Влияние загрязнения тяжелыми металлами на эколого-биологические свойства почв г. Ростова-на-Дону

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ НА ЭКОЛО-ГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ

О.А. Капралова, С.И. Колесников

Городские почвы испытывают значительный техногенный пресс, составной частью которого является загрязнение тяжелыми металлами (ТМ) [12].

На территории крупных городов сконцентрировано большое количество различных источников ТМ (промышленные предприятия, транспорт, котельные, бытовые отходы и др.).

Считается, что среди химических элементов тяжелые металлы являются наиболее токсичными [3]. Оказывая существенное влияние на все свойства почвы, антропогенный фактор выступает в качестве важного регулятора ее биологической активности.

Ростов-на-Дону является классическим городом-миллионником, крупным промышленным центром юга России, на территории которого расположены промышленные предприятия, крупные автомагистрали и другие источники загрязнения окружающей среды ТМ.

Цель работы — исследование влияния загрязнения тяжелыми металлами на эколого-биологические свойства почв г. Ростова-на-Дону.

В качестве объектов данного исследования были использованы почвы Ростова-на-Дону. Город является мегаполисом с населением свыше 1 млн. человек, крупным промышленным центром юга России. Главными отраслями промышленности города являются машиностроение (ОАО «Ростсельмаш», ОАО «Роствертол», ООО «Алмаз», ОАО «Десятый подшипниковый завод» (ГПЗ-10), пищевая («Регата», «Тавр»), химическая («Эмпилс»).

В качестве объекта исследования выступали почвы различных городских ландшафтов с разной функциональной нагрузкой: промзон, автомобильных перекрестков (авторазвязок) и парковых зон.

Отбор 26 образцов в г. Ростове-на-Дону проводили в рекреационных зонах (парк им. Островского, Студенческий парк ДГТУ и др.); промышленных зонах (заводы «Эмпилс», «Молот», «Ростсельмаш)) и в зонах максимальной транспортной нагрузки (перекресток пр. Буденновского и ул. Красноармейской, ул. Вятской и ул. 50 лет Ростсельмаш, площадь Гагарина и др.).

В качестве фоновой использовали почву ОПХ ДонГАУ «Персиановская степь» в 40 км от Ростова-на-Дону.

Использовали общепринятые в биологии почв методы [4]. Для объединения различных биологических показателей была использована методика определения интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) почвы[5]. Интегральный показатель биологического состояния почвы был рассчитан по показателям: обилие бактерий рода Azotobacter, активность ка-талазы, активность дегидрогеназы, всхожесть семян редиса.

Для расчета ИПБС значение показателя в фоновой почве принимали за 100%, а значение показателя в почве г. Ростова-на-Дону выражали в процентах от фона. В результате для каждого почвенного образца получали значение ИПБС, которое выражено в процентах по отношению к фону (к 100%). Для оценки совокупного действия поллютантов был использован суммарный коэффициент техногенного загрязнения, рассчитываемый на основе сложения коэффициентов техногенного загрязнения отдельных элементов:

гс=£Кс-(п-1),

где - суммарный коэффициент техногенного загрязнения; п - количество загрязнителей; КЫ - коэффициент концентрации 1-го загрязняющего компонента, равный кратности превышения содержания данного компонента над фоновым значением.

Уровень загрязнения почв Ростова-на-Дону оценивали по содержанию в верхнем слое (0-20 см) почвы валовых форм ТМ и на основе суммарного показателя загрязнения 2С. Оценка валового содержания ТМ в поверхностном слое почв Ростова-на-Дону показала наличие полиэлементного загрязне-

ния. В городских почвах средние концентрации химических элементов (Си,

РЬ, Лб) выше значений для естественных почв (табл. 1). Таблица 1 - Содержание валовых форм ТМ (мг/кг) в почвах разных функцио-

нальных зон г. Ростова-на-Дону

Хи- Класс Фоновая Промзоны Автомо- Парковые ПДК мг/кг

миче- опасности почва (п = 4) бильные зоны валовое со-

ский элемент ГОСТ 17.4.1.0283 развязки

2п I 79,7 700,2 (85,6-2462) 254,0 (81,4-327,2) 212,9 (86,3-436,7) 100

ЛБ I 7,8 13,6 (8,2-23,6) 13,1 (7,1-19) 13,5 (9,2-16) 2

РЬ II 30,2 36,2 (9-82,9) 38,3 (11,4-64) 43,5 (20,9-66,7) 30

Си II 34,9 64,6 (47-70,1) 58,6 43,7-82,3) 58,4 (43,5-76) 55

N1 II 22,7 55,2 (37-68,7) 57,7 (48,5-61,4) 60,1 (42,5-65,1) 85

Со II 2,1 16,9 (9,2-18,9) 15,3 (12,3-20,5) 15,1 (9,3-21) 5

Zc - 19,73 13,12 13,06

Примечание: п - количество участков; 2С - суммарный показатель загрязнения.

В целом, оценка полученных концентраций химических элементов в почвах города по шкале опасности загрязнения почв, составленной на основе величин показателя суммарного загрязнения (2С) выявила допустимый уровень загрязнения от 1 - 15 усл. ед.) парковых зон и автомобильных развязок, умеренно опасный от 16 - 32 усл. ед.) - промзон города.

Почвы центральной части города загрязнены ТМ больше, чем Западного и Северного жилых массивов. Это связано с продолжительным воздействием (с конца 19-го века) промышленных предприятий на почву в центре города и влиянием крупных авторазвязок в настоящее время.

В результате исследования, проведенного в мае 2010 г., было установлено, что в ряде случаев содержание в почве цинка, мышьяка, меди, свинца и никеля существенно превышает значения предельно допустимой концентрации (ПДК). Максимальное превышение ПДК - 2462 мг/кг (в 37 раз) было за-

фиксировано для цинка в районе завода «Эмпилс», крупнейшего российского производителя лакокрасочных покрытий и оксида цинка (цинковых белил), расположенного в центре города. Также превышение ПДК для цинка было отмечено во всех других образцах, включая образцы из парковых зон: парк «Плевен» - 92 мг/кг, парк «Дружба» - 100 мг/кг, парк «Осенний» - 133 мг/кг, парк ДГТУ - 437 мг/кг, парк Островского - 434 мг/кг.

Максимальное превышение ПДК (в 2,7 раза) было зафиксировано для меди в районе завода «Эмпилс» - 82,3 мг/кг, также высокое содержание меди в районе завода «Молот» - 71 мг/кг, на авторазвязке Нагибина/Нариманова -70,1 мг/кг, где транспортный поток один из самых высоких в городе.

Максимальное превышение ПДК (в 4 раза) было зафиксировано для свинца в районе завода «Эмпилс» - 82,9 мг/кг, и на загруженных транспортным движением автомобильным развязках - на площади Гагарина - 60,7 мг/кг, на пересечении улицы Мечникова и проспекта Буденновского - 63,9 мг/кг, на пересечении улиц Добровольского и Королева - 59,9 мг/кг. Результаты исследования биологических свойств почв представлены в табл. 2. Таблица 2 - Эколого-биологические свойства почв разных функциональных

зон г. Ростова-на-Дону

ИПБС

Актив- Активность Обилие бак- (средн.

Легенда ность ката-лазы дегидрогина-зы терий рода Л2о1оЪас1вх Всхожесть )

«Персиановская степь»

(фон) 100 100 100 100 100

Промзоны г. Ростова-

на-Дону 46 71 53 91 65

Автомобильные пере-

крестки г. Ростова-на-

Дону 50 82 78 95 76

Парки г. Ростова-на-

Дону 49 93 89 96 82

Среднее значение ИПБС по функциональным зонам варьируется от 82% до 65%. Максимальное значение ИПБС - 82 % характерно для почвы, отобранной в парке «Плевен», 83% - в парке «Дружба», 88% - в парке им. В.

Черевичкина. Минимальные значения ИПБС - 56% зарегистрированы в почвах, отобранных близ завода «Ростсельмаш», 62% в почве транспортного кольца РИИЖТа.

В результате исследования мы пришли к следующим выводам:

1. Установлен допустимый уровень загрязнения (СПЗ от 1 - 15 усл. ед.) почв парковых зон и автомобильных развязок, умеренно опасный (СПЗ от 16 - 32 усл. ед.) почв промзон города Ростова-на-Дону.

2. Почвы центральной части города загрязнены ТМ больше, чем Западного и Северного жилых массивов. Это связано с продолжительным воздействием (с конца 19-го века) промышленных предприятий на почву в центре города и влиянием крупных авторазвязок в настоящее время.

3. В ряде случаев содержание в почве цинка, мышьяка, меди, свинца и никеля существенно превышает значения предельно допустимой концентрации.

4. Уровень загрязнения ТМ почв различных функциональных зон г. Ростова-на-Дону нарастает в ряду: парковые зоны < авторазвязки < промзоны.

5. Уровень биологической активности почв находится в обратной зависимости от содержания в почве ТМ: промзоны < авторазвязки < парковые зоны.

6. В большинстве случаев наблюдалась прямая зависимость между концентрацией загрязняющего вещества и степенью ухудшения свойств почвы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Приваленко В.В. Геохимическая оценка экологической ситуации в г. Ростове-на-Дону. - Ростов н/Д: МГП Геоинформ, 1993. - 167 с.

2. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологическое состояние и функции почв в условиях химического загрязнения. - Ростов н/Д: Изд-во Ростиздат, 2006. 385 с.

3. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.

4. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Методология исследования биологической активности почв на примере Северного Кавказа // Научная мысль Кавказа. Изд-во СКНЦВШ. 1999. № 1. С. 32-37.

5. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д: Изд-во Рост. ун-та, 2003. 204 с.