Научная статья на тему 'Оценка экотоксилогического состояния почв Полярного Урала и южного Ямала'

Оценка экотоксилогического состояния почв Полярного Урала и южного Ямала Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
234
60
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ / HEAVY METALS / ЯМАЛ / YAMAL / ГОРОДСКИЕ И ПРИРОДНЫЕ ЛАНДШАФТЫ / URBAN AND NATURAL ENVIRONMENTS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Алексеев Иван Ильич, Динкелакер Н. В., Орипова А. А., Семьина Г. А., Морозов А. А.

Нарастающие темпы антропогенного воздействия на природные и городские экосистемы Арктики требуют проведения детального мониторинга состояния природной среды региона. В связи с этим следует уделить внимание исследованию фоновых концентраций приоритетных неорганических токсикантов в почвах. Цель данной работы заключается в оценке фонового содержания тяжелых металлов в природных почвах Полярного Урала (окрестности горы Черная), окрестностей города Салехард и предгорий Полярного Урала, а также в почвах населенных пунктов (пос. Харсаим, Аксарка, города Лабытнанги, Харп и Салехард). Было установлено, что по некоторым элементам (As, Ni, Co) практически во всех проанализированных образцах (как природных, так и городских) уровни ПДК превышены. Это может свидетельствовать о высоких фоновых концентрациях вышеперечисленных элементов в почвах данного региона, особенно в случае природных почв. При этом стоит отметить, что наиболее значительные превышения уровней ПДК отмечаются в почвенных образцах, отобранных в населенных пунктах. Концентрации остальных элементов, определяемых в ходе исследования (Cu, Zn, Pb, Sr), превышают уровни ПДК и ОДК лишь в некоторых случаях. Максимальные концентрации тяжелых металлов в условиях городских ландшафтов отмечены, в основном, в местах сосредоточения локальных факторов усиленного антропогенного воздействия (например, хромоперерабатывающий завод в пос. Харп). В свою очередь, максимальные концентрации тяжелых металлов в почвах природных ландшафтов могут быть связаны с тремя факторами: 1. торфяными горизонтами; 2. глеевыми и мерзлотными геохимическими барьерами; 3. горизонтами тяжелого гранулометрического состава. Также были обсуждены вопросы поведения тяжелых металлов и других приоритетных неорганических токсикантов в условиях изменяющегося климата Арктического региона и деградации многолетней мерзлоты.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Алексеев Иван Ильич, Динкелакер Н. В., Орипова А. А., Семьина Г. А., Морозов А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ASSESSMENT OF ECOTOXICOLOGICAL STATE OF SOILS OF THE POLAR URAL AND SOUTHERN YAMAL

Increasing rates of anthropogenic forcing on natural and urban ecosystems in the Arctic requires the development of more detailed environmental monitoring. In this context, studying of contents of background trace elements seems to be actual goal. The goal of this study is an assessment of the content of background heavy metals in natural soils of the Polar Urals (surroundings of mountain Chyornaya), surroundings of Salekhard and foothills of the Polar Urals and urban soils (Kharsaim, Aksarka, Labytnangi, Kharp, Salekhard). Levels of maximum permissible concentrations (MPCs) were established to be exceeded by some elements (As, Ni, Co) in most of soil samples (from both urban and natural environments). It can indicate to high regional background contents for these elements especially in case of natural soils. The highest exceedance of MPCs is typical for soil samples from urban environments. For other studied trace elements (Cu, Zn, Pb, Sr) MPCs are exceeded only in few cases. The highest trace elements content in urban soils is connected with sites with significantly high rates of anthropogenic forcing (chrome-processing factory in Kharp). The highest trace elements content for natural soils can be connected with three soil profile zones: peat-like horizons, stagnic and cryogenic geochemical barriers, and soil horizons with clay texture class. Moreover, we discussed problems of trace elements behavior in conditions of changing climate of the Arctic and permafrost degradation.

Текст научной работы на тему «Оценка экотоксилогического состояния почв Полярного Урала и южного Ямала»

Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2017; 96(10)

DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-941-945

Original article

Гигиена окружающей среды и населённых мест

0 КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2017 УДК 614.77(571.1)

Алексеев И.И.1, Динкелакер Н.В.2, Орипова А.А.2, Семьина Г.А.2, Морозов А.А.2, Абакумов Е.В.1

ОЦЕНКА ЭКОТОКСИЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПОЛЯРНОГО УРАЛА И ЮЖНОГО ЯМАЛА

1 ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет», 199034, Санкт-Петербург;

2 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики», 197101, Санкт-Петербург

Нарастающие темпы антропогенного воздействия на природные и городские экосистемы Арктики требуют проведения детального мониторинга состояния природной среды региона. В связи с этим следует уделить внимание исследованию фоновых концентраций приоритетных неорганических токсикантов в почвах. Цель данной работы заключается в оценке фонового содержания тяжелых металлов в природных почвах Полярного Урала (окрестности горы Черная), окрестностей города Салехард и предгорий Полярного Урала, а также в почвах населенных пунктов (пос. Харсаим, Аксарка, города Лабытнанги, Харп и Салехард). Было установлено, что по некоторым элементам (As, Ni, Co) практически во всех проанализированных образцах (как природных, так и городских) уровни ПДК превышены. Это может свидетельствовать о высоких фоновых концентрациях вышеперечисленных элементов в почвах данного региона, особенно в случае природных почв. При этом стоит отметить, что наиболее значительные превышения уровней ПДК отмечаются в почвенных образцах, отобранных в населенных пунктах. Концентрации остальных элементов, определяемых в ходе исследования (Cu, Zn, Pb, Sr), превышают уровни ПДК и ОДК лишь в некоторых случаях. Максимальные концентрации тяжелых металлов в условиях городских ландшафтов отмечены, в основном, в местах сосредоточения локальных факторов усиленного антропогенного воздействия (например, хромоперерабатывающий завод в пос. Харп). В свою очередь, максимальные концентрации тяжелых металлов в почвах природных ландшафтов могут быть связаны с тремя факторами: 1. торфяными горизонтами; 2. глеевыми и мерзлотными геохимическими барьерами; 3. горизонтами тяжелого гранулометрического состава. Также были обсуждены вопросы поведения тяжелых металлов и других приоритетных неорганических токсикантов в условиях изменяющегося климата Арктического региона и деградации многолетней мерзлоты.

Ключевые слова: тяжелые металлы; Ямал; городские и природные ландшафты.

Для цитирования: Алексеев И.И., Динкелакер Н.В. Орипова А.А., Семьина Г.А., Морозов А.А., Абакумов Е.В. Оценка экотоксилогического состояния почв Полярного Урала и Южного Ямала. Гигиена и санитария. 2017; 96(10): 941-945. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-941-945

Для корреспонденции: Алексеев Иван Ильич, магистрант, магистерская программа «Полярные и морские исследования», Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург E-mail: [email protected]

Alekseev I.I.1, Dinkelaker N.V.2, Oripova A.A.2, Semyina G.A.2, Morozov A.A.2, Abakumov E.V.1 ASSESSMENT OF ECOTOXICOLOGICAL STATE OF SOILS OF THE POLAR URAL AND SOUTHERN YAMAL

1Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation;

2Saint Petersburg Institute of Fine Mechanics and Optics, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation

Increasing rates of anthropogenic forcing on natural and urban ecosystems in the Arctic requires the development of more detailed environmental monitoring. In this context, studying of contents of background trace elements seems to be actual goal. The goal of this study is an assessment ofthe content of background heavy metals in natural soils ofthe Polar Urals (surroundings ofmountain Chyornaya), surroundings of Salekhard and foothills of the Polar Urals and urban soils (Kharsaim, Aksarka, Labytnangi, Kharp, Salekhard). Levels of maximum permissible concentrations (MPCs) were established to be exceeded by some elements (As, Ni, Co) in most of soil samples (from both urban and natural environments). It can indicate to high regional background contents for these elements especially in case of natural soils. The highest exceedance of MPCs is typical for soil samples from urban environments. For other studied trace elements (Cu, Zn, Pb, Sr) MPCs are exceeded only in few cases. The highest trace elements content in urban soils is connected with sites with significantly high rates of anthropogenic forcing (chrome-processing factory in Kharp). The highest trace elements contentfor natural soils can be connected with three soil profile zones: peat-like horizons, stagnic and cryogenic geochemical barriers, and soil horizons with clay texture class. Moreover, we discussed problems of trace elements behavior in conditions of changing climate of the Arctic and permafrost degradation.

Keywords: heavy metals; Yamal; urban and natural environments

For citation: Alekseev I.I., Dinkelaker N.V., Oripova A.A., Semyina G.A., Morozov A.A., Abakumov E.V. Assessment of ecotoxicological state of soils of the Polar Ural and Southern Yamal. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2017; 96(10): 941-945. (In Russ.). DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-941-945

For correspondence: Ivan I. Alekseev, MD, student in the master's programme, Master Program for Polar and Marine sciences (POMOR), Saint Petersburg Institute of Fine Mechanics and Optics, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation. E-mail: [email protected] Information about authors:

Alekseev I.I., http://orcid.org/0000-0002-0512-3849; Dinkelaker N.V., http://orcid.org/orcid.org/0000-0002-1821-0044; Oripova A.A., http://orcid.org/0000-0003-0570-5096; Semyina G.A., http:// orcid.org/0000-0001-9004-0441; Abakumov E.V., http://orcid.org/0000-0002-5248-9018; Morozov A.A., http://orcid.org/0000-0002-5970-4606. Conflict of interest: The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgment: This study was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant 16-34-60010), a grant from the President of the Russian Federation for young doctors of sciences (grant MD-3615.2015.4), the government of the Yamalo-Nenets Autonomous District and the Arktika International Medical Center. Received: 09 March 2017 Accepted: 05 July 2017

]]|'иг'иена и санитария. 2017; 96(10)_

DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-941-945 Оригинальная статья

Введение

Почвенный покров полярных регионов изучен недостаточно. В частности, не до конца исследованы вопросы генезиса полярных почв и их классификационного положения. В связи с этим существуют пробелы и разногласия в интерпретации почвенно-географических данных полярных областей [1]. В то же время почвы являются важным элементом функционирования полярных биомов. Функциональные характеристики почвенного покрова во многом определяют геохимические особенности полярных ландшафтов [2].

Одной из приоритетных задач для российской экономики на ближайшие десятилетия является проблема развития арктических территорий. Ямальский регион при этом выступает одним из главнейших, так как обладает значительными запасами углеводородов и рудных полезных ископаемых. Нарастающие темпы антропогенного воздействия на природные и городские экосистемы этого региона требуют изучения причин, механизмов и последствий таких воздействий. В связи с этим, актуальной является задача по исследованию фоновых концентраций приоритетных неорганических токсикантов в почвах.

Почвенный покров арктических регионов отличается существенным влиянием многолетней мерзлоты на процессы почвообразования. Процессы криогенного массо-обмена и надмерзлотной аккумуляции вещества, которые связаны как раз с влиянием многолетней мерзлоты, отражаются на специфическом характере вертикального профильного распределения компонентов загрязнения в почвах [3].

В свою очередь, почвы мерзлотных ландшафтов отличаются от немерзлотных аналогов усложненным характером вертикального распределения элементов, в том числе и приоритетных неорганических токсикантов.

Тяжелые металлы, с одной стороны, содержатся в природных условиях в почвообразующих породах и почвах (в формах сульфидов, оксидов, силикатов и карбонатов). С другой стороны, тяжелые металлы рассматриваются в настоящее время как основная группа веществ, связанных с загрязнением почв антропогенного генезиса [4]. Исследования, проведенные ранее, показали, что тяжелые металлы могут достигать Арктического региона с помощью

различных путей и механизмов как антропогенного, так и природного происхождения [5, 6, 7].

Металлургическая и энергетическая отрасли обычно связаны с поступлением в природную среду кислотообразующих субстанций. Эти субстанции могут быть транспортированы на большие расстояния и могут способствовать выщелачиванию таких лабильных элементов, как алюминий, кадмий и цинк [8]. Западносибирский сектор Российской Арктики в настоящее время активно развивается в связи с интенсификацией разведки и добычи полезных ископаемых. Проблемы, связанные с восстановлением естественного состояния природной среды и экологического менеджмента, уже наиболее остро встали на Ямале, Тазовском полуострове и юго-востоке Гыдан-ского полуострова [9].

Химическое загрязнение тундровых ландшафтов тяжелыми металлами и углеводородами в ходе промышленного освоения недр представляет угрозу для существования животного и растительного мира арктического региона, а также приводит к снижению качества и уровня жизни в населенных пунктах Арктики. Отдельной проблемой является отсутствие нормативных документов, регулирующих допустимые концентрации таких элементов в почвах Арктики и учитывающих специфику почвообразования в данном регионе. Поэтому помимо оценки поведения в почве самих токсикантов важным представляется вопрос изучения геохимии мерзлотных ландшафтов (геохимических барьеров). Оно позволит выявить тренды в накоплении опасных химических элементов в почвенно-мерзлотной толще, а также разработать адаптированную под природные условия арктического региона нормативно-правовую базу, регулирующую уровни допустимого содержания химических элементов в почвах и грунтах. Стоит отметить, что ранее район настоящего исследования практически не изучался на предмет фоновых концентраций химических элементов в почвах. Поэтому проблема установления фоновых концентраций химических элементов в почвах является актуальной и нерешенной для всего Арктического региона России. Проблема фоновых концентраций в почвах и экотоксилогического состояния почв Ямальского региона изучалась ранее лишь некоторыми авторами [2, 10, 11]. Данные по мощности ак-

Таблица 1

Общая информация об участках исследования

Участок

Географические координаты

Функциональная зона/Природный ландшафт

Название почв согласно WRB (2014); «Классификации почв России» (2008)

Аксарка

Харсаим

Салехард

Лабытнанги

Харп

Окрестности Салехарда Предгорья Полярного Урала Полярный Урал (гора Черная)

N 66°33'54,3" Е 67°48'04,8"

N 66°35'54,7" Е 67°18'34,2"

N 66°33'31,9" Е 66°34'07,2"

N 66°40'01,1" Е 66°20'59,6"

N 66°48'34,0" Е 65°47'08,0"

N 66°32'58,5" Е 66°47'34,7"

N 67°26' 39,3" Е 67°22'35,7"

N 66°33'51,9" Е 66°34'07,2"

Антропогенные ландшафты Рекреационная функциональная зона

Рекреационная функциональная зона

Рекреационная функциональная зона

Индустриальная функциональная зона

Индустриальная функциональная зона

Природные ландшафты

Участок лесотундры, относительно выровненный и заболоченный участок

Участок лесотундры; склон южной экспозиции, относительно крутой

Заболоченная равнина между горой Черная и Кердамон-Шор, обилие коллювиального материала

№Ыс Technosols; Урбанозём №Ыс Technosols; Урбанозём №Ыс Technosols; Урбанозём №Ыс Technosols; Технозём №Ыс Technosols; Технозём

Histic Podsol/Histosol;

Торфяно-подзол/ Олиготрофная торфяная почва

Stagnic Cryosol/Entic Podsol; Глеезём типичный/Подбур глеевый

Турю Cryosol/Histic Gleysol; Криозём типичный/Торфяно-глеезём

тивного слоя и некоторым физико-химическим свойствам изученных почв изложены авторами ранее [12, 13].

Целью этой работы была оценка фонового содержания тяжелых металлов и экотоксилогического состояния почвенного покрова в пределах ключевых участков района исследования.

Материал и методы

Данное исследование было проведено в Ямало-Ненецком автономном округе. Район исследования включает несколько ключевых участков как в относительно ненарушенных природных ландшафтах Полярного Урала (в окрестности горы Черная), в окрестностях города Салехард, предгорий Полярного Урала (в районе реки Халя-талбей), а также в антропогенных ландшафтах населенных пунктов (пос. Харсаим, Аксарка, города Лабытнанги, Харп, Салехард) (см. рисунок на 3-й стр. обложки, табл. 1).

Диагностика почв была выполнена согласно мировой коррелятивной базе почвенных ресурсов - WRB и «Классификации и диагностике почв России» [14, 15].

Определение содержания кислоторастворимых форм тяжелых металлов в почвах проведено в соответствии с метрологически аттестованной методикой (ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98), основанной на определении ионов металлов на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (Spectro Ciros, Германия [16]. В дальнейшем полученные значения по тяжелым металлам сопоставлялись с имеющимися ориентировочно-допустимыми концентрациями (ОДК) и предельно-допустимыми концентрациями (ПДК), указанными в ГН 2.1.7.2511-09, ГН 2.1.7.2041-06 и СанПиН 42-128-443387 [17, 18, 19].

Также стоит отметить, что адекватная оценка поведения приоритетных неорганических токсикантов в почвах криогенных ландшафтов затруднена в связи с отсутствием единого подхода к отбору анализируемых образцов. В нашем исследовании мы совместили два подхода. Первый, установленный в СанПиН 42-128-4433-87, предполагает сбор почвенных образцов с глубин 0-5 и 5-20 см и был применен для городских почв. Второй подход профильный и предусматривает сбор образцов со всех почвенных горизонтов и представляется более предпочтительным при изучении поведения химических элементов в почвах криогенных ландшафтов, где вертикальные профили их распределения сильно осложнены в связи с мерзлотными процессами в почве.

Этот подход был применен авторами этой статьи при сборе материала в природных ландшафтах.

Для определения фоновых концентраций большинства тяжелых металлов были взяты данные по природным почвам острова Белый, полученные ранее В.М. Томашуна-сом и Е.В. Абакумовым, а также Д.В. Московченко, для определения цинка [2, 20]. Для определения фоновой концентрации по свинцу было взято кларковое содержание этого элемента в земной коре. В ходе нашего исследования было изучено 48 индивидуальных проб из 17 почвенных профилей.

Результаты и обсуждение

В ходе исследований было установлено, что по некоторым элементам практически во всех проанализированных образцах (как природных, так и городских) наблюдается превышение уровней ПДК (табл. 2). К этим элементам относятся мышьяк (As), никель (Ni) и кобальт (Co). Это может свидетельствовать о высоких фоновых концентрациях этих элементов в почвах вышеуказанного региона, особенно в случае природных почв, что хорошо согласу-

DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-941-945

Original article

ется с данными, полученными ранее В.М. Томашунасом и Е.В. Абакумовым [2]. При этом стоит отметить, что наиболее значительные превышения уровней ПДК отмечаются в почвенных пробах, отобранных в населенных пунктах. Концентрации остальных элементов, определяемых в ходе исследования (Cu, Zn, Pb, Sr), превышают уровни ПДК и ОДК лишь в некоторых случаях (см. табл. 2). Далее будут подробнее рассмотрены особенности профильного содержания тяжелых металлов в городских и природных почвах.

Почвы городских экосистем

Результаты по валовому содержанию тяжелых металлов в городских почвах представлены в табл. 2. Наиболее высокие значения концентраций тяжелых металлов по меди (Cu), цинку (Zn) и никелю (Ni) в городских почвах пос. Хапр могут быть обусловлены функционированием в посёлке хромоперерабатывающего завода. Наиболее высокие средние значения содержания по свинцу (Pb) были идентифицированы в пробах из пос. Аксарка и г. Лабытнанги. Пробы из пос. Харсаим и Харп характеризуются наиболее высокими средними значениями содержания по цинку. Это может быть объяснено высокой фоновой концентрацией данного элемента [20].

Почвы естественных экосистем

Результаты по валовому содержанию тяжелых металлов в природных почвах представлены в табл. 2. Стоит отметить, что анализ этих данных показал слабую эл-лювиально-иллювиальную дифференциацию почвенных профилей, что было показано и в предыдущих работах [20, 21]. Среди процессов, наиболее сильно влияющих на аккумуляцию и перераспределение вещества в изученных почвах, стоит выделить торфообразование, торфонако-пление, образование горизонтов погребенного торфяного (или гумусового материала), а также иллювиирование железа и алюминия. Торф играет роль сильного сорбента микроэлементов. Поэтому наиболее высокие концентрации элементов в изученных природных почвах связаны с торфяными горизонтами. Высокие значения содержания тяжёлых металлов в изученных почвах также характерны для глубин, где образуются мерзлотные или глеевые геохимические барьеры. Так, в торфяно-глеезёме суглинистом на многолетнемерзлых суглинках (М23, участок «Полярный Урал») наибольшие значения по многим элементам наблюдаются в глеевом горизонте (10-20 см) (см. табл. 2). Другая возможная причина в формировании условий для повышенного накопления элементов в изученных почвах связана с тяжёлыми по гранулометрическому составу горизонтами (преобладание глинистой фракции). Однако пики в содержании тяжёлых металлов, обусловленные этой причиной, были описаны лишь в гле-езёме, типичном в средней части профиля (М9, участок «Предгорья Полярного Урала») и выражены лишь в нижней части профиля (на глубинах 30-45 см).

Данные об экотоксилогическом состоянии почв Арктики на сегодняшний день как количественно, так и качественно ограничены, поэтому их следует признать недостаточными. Более того, оценка антропогенного воздействия на экосистемы Арктики требует не только знания фоновых концентраций тяжёлых металлов и других приоритетных неорганических токсикантов, но и знания ландшафтного распределения этих элементов в криогенных почвах в контексте почвенных характеристик [4].

Максимальные концентрации тяжёлых металлов в изученных природных почвах были идентифицированы в торфяных горизонтах, а также в зонах мерзлотных и глеевых геохимических барьеров, что хорошо коррелирует с ранее полученными результатами по Арктическому региону [4, 8, 20]. Поэтому авторы статьи предполагают, что предска-

]]|'иг'иена и санитария. 2017; 96(10)_

DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-941-945 Оригинальная статья

Таблица 2

Содержание валовых форм элементов, в том числе тяжёлых металлов в изученных почвах (в мг кг1)

ГО почвы и глубины почвенного горизонта, см Sr РЬ As Zn Си № Со МпО Сг V ^ %

Г1 0-5 182 23 10 Городские почвы 234 17 23 6 599 80 79 25,3

Г2 5-20 227 20 9 38 27 29 13 538 127 95 35,7

Г3 0-5 167 2 7 19 10 11 5 339 93 55 14,4

Г3 5-20 162 20 6 12 0 10 2 87 49 4 6,5

Г4 0-5 190 17 8 21 17 19 6 262 102 49 18,6

Г4 5-20 191 22 7 33 11 27 10 392 104 84 32,1

Г7 0-5 175 19 9 40 6 20 8 419 91 84 32,9

Г7 5-20 168 13 9 42 0 23 9 497 103 91 35,5

Г8 0-5 173 7 9 32 3 19 11 499 106 87 27,6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Г8 5-20 166 12 7 41 4 23 9 649 101 71 29,2

Г9 0-5 297 14 6 105 105 98 20 1520 152 139 77

Г9 5-20 385 8 4 92 121 37 27 1745 77 143 84,4

Г10 0-5 372 5 5 90 99 42 25 1886 121 129 81,5

Г10 5-20 363 13 4 90 142 52 18 1799 108 136 80,7

Г12 0-5 178 23 9 54 0 29 10 557 95 91 39

Г13 0-5 179 9 8 33 13 23 5 402 108 98 34,3

Г13 5-20 180 8 8 35 25 25 10 449 119 100 37,1

М3 8-10 119 13 8 Природные почвы 20 0 16 4 179 98 67 18,5

М3 10-18 135 13 7 10 0 5 1 86 52 21 5,3

М3 20-30 111 11 6 16 0 14 3 206 166 38 17,3

М3 30-45 144 22 7 18 22 13 2 198 65 47 24

М3 45-55 144 7 9 24 25 15 5 289 147 44 29,1

М3 55-65 147 9 8 17 9 16 2 235 99 40 14,9

М5 0-4 65 8 7 59 0 30 11 157 65 2 9,3

М5 10-20 78 7 8 28 0 41 15 161 116 48 29,7

М5 ММП 119 8 9 27,6 33 7,85 1,85 92,5 52 52 500

М9 0-5 172 11 8 46 0 60 19 1028 148 93 41,9

М9 7-20 156 16 6 40 42 115 27 1851 228 96 57,9

М9 20-30 172 10 6 43 32 91 33 1255 168 115 49,1

М9 30-34 165 9 6 40 50 142 25 1145 230 110 56,1

М9 40-50 177 13 7 46 39 158 33 1813 187 107 52,3

М9 48-52 205 18 6 46 47 120 15 789 228 105 49,7

М10 0-10 151 15 9 60 0 107 24 831 219 124 54,9

М10 10-18 182 21 8 45 51 70 23 634 149 119 49,9

М10 20-40 195 11 8 48 82 120 34 1409 155 123 51,8

М20 0-1 248 18 5 63 99 170 32 1222 251 132 68,1

М20 1-10 254 16 5 74 126 260 35 1859 267 156 77,1

М20 10-25 271 6 6 81 137 244 29 1430 349 163 83,6

М20 25-35 262 7 6 70 112 243 32 1318 279 143 74,2

М20 60-70 224 9 7 67 116 223 34 1447 345 142 71,8

М23 0-1,5 69 15 7 114 0 1263 87 2226 1059 46 68,6

М23 1,5-10 133 2 6 65 39 1278 92 1075 1270 66 83,2

М23 10-20 88 10 5 66 70 1491 101 1214 1576 81 87,1

М23 20-29 84 6 4 63 80 1701 105 1202 1666 68 83

М23 30-45 86 7 6 83 62 1392 109 1321 2108 81 84,4

М23 45-60 84 0 4 52 75 1666 101 1643 1225 71 79,5

М23 45-60 83 0 4 52 78 1682 101 1623 1096 72 79

М23 61-68 77 17 4 51 71 1706 108 1655 1299 55 78,9

ПДК - 32 2 - - - 5 1500 6 150 -

ОДК - - - 55 33 20 - - - - -

занное потепление климата, таяние многолетней мерзлоты приведет к ускорению биогеохимических циклов в этом важнейшем регионе с точки зрения глобальных климатических изменений. Деградация многолетней мерзлоты в связи с этим может привести к изменению поведения приоритетных неорганических токсикантов в почвах, изменяя скорость аккумуляции, трансформации, перераспределения и выщелачивания этих элементов в криогенных ландшафтах. Деградация многолетней мерзлоты также приведет к увеличению мощности активного слоя и, соответственно, понижению уровня мерзлотного геохимического барьера. Это поспособствует, с одной стороны, менее выраженному влиянию криотурбационных процессов на почвообразование и на профильное распределение элементов в почве. С другой стороны, в связи с возможным усилением эмиссии парниковых газов (CO2, CH4) из почвы поведение тяжёлых металлов в почвенной толще будет существенно изменено, т. к. большинство тяжёлых металлов связано в органо-минеральные соединения.

Заключение

Анализ полученных данных выявил значительные различия в профильном распределении тяжёлых металлов в городских и природных почвах в условиях многолетней мерзлоты. Распределение тяжёлых металлов по профилю как городских, так и природных почв обусловлено одной группой факторов - криотурбационными процессами. Однако антропогенное влияние на почвы в условиях городских ландшафтов выражено гораздо сильнее, что приводит к еще большему осложнению структуры почвенного покрова и распределении элементов по профилю почв.

Причиной максимальных концентраций тяжёлых металлов в условиях городских ландшафтов являются повышенные фоновые значения по конкретным элементам либо локальные факторы усиленного антропогенного воздействия (хромоперерабатывающий завод «Конгор-Хром» в пос. Харп). Максимальные концентрации тяжелых металлов в почвах природных ландшафтов отмечены в трёх зонах в почвенном профиле: торфяные горизонты, глеевые и мерзлотные геохимические барьеры и горизонты тяжелого гранулометрического состава.

Полученные данные хорошо коррелируют с изложенными ранее для Арктического региона [2, 4, 8, 20]. Изученные природные ландшафты могут в дальнейшем стать референс-ландшафтами для более детального изучения поведения экотоксилогического состояния почвенного покрова Арктики в условиях изменяющейся окружающей среды. Содержания тяжелых металлов, изложенные в работе, могут быть использованы для определения фоновых концентраций этих элементов на Севере Западной Сибири в связи с ограниченностью имеющихся на сегодняшний день данных. Поэтому актуальной представляется задача корректировки имеющегося подхода к отбору почвенных образцов для целей более адекватной оценки экотоксилогического состояния почвенного покрова Арктического региона.

Финансирование. Исследование поддержано РФФИ (грант 16-3460010), грантом Президента РФ для молодых докторов наук (грант МД-3615.2015.4), правительством Ямало-Ненецкого Автономного округа и МЭЦ «Арктика».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература (п.п. 4-8, 11, 13, 14 см. References)

1. Горячкин С.В. Почвенный покров Севера (структура, генезис, экология, эволюция). М.: ГЕОС; 2010.

2. Томашунас В.М., Абакумов Е.В. Содержание тяжелых металлов в

почвах полуострова Ямал и острова Белый . Гигиена и санитария.

2014, 93(6): 26-5.

3. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. М.:

DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-941-945

Original article

Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН; 1998.

9. Ребристая О.В., Хитун О.В. Восстановительный потенциал флоры Ямала. В кн.: Освоение Севера и проблемы рекультивации. Тезисы докладов на 3-й Международной конференции. Сыктывкар; 1997: 100-5.

10. Алексеев И.И., Абакумов Е.В., Шамилишвили Г.А., Лодыгин Е.Д. Содержание тяжелых металлов и углеводородов в почвах населенных пунктов Ямало-Ненецкого автономного округа. Гигиена и санитария. 2016; 95(9): 818-21.

12. Алексеев И.И., Абакумов Е.В. Степень гумификации органического вещества почв южного Ямала и восточного макросклона Полярного Урала. Живые и биокосные системы. 2016; (16): 7.

15. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена; 2004.

16. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. М.; 1998.

17. ГН 2.1.7.2511-09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М.; 2009.

18. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.; 2006.

19. СанПиН 42-128-4433-87. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве. М.; 1987.

20. Московченко Д.В. Геохимия ландшафтов севера Западно-Сибирской равнины: структурно-функциональная организация вещества геосистем и проблемы экодиагностики: Автореф. дисс. ... д-ра ге-огр. наук. Санкт-Петербург; 2010.

21. Васильевская В.Д. Почвообразование в тундрах Средней Сибири. М.: Наука; 1980.

References

1. Goryachkin S.V. Soil Cover of the North (Structure, Genesis, Ecology, Evolution) [Pochvennyy pokrov Severa (struktura, genezis, ekologiya, evolyutsiya)]. Moscow: GEOS; 2010. (in Russian)

2. Tomashunas V.M., Abakumov E.V. The content of heavy metals in the soils of the Yamal Peninsula and the White Island. Gigiena i sanitariya. 2014, 93(6): 26-5. (in Russian)

3. Vodyanitskiy Yu.N. Heavy Metals and Metalloids in Soils [Tyazhelye metally i metalloidy v pochvakh]. Moscow: Pochvennyy institut im. V.V. Dokuchaeva RASKhN; 1998. (in Russian)

4. Antcibor I., Eschenbach A., Zubrzycki S., Kutzbach L., Bolshiyanov D., Pfeiffer E.-M. Trace metal distribution in pristine permafrost-affected soils of the Lena River delta and its hinterland, northern Siberia, Russia. Biogeosciences. 2014; (11): 1-15.

5. Rahn K.A., Tomza U., Khodzher T.V. An event of long-range transport of Siberian aerosol to Tiksi, Russia. J. Aerosol Sci. 1997; (28 Suppl. 1): s465-6.

6. Rovinsky F., Pastuchov B., Bouyvolov Y., Burtseva L. Present day state of background pollution of the natural environment in the Russian Arctic in the region ofthe Ust-Lena Reserve. Sci. Total Environ. 1995; 160/161: 193-9.

7. Thomas D.J., Tracey B., Marshall H., Norstrom R.J. Arctic terrestrial ecosystem contamination. Sci. Total Environ. 1992; 122: 135-64.

8. Nikitina M., Popova L., Korobicina J., Efremova O., Trofimova A., Nakvasina E., et al. Environmental Status of the Arctic Soils. J. Elem. 2015; 20(3): 643-51.

9. Rebristaya O.V., Khitun O.V. The restoration potential of the Yamal flora. In: The Development of the North and the Problems of Reclamation. Theses of reports at the 3rd International Conference [Osvoenie Severa i problemy rekul 'tivatsii. Tezisy dokladov na 3-y Mezhdunarodnoy konfer-entsii]. Syktyvkar; 1997: 100-5. (in Russian)

10. Alekseev I.I., Abakumov E.V., Shamilishvili G.A., Lodygin E.D. The content of heavy metals and hydrocarbons in the soils of settlements of the Yamal-Nenets Autonomous District. Gigiena i sanitariya. 2016; 95(9): 818-21. (in Russian)

11. Alekseev I., Abakumov E., Shamilishvili G. Heavy metals and hydrocarbons contents in soils of urban areas of Yamal autonomous region (Russia). In: EGU General Assembly Conference Abstracts. 2016; 18: 9114.

12. Alekseev I.I., Abakumov E.V. The degree of humification of organic matter in the soils of southern Yamal and the eastern macroslope of the Polar Urals. Zhivye i biokosnye sistemy. 2016; (16): 7. (in Russian)

13. Alekseev I., Kostecki J., Abakumov E. Vertical electrical resistivity sounding (VERS) of tundra and forest tundra soils of Yamal region. Int. Agrophys. 2017; 31(1): 1-8.

14. FAO World Reference Base for Soil Resources 2014. Rome; 2014.

15. Shishov L.L., Tonkonogov V.D., Lebedeva I.I., Gerasimova M.I. Classification and Diagnostics of Soils in Russia [Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii]. Smolensk: Oykumena; 2004. (in Russian)

16. PND F 16.1:2.3:3.11-98. Quantitative chemical analysis of soils. Method for performing measurements of the metal content in solid objects by spec-trometry with inductively coupled plasma. Moscow; 1998. (in Russian)

17. GN 2.1.7.2511-09. Approximate permissible concentration (UDC) of chemicals in the soil. Moscow; 2009. (in Russian)

18. GN 2.1.7.2041-06. The maximum permissible concentration (MPC) of chemicals in the soil. Moscow; 2006. (in Russian)

19. SanPiN 42-128-4433-87. Sanitary norms of permissible concentrations of chemicals in the soil. Moscow; 1987. (in Russian)

20. Moskovchenko D.V. Geochemistry of landscapes of the north of the West Siberian Plain: structural and functional organization of matter of geosystems and problems of eco-diagnostics: Diss. St. Petersburg; 2010. (in Russian)

21. Vasil'evskaya V.D. Soil Formation in the Tundra of Central Siberia [Pochvoo-brazovanie v tundrakh Sredney Sibiri]. Moscow: Nauka; 1980. (in Russian)

Поступила 09.03.17 Принята к печати 05.07.17

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.