Особенности аккумуляции цинка в почвах промышленных зон и прилегающих урбанизированных ландшафтов

УДК 631.416.8

Особенности аккумуляции цинка в почвах промышленных зон и прилегающих

урбанизированных ландшафтов

М.В. ДАБАХОВ, кандидат биологических наук

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия E-mail: mvd1969@yandex.ru

Рассмотрены особенности аккумуляции цинка в почвах. Проведен анализ распределения элемента в различных функциональных зонах, охарактеризована контрастность его аномалий.

Ключевые слова: загрязнение почв, цинк, тяжелые металлы, почвы города, оценка загрязнения почв, приоритетный загрязнитель.

Геохимическая обстановка в урбанизированных ландшафтах в значительной мере преобразуется за счет аккумуляции тяжелых металлов в почвах. Контрастность и протяженность аккумуляций этих элементов определяется как природными, так и техногенными факторами, прямо и опосредованно обуславливающими характер их миграции [I, 2]. Цинк -один из наиболее распространенных элементов, относящихся к данной группе [3].

Мы провели оценку степени аккумуляции цинка и особенностей его распределения в почвах различных функциональных зон на примере заречной части Нижнего Новгорода. При исследовании почв использова-

ли принцип функционального расположения площадок в зависимости от характера землепользования и типа застройки [4]. Были выделены промышленная, транспортная, сели-тебно-транспортная, селитебная, рекреационная, агротехногенная зоны и территория естественных ландшафтов в пределах городской черты.

На каждой площадке отбор объединенной пробы проводили в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа» с площадки 10х10 м методом конверта из слоев 0^ и S-20 см.

Лабораторные исследования проводили на кафедре агрохимии и агроэкологии Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии и в аккредитованной лаборатории экологического мониторинга Управления экологии ОАО «ГАЗ». Содержание цинка в почве определяли методом атомно-абсорбцион-ной спектрометрии на приборе «Квант-АФА», в вытяжках SМ азотной кислоты после трехчасового кипячения (РД S2.18.191-89).

При оценке степени загрязнения использовали значение фонового содержания элемента, составляющее

для слоя 0^ см 22,9 мг/кг, для слоя S-20 см - 14,2 мг/кг.

Наиболее заметное влияние на формирование аномалий техногенных элементов и соединений оказывает функциональное использование территорий [3]. Как правило, аномалии большинства токсичных элементов и соединений формируются в зоне влияния промышленных зон. На территории заречной части Нижнего Новгорода наиболее значимый источник загрязнения - автозавод И.

В селитебных и селитебно-транс-портных зонах особое значение имеют плотность и тип застройки, определяющие глубину и интенсивность нарушения и загрязнения почв в ходе строительства, а также возраст зоны.

В процессе расширения города в его черту вошли некоторые сельскохозяйственные территории, характер использования которых остался прежним (садоводческие товарищества, приусадебные участки малоэтажного частного сектора, а также земли крупных сельскохозяйственных предприятий).

Особенностью распределения цинка на исследуемой территории является его ярко выраженная аккумуляция в промышленной зоне, где фоновая концентрация превышена в слоях 0^ и S-20 см в 10 и 13 раз соответственно (табл. 1).

Средняя концентрация цинка в почве имеет наибольшее значение на участках размещения и накопления отходов (металлолома, осадков очистки сточных вод). В промышленной зоне доля точек с аномально высоким содержанием цинка (более 20 фоновых значений) составила 16 % (табл. 2). Максимальный уровень загрязнения составил 326 фо-

I. Валовое содержание цинка в почвах заречной части Нижнего Новгорода, мг/кг

Зона Слой, см Количество М ± m Med Max Min V, %

площадок

Промышленная 0-5 56 239,5+41,5 149,7 7465 10,7 127

5-20 185,1±30,3 106,2 2035 9,3 119

Транспортная 0-5 50 73,7±3,9 65,2 3087 17,3 75

5-20 49,4±4,2 42,6 348,1 9,3 59

Селитебно-транспортная 0-5 54 62,8±4,5 62,6 275,8 20,2 51

5-20 47,9±3,2 43,0 109,2 10,1 48

Селитебная 0-5 20 41,8±6,3 35,6 136,3 6,3 66

5-20 30,3±3,9 30,4 70,1 3,9 56

Агротехногенная 0-5 10 50,2±7,4 53,0 126,4 8,1 44

5-20 35,2±6,9 35,7 73,0 8,1 62

Рекреационная 0-5 57 49,0±5,7 44,2 3240 5,1 86

5-20 29,2±3,8 15,9 3934 1,0 96

Естественный 0-5 12 19,1±4,2 14,6 58,7 6,7 66

ландшафт 5-20 15,7±4,9 8,4 44,7 2,1 100

2 Земледелие № I 9

2. Доля площадок с различным уровнем загрязнения цинком, %

Зона

Кратность к фону

<1 1-2 2- 5 5-10 10-20 >20

Промышленная 5,4 10,7 25 ,0 25,0 17,9 16,0

Транспортная 6,0 24,0 56 ,0 10,0 2,0 2,0

Селитебно-транспортная 3,7 24,1 59 3 7,4 5,5 0,0

Селитебная 25,0 45,0 25 ,0 5,0 0,0 0,0

Рекреационная 35,1 17,5 40 4 3,6 1,7 1,7

Агротехногенная 10,0 30,0 50 ,0 10,0 0,0 0,0

Естественный ландшафт 60,0 30,0 10 0 0,0 0,0 0,0

Всего 20,2 19,4 40 1 10,1 5,8 4,4

е и л

е д

е л м е

т

новых значении.

Статистический анализ выборки показал, что S0 % всех значений (второй и третий квартиль) находятся в диапазоне 64-292 мг/кг. В то же время медиана показателя для слоев 0^ и S-20 см имеет существенно более низкое значение, чем средняя величина, что свидетельствует о заметном влиянии на среднее значение площадок с чрезвычайно высоким содержанием элемента.

Для более полной картины целесообразно указать и количество точек, в почвах которых имело место превышение ПДК (ОДК). Их доля составила более 80 % для промышленной зоны, в то время как в целом по исследованной территории таких точек было около S0 %.

Относительно высокий уровень аккумуляции цинка выявлен в транспортной и селитебно-транспортной зонах, где фоновый уровень в среднем превышен в 3,3 и 2,7 раза соответственно. Если в промышленной зоне доля площадок с превышением фонового уровня в пять раз составила около 60 %, то в транспортной и селитебно-транспортной зонах их около 12 %, и на подавляющем количестве площадок содержание цинка находится на уровне 2^ фоновых значений.

Если сравнивать селитебную и селитебно-транспортную зоны, то можно отметить, что влияние более плотной и многоэтажной застройки, а также соответствующей транспортной инфраструктуры, имеющей место во второй из них, привело к S0 %-ному возрастанию степени накопления цинка в почве. Кроме того, на этот показатель, возможно, повлияло более близкое расположение крупных промышленных объектов. Варьирование концентрации цинка в почвах селитебной зоны происходит в основном в диапазоне от одного

до пяти фоновых значений, где находится 70 % всех полученных данных. Статистический анализ показал, что S0 % всех результатов (второй и третий квартиль) находится в весьма узком диапазоне (24-SS мг/кг).

В почвах сельскохозяйственного назначения в пределах городской черты содержание цинка несколько выше, хотя результаты анализов в основном сконцентрированы в том же диапазоне, что и в предыдущей зоне - фоновых значений (80 %).

На уровень загрязнения почв рекреационной зоны цинком серьезное влияние оказывает место расположения отдельных парков по отношению к крупным источникам эмиссии загрязняющих веществ. Максимальный уровень загрязнения данным элементом отмечен в зоне, расположенной между крупными промышленными объектами и примыкающем к транспортной развязке парком «Дубки». Определенное влияние на аккумуляцию цинка оказали суглинистый гранулометрический состав почвы и преобладание в составе древостоя широколиственных пород, обладающих значительной сорбирующей поверхностью листьев.

Содержание цинка в почве Автозаводского парка ниже в 1 ^ раза, что связано с тем, что помимо промышленных площадок автозавода к парку примыкают жилые спальные районы с минимальной эмиссией элемента.

Сормовский парк располагается в сравнительно молодом районе с относительно невысокой концентрацией промышленных объектов. Кроме того, преобладание хвойного древостоя и песчаный гранулометрический состав почвы предопределяют низкий уровень накопления цинка, который почти в два раза ниже, чем в предыдущем парке и незначительно выше фонового уровня.

Обобщая анализ, следует еще раз подчеркнуть, что цинк является приоритетным загрязнителем заречной части города. Доля площадок с содержанием элемента более двух фонов превышает 60 %.

Литература

1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. - М.: Логос, 2000. - 627 с.

2. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. - М.: Наука, 1985. - 263 с.

3. Коломыц Э.Г., Розенберг Г.С., Гле-бова О.В. и др. Природный комплекс большого города: Ландшафтно-эколо-гический анализ. - М.: Наука, 2000. -286 с.

4. Экогеохимия городских ландшафтов. - М.: МГУ, 1995. - 336 с.

5. Титова В.И., Дабахов М.В., Шафро-нов О.Д. Геохимические особенности формирования почв индустриального города/Экология и почвы. Избранные лекции X Всероссийской школы. Т.4. -Пущино, 2001. - С. 274-278.

Статья поступила в редакцию 30.10.2011

Particularities of zinc accumulation in soil of industrial areas and urbanized landscapes

M.V. Dabakhov

Particularities of zinc accumulation in soil are studied. Analysis of element distribution in different functional zones is given, contrast is characterized, particularly significant in soil of industrial area.

Keywords: soil pollution, zinc, heavy metals, urban soils, appraisal of pollution, priority pollutant.

10