CC BY
38
and economic activity. Australia State of the Environment 2016, source: https://soe.en-vironment.gov.au/theme/drivers accessed 10.06.2018
5. http://www.law.harvard.edu/faculty/rlazarus/docs/articles/Laza-rusRichardELRArticleNov11.pdf , accesed on: 3/6/2018
6. Глазкова, Н. И., Смирнова, Л. Г., & Басов, Л. Л. (2009). Разрушение комплексов Cu(II)-ЭДТА и оксалатных комплексов Cu(II) при фотолитическом озонировании. В Сборник трудов молодежной научной конференции " ФИЗИКА и ПРОГРЕСС". СПб. 18-20 ноября 2009г. с.307-311
7. https://edrid.ru/rid/217.015.f225.html
8. http://xn—8sbefibtcaqdmti3balfnz0e.xn--p1ai/d/1076260/d/su-khonin_statya_sistema_ochistki_tko. pdf
9. Сухонин П.Н. Концепция формирования обсерватории экологической безопасности водных бассейнов Арктики / IX международная конференция по географии и картографированию океана: "Арктика: геополитические и политико-экономические проблемы освоения" /доклад / РГО 2014.
10. Воронцов А.М., Пацовский А.П., Никанорова М.Н., Кривцова Г.Б. Соно-люминесцентный метод оперативного контроля качества природных вод // Журнал прикладной химии, 2008. - Т.81. - Вып. 1. - С.59-64
11. Новикова Н.В, Воронцов А.М., Никанорова М.Н, Пацовский А.П. Озо-нохемилюминесцентные датчики для получения оперативной информации о составе водных объектов // Известия Орел ГТУ. Серия "Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии: информационные системы и технологии", 2008. - №4-3/272 (550). - С.79-90.
УДК 614.771:549.25(470.23-25)
Маркова О.Л., Дмитриев Ф.А., Куприна Н.И.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ НА ПРИМЕРЕ КРАСНОГВАРДЕЙСКОГО РАЙОНА
САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия, E-mail: ollenmar@mail.ru
Резюме. В работе был проведен анализ содержания свинца, меди, кадмия, цинка в почвенных и растительных образцах. В обоснование выбора точек был
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов». К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России. положен принцип интенсивности воздействия антропогенной нагрузки. Все образцы были сгруппированы по функциональным зонам: лесопарковая, селитебная, автотранспортная и по географическому расположению на территории Красногвардейского района.
Проведенная работа позволяет сделать вывод о высокой индикационной значимости почвенно-растительного покрова при биогеохимических исследованиях загрязнения городской среды.
Транспортная зона выделяется наибольшим содержанием меди и свинца, селитебная - цинка, лесопарковая - кадмия.
При сопоставлении полученных результатов анализа почвенных образцов со значениями ПДК подвижных форм металлов в почвах, можно констатировать, что во всех отобранных пробах отмечается превышение допустимых норм по содержанию меди от 1,1 до13,4 раз; в 20% отобранных проб по свинцу от 1,2 до 6,0 раз. Концентрация цинка не превышены ни в одной точке исследования. Ключевые слова: тяжелые металлы, почвенные образцы, растительные образцы, почвенно-растительный покров, зоны антропогенного влияния.
Abstract. Markova O.L., Dmitriev F.A., Kuprina N.I. Distribution of heavy metals in soil and vegetation by the example of Krasnogvardeisky district of St. Petersburg. The analysis of lead, copper, cadmium, zinc concentrations in soil and plant samples was carried out. The principle of intensity of impact of anthropogenic load was used to justify the choice of points. All samples were grouped by functional zones: forest -park, residential, road and by geographical location on the territory of Krasnogvar-deysky district.
Our study allows to draw a conclusion about the high indicative significance of soil and vegetation cover in biogeochemical research of urban pollution. Transport zone is characterized by the highest copper and lead concentrations, residential one - by zinc, forest- by cadmium.
When comparing the results of the analysis of soil samples with MAC values of soluble mobile forms of metals in soils, it can be stated that in all samples there is an excess of maximum allowable concentrations of copper from 1.1 to 13.4 times; in 20% of lead samples from 1.2 to 6.0 times. Zinc concentrations were not exceeded at any point in the study.
Key words: heavy metals, soil samples, plant samples, soil and vegetation cover, zones of anthropogenic influence.
Введение. Состояние почв имеет важное значение для оценки экологического состояния территории. Уровень загрязнения почв неоднороден и определяется факторами, связанными с развитием города и с техногенным воздействием. По статистике за последние годы 50% проб почв в городе не соответствуют гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям [1].
Зеленые насаждения выполняют функции оздоровления воздуха, снижения уровня городского шума, запыленности, загазованности воздуха, улучшения микроклимата за счет понижения температуры окружающей среды в теплый период года за счет испарения влаги, выделения фитонцидов. В настоящее время наблюдается тенденция ухудшения состояния объектов зеленых насаждений в черте города [2].
Цель настоящей работы состояла в проведении анализа содержания тяжелых металлов в почвенно-растительном покрове в Красногвардейском районе города Санкт-Петербурга для оценки индикационной значимости данной системы в исследовании загрязнения городской среды.
Материалы и методы
Измерение концентраций тяжелых металлов в почвенных и растительных образцах проводили с использованием метода инверсионной вольтамперомет-рии. В ходе анализа образцов рассчитывали содержание подвижных форм четырех тяжелых металлов (ТМ): медь, свинец, кадмий, цинк. В почвенных образцах был определен гранулометрический состав, процентное содержание органического углерода и рН соляной вытяжки. Содержание гумуса определяли косвенным методом, основанным на разложении гумуса почвы до углекислого газа и воды (методом мокрого озоления).
На каждом участке для проведения исследований на тяжелые металлы был взят один вид травяной растительности - пырей ползучий (Elytrigia repens), обширно произрастающий в городской черте. Отбор проб почвы проводили в соответствии с ГОСТом «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа». Точечные пробы отбирали на пробной площадке из одного или нескольких слоев методом конверта, с расчетом, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев данного типа почв. Пробы отбирали с глубины 0-5 и 5-20 см [3]. Отбор растительных образцов производился в тех же местах, где была отобрана почва.
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов». К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России. Результаты и обсуждение
Красногвардейский район, являющийся промышленным районом города, по мнению Всероссийского общества охраны природы был квалифицирован как район со средней степенью загрязнения. Пробные площадки были расположены в трех местах Красногвардейского района. В каждом месте были отобрано по три пробы с разной степенью загрязненности: слабой (парки, скверы, лесистая местность), средней (дворы жилых домов) и высокой (на пересечении дорог с высокой нагрузкой, железнодорожных магистралей, предприятий по производству полимерных материалов) [4,5,6]. Схема точек отбора образцов представлена на рисунке 1. Результаты определения гранулометрического состава, процентного содержания органического углерода и рН соляной вытяжки представлены в таблице 1.
Таблица 1
Параметры отобранных почвенных образцов
Место отбора Гранулометрический состав С орг, % рН ы
1 Ржевский лесопарк, Рябовское шоссе, ул. Коммуны Суглинок тяжелый 10,40 3,3
2 Внутренний двор, Ириновский проспект Супесь 2,28 6,5
3 У дороги, ул. Коммуны,67 Суглинок тяжелый 1,59 7,3
4 Парк им. Терешковой Суглинок тяжелый 5,02 5,7
5 Внутренний двор, пересечение ул. Стахановцев ул. Таллинская Глина легкая 7,41 7,1
6 У дороги, пересечение Новочеркасского пр. и ул. Гранитной Суглинок средний 4,89 6,4
7 Лесной массив, Волго-Донской проспект Глина легкая 4,38 6,1
8 Внутренний двор, Пискаревский проспект Глина легкая 4,5 5,7
9 Пересечение Шафировского пр. и Ручьевской дороги Глина легкая 5.07 7,2
По гранулометрическому составу образцы почвы характеризуются от легкой глины до супеси. Процентное содержание органического углерода варьируется от 1,59 до 15,40. Максимальный показатель органического углерода в пробе № 1 (еловый лес), наименьший - в точке отбора № 3 (у дороги, ул. Коммуны). Значения в остальных точках варьируются в пределах от 2 до 5%. Показатель
кислотности в отобранных пробах находится в пределах от 5,7 до 7,3, что указывает на слабокислую и нейтральную среду большинства проб. Низкий показатель кислотности в пробе №1, отобранной на территории елового леса, характеризуется среду как сильно кислотную.
Поскольку в обоснование выбора точек был положен принцип интенсивности воздействия антропогенной нагрузки, все образцы были сгруппированы по функциональным городским зонам: лесопарковая, селитебная, автотранспортная. Для каждой был рассчитан показатель содержания тяжелых металлов, представленный в таблице 2.
Сумма всех концентраций тяжелых металлов в лесопарковой зоне является наименьшей, что подтверждает минимальную интенсивность антропогенной нагрузки.
Рисунок 1. Точки отбора почвенных и растительных образцов на территории Красногвардейского района Санкт-Петербурга
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов». К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России.
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в почвенных образцах различных
функциональных зон Красногвардейского района
Функциональная зона Концентрация, мг/кг £ТМ
Pb Cd Zn
Лесопарковая 28,3 39,9 0,13 7,4 75,7
Селитебная 40,4 22,7 < НПО 17,7 80,8
Транспортная 109,6 78,4 < НПО 12,1 200,8
Помимо функциональных зон, образцы почв были сгруппированы по географическому расположению на территории Красногвардейского района. В каждую территорию входили все рассмотренные выше функциональные зоны города: лесопарковая, селитебная, транспортная. Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
Концентрации тяжелых металлов в почвенных образцах в разных частях Красногвардейского района
Район Концентрация, мг/кг £ТМ
Pb Cd Zn
Восток 24,1 32,0 < НПО 8,6 64,8
Юго-Запад 90,7 74,4 0,13 18,3 183,6
Северо-Запад 63,4 34,6 < НПО 10,2 108,2
На основании полученных данных можно сказать, что максимальному антропогенному загрязнению подвержена юго-западная часть, минимальную нагрузку испытывает восточная часть района.
При сопоставлении полученных результатов анализа почвенных образцов с ПДК подвижных форм металлов в почвах [7] можно сказать, что во всех отобранных пробах отмечается превышение допустимых норм по содержанию меди - от 1,1 до13,4 раз; в 20% отобранных проб по свинцу - от 1,2 до 6,0 раз. Концентрация цинка не превышены ни в одной точке исследования.
В ходе исследований было определено количественное содержание тяжелых металлов в растениях Elytrigia repens. В разных функциональных зонах района были получены суммарные концентрации металлов в растительных образцах, таблица 3.
Таблица 3
Содержание тяжелых металлов в растительных образцах различных функциональных зон Красногвардейского района
Функциональная зона Концентрация, мг/кг £ТМ
Pb Cd Zn
Лесопарковая 9,1 3,8 1,6 8,6 23,1
Селитебная 23,8 25,1 1,7 37,4 88,0
Транспортная 47,9 39,5 2,0 16,8 106,1
Наибольшее содержание металлов определено для транспортной зоны, наименьшее для лесопарковой.
Для каждого из трех районов были составлены таблицы суммарного содержания тяжелых металлов в растительных образцах (таблица 4).
Таблица 4
Концентрации тяжелых металлов в почвенных образцах в разных частях Красногвардейского района
Район Концентрация, мг/кг £ТМ
Pb Cd Zn
Восток 12,7 12,2 0,39 11,7 36,9
Юго-Запад 26,0 46,7 4,8 27,6 105,1
Северо-Запад 42,1 9,5 0,2 23,6 75,3
Так же, как и в случае с почвой, наибольшее содержание тяжелых металлов в образцах отмечено в юго-западной части района, наименьшее - в восточной.
При сопоставлении концентраций в почвенных и растительных образцах необходимо учитывать коэффициент биологического накопления (КБН) - биоаккумуляцию элементов, так как наибольшее содержание элемента в почве не всегда определяет его наибольшее содержание в растении [8, 9].
Наибольшие концентрации в почве и растениях в нашем исследовании определены для меди. Минимальное значение суммарной концентрации в почвах и растениях - у кадмия. По рассчитанному значению КБН медь (0,6 мг/кг) и свинец (0,7мг/кг) относятся к элементам слабого накопления или среднего захвата, цинк (1,5 мг/кг) - к сильно накапливаемым. Расчеты для кадмия не удалось провести из-за отсутствия значимых результатов по почвенным образцам.
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов». К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России. Также был рассчитан парный коэффициент корреляции (К) для содержания анализируемых металлов в почвенных и растительных образцах [10, 11], таблица 5.
Таблица 5
Значение парных коэффициентов корреляции в почвенных
и растительных образцах
Элемент Cu Pb Cd Zn
К 0,59 0,54 - 0,93
Наибольший коэффициент, обусловливающий тесную связь, имеет цинк, чем объясняется его высокий показатель биологического накопления в растениях. Медь и свинец имеют схожие коэффициенты - 0,59 и 0,55 соответственно. Они относятся к элементам среднего захвата.
Выводы
Проведенная работа позволяет сделать вывод о высокой индикационной значимости почвенно-растительного покрова при биогеохимических исследованиях загрязнения городской среды. В аккумуляции тяжелых металлов выявлена определенная закономерность в зависимости от функциональных зон, а также от расположения точек в пределах района исследования.
При группировке точек по функциональным зонам Красногвардейского района наблюдалась явная тенденция к наибольшему накоплению тяжелых металлов в транспортной зоне и наименьшему в лесопарковой. Несмотря на это, в лесопарковой зоне концентрации подвижных форм меди и свинца в почве превышают ПДК, и степень загрязнения части почвогрунтов характеризуется как сильная и очень сильная. Поэтому при предположительно невысокой интенсивности антропогенного воздействия в зонах парка и лесопарка за состоянием почв требуется следить и регулярно проводить анализ содержания загрязнителей, так как зоны рекреации города также высоко уязвимы к действию поллютантов.
Список литературы:
1. Состояние окружающей среды // Экологический портал Санкт-Петербурга [Электронный ресурс]/2018.- http: //www. infoeco. ru/
2. Постановка эксперимента по идентификации модели гипераккумуляции тяжелых металлов топинамбуром при фиторемедиации почв//Современные про-
блемы науки и образование [Электронный ресурс]/ 2013.- http://www.science- ed-ucation.ru /113-109239.
3. ГОСТ17.4.4.02-2017 Охрана природы (ССОП) Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.
4. Пшенин В.Н., Актуальные вопросы оценки загрязнения почвенного покрова вблизи автомагистралей //Труды Всероссийского научно-практического семинара «Экологизация автомобильного транспорта» МАНЭБ, СПб.-2003.-www.ecotrans.spb.ru/stati/pochva.doc/
5. Водяницкий Ю.Н.//Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им.В.В. Докучаева Россельхоз академии. 2009.-95.
6. Ильин В.Б., Сысо А.И. //Тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: СО РАН. 2001-229с.
7. ГН 2.1.2042-06. Почва, очистка населенных мест, отходы производства и потребления, санитарная охрана почв.
8. Андреева Е.С., Андреев С.С. «Промышленная экология». СПб: Гидроме-теоиздат,2005. -155.
9. Перельман А.И., Касимов Н.С. « Геохимия ландшафтов». М: Астерия-2000.-610.
10. Федорец Н.Г.,Медведева М.В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. 2009.-84.
11. Попова Л.Ф.//Химическое загрязнение урбоэкосистемы Архангельска. Монография. Архагельск,2014.-132.
УДК 504.03
Г. А. Варданян
ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИИ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ РОССИИ
Санкт - Петербургский политехнический университет Петра Великого,
асИв979б@таИ. ги
Аннотация.
В статье рассматриваются глобальные и региональные проблемы России. Экологические проблемы, связанные с загрязнением воздуха, вырубкой лесов, загрязнением воды и почвы, бытовых отходов, радиоактивного загрязнения, проблемы
