Содержание тяжелых металлов в почве городских лесопарков г. Екатеринбурга

№ 6 (60), 2009 г.

Аграрный вестник Урала

71

Лесное хозяйство

Выводы

1. Деревья с различными морфологическими нарушениями присутствуют в искусственных насаждениях сосны I класса возраста независимо от условий произрастания, качества лесных культур и времени пребывания на лесокультурной площади.

2. Независимо от общего количества

деревьев на лесокультурной площади подавляющую часть их составляют деревья без нарушения одноствольности.

3. Деревья с нарушением одно-ствольности имеют значительно меньшую представленность в общем количестве деревьев в лесных культурах.

4. На общее количество морфологических нарушений у деревьев, веро-

ятно, оказывает дополнительное влияние антропогенный фактор.

В естественных молодняках сосны I класса возраста также присутствуют деревья с морфологическими нарушениями ствола в количествах, подобных тем, что выявлены в лесных культурах, и этот вопрос требует дополнительных исследований.

Литература

1. Ермакова М. В. Характеристика деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) I класса возраста с пороками формы ствола // Аграрный вестник Урала. 2008. № 12. С. 81-84.

2. Руководство по проведению лесовосстановительных работ в государственном лесном фонде Урала. М. : Лесная промышленность, 1968. 101 с.

3. Санников С. Н Об экологических рядах возобновления и развития насаждений в пределах типов леса // Лесообразовательные процессы на Урале : тр. ин-та экологии растений и животных. 1970. Вып. 67. С. 175-181.

4. Колесников Б. П., Зубарева Р С., Смолоногов Е. П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области : практическое руководство. Свердловск : УНЦ АН СССР, 1974. 176 с.

5. ОСТ 56-99-93. Культуры лесные. Оценка качества. М. : ВНИИЦлесресурс, 1994.

6. Мамаев С. А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae). М. : Наука, 1973. 284 с.

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ЛЕСОПАРКОВ Г. ЕКАТЕРИНБУРГА

С.В. ЗАЛЕСОВ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор,

Уральский ГЛТУ Е.В. КОЛТУНОВ,

доктор биологических наук, профессор,

Ботанический сад УрО РАН, г. Екатеринбург

Ключевые слова: тяжелые металлы, почвы, городские лесопарки.

Высокий промышленный потенциал г. Екатеринбурга и доминирование предприятий металлургического профиля, а также наличие большого количества таких же предприятий в городах-спутниках обусловливает высокий уровень техногенного загрязнения не только городской среды в целом, но и городских древесных насаждений и почвы, городских лесопарков и пригородных лесов. В сочетании с высоким уровнем рекреационного воздействия вследствие расширения коттеджного строительства, а также интенсивного использования рекреантами лесопарков города для сбора грибов, ягод и прогулочного отдыха промышленные поллютанты оказывают отрицательное воздействие на все компоненты насаждений, приводя к ослаблению роста деревьев и развитию инфекционных болезней [1-3].

Вместе с тем, уровни техногенного загрязнения лесопарков г. Екатеринбурга до настоящего времени остаются малоизученными [4]. Ранее нами были исследованы количественные уровни техногенного загрязнения тяжелыми металлами почвы и хвои в лесопарках им. Лесоводов России и Юго-Западном [1, 2], а также установлена взаимосвязь техногенного загрязнения и рекреации с пораженностью сосны обыкновенной корневыми и стволовыми гнилями [2, 3]. В данной статье объектом изучения были Шарташский и Нижне-Исетский городские лесопарки.

Материалы и методы исследования

Отбор почвенных образцов для изучения уровней техногенного загрязнения лесопарков тяжелыми металлами проводился общепринятыми методами из горизонта А1. Для анализа образцы высушивали, затем проводили сжигание и озоление. Для изучения содержания валовых форм тяжелых металлов использовался метод экстракции в соляной кислоте. Для изучения содержания подвижных форм тяжелых металлов использовался метод экстракции проб почв аммонийно-ацетатным буфером. Непосредственное определение содержания тяжелых металлов в пробах проводили методом атомно-адсорбционной спектрофотометрии. По каждому из лесопарков отбирали не менее 30 проб почв и хвои.

Результаты исследований

Как показали результаты исследований загрязнения почв Шарташского лесопарка тяжелыми металлами, наиболее высокими показателями характеризуется содержание валовых форм меди. Оно составляет 88,8 мг/кг и превышает ПДК в 1,62 раза (табл.). Показатели содержания цинка (валовых форм) составили в среднем 160,0 мг/кг, что превышало ПДК в 1,6 раза. Содержание кадмия в почвах этого лесопарка также оказалось высоким - 1,3 мг/кг, что, по одним данным, выше ПДК на 30%, по дру-

гим - ниже ПДК [5-7]. Однако содержание подвижных форм кадмия (1,8 мг/кг) в 9 раз превышает ПДК для этого элемента. В почве Шарташского лесопарка достаточно высоко содержание валовых форм марганца (1300 мг/кг). Несмотря на то, что содержание этого элемента ниже ПДК, следует отметить сложность установления причин его накопления. Ряд авторов считает, что в условиях лесных фитоценозов высокое содержание марганца не обязательно обусловлено его техногенным происхождением и его накопление, возможно, объясняется биологическими причинами [8].

Среднее содержание свинца (валовые формы) в верхних горизонтах почв составляло 18,0 мг/кг. По одним показателям, это ниже ПДК, по другим

- почти равно ПДК [5-7]. Подвижных форм этого элемента в пробах почв не было обнаружено. Учитывая, что содержание валовых форм свинца в 60 раз превышает кларковый уровень этого элемента для почв Урала [8], можно объяснить его техногенное происхождение в почвах лесопарка только выбросами автотранспорта.

Содержание железа в пробах почвы не превышало 1300 мг/кг. Содержание валовых форм никеля составляло 40,2 мг/кг, что ниже ПДК для этого элемента более чем в 2 раза.

Наиболее высокие концентрации подвижных форм тяжелых металлов были у тех же элементов, которые превышали ПДК в валовых формах. По содержанию подвижных форм меди (7,0

Heavy metals, soils, forest parks.

72

Аграрный вестник Урала

№ 6 (60), 2009 г.

Лесное хозяйство

мг/кг) выявлено превышение ПДК в 2,33 раза (табл.); по содержанию цинка

- в 2,77 раза (63,8 мг/кг); по содержанию подвижных форм марганца ПДК превышено в 1,32 раза. Содержание подвижных форм никеля почти достигало ПДК (3,8 мг/кг); содержание подвижных форм кобальта было заметно ниже ПДК (2,0 мг/кг).

Результаты исследований показали, что средний уровень техногенного загрязнения почв Нижне-Исетского лесопарка г. Екатеринбурга тяжелыми металлами ниже, чем Шарташского (табл.). Единственным исключением был высокий уровень загрязнения почв лесопарка свинцом (30,0 мг/кг), достигающим ПДК, а также высокое содержание валовых форм меди (54,6 мг/кг), которое почти достигало ПДК. Вероятно, высокое содержание свинца было обусловлено загрязнением почвы выбросами автотранспорта, так как в отдаленных от автодорог кварталах содержание свинца (валовых форм) оказалось значительно ниже, чем вблизи автомагистралей (табл.). Содержание валовых форм марганца составило в среднем 814 мг/кг, что на 20% ниже содержания этого элемента в почвах Шарташского лесопарка. Содержание валовых форм железа практически совпадало с концентрацией этого элемента в почвах Шарташского лесопарка, а содержание никеля (валовых форм) было ниже ПДК (67,2 мг/кг) и ниже, чем его концентрация в почве Шарташского лесопарка. Содержание кобальта (27,0 мг/кг) и кадмия (0,4 мг/ кг) (валовые формы) также было ниже уровня ПДК. Обращает внимание более чем 3-кратное снижение содержания цинка в почвах Нижне-Исетского лесопарка по сравнению с почвами Шарташского лесопарка (табл.).

По содержанию подвижных форм тяжелых металлов получены следующие результаты: превышение ПДК по подвижным формам в почвах Нижне-Исетского лесопарка было выявлено только по никелю (8,2 мг/кг; 2,05 ПДК), меди (2,8 мг/кг; почти ПДК) и кадмию (1,4 мг/кг; 7 ПДК) (табл.). Как уже указывалось выше, превышение ПДК (в 1,87

Таблица

Содержание тяжелых металлов в почве лесопарков г Екатеринбурга, мг/кг

Химический элемент Лесопарки

Шарташский Нижне- Исетский Шарташский Нижне- Исетский

подвижные формы валовые формы

Fe 292,0 156,0 1300 1350

Mn 186,0 262,0 1000 814

Cu 7,0 2,8 88,8 54,6

Ni 3,8 8,2 40,2 67,2

Co 2,0 4,0 17,0 27,0

Cd 1,8 1,4 1,3 0,4

Pb 0 0 18,0 30,0

Zn 63,8 9,4 160,0 48,3

Примечание: жирным шрифтом отмечены цифры, равные или превышающие ПДК.

раза) по подвижным формам марганца обусловлено не техногенным загрязнением, а мощным биологическим накоплением этого элемента в лесных фитоценозах. Содержание подвижных форм кобальта было ниже ПДК (4,0 мг/кг).

Сравнительный анализ полученных нами результатов по 4 городским лесопаркам (Шарташский, Нижне-Исетский, Юго-Западный и им. Лесоводов России) убедительно свидетельствует, что средний уровень техногенного загрязнения в лесопарках им. Лесоводов России и Юго-Западном многократно выше, чем в Шарташском и Нижне-Исетском. Так, содержание подвижных форм марганца в двух первых в среднем в 5-7 раз превышало таковое в Шарташском и Ниж-нее-Исетском, содержание железа - в 2-4 раза, меди - в 3-12 раз, кадмия - на 30-50%, цинка - в 1,3-3 раза (достигало 8 ПДК) соответственно.

Основными загрязнителями почв изученных нами лесопарков являлись 7п, С< 1\П, Си. Как известно, наибольшую экологическую опасность для биоты представляют подвижные формы тяжелых металлов. В этом отношении основными загрязнителями почв в Шарташс-ком лесопарке были подвижные формы 7п, Си, С< тогда как в Нижне-Исетском

- 1\П, С<1 Анализ происхождения этих загрязнителей показывает, что в Шарташском и Нижне-Исетском лесопарках загрязнение подвижными формами тяжелых металлов имеет комплексное происхождение (от автотранспорта и от промышленных предприятий). Средний уровень загрязнения почвы тяжелыми

металлами в Нижне-Исетском лесопарке ниже, чем в Шарташском.

Таким образом, очевидно, что средний уровень техногенного загрязнения почв городских лесопарков зависит главным образом от их расположения относительно городской постройки и автомагистралей. Расположение вблизи промышленных предприятий и городских автомагистралей с интенсивным движением сопровождается наиболее значительными уровнями техногенного загрязнения. В то же время расположение участка в пригородной зоне при относительной отдаленности от промышленных предприятий сопровождается очень незначительным уровнем техногенного загрязнения.

Учитывая то, что основными загрязнителями, связанными с воздействием выбросов автотранспорта, являются свинец и цинк [8], считаем целесообразным принятие мер для предотвращения свободного передвижения автотранспорта по дорогам внутри лесопарков и высадку кустарников вдоль автотрасс с интенсивным движением, пересекающих изученные лесопарки, с целью локализации выбросов автомобилей.

Кроме того, по-прежнему остается актуальным вопрос о снижении общего уровня техногенного загрязнения городской среды как за счет реконструкции загрязняющих среду предприятий, так и за счет их переноса за пределы города и ограничения срока эксплуатации автомобильного парка, не соответствующего современным экологическим требованиям.

Литература

1. Колтунов Е.В., Залесов С.В., Лаишевцев PH. Содержание тяжелых металлов в почве и хвое сосны обыкновенной в лесопарках г. Екатеринбурга // Леса Урала и хозяйство в них. Екатеринбург : УГЛТУ. 2007. Вып. 1 (29). С. 238-246.

2. Колтунов Е.В., Залесов С.В., Лаишевцев PH. Корневая и стволовая гнили сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) в городских лесопарках г. Екатеринбурга // Леса Урала и хозяйство в них. Екатеринбург : УГЛТУ, 2007. Вып. 1 (29). С. 247-261.

3. Колтунов Е.В., Залесов С.В., Лаишевцев PH. Основные факторы пораженности сосны корневыми и стволовыми гнилями в городских лесопарках // Карантин и защита растений. 2008. № 2. С. 56-58.

4. Шилова И.И. Содержание химических элементов техногенного загрязнения в растениях на территории крупного индустриального города на Урале // Динамика лесных фитоценозов и экология насекомых-вредителей в условиях антропогенного воздействия : сб. науч. тр. Свердловск, 1991. С. 31-50.

5. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия. М. : Мин-во охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, 1992. 59 с.

6. Александрова Э.А., Гайдукова Н.Г., Кошеленко H.A., Ткаченко З.Н. Тяжелые металлы в почвах и растениях и их аналитический контроль. Краснодар : КГАУ, 2001. С. 6-11.

7. Лебедовский И.А. К вопросу агроэкологической оценки почв на содержание тяжелых металлов. Краснодар: КГАУ, 2007. 112 с.

8. Басыров Н. Ф., Валеева Э. И., Московченко Д. В. Эколого-геохимические исследования Белоярского района Тюменской области // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. Тюмень : Изд-во ИПОС СО РАН, 2000. Вып. 1. С. 3-17.

9. Глазовская М. А. О биологическом круговороте элементов в различных ландшафтных зонах (на примере Урала) // Физика, химия, биология и минералогия почв СССР : докл. VIII Междунар. конгресса почвоведов. М., 1964. С. 148-157.