CC BY
10
т
ные пункты, расположенные и зоне влияния выбросов
ОГПУ.
Литература
1. Бархотова Л. А. Гитиеннческая характеристика геохимических и антропологических условий проживания сельского населения в зоне техногенных выбросов Оренбургского газоперерабатывающего завода: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Оренбург, 1999.
2. Боев В. М., Сетко Н. П. // Физиология человека. — 1990. - Т. 16, № 4. - С. 140-146.
3. Боев В. М. // Гиг. и сан. - 1994. - № 8. - С. 40-42.
4. Боев В. М., Бархотова Л. А., Тюрин Е. Н. и др. //Актуальные проблемы клинической медицины: Сб. науч. и метод, тр. — Оренбург, 1996. — С. 36—41.
5. Боев В. М., Сетко Н. //. Сернистые соединения природного газа и их действие на организм. — М., 2001.
6. Горюнкова Е. В. Состояние здоровья детей, проживающих в зоне влияния выбросов газопере рабаты-вющего завода: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Оренбург, 1998.
7. ГОСТ 17.2.3.01—86. Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. — М., 1986.
8. Карпенко И. Л Комплексная гигиеническая оценка влияния антропогенных и природных геохимических факторов на состояние здоровья детей сельских
населенных пунктов: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Оренбург, 1999.
9. Кацнельсон Б. А., Г/ozuik Е. В., Ножкина Н. В. и др. // Гиг. и сан. - 1995. - № 2. - С. 30-32.
10. Комплексное определение антропогенной нагрузки на водные объекты, почву, атмосферный воздух в районах селитебного освоения: Метод, рекомендации. — М., 1996.
11. Плитман С. И., Новиков 10. В., Тулакин А. В. и др. // Гиг. и сан. - 1996. - № 3. - С. 36-38.
12. РД 52.04.186—89. Руководство по контролю загрязнения атмосферного воздуха. — М., 1989.
13. Сетко Н. П., Желудева Г. И.. Зебзеев В В. // Гиг. труда. - 1989. - № 5. - С. 32-34.
14. Сидоренко Г. И., Румянцев Г. И., Новиков С. М. // Гиг. и сан. - 1998. - № 4. - С. 3-5.
Поступила 21.12.01
S u m тагу. A complex analysis suggests that there has been an increase in airogenic load on the population living in an area exposed to gas waste from the Orenburg gas-field complex at the expense of nitrogen dioxide, which may be associated with its higher levels in the waste from 1058.3 tons/year in 1996 to 2084.89 tons/year in 2000 and with the maximum effluent of 2550.79 tons/year in 1999. The study has revealed that the rural locality with the greatest aerogenic load is the village of Dedurovka.
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2002 УДК 614.77:631.41(470.56)
Е. В. Блохин, А. М. Русанов, И. Н. Зенчна
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ТЕРРИТОРИИ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Оренбургский государственный аграрный университет; Оренбургский государственный университет
Почвы выполняют роль связывающего звена всех компонентов биосферы и биогеохимического барьера. Вследствие проявления ими рефлекторности и сенсор-ности почвы необходимо использовать как объективный информационный блок оценки геохимического состояния всего биогеоценоза. Отсюда вытекает гигиеническая роль почв и почвенного покрова.
Разнотипность геохимии почв на территории области определяется гетерогенностью горных пород, условиями формирования рельефа, направлением и интенсивностью проявления экзо- и техногенеза.
Естественная геохимическая неоднородность почв связана с "наследуемостью" элементарного состава в ряду горная порода—гючвообразующая порода—почва по ландшафтно-типологическим районам территории области. С теми же явлениями связано и формирование нормальных или аномальных геохимических полей (геохор).
На естественную неоднородность накладываются потоки элементов, активизируемых техногенезом. В перераспределении потоков по геохимическим полям активно участвует рельеф. В итоге почвенной покров области представляет собой весьма гетерогенное в геохимическом отношении геопространство.
Почвообразующие породы выполняют для почв роль геохимической матрицы. Сопряженные определения валовых форм элементов в системе породы—почвы позволяют повсеместно выявить аномальность пород (по Кларку—Виноградову) по содержанию никеля, хрома, свинца. В Зауралье к ним присоединяются кобальт и медь, в породах Предуралья — ртуть и мышьяк (все в пределах ПДК). В Предуралье выявляется тенденция повышения концентраций элементов в пределах одного склона от делювиальных к элювиальным отложениям, а в Зауралье — от элювиальных кор выветривания к переотложенным корам и четвертичным отложениям.
Для пахотных почв величина суммарного состава валовых форм элементов возрастает от черноземов типичных к темно-каштановым почвам (не превышая при этом уровня ПДК).
Валовые формы представляются как потенциальный резерв подвижных элементов почвы, которые активно участвуют в биологическом круговороте. Степень подвижности валовых форм элементов в почвах обследованных полигонов колеблется от 0,5 до 20%.
В распределении подвижных форм элементов по профилю почв определяющую роль играют процессы вспашки, выщелачивания и биологической избирательной способности растительности и почвенной биоты. Фонообра-зующими подвижными элементами являются во всех ландшафтных районах цинк и свинец. Соотношения между ними изменяются — в "цинковых" отношение цинк: свинец составляет 1,5:11,0, в "свинцовых" — 0,3:0,7.
В почвах Предуралья мозаично выявляются тенденции к кумуляции никеля с одновременным рассеиванием свинца, кадмия, меди и фтора, а в Зауралье происходит накопление цинка, свинца, кадмия и рассеивание никеля. Локальная аномальность проявляется и по отдельным формам элементарных геохимических ландшафтов: в элювиальных ландшафтах накапливаются никель, цинк, свинец; в трансэлювиальных — цинк, медь, никель; в субаквальных — цинк, никель, свинец, медь.
В такой же последовательности усиливается степень подвижности элементов с одновременным снижением корреляции между концентрациями подвижных и валовых форм в системе почва—породы. Такая тенденция особо характерна для целинных почв.
В профиле целинных почв по сравнению с пахотными при исключении влияния техногенного загрязнения, складывается своеобразный режим кумуляции элементов. Повышенные концентрации их выявляются в верхнем (0—5 см) слое. Вместе с тем запасы элементов в слое
0—30 см пахотных почв чаще выше, чем в том же слое целинных аналогов.
С гигиенических позиций пахотные почвы области оцениваются как преимущественно незагрязненные. По результатам исследований [1, 3, 9, 10|, сельскохозяйственная продукция зерновых культур, полученная на полях Предуральского региона, не загрязнена тяжелыми металлами и соответствует медико-санитарным нормам.
Наряду с этим результаты детальных региональных исследований [1, 7, 8, 13| свидетельствуют о том, что зависимость содержания растениями элементов тяжелых металлов от концентрации тех же веществ в почвах не всегда прямо коррелятивна. Еще И. Г. Побединцевой [9] отмечалась тенденция увеличения содержания в растениях отдельных элементов (никеля, хрома, кобальта и др.) при низких концентрациях их в почвах и породах.
Исследования вышеприведенных авторов показали, что содержание никеля и хрома в биопродукции порой превышает ПДК в 1,5—2 раза, а концентрации этих элементов в почве (черноземы обыкновенные Предуралья и Зауралья) оказывалась ниже этого уровня.
Подобное явление с тем, что физиологическая и химическая природа растительности более отзывчива на изменение техногенного состояния среды, особенно на выбросы аэрогидрогенного характера, гак как растворимость элементов техногенных выбросов в 1,5—2 раза выше по сравнению с таковой химических соединений элементов почвенной среды.
В Медногорске и Кувандыке аэрогенное загрязнение почв выявляется в радиусе 0,5—20 км от промышленных узлов. Аэрогенный фактор загрязнения диагностируется по величине элювиально-аллювиального коэффициента и резкому нарушению ряда ассоциаций элементов почв в сравнении с почвообразующими породами.
В почвах Медногорского полигона такие элементы, как медь, кадмий, цинк, в ряду ассоциации заняли первые места, тогда как в породах они завершали ряды накопления элементов. В почвах Кувандыкского полигона приоритетными в ряду оказались фтор, цинк и кадмий, сместив в конец ряда элементы, преобладающие в породах (свинец, никель, медь, фтор, кобальт). Элювиально-аллювиальный коэффициент для пахотных горизонтов (0—26 см) в зоне максимального загрязнения (радиус до 2,5 км) в районе Медногорска не превышает 1,5—2,3. Концентрация свинца и цинка здесь превышает ПДК в 2 раза, а содержание меди и кадмия в 2—8 раз выше фонового. В этом же радиусе на Кувандыкском полигоне наблюдается превышение концентрации меди и никеля над фоном в среднем в 1,5 раза. По совокупным показателям пахотные слои Медногорского полигона загрязнены тяжелыми металлами значительно больше, чем Кувандыкского.
Вместе с тем почвы полигонов в целом оцениваются как относительно чистые от загрязнения техногенных элементов. Интегральный полиэлементарный коэффициент суммарного загрязнения (¿с) оценивает почвенный покров Кувандыкского полигона как умеренно опасный = 3—4), Медногорского — как близкий к опасному (¿с = 19-20).
В образцах естественной растительности выявлены повышенные (1,5—2 ПДК) концентрации кадмия, свинца и меди в 13% проб, никеля в 3% проб из числа отобранных на территории Медногорского полигона. На Кувандыкском полигоне концентрация металлов того же ряда элементов значительно ниже, чем в почвах, однако и здесь иногда превышение ПДК составляет 1,5—2,5 раза (клубни картофеля).
Загрязнителями почв г. Гая являются пыль отвалов и минеральная часть твердых атмосферных осадков. В составе пыли преобладают цинк, никель, медь, свинец, кадмий и хром.
На Гайском полигоне подвижные формы элементов формируют ярко выраженные геохимические аномалии. В почвах города отмечается аккумуляция преимущественно цинка и меди. Элювиально-аллювиальный коэффициент для подвижных их форм превышает значение
4—9. Почвы 12% реперов, заложенных в границах города, содержат элементы, концентрации которых превышают ПДК в 1,5—2,5 раза (подвижные формы меди, цинка, кадмия). в почвах Гая не превышает 3. В золе клубней картофеля, выращенного на Гайском полигоне, 40% проб имеется 2—3-кратное превышение ПДК по свинцу, хрому и никелю.
Локальная гидрогенная миграция элементов, определяемая элементарными геохимическими ландшафтами, особенно субаквальными, формирует в этом районе мед-но-цинковые и свинцово-хромовые аномалии. Эти же элементы аккумулируются прудами Гая, где их концентрация выше, чем в почве в 20—25 раз [2, 4, 6].
Локальные максимальные величины элювиально-аллювиального коэффициента подвижных форм составляют ряды: в Орске — медь (359 ед.), цинк (199 ед.), кобальт и никель (60—80 ед); в Оренбурге — цинк (386 ед.), свинец (70 ед.), медь (23 ед.). Суммарное загрязнение по результатам исследований почв реперных участков в Орске оценивается как умеренно опасное (Ц. = 26), в Оренбурге — как допустимое (Ц. = 13). В Бузулуке показатель Ьс не превышает 3.
По величине суммарного загрязнения валовыми формами элементов ряд оценки сместился в почвах Орска и Оренбурга до опасного, Бузулуке — до умеренно-опас-ного уровня.
В процессе гигиенической оценки состояния почвенной экоподсистемы Зауралья необходимо учесть общую природную геохимическую аномальность этого региона области. Почвы Зауралья, помимо техногенного загрязнения, "наследуют" от горных и почвообразующих пород валовые формы никеля, хрома, свинца, кобальта в количестве, значительно превышающем их среднее содержание в почвах и породах, Восточно-Европейской (Русской) равнины.
Естественная радиоактивность почв области не выходит за пределы среднероссийских показателей. Все исследованные случаи превышения радиоактивности связаны с антропогенной деятельностью: сейсмическим зондированием территории небольшими по мощности атомными взрывами на глубине 490—610 м, сооружением подземных емкостей для хранения газа атомными зарядами, взорванными на глубине 700—1145 м и с испытанием ядерного оружия, т. е. с Тоцким воздушным атомным взрывом. Все 5 подземных взрывов вызвали локальные повышения радиоактивности южных черноземов Высокого Заволжья и Предуралья (Курманаевский и Оренбургский районы) и черноземов обыкновенных в Октябрьском районе. Из-за небольшой площади загрязнения (от 450 м2 до 3,0 км2) и последующей мелиорацией участков последствия этих взрывов не повлияли существенным образом на радиоэкологическую обстановку в регионе.
Основные площади радиоактивного загрязнения почв возникли в результате Тоцких испытаний. Они захватывают южные и обыкновенные черноземы западных отрогов Общесыртовской возвышенности и широкой полосой (от 10 до 70 км) простираются к востоку, достигая рубежей южной лесостепи Приуралья. Вся площадь загрязнения составляет около 8 000 км2 (6,5% обшей площади области) и приурочена к восточной части Бузулук-ского района, к северным территориям Тоцкого, Соро-чинского, Новосергиевского, Александровского и Октябрьского административных районов и к югу Красногвардейского и Шарлыкского районов (1!|. Однако ра-дионуклидное загрязнение указанной территории не является равномерным, а зависит от направления ветра и интенсивности дождей в момент взрыва и в первые после него дни, а также от способности элемента к миграции по почвенному профилю, положения конкретного участка в ландшафте, вида сельскохозяйственного использования почв. Все эти обстоятельства, действуя на протяжении почти 50 лет, привели к дифференцированию территории как по степени загрязнения, так и по участию в нем того или иного радиоактивного элемента [5].
По вертикальному распределению "'Сб все исследованные почвы можно разделить на 2 группы. К 1-й группе
относятся образцы, где наибольшая концентрация элемента (до 100 Бк/кг) приурочена к верхнему задернованному слою, а на глубине 30—40 см она находится на пределе чувствительности применяемого метода, т. е. более половины (до 80%) радиоцезия от обшего его содержания сосредоточена в слое 0—10 см. Во 2-й группе почв в верхнем слое концентрация вещества не превышает 50 Бк/кг, а с глубиной (до 40 см) достигает минимального значения, т. е. распределение по профилю является относительно равномерным. К 1-й группе отнесены целинные участки чернозема обыкновенного Сорочинского, Красногвардейского и Александровского районов и аллювиальные почвы пойм рек Неть и Ольховки. Во 2-ю группу пошли пахотные черноземы Тоцкого, Красногвардейского, Александровского районов. Соответственно изменению концентрации "'Се по глубине почвенного профиля изменяется его содержание в расчете на единицу площади. Максимум его (6,6 кБк/м2) отмечена в слое 20—30 см аллювиальных солонцеватых почв поймы реки Неть и в погребенном гумусовом горизонте дерново-слоистой аллювиальной почвы поймы реки Сорока вблизи села Павлово-Антоновка Тоцкого района (5,3 кБк/м2).
Почвы обследованной территории отличаются невысоким содержанием '"Бг. Его концентрация не превышает 10 Бк/кг. В целинных черноземах до 70% его содержания приходится на верхний 10-сантиметровый слой, а в распаханных аналогах и в аллювиальных почвах он относительно равномерно распределяется по почвенному профилю [12].
Глобальный уровень загрязнения почв радионуклидами, поступающими из атмосферы, на широте 50—60° по данным на 1980 г. составили 2,9 и 4,6 кБк/м2 для ^Бг и '"Сб соответственно, а к 1990 г. эти величины снизились за счет распада до 1,5 кБк/м2 для '"Бг и до 2,4—3,2 кБк/м2 для '"Сб [14, 15). Следовательно, плотность локального загрязнения почвенного покрова, находящегося в зоне влияния Тоцкого взрыва, в несколько раз превосходит глобальный уровень.
Концентрация изотопов плутония в верхнем слое почв варьирует в пределах 4,1—82,6 Бк/кг, а плотность загрязнения этого слоя изменяется от 42 (склон реки Ольховка у села Кинзельки Красногвардейского района — чернозем обыкновенный маломощный) до 5284 Бк/м2 (русло старицы у села Грачевка того же района — аллювиальная дерновая почва с погребенным гумусовым горизонтом). Глобальное выпадение плутония составляет 44 Бк/м2, а 5-кратное значение этой величины (220 Бк/м2) позволяет утверждать наличие других источников поступления. Такие участки (превышающие 5-кратный уровень глобальных выпадений) мозаикой расположены в пойме реки Самары у села Кирса-новка, в пойме реки Сорока у села Павлово-Антоновка Тоцкого района, в районе села Грачевка, в пойме реки Малый Уран Красногвардейского района и др.
Мозаичность загрязнения почв плутонием обусловливается не только его первичной концентрацией сразу после выпадения, но и разными условиями миграции элемента по почвенному профилю. К ним относятся вод-но-физические свойства почв и их гумусное состояние, прежде всего содержание наиболее стабильных фракций гумуса, с которыми плутоний образует устойчивые комплексные органоминеральные соединения. Со временем максимум содержания плутония в целинных почвах смещается от поверхности в глубжележащие слои и в настоящее время 1,5—28,0% его запасов находятся в слое 2— 7 см, а 72,0—98,5% сосредоточено в слое 7—12 см.
В пойменных почвах нередко максимальное содержание радиоактивных элементов приурочено к середине профиля, что связано с происходящими здесь аллювиальными процессами.
Подводя краткий итог изложенному, следует отметить, что наиболее слабым звеном в геохимической оценке почв области остается динамика таких элементов, как ртуть,
мышьяк, хром, кобальт. Банк данных по ним ограничен, нормирование недостаточно разработано.
Вместе с тем выявлена обшая динамика геохимического состояния почвенного покрова области. Разработан общий региональный фон для почв пашни, выявлены приоритетные элементы по геохорам, исследованы основные тенденции к аккумуляции, миграции элементов в профиле почв разного целевого использования. Установлена преимущественно весенняя аккумуляция поллютантов и их выщелачивание в последующие сезоны года. Нанесены на карты геохимические аномалии различных элементов с целью планирования дальнейших исследований.
Кроме того, материалы изучения загрязнения почв радионуклидами следует рассматривать как предварительные и даже рекогносцировочные. Для репрезентативной характеристики радиационной обстановки следует провести углубленные исследования и включить контроль за радиоактивным загрязнением почв в систему земельного мониторинга.
Литература
1. Батурин И. А., Ряховский А. В. // Агрохим. вестн. — 1998. - № 5-6. - С. 5-8.
2. Блохин Е. В., Хисматумин Г. Г. // Степи Евроазии: Материалы Международного симпозиума. — Оренбург, 1997. - С. 126-127.
3. Блохин Е. В., Батурин И. А., Салимое В. С., Меньшиков В. П. // Там же. - 2000. - С. 68-70.
4. Блохин Е. В., Грошев И. В., Гришняков Е. М. // Там же. - С. 70-72.
5. Новоженин И. А., Батурин И. А., Салимое В. С. и др. // Там же. - 1997. - С. 141-142.
6. Новоженин И. А., Батурин И. А., Блохин Е. В. // Эко-технология-99. — Оренбург, 2000. — С. 73—74.
7. Новоженин И. А., Батурин И. А., Клевцов Н. В. и др. // Там же. - С. 87-88.
8. Отдаленные эколого-генетические последствия радиационных инцидентов: Тоцкий ядерный взрыв / Под ред. А. Г. Васильева. — Екатеринбург, 2000.
9. Побединцева И. Г. Почвы на древних корах выветривания. - М„ 1975. - С. 182.
10. Родионова Г. Б., Корнеиченко В. И., Куташева А. В // Сертификация и управление качеством экосистем на Южном Урале. Тез. докл. НПК. — Оренбург, 1997. - С. 127-128.
11. Русанов А. М., Боев В. М., Копылов 10. А. // Медико-экологические аспекты последствий Тоцкого ядерного взрыва: Тез. докл. 1-й науч.-практ. конф. — Оренбург, 1996. - С. 54-57.
12. Трифонов В. А., Боев В. М., Аршанский С. М. и др. // Там же. — С. 77—78.
13. Яичкин В. Н. Эффективность азота и фосфора в составе донофого удобрения ячменя на южных черноземах Оренбургской области: Автореф. дис. ... канд. сельхоз. наук. — Оренбург, 2000.
14. Aarkrog A., Dahlgaard Н., Frissel М. et al. // Environ. Radioactiv. - 1992. - Vol. 15. - P. 69-80.
15. UNSCEAR. Ionizing Radiation: Sources and Biological Effects. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. — New York, 1982.
Поступила 21.12.01
Summary. The data reflecting the state-of-the-art of studies into soil pollution with heavy metals and radionuclides in the context of hygienic evaluation of the environment are presented. Soil pollution with heavy metals was shown to be characterized by natural heterogeneity, a wide range of elements, such as technogenic pollutants, and by the local (mosaic) distribution. The degree of pollution was generally not 2-3 times higher than the maximum allowable concentrations. Soil pollution with radionuclide elements is associated with human activities and confined to the western areas of the region, and also noted for patchiness.
