Состояние химического загрязнения почвенного покрова г.Бобруйска

 

В.И. Матвеева кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, А.А. Голденков,

И.А. Залыгина, С.П. Марчук

 

В статье представлены фактические данные, полученные авторами в результате геохимического обследования территории, выполненного в рамках разработки «ТерКСООС г. Бобруйска и прилегающего района».

Установлено, что промышленно-хозяйственный комплекс города оказывает локальное негативное химическое воздействие на рассматриваемую территорию. Основными загрязнителями являются  Zn (1,6 ОДК), Cd (1,32 ОДК), заметно накопление Pb (0,73 ПДК), содержание Cu и Ni – 0,44 – 0,49 ОДК, Co не обнаружен, почти повсеместно содержание нефтепродуктов превышает предельно допустимые концентрации. Прослеживается зависимость накопления загрязнителей от функционального назначения территории: наиболее загрязнена промышленная зона, транспортно-коммуникационная и специального назначения.

Ключевые слова: городские почвы, тяжелые металлы и нефтепродукты, функциональные зоны, предельно и ориентировочно-допустимая концентрация (ПДК и ОДК), степень загрязнения.

Почвенный покров г. Бобруйска – компонент природной среды, выполняющий весьма важные специфические экологические функции, обеспечивающие охрану окружающей среды города, являясь экраном депонирования загрязнителей, попадающих в почвы с твердыми и жидкими атмосферными осадками, зоной очистки поверхностных и подземных вод, средой произрастания зеленых насаждений и в конечном итоге — проживания жителей города.

Почвы не являются такой изменчивой средой как атмосферный воздух или поверхностные воды. В связи с этим почвенный покров является наиболее информативным источником длительной во времени и разнообразной техногенной нагрузки на территорию.

Из всех компонентов природной среды этот компонент в наибольшей степени испытывает негативное антропогенное воздействие:

• трансформирование при нивелировании территории (срезание холмов, выполаживание склонов, засыпка оврагов, заболоченных понижений, заключение мелких рек в трубы и другие нарушения почвенного покрова);

• химическое загрязнение как экран поглощения всех попадающих в него токсичных веществ, где они частично смываются в поверхностные, фильтруются в грунтовые воды, попадают в приземные слои атмосферы, поглощаются растительностью, распадаются или превращаются в химические соединения с более токсичным действием;

• запечатывание (покрытие асфальтом), в этих условиях при сохранности своего генезиса почвы теряют экологически важные функции: газообмен с атмосферой, регулирование температуры городов особенно в летнее время, направленность миграционных потоков загрязнителей как на поверхности, так и по почвенному профилю и др. [1].

По данным Земельного Кадастра Республики Беларусь, по состоянию на 2009 г. площадь г. Бобруйска составляет 8386 га, из которых 4600 га занято застройкой, 750 га – под улицами и площадями, 253 га – под дорогами и транспортными коммуникациями и 1084 га составляют земли сельскохозяйственного назначения [2].

Для территории г. Бобруйска в последнее время характерно сокращение площадей под застройкой за счет сноса низкоэтажных строений и строительства многоэтажных, также увеличение площадей под транспортными магистралями, улицами и площадями (табл. 1).

Динамика площадей функционального использования почвенного покрова г. Бобруйска

По данным УКПП ЖКХ «Бобруйскжилкомхоз», в г. Бобруйске в настоящее время асфальтировано 2354,8 тыс. м², что составляет 3,1% территории города и 10,75 м² на каждого жителя. Наиболее полно запечатан почвенный покров в центральной части города. Пригородные зоны, расположенные в границах современной и перспективной границы г. Бобруйска, весьма мало трансформированы и заняты преимущественно землями сельскохозяйственного назначения и лесными угодьями.

Основными почвообразующими породами на территории г. Бобруйска являются водно-ледниковые, в разной степени заболоченные песчано-супесчаные отложения. Обладая небольшой емкостью поглощения, эти почвы в большей степени, чем суглинистые способны к самоочищению.

Результаты мониторинговых наблюдений за состоянием почвенного покрова города, проведенных Республиканским Центром радиационного контроля и мониторинга окружающей среды в 2002-2006 годах, показали (табл. 2), что в результате функционирования хозяйственно промышленного комплекса почвенный покров территории г. Бобруйска подвержен химическому загрязнению [3]. Основными загрязнителями являются Cd, Zn, Pb и нефтепродукты, средние содержания тяжелых металлов приближаются к 1,0 ПДК/ОДК, а максимальные – к 2,5 ПДК/ОДК, по нефтепродуктам – к 5-40 ПДК/ОДК.

Таблица 2

Динамика накопления ингредиентов-загрязнителей в почвенном покрове г. Бобруйска

загрязнители	ед. измерения	2002 г. [3]	2006 г. [4]
PH	единиц	6,03-9,30 7,96	3,95-8,08 6,84
Cd	мг/кг	0,63-1,0 0,88	0,25-1,23 0,52
	% проб выше ПДК	70	25/2,5*
	ПДК/ОДК	0,5
Zn	мг/кг	72,6-97,8 61,1	0,9-172,1 48,9
	% проб выше ПДК	5	19/3,1
	ПДК/ОДК	55,0
Pb	мг/кг	9,3-19,3 13,6	3,3-65,6 15,4
	% проб выше ПДК	—	4/2,1
	ПДК/ОДК	32,0
Cu	мг/кг	5,6-11,2 8,0	2,1-24,5 8,5
	% проб выше ПДК	75	0/0,7
	ПДК/ОДК	33,0
Ni	мг/кг	4,4-9,3 6,4	1,3-12,9 4,8
	% проб выше ПДК	65	0/0,6
	ПДК/ОДК	20,0
Mn	мг/кг	125-213 145	30-433 195
	% проб выше ПДК	15	0/0,3
	ПДК/ОДК	1500
	мг/кг	16,3-82,5 43,7	18,5-179,4 43,4
	% проб выше ПДК	65	2,0/1,1
	ПДК/ОДК	160,0
	мг/кг	12,0-100,0 40,2	0,0-15,1 3,0
	% проб выше ПДК	5	0/0,1
	ПДК/ОДК	130,0
Нефтепродукты	мг/кг	0,0-2213,3 102,7	—
	% проб выше ПДК	0,0-281,4 33,4	10/5,6
	ПДК/ОДК	50,0

* — числитель – количество проб, превышающих ПДК/ОДК, знаменатель – максимальное значение в долях ПДК/ОДК, %

Изучение загрязнения почвенного покрова г. Бобруйска в современных и перспективных границах осуществлялось на основании почвенно-геохимической съемки, проведенной в 2009 году сотрудниками РУП «Бел НИЦ «Экология». Всего было отобрано 202 почвенные пробы. Отбор почвенных проб проводился по регулярной сетке с учетом видов территориальных зон по преимущественному функциональному использованию территорий населенных пунктов, определенных в ст. 50 Закона Республики Беларусь «Об архитектурной, градостроительной и строительной деятельности в Республике Беларусь».

Химико-аналитические работы проводились в Центральной лаборатории РУП «Белгеология». Определение содержания валовых форм тяжелых металлов: Cd, Zn, Pb, Cu, Ni, Co – по методике [5]. Оценка состояния химического загрязнения почвенного покрова г. Бобруйска производилось на основании принятых нормативно-методических документов [6-8].

Общая характеристика загрязнения почвенного покрова территории г. Бобруйска

Анализы почвенных проб, отобранных на территории г. Бобруйска в перспективных границах, показывают, что почвы города подвержены значительному негативному антропогенному воздействию, связанному с накоплением тяжелых металлов (табл. 3) и нефтепродуктов.

Статистические параметры распределения содержания тяжелых металлов в почвенном покрове

г. Бобруйска в перспективных границах

Параметры	Pb	Zn	Cd	Cu	Ni	Co
	валовые формы, мг/кг почвы
Количество проб	202	202	202	202	202	202
Среднее содержание, мг/кг	23,27	87,78	0,66	16,11	8,88	3,86
Минимальное содержание, мг/кг	7,50	7,60	0,30	1,0	1,56	<0,50
Максимальное содержание, мг/кг	352,94	2214,07	3,56	349,8	36,48	16,55
% проб выше ПДК/ОДК	11,9	47,0	65,8	6,9	6,4	0,1
ПДК: Валовое содержание	32,0
ОДК: Валовое содержание		55,0*	0,5*	33,0*	20,0*	20,0

*-для песчаных и супесчаных почв

Основным загрязнителем почв города является Zn, среднее содержание которого составляет 87,78 мг/кг почвы или 1,60 относительно ОДК. Отмечается весьма существенное накопление Cd – 0,66 мг/кг или 1,32 относительно параметра ОДК. Необходимо отметить также заметные накопления в почвах Pb, до 23,27 мг/кг сухой почвы, что составляет 0,73 ПДК.

Поступление этих элементов в почвы связано в основном с использованием различных видов топлива, работой автотранспорта и некоторых производств. Установлено, что в почвенном покрове города содержание Cu и Ni пока не выше 0,44-0,49 ОДК, Co не обнаружен.

Анализируя динамику накопления этих загрязнителей в почвах города за период 2006-2009 гг., необходимо признать (табл. 4), что антропогенная химическая нагрузка на территорию города значительно увеличивается: по Cd на 26,9 %, по Zn, Ni, Pb, Cu – на 80-90 %.

Динамика накопления тяжелых металлов в почвенном покрове г. Бобруйска

Достаточно четко прослеживается зависимость накопления тяжелых металлов в почвах от функционального назначения территорий (табл. 5, рис. 1).

Таблица 5

Накопление тяжелых металлов в почвенном покрове функциональных зон г. Бобруйска

№ п/п	Функциональные зоны	Кол-во отобранных почвенных проб	Содержание загрязняющих веществ в городских почвах, мг/кг
			валовые формы						Нефтепродукты
			Pb	Zn	Cd	Cu	Ni	Co
1	Промышленная	60	31,0	113,7	0,78	27,9	16,2	6,2	847,4
2	Транспортно-коммуникационная (АЗС, гаражи)	16	28,7	187,9	0,76	13,1	5,6	2,1	159,9
3	Специального назначения (военный аэродром, урочище Плоское)	12	16,8	118,7	0,79	11,2	5,6	4,1	221,6
4	Жилая застройка	61	22,1	74,2	0,57	15,8	7,1	2,6	196,8
5	Общественно-деловая (центр города)	4	26,8	80,40	0,53	7,9	5,2	2,0	—
6	Сельскохозяйственного назначения	15	13,3	35,3	0,58	4,9	4,00	2,2	—
7	Рекреационно-ландшафтная	34	15,3	32,2	0,52	4,9	4,5	3,7	22,1
8	Всего	202

 

Промышленная зона. Наиболее высокие уровни содержания тяжелых металлов (относительно ПДК/ОДК) отмечаются на территории промышленной зоны, где отобрано 60 почвенных проб. Главными загрязнителями являются Zn (2,07 ОДК), Сd (1,56 ОДК) нефтепродукты (8,5 ПДК), содержание Pb, Cu и Ni также достаточно высоко и приближается к предельно допустимому уровню (0,81-0,97 ПДК/ОДК).

В группе рассматриваемых промышленных предприятий этой зоны по загрязнению лидируют ОАО «Фандок», ОАО «Беларусьрезинотехника» и ОАО «ТАиМ». Основными источником загрязнения почвенного покрова территорий предприятий этой зоны являются выбросы загрязняющих веществ, образующиеся при сжигании топлива.

Транспортно-коммуникационная зона. Почвенной покров этой зоны, включающий территории гаражных кооперативов и автозаправочных станций, также испытывает высокую антропогенную химическую нагрузку. Однако структура загрязнителей имеет некоторые особенности: основными загрязнителями являются также Zn (3,42 ОДК), Cd (1,52 ОДК), нефтепродукты и приближающийся по содержанию к предельно допустимому уровню Pb (0,90 ПДК), накопление же Ni и Cu незначительно и не превышает 0,3-0,4 ОДК. Главными источниками загрязнителей почвенного покрова этой зоны являются автотранспортные выбросы и разливы нефтепродуктов при ремонтных работах и уходе за автотранспортом. Наиболее загрязненными участками являются интенсивно функционирующие АЗС на ул. Светлогорской (на выезде из города), на ул. Социалистической (центр города) и гаражная территория по ул. Днепровской Флотилии.

Для территории специального назначения (бывший военный аэродром вдоль ул. Ванцетти), где отобрано и проанализировано 12 почвенных проб характерно накопление Zn (2,16 ОДК), Cd (1,58 ОДК) и нефтепродуктов (2,2 ПДК), содержание Pb не превышало 0,52 ПДК, а Ni и Co (0,2-0,3 ОДК). Необходимо отметить, что на этом объекте наиболее загрязнена центральная часть аэродрома вдоль взлетно-посадочных полос, что, вероятно, связано с более интенсивными выбросами от сжигания топлива при взлете и посадке самолетов.

Загрязнение почвенного покрова зон жилой застройки и делового центра при сохранности той же структуры загрязнителей осуществляется гораздо медленнее. В настоящее время превышение предельно допустимого уровня отмечено только по Zn (1,35-1,46 ОДК), Cd (1,06-1,14 ОДК) и нефтепродуктам (3,9 ПДК), содержание же Pb не превышает (0,69-0,84 ПДК), Ni и Co – 0,10-0,36 ОДК.

Сельскохозяйственная и рекреационно-ландшафтная зоны испытывают наименьшую антропогенную химическую нагрузку. В почвенном покрове этих зон наблюдается незначительное превышение допустимого уровня только по Cd − 1,04-1,16 ОДК.

Оценка поэлементного загрязнения почвенного покрова г. Бобруйска

Цинк. Цинк имеет приоритетное значение в загрязнении города. Среднее содержание его составляет 87,8 мг/кг почвы или 1,60 относительно ОДК. Накопление в почвах отмечается почти на половине территории города (в 47% отобранных почвенных проб содержание его превышает допустимый уровень). Отмечена определенная зависимость накопления этого элемента в почвах от функциональной значимости территории. Самое высокое содержание цинка установлено в зонах гаражных застроек, автозаправочных станций, промышленных предприятий, придорожных полос. Наибольшая степень загрязнения почвенного покрова отмечается на территориях предприятий: ОАО «Беларусьрезинотехника» (5,15 ОДК) и АЗС на ул. Светлогорской при выезде из г. Бобруйска (40,2 ОДК).

Почвенный покров сельскохозяйственной окраины и рекреационно-ландшафтной зоны имеет наименьшее содержание цинка, достигающее около 0,6 ОДК.

Кадмий. Диапазон содержания кадмия в почвах города составляет 0,30-3,56 мг/кг сух. почвы при среднем уровне содержания 0,66 мг/кг, что относительно допустимого уровня составляет 1,32. Этот вид опасного химического загрязнения имеет достаточно широкое распространение на территории города. Установлено, что в 65,8% отобранных почвенных проб содержание этого загрязнителя превышает предельно допустимый уровень. Наиболее высокие аномалии (1,52-1,58 ОДК) в содержании этого загрязнителя отмечаются в зонах промышленной, транспортно-коммуникационной и специального назначения. Однако даже в сельскохозяйственной и рекреационно-ландшафтной зонах среднее содержание кадмия превышает допустимый уровень. Основными источниками формирования указанных аномалий являются выбросы различных видов транспорта, промышленных предприятий, бытовое загрязнение. Лидерами по загрязнению почвенного покрова кадмием являются предприятия ОАО «Бобруйский машиностроительный завод» (2,02 ОДК), филиал РУП «Могилевэнерго» концерна «Белэнерго» Бобруйские тепловые сети (2,04 ОДК) и ЗАО «Бобруйскмебель» (1,92 ОДК).

Свинец. Среднее содержание свинца в почвенном покрове г. Бобруйска составляет 23,27 мг/кг сух. почвы, что приближается к предельно допустимому уровню и в настоящее время составляет 0,73 ПДК. Пространственное распределение его незначительно. Только в 11,9% отобранных почвенных проб установлено содержание, превышающее ПДК. Наиболее высокий уровень накопления свинца в почвенном покрове установлен в промышленной (0,97 ПДК), транспортно-коммуникационной (0,90 ПДК) зонах и в центральной части города (0,84 ПДК). Самое высокое загрязнение почвенного покрова свинцом имеется на территории ОАО «Фандок» (2,86 ПДК), БРУП «Гидролизный завод» (1,32 ПДК), ОАО «ТАиМ» (1,15 ПДК).

Нефтепродукты. Среднее содержание нефтепродуктов, определенных в 50 почвенных пробах, составило 489,8 мг/кг почвы при минимальном значении 4,25, максимальном – 11049,28. Наиболее высокое накопление нефтепродуктов отмечено в промышленной зоне (8,95 ПДК), жилой застройке (3,9 ПДК), зоне специального назначения (аэродром, ур. Плоское) – 2,2 ПДК. Среди промышленных предприятий наиболее сильное загрязнение почв установлено на территориях ОАО «Фандок», филиал РУП «Могилевэнерго» концерна «Белэнерго» Бобруйская ТЭЦ-2, ОАО «Бобруйскмебель», ОАО «Беларусьрезинотехника», филиал РУП «Могилевэнерго» концерна «Белэнерго» Бобруйские тепловые сети и ОАО «ТАиМ».

Как показали выполненные нами исследования, концентрации тяжёлых металлов в почвах города варьируют в весьма широких пределах. Для комплексной оценки загрязнения почв использован суммарный показатель загрязнения Z_c по 6-ти определяемым элементам (Ni, Co, Pb, Cu, Zn, Cd). Степень суммарного загрязнения почв Z_c тяжелыми металлами определялась в соответствии с оценочной шкалой опасности загрязнения почв [6].

Общее состояние загрязнения почвенного покрова г. Бобруйска по величине показателя суммарного загрязнения (Zc) представлено на рисунке 2. Установлено, что в настоящее время на окраинах города преобладают относительно незагрязненные или слабозагрязненные почвы, которые приурочены в основном к окраинам и заняты застройкой частного сектора. Интенсивное мозаичное химическое загрязнение почв отмечается в центральной части города. В большей степени химическая деградация и загрязненность почв отмечается в зонах промышленных предприятий и объектах транспортно-коммуникационного назначения (территории гаражей, автозаправочных станций и аэродрома).

Результаты проведенных исследований рекомендуются как основа для разработки и принятия управленческих решений по снижению антропогенной химической нагрузки на почвенный покров города путем: усовершенствования технологических процессов и очистки выбросов в атмосферу на промышленных предприятиях; экологически безопасного размещения определенных объектов при архитектурно-планировочных и строительных  работах; путем посева растений – протекторов на отдельных участков территории.

 

Рис. 2. Загрязнение почв г. Бобруйска по суммарному показателю Z_c

 

Список литературы

1. Свиридова А.В. Совершенствование кадастровой оценки городских земель с учетом экологических факторов / А.В. Свиридова //Проблемы региональной экологии. – 2007. —  № 6. – С. 80-87.

2. Государственный земельный кадастр Республики Беларусь.- Минск, 2009. – 64 с.

3. Состояние природной среды Беларуси: Экологический бюл. 2002 г. / под ред. В.Ф. Логинова. – Минск: Минсктиппроект, 2003. — 248 с.

4. Состояние природной среды Беларуси: Экологический бюл. 2006 г. / под ред. В.Ф. Логинова. – Минск: Изд. Центр БГУ, 2007. — 377 с.

5. Сборник выполнения измерений, допущенных к применению в деятельности лабораторий экологического контроля предприятий и организаций Республики Беларусь. – Минск: ООО НТЦ «АПИ». — Ч. I. — 263с., Ч. II. — 283 с.

6. Гигиеническая оценка почвы населенных мест: инструкция 2.1.7.11-12-5-2004: утв. / Минздрав // Сб-к нормативных документов по гигиенической оценке почвы населенных мест. – Минск, 2004. – С. 2-38

7. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве : гигиенические нормативы 2.1.7.12-1. – 2004 : утв. постановлением Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 25 02 2004 / Минздрав // Сб-к нормативных документов по разделу коммунальной гигиены.- Минск, 2005. – С. 25-45

8. Об утверждении предельно допустимых концентраций нефтепродуктов в почвах для различных категорий земель: Постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 29 апреля 2009 г. – Минск, 2009. — №44.