ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ГОРОДА САРАНСКА

Эколого-геохимическая оценка загрязнения почв городов включает в себя: анализ распределения загрязняющих веществ в различных компонентах ландшафта; изучение связей между ними; оценку геохимической трансформации среды под воздействием промышленной и муниципальной деятельности; эколого- геохимическое зонирование города. Исследование указанных вопросов сталкивается с проблемами возраста почв [9], взаимодействия загрязняющих веществ в системе «почва-воздух» и «почва-вода» [2, 5, 7, 8].

В результате антропогенного воздействия почвенный покров на территории города значительно изменен и представлен урбаноземами. Наибольшее изменение структуры почвенного покрова наблюдается в промышленных и селитебно-транспортных ландшафтах, где на значительной территории они перекрыты техногенными отложениями, мощность которых на отдельных участках превышает 1 м. Еще большую мощность (до 5 м) техногенные отложения имеют в жилых кварталах центральной части города в районе ул. Терешковой и на территории ОАО «Биохимик». Это связано с засыпкой техногенным грунтом расположенных здесь оврагов и ложбин.

На остальной территории степень изменения почв в селитебных городских ландшафтов в значительной степени зависит от этажности застройки. Наименьшие площади распространения техногенных образований отмечаются в жилых кварталах с одноэтажной застройкой, а наибольшие – в многоэтажных жилых массивах с высокой плотностью застройки. Причем возле кирпичных жилых многоэтажных домов техногенных отложений накапливается больше, чем в кварталах с панельным домостроением, что связано с технологией строительства.

Выбросы автотранспорта и промышленных предприятий характеризуются полиэлементностью химического состава, что приводит к накоплению в депонирующих средах различных ассоциаций химических элементов. Причем воздействие одних химических элементов на организм человека, как правило, усиливается в присутствии других [1, 3, 4].

Почвы жилых кварталов характеризуются аномальной концентрацией свинца, меди, цинка, скандия. В селитебной зоне, расположенной возле промышленных предприятий, накапливаются также олово, молибден и другие химические элементы, характерные для выбросов данных предприятий. В поймах рек почвы характеризуются низким уровнем загрязнения. Средний уровень отмечается в селитебных, промышленных и на отдельных участках транспортных и агротехногенных функциональных зон и имеет ограниченное распространение [10].

В Саранске за один год на один квадратный метр территории выпадает 646 граммов загрязняющих веществ и практически вся территория города характеризуется аномальными содержанием металлов в верхнем слое почв (особенно свинца). Существуют территории с содержанием в почве свинца в 3-10 раз выше фоновых концентраций. Более 80 % территории города характеризуются уровнями содержания свинца, превышающими ПДК.  Высокая  степень  техногенного  загрязнения  почв  города  свинцом  четко  фиксируется  данными, полученными при изучении особенностей распределения этого металла в профиле городских почв. Наиболее сильное и стабильное загрязнение свинцом характерно для территории Саранского электролампового завода, а также в районе северного жилого массива (ТЭЦ-2). 

Анализ данных  по структуре загрязнения территории города ртутью свидетельствует о том, что для подавляющей части города загрязнение этим металлом не является критическим. Так более 80% территории города характеризуется ее фоновыми уровнями в почвах. Но существуют значимые по размерам техногенные ареалы ртути. Они приурочены к промзоне Саранского электролампового завода и его окрестностям, району ТЭЦ-2, Ромодановскому шоссе и центральной части города.

Производство люминесцентных ртутных ламп на Саранском электроламповом заводе организованно с начала 1960-х годов. Начиная с 1965 г. ежегодно выпускалось 30-35 млн. ламп, при этом использование ртути в технологическом процессе составляло 5.5 тонн. По данным завода в течение первых 15 лет в атмосферу города поступало до 200-400 кг ртути в год. В 1976 г. в цехах, где шло использование ртути, были установлены угольные адсорберы. Это позволило снизить выбросы ртути до 62 кг в год. Таким образом, максимальное количество ртути, поступившее в атмосферу за весь период, составляет примерно 6 тонн. Но, естественно, присутствие повышенных содержаний ртути в окружающей среде является наличие постоянных ее источников [11].

Другие изученные химические элементы по характеру площадного распределения и интенсивности концентрирования четко разделяются на три группы (Табл.1).

Таблица 1  

Классы химических веществ по опасности

Для первой группы, включающей цинк и олово, характерно развитие довольно обширных слабоконтрастных ареалов рассеяния (до 43% площади города). Но встречаются аномалии с более высокими концентрациями металлов. Для  цинка они тяготеют к району Саранского электролампового завода, центру города, северной промзоне, микрорайону «Светотехника» и «Заречный»; для олова – главным образом к заводу Саранского электролампового завода и центру города. Вторая группа химических элементов включает никель, молибден, стронций. Для них характерны слабоконтрастные по площади техногенные ареалы. Слабо контрастные аномалии никеля занимают более 17% территории города. Отмечаются более контрастные по фону аномалии никеля в районе «Резинотехники» и аэропорта. Стронций и молибден фиксируются в промзоне Саранского электролампового завода, также в микрорайоне «Заречный», стронций обнаруживается в и центральной части города. Эти металлы встречаются незначительными пятнами почвах по всей территории города. В третью группу входят медь, ванадий, барий, бор, серебро, висмут, скандий, кобальт, иттрий, для которых фиксируются незначительные по площади и слабоконтрастные по интенсивности аномалии, преимущественно приуроченные к северной и северо-западной части города. В то же время фиксируются их концентрации, превышающие фон в 3- 10 раз и более. Несмотря на то, что названные химические элементы в целом отличаются слабоконтрастными и незначительными по площади техногенными аномалиями, их присутствие в почве свидетельствует о существенном «металлическом» прессе на окружающую среду города. Если в качестве нормативных величин использовать ПДК, применяемые в ряде стран Западной Европы, то можно констатировать, что на территории города фиксируются участки почв с превышением ПДК для цинка, молибдена, меди, хрома, кобальта, никеля, кадмия, олова, сурьмы, фтора.

Таким образом, наиболее интенсивное загрязнение территории города связано с поступлением в окружающую среду больших количеств свинца, что приводит к формированию в почвенном покрове значительных по площади техногенных аномалий. В целом, формирующиеся в пределах города зоны загрязнения отличаются полиэлементаpным составом, что определяет высокую суммарную степень техногенной нагрузки на окружающую среду. Так, около 38 % территории города характеризуется допустимым уровнем загрязнения, что отвечает, согласно существующим критериям, наиболее низкому уровню заболеваемости и минимальной частоте встречаемости функциональных отклонений. Более 46% территории находится в умеренно опасной зоне загрязнения (при таких уровнях воздействия уже фиксируется увеличение общей заболеваемости). Около 16 % площади города относится к территории с опасным уровнем загрязнения. Это выражается в увеличении общей заболеваемости, в росте числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, с нарушением функционального состояния сеpдечно-сосудистой системы. К территориям с чрезвычайно опасным  уровнем загрязнения относится около 1 % площади города.

Анализ техногенных геохимических аномалий в почвенном покрове города свидетельствует о чрезвычайно высоком и стабильном загрязнении городской среды широким комплексом тяжелых металлов. По общей структуре и масштабам загрязнения территории г. Саранск может быть отнесен к сильно загрязненным городам страны.

Список литературы

1.     Безуглова О.С. О биологической активности городских почв / О.С. Безуглова, С.Н. Горбов, В.Н. Давидчик, Н.В. Евсеева, Е.Г. Юркова // Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды. - 1999.- № 3. - С. 39-41.

2.     Кочуров Б.И. Анализ эколого-хозяйственного состояния территории муниципального образования / Б. И. Кочуров, П.И. Меркулов, С. В. Меркулова // Проблемы региональной экологии. - 2004. - № 1. - С. 46-59.

3.     Макаркин Н.П. Геоэкологический анализ территории этногенеза мордовского народа (на примере муниципального образования «Ковылкино») / Н.П. Макаркин, П.И. Меркулов, С. В. Меркулова. – Саранск: Изд-во Морд. ун-та, 2003. – 156 с.

4.     Меркулов П.И. Анализ структуры землепользования территории Республики Мордовия / П. И. Меркулов, А.Ф. Варфоломеев, С.В. Меркулова, А.В. Люгзаев, Т.А. Сайгушкина // Юг России: экология, развитие. - 2007. -№ 3. - С. 77-84.

5.     Меркулов П.И. Динамика самоочищающей способности атмосферы и биоклиматическая характеристика города Саранска / П.И. Меркулов, С.В. Меркулова, К.О. Колокотрони // Проблемы региональной экологии. - 2009. - № 5. - С. 192-198.

6.     Меркулов П.И. Пространственно-временная изменчивость режима увлажнения и ее влияние на здоровье населения республики Мордовия / П.И. Меркулов, С.В. Меркулова, С.Е. Хлевина, С.В. Сергейчева // Проблемы региональной экологии. - 2012. - №5. - С. 132-138.

7.     Меркулова С.В. Динамика климатического режима и его региональные аспекты (на примере Республики Мордовия) / С.В. Меркулова, П.И. Меркулов, С.В. Сергейчева // Региональные эффекты глобальных изменений климата (причины, последствия, прогнозы). – Воронеж: Изд-во «Научная книга». - 2012. - С. 153-155.

8.     Меркулова С.В. Тенденции изменения состояния атмосферного воздуха города Саранска в первое десятилетие XXI века / С.В. Меркулова, С.Е. Хлевина, П.И. Меркулов // Академический журнал Западной Сибири. - 2014. - Т. 10. - № 2. - С. 26-27.

9.     Михайлов Н.Н. Радиоуглеродное датирование голоценовых отложений горных районов южного обрамления СССР / Н.Н. Михайлов, Е.В. Максимов, М.Г. Козырева, С.И. Ларин, П.И. Меркулов, С.Б. Чернов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7: Геология. География. - 1989. - № 1. - С. 57-62.

10. Обухов А.И. Биогеохимия тяжелых металлов в городской среде / А.И. Обухов, О.М. Лепнева // Почвоведение. – 1989. - № 5. – С. 610-615.

11. Щетинина А.С. Почвенный покров и почвы Мордовии / А.С. Щетинина. – Саранск: Изд-во Морд. ун-та, 1988. – 200 с.