточной оконечности острова (т.11п), хотя в соседствующих грунтах (т.11гр) загрязнение фактически отсутствует. Проведенная нами оценка концентраций тяжелых металлов в почвах Кронштадта в единицах их ПДК (Кпдк) показала, что в центре города содержание Zn варьирует в пределах 2,76-6,67 ПДК, Cu— 2,58-5,24 ПДК, Pb-3,4-11,9 ПДК, тогда как в рекреационной зоне эти показатели значительно ниже и составляют 1,4-1,84 для Zn, 0,95-1,27 для Cu, но 2,36 для Pb. В наиболее загрязненных почвах прибрежной линии (т.т. 9, 10, 11) превышение концентраций металлов над ПДК достигало 3,14-6,47 по Zn, 2,88-4,85 по Cu и 1,47-3,15 по Pb. В прибрежной линии на северо-восточной и юго-западной частях острова превышения концентраций этих металлов над величинами их ПДК практически не наблюдалось, величины Кпдк на этих территориях составили по Zn — 0,64-0,82, по Cu -1,0-1,18, по Pb – 0,59-0,66.

Проведенные обследования почв и грунтов также показали, что в центре Кронштадта они отличаются более высокими концентрациями железа (29000 — 43000 мг/кг) в сравнении с почвами на периферии острова (16665-18746 мг/кг), что для Feявляется незначительным превышением над ПДК (38000 мг/кг) и ниже регионального кларка (46500 мг/кг). При достаточном разбросе данных о содержании марганца в разных районах города (272-965 мг/кг) они, однако, не превышают величин ПДК (1500) и регионального кларка (1500). Аналогичная ситуация наблюдалась и в отношении таких металлов, как Sr, Br, Y и V, концентрации которых в почвах также оказались ниже их региональных кларков.

рис1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Распределение содержания тяжелых металлов в почвах и грунтах на обследованных территориях о. Котлин и г. Кронштадт (мг/кг).

Исходя из полученных данных, можно заключить, что приоритетным загрязнителем среди ТМ в центре города является Pb, для которого установлены самые высокие превышения над ПДК, далее следуют Cu и Zn. Содержания Mn, Cr и Ni, несмотря на 2-5 кратное возрастание их концентраций в отдельных точках города, не превышали установленных для них валовых значений ПДК.

Высокие концентрации загрязняющих токсичных металлов в местах произрастания растений способствуют повышенному накоплению этих металлов в растительных организмах посредством их вовлечения в биогеохимические циклы металлов на урбанизированных территориях. Как известно, растениям уделяется определенное внимание как возможным объектам биологической очистки (реабилитации) загрязненных почв с использованием метода фиторемедиации, ориентированного на извлечение в основном тяжелых металлов из загрязненных урбанизированных сред при помощи растений. В ходе экологического обследования на территории острова Котлин нами был выполнен сопряженный сбор проб почв и растений, включая такие наиболее представленные виды растений, как одуванчик лекарственный, клевер, мать и мачеха, а также менее представленные — лопух, полынь, сурепка. Выбор растений определялся их таксономической принадлежностью и обилием на обследуемых территориях.

Из полученных данных следует, что в условиях относительно высокого загрязнения почвы тяжелыми металлами (выбрана точка 5 на рис.1 и 2) большинство металлов достаточно интенсивно поступают в растения из почвы, но при этом у многих видов предпочтительнее аккумулируются в корнях, чем в надземных органах растений (рис.3).

рис1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Содержание тяжелых металлов (мг/кг сухой биомассы) в корнях и надземных органах некоторых видов растений, собранных в г Кронштадте (в т.5п на рис.2).

В то же время, из сравнения химического состава растений разных видов, произрастающих в одинаковых условиях загрязнения, следует, что ряд загрязняющих металлов (Mn, Zn, Cu, Cr, Pb) наиболее интенсивно накапливается в корнях клевера красного, в то время как перенос в надземные органы Zn и Cu был максимален в растениях полыни, а Cr— у мать-и-мачехи. С другой стороны, у одуванчика отмечено наиболее равномерное распределение всех металлов между корнями и листьями растений, что свидетельствует, что одуванчик лекарственный наиболее адекватно отражает степень антропогенной нагрузки тяжелых металлов и может быть перспективным для использования его в качестве фитоиндикатора загрязнения среды.

Методология выбора и применения растений в целях фиторемедиации среды, загрязненной тяжелыми металлами, представляет самостоятельную серьезную задачу. Так, в пределах отдельных районов городской и промышленной агломераций обычно наблюдается большое разнообразие физико-химичес­ких условий распространения разнообразных видов растений. Эти условия усложняются мозаичностью почвенного покрова, наличием хозяйственных объектов, транспортных магистралей и т. д. Вследствие этого достаточно труд­ным и требующим научно-методического обоснования является адекватный выбор видов растений, использование которых оказалось бы достаточно эффективным для целей фиторемедиации.

Создать комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

English EN Finnish FI Russian RU
Размер шрифта
Контраст