ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ

GLOBAL ENVIRONMENTAL PROCESSES
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ
ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ПУЩИНО
МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
Р.В. Черничкин1,2, аспирант; А.А. Присяжная3, к.б.н.; Г.В. Митенко3;
С.Н. Смарыгин1, к.х.н., доцент
1
РГАУ–МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва
2
ООО «Энергодиагностика», Москва
3
Институт фундаментальных проблем биологии РАН, Пущио Московской области
Проведен анализ содержания тяжелых металлов (Cu, Mn, Cu, Pb) в почвах города Пущино, построена картограмма распределения ТМ по территории города и его
окрестностям. Проанализирована корреляция между содержанием тяжелых металлов,
по которой можно судить о путях поступления загрязняющих веществ в почву.
ASSESSMENT OF HEAVY METAL IN THE SOILS OF THE URBAN AREAS
(BY THE EXAMPLE OF THE TOWN OF PUSHINO, MOSCOW REGION)
Ruslan V. Chernichkin1,2, postgraduate student; A.A. Prisyazhnaya3, PhD;
G.V. Mitenko3; S.N. Smarygin1, PhD, Assisrtant Professor
1
Russian State Agrarian University named after K.A. Timiryazev, Moscow
2
OOO «Energodiagnostica», Moscow
3
Institute of Basic Biological Problems RAS, Pushchino, Moscow region
Analysis of heavy metals’ (Cu, Mn, Cu, Pb) content in the soil of the town of Pushchino
and its suburbs, and the cryptogram of their occurrence were made. Correlation of heavy metals
content was analyzed, which allows to determine how the contaminated materials get into soil.
В современных исследованиях в области экологии и природопользования
большое внимание уделяется анализу почв на содержание тяжёлых металлов
(ТМ), поскольку содержание ТМ в почвенном покрове отражается на функционировании почв, на структуре растительного покрова территории, а также на экологическую ситуацию в целом, включая здоровье населения. Целью настоящей
работы было проведение анализа содержания тяжелых металлов в почвах малого
города Пущино с последующим обобщением и анализом полученных данных.
Объекты и методы исследований. Для анализа содержания ТМ в почвенном покрове был выбран самый распространенный и широко применяемый
метод – атомно-абсорбционная спектрометрия [4, 5].
Территория г. Пущино была покрыта регулярной сеткой с постоянным
размером ячеек 250×250 м. Такой размер обеспечивает полное покрытие проявлений геопатогенеза локального характера в ландшафте, и в то же время, соответствует представлениям о минимальной площади устойчивого существования лесного ценоза. Подробнее метод изложен в работе [1].
451
ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
При проведении учетов на местности, для определения границ квадратов
использовался спутниковый навигатор Global Position System (GPS). Точность
определения составила около восьми метров, что представляется вполне достаточным при выбранном масштабе. Дополнительная корректировка осуществлялась по азимутальным объектам.
По полученным данным с помощью геоинформационной системы
«ArcViewGIS 3.2» была построена серия карт распределения исследуемых величин. При обработке полученных данных центр каждого квадрата был принят
за точечный объект, которому присваивалась атрибутика полученных среднеарифметических величин исследуемого показателя для каждой ячейки [1, 2].
Результаты и обсуждения. Данные обработки полученных материалов
приведены в табл. 1. Наряду с полученными значениями в таблице 2 указаны
ПДК каждого из исследуемых элементов [3], а также содержание тяжелых металлов в почве на контрольной, условно чистой территории.
Таблица 1
Результаты экспериментального анализа содержания тяжелых металлов (ТМ)
в почвах малого города Пущино и его окрестностей
Квадрат
Содержание ТМ в почвах, мг/кг
Cu
Mn
Pb
Zn
2
3
4
5
A11
1,755
111,233
1,125
1,64
C10
4,737
46,562
2,477
9,34
C4
6,529
128,398
9,252
9,221
C5
3,587
53,949
2,255
8,552
C6
5,166
249,954
5,541
10,925
C7
4,179
134,851
4,123
10,867
C8
5,162
91,63
5,431
8,771
C9
5,618
82,946
2,355
8,346
D10
3,412
366,337
2,557
7,791
D11
2,543
110,358
1,482
6,451
D4
5,792
136,129
4,916
9,252
D5
4,678
159,908
3,559
9,864
D6
6,658
188,027
4,151
9,688
D7
5,525
44,785
2,933
11,188
D8
4,702
86,225
5,785
9,815
D9
3,754
48,892
2,431
9,208
E10
3,49
50,146
4,028
8,558
E11
5,368
118,92
4,287
9,664
E4
4,052
65,155
3,998
8,933
1
452
GLOBAL ENVIRONMENTAL PROCESSES
Продолжение таблицы 1
1
2
3
4
5
E5
3,855
240,05
2,008
7,419
E6
5,75
233,276
4,386
9,455
E7
3,692
64,69
3,478
8,701
E8
3,712
59,597
3,608
8,486
E9
4,393
146,754
3,986
6,882
F5
6,606
102,313
4,483
9,615
F6
5,863
163,141
4,278
8,715
F7
5,586
246,56
4,853
8,87
F8
5,382
115,328
4,006
9,521
F9
5,784
501,27
4,356
7,454
I1
5,605
572,774
4,076
9,273
I10
3,689
791,32
2,193
8,539
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в почве условно «чистой» территории и их ПДК (по [3])
Тяжелые металлы
Содержание в почве Грызловского леса, мг/кг
ПДК (валовое содержание с учетом фона), мг/кг
Cu
Mn
Pb
Zn
4,115
55,664
1,758
8,396
55
1500
30
100
На основании приведенных данных построены карты пространственного
распределения содержания тяжелых металлов в почвах города и его окрестностей (рис. 1–4).
Рис. 1. Пространственное распределение содержания марганца в почвах на территории города
Пущино и его окресстностей
453
ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 2. Пространственное распределение содержания меди в почвах на территории города
Пущино и его окресстностей
Рис. 3. Пространственное распределение содержания цинка в почвах на территории города
Пущино и его окресстностей
По результатам корреляционного анализа содержания ТМ (табл. 3) можно судить о природе загрязнения территории и его источнике. Так, высокие
коэффициенты корреляции свидетельствуют в пользу заключения о том, что
путь поступления и источник загрязнения одинаковы. В нашем случае наибольшее значение оказалось между содержанием меди и свинца (0,65); меди
и цинка (0,60), то есть с 65 % вероятностью можно говорить о том, что путь,
454
GLOBAL ENVIRONMENTAL PROCESSES
Рис. 4. Пространственное распределение содержания свинца в почвах на территории города
Пущино и его окресстностей
источник и время поступления данных
загрязняющих веществ одинаковы. В то
же время поступление марганца, по всей
вероятности, имеет другую природу и не
ТМ
Cu
Mn
Pb
связано с антропогенной деятельностью.
Mn
0,082232
–
–
В ходе исследований превышение ПДК
Pb
0,653928
-0,02221
–
тяжелых металлов в почвах города не
обнаружено.
Zn
0,601474
-0,05072 0,453578
В дальнейшем полученные данные о
содержании тяжёлых металлов в почвах будут использованы для комплексного
анализа экологической ситуации в городе, включая здоровье населения.
Таблица 3
Корреляционный анализ содержания тяжелых металлов в почвах города Пущино
и его окрестностей
Литература
1. Калугина О.Г., Присяжная А.А., Снакин В.В. Комплексная оценка экологического состояния
территории (на примере малого города Пущино Московской области).// Биосфера–Почвы–Человечество: Устойчивое развитие / Отв. ред. Снакин В.В. М.: НИА-Природа, 2011. С 155–167.
2. Комплексное экологическое картографирование. М.: Изд-во МГУ, 1997. 147 с.
3. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почвах и допустимые
уровни их содержания по показателям вредности (по состоянию на 01.01.1991.Госкомприрода
СССР, № 02-2333 от 10.12.90).
4. Федорец Н.Г. Методика исследования почв урбанизированных территорий. – Петрозаводск:
Карельский научный центр РАН, 2009. 84 с.
5. Хавезов И., Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ. Л.: Химия, 1983. 144 с.
455