Оценка состояния верхних слоев почв Воронежского региона в отношении загрязнения тяжелыми металлами

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВЕРХНИХ СЛОЕВ ПОЧВ ВОРОНЕЖСКОГО РЕГИОНА В ОТНОШЕНИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Н.А. Дьякова, ассистент, к.б.н., Л.Л. Кукуева, доцент, к.ф.-м.н., А.А. Мындра, студентка, Воронежский государственный университет, г. Воронеж

Урбанизация - одна из основных социально-экологических проблем нашего времени. В процессе становления города его природная экосистема и естественная геохимическая обстановка постепенно изменяются, и формируется новая антропогенная среда со специфическими чертами техногенного влияния. Антропогенное влияние способствует деградации растительных сообществ, изменению фитохимического и минерального состава растений. Вследствие роста урбосистем, увеличения количества автотранспорта, расширения производственных площадей вероятность загрязнения окружающих территорий вблизи источников выброса поллютантов возрастает. Одними из наиболее опасных загрязнителей биосферы в настоящее время считаются тяжелые металлы, в силу их способности к миграции по биологическим цепям [1-3].

Цель исследования состояла в изучении содержания наиболее токсичных тяжелых металлов в верхних слоях почв Воронежской области.

Выбор исследуемых районов обусловлен характером специфического антропогенного воздействия на него (табл.): химические предприятия ООО «Воронежский Гипрокаучук», ОАО «Минудобрения», ООО «БорМаш», теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) «ВОГРЭС», Нововоронежская атомная электростанция (АЭС), аэропорт, улица города (улица Ленинградская), высоковольтные линии электропередач (ВЛЭ), Воронежское водохранилище, города с развитой легкой промышленностью (Калач, Борисоглебск), зоны активной сельскохозяйственной деятельности с внесением большого количества удобрений (Лискинский, Ольховатский, Подгоренский, Петропавловский, Грибановский, Хохольский, Новохоперский, Репьевский, Воробьевский, Панинский, Верхнехавский, Россошанский районы) и в качестве сравнения - заповедная зона (Воронежский биосферный заповедник, Хоперский государственный природный заповедник). Кроме того, большое внимание уделено нами вопросу загрязнения верхних слоев почв вблизи автомобильных и железнодорожных дорог.

Отбор проб верхних слоев почв проводили на каждой исследуемой территории на глубине 1-10 см. Анализ образцов почв, отобранных на территории Воронежской области, проводили с использованием аналитического комплекса на базе атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией МГА-915МД. Определение тяжелых металлов в образцах верхних слоев почв проводили согласно «Методическим

указаниям по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства».

В изучаемых образцах определяли содержание свинца, кадмия, ртути, мышьяка (эти элементы нормируются в сельскохозяйственной продукции и других продуктах питания), и кроме того, никеля, так как в Воронежской области выявлены три крупных месторождения сульфидных медно-никелевых руд - в Эртильском, Новохоперском и Борисоглебском районах, и множество небольших месторождений. Предполагается вести добычу никелевой руды открытым способом, что несомненно повлияет на экологическую обстановку в области.

Результаты определения содержания тяжелых металлов в верхних слоях почв приведены в таблице.

Таблица

Валовое содержание тяжелых металлов в образцах верхних слоев почв

№ п/п Валовое содержание тяжелых

Район сбора металлов в почве, мг/ кг

РЬ не еа АЭ N1

1. Воронежский биосферный заповедник 4,1 0,04 0,02 0,90 2,2

2. Хоперский заповедник 4,3 0,02 0,07 0,62 5,7

3. Борисоглебский район (Губари) 4,7 0,01 0,03 0,55 2,5

4. Елань-Колено 3,2 0,04 0,06 0,78 6,7

5. Нижнедевицк 8,9 0,06 0,16 0,64 1,5

6. Острогожск 7,6 0,03 0,19 0,92 10,8

7. Семилуки 9,8 0,02 0,10 1,12 8,3

8. Нововоронеж 4,4 0,09 0,02 0,75 2,2

9. Воронеж-Нововоронеж (ВЛЭ) 12,6 0,05 0,25 1,41 20,1

10. Лискинский район 7,8 0,05 0,34 0,73 1,4

11. Ольховатский район 1,7 0,07 0,25 0,99 8,9

12. Подгоренский район 3,2 0,03 0,24 0,92 13,8

13. Петропавловский район 4,6 0,07 0,26 0,68 1,3

14. Грибановский район 6,2 0,02 0,07 1,29 11,8

15. Хохольский район 3,5 0,03 0,18 0,81 12,1

16. Новохоперский район 4,4 0,01 0,21 1,06 4,8

17. Репьевский район 3,2 0,09 0,17 1,18 6,2

18. Воробьевский район 2,7 0,06 0,10 0,65 7,3

19. Панинский район 6,8 0,10 0,24 1,25 10,8

20. Вер хнехавский район 11,5 0,09 0,30 1,34 4,8

21. Эртиль 13,1 0,11 0,32 0,72 12,9

22. Россошанский район 6,7 0,13 0,24 1,20 14,5

23. Россошь (Химическое предприятие ОАО «Минудобрения») 10,1 0,12 0,52 2,79 28,4

24. Поворино (ООО «Бормаш») 34,5 0,06 0,71 3,09 98,2

25. Борисоглебск 12,3 0,05 0,47 1,11 14,9

26. Калач 14,0 0,02 0,13 1,12 29,9

27. Вблизи теплоэлектроцентрали «ВОГРЭС» 7,3 0,16 0,09 3,81 5,3

28. Вблизи химического предприятия ООО «Воронежский Гипрокаучук» 17,3 0,15 0,12 1,63 4,2

29. Вдоль низовья Воронежского водохранилища 11,9 0,14 0,16 1,45 8,4

30. Вблизи периметрового ограждения Воронежского аэропорта 33,8 0,12 0,21 1,57 15,5

31. Улица города 15,8 0,16 0,19 1,67 6,1

32. Вдоль трассы М4 (смешанный лес) (Рамонский район) 26,5 0,09 0,68 1,90 37,3

33. 100 м от трассы М4 (смешанный лес) (Рамонский район) 12,5 0,08 0,58 1,71 26,8

34. 200 м от трассы М4 (смешанный лес) (Рамонский район) 10,11 0,02 0,21 1,17 11,2

35. 300 м от трассы М4 (смешанный лес) (Рамонский район) 7,9 0,02 0,20 1,12 8,1

Среднее трасса М4 (Рамонский район) 14,3 0,05 0,42 1,48 20,9

36. Вдоль трассы А144 (лесостепь) (Анна) 24,8 0,02 0,34 1,34 39,3

37. 100 м от трассы А144 (лесостепь) (Анна) 17,7 0,02 0,29 1,10 31,3

38. 200 м от трассы А144 (лесостепь) (Анна) 13,7 0,02 0,13 0,81 22,4

39. 300 м от трассы А144 (лесостепь) (Анна) 10,3 0,02 0,09 0,76 12,1

Среднее трасса А144 (Анна) 16,6 0,02 0,21 1,00 26,3

40. Вдоль трассы М4 (степная зона) (Павловск) 26,7 0,02 0,27 0,96 36,6

41. 100 м от трассы М4 (степная зона) (Павловск) 19,1 0,02 0,24 0,87 25,9

42. 200 м от трассы М4 (степная зона) (Павловск) 12,6 0,01 0,19 0,63 17,7

43. 300 м от трассы М4 (степная зона) (Павловск) 10,7 0,01 0,17 0,54 5,8

Среднее трасса М4 (Павловск) 17,3 0,02 0,22 0,75 21,5

44. Вдоль нескоростной автомобильной дороги (Богучар) 10,6 0,02 0,13 1,14 4,8

45. 100 м от нескоростной автомобильной дороги (Богучар) 4,1 0,01 0,09 0,98 3,9

46. 200 м от нескоростной автомобильной дороги (Богучар) 3,7 0,01 0,04 0,85 3,4

47. 300 м нескоростной автомобильной дороги (Богучар) 3,3 0,01 0,04 0,67 3,0

Среднее нескоростная автомобильная дорога (Богучар) 5,4 0,01 0,08 0,91 3,8

48. Вдоль железной дороги (Рамонский район) 30,2 0,74 0,60 1,91 38,0

49. 100 м от железной дороги (Рамонский район) 10,1 0,26 0,52 1,75 25,6

50. 200 м от железной дороги (Рамонский район) 3,8 0,07 0,45 1,42 10,2

51. 300 м от железной дороги (Рамонский район) 3,0 0,02 0,40 1,12 6,2

Среднее железная дорога (Рамонский район) 11,8 0,27 0,49 1,55 20,0

Среднее для Воронежской области 9,9 0,07 0,22 1,23 12,9

ПДК 32,0 2,1 0,5 2,0 85,0

Анализ полученных данных показывает, в целом, благополучное состояние верхних слоев почв в отношении загрязнения тяжелыми металлами. Однако выделяются некоторые изучаемые нами территории, образцы почв с которых содержат поллютанты в количестве, превышающем предельно допустимые концентрации. Так, превышено содержание свинца в образцах почв, отобранных вблизи периметрового ограждения Воронежского аэропорта и на расстоянии 700 м от предприятия машиностроения ООО «Бормаш». Вероятной причиной загрязнения почв вблизи аэропорта является использование топлива для самолетов, содержащее высокие концентрации тетраэтилсвинца в качестве присадки для повышения октанового числа. Загрязнение почв вблизи предприятия машиностроения связано, на наш взгляд, с недостаточной очисткой выбросов предприятия, занятого изготовлением теплообменного, емкостного оборудования для предприятий нефтегазоперерабатывающей, химической, металлургической, энергетической, пищевой и других отраслей промышленности, где свинец входит в большинство сплавов для повышения прочности, антикоррозийных и антифрикционных свойств.

В отношении загрязнения ртутью все образцы можно признать удовлетворительными, а содержание данного поллютанта крайне незначительным (не превышающим и 50 % от предельно допустимого содержания).

Содержание кадмия превышает ПДК в 6 из изучаемых образцов: на расстоянии 700 м химического предприятия ОАО «Минудобрения», где кадмий, вероятно, используется в качестве катализатора при химическом синтезе и для производства удобрений, так как практически все они содержат незначительные примеси кадмия; на расстоянии 700 м от предприятия

машиностроения ООО «Бормаш», где кадмий используется как антифрикционная, повышающая электро- и теплопроводность, а также износостойкость добавка в сплавы; вдоль и на расстоянии 100 м от трассы М4 в Рамонском районе, где повышение концентрации кадмия в почве можно связать с выбросами автотранспорта, а также с высоким с общим фоновым содержанием металла в почве; вдоль и на расстоянии 100 м от железной дороги в Рамонском районе, где превышение предельно допустимых концентраций кадмия связывается со строительством и эксплуатацией железных дорог, где, вероятно, используются кадмийсодержащие сплавы, а также с высоким с общим фоновым содержанием металла в почве.

Превышение предельно допустимых концентраций мышьяка отмечается в 3 изучаемых районах: на расстоянии 700 м химического предприятия ОАО «Минудобрения», выбросы которого очищаются недостаточно и где мышьяк, по всей видимости, используется для производства удобрений с добавлением инсектицидов; на расстоянии 700 м от предприятия машиностроения ООО «Бормаш», также в силу неполноты очищения выбросов в атмосферу предприятием, на котором мышьяк может добавляться к ряду полупроводниковых сплавов, в краски зеленого цвета, а также является порой примесью к железной руде; вблизи теплоэлектроцентрали «ВОГРЭС», которая более 70 лет работала на каменном угле, значительной примесью к которому являются соединения мышьяка, попадающие в выбросы предприятия (об этом свидетельствуют и значительные концентрации мышьяка в других близлежащих к ТЭЦ районах - вблизи низовья Воронежского водохранилища, вблизи химического предприятия ООО «Воронежский Гипрокаучук», на улице города (улице Ленинградской)).

Концентрация никеля превышает предельно допустимые концентрации лишь в одной точке отбора образцов - вблизи предприятия ООО «Бормаш», занятого производством разных видов оборудования. Связать превышение ПДК металла можно вновь с недостаточной эффективность очистки выбросов в атмосферу предприятием, которым данный элемент может добавляться к сплавам для создания высоких магнитных и электрических свойств, жаростойкости и коррозионной стойкостью, по которой никелевые сплавы превосходят коррозионностойкие стали. Что касается территорий, на которых разведаны крупные месторождения сульфидных медно-никелевых руд, то для образцов верхних слоев почв, отобранных в этих местах превышение ПДК не отмечается, а содержание никеля варьирует в районе средних значений концентраций металла в почвах области (для Эртильского и Борисоглебского районов) или даже вдвое меньше среднеобластных показателей (Елань-Колено, где планируется разработка месторождений).

Таким образом, из 51 исследованных образцов неудовлетворительными по содержанию тяжелых металлов оказались 8. При этом наибольшее влияние на состояние литосферы оказывают химические предприятия - ООО «Бормаш» (образец забракован по 4 из 5 показателей) и ОАО «Минудобрения» (образец забракован по 2 из 5 показателей). Кроме того, к наиболее важным

загрязнителям почв Воронежской области стоит отнести Воронежский аэропорт, ТЭЦ «ВОГРЭС», а также автомобильную трассу М4 и железную дорогу (на расстоянии 0-100 м от транспортных магистралей).

Исследования выполнены при поддержке гранта президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых -кандидатов наук (проект МК-3733.2015.5).

Список использованной литературы

1. Великанова Н.А. Анализ экологического состояния почв и оценка поглощения тяжелых металлов лекарственными растениями (горцем птичьим и подорожником большим) в городе Воронеже и его окрестностях / Н.А. Великанова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин // Экология урбанизированных территорий. - 2012. - № 4. - С.102-106.

2. Великанова Н.А. Оценка экологического состояния почв и лекарственного растительного сырья (травы горца птичьего и листьев подорожника большого) по содержанию тяжелых металлов в городе Воронеже и его окрестностях / Н.А. Великанова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин // Вестник ВГУ. Серия: Химия, Биология, Фармация. - 2012. - № 2. - С. 234-240.

3. Великанова Н.А. Изучение динамики накопления тяжелых металлов травой горца птичьего и листьями подорожника большого в процессе вегетации в городе Воронеже и его окрестностях / Н.А. Великанова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 5. - С.294; URL: http: //www.science-education.ru/105-7235.

ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВЕРХНИХ СЛОЕВ ПОЧВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

Н.А. Дьякова, ассистент, к.б.н., Л.Л. Кукуева, доцент, к.ф.-м.н., А.И. Сливкин, заведующий кафедрой, д.фарм.н., профессор, С.П. Гапонов, заведующий кафедрой, д.б.н., профессор,

А.А. Мындра, студентка, Воронежский государственный университет, г. Воронеж И.А. Самылина, заведующая кафедрой, д.фарм.н., профессор, Первый Московский государственный медицинский университет

им. И.М. Сеченова, г. Москва Л.А. Великанова, младший научный сотрудник, ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж

Источником радиационного загрязнения окружающей среды являются АЭС, предприятия по переработке отходов радиационной промышленности и