Территориальные особенности распределения тяжелых металлов в почвах Самарской области

УДК 581

ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

© 2000 Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев

Самарский государственный университет, г. Самара

Представлены результаты сравнения загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами на территории Самарской области по отношению к кларкам почв мира. Проведен расчет показателей загрязнения и на их основе - степени загрязнения почв административных районов Самарской области тяжелыми металлами. Максимальные концентрации техногенных тяжелых металлов характерны для почв районов с наиболее выраженной промышленной и транспортной нагрузкой. распо-

ложенных в центральной части области.

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами определяется характером современного промышленного и сельскохозяйственного производства, добычей полезных ископаемых, возрастанием транспортной нагрузки. Широкое распространение в биосфере и химические особенности способствовали отнесению тяжелых металлов в группу приоритетных загрязнителей. В настоящее время некоторые из них (Б^, Лб, Си, 7п, РЬ и др.) обязательны для контроля при осуществлении мониторинга состояния окружающей среды [1]. С 1991 года подобные мониторинговые исследования проводятся в Самарской области, где представлен практически весь спектр естественных и техногенных источников тяжелых металлов. К настоящему времени опубликованы данные о содержании тяжелых металлов в почвенном покрове области в целом, в конкретных типах и подтипах почв, в дикорастущих и сельскохозяйственных растениях, произрастающих на ее территории [2-4].

Важной задачей современного растениеводства является получение экологически безопасной или гигиенически качественной продукции. Известно, что в организации хозяйственной деятельности доминирует территориально-административный принцип, поэтому очень часто возникает потребность в данных о состоянии окружающей среды в конкретных административных районах. С учетом этого обстоятельства нами было изучено накопление 10 тяжелых металлов в почвах всех административных районов

Самарской области. Результаты этих исследований в виде фоновых показателей представлены в табл.1.

Сравнительный анализ полученных данных показал, что по отношению к кларкам почв мира (табл.2) содержание тяжелых металлов в почвах конкретных административных районов представляет собой довольно пеструю картину, но в ней есть и определенные закономерности. Так, из всех тяжелых металлов с преимущественным распространением от природных источников (Мп, Ге, Бг, ЯЬ) кларковую величину в почвах большинства административных районов области превышает содержание ЯЬ. Исключением являются почвы правобережных районов (Волжского, Сызранского, Ставропольского, Шигонского), в которых концентрации ЯЬ ниже кларка.

Содержание Бг в почвах всех изученных районов не достигает кларка, содержание Мп и Ге выше его в почвах нескольких районов, таких как Исаклинский, Клявлинский, Сергиевский, Челно-Вершинский (Мп, Ге), Бога-товский, Нефтегорский (Ге) (табл.1).

Все остальные изученные элементы (Сг, Со, N1, Си, 7п, РЬ) условно можно назвать техногенными, так как их распространение в компонентах биосферы почти в равной степени связано и с природными (почвообразующие породы, подземные воды и др.), и с техногенными (отходы промышленного и сельскохозяйственного производства, коммуникации, добыча полезных ископаемых и др.) источниками.

307

Административный район (п*) Элемент

Мп Бе Эг ЕЛ Сг Со N1 Си Ъп РЬ

Алексеевский (24) 512,9 37992,3 203,2 103,2 54,7 5,0 17,7 27,3 39,2 10,8

Безенчукский (22) 477,9 31291,9 156,9 69,4 62,8 6,7 3,6 24,4 29,1 8,4

Богатовский (17) 775,2 38424,1 176,1 72,6 83,9 10,8 40,4 21,3 42,7 5,1

Болыпеглушицкий (27) 653,4 37600,1 186,3 92,2 68,4 10,0 15,4 27,7 51,3 7,1

Большечерниговский (27) 561,2 36420,6 166,6 77,5 46,4 10,7 7,4 22,2 44,6 4,8

Борский (24) 422,3 33969,8 185,9 65,1 97,0 6,8 26,5 38,7 54,5 7,7

Волжский (108) 640,5 29805,1 180,4 57,9 115,1 14,9 31,6 97,3 90,9 17,0

Исаклинский (26) 952,3 40214,6 189,3 104,7 95,5 13,3 26,0 43,4 97,9 15,1

Кинельский (81) 686,4 30038,1 184,9 79,6 147,4 20,3 38,0 30,6 55,1 5,9

Кинель-Черкасский (35) 462,4 36521,3 159,6 64,2 111,7 12,5 44,6 29,7 73,5 6,1

Клявлинсикий (31)** 1341,4 44894,5 165,7 97,7 135,3 15,5 44,8 41,7 94,5 10,8

Коттткинский (37)*** 813,7 34434,5 163,9 108,2 103,0 10,7 34,5 34,7 94,9 8,7

Красноармейский (31) 485,2 32828,3 129,3 79,1 67,7 11,2 9,4 24,7 46,8 9,7

Красноярский (36) 723,6 30467,6 202,5 84,7 102,1 16,2 31,9 42,9 89,4 9,8

Нефтегорский (17) 672,8 40489,4 204,5 104,6 66,4 4,5 19,9 26,0 52,7 11,3

Пестравский (18) 460,7 36218,3 164,8 86,1 99,9 10,0 3,7 17,9 37,4 5,4

Похвистневский (26) 556,0 36187,2 159,3 70,6 101,5 12,1 34,6 32,0 75,3 10,3

Приволжский (12) 625,1 27605,3 158,2 56,4 116,2 10,2 6,1 23,8 25,1 4,2

Сергиевский (33) 918,2 39424,8 160,5 93,9 139,5 13,6 30,3 38,4 94,0 12,1

Ставропольский (120) 698,6 28159,3 163,3 41,7 125,4 16,9 39,4 126,9 111,4 18,3

Сызранский (45) 581,5 25239,3 123,9 29,5 86,3 18,2 23,7 51,7 65,1 14,0

Хворостянский (21) 703,3 32074,7 169,9 76,8 92,6 10,4 4,1 25,5 49,9 9,4

Челно-Вершинский (16) 1134,7 43951,9 179,9 78,6 91,6 15,5 49,1 39,4 114,4 6,4

Шенталинский (28) 671,9 36455,5 184,2 76,3 64,6 12,6 44,3 20,6 105,8 8,3

Шигонский (20) 443,3 21179,3 132,4 24,7 87,7 18,6 30,2 72,3 104,9 13,5

Примечание: * - объем выборки; ** - Клявлинский вместе с Камышлинским районом; ***- Кошкинский вместе с Елховским районом. Жирным шрифтом отмечены показатели, превышающие кларковые величины

Наземные экосистемы

Таблица 2. Показатели фонового содержания, кларки почв мира и ПДК тяжелых металлов для почв, мг/кг воздушно-сухой почвы

Элемент Региональный фон [3] Кларк почв мира [5] ПДК [6,7]

Мп 687,7 850,0 1500,0

Ге 33592,0 38000,0 -

Бг 171,9 200,0 -

ЯЬ 69,0 60,0 -

Сг 102,0 300,0 100,0

Со 12,4 10,0 50,0

N1 28,6 40,0 85,0

Си 39,0 20,0 55,0

Ъп 75,5 50,0 100,0

РЬ 11,2 10,0 30,0

Анализ наших данных показал, что в почвах большинства административных районов Самарской области кларки почв мира превышены по содержанию Со, Си, Ъп; в почвах половины районов - РЬ, в почвах нескольких районов - N1. Только концентрация Сг в почвах всех районов не достигает кларковой величины (табл.1, 2). Для удобства восприятия цифрового материала в табл.1. отмеченные показатели выделены жирным шрифтом. Следует подчеркнуть, что выявленные превышения кларковых величин по всем тяжелым металлам незначительны (в 1,1...1,5 раза).

Для оценки степени загрязненности почв тяжелыми металлами часто используется показатель ПДК - предельно допустимая концентрация того или иного элемента. Из природных тяжелых металлов ПДК для почв разработаны только по содержанию Мп (табл. 2). Как видно из табл.1 и 2, ни в одном административном районе Самарской области содержание Мп не превышает норматива, но наиболее близка к нему его концентрация в почвах Клявлинского района. Из техногенных элементов только содержание Сг, Ъп и Си в почвах некоторых районов достигает или незначительно превышает ПДК (табл. 1 и 2).

Согласно установленным правилам оценки степени загрязнения земель химическими веществами [8] был произведен расчет показателей загрязнения (Ъс) и на их основе - степени загрязнения почв административных районов Самарской области тяжелыми

металлами. Показатели загрязнения рассчитывали по формуле: Ъ = С, / С,

А А ^ с факт. фон

В этой формуле Сфакг - концентрация элемента в изучаемых почвах, Сфон - региональный фон. Полученные данные представлены в табл.3. Их анализ показал допустимую степень загрязнения (Ъс < 2) почв всех административных районов Самарской области изученными тяжелыми металлами. Исключение составляет содержание Си в почвах Волжского и Ставропольского районов, для которых выявлена слабая степень загрязнения Си (Ъс = 2...8).

Таким образом, проведенные нами исследования дают внешне вполне благополучную картину загрязнения почв Самарской области тяжелыми металлами. Но этот вывод основан лишь на усредненных (фоновых) показателях. В каждом районе нами было исследовано от 20 до 120 элементарных ландшафтов, в каждом из которых отбирали и анализировали на содержание тяжелых металлов средний почвенный образец. Для некоторых элементарных ландшафтов в большинстве административных районов области существующее положение далеко от благополучного. Концентрации техногенных элементов в почвах таких локальных участков в 10-100 раз превышают кларки почв мира, ПДК и региональный фоновый уровень.

Особенно много почв, загрязненных тяжелыми металлами, в Волжском, Кинельс-ком, Ставропольском, Красноярском, Серги-

309

Административный район

Мп Бе Эг кь Сг Со № Си Zn РЬ

Алексеевский (24) 0,75 1,13 1,18 1,49 0,54 0,40 0,62 0,70 0,52 0,96

Безенчукский (22) 0,69 0,93 0,91 1,0 0,61 0,54 0,12 0,62 0,38 0,75

Богатовский (17) 1,13 1,14 1,02 1,05 0,82 0,87 1,41 0,55 0,56 0,45

Большеглушицкий (27) 0,95 1,12 1,08 1,33 0,67 0,81 0,54 0,71 0,68 0,63

Большечерниговский (27) 0,82 1,08 0,97 1,12 0,45 0,86 0,26 0,57 0,59 0,42

Борский (24) 0,61 1,01 1,08 0,94 0,95 0,55 0,93 0,99 0,72 0,69

Волжский (108) 0,93 0,89 1,05 0,84 1,13 1,20 1,10 2,49 1,20 1,52

Исаклинский (26) 1,38 1,20 1,10 1,52 0,94 1,07 0,91 1,11 1,29 1,35

ЬСинельский (81) 1,00 0,90 1,07 1,15 1,44 1,64 1,33 0,79 0,73 0,53

Кинель-Черкасский (35) 0,67 1,09 0,93 0,93 1,09 1,00 1,56 0,76 0,97 0,54

Клявлинсикий (31)** 1,95 1,34 0,96 1,41 1,33 1,25 1,57 1,07 1,25 0,96

Кошкинский (37)*** 1,18 1,02 0,95 1,57 1,01 0,86 1,21 0,89 1,25 0,78

Красноармейский (31) 0,71 0,98 0,75 1,15 0,66 0,90 0,33 0,63 0,62 0,87

Красноярский (36) 1,05 0,91 1,18 1,23 1,00 1,31 1,11 1,10 1,18 0,87

Нефтегорский (17) 0,98 1,20 1,19 1,51 0,65 0,36 0,70 0,67 0,70 1,00

Пестравский (18) 0,67 1,08 0,96 1,25 0,98 0,81 1,13 0,46 0,49 0,48

Похвистневский (26) 0,81 1,08 0,93 1,02 0,99 0,97 1,21 0,82 1,00 0,92

Приволжский (12) 0,91 0,82 0,92 0,82 1,14 0,82 0,21 0,61 0,33 0,37

Сергиевский (33) 1,33 1,17 0,93 1,36 1,37 1,10 1,06 0,98 1,24 1,08

Ставропольский (120) 1,01 0.84 0,95 0,60 1,23 1,36 1,38 3,25 1,47 1,63

Сызранский (45) 0,84 0,75 0,72 0,43 0,85 1,47 0,83 1,32 0,86 1,25

Хворостянский (21) 1,02 0,95 0,98 1,11 0,91 0,84 0,14 0,65 0,66 0,84

Челно-Вершинский (16) 1,65 1,31 1,05 1,14 0,90 1,25 1,72 1,01 1,51 0,57

Шенталинский (28) 0,98 1,08 1,07 1,10 0,63 1,00 1,55 0,53 1,40 0,74

Шигонский (20) 0,64 0,63 0,77 0,35 0,86 1,50 1,05 1,85 1,39 1,20

Примечание: * - объем выборки; ** - Клявлинский вместе с Камышлинским районом; ***- Кошкинский вместе с Елховским районом

Наземные экосистемы

евском, Сызранском и некоторых других районах. Тревожное положение выявлено на Самарской Луке (правобережная часть Волжского и Ставропольского районов), географическое положение которой в центре Самарского промышленного узла определяет активное загрязнение ее экосистем различными химическими веществами, в том числе и тяжелыми металлами.

В заключении можно отметить, что максимальные концентрации техногенных тяжелых металлов характерны для почв районов с наиболее выраженной промышленной и транспортной нагрузкой, расположенных в центральной части области. В меньшей степени загрязнены тяжелыми металлами почвы южных районов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991.

2. Прохорова Н.В., Матвеев Н.М. Распределение тяжелых металлов в почвенном покрове лесостепного и степного Поволжья (на примере Самарской области). Самара: Самарский университет, 1996.

3. Матвеев Н.М., Павловский В.А., Прохорова Н.В. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара: Самарский университет, 1997.

4. Прохорова Н.В., Матвеев Н.М. Особенности накопления тяжелых металлов древесными и кустарниковыми растениями лесостепного и степного Поволжья / 10 лет Государственному комитету по охране окружающей среды Самарской области: Итоги научных исследований, природоохранные технологии. Экологическая безопасность и устойчивое развитие Самарской области. Выпуск 6. Самара, 1998.

5. Алексеенко В.А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. М.: Наука, 1990.

6. О выполнении работ по определению загрязнения почв / Госкомитет СССР по охране природы, 10.12.90. № 02.10/51-2333.

7. К1окв А. Опеп1;1еги^8ёа1еп 1ъг 1о1епегЪаге Gesamtgeha1te е1^ег Е1етеп1е т Ки11игЪцёеп // Мйейи^еп УОШЕА. 1980. Н.2.

8. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения химическими веществами. М., 1993.

TERRITORIAL PECULIARITIES OF DISTRIBUTION OF HEAVY METALS IN THE SOIL OF SAMARA REGION

© 2000 N.V. Prochorova, N.M. Matveev

Samara State University, Samara

Results of comparison of pollution of an environment the heavy metals on territory of Samara area in relation to clarks of soil of the world are submitted. Account of parameters of pollution and on their basis - of a degree of pollution jf soil of administrative regions of Samara area by heavy metals is spent. The maximum concentration of heavy metals are characteristic for soil of regions with the most expressed industrial and transport loadings. Areas located in a central part of Samara region.