Оценка содержания тяжелых металлов в почвах пригородной зоны г. Красноярска

2. Методические материалы по организации работы по охране природы / & Забелин [и др.]. - М.: Изд-во МГУ, 1974. - С. 3-26.

3. Казанская, Н.С. Изучение рекреационной дигрессии естественных группировок растительности / Н.С. Казанская // Изв. АН СССР. Сер. География. - 1972. - № 1. - С. 52-59.

4. Карписонова, Р.А. Дубравы лесопарковой зоны Москвы / Р.А. Карписонова. - М.: Наука, 1967. - 104 с.

5. Куренцова, Г.Э. Естественный растительный покров территории Ботанического сада и некоторые вопросы его динамики / Г.Э. Куренцова // Деревья, кустарники и многолетники для озеленения юга Дальнего Востока. - Владивосток, 1970. - С. 125-144.

6. Раменский, Л.Г. Избранные работы. Проблемы и методы изучения растительного покрова / Л.Г. Раменский. - Л.: Наука, 1971. - 335 с.

7. Рогова, Т.В. Рекреационная динамика растительности на примере зеленой зоны Казани / Т.В. Рогова. -Свердловск, 1977. - 26 с.

8. Селедец, В.П. Антропогенная динамика травяного покрова дубняков лесопарка Владивостока / В.П. Се-ледец // Актуальные вопросы охраны природы на Дальнем Востоке. - Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1978. - С. 38-43.

9. Селедец, В.П. Об исследовании рекреационных возможностей территории Дальнего Востока / В.П. Селедец // Рациональное природопользование в условиях Дальнего Востока (задачи и направления). -Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1981. - С. 143-152.

10. Селедец, В.П. Особенности рекреационного использования растительного покрова в условиях муссонного климата Дальнего Востока России / В.П. Селедец // Растения в муссонном климате: мат-лы конф., по-свящ. 50-летию Ботан. сада-ин-та ДВО РАН. - Владивосток: Дальнаука, 1998. - С. 286-288.

11. Селедец, В.П. Рекреационная дигрессия травяного покрова чернопихтарников южного Приморья / В.П. Селедец // Природная флора Дальнего Востока. - Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1977. -С. 62-80.

12. Селедец, В.П. Экологическая оценка антропогенных смен растительного покрова севера Дальнего Востока / В.П. Селедец // Биологические проблемы Севера. - Якутск, 1974б. - С. 136-141.

13. Табака, Л.В. Флористическая структура интенсивно используемой (рекреационной) зоны / Л.В. Табака, В.К. Баронина // Флора и растительность ЛатвССР. - Рига, 1979. - С. 103-107.

14. Ярошенко, П.Д. Геоботаника. Основные понятия, направления и методы / П.Д. Ярошенко. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1961. - 474 с.

--------♦'-----------

УДК 577.4 Е.Е. Ташлыкова

ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ г. КРАСНОЯРСКА

В статье изложены результаты проведенных исследований по загрязнению тяжелыми металлами почв в различных частях пригородной зоны г. Красноярска.

Почва служит начальным звеном в биологической цепи почва - растении - человек и от содержания в ней того или иного элемента, поведения его в данной среде будет зависеть его концентрация в последующих звеньях. Особый интерес представляют городские почвы, использующиеся в сельскохозяйственном производстве на протяжении многих лет на приусадебных участках и садово-огородных обществах. Здесь при неблагоприятных условиях можно ожидать аккумулятивный эффект не только в почвах, но и в растительной продукции [1].

Пригородная зона г. Красноярска испытывает на себе выбросы предприятий, размещенных в гг. Красноярске, Железногорске, Сосновоборске, Дивногорске и поселках городского типа (п.г.т.). Источники антропогенного воздействия, сосредоточенные в г. Красноярске, выбрасывают в атмосферу около 140-176 тыс. т твердых веществ в год, в основном оксид углерода, твердые вещества, диоксид серы, оксиды азота.

Удельная пылевая нагрузка на пригородную зону г. Красноярска составляет 160-290 т/км2 в год, что оценивается как опасное экологическое состояние [10].

Тяжелые металлы, которые содержатся в газопылевых выбросах промышленных предприятий, относятся к биохимически активным техногенным веществам, воздействующим на живые организмы. Почвы как компонент природного комплекса (ПК) чрезвычайно чувствительны к такого рода загрязнениям. Тяжелые металлы аккумулируются почвой на определенный срок и, входя в миграционные циклы ПК, создают новые техногенные аномалии. В естественных условиях почвы и живые организмы в обязательном порядке содержат определенное количество тяжелых металлов [8]. Чрезмерное же накопление этих элементов может оказаться причиной разрушения целостности природного комплекса [6].

По опасности воздействия на живые организмы тяжелые металлы после пестицидов стоят на втором месте, а в ближайшем будущем они, вероятно, займут первое место, что соответствует их месту в ряду тех-нофильности А.И. Перельмана [7].

Исследования по загрязнению почвы тяжелыми металлами осуществлялись на полигонах, размещенных в различных частях пригородной зоны г. Красноярска. Полигоны получили название с учетом их местоположения. Например, полигоны «Терентьево», «Колягино» названы по платформам, вокруг которых размещаются садоводческие участки. Всего заложено 9 полигонов. Границы полигонов условные. Полигоны выделялись по топографическим картам, космическим снимкам Landsat с разрешением на местности - 10 м.

Полигон «Таежный» расположен в восточной части пригородной зоны, на ее границе. Это относительно пологий склон северо-восточной экспозиции. В географическом плане - это Южно-Енисейский кряж, его пониженная часть, где проходит железная дорога в сторону г. Канска, в 33 км от г. Красноярска.

Растительность представлена в основном сосновыми и еловыми, частично мелколиственными лесами. Территория на 30% освоена сельским хозяйством.

В почвенном покрове преобладают горные собственно-подзолистые и дерново-подзолистые почвы [3]. Образцы отбирались в основном на слабодерново-среднеподзолистых почвах, преобразованных в настоящее время в темноцветные агропочвы.

Полигон «Манский» находится в долине р. Маны, в 7 км от ее устья вверх по течению реки. Здесь размещается обширная плантация аронии черноплодной. На близлежащих территориях произрастают сосновые леса. Плантации аронии черноплодной размещены массивами в разных местоположениях: на надпойменной террасе - на черноземах выщелоченных среднегумусных маломощных в комплексе с обыкновенными малогумусными маломощными (10-25%); в нижних частях склонов - на темно-серых оподзоленных мощных тяжелосуглинистых почвах.

Полигон «КИСИ» находится в пределах садовых участков на окраине города, в западной его части. Он окружен березовыми травяными лесами, формирующимися на темно-серых лесных почвах, поэтому можно предположить, что первичные фоновые почвы полигона темно-серые лесные, которые в дальнейшем переработаны в темные агропочвы. Рельеф полигона плоский. Это 12-я терраса р. Енисей.

Полигон «Сибирский сад» расположен в восточной части г. Красноярска, в 5 км южнее п. Березовка и простирается вдоль железной дороги Красноярск-Канск. «Сибирский сад» находится на 4-й террасе р. Енисей. Рельеф террасы относительно выровнен. Абсолютные высоты - 200-400 м. Прилегающая к саду территория освоена сельским хозяйством, поэтому встречаются в основном поля, луга и полезащитные лесонасаждения. Почвы на территории сада изменены внесением перегноя, навоза и др. удобрений, но первоначально здесь фон составляли дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы.

Полигон «Причал» примыкает к промышленной зоне на правобережье р. Енисей. Сады размещаются на 1-й и 2-й террасах р. Енисей. Леса практически отсутствуют. Террасы сложены облессованными песками и супесями. На первой надпойменной террасе почвенный покров представлен подзолистыми в сочетании с луговыми почвами, на второй - дерново-слабоподзолистыми в сочетании с подзолистыми.

Полигон «Сады КрАЗа» находится на 2-й террасе левобережья р. Енисей. Рельеф плоский, почвы -дерново-слабоподзолистые, формирующиеся на супесчаных отложениях.

Полигон «Терентьево» расположен с юго-западной стороны г. Сосновоборска на расстоянии 1 км. Сады занимают часть территории плоской 2-й террасы р. Енисей. Абсолютные высоты - 120-150 м. С югозападной стороны сады граничат с полями, а с северо-восточной - лугами. Почвы в садах агрогенно-преобразованные. Смена основных режимов ухода за садовыми культурами влияет на элементарные почвенные процессы. Эти изменения отражаются на морфологии профиля [4].

Полигон «Колягино» находится в западной части пригородной зоны на расстоянии 12 км от Красноярского мясокомбината. Сады занимают южный склон и плакор бассейна р. Бугач, притока р. Кача. Территория в целом относится к «открытой» лесостепи. Это наиболее благоприятная, с климатической точки зрения, территория для выращивания садовых культур. Фон почвенного покрова образуют черноземы выщелоченные и серые лесные почвы.

Полигон «Солнечный» расположен в северной части пригородной зоны. Сады находятся на увалистой равнине, сложенной суглинками. Абсолютные высоты - 300-320 м. Почвы - черноземы обыкновенные, черноземы выщелоченные и луговые.

Отбор образцов осуществлялся по пяти точкам, в центре полигона и по краям. Исследованиями ученых ИГ СО АН было показано, что более 90% техногенного вещества скапливается в верхнем горизонте почвы мощностью до 10 см [2]. Поэтому пробы отбирали в верхнем слое почвы до глубины, не превышающей указанного значения. Отбор и подготовка почв к анализу проводились по ГОСТ 17.4.4.02-84. Технологическая схема обработки и анализа проб почвы представлена на рисунке, а результаты анализа - в таблице.

Из элементов первого класса опасности [5] в пробах почв были обнаружены только свинец и цинк.

Свинец (Pb) ядовит для большинства животных и человека, причем низшие животные менее чувствительны к нему, чем высшие.

Пространственное распределение свинца в пределах исследуемой площади относительно равномерное. Однако уровень его содержания в целом несколько выше его кларка в почвах, по А.П. Виноградову. Средние концентрации свинца в почвах колеблются от 20,5 до 43 мг/кг. Наибольшее содержание свинца (40-43 мг/кг) отмечается на полигонах «Причал», «Сады КрАЗа», «КИСИ».

Цинк (1п). Местные фоновые содержания цинка составляют 120 мг/кг при его кларке в почвах 83 мг/кг. Распределение цинка в почвах района достаточно дифференцировано, однако уровень концентраций редко достигает 427,9 мг/кг. Максимальное содержание цинка зафиксировано в почвах полигона «Причал» (427,9 мг/кг) при среднем содержании - 276,5 мг/кг. Вероятно, характер загрязнения техногенный. Минимальная концентрация цинка - в почвах полигона «Терентьево» (91,0 мг/кг), что в 1,3 раза меньше фонового содержания.

Средние содержания тяжелых металлов в почвах исследуемых полигонов, мг/кг

Наименование полигонов Свинец Цинк Кобальт Никель Молибден Медь Хром Вана- дий Марга- нец

Причал 40,4 276,5 19,2 40,7 2,1 59,3 118,1 170,4 851,9

Таежный 24,6 164,1 16,4 32,8 1,6 41 123,0 164,1 820,5

Сады КрАЗа 40,4 201,2 20,1 36,3 1,6 44,3 140,9 161,3 806,7

КИСИ 43 151,1 17,2 34,4 Не анализ. 68,8 171,9 171,9 1289,6

Терентьево 20,5 91 18,2 41 0,9 38,7 91,0 77,8 523,8

Сибирский сад 28,5 142,7 24,2 44 0,9 46,2 143 121 704,4

Солнечный 27,8 185,5 19,7 36,7 1,6 37,2 98,4 139,8 744,6

Колягино 27,2 162,7 17,6 32,5 1,6 43,3 128,5 162,3 945,3

Манский 29,7 127,2 17,0 33,9 Не анализ. 50,9 169,7 169,7 1272

Из тяжелых металлов элементов второго класса опасности в почвах исследуемых полигонов были обнаружены кобальт, никель, молибден, медь и хром.

Кобальт (Со). Местный фон кобальта незначительно отличается от кларка почв и составляет 16 мг/кг (кларк почв - 18 мг/кг). Распределение кобальта по полигонам неравномерное. Близкое к фону содержание кобальта наблюдается на полигонах «Таежный», «КИСИ», «Терентьево», «Колягино» и «Манский». Выявленные же аномалии с контрастностью свыше 1,3 имеют достаточно четкую привязку к источникам загрязнения и уверенно интерпретируются. Они обнаружены на полигонах «Сады КрАЗа» и «Сибирский сад». Ареалы повышенных концентраций встречаются на полигонах «Причал» и «Солнечный» (Кк макс=1,6 при среднем Кк=1,2).

Никель (N1). Кларк элемента в почвах, по А.П. Виноградову, составляет 58 мг/кг, а местный фон -32 мг/кг. Допустимой концентрацией никеля в почвах считается 80 мг/кг [9]. Максимальные содержания его в почвах зафиксированы на полигонах «Сибирский сад» (53,5 мг/кг) и «Солнечный» (50,3 мг/кг). Пространственное распределение никеля в почвах региона, несмотря на схожесть свойств его с кобальтом, довольно существенно отличается от распределения последнего. Средние концентрации никеля значительно выше фоновых (Кк = 1,3-1,4) выявлены на полигонах «Причал», «Терентьево» и «Сибирский сад». Близкое к фону содержание никеля отмечается на полигонах «Таежный», «Колягино», «Сады КрАЗа», «КИСИ» и «Солнечный».

Молибден (Мо). Средние содержания молибдена в почвах района колеблются от 0,9 до 2,6 мг/кг (при фоновых значениях 1,6 мг/кг). Распределение его в почвах региона в целом достаточно равномерное, а на детальных участках более дифференцировано. Однако даже минимальные его содержания превышают кларковые, за исключением полигонов «Терентьево» и «Сибирский сад».

Медь (Си). По полученным данным местный фон меди в почвах составляет 44 мг/кг при его кларке в почвах 47 мг/кг. Пространственное распределение элемента в почвах исследуемых территорий относительно неравномерное, что объясняется влиянием окислительно-восстановительных условий миграции и миграционной способностью самого элемента, а также различием антропогенных источников и интенсивностью поступления меди в окружающую среду. Так, по результатам площадных исследований, основные аномалии меди в почвах выявлены на полигоне «КИСИ» (Кк = 1,6) и точечные аномалии - на полигоне «Причал» (Кк макс = 1,6). На остальных полигонах, за исключением «Манского», где Кк = 1,2, уровень концентрации меди не превышает допустимого, то есть на текущий период не представляет угрозы для окружающей среды.

Хром (Сг). Кларк хрома в почвах, по А.П. Виноградову, составляет 83 мг/кг; фоновое содержание хрома в почвах района - 129 мг/кг, что в 1,6 раза выше его кларка.

Пространственное распределение этого элемента по площади неравномерное. Минимальная концентрация отмечена на полигоне «Терентьево» (91 мг/кг), что приближается к кларку почв (83 мг/кг). Максимально содержание хрома на полигонах «КИСИ» и «Манский» (К к = 1,3). На полигоне «Сибирский сад» выделяются локальные участки с максимальным коэффициентом концентрации Кк макс = 1,4 при среднем Кк= 1,1.

Вблизи полигонов «КИСИ» и «Манский» нет крупных промышленных предприятий, поэтому можно с уверенностью сказать, что основным антропогенным источником поступления хрома в почвенный покров данных полигонов является активное рассеяние этого элемента при сжигании угля и бытового мусора.

Из тяжелых металлов III класса опасности в пробах почв исследуемых полигонов были обнаружены ванадий и марганец.

Ванадий (V). Кларк ванадия в почвах, по А.П. Виноградову, составляет 90 мг/кг. Среднее содержание ванадия в почвах исследуемой территории колеблется от 77,5 до 170,4 мг/кг при фоновых содержаниях около 159 мг/кг. Максимальные концентрации элемента достигают 180,1 мг/кг. Пространственное распределение ванадия в почвах в целом достаточно равномерное (Кк = 0,9-1,1), за исключением «Терентьево» (Кк = 0,5). Ареалы наибольших концентраций элемента (Кк= 1,1) тяготеют к местам повышенной техногенной нагрузки.

Марганец (Мп). Кларк марганца в почвах, по А.П. Виноградову, составляет 1000 мг/кг. Местный фон - 995 мг/кг, распределение по площади в почвах равномерное. Концентрации марганца значительно выше фоновых (Кк = 1,3) выявлены на полигонах «КИСИ» и «Манский». Локальные аномалии с максимальным содержанием марганца 1249,7 мг/кг зарегистрированы на полигоне «Колягино». Выявленные аномалии носят точечный характер и обусловлены, вероятно, геохимическими барьерами, то есть природными факторами.

По содержанию тяжелых металлов почвы объединены в пять групп [9].

В соответствии с этой классификацией мы распределили обследованные полигоны. Содержания свинца, меди и марганца на этих полигонах находятся в пределах естественного фона и в концентрациях, приближающихся к 0,5 ПДК. В пределах от 0,5 до 1,0 ПДК содержания меди на полигоне "КИСИ", а марганца - на полигонах "КИСИ" и "Манский". Содержания цинка и кобальта больше фоновых значений и находятся в пределах 0,5-1,0 ПДК. Загрязнены цинком (более 1,0 ПДК) почвы полигона "Причал". Содержание в почвах никеля на шести полигонах больше фона, но не превышает 0,5 ПДК, а на трех ("Причал", "Терентьево", "Сибирский сад") - приближается к 1,0 ПДК. Хром и ванадий находятся в пределах фона на пяти и трех полигонах ("Терентьево", "Сибирский сад", "Солнечный") соответственно, однако на шести полигонах почвы загрязнены ванадием (приближается к 1,5 ПДК) и на четырех - сильно загрязнены хромом (более 1,5 ПДК).

Итак, экологические проблемы в крае, несмотря на падение производства, сохраняются. По выбросам загрязнений в атмосферу Красноярский край (с учетом Норильского промышленного района) занимает первое место в России. Краевой центр - г. Красноярск входит в первую десятку самых грязных городов страны. На протяжении многих лет для края остаются актуальными одни и те же экологические проблемы: улучшение качества атмосферного воздуха и потребляемой воды, вопросы обращения с отходами. Одной из задач, поставленных в подпрограмме «Экология и природопользование» программы «Социально-экономическое развитие Красноярского края на период до 2010 года», является осуществление мероприятий по предотвращению загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.

Литература

1. Байдина, Н.Л. Экологическая ситуация с ртутью в почвенном покрове г. Новосибирска / Н.Л. Байдина // Современные проблемы почвоведения в Сибири: мат-лы Междунар. науч. конф. Т.1. - Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2000. - С. 48-51.

2. Человек и окружающая среда на этапе первоочередного развития КАТЭКа / В.Г. Волкова [и др.]. - Новосибирск, 1988. - 221 с.

3. Горбачев В.Н. Почвы Нижнего Приангарья и Енисейского кряжа / Н.В. Горбачев. - М.: Наука, 1967. - 139 с.

4. Горбачев, В.Н. Почвенные условия лесных питомников Красноярского края и их оценка / В.Н. Горбачев, Т.Н. Воробьева // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. -Красноярск: Изд-во КНИИГиМС, 2000. - С. 107-118.

5. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 5 с.

6. Природный комплекс большого города: Ландшафтно-экологический анализ / Э.Г. Коломыц [и др.]. - М.: Наука; МАИК «Наука/Интерпериодика», 2000. - 286 с.

7. Перельман, А.И. Геохимия ландшафта / А.И. Перельман. - М.: Высш. шк., 1975. - 341 с.

8. Смит, У.Х. Лес и атмосфера / У.Х. Смит. - М.: Прогресс, 1985. - 429 с.

9. Танделов, Ю.П. Плодородие почв и эффективность удобрений в Средней Сибири / Ю.П. Танделов. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 309 с.

10. Шеффер, В.В. Оценка пылевого загрязнения районов Красноярского края за счет трансграничного переноса / В.В. Шеффер, С.Ф. Заграбчук, О.Н. Казенных // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. - Красноярск: Изд-во КНИИГиМС, 2001. - С. 193-197.

---------♦-----------

УДК 551.481.2 + 571.51 Л.В. Карпенко, ВД. Карпенко

ПРОГНОЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАТОПЛЕНИЯ БОЛОТ ПРИ СОЗДАНИИ БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА*

В статье рассмотрены экологические последствия затопления болот и заболоченных почв при создании Богучанского водохранилища. Прогнозируется возможная трансформация болотной растительности, торфяных залежей и физико-химических свойств торфа. Приводятся основные факторы и причины всплывания торфов в водохранилище, площади болот и объемы торфа, прогнозируемые к всплыванию. Даны рекомендации по уменьшению экологического ущерба от затопления болот в акватории водохранилища.

Введение. При создании Богучанского водохранилища в зону затопления, помимо почв, попадут торфяные и минеральные болота. По предварительным данным, их общая площадь составляет 9,5 тыс. га с запасами торфа 86,6 млн м3. По типам торфяной залежи около 80% болот относятся к низинному, 13% -переходному и менее 7% - верховому типу. Болота в основном расположены в пределах пойм р. Ангары и ее многочисленных притоков, и значительно реже - на склонах надпойменных террас.

Рассмотрим некоторые негативные экологические явления, которые могут возникнуть при затоплении болот в акватории водохранилища.

1. Трансформация болотной растительности и торфяной залежи. Исследованиями установлено [1], что растительность болот и верхние слои торфяной залежи под влиянием периодического и постоянного затопления подвергаются существенным изменениям, которые обусловлены, главным образом, продолжительностью и глубиной их затопления.

Длительное стояние воды на поверхности болот лишает верхние слои залежи кислорода воздуха, ослабляет процесс разложения растительных остатков и способствует накоплению вредных для растений минеральных соединений. Под действием прибоя волн, напора льда и плавника происходит размыв поверхностного слоя залежи. Нередко в волноприбойной полосе торфяная залежь разрушается на значительную глубину (до 0,5-1,0 м). Затопление болот способствует отложению на их поверхности наносов минерального и органического характера. После спада воды происходит обсыхание нарушенного слоя торфа, что приводит к улучшению аэрации залежи и усиленному разложению растительных остатков, которые были привнесены извне. В результате этого поверхностные слои торфяной залежи затопленных болот имеют повышенную степень разложения.

В условиях периодически повторяющегося затопления верховых и переходных болот естественная растительность частично или полностью отмирает и на ее месте формируются преимущественно ев-трофные группировки растений прибрежно-болотного типа.

При более глубоком затоплении (до 0,5 м и выше), а также на участках болот с сильно разрушенной залежью происходит формирование новых видов торфа. По ботаническому составу это преимущественно травяные или древесно-травяные торфа. Зольность этих торфов высокая и может варьировать от 7 до 12%.

Таким образом, периодическое затопление болот в долине Ангары приведет к формированию новых видов торфа, повышению его зольности и трансформации болотной растительности в сторону ев-трофизации.

* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта К ФФН-РФФИ-«Енисей» (№ 07-05-96814).