авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное государственное автономное образовательное учреж-

дение высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет

имени М.В. Ломоносова»

ПОПОВА Л. Ф.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

УРБОЭКОСИСТЕМЫ АРХАНГЕЛЬСКА

Монография

Архангельск – 2014

Дается биогеохимическая оценка экологического состояния и степени загрязнения тяжлыми металлами компонентов природной сре ды г. Архангельска. Рассматриваются изменение физико-химических свойств почвы и особенности кумуляции, миграции, трансформации и транслокации химических соединений в урбоэкосистеме города.

Предназначена для специалистов по охране окружающей среды, при родопользователей, биологов, почвоведов, экологов и химиков, занимаю щихся вопросами изучения и мониторинга почвенно-растительного покрова урбоэкосистем. Будет полезна аспирантам, магистрантам и студентам эколо го-химических и эколого-биологических специальностей.

Табл.56. Библиогр. 251 назв. Ил. Работа выполнена с использованием оборудования Центра кол лективного пользования научным оборудованием «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... ГЛАВА 1. ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ АРХАНГЕЛЬСКА............................................................................. 1.1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНОГО КОМПЛЕКСА....................... 1.2. ИСТОЧНИКИ И ВИДЫ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ............................ 1.2.1. Атмосферный воздух................................................................... 1.2.2. Поверхностные воды................................................................... 1.2.3. Почвы............................................................................................. ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.......................... ГЛАВА 3. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ГОРОДСКОЙ ЭКОСИСТЕМЫ К ЗАГРЯЗНЕНИЮ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ.............................................

................................................. 3.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА............. 3.1.1. Агрохимическая характеристика почв....................................... 3.1.2. Изменение физико-химических параметров в профиле почв. 3.2. СОДЕРЖАНИЕ БИОФИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В КОМПОНЕНТАХ ЭКОСИСТЕМЫ............................................................................................... 3.2.1. Обеспеченность почв биофильными элементами.................... 3.2.2. Миграция биофильных элементов в почвах............................. 3.2.3. Обеспеченность растений элементами питания....................... 3.2.4. Элементы питания в системе «почва – растение»................... ГЛАВА 4. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ГОРОДСКОЙ ЭКОСИСТЕМЫ.......................................................................................... 4.1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ............................................................................ 4.1.1. Валовое содержание тяжелых металлов.................................. 4.1.2. Содержание подвижных форм тяжелых металлов................. 4.1.3. Особенности распределения и миграции ТМ в профиле почв................................................................................................................ 4.2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА......................................... 4.3. ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ «ПОЧВА-РАСТЕНИЕ»...................... ГЛАВА 5. ЗАКРЕПЛЕНИЕ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ.......................................................................... 5.1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЗАКРЕПЛЕНИЕ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ................................................................................ 5.2. ТРАНСФОРМАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ.. 5.3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ КОМПОНЕНТОВ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА........................... ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................... БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК....................................................... ВВЕДЕНИЕ Неблагоприятная экологическая ситуация в крупных промышлен ных центрах Европейского Севера России, сложившаяся под воздейст вием техногенных нагрузок, обуславливает антропогенную модифика цию окружающей среды и приводит к изменениям свойств отдельных биотических компонентов и качества жизни населения. В результате ре гулярного антропогенного и техногенного воздействия происходит не избежное ухудшение экологического состояния урбоэкосистем в целом и почвенно-растительного покрова в частности. Высокая концентрация промышленных предприятий и интенсивный автотранспортный поток на городских улицах являются основными причинами повышенного за грязнения природных объектов тяжелыми металлами и нарушения ба ланса содержания в них биофильных элементов (Почва…., 1997;

При родный комплекс…, 2000;

Климентьев и др., 2006).

В крупном городе формируется своеобразная система жизнедея тельности с новыми биогеохимическими процессами обмена энергии и веществ, во многом определяющих качество городской среды. Это ха рактерно для многих крупных промышленных центров и городов Рос сии (Кулагин, 1974;

Израэль, 1984;

Фролов, 1998;

Николаевский, 2002), в том числе и для Архангельска, экологическая обстановка в котором формируется под влиянием выбросов и сбросов загрязняющих веществ предприятий теплоэнергетики, целлюлозно-бумажной промышленности и автотранспорта.

Возникает острая необходимость региональных исследований и объективной оценки степени влияния техногенеза на компоненты био сферы Архангельской промышленной агломерации. При этом весьма важным является комплексный биогеохимический подход к изучению всех видов загрязнения для последующей разработки научно обосно ванных принципов экологического нормирования и системы основных показателей экологического состояния городской среды.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность докто ру с.-х. наук, профессору, Почетному работнику ВПО РФ Е.Н. Наквасиной за всестороннюю помощь и научно-методическое руководство.

Глава 1. ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ АРХАНГЕЛЬСКА 1.1. Краткая характеристика природного комплекса Архангельская область расположена на Севере Европейской части Российской Федерации: от 66о38' до 81о52' северной широты и от 35о19' до 69о11' восточной долготы. Территория Архангельской области со ставляет 587,4 тыс. км2 (3,4% территории России) (Архангельская об ласть…, 1967;

Атлас…, 1976;

Экологическая ситуация…, 2000).

Город Архангельск, основанный в 1584 г, является администра тивным, промышленным, торговым, культурным и образовательным центром Архангельской области, одним из самых крупных морских портов на севере России. Он расположен (6433' с.ш., 4032' в.д.) в 50 км от Белого моря на правом берегу устьевого участка Северной Двины и на островах ее дельты. Протяженность города вдоль берегов Северной Двины составляет около 40 км, площадь территории муниципального образования – 29442 га. Численность населения по состоянию на 01.01.2011 г. – 355,7 тыс. человек (Состояние окружающей …., 2011).

Для территории города характерен субарктический климат, пере ходный от морского к континентальному, с продолжительной зимой и коротким прохладным летом. Формируется он под воздействием север ных морей и переносов воздушных масс с Атлантики в условиях малого количества солнечной радиации. Район г. Архангельска подвержен ин тенсивному воздействию атлантических циклонов, особенно осенью и зимой, а также частым вторжениям арктических циклонов. Частая смена различных воздушных масс определяет большую изменчивость погоды (Агроклиматический…, 1961;

Климат…, 1964;

Атлас…, 1976;

Обзор аг рометеорологических…, 1977;

Климат Архангельска…, 1982;

Экологи ческая ситуация…, 2000). Характерной особенностью климата является повышенная влажность и относительно высокая средняя годовая темпе ратура воздуха. Средняя годовая температура воздуха в Архангельске равна +0,80С, средняя месячная температура января 12,50С, июля +15,60С. Изменчивость температур воздуха велика и колеблется от года к году в пределах 1,2-1,40С при абсолютных наблюденных в Архангель ске максимуме и минимуме, соответственно, +33,80С и 45,20С. Годовая амплитуда температуры воздуха составляет 280С. Продолжительность периода с отрицательными температурами в районе г. Архангельска достигает 205 дней. Вегетационный период, с температурами выше 5 0С, составляет не менее 100 дней, а период активной вегетации при темпе ратурах выше 100С не менее 75 дней. Характерны возврат холодов и поздние заморозки. В мае возможны морозы до минус 10-150С. В по следние несколько лет наблюдаются мягкие зимы и низкие летние тем пературы с повышенным количеством осадков (Паспорт города…, 2011).

Характерной особенностью ветрового режима Архангельска явля ется отчтливо выраженная в годовом ходе сезонная смена ветров пре обладающих направлений. Зимой чаще господствуют юго-восточные и юго-западные ветры, летом – северные и северо-западные (Климат Ар хангельска …, 1982). В целом за год преобладают ветры южных и юго западных направлений, суммарная повторяемость которых достигает 80%, а северо-восточные ветры бывают довольно редко (6-8%) (рис.

1.1).

Рис. 1.1. Среднегодовая повторяемость ветров (%) по основным направлени ям в г. Архангельске (Состояние и охрана…, 2009) У северо-восточных ветров большую часть года, кроме летнего периода, отмечается и наименьшая скорость, минимум которой прихо дится на декабрь – январь (1,5-2,5 м/с). В январе наибольшие средние месячные скорости наблюдаются при юго-западных и западных ветрах (4,5-6,5 м/с) (Климат …, 1964;

Архангельская область…, 1967;

Атлас…, 1976;

Климат Архангельска…, 1982;

Экологическая ситуация…, 2000).

Территория Архангельска в основном расположена в зоне избы точного увлажнения, для него свойственен промывной тип водного ре жима. Годовое количество осадков составляет в среднем 500–550 мм, из них не менее 30% выпадает в виде снега. Продолжительность залегания снежного покрова достигает 200-210 дней с максимальным уровнем в марте. В течение года осадки распределяются неравномерно: 70% всего выпавшего за год количества осадков приходится на теплый период (апрель – октябрь). Минимум осадков наблюдается, как правило, в фев рале, максимум – в августе-сентябре. В Архангельске в среднем с осад ками отмечается 201 день. (Агроклиматический…, 1961;

Скляров, Ша рова, 1970;

Атлас…, 1976;

Климат Архангельска…, 1982;

Проблемы экологии…, 2002).

Современный Архангельск с многочисленными промышленными предприятиями и с разноэтажной застройкой, с различным покрытием улиц и площадей, с зелеными насаждениями и транспортными магист ралями формирует свой местный климат, отличающийся от климата ок рестностей, и не всегда однородный внутри самого города. Установле но, что в городе скорость ветра в среднем на 25-35% меньше, чем в при городе. Температурные контрасты особенно выражены зимой и могут достигать 10-140С, летом эти различия не превышают 4-50С. В целом за год Архангельск теплее пригорода на 0,40С. Отепляющее действие го рода заметно лишь с августа по февраль (0,5-0,90С), а с апреля по июнь город даже холоднее пригорода (на 0,2-0,40С). Изменение относитель ной влажности в городе, по сравнению с пригородом, в целом за год в течение суток незначительное (всего 1-2%) (Климат Архангельска…, 1982;

Калинина, 2003).

Считается, что в центре города в течение всего года должен на блюдаться остров тепла, что является характерной особенностью всех крупных городов. В Архангельске некоторый очаг тепла можно выде лить только летом в центральной старой части города (Климат Архан гельска…, 1982). Кроме того, в Архангельске выявлены продолжитель ные фазы с недостаточным атмосферным увлажнением, а также в июне, июле, августе наблюдаются почвенные засухи разной интенсивности и продолжительности. По температуре они синхронны атмосферным за сухам (Проблемы экологии…, 2002).

Основная часть г. Архангельска расположена на правом берегу Северной Двины, которая в 40-30 км от устья разветвляется на 3 основ ных рукава (Никольский, Мурманский, Корабельный). В черте города от основного русла отделяются крупные протоки Маймакса и Кузнечи ха. Правый берег реки незатопляемый и представляет собой коренной склон долины. Левый берег пойменный, при высоких паводочных уров нях затопляемый. Берега сложены слоистыми отложениями песков и глин или суглинков. Ледовый режим по многолетним данным характе ризуется устойчивым длительным ледоставом и серией ледовых явле ний в период установления и разрушения ледового покрова (Состояние и охрана …, 2009, 2010;

Состояние окружающей…, 2011).

Территория, за исключением отдельных участков по правому бе регу, сложена торфами, и заболочена. Это во многом обусловило рас положение города, вытянутого с севера на юг вдоль реки Северной Двины. В 60-70-х годах прошлого века, с развитием индустриальной ба зы строительства, была освоена обширная территория привокзальных микрорайонов, застраивались территории в южном направлении (Вара вино, Майская горка), в северном – Кузнечиха, микрорайон Первых пя тилеток, Экономия (Состояние и охрана…, 2009).

Естественный холмисто-равнинный рельеф города с общим накло ном поверхности с юга на север, усложняется техногенными формами:

карьерами и отвалами, береговыми укреплениями, выемками и насыпя ми автомобильных и железных дорог, участками насыпного и намывно го грунта, особенно в районах с мощностью торфа до 12-18 м (Привок зальный микрорайон, Варавино и Фактория) (Климат Архангельска…, 1982;

Невзоров, 2000).

Антропогенные изменения территории Архангельска сочетают в себе два процесса: повышение и понижение отметок поверхности горо да. Повышение рельефа происходит в результате возведения земляных и инженерно-технических сооружений, в связи с накоплением техно генных отложений. Относительная высота антропогенных форм релье фа достигает 10-12 м. Понижение рельефа происходит в результате вер тикальной планировки, которая сопровождается срезкой уступов, разра боткой долговременных поверхностных выемок, осадками и просадка ми грунтов (Афанасьев, Ляхов, 1957;

Марданова, 2000). Характерным проявлением изменения гипсометрии и рельефа в связи со строитель ными работами и осушением болот в Архангельске можно назвать зна чительную осадку его территории (до 34% от первоначальной мощно сти торфа или на 5-22 мм ежегодно) и понижение уровня грунтовых вод (Коваленко, Марко, 1991;

Марданова, 1998;

Невзоров, 2000;

Корельская, 2009).

Геологическое строение территории города Архангельска не отли чается большой сложностью. Коренные породы представлены ранне кембрийскими аргелитами, перемежающимися с алерволитами и песча никами, красноцветными песчаниками раннего карбона с прослойками аргелито-подобных глин. Они перекрыты двумя видами четвертичных отложений: отложения первого вида образуют останцевую мореную возвышенность на правом берегу реки Северной Двины, отложения второго вида формируют озерно-ледниковые равнины, занимающие около 75% всех первичных форм рельефа на территории Архангельска.

Озерно-ледниковые равнины сформировались при зарастании больших озрных водомов, разделявших мореные холмы. Литогенная основа этих болот характеризуется наличием мощной толщи (1-8 м) торфяных отложений с высоким уровнем грунтовых вод (Климат Архангельска…, 1982;

Кострюков, Белогубова, 1984;

Попова, 1994;

Марданова, 1998).

Почвообразующие породы в городе генетически отличаются от та ковых в пригороде Архангельска – покровных суглинков, бескарбонат ной морены, водно-ледниковых, двучленных и аллювиальных отложе ний. На территории современного Архангельска можно выделить два типа почвообразующих пород: естественные почвы и техногенные от ложения. Образование последних – это результат человеческой дея тельности в ходе исторического освоения, расширения и перепланиров ки городской территории. Естественные почвы как почвообразующие породы встречаются локально. В Архангельске они представлены уча стками подзолистых почв на двучленных отложениях и болотными поч вами (Калинина и др., 2002;

Корельская, 2009).

В пределах исторического центра города от Набережной Северной Двины до проспекта Обводный канал распространены культурные слои (Барашков, 1981). Они представляют собой разновозрастную систему погребенных городских почв. Их особенностью является пестрота даже в пределах небольших участков. Формирование культурного слоя про исходит путм поверхностного накопления различного материала в ре зультате хозяйственно-бытовой деятельности человека, которая приво дит к химическому загрязнению почв, к ограничению (прекращению) почвообразовательного процесса и к его трансформации, ведущей к об разованию антропогенных почв.

Процесс образования антропогенных грунтов обусловлен искусст венным изменением рельефа местности, производимым при осуществ лении строительства и благоустройства города, мощность таких грун тов изменяется от 0,5 до 6,0 м. Максимальные мощности наблюдаются в районах древнего поселения и старой застройки города, а также в ис кусственных насыпях. Минимальные мощности, от 0,5 до 2,0 м, чаще встречаются в новых, недавно застроенных районах города (Марданова, 1999, 2000). За проспектом Обводный канал на территории Привокзаль ного района слой техногенных отложений состоит из намывного песка, добытого при углублении русла Северной Двины. Его использовали для уплотнения торфа при строительстве многоэтажных зданий, начав шемся в 60-х годах ХХ века. Мощность песка различна – от 0,6 до 5,2 м.

Характерным для города является следующее напластание грунтов (Невзоров, 2000;

Корельская, 2009):

техногенные отложения в старой части города представлены суг линками, шлаком, строительным и бытовым мусором, отходами лесо пиления, в новых районах – мелким песком, мощность слоя – от 1 до м;

торф, как правило, верховой, водонасыщенный, средней степени разложения, мощностью от 2 до 5 м, а иногда до 10 м;

озерно-ледниковые суглинки, с линзами пылеватого песка и при месью органики, мощность слоя небольшая – от 0,5 до 3,5 м;

отложения останцевой морены, представлены суглинками, содер жащими до 10% гравия и гальки, мощность – от 8 до 15 м, морена под стилается морскими суглинками в твердом и полутвердом состоянии.

Таким образом, условия почвообразования в Архангельске значи тельно отличаются от зональных. В городе наблюдается некоторое по тепление (на 0,40C по сравнению с пригородом) особенно в осенне зимний период. В отличие от окрестностей продолжительность безмо розного периода увеличивается на 9-12 дней. Летом в центральной час ти города можно выделить «очаг тепла», здесь на 0,4-1,50С теплее, чем в районах новостроек. Территория города перепрофилирована – районы бывших болот озерно-ледниковой равнины при застройке были засыпа ны песком. В качестве почвообразующих пород выступают совершенно новые образования – культурный слой и насыпные пески, локально ес тественные почвы, измененные влиянием города (Корельская, 2009;

На квасина и др., 2009).

Исторически сложившийся почвенный покров Архангельска отли чается значительной пестротой и неоднородностью. Инженерно хозяйственная деятельность городских служб приводит к тому, что го родские почвы и грунты преобразованы, происходит их химическое за грязнение, ограничение (прекращение) почвообразовательного процесса и его трансформация, ведущая к образованию антропогенных почв.

Почвенный покров исторического центра и Привокзального мик рорайона представлен типичными городскими почвами: культурозема ми, урбаноземами, современными некроземами и урбоестественными почвами. В зоне новостроек преобладают реплантоземы (внутри зон за строек) и урбоестественные почвы (на периферии), индустриземы и ин труземы на территориях автозаправочных станций, гаражей, промыш ленных предприятий. Встречаются естественные ненарушенные почвы, приуроченные к городским лесам и болотам. Во всех районах города большую долю территории занимают запечатанные почвы (экраноземы), скрытые асфальтом (Наквасина, Попова, 2002;

Калинина, 2003).

Большинство городских почв состоят из разновозрастных и генети чески не связанных слоев с резкими границами. Почвы Архангельска содержат большое количество скелетного материала антропогенного происхождения – от 13 до 70%, захламленность поверхности почвы не редко достигает 50%. Наименее захламлена мусором поверхность почв в центральной части города. Поверхностные слои городских почв (гори зонт "урбик") в парковой и жилой зонах города чаще имеют супесчаный гранулометрический состав, сильно распылены, переслоены глиной, торфом или строительным мусором, мощность слоя которого иногда достигает 0,7-1,0 м, что связано с технологией обустройства газонов, при которой поверхность строительного мусора отсыпается торфом и пес ком.

Литологическая прерванность горизонтов городских почв опреде ляет резкое изменение всех физико-механических свойств по слоям поч венного профиля: значительные колебания влажности (слои, представ ленные торфом, впитывают до 300% и более влаги, в то же время песча ные слои почвы могут содержать всего 9-10% влаги), разрыв сплошной сети капиллярных пор, занятых водой, и изменение степени аэрации. В целом, городские почвы имеют низкую плотность сложения (0,6-1, г/м3), высокую общую порозность (50-75%) и порозность аэрации (20 55%), что свидетельствует об их значительном распылении и, как прави ло, не соответствует оптимальным условиям для произрастания расте ний. В зоне старой застройки, расположенной на глинистом берегу, встречаются почвы, наоборот, с очень низкой общей порозностью и по розностью аэрации (24% и 10%, соответственно), имеющие высокую плотность сложения (1,7 г/м3), что связано с оглеением. Плотность твер дой фазы городских почв близка к природным и составляет 2,3-2,7 г/м3.

В слоях, представленных торфом, показатель снижается до 1,9 г/м3 (Ар тамонова, 2000;

Наквасина и др., 2001, 2004а;

Наквасина, Попова, 2002;

Калинина и др., 2002;

Калинина, 2003;

Корельская, 2009;

Наквасина и др., 2009).

Почвы города, как правило, имеют менее кислую среду по сравне нию с природными аналогами: рН водной вытяжки колеблется от 5,4 до 8,0;

рН солевой – от 5,2 до 7,8. Даже почвы Петровского парка, которые имеют типичный облик сформировавшейся дерновой почвы, имеют ре акцию среды, близкую к нейтральной. Чаще всего более щелочную ре акцию среды имеют верхние горизонты почвенных профилей, где закре пляются щелочные поллютанты аэротехногенного загрязнения. Содер жание последних довольно высоко во всех типах городских почв. За грязнение высокотоксичными поллютантами наблюдается на всей тер ритории Архангельска (Попова, 2003;

Наквасина и др., 2004б;

Попова, Корельская, 2005;

Корельская и др., 2005;

Корельская, 2009;

Наквасина и др., 2009), так как источники выбросов рассредоточены по всему го роду (наиболее мощные находятся к северу от центра города).

Видовой состав уличных посадок в современном Архангельске сравнительно беден, представлен 34-45 видами деревьев и кустарников, среди которых 5 хвойных и более 30 видов лиственных пород. Причем 18 видов – аборигенные, а остальные – интродуценты. Наиболее рас пространенными из лиственных пород во всех районах города являются березы, тополя и ива. Среди хвойных пород широко распространена ли ственница сибирская, а из кустарников карагана древовидная, жимо лость татарская, различные виды спирей и т.д. По жизненным формам преобладают деревья, на долю которых приходится 90 % от всех экзем пляров. Данные закономерности являются следствием климатических условий, характерных для Архангельской области: низкая средняя годо вая температура воздуха, относительно короткий вегетационный пери од, большая продолжительность зимнего периода со снежным покровом (Астрологова, Феклистов, 1997;

Травникова, 1999, 2001;

Жидкова, Фек листов, 2001;

Жидкова, 2002;

Феклистов, 2003, 2004;

Шаврина и др., 2004;

Баталов, Федотова, 2004).

Растительный покров Архангельска представлен довольно боль шим числом видов травянистой растительности – 284, в том числе на га зонах селитебной зоны города произрастает 58 видов сосудистых расте ний. Часто встречающимися из них являются одуванчик лекарственный, крапива двудомная, пырей ползучий, бодяк полевой, подорожник боль шой, мать-и-мачеха обыкновенная, лопух паутинистый и т.д. (Накваси на и др., 2006). Напочвенный покров новых районов города (Привок зальный и 8 микрорайон) характеризуется большим видовым богатст вом растительности, чем газоны центра города, благодаря существова нию полуестественных местообитаний и меньшему влиянию антропо генной нагрузки. Таким образом, травяное покрытие по видовому со ставу является злаково-разнотравным, где соотношение этих групп рас тений равно 2:1 (Минькина, 2001;

Баталов и др., 2004;

Астрологова, 2006).

Городская среда отрицательно влияет на состояние древесных рас тений. Большинство растений города находятся в крайне неблагоприят ных условиях произрастания. Самым распространенным недостатком является наличие сухих ветвей, морозобойные трещины и механиче ские повреждения, которые имеют практически все породы, отдельные породы повреждены вредителями или заражены возбудителями болез ней. У большинства деревьев много листьев с точечными и краевыми некрозами (от 30 до 56%), хлорозами, галлами и пигментацией (Фекли стов, Евдокимов, 1998;

Травникова, 1999, 2001;

Экологическая ситуа ция…, 2000;

Феклистов, Жидкова, 2002;

Жидкова, 2002;

Феклистов, 2003).

Наиболее пагубное влияние на леса и иную растительность в пре делах города оказывают три основных фактора (Состояние и охрана…, 2010): угнетающее воздействие городской среды (преимущественно в пределах застройки);

загрязненность воздушного бассейна и почв;

рек реационные нагрузки (вытаптывание, скопление мусора, загрязнение горюче-смазочными материалами, создание пожароопасной ситуации, физическое уничтожение).

Особенностью Архангельска, протяженность которого вдоль р.

Северная Двина и ее протоков составляет 35 км, является его террито риальная разбросанность, связанная с разновременной застройкой. На ряду с исторической зоной (центр города), фрагменты селитебной зоны застроены микрорайонами среди сохранившихся лесов и пойменных лу гов. Промышленная зона, сформированная в советское время, приуро чена к периферии города, иногда вклиниваясь между селитебными зо нами. Архангельск, пожалуй, редкий из городов России, который имеет в составе своей территории городские леса и городские луга (Накваси на, Думанская, 2007).

На рис.1.2 показано расположение техногенно-антропогенных (се литебная, промышленная) и природно-антропогенных (городские луга и леса) зон Архангельска, каждая из которых имеет свои особенности почвенно-растительного покрова.

Селитебная зона сконцентрирована крупными блоками в цен тральной части города, мелкими – достаточно линейно вдоль реки Се верной Двины, и связана транспортными магистралями. Здесь часто встречаются почвы старых огородов во дворах одноэтажных частных домов, а на пустырях, ближе к территории промышленной зоны, во дво рах малоэтажной деревянной застройки, – урбоестественные почвы.

Напочвенный покров неокультуренные газоны с естественной расти тельностью, представленной разнотравьем. Древесный ярус гораздо разнообразнее, чем в промышленной зоне, и представлен естественны ми и искусственными насаждениями.

Техногенно-антропогенные зоны:

промышленная;

селитебная.

Природно-антропогенные зоны:

городские леса;

городские луга Рис.1.2. Расположение основных функциональных зон г. Архангельска В промышленной зоне преобладают техногенные пустыри и терри тории заводов, а также АЗС, АТП, которые располагаются пятнами внутри селитебной зоны. Преобладающие почвы – реплантозмы, встречаются урбанозмы и урбоестественные почвы. В их почвенных профилях часто присутствует верхний горизонт, состоящий из пыли, песка, соли с дорог, частичек шин и осадка от выхлопных газов авто транспорта. Напочвенный покров злаковое или хвощовое разнотравье (хвощ, злаки, осот, мать-и-мачеха). Древесный ярус промышленной зо ны естественного происхождения, представленный в основном ивой козьей с редкой примесью берзы пушистой, рябины.

Городские луга в основном представлены сенокосами (как прави ло, с подсевом трав) и выгонами, находящимися в ведении сельскохо зяйственных предприятий, мелиорированы открытым дренажом и ис пользуются как база кормовых угодий для животноводства. Они распо ложены на пойменных землях низкого (намывного) левого берега реки с дерново-аллювиальными почвами. В формировании почв велика роль наилка, насыщенного тонкодисперсными частицами. На сеяных и есте ственных кормовых угодьях ранее вносили минеральные удобрения, проводили боронование, фрезерование, что могло несколько изменить естественные свойства почв. Фитоценозы городских лугов представле ны злаками, бобовыми и разнотравьем. Ботанический состав и запасы фитомассы зависят от сельскохозяйственного использования луга и подсева трав.

Городские леса хаотично разбросаны островками во всех частях города и в основном смещены к его периферийной части (к пойменной в восточной части и к лесной в западной). Почвы лесов представлены в основном высокозольным торфом. Породный состав сравнительно бе ден (сосна, ель, береза, осина, ольха серая, ива, а также кустарники), от личается от естественных прилегающих к городу лесных массивов вы соким содержанием лиственных пород (44%). В городских лесах преоб ладают сосна, береза, ива, тогда как в лесах Архангельского лесхоза до минирует ель (Лобанова, 2002;

Жидкова, 2002;

Состояние окружаю щей…, 2007;

Никитина, 2011;

Попова и др., 2013). Антропогенное воз действие проявляется, как правило, в захламлении, на некоторых терри ториях наблюдается несанкционированная вырубка.

Согласно классификации, разработанной М.Н. Строгановой с со авторами (Почва…, 1997;

Герасимова и др., 2003) техногенно антропогенные зоны города (промышленная и селитебная) представле ны антропогенно-преобразованными почвами (урбаноземы, культуро земы, урбоестественные почвы) и искусственно созданными почвопо добными образованиями (реплантоземы). Природно-антропогенные зо ны (городские луга и леса) расположены на естественных почвах, не сколько преобразованных антропогенным воздействием.

1.2. Источники и виды химического загрязнения В Архангельской промышленной агломерации, наряду с Котлас ским промышленным узлом сконцентрирован основной промышленный потенциал, оказывающий значительное негативное воздействие на ок ружающую среду. В настоящее время в городе Архангельске учтен 14140 хозяйствующий субъект (Состояние окружающей …., 2011;

Экология. Правительство…, 2012).

Экологическая обстановка в городе формируется под влиянием выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и сброса сточных вод в водомы предприятиями теплоэнергетики, целлюлозно-бумажной про мышленности и автотранспорта.

К основным источникам загрязнения окружающей среды г. Архан гельска относятся (рис. 1.3):

предприятия теплоэнергетического комплекса, в том числе Архан гельская ТЭЦ ГУ ОАО «ТГК-2» по Архангельской области;

предприятия целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности: ОАО «Соломбальский целлюлозно-бумажный ком бинат», ОАО «Архангельский лесопильно-деревообрабатывающий ком бинат № 3», ЗАО «Лесозавод № 25», ОАО «Соломбальский ЛДК», рас положенные в северной части города;

ОАО «Северное лесное товари щество Лесозавод № 3» – в южной части города;

к предприятиям за грязнителям окружающей среды Архангельска можно отнести и ОАО «Архангельский ЦБК» (г. Новодвинск), находящийся в 14 км к юго востоку от городской черты (в связи с переносом загрязняющих ве ществ при юго-западном направлении ветра);

предприятия машиностроения – Соломбальский машинострои тельный завод, Механический завод, Судоремонтный завод «Красная Кузница», Архангельский завод металлоконструкций, Завод металлоиз делий, Соломбальская судостроительная верфь и строительные цеха ОАО «Кузнечевского комбината строительных конструкций и материа лов», являющиеся источником металлоабразивной пыли;

автомобильный, воздушный, железнодорожный, речной и морской транспорт: ОАО Аэропорт «Архангельск», ФГУП 2 – «Архангельский объединенный авиаотряд», ОАО «Северное морское пароходство» и ОАО «Архангельский речной флот» (Обзор состояния и загрязнения…., 2011;

Состояние окружающей…, 2011;

Состояние и охрана…, 2012).

Рис. 1.3. Схема расположения источников загрязнения г. Архангельска 1.2.1. Атмосферный воздух Одной из составляющих качества атмосферного воздуха является содержание в нем загрязняющих веществ, поступающих с выбросами от стационарных источников загрязнения (промышленные предприятия) и передвижных (транспорт) (табл. 1.1). Загрязнение атмосферного воз духа представляют серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья населения. Выбросы предприятий опасны там, что содержащиеся в них вредные вещества при выпадении атмосферных осадков попадают в почву и поверхностные воды, включаются в биосферный круговорот и накапливаются в природных биогеоценозах (Доклад об экологической ситуации …., 2011).

Таблица 1.1. Вклад предприятий в загрязнение атмосферного воздуха по видам экономической деятельности, тыс.т. (Cостояние и охрана…, 2011) Вид экономической деятельности Выброс Предприятия по производству и распределению электроэнергии, газа и 114, воды, из них:

Архангельская ТЭЦ 39, Северодвинская ТЭЦ – 1 45, Северодвинская ТЭЦ – 2 21, Архангельские ГТС 5, ОАО «Архангельский КоТЭК» 3, Предприятия целлюлозно-бумажного производства, издательской и поли- 52, графической деятельности, из них:

ОАО «АЦБК» 45, ОАО «СЦБК» 6, Автотранспорт 40, Железнодорожный транспорт 6, Воздушный транспорт 0, Водный транспорт, из них: 20, ОАО «Северное морское пароходство» 0, ОАО Северное речное пароходство» 0, ОАО «Арх. морской торговый порт» 0, ФГУП «Росморпорт» 0, ФГУП «Росморпорт», Архангельский филиал 0, В г. Архангельске средние за год концентрации ТМ и максималь ные из средних для всех определяемых ТМ не превышают ПДК. Однако при анализе данных за пятилетний период (рис. 1.4) выявлена следую щая тенденция: с увеличением объемов выбросов загрязняющих ве ществ наблюдается увеличение содержания хрома, железа, меди, цинка и свинца в приземном слое атмосферы.

0, 0, 0, С, ТМ, мкг/м 0, 0, 0, 0, 0, 2006 2007 2008 2009 года Cr Mn Ni Cu Zn Pb Рис.1.4. Изменение содержания тяжелых металлов, мкг/м3, в атмосферном воздухе г. Архангельска за период 2006-2010 г.г. (Коробицина, Попова, 2012) На общем фоне особенно выделяется свинец, среднегодовая кон центрация которого возросла в 5 раз. В два раза сократилось содержа ние никеля. Концентрация марганца в воздухе к 2008 г снизилась, но с ростом автомобильного парка вновь стала увеличиваться, из-за исполь зования марганца в качестве детонационной присадки к топливу вместо свинца, запрещенного к применению (ФЗ № 34, 2003).

Суммарные выбросы загрязняющих веществ от стационарных ис точников и автотранспорта в 2010 г. составили 93,206 тыс. т, в том чис ле: твердых веществ – 37,111 тыс. т, диоксида серы – 41,839 тыс. т, ок сида углерода – 6,976 тыс. т, оксидов азота – 4,240 тыс. т, углеводоро дов без легких органических соединений (ЛОС) – 2,969 тыс. т, легких органических соединений (ЛОС) – 4,595 тыс. т. В целом по г. Архан гельску за год выбросы увеличились на 4,289 тыс. т (на 4,4%). За по следние пять лет (2007-2011 г.г.) суммарные выбросы существенно не изменились (Ежегодник…, 2011;

Обзор состояния и загрязнения…., 2011;

Состояние окружающей…, 2011;

Состояние и охрана…, 2012), более того в 2011 году на 26,7% снизились выбросы загрязняющих ве ществ в атмосферу предприятий по производству и распределению электроэнергии, газа и воды. На предприятиях по обработке древесины и производству изделий из дерева выбросы не.изменились.

На газоочистных установках предприятий города было уловлено 33,504 тыс. т. загрязняющих веществ, из них утилизировано 8,970 тыс. т.

Высокая степень улавливания загрязняющих веществ (79,12%) была на предприятиях целлюлозно-бумажного производства, самая низкая – на предприятиях по производству транспортных средств и оборудования (0,02%). От предприятий лесного и сельского хозяйства, химического производства и прочих производств выбросы загрязняющих веществ по ступали в атмосферный воздух без очистки.

В суммарные выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников основной вклад внесли предприятия по производству и распределению электроэнергии, газа и воды, выбросы которых соста вили 81,7%. К ним относятся обособленные подразделения ГУ ОАО «ТГК-2» по Архангельской области, к которым относятся Архангель ская ТЭЦ и Архангельские городские тепловые сети, включающие котельных города, работающих, в основном, на угле. На загрязнение территории Архангельска оказывают влияние ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 города Северодвинска. На долю предприятий теплоэнергетики приходится 78,83 тыс. т. в год выбросов всех стационарных источников. Из них на долю Архангельской ТЭЦ приходится 13,8 тыс. т., Северодвинских ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 – 58,95 тыс. т., Архангельских городских теплосетей – 6,08 тыс. т. На Архангельской ТЭЦ в 2011 г снижение выбросов загряз няющих веществ на 25,5 тыс. т. (64,6%) связано с переводом ее на при родный газ и, соответственно, снижением расходов мазута. При этом значительно снизились выбросы монооксида углерода, сернистого ан гидрида (Состояние и охрана…, 2012).

Основными загрязнителями в выбросах этих предприятий можно назвать монооксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды (СН4) и летучие органические соединения (ЛОС), бенз(а)пирен, сажу и летучую золу с включениями тяжлых металлов (табл. 1.2).

В атмосферное загрязнение города вносит свой вклад и деревооб рабатывающее, лесное и целлюлозно-бумажное производство. Выбросы загрязняющих веществ предприятий составили 15%, в том числе цел люлозно-бумажного производства – 10,3% (ОАО «Соломбальский ЦБК»), обработки древесины и производства изделий из дерева – 3,6% (ОАО «Соломбальский ЛДК», ЗАО «Лесозавод № 25», ОАО «Лесозавод № 3», ОАО «Архангельский ЛДК-3», ОАО «Лесозавод № 2»). Ключе вую роль здесь играют предприятия СЦБК и АЦБК, которые являются источниками серосодержащих загрязнений.

Таблица 1.2. Содержание ТМ в атмосферной пыли городов, мг/кг (Тарханов и др., 2004) Металл г. Архангельск г. Северодвинск Фон Не опр.

Fe 6940 Mn 29 110 120- Cu 105 165 100- Не опр.

Zn 200 Ni 238 132 57- V 133 286 48- Pb 105 165 90- Cr 40 165 52- Суммарные выбросы в атмосферу от крупнейших целлюлозно бумажных комбинатов составили в 2011 году 59,97 тыс.т. На предпри ятиях ЦБП, несмотря на снижение объемов производства, значительных изменений выбросов загрязняющих веществ в атмосферу не наблюдает ся.

Строительные цеха ОАО «Кузнечевский комбинат строительных конструкций и материалов», ежегодно выбрасывают в атмосферу пыль, включающую до 7,2 кг V2O5;

68,5 кг соединений марганца;

25,5 кг со единений хрома;

0,9 кг соединений меди;

0,013 кг TiO2.

Автомобильный транспорт относится к основным передвижным источникам загрязнения окружающей среды города. Причем, кроме собственно автотранспортных средств (АТС), свой вклад вносят и пред приятия ОАО «Автотранспортный комбинат», цеха, участки, стоянки, станции технического обслуживания. Ежегодно в Архангельске число АТС растет. Так, по данным Управления ГИБДД по Архангельской об ласти по состоянию на 01.01.2012 количество транспортных средств в Архангельске составляло 87268 ед., в том числе: легковых – 70121 ед., грузовых – 12070 ед., автобусов – 2830 ед., мототранспорта – 2247 ед.

Интенсивность движения транспортных средств на одной улице колеблется от 4044 до 51120 авт./сут. Основной составляющей суточно го транспортного потока являются легковые автомобили. На их долю приходится 77,36% всего объема городского автотранспорта, доля авто бусов – 13,92%, легких грузовых – 5,02%, средних грузовых – 2,55%, тяжелых грузовых – 1,15% (Наквасина, Пермогорская, 2003;

Михайло ва, Попова, 2009).

Валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу города Ар хангельска от автотранспорта по состоянию на 01.01.2011 составил 31397 т/год, в том числе: диоксида серы (SO2) – 264 т, оксидов азота (NOx) – 5846 т, летучих органических соединений (ЛОС) – 2904 т, угар ного газа (СО) – 22079 т, твердых частиц и сажи (РМ) – 127 т/год. Из них на долю легкового автотранспорта приходится 43,7% суммарных выбросов, грузового – 42,5%, автобусов – 13,8%. Вклад автотранспорта в суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу достигает 38,7 %, в том числе: оксида углерода 80,5 %, оксидов азота 59,2 %, ЛОС 90,7 % (Состояние и охрана…, 2012). Автотранспорт является источни ком в атмосфере города не только оксидов углерода и азота, ЛОС, но и ТМ, пылевых частиц (табл. 1.3). С ним связаны выбросы значительных количеств Zn, Ni, Cr, которые входят в состав покрытий автомобилей. В результате истирания покрышек происходит загрязнение сначала атмо сферы, а потом и прилегающего к автодорогам почвенно-растительного покрова Al, Co, Cu, Fe, Zn и другими элементами.

Таблица 1.3. Содержание ТМ, мкг/м3, в выхлопных газах некоторых автомобилей (Майстренко, 2005) Показатель УАЗ УАЗ Урал ГАЗ-24 ВАЗ Марка топлива А-80 Аи-92 дизельное А-80 Аи- Пробег автомобиля, 100,0 100,0 50,0 300,0 42, тыс. км Дымность ОГ высокая высокая средняя низкая отсутств.

Cu 10,4 12,2 11,9 25,8 0, Pb 17,1 23,0 2,3 3,0 0, Zn 869,1 1051,0 776,1 2669,2 768, Большое количество легковых автомобилей на улицах Архангель ска приводит к выбросу в атмосферу более 13,4 тыс. т. в год газов, а вкупе с бензиновыми грузовыми машинами – более 25 тыс.т., к которым добавляется пыль с высоким содержанием тяжелых металлов (табл. 1. – 1.5).

Таблица 1.4. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от автотранспорта в г Архангельске, тыс. т./год (Состояние и охрана…, 2012) Виды автотранс- Твердые СО NOх СxHy NH3 СН4 Всего SO порта частицы Легковые - 0,032 9,150 2,792 1,312 0,056 0,054 13, Грузовые - бензиновые - 0,021 9,852 0,797 1,063 0,003 0,034 11, - дизельные 0,104 0,178 0,600 1,778 0,287 0,001 0,019 2, Автобусы - бензиновые - 0,003 2,384 0,136 0,182 0,000 0,004 2, - дизельные 0,023 0,030 0,093 0,343 0,060 0,000 0,005 0, Итого 0,127 0,264 22,079 5,846 2,904 0,060 0,117 31, Таблица 1.5. Содержание тяжелых металлов в атмосферной пыли г. Архангельска (Тарханов и др.,2004) Металл Содержание, мг/кг Fe Mn Cu Zn Ni Pb Cr Избыточное количество высокотоксичного свинца на территориях, расположенных вблизи дорог, связывают с использованием до 2003 го да тетраэтилсвинца в качестве антидетонационной добавки (содержание Pb в этилированных бензинах колеблется от 0,15 до 0,37 г/л;

неэтилиро ванные бензины из-за технологии производства и транспортировки мо гут содержать до 0,01 г/л Pb).

От железнодорожного транспорта (по Архангельскому отделению СЖД) выбросы загрязняющих веществ составили 1493 т/год, в том чис ле: SO2 – 85 т, NOx – 934 т, летучих органических соединений (ЛОС) – 110 т, СО – 252 т, твердых частиц и сажи (РМ) – 108 т, NH3 – 0158 т, СН4 – 4,24 т/год.

Воздушный транспорт воздействует на окружающую среду не сколькими способами: путем выбросов загрязняющих веществ в атмо сферу авиадвигателями, размещением отходов и авиационным шумом.

На территориях аэропортов при взлетах и посадках выбрасывается 60 70% от общего количества загрязняющих веществ, в основном это про дукты сгорания топлива (табл. 1.6). В 2009 г на территории АОА «2-й Архангельский объединенный авиаотряд» выброшено в окружающую среду 244 т вредных веществ, в том числе: 8 т твердых и 236 т жидких и газообразных.

Таблица 1.6. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от воздушного транспорта (Состояние и охрана…, 2009) ЗАО "Аэрофлот–Норд" Валовые выбросы загрязняющих веществ, т/год Количество Тип ВС взлет посадок СО CxHy NOx SOх Ту–154 603 80,19 76,28 12,20 3, Ту–134А 1393 47,93 32,27 16,13 3, АН–24 1971 10,25 1,58 6,30 1, АН–26 79 0,43 0,08 0,26 0, Итого 4046 138,80 110,21 34,89 9, Авиакомпания "Трансавиа-Гарантия" АН–26 1095 62,77 13,14 1,74 0, ЯК–40 557 31,92 6,68 0,89 0, АН–2 71 2,32 0,007 0,007 0, Итого 1723 96,98 19,83 2,64 0, Выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ от транс портных судов ОАО «Северное морское пароходство» составили т/год, в том числе: SO2 – 75 т, NOx – 74 т, ЛОС – 13 т, СО – 27 т, РМ – 5,8 т/год (Состояние и охрана…., 2010;

Доклад об экологической ситуа ции…, 2011, 2012;

Состояние и охрана...., 2012).

Состояние атмосферного воздуха определяется содержанием в нем загрязняющих веществ. По данным наблюдений Северного УГМС в 2011 году уровень загрязнения атмосферного воздуха в городе оцени вался как высокий и определялся средними за год концентрациями формальдегида и бенз(а)пирена, превышающими установленный стан дарт (Обзор состояния и загрязнения …, 2011а;

Состояние и охрана…, 2012). Бенз(а)пирен поступает в атмосферный воздух при сжигании раз личных видов топлива, является веществом 1 класса опасности и обла дает канцерогенным действием. Формальдегид поступает в атмосферу при неполном сгорании жидкого топлива, а также в смеси с другими уг леводородами от выбросов промышленных предприятий и автотранс порта, но в основном является вторичной примесью, образующейся в процессе химической реакции углеводородов в атмосфере.

За десять лет (2002-2011 гг.) возрос уровень загрязнения атмо сферного воздуха города оксидом азота (II), формальдегидом, оксидом углерода (II), повысилось содержание взвешенных веществ, несколько снизились среднегодовые концентрации бенз(а)пирена и диоксида серы (Доклад об экологической ситуации…, 2012;

Состояние и охрана…, 2012). Средняя за год концентрация бенз(а)пирена составила 1,5 ПДК, формальдегида – 2,0 ПДК. В воздухе отмечаются превышения макси мально-разовых ПДК в районах с высоким уровнем автомобильного движения: бенз(а)пирена в 4,4;

оксида углерода (II) и взвешенных ве ществ, содержащих тяжелые металлы, в 1,4 раза;

сероводорода в 2,3-8, раз;

оксидов азота в 2-5 раз, постоянно присутствуют серосодержащие соединения, которые обусловлены спецификой деятельности целлюлоз но-бумажных комбинатов.

1.2.2. Поверхностные воды Северная Двина – приемник промышленных и коммунальных сточных вод и, одновременно, основной источник централизованного водоснабжения г. Архангельска. На состав речных вод влияют как при родные, так и антропогенные факторы.

К первым относится влияние морских вод (осолонение), осажде ние при этом мелкодисперсной взвеси и аккумуляция тяжелых металлов и органических соединений, которые при распреснении могут раство ряться, вызывая вторичное загрязнение воды. Природным фактором по вышенного содержания меди, железа, цинка, марганца и в значительной степени трудноокисляемой органики является болотное питание Север ной Двины и большинства е притоков. В болотах наблюдается интен сивная миграция ионов железа и марганца. В восстановительных усло виях возрастает подвижность фосфора. Поэтому в реках, на площади водосбора которых развита сеть болот, даже при отсутствии какого бы то ни было хозяйственного освоения, природное содержание перечис ленных элементов может быть значительным. Ко вторым – поступление загрязняющих веществ от хозяйственной деятельности человека, а так же дноуглубление и добыча песка из русла рек (Состояние окружаю щей …, 2010).

Основными источниками антропогенного загрязнения бассейна реки Северной Двины в районе г. Архангельска являются сточные воды предприятий целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей про мышленности, жилищно-коммунального хозяйства, дренажно-ливневые сточные воды и льяльные воды судов речного и морского флота.

Сброс загрязняющих веществ в водные объекты со сточными во дами происходит через организованные выпуски и неорганизованно.

Неорганизованный сброс – это в основном смыв загрязнений с площа дей водосбора, не имеющих ливневой канализации и твердого покрытия дождевыми и талыми водами, разгрузка дренажных вод и сбросы сточ ных вод помимо канализации при авариях и утечках на канализацион ных сетях. Организованный сброс сточных вод в р. Северную Двину (прот. Кузнечиха) очищается биологически и обеззараживается хлором.

Это сточные воды ОАО «Соломбальский ЦБК» и ОАО «ТГК-2», ком мунальные сточные воды города и городских предприятий промышлен ности, торговли и транспорта (Состояние окружающей…, 2011). В на стоящее время средняя концентрация загрязняющих веществ в комму нально-бытовых сточных водах составляет около 1 кг/м3. Из них около 50% находится в растворенном состоянии, около 40% составляют взве шенные вещества (Орлов и др., 2002). Однако часть коммунальных сточных вод отводится в реку, е притоки и протоки без очистки по сис темам ливневой канализации вместе с ливневыми и талыми сточными водами.

В 2011 г. по сравнению с прошлым годом увеличились сбросы в С. Двину Fe (на 0,12 т.), Cu (на 0,11 т.), Cd (на 0,003 т), Pb (на 0, т.);

уменьшились сбросы Ni (на 0,03 т.), Mn (на 0,56 т.),, Zn (на 0,03 т.) и As (на 0,006 т.) Cr (на 0,003 т.) и V (0,39 т.) (Состояние и охрана…., 2012). Высокие концентрации ТМ установлены в сточных водах раз личных отраслей промышленности, в том числе и таких, в которых эти металлы не имеют технологического использования, например, пище вой промышленности.


В 2009 г. на территории АОА «2-й Архангельский объединенный авиаотряд» в поверхностные водоемы сброшено 6 тонн загрязненных сточных вод, содержащих 4,477 усл. т. загрязняющих веществ;

транс портными судами ОАО «Северное морское пароходство» – 278 т. неф тесодержащей воды и 216,5 т. жидких бытовых отходов (ЖБО) (Со стояние и охрана …, 2010).

Кроме этого в Архангельске, как и в других городах, существен ной составляющей городских стоков является поверхностный сток с за грязненной городской территории. Большей частью он формируется ле том и осенью в связи с выпадением дождей (ливневый сток) и весной во время интенсивного таяния снега. Основными поставщиками загряз няющих веществ, при этом являются:

смыв загрязненных городских почв, не защищенных растениями;

смыв пыли с асфальтированных поверхностей и кровель зданий и со оружений;

эрозия зданий и сооружений под воздействием агрессивных кислот ных осадков;

размыв внутригородских свалок, как правило, несанкционированных, стихийных, особенно многочисленных по окраинам города, в его рай онах с одноэтажной застройкой, а также «спрятанных» за оградами промышленных предприятий на их территории, естественно, совершен но сознательно;

размыв небрежно хранящихся материалов, особенно на необорудо ванных строительных площадках, территориях баз и хранилищ, в том числе горюче-смазочных материалов, угля и пр.

Под действием этих факторов формируется и химический состав поверхностных водотоков, дренирующих городские территории.

По комплексным оценкам качество воды р. Северной Двины в 2011 г. в пределах города Архангельска, в районе железнодорожного моста, в большинстве створов характеризуется 3 классом разряд «б»

(очень загрязненная), в рукаве Мурманский и протоке Кузнечиха (3 км выше впадения р. Юрас) – 3 классом разряд «а» (загрязненная). В дель те Северной Двины (рукавов Никольский, Мурманский, Корабельный, проток Маймакса и Кузнечиха) уровень загрязнения по большинству нормируемых показателей по сравнению с 2007-2011 годами сущест венно не изменился.

Характерными загрязняющими веществами устьевого участка Се верной Двины являются соединения Fe, Cu, Zn, Mn. В черте города к ним добавляются еще и Al, лигносульфонаты, метанол, фенолы (на от дельных участках), нефтепродукты (на отдельных участках). В дельте реки – Na+, Cl-, SO42-. По данным Северного УГМС в Северной Двине в пределах города, в районе железнодорожного моста среднегодовое (максимальное) содержание соединений Fe определялось на уровне 3 (8) ПДК, Cu – 2 (7) ПДК, Mn – 2 (8) ПДК, Zn – 2 (7) ПДК. Среднегодовое (максимальное) содержание соединений Al в черте города в районе же лезнодорожного моста определялось на уровне 1 (6) ПДК. Содержание трудноокисляемых органических веществ по ХПК – 2 (4) ПДК, легко окисляемых органических веществ по БПК5 – 1 (1,5) ПДК, лигносуль фонатов и метанола – 1 (2) ПДК, нефтепродуктов – 1 (2) ПДК. Хлорор ганические пестициды, контролируемые в черте города Архангельска, в 2011 г не были обнаружены (Состояние окружающей…, 2011;

Док лад об экологической ситуации.., 2011, 2012;

Состояние и охрана…, 2012).

В дельте Северной Двины (рукава Никольский, Мурманский, Ко рабельный, протоки Маймакса и Кузнечиха) среднегодовое содержание соединений Fe повсеместно составило 4 (30) ПДК, Mn – 3 (11) ПДК, трудноокисляемых органических веществ по ХПК – 2 (4) ПДК, соеди нений Cu – 2 (4) ПДК, Zn – 2 (6) ПДК. Среднегодовое содержание со единений Al и Ni определялось на уровне 3,5 ПДК и 2 ПДК, соответст венно. Содержание лигносульфонатов изменялось в интервале от 1 до ПДК, соединений Pb от 1,3 до 1,4 ПДК, метанола – от значений менее 1 ПДК до 2 ПДК.

Частота обнаружения превышений уровня ПДК легкоокисляемых органических веществ в рукаве Корабельный составила 8%, максималь ная концентрация определена на уровне 1,2 ПДК. В единичных пробах отмечалось превышение допустимого значения по формальдегиду ( ПДК) и аммонийному азоту (2 ПДК).

В 14% проб, отобранных в протоках Маймакса и Кузнечиха (3 км выше впадения р. Юрас) зафиксировано превышение ПДК по 2 хлорфенолу. Наибольшая концентрация 2-хлорфенола (3 ПДК) опреде лена в протоке Маймакса, максимальные превышение установленных нормативов по фенолам летучим и фенолам (карболовая кислота) соста вили 3 ПДК и 1,5 ПДК соответственно. Наибольшее влияние морских вод проявилось в протоке Маймакса (минерализация воды достигала 2,42 г/дм3, концентрация Cl- – 1,33 г/дм3, SO42- – 0,15 г/дм3, Na+ – 0, г/дм3, Mg2+ – 0,10 г/дм3).

Одной из наиболее загрязненных в дельте Северной Двины явля ется река Юрас, принимающая сточные воды нескольких предприятий Архангельска, в том числе и жилищно-коммунального хозяйства. По комплексным оценкам качество воды реки характеризуется 4-м классом разряд «а» (грязная). В 2011 г. в воде р. Юрас по среднегодовому (мак симальному) содержанию наблюдалось превышение ПДК: соединения Fe 10 (21) ПДК, трудноокисляемые органические вещества по ХПК – (4) ПДК, Cu и фенолы – 2 (5) ПДК, Zn 1,5 (3) ПДК. В единичных про бах содержание соединений Ni составляло 1,2 ПДК, нефтепродуктов и лигносульфонатов – 1,1 ПДК (Доклад об экологической ситуации…, 2012;

Состояние и охрана.., 2012).

Таким образом, за пятилетний период наблюдений (2007-2011 гг.) уровень загрязнения поверхностных вод в большинстве указанных пунктов наблюдений на территории Архангельской промышленной аг ломерации не претерпел существенных изменений. Характерными за грязняющими веществами поверхностных вод остаются соединения Fe, Cu, Zn, Mn, Al, лигносульфонаты, метанол, фенолы (на отдельных уча стках), нефтепродукты (на отдельных участках), а в дельте реки – Na+, Cl-, SO42-. Имевшие место случаи ухудшения качества вод были обу словлены антропогенной нагрузкой и гидрометеорологическими усло виями, а также природными колебаниями соединений Cu, Fe и Zn.

1.2.3. Почвы Прямыми и косвенными источниками загрязнения почвенного по крова селитебных территорий города Архангельска являются: предпри ятия лесозаготовительной, деревообрабатывающей и целлюлозно бумажной промышленности, сельского хозяйства, теплоэнергетики;

ав томобильный и железнодорожный транспорт;

хозяйственно-бытовая деятельность человека (Состояние окружающей…, 2011).

Опасность загрязнения почв определяется уровнем ее возможного негативного влияния на контактирующие среды (вода, воздух) и прямо или опосредованно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы самоочищения. При оценке химического загрязнения почв важным показателем является содержание тяжелых металлов (ТМ).

Источники поступления ТМ в почвы города подразделяются на природ ные (породообразующие минералы) и техногенные (предприятия, транс порт). При этом поступление ТМ на почвенный покров осуществляется разнообразными путями (Наквасина и др., 2006): выброс (сжигание минерального топлива, газообразные продукты сгорания и зола тепло вых электростанций, открытое и промышленное сжигание мусора);

твердые отходы (золошлаковые хранилища тепловых электростанций, пыль, бракованная продукция, остатки сырья после использования по лезных компонентов промышленного производства, строительный му сор, несанкционированные свалки твердых бытовых отходов);

cтоки (промывные жидкости и отработанные растворы промышленных пред приятий, бытовая канализация);

необустроенные стоянки автотранспор та со стоком ливневых вод на газоны и незащищенный твердым покры тием грунт, стоянки автомобилей на газонах (загрязнение почв углево дородами);

выгул собак;

бесхозные животные.

По данным Северного Управления Ростехнадзора на предприятиях Архангельска, включая коммунальный сектор, за 2010 год образовалось 3037933,260 тонн отходов. Значительные объемы твердых отходов ха рактерны для предприятий по добыче полезных ископаемых (60,6%), ЦБП (16,75%), обработки древесины и производства изделий из дерева (7,68%) и стройиндустрии (6,1%). Это шлаки, зола, шлам, формовочные материалы, строительный и производственный мусор, уловленная очи стными устройствами пыль и пр. Вклад собственно промышленных твердых выбросов составляет около 30%. При относительно небольшой абсолютной массе промышленных выбросов они отличаются высокими концентрациями техногенных элементов (собственно аномальный тип техногенной нагрузки). В 2011 г. 95,4 % отходов производства состави ли отходы пятого класса опасности, 97,2 % из них – это отходы пред приятий по добыче полезных ископаемых. Отходы четвертого класса опасности на 82,9 % представлены отходами ЦБП и на 6,4 % – отходами обработки древесины и производства изделий из дерева. Отходы третье го класса опасности в основном представлены отработанными железно дорожными деревянными шпалами, пропитанными антисептическими средствами, грунтом, загрязненным нефтепродуктами и свежим кури ным пометом. 46,7 % отходов второго класса опасности – это отходы ЦБП, транспорта и связи (в основном это аккумуляторная кислота и от работанные свинцовые аккумуляторы). Отходы первого класса опасно сти на 99,11 % представлены ртутными лампами (Состояние и охра на…, 2010;

Состояние и охрана…, 2012).

Особой проблемой является утилизация коммунально-бытовых отходов, представленных твердыми бытовыми отходами (ТБО) и кана лизационными стоками (предприятия жилищно-коммунального хозяй ства – мусороперерабатывающий завод, очистные сооружения – и сель ское хозяйство). В Архангельске с 2002 года работает ОАО «Мусоропе рерабатывающий комбинат» мощностью 110,0 тыс. тонн в год. На тер ритории города зарегистрировано 14 объектов размещения отходов, в том числе 9 свалок твердых бытовых отходов. Твердые бытовые отходы весьма разнообразны по составу и трудно поддаются утилизации. Кроме того, некоторые их ингредиенты не имеют естественных редуцентов (стекло, керамика, пластмассы) и могут сохраняться длительное время.


Источниками твердых отходов подобного типа являются Завод сили катного кирпича, Завод ЖБИ, Завод крупнопанельного домостроения, Архангельский завод пластмасс и др. Предприятия строительной про мышленности являются источниками и газообразных загрязняющих веществ.

Еще одним источником загрязнения почвенного покрова являются сельскохозяйственные предприятия (АПК «Любовское», Птицефабрика, ООО «Северный Бекон»). В целом для Архангельской области за год было закуплено и внесено в почву 1,6 тыс. т. минеральных удобре ний. Они содержат в своем составе более 20 тяжлых металлов. Не смотря на то, что в настоящее время, в связи с упадком сельского хо зяйства, на территории лугов г. Архангельска внесение удобрений не производится, за достаточно большой период их использования, почвы сельхозугодий накопили существенное количество ТМ. В связи с тем, что данные территории используются под выгоны и сенокосы, может происходить как дополнительное внесение химических элементов (осо бенно азота и фосфора) вместе с продуктами жизнедеятельности живот ных, так и уменьшение их содержания (особенно элементов, энергично накапливаемых растениями) за счт выноса с растительностью, убирае мой в период сенокосов. Животноводческие предприятия (ООО «Се верный Бекон») нередко сбрасывают отходы на поля, так как не хватает объема хранилищ (60 м3). При размещении навоза на полях возможно загрязнение почвы продуктами его разложения, которые могут содер жать и ТМ (ООО «Северный Бекон» имеет 4,5 тыс. голов, то есть в день образуется не менее 4,5 тонн навоза).

В почвах Архангельска (придорожные полосы, парки, газоны) на блюдается повышенное, высокое и очень высокое содержание под вижных форм фосфора, кальция, калия. Обеспеченность почв подвиж ными формами азота также довольно высокая и свидетельствует о ее относительно хорошем санитарном состоянии, так как рН почвенного раствора и его состав, степень аэрации, влажность и температура почв способствуют процессу нитрификации. Содержание аммония в верхнем слое почв повышенное и колеблется от 91 мг/кг до 161 мг/кг (природная почва 109 мг/кг) (Наквасина и др., 2009).

Загрязнение почв, в особенности химическими веществами, один из наиболее сильных факторов разрушения почв. Среди всех химиче ских загрязнителей тяжелые металлы (ТМ) рассматриваются как имею щие особое экологическое и биологическое значение. Оценка валового содержания ТМ в поверхностном слое почв города (верхний слой 0- см) показала наличие полиэлементного загрязнения тяжелыми металла ми. В городских почвах отмечены средние концентрации химических элементов меди, цинка, свинца, ртути, уровень которых выше значе ний для естественных почв (Наквасина и др., 2006, 2009).

Есть данные (Наквасина и др., 2006, 2009;

Состояние окружаю щей…, 2011), что почвы города Архангельска вполне благоприятны для произрастания растительности. По показателю фитотоксичности, даю щему общее представление о степени загрязннности почв токсичными для растений веществами, в городе преобладают почвы со слабой сте пенью фитотоксичности.

По суммарному показателю загрязнений тяжелыми металлами (ТМ) верхний слой почв на большей части территории Архангельска характеризуется допустимым уровнем загрязнения, но на отдельных участках центральной части города уровень загрязнения ТМ доходит до умеренно опасного и опасного. При этом в городских почвах уровень содержания ТМ и элементов питания выше этих значений для естест венных почв. Выявлены отдельные случаи повышенного содержания в городской почве Hg (2-2,5 ПДК), Cd (2,0 ПДК), Наибольшее загрязне ние наблюдается по таким металлам как Cu, Zn и Pb: содержание Pb со ставляет 1,0-27,0 ПДК, Cu до 3 ПДК и Zn до 9 ПДК (Наквасина и др., 2006, 2009).

По данным агентства природных ресурсов и экологии Архангель ской области установлено, что доля проб почвы, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям (табл. 1.7), в 2011 году в среднем составила 3,5%, что в 2,4 раза меньше показателя 2010 года (8,3%).

Таблица 1.7. Доля проб почвы, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, в структуре месторасположения мониторин говых точек, %, за 2011 г. (Состояние и охрана…, 2012) Санитарно- Доля проб почвы, не соответствующих гигиеническим нормати химический вам по санитарно-химическим показателям, % показатель Зоны Территории Детские до- Территории рекреации жилых домов школьные и лечебных уч школьные уч- реждений реждения Cu 22,9 13,0 8,9 0, Cr 0,0 2,9 3,1 0, Zn 5,7 10,1 5,4 14, Ni 25,7 7,2 9,2 0, Mn 0,0 0,0 0,0 1, Pb 2,9 1,4 1,5 0, Hg 0,0 0,0 0,0 0, Cd 0,0 0,0 0,4 0, Co 0,0 0,0 0,2 0, As 8,3 0,0 3,2 Итого 6,4 3,8 3,2 1, Наибольший удельный вес нестандартных проб почвы отмечается по содержанию Cu (10,0%), Ni (9,1%), Zn (7,3%), при этом в зонах рек реации по содержанию Ni (25,7%), Cu (22,9%), As (8,3%), Zn (5,7%), Pb (2,9%);

на территориях жилых домов по содержанию Cu (13,0%), Zn (10,1%), Ni (7,2%), Cr (2,9%), Pb (1,4%);

на территориях дошкольных образовательных и общеобразовательных учреждений по содержанию Ni (9,2%), Cu (8,9%), Zn (5,4%), As (3,2%), Cr (3,1%), Pb (1,5%), Cd (0,4%), Co (0,2%);

на территориях лечебных учреждений по содержа нию Zn (14,8%), Mn (1,9%).

Интегральная оценка опасности почвы по санитарно-химическим показателям установила, что наибольшую опасность представляют поч вы г. Архангельска и Онежского района. Удельный вес проб почвы, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно бактериологическим показателям, в Архангельске составил 16,8 %, что в 1,5 раза превышает показатели 2010 г. Превышение гигиенических нормативов отмечено по таким показателям, как индекс БГКП (бакте рии группы кишечной палочки) и индекс энтерококков, удельный вес которых составил 32,7 % и 17,8 % соответственно. (Состояние и охра на…, 2012).

По содержанию ТМ в растительном покрове городских экосистем Архангельска имеются лишь фрагментарные сведения (Наквасина и др., 2009;

Никитина, 2011). Отмечается повышенное содержание ТМ, по сравнению с растениями естественных местообитаний: Pb в 3-15 раз, Cu в 4-10 раз, Zn в 1,5-2 раза, Co в 3-7 раз, Ni в 1,5-8 раз.

Таким образом, процессы современного почвообразования в Ар хангельске протекают в условиях высокой техногенной нагрузки, что, соответственно, предполагает загрязнение почвенного покрова раз личными поллютантами и изменение содержания в них элементов пита ния растений, однако должного внимания состоянию городских почв и растений не уделяется. Загрязнение почвы влечет за собой вторичное загрязнение приземного слоя атмосферы, поверхностных и подземных вод. Так, в бассейне реки Северная Двина характерными загрязняющи ми веществами наряду с органическими поллютантами остаются соеди нения Al (1-6 ПДК) и тяжелых металлов: Fe (2-30 ПДК), Cu (2-8 ПДК), Zn (2-10 ПДК), Mn (2-11 ПДК), Ni (1-2 ПДК), Pb (1-1,5 ПДК). Это может быть связано не только с непосредственным загрязнением поверхност ных вод выбросами промышленных предприятий, но и с выщелачива нием различных поллютантов из почв и их выносом в реки с подземны ми водами. Происходит вторичное загрязнение атмосферного воздуха, так как почвы города не защищены растениями и сильно распылены.

Пылевые частицы, содержащие различные поллютанты, в том числе и тяжелые металлы, снова поднимаются в воздух и оседают на поверхно сти растений, с опадом которых вновь происходит загрязнение почв, грунтовых и поверхностных почв. Особенно важно, что с пылью данные загрязнители поступают в дыхательные пути человека.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ На территории г. Архангельска было заложено 115 пробных пло щадей (ПП) в 4-х основных функциональных зонах города (в селитеб ной 97 ПП, в промышленной – 12 ПП, в зоне городских лесов – 5 ПП, в зоне городских лугов – 11 ПП). С них для изучения пространственной вариабельности некоторых показателей свойств почв были взяты сме шанные образцы из верхнего 0-20 см (ГОСТ 17.4.4.02-84), а в 57 из них заложены почвенные разрезы. Их описание проводили согласно общепринятым методикам с учетом рекомендаций по изучению город ских почв (Методические указания…, 1992, 1996;

Почва…, 1997;

Бай беков и др., 2007;

Наквасина и др., 2007). Отбор, хранение и транспор тировка проб почв, отобранных для химического анализа (физико химические свойства, содержание биофильных элементов и тяжелых металлов), осуществлялись в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84.

Для анализа растительного покрова подбирались наиболее распро страннные древесные растения и разнотравье (смешанный образец), произрастающие на исследуемых пробных площадях. У древесных рас тений отбирали образцы листьев, ветвей (1 и 2 года вегетации), коры и корней, в смешанном образце исследовались надземная и подземная части растений. Отбор проб растений проводился по общепринятым ме тодикам (Бобрицкая, 1958;

ГОСТ 27262-87;

Определение химическо го…, 1997;

Пискунов, 2004;

Уфимцева, Терехина, 2005) в период окон чания вегетации (сентябрь).

Для определения аэротехногенного вклада в содержание ТМ в рас тительных образцах часть надземных отобранных проб отмывалась, часть оставалась в исходном виде. Отобранные пробы растений высу шивали в бумажных пакетах до воздушно-сухого состояния и озоляли сухим методом (Методические рекомендации…, 1981;

Определение хи мического…,1997).

Лабораторные исследования были выполнены на базе лаборатории биогеохимических исследований института естественных наук и биоме дицины САФУ и частично при финансовой поддержке Минобрнауки России на оборудовании ЦКП НО «Арктика» на базе «Северного (Арк тического) федерального университета имени М.В. Ломоносова».

Анализ почв. Определение физико-химических показателей почв:

гранулометрический состав, рН водной и солевой вытяжек, сумма по глощенных оснований (СПО), гидролитическая кислотность и степень насыщенности почв основаниями (СНО), емкость катионного обмена (ЕКО), окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), содержание органического углерода и группового состава гумуса (гумусовых и фульвокислот).

Гранулометрический состав почвы определяли методом отмучи вания (Ващенко и др., 1982). Кислотность почвенного раствора – рНсолев.

определяли по ГОСТ 26483-85, рНводн. – по ГОСТ 26423-85, СПО – по методу Каппена-Гильковица, гидролитическую кислотность и СНО – по методу Каппена, ЕКО – по методу Бобко-Аскинази (Теория и практи ка…, 2006), электропроводность почвенного раствора и общую минера лизацию почв согласно ГОСТ 26423-85, ОВП – согласно ISO 11271:2002. Определение органического вещества проводилось методом Тюрина в модификации ЦИНАО согласно ГОСТ 26213-91, группового состава гумуса – методом Кононовой-Бельчиковой (Ганжара, 2001;

Ганжара, Борисов, 2002). Обогащенность гумуса и гумусовых кислот почв азотом определяли по соотношению С:N элементным анализом с применением элементного CHNS анализатора EA-3000.

Определение подвижных форм биофильных элементов (БЭ). Для определения БЭ в почве использовали химические и инструментальные методы анализа: титриметрические (кислотно-основные и комплексо нометрические), методы молекулярной абсорбционной спектроскопии (фотометрические и турбидиметрические), электрохимические методы (прямая потенциометрия).

Фосфор (P2O5) определяли методом Кирсанова в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26207-91, калий (K2O) по ГОСТ 27753.6-88 и ГОСТ 26207-91, подвижную серу и водорастворимые сульфаты (SО42-) по ГОСТ 26490-85 и 26426-85, гидрокарбонат-ионы (HCO3-) согласно ГОСТ 26424-85, хлорид-ионы (Cl-) по ГОСТ 26425-85, нитрат-ионы (NO3–) по ГОСТ 26951-86, кальций и магний (Сa2+и Mg2+) по ГОСТ 26428-85 и ГОСТ 26487–85, алюминий (Al3+) – по ГОСТ 26485-85, ам монийный азот (NH4+) с применением ПНД Ф 16.2.2:2.3:3.30-02, на трий (Na+) и фторид-ионы (F-) по общепринятым методикам (Опреде ление химического…, 1997;

Дмитриев и др., 1989, соответственно).

Определение тяжелых металлов (ТМ). Валовое содержание ТМ (As, Cd, Co, Ni, Mn и V) в почвах определяли рентгенофлуоресцентным методом согласно ПНД Ф 16.1.42-04 на спектрометре Lab Center XRF 1800;

Pb, Zn, Cu атомно-абсорбционным методом согласно ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-02 на спектрометрах Contr AA-700 и АА-7000;

Hg ме тодом беспламенной атомизации (холодного пара) согласно ПНД Ф 16.1:2.3:3.10-98 на анализаторе ртути «Mercur».

Извлечение подвижных форм ТМ из почв осуществлялось сле дующими экстрагентами: Cu и Zn ацетатно-аммонийным буферным раствором (ААБ);

Pb, Ni и Co – 1,0 N HNO3;

Мn и Fe – 0,1 N H2SO4, ре комендованными для оценки степени доступности данных металлов растениям (Пискунов, 2004;

Мотузова, Безуглова, 2007). Содержание подвижных форм Pb, Zn, Cu атомно-абсорбционным методом соглас но РД 52.18.289-90 на спектрометрах Contr AA-700 и АА-7000;

подвиж ных форм Mn, Ni, Co, Fe фотоколориметрическими методами. Опре деление Mn проводили согласно ГОСТ Р 50682-94, Co – ГОСТ Р 50687 94, Fe – ГОСТ 27395-87, Ni – по общепринятой методике (Марченко, 1974).

Исследование трансформации почвенных соединений ТМ прово дили по двум методикам. Экспресс-методику, разработанную коллекти вом авторов Т.М. Минкиной, Г.В. Мотузовой, О.Г. Назаренко и др.

(2008б), использовали для извлечения из почв всех функциональных зон города основных подвижных форм Cu, Zn и Pb с применением различ ных вытяжек. Эти вытяжки рекомендованы для характеристики ком плексного состояния подвижных соединений ТМ в почве по методам Г.А. Соловьева (Соловьев, 1989) и А. Тессиера с соавторами (Tessier et al, 1979):

1. Актуальные запасы химических элементов в почве, часто назы ваемые «обменными», извлекаются ацетатно-аммонийным буферным раствором (ААБ) с рН = 4,5.

2. Обменные и связанные в органо-минеральные комплексы металлы извлекаются 1%-ым раствором комплексона III (ЭДТА) в ААБ, соответ ственно разница между содержанием металлов в вытяжке (ЭДТА + ААБ) и ААБ характеризует соединения металлов, связанные в органо минеральные комплексы.

3. Специфически сорбированные соединения металлов вместе с об менными формами извлекаются 1N раствором НСl. Значительная часть этих форм представлена металлами, относительно непрочно связанны ми с карбонатами, оксидами и гидроксидами Fe, Mn, Al. Содержание специфически сорбированных соединений металлов находится по раз ности между количествами ТМ, извлекаемыми 1N раствором НСl и ААБ. Эту форму можно рассматривать как промежуточную, переход ную к прочносвязанным соединениям (рис. 2.1). Фракционный состав подвижных соединений ТМ оценивался путем определения доли каж дой формы, полученной с использованием селективных вытяжек от об щего количества непрочно связанных соединений (НС).

1N HCl специфически сорбированные 1N ААБ 1 % ЭДТА обменные комплексные Рис. 2.1. Схема извлечения группы непрочно связанных соединений (Мин кина, 2008) Согласно комбинированной методике (Минкина, 2008;

Минкина и др., 2008а) в почвах техногенно-антропогенных зон города на примере Cu и Zn определяли весь спектр трансформационных форм ТМ. В ос нове определения различных фракций ТМ лежит применение экстраги рующих растворов, оказывающих влияние на определяемый почвенный компонент или на определенный тип связи иона металла с твердофаз ными почвенными компонентами (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Комбинированная схема фракционирования почвенных соединений ТМ (Минкина и др., 2008а, 2009) Способ нахождения Показатель Экспериментальный Расчетный 1. Содержание металла в обменной форме - общее 1N ААБ, рН = 4, - легко обменные 0,05 М Ca(NO3) - трудно обменные 1N ААБ – 0,05 М Ca(NO3) 2. Содержание металла, связанного с карбонатами и в виде отдельных фаз -непрочно связанные 1M CH3COONa, рН = 3. Содержание металла, связанного с несиликатными соединениями Fe, Al, Mn:

0,04 M NH2OH·HCl -общее в 5 % CH3COONH -непрочно связанные (1N HCl – 1N ААБ) – 1M CH3COONa -прочно связанные 0,04 M NH2OH·HCl – (1N HCl – 1N ААБ – 1M CH3COONa) 4. Содержание металла, связанного с органическим веществом:

30% Н2О -общее - легко обменные 1% ЭДТА в 1N ААБ – 1N ААБ - трудно обменные 30% H2O2 – 1% ЭДТА Анализ растений. В растительном материале определяли общее содержание ЭП (NO3-, K2O, P2O5) и ТМ (Pb, Cu, Zn, Ni, Co, Mn, Fe). Оп ределение содержания фосфора проводилось фотометрическим методом согласно ГОСТ 26657-97, нитратов и калия – методом прямой потен циометрии (ГОСТ 13496.19-93;

Определение химического…, 1997). Сu, Zn и Pb определяли атомно-адсорбционным методом согласно ГОСТ 30692-2000, фотометрическим методом определяли Mn (ГОСТ 27997 88), Fe (ГОСТ 27998-88), Co и Ni (Соколова, 1975;

Практикум…, 1987).

Основной методический прим определения концентрации ТМ и ЭП – способ калибровочного графика с использованием математиче ской обработки данных методом наименьших квадратов.

Оценка уровня обеспеченности почвенно-растительного покрова биофильными элементами и химического загрязнения его токсичными поллютантами как индикатора воздействия на здоровье населения про водилась с двух позиций:

1. санитарно-гигиеническая оценка содержания в почвенно растительном покрове биофильных элементов и техногенных поллю тантов путем сравнения фактически определнной концентрации эле мента с предельно-допустимой его концентрацией. Изучаемые объекты при этой оценке подразделяются на 2 категории: соответствующие и не соответствующие требованиям (Бычинский, Вашукевич, 2008);

2. оценка биогеохимических изменений, произошедших при антро погенном воздействии, с использованием системы коэффициентов:

коэффициент концентрации, используемый для характеристики и выявления локальных техногенных аномалий, связанных с газопылевы ми выбросами отдельных промышленных предприятий, их накоплением С в урбанизированных территориях и т.д.: Кс =, где С – фактическая С концентрация определяемого компонента в почве или растении, С0 – ре гиональное фоновое содержание этого компонента, мг/кг.

В качестве «фоновых» значений содержания химических элемен тов в почвенном покрове использовались как данные Станции агрохи мической службы «Архангельская», так и собственные результаты, по лученные при анализе условно чистой природной дерновой маломощ ной легкосуглинистой почвы, сформировавшейся на суходольном лугу в районе д. Бабонегово (Приморский район), расположенной в 30 км от г. Архангельска. Такой выбор был обусловлен тем, что процесс образо вания почв в городе Архангельске протекает по дерновому, а не по под золообразовательному типу, характерному для региона. В качестве фо новых значений для растительного покрова использовались данные о содержании элементов в растениях, произрастающих на условно чистой территории в пригороде Архангельска, где техногенное и антропоген ное воздействие сведены к минимуму.

Для оценки совокупного действия поллютантов в качестве инте грального показателя использовался суммарный показатель загрязнения N по Саету: Z c (n 1), где Кс – коэффициент концентрации хи Kc i мического элемента;

n – число анализируемых элементов- загрязните лей. При этом применяли градацию, представленную в табл. 2.2. Для оценки загрязнения растений использовали градацию табл. 2.3, так как уровни их ZC отличаются от таковых, разработанных для почв.

Таблица 2.2. Шкала оценки суммарной загрязннности почв тяжлыми металлами по Саету (МУ 2.1.7.730-99).

Оценка, Суммарный показатель Степень загрязненно балл загрязнения сти/нагрузки До 1 Незначительная Допустимая 2 1– Умеренно опасная 3 16– Опасная 4 33– Более 128 Чрезвычайно опасная Таблица 2.3. Шкала оценки суммарной загрязннности тяжлыми металлами рас тений (Касатиков, 1989;

Байбеков и др., 2007).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.