Состояние почвенного покрова города Балхаша

В статье выявлено максимальное накопление Сщ Pb, As, Ni, Co, Cd на расстоянии 500 метров от про­мышленных предприятий, превышение ПДК составило от 5 до 60 раз; на расстоянии 1,5 км превыше­ние концентрации ПДК Cu, Pb, Zn, As было от 2 до 12 раз. Коэффициент концентрации металлов по­казал, что на расстоянии 1500 м почвенный покров изучаемой территории является зоной большой сорбции металлов. Определено, что кратность превышения коэффициентов опасности по меди на рас­стоянии 500 м — в 108 раз, на расстоянии 3000 м — в 15,8 раз, т. е наблюдается снижение показателей по мере удаления от комбината. Отмечено, что коэффициент опасности по свинцу превышает ПДК на расстоянии 1500 м в 29 раз, на расстоянии 3000 м — в 16 раз. Установлено, что загрязнение городской среды интегрально отражается на загрязнении тяжелыми металлами почв огородов и дачных участ­ков, что позволяет предположить миграцию тяжелых металлов по пищевым цепям. 

Широкое применение нашли комплексные характеристики качества почвенного покрова — условный показатель степени загрязнения атмосферы и индекса загрязнения почвы [1]. Необходи­мость постоянного контроля состояния почвенного покрова объясняется тем, что он является конеч­ным приемником большинства техногенных химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Пред­ставляя собой геохимический барьер на пути миграции загрязняющих веществ, почвенный покров предохраняет сопредельные среды от техногенного воздействия. Однако возможности почвы как бу­ферной системы не безграничны. Аккумуляция токсикантов и продуктов их превращения в почве приводит к изменению ее химического, физического и биологического состояний, деградации и, в конечном итоге, — разрушению [2].

Одной из важнейших проблем мониторинга загрязнения почв является выбор приоритетных ин­гредиентов для контроля; он определяется целым рядом условий и параметров. Например, по очеред­ности контроля из ингредиентов техногенного происхождения на первый этап выходят бенз(а)пирен, ртуть, свинец, кадмий, никель, кобальт, молибден, ванадий, медь, фтор, мышьяк, цинк, хром, сурьма, селен. Из ингредиентов транспортного происхождения контролю подлежат свинец, бенз(а)пирен и др. вблизи автомагистрали [3, 4]. Для земель населенных пунктов и транспортных земель обязатель­ным для определения санитарного состояния почв является контроль за содержанием в них тяжелых металлов и нефтепродуктов. Для санитарно-защитной зоны предприятий эти показатели обязательны при наличии источника загрязнения. Однако далеко не для всех химических веществ в почве сущест­вуют разработанные нормативы предельно допустимых концентраций, что существенно затрудняет исследование, так как не представляется возможным оценить степень загрязнения почвы этими ин­гредиентами. Оценка санитарного состояния почв по показателям, которые не нормированы (аммо­нийный азот, нитратный азот, детергенты, нефтепродукты и т.д.), осуществляется на основе сопо­ставления величин этих показателей опытных и контрольных зон наблюдения в регионе [5].

Опасность загрязнения почвы как фактора риска для здоровья населения определяется ее функ­циональным использованием. В городах эта опасность связана в основном с загрязнением почв тяже­лыми металлами. Нахождение детей на площадках с загрязненной почвой ведет к избыточному по­ступлению токсичных веществ в организм ребенка, что является одним из определенных факторов при оценке опасности загрязнения почв населенных пунктов.

Многолетняя деятельность промышленных предприятий г. Балхаша отрицательно сказалась на состоянии почвенного покрова города. Почва является одним из главных объектов окружающей сре­ды, центральным связующим звеном биосферы. Гигиеническими исследованиями установлены коли­чественные связи между содержанием тяжелых металлов в атмосферном воздухе и выпадением их на территории городов, что фиксируется аномалиями на почве. Почва обладает высокой сорбционной и аккумулирующей способностью, накапливает и нарушает геохимическую информацию, заложенную природой. Другим достоинством контроля качества среды по степени загрязнения является то, что отбор почвы довольно прост и производится в среднем два раза в год (ссылка на методические реко­мендации).

Судьба поступающих в почвы техногенных химических веществ различна. Наиболее устойчи­вые в данных биоклиматических условиях накапливаются в малоподвижных формах (процесс акку­муляции), другие, претерпев ряд химических превращений и вступая в реакции с органическими и минеральными соединениями почвы, образуют так называемые подвижные соединения, сохраняю­щиеся в почвах, и при соответствующих условиях становятся доступными для биоты (процесс транс­формации). Третья группа химических соединений — самая подвижная, образующая истинные или коллоидные растворы, которые выносятся за пределы почвенной толщи и образуют локальные очаги загрязнения (процесс рассеяния) [5, 6].

В зависимости от свойств почв и характера поступающих загрязнителей соотношение процессов аккумуляции, трансформации и рассеяния изменяется. Именно поэтому при картировании техноген­ного загрязнения территорий нельзя ограничиваться изучением валового количества загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов. Серьезное внимание следует уделять подвижным формам и их фазовому составу. Такой подход позволяет проводить прогнозные оценки влияния загрязненных почв на контактирующие с ним среды, поскольку почва — депонирующий компонент окружающей среды, отражающий загрязнение атмосферного воздуха за многолетний период.

Количественный и качественный анализ исследований показал, что практически во всех точках забора, независимо от расстояния, идет накопление металлов в почве. Более высокое содержание вы­явлено на расстоянии 500 метров, где наблюдается максимальное накопление Qi, Pb, As, Ni, Co, Cd. Уровень накопления был выше ПДК от 60 до 5 раз. На расстоянии 1,5 км наблюдались аналогичные изменения, где содержание Cu, Pb, Zn, As было выше ПДК от 12 до 2 раз. По мере удаления от про­мышленных предприятий количество металлов, превышающих ПДК, уменьшилось. Это были в ос­новном Cu, Pb, Zn, их концентрации на расстоянии 3 км превышали предельный уровень от 6 до 1,48 раз.

Для оценки уровней загрязнения почвенного покрова отдельными тяжелыми металлами был проведен расчет коэффициентов концентрации (К_к) каждого элемента. В качестве фоновых приняты минимальные значения, повторяющиеся наибольшее число раз в пределах исследуемой территории, которые для изучаемой территории являются естественным уровнем содержания микроэлементов.

Коэффициент концентрации металлов в почве показал, что накопление для таких элементов, как свинец, медь, кадмий на расстоянии до 1500 м находится на чрезвычайных уровнях. Уровень опасно­го загрязнения наблюдается практически для всех элементов, кроме ванадия (на расстоянии 1500 и 3000 м). Таким образом, на расстоянии 1500 м почвенный покров изучаемой территории является зо­ной большой сорбции металлов. Об этом свидетельствует и суммарный показатель загрязнения Z_c, равный сумме коэффициентов концентрации химических веществ загрязнителей.

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод о превышении фоновой концентрации по всем приоритетным тяжелым металлам во всех точках отбора, причем максимальные величины ко­эффициентов концентрации имеет свинец, медь, цинк, кадмий. Анализ распределения показателей, по­лученных в результате апробирования почв, позволил выделить зоны риска для здоровья населения.

Для оценки уровней загрязнения почвенного покрова отдельными тяжелыми металлами также был проведен расчет коэффициентов опасности (Ко) каждого поллютанта.

Кратность превышения коэффициентов опасности по меди превышает ПДК в 108 раз на рас­стоянии 500 м, в 15,8 раза — на расстоянии 3000 м, т. е наблюдается снижение показателей по мере удаления от комбината. Коэффициент опасности по свинцу превышает ПДК на расстоянии 1500 м в 29 раз, на расстоянии 3000 м — в 16 раз. Незначительное превышение ПДК отмечалось по цинку (К_о = 3,9-8,0 на различных расстояниях) и никелю (К_о = 1,2 на расстоянии 500 м). По остальным хи­мическим элементам содержание в почве не превышало ПДК во всех точках отбора.

Таким образом, загрязнение городской среды интегрально отражается на загрязнении тяжелыми металлами почв огородов и дачных участков, что позволяет предположить миграцию тяжелых метал­лов по пищевым цепям.

Антропогенная деятельность промышленных предприятий города вызвала резкое увеличение за­грязнения почвенного покрова химическими элементами. В ряде случаев их количество существенно превосходит их естественные эмиссии от геологических объектов, а по масштабу воздействия изу­ченные химические элементы стали активными для малого биогеохимического цикла, с угрозой эко­логического воздействия на здоровье будущего поколения.

Список литературы

1. Кулкыбаев Г.А., Намазбаева З.И., Дюсембаева Н.К., Мукашева М.А. Медико-биологический мониторинг в условиях экологического неблагополучия // Экологические проблемы деятельности комплекса «Байконур» и пути их решения: Мате­риалы междунар. науч.-практ. конф. — Караганда, 2001. — № 1(21). — С. 213-215.
2. Намазбаева З.И., Омирбаева С.М., Крашановская Т.Р., Мукашева М.А. Роль эколого-гигиенического мониторинга в управлении качеством окружающей среды // Актуальные проблемы экологии: Материалы междунар. науч.-практ. конф. — Караганда, — С. 161-165.
3. Омирбаева С.М., Намазбаева З.И., Крашановская Т.Р. и др. Влияние автомобильного транспорта промышленного города на загрязнение атмосферного воздуха // Экологические проблемы республики Казахстан и пути их решения: 2-я Межвуз. науч.-практ. конф. — Караганда: Болашак-Баспа, 2002. — С. 115-117.
4. Дюсембаева Н.К., Мукашева М.А. Загрязнение почвы металлами как фактор риска возникновения нарушений репро­дуктивной функции организма // Гигиена, эпидемиология және иммунология. — 2004. — № 1-2. — С. 63-65.
5. Мукашева М.А. Оценка загрязнения городской территории по содержанию тяжелых металлов в почве // Гигиена, эпидемиология және иммунология. — 2004. — № 3. — С. 26-29.
6. Мукашева М.А. Экологическое обоснование математической модели поведения тяжелых металлов в почве // Здоро­вье и болезнь. — 2004. — № 8 (36). — С. 56-59.