ПОТЕНЦИАЛЬНО ТОКСИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ПОЧВАХ ИНДУСТРИАЛЬНОГО РАЙОНА Г. ПЕРМИ

Елена Александровна Хайрулина; Иван Вячеславович Тимофеев; Наталья Евгеньевна Кошелева

Авторы

Елена Александровна Хайрулина Естественнонаучный институт Пермского государственного национального исследовательского университета http://orcid.org/0000-0002-9074-8551
Иван Вячеславович Тимофеев Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова http://orcid.org/0000-0001-8817-1231
Наталья Евгеньевна Кошелева Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова http://orcid.org/0000-0002-7107-5718

Ключевые слова:

ландшафтно-функциональное зонирование, потенциально токсичные элементы, загрязнение почв, парагенетические ассоциации, регрессионный и кластерный анализы, факторы накопления, экологическая опасность загрязнения

Аннотация

Одной из приоритетных экологических проблем крупных промышленных городов является техногенное загрязнение ландшафтов потенциально токсичными элементами (ПТЭ). Цель данного исследования – оценить характер их пространственного распределения в почвах Индустриального района г. Перми (Россия) с нефтеперерабатывающей и химической специализацией промышленности. На основе анализа карт функциональных зон, почвенной и элементарных геохимических ландшафтов установлена ландшафтно-функциональная структура района. Парагенетические ассоциации и факторы накопления ПТЭ в поверхностных горизонтах почв выявлены с помощью кластерного и регрессионного анализов. Степень техногенной геохимической трансформации почв определена по коэффициентам накопления Кс и рассеяния Кр, опасность загрязнения – путем сравнения с ПДК и по показателю суммарного загрязнения Zc. Приоритетными загрязнителями почв Индустриального района г. Перми являются Ba, Sn, Pb. Выявлены три ассоциации ПТЭ с общими источниками и близким пространственным распределением: Zn-Ni-Cu-Cr-V-Co-As, Pb-Cd-Mo, Sb-W-Bi и Ba-Ti. Ведущими факторами накопления Cd, Mo, Sb, Sn, Bi, Ni, Pb, Zn в поверхностных горизонтах почв являются их физико-химические свойства, а для As, Ba, Cr, Ti, V и W – почвообразующие породы. Элементы накапливаются в основном на биогеохимическом и щелочном барьерах, емкость которых зависит от содержания гумуса и pH. Опасный уровень загрязнения Sn, Pb и As с 2–3-кратным превышением ПДК зафиксирован на 8 % территории района, в почвах промышленной зоны и вблизи крупной транспортной развязки. DOI: 10.17072/2079-7877-2019-80-100

Библиографические ссылки

Атлас Пермского края / под общ. ред. А.М. Тартаковского. Пермь, 2012. 124 с.

Баранова О.Г., Егоров И.Е., Стурман В.И. К вопросу о положении южной границы таёжной зоны на территории Западного Предуралья // Вестник Удмурсткого ун-та. Сер. Биология. Науки о земле. 2010. Т. 1. С. 58–69.

Бузмаков С.А., Кувшинская Л.В., Жекин А.В., Кулакова С.А., Гатина Е.Л., Зайцев А.А. Оценка современного состояния особо охраняемой природной территории «Черняевский лесопарк г. Перми» // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. №1–3. С. 408–413.

Васильев А.А., Лобанова Е.С. Эколого-геохимическая оценка почвенного покрова г. Перми: тяжелые металлы и мышьяк // Пермский аграрный вестник. 2015. Т. 9. С. 34–49.

Водяницкий Ю.Н., Васильев А.А., Лобанова Е.С. Загрязненность тяжелых металлов и металлоидами почв города Перми // Агрохимия. 2009. Т. 4. С. 60–68.

Ворончихина К.А., Щукин А.В., Щукина Н.И. К оценке геохимического состояния урбоэкосистемы Перми в связи с использованием противогололедных реагентов // Географический вестник. 2014. №2(29). С. 78–79.

Герасимова М.И. География почв России. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. 312 с.

Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.

Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. Смоленск: Ойкумена, 2002. 288 с.

ГН 2.1.7.2041-06. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», утвержден главным гос. санитарным врачом РФ Г.Г. Онищенко. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2006.

ГН 2.1.7.2042-06. «Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве», утвержден главным гос. санитарным врачом РФ Г.Г. Онищенко. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2006.

ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. М., 2008.

Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 382 с.

Двинских С.А., Максимович Н.Г., Малеев К.И., Ларченко О.В. Экология лесопарковой зоны города. СПб.: Наука, 2011. 154 с.

Добровольский В.В., Урусевская И.С. География почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, КолосС, 2004. 460 с.

Еремченко О.З., Шестаков И.Е., Москвина Н.В. Почвы и техногенные поверхностные образования урбанизированных территорий Пермского Прикамья. Пермь, 2016. 252 с.

Касимов Н.С., Битюкова В.Р., Кислов А.В., Кошелева Н.Е., Никифорова Е.М., Малхазова С.М., Шартова Н.В. Проблемы экогеохимии крупных городов // Охрана и разведка недр. 2012. №7. С. 8–13.

Касимов Н.С., Никифорова Е.М., Кошелева Н.Е., Хайбрахманов Т.С. Геоинформационное ландшафтно-геохимическое картографирование городских территорий (на примере ВАО Москвы). 1. Картографическое обеспечение // Геоинформатика. 2012. Т. 4. С. 37–45.

Касимов Н.С., Власов Д.В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2015. №2. С. 7–17.

Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 343 с.

Копылов И.С. Аномалии тяжелых металлов в почвах и снежном покрове города Перми как проявления факторов геодинамики и техногенеза // Фундаментальные исследования. 2013. Т.1. С. 335–339. URL: http://www.fundamentalresearch.ru/ru/article/ view?id=30946 (дата обращения: 03.04.2018).

Кошелева Н.Е., Касимов Н.С., Власов Д.В. Факторы накопления тяжелых металлов и металлоидов на геохимических барьерах в городских почвах // Почвоведение. 2015. №5. С. 536–553.

Лаптева А.К., Шишкин М.А. Технофильные элементы в депонирующих средах на территории г. Перми // Вестник Пермского научного центра. 2010. Вып. 2. С. 17–25.

Максимович Н.Г., Хайрулина Е.А. Особенности исследования подземных вод лесопарковой зоны крупного промышленного города // Инженерные изыскания. 2011. Т. 5. С. 36–44.

МУЭП. Состояние и охрана окружающей среды г. Перми в 2003 г.: Справочно-информационные материалы. Пермь, 2004. 46 с.

Официальный сайт правительства г. Перми. URL: http://www.gorodperm.ru (дата обращения: 27.03.2018).

Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафтов. М.: Астрея–2000, 1999. 610 с.

Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П., Смирнова Р.С. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.

Самонова О.А., Кошелева Н.Е., Касимов Н.С. Ассоциации микроэлементов в профиле дерново-подзолистых почв южной тайги // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1998. №2. С. 14–19.

Ушков Б.К. Карта четвертичных отложений Пермской области. Пермь, 2000.

Шестаков И.Е., Еремченко О.З., Филькин Т.Г. Картографирование почвенного покрова городских территорий на примере г. Пермь // Почвоведение. 2014. Т. 1. С. 12–21.

Charlesworth S., Miguel E. De, Ordonez A. A review of the distribution of particulate trace elements in urban terrestrial environments and its application to considerations of risk // Environ. Geochem. Health. 2011. Т. 33. №2. С. 103–123.

Demetriades A., Birke M. Urban Geochemical Mapping Manual: Sampling, Sample preparation, Laboratory analysis, Quality control check, Statistical processing and Map plotting. Brussels: EuroGeoSurveys, 2015. 162 с.

Gietl J.K., Lawrence R., Thorpe A.J., Harrison R.M. Identification of brake wear particles and derivation of a quantitative tracer for brake dust at a major road // Atmos. Environ. 2010. Т. 44. №2. С. 141–146.

Goldschmidt V.M. Geochemische Verteilungsgesetze und kosmische Haufigkeit der Elemente // Naturwissenschaften. 1930. Т. 18. №47–49. С. 999–1013.

Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements. Second Edition. Butterworth-Heinemann, 1997. 1359 с.

Hu Z., Gao S. Upper crustal abundances of trace elements: A revision and update // Chemical Geology. 2008. V. 253. Iss. 3–4. P. 205–221.

IUSS Working Group WRB. World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Update 2015. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2015. 203 с.

Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. Fourth Edition. Boca Raton: CRC Press, 2011. 548 с.

Kosheleva N.E., Kasimov N.S., Timofeev I.V. Potentially toxic elements in urban soil catenas of W-Mo (Zakamensk, Russia) and Cu-Mo (Erdenet, Mongolia) mining areas // J. Soils&Sediments. 2017. DOI: 10.1007/s11368-017-1897-8.

Limbeck A., Puls C. Particulate Emissions from On-Road Vehicles // Urban Airborne Particulate Matter / Eds. F. Zereini, C.L.S. Wiseman. Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2010. С. 63–79.

Pacyna E.G., Pacyna J.M., Fudala J., Strzelecka-Jastrzab E., Hlawiczka S., Panasiuk D., Nitter S., Pregger T., Pfeiffer H., Friedrich R. Current and future emissions of selected heavy metals to the atmosphere from anthropogenic sources in Europe // Atmos. Environ. 2007. Vol. 41. №38. С. 8557–8566.

Rawls W.J., Pachepsky Y.A. Using field topographic descriptors to estimate soil water retention // Soil Sci. 2002. Vol. 167. №7. С. 423–435.

Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise on geochemistry. V. 3. Elsevier Science, 2003. P.1–64.

Wedepohl K.H. The composition of the continental crust // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. Vol. 59. №7. P. 1217–1232.