Геоинформационный мониторинг химического загрязнения почв различных функциональных зон города Оренбурга

Литература

1. Кучеренко В.Д., Черняхов В.Б. Закономерности накопления в растительности типоморфного комплекса элементов мед-ноколчеданных месторождений // Микроэлементы в биосфере и их применение в сельском хозяйстве и медицине. Улан-Удэ, 1972. С. 211-213.

2. Кучеренко В.Д., Черняхов В.Б. Микроэлементы в степной и солонцово-солончаковой растительности Оренбургской области // Почвы Южного Урала и Поволжья. Уфа, 1960. Вып. 4. С. 167-171.

3. Ковальский В.В., Петрунина Н.С.. Геохимическая экология и эволюционная изменчивость растений // Доклады АН СССР. 1964. Т. 159. № 5. С. 1175-1178.

4. Малюга Д.П. О биогеохимических провинциях на Южном Урале // Доклады АН СССР. 1950. Т. 70. № 2. С. 257-259.

5. Скырлыгина-Уфимцева М.Д., Черняхов В.Б. Некоторые аспекты геохимической экологии растений медноколче-данных месторождений оренбургского Урала // Биологи-

ческая и практическая роль микроэлементов. Рига, 1972. С. 187-191.

6. Черняхов В.Б., Пименов Г.Г. К вопросам по медной биогеохимической провинции в оренбургском Предуралье // Тезисы докладов VII конференции по химизации сельского хозяйства. Оренбург: ОСХИ, 1966. С. 121-127.

7. Черняхов В.Б., Калинина О.Н., Алексеев М.И. Распределение тяжёлых металлов в растительном покрове Яман-Касинского месторождения // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Оренбург: ОГУ, 2012. С. 844-851.

8. Черняхов В.Б., Куделина И.В., Фатюнина М.В. Биогеохимические ореолы Джусинского месторождения // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Оренбург: ОГУ, 2012. С. 838-844.

9. Черняхов В.Б. Параметры геохимических ореолов в растительной среде Весеннего месторождения / В.Б. Черняхов, И.В. Куделина, М.В. Фатюнина, Т.В. Леонтьева // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Оренбург: ОГУ, 2014. С. 1085-1090.

Геоинформационный мониторинг химического загрязнения почв различных функциональных зон города Оренбурга

М.Ю. Гарицкая, к.б.н, Д.А. Маркин, магистрант, Я.С. Ивле-

ва, магистрант, ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ

Человеческая деятельность стала глобальным фактором трансформации окружающей среды и мощным ландшафтообразующим условием. В результате антропогенной деятельности человека происходят резкоскоростные изменения в составе и строении почв. Неуклонно уменьшается площадь почвенного покрова за счёт строительства новых предприятий и городов, прокладки дорог и линий высоковольтных электропередач, затопления сельскохозяйственных угодий при строительстве гидроэлектростанций. Загрязнение почв приводит к изменению её состава и структуры. В первую очередь изменения затрагивают её биологические свойства: снижается общая численность микроорганизмов, видовое разнообразие, интенсивность микробиологических процессов, активность почвенных ферментов. Всё это ведёт к частичной, а в некоторых случаях к полной утрате плодородия почв. Учитывая, что почва является экологическим узлом биосферы, обеспечивает сопряжение биологических и геологических круговоротов, нарушение микробиологических и биологических процессов в почве неизбежно отражается на функционировании системы в целом [1, 2].

Накопление в почве токсикантов и продуктов их взаимодействия с минеральными и органическими компонентами приводит к изменению её химического состава и физико-химических свойств. В результате подобных изменений почва сама может стать токсичной средой для роста и развития растений, источником загрязнения промышленными выбросами, а также продуктами их трансформации и других компонентов биосферы. Поэтому одной из задач геохимического мониторинга является оценка степени химического загрязнения почвенного покрова [3].

Почва обладает уникальной способностью извлекать из атмосферного воздуха загрязняющие вещества во время выпадения осадков или сухого осаждения загрязняющих веществ, сорбировать на своей поверхности атмосферные выпадения и аккумулировать их в своей массе. Поэтому целью наших исследований являлась оценка экологического состояния почв в зависимости от функционального назначения и различной антропогенной нагрузки в пределах города и в пригородной зоне г. Оренбурга.

Материал и методы исследования. Ранее нами проводились исследования степени загрязнения снежного покрова города Оренбурга с последующим картированием зон экологического неблагополучия. Пробы почв отбирали в тех же точках: в придорожных зонах 15 улиц города, на расстоянии до 50 м от дорожного полотна. Количество проб зависело от протяжённости улицы и интенсивности движения. В качестве источника загрязнения рассматривались два предприятия, находящиеся в черте города, это ОАО «Гидропресс», ОАО «Завод бурового оборудования». Отбор проб осуществляли на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и на расстоянии до 1000 м от источника по восьми направлениям. В пригородной зоне пробы отбирали в трёх посёлках: Пригородный, Овощевод и Старые Ростоши, на территории которых нет промышленных предприятий и интенсивного транспортного движения. Всего было отобрано около 150 проб. Исследованием было охвачено шесть функциональных зон города, а именно: центральная (включающая историческое ядро города), промышленная, коммунально-складская, селитебная, зона внешнего транспорта и пригородная [4].

Комплексная оценка степени загрязнения почвенного покрова осуществлялась по коэффициенту концентрации (К) и показателю химического

загрязнения почв (ПХЗ), который определяется по формуле:

ПХЗп = К + К2 +... + Кп = У К = С,

п 12 п ^^^ I

¡-1 Сф

где К — коэффициент концентрации 1-го загрязняющего вещества;

С — концентрация г-го загрязняющего компонента, мг/кг;

Сф — фоновая концентрация г-го компонента, мг/кг [5].

В почве определяли рН и содержание тяжёлых металлов. Отобранные пробы анализировали по общепринятым методикам. Фоновые пробы отбирали на значительном расстоянии от города в районе, где нет крупных транспортных магистралей, железной дороги и промышленных предприятий.

Оценку экологической ситуации, складывающейся на территории г. Оренбурга по степени загрязнения почвенного покрова, проводили согласно критериям, приведённым в таблице 1.

По итогам химического анализа проб были составлены карты в кроссплатформенной геоинформационной системе ArcGIS 10.3 для каждого загрязняющего вещества и суммарного химического загрязнения почв исследуемой нами территории. Для графического представления был использован метод интерполяции. Ранжирование по цвету произведено с целью выявления зон с наиболее неблагоприятной ситуацией.

Результаты исследования. Исходя из концентраций загрязняющих веществ в почве можно сделать вывод, что приоритетными являются гидрокарбонат- и хлорид ионы, концентрации которых составляют 12962 — 133 мг/кг, 813 — 79 мг/кг соответственно. Содержание ионов аммония изменяется от 241 до 25 мг/кг.

По коэффициенту концентрации приоритетными являются хлорид ионы, так как превышение фона по ним прослеживается во всех без исключения пробах, в том числе и в пригородной зоне, и находится в интервале 1—16 раз. По всей видимости, это связано с применением противогололедных средств, содержащих хлорид натрия, который с талыми водами поступает в почву и аккумулируется там.

Максимальное превышение по хлоридам наблюдается в районе завода бурового оборудования (16,6 раза), улице Степана Разина (15,6—13,7 раза), проезде Знаменском (12,7 раза), улице Родимцева, пр. Победы (10 раз), завода «Гидропресс» (7,8—6,5 раза).

В 80% проб почв прослеживается превышение фона по гидрокарбонат ионам. В центральной зоне города оно достигает 16 раз, а в зоне внешнего транспорта до 10 раз. Исключение составляет пригородная зона, где ни в одном из посёлков не было зафиксировано превышение фона по гидрокарбонатам. Карбонат ионы в почвах отсутствуют, так как большая часть проб имеет рН в интервале от 4,6 до 6,5. В пригородной зоне рН почвенных вытяжек составляет 7,14—7,55.

Среди металлов во всех исследуемых пробах максимальные значения коэффициента превышения наблюдаются по цинку в придорожных зонах улиц и в районе завода «Гидропресс» и составляют 3,8—11,1 раза. В пригородной зоне превышение фоновых значений наблюдается в 1,7—2,8 раза.

Ранжирование по значениям рН почвенных вытяжек позволяет отнести большую часть исследуемой нами территории города к зоне с чрезвычайной экологической ситуацией. В районе коммунально-складской зоны и зоны промышленных предприятий складывается зона экологического бедствия. Наблюдается подкисление почв, что в свою очередь может привести к увеличению подвижности тяжёлых металлов в почве и более лёгкому усвоению их растениями и далее продвижению по пищевым цепям. В нашем случае приоритетным в почвах

Рис. - Карта зон экологического неблагополучия г. Оренбурга по загрязнению почв

1. Критерии оценки степени химического загрязнения объектов окружающей среды

Показатель Параметры

экологическое бедствие чрезвычайная экологическая ситуация относительно удовлетворительная ситуация

Суммарный показатель химического загрязнения почв, ПХЗ >128 32-128 <16

является цинк, а при значениях рН 5,5-7,5 он переходит в подвижную форму.

По показателю химического загрязнения почв территории, прилегающие к заводам бурового оборудования и «Гидропресс», находящиеся в районе улиц Шевченко, Салмышской, Комсомольской, пр. Дзержинского, Терешковой, пр. Знаменского, также относятся к зоне с чрезвычайной экологической ситуацией (ПХЗ = 32-128).

Пригородная зона города Оренбурга характеризуется как территория с относительно удовлетворительной экологической ситуацией, так как показатель химического загрязнения почв составляет 10,9-11,4.

Остальные исследуемые зоны по значениям химического загрязнения почв можно отнести к территориям с напряжённой или критической экологической ситуацией.

Согласно полученным значениям показателя химического загрязнения почв и ранжирования территории была составлена карта города Оренбурга с выделением зон экологического неблагополучия (рис.).

Литература

1. Бернард Н. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 2003. 311 с.

2. Климентьев А.И. Почвенно-экологические основы степного землепользования (эрозионные процессы, мониторинг эродированных почв, ландшафтная адаптация систем земледелия Оренбургской области). Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 248 с.

3. Гарицкая М.Ю. Оценка экологического благополучия территории по состоянию растительных биогеоценозов: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Оренбург: ОрГМА, 2004. 184 с.

4. Гарицкая М.Ю. Мониторинг загрязнения снежного покрова территории города Оренбурга с использованием геоинформационного картирования / М.Ю. Гарицкая, А.С. Степанов, Д.А. Маркин, Я.С. Ивлева // В мире научных открытий: научный журнал. Красноярск, 2015. С. 1262-1270.

5. ГОСТ 17.4.3.04-85 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения».

Оценка экологического состояния почвенного покрова и подземных вод месторождения Весеннее

И.В.Куделина, ст. преподаватель, Т.В.Леонтьева, ст. преподаватель, М.В. Фатюнина, ст. преподаватель, ФГБОУВО Оренбургский ГУ

Месторождение Весеннее расположено в Малдыгулсайском рудном районе Джусинско-Мандыгулсайской рудоносной зоны средне-верхнедевонского возраста. В тектоническом отношении оно приурочено к восточному крылу Мандыгулсайской горст-антиклинали вблизи восточного контакта Кошенсайского гранитоид-ного массива. В настоящее время находится в резерве [1, 2].

Цель исследования - оценка экологического состояния почвенного покрова и подземных вод в пределах Весеннего медноколчеданного месторождения.

Задачи исследования:

1) рассмотреть состав, строение и формирование почвенного покрова и подземных вод месторождения;

2) выявить закономерности распространения в этих средах химических элементов;

3) установить взаимосвязь аномального содержания химических элементов со строением рудных тел месторождения.

Исследование проводилось на территории Оренбургской области в пределах медноколчеданного месторождения Весеннее. Объектом исследования являлись почвы и подземные воды данной территории. В ходе исследования были использованы следующие методы: анализ фондовых и литературных источников по месторождению, статистический, математический.

Результаты исследования. Почвы участка относятся к тёмно-каштановым преимущественно солонцеватым разновидностям. Большая часть площади принадлежит ортоэлювиальному ландшафту на коре выветривания. И только в южной части участка, вдоль русла реки Аралчи и её притока -неоэлювиальный и супераквальный ландшафты на четвертичных делювиально-аллювиальных отложениях. Здесь появляются луговые разности почв. Цепь элементарных ландшафтов завершает русло реки Аралчи [3].

Осевая, наиболее возвышенная часть участка характеризуется выходом на поверхность коренных пород и коры выветривания по ним. Почвы, находящиеся здесь, маломощны в связи со значительным развитием эрозии. На большей части площади почвообразующими породами являются также коры выветривания, в значительной степени ожелезнённые. Почвы - тёмно-каштановые, преимущественно солонцеватые, среднемощные.

В рассматриваемых почвах концентрации глинистых минералов, гидроокислов алюминия и железа, солей в нижних горизонтах почв обусловливают создание адсорбционных и щелочных барьеров для химических элементов. Наибольшая концентрация химических элементов - меди, цинка, кобальта, молибдена наблюдается в нижнем горизонте.

Изучение форм нахождения химических элементов в основных компонентах рассматриваемых почв показало, что с легкоподвижными солями рудные элементы практически не связаны. Большая связь наблюдается с труднорастворимыми солями - гипсами и карбонатами. Концентрация подвижных форм химических элементов растёт параллельно