Почва является наиболее объективным и стабильным индикатором антропогенного загрязнения, в отличие от воздуха и воды. Почва может отражать более точный уровень загрязняющих веществ и их распределение. В статье рассмотрены закономерности содержание подвижных форм тяжелых металлов на различном расстоянии от автомагистрали в сравнении с ПДК. Показано, что верхний слой почв, прилегающих к автомагистрали, загрязнен тяжелыми металлами в количествах близких и превышающих предельно допустимые концентрации, что указывает на негативное влияние выбросов автомобильного транспорта.
Ключевые слова: почвенный покров, загрязнение почв, тяжелые металлы, цинк.
Загрязнение почвенного покрова в крупных городах является одной из основных проблем охраны окружающей среды. Почва является наиболее объективным и стабильным индикатором антропогенного загрязнения, в отличие от воздуха и воды [1]. Почва может отражать более точный уровень загрязняющих веществ и их распределение. Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнителем являются тяжелые металлы [2, 3].
Транспортный комплекс в настоящее время является одним из мощных источников загрязнения окружающей среды. Наибольший вклад в загрязнения города Алматы вносит автотранспорт, выбросы которого составляют более 80 % [4, 5].
Так статистические данные Казгидромета о состоянии окружающей среды показывают увеличение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от передвижных источников по сравнению с предыдущими годами [6]. Это связано, с одной стороны, с увеличением количества транспортных средств в городе, с другой, говорит о необходимости более тщательно контролировать их техническое состояние. Так по данным комитета по статистики МНЭ РК общий объем легковых автомобилей в городе составляет 456 966 штук (весна 2017г), при этом автомобили в возрасте старше 10 лет составили 60 % от общего объема автопарка страны [7].
Такой рост автотранспорта, в городе провоцирует пробки, стоя в которых автомобили резко увеличивают выброс в атмосферный воздух загрязняющих веществ, что в свою очередь приводит к увеличению выбросов в атмосферу различных тяжелых металлов и тем самым к ухудшению качества почв [8,9].
В связи с этим возникла необходимость оценить состояние проблемы загрязнения почвенного покрова в крупнейшем городе Казахстана, который развивается особенно стремительно.
Целью данного исследования является оценка уровня загрязнения почв города Алматы, в зависимости от места расположения от основных дорог. При этом были поставлены задачи, сравнить различные территории на содержания тяжелых металлов и определить среднее содержание в верхнем 10 см слое почвы.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования является состояние загрязнения почв города Алматы. Основными методами исследования выбраны физико-статистический, сравнительно — аналитический, математическая обработка эмпирических данных.
В качестве исходных данных использовались материалы по загрязнению почв городов Казахстана за 2013 -2015гг и 2017–2018гг [6].
Результаты исследования
В зависимости от загруженности участка улицы разными видами автотранспорта, расположения промышленных предприятий, источников теплосети, магистральных улиц, рельефа территории и т. д., выделены стационарные точки наблюдения города. Представленные пункты являются центром мониторинга загрязнения природной среды: парковая зона КазНУ; АХБК; проспект Абая и проспект Сейфулина (автомагистраль); ВАЗ; роща Баумана; Аэропорт; мкр-н Дорожник.
Необходимо отметить, что к числу приоритетных загрязнителей атмосферы, поступающих в городскую среду с отработавшими газами автомобилей, относится свинец. Как правило его добавляют в низкокачественный бензин для повышения качества, а как известно тетраэтил (метил) свинец представляет опасность для здоровья человека. Такой бензин называют «этилированным», в других странах его точное название leaded gasoline (бензин, содержащий свинец) [10,11].
По различным оценкам в результате сжигания жидкого топлива в атмосферу выбрасывается от 180 до 260 тысяч тонн свинцовых частиц, а этот показатель намного превосходит естественное поступление свинца, например при извержении вулканов.
Такой высокоактивный свинец хорошо «впитывается» в почву вдоль основных дорог, попадая в дальнейшем в растения [8].
Рассмотрим, какова закономерность распространения свинца по районам города Алматы [12], за период с 2013–2015 гг (рис. 1).
Рис. 1. Содержания свинца (в мг/кг) в различных регионах города за 2013–2015 гг.
Так из рисунка 1 видно, что в 2013г на всех постах уровень содержания свинца в почвах выше по сравнению с 2014 и 2015гг. Исключение составляет посты № 6 и 7, где уровень свинца, наоборот, с каждым годом растет.
Поскольку главным источником свинца, является автотранспорт, работающий на бензине, то наиболее высокий уровень загрязнения приходится на посты под номером 3 и 4 [12].
При дальнейшем изучении содержания тяжелых металлов в отобранных образцах почвы, прилегающей вдоль автомагистралей, показало следующие концентрации (рис 2,3).
Так как наиболее загрязнёнными оказались посты № 3 и 4, было интересно проследить изменение концентрации цинка, свинца и меди в почвенных образцах непосредственно от дороги и на расстоянии 50 и100 метров.
Рис. 2.Содержание подвижных форм тяжелых металлов на различном расстоянии от автомагистрали в сравнении с ПДК на посту № 3
В результате полученных данных выявлено, что содержание тяжелых металлов в отобранных образцах почвы, очень высоко и находится выше допустимых концентраций. Так количество свинца у дороги в точке 3 и 4 превышало ПДК почти в 3 раза, с последующим понижением до 42 мг/кг. Изменение концентраций содержания свинца мало изменяется в зависимости от времени года, так как главный его источник автотранспорт [13].
Если обратиться к цинку, то его содержание в почвах несколько ниже и на расстоянии 100 м от дороги практически не превышает ПДК. Загрязнение почв таким тяжелым металлом как медь, также вызывает опасение, при ПДК со значение 3, концентрация меди может достигать до 9 мг/кг.
Кроме того, если сравнивать посты на точках 3 и 4, то можно наблюдать разницу в концентрации тяжёлых металлов и их степени содержания в зависимости от удаления автодороги. Так пост № 3 находится в центре города на пересечении улиц Сейфулина и Абая, где в течении суток проходит огромный поток автомашин. Поэтому и концентрации всех исследуемых тяжёлых металлов значи-тельно выше. Но при удалении от дороги на расстояние 50 и 100 м, наблюдается последовательное снижение данных загрязнителей. На посту № 4, который находится в районе ВАЗа, концентрации всех исследуемых ТМ значительно ниже, но при удалении от дороги на расстояние 50 метров, не происходит значительного снижения, а в некоторых случаях как с цинком и свинцом наблюдается незначительное повышение. Скорее всего это связано с тем, что пост № 4 находится в нижней части города, где тяжёлые металлы с талыми водами смываются в более низкие участки от магистрали. Известно, что подвижные формы тяжелых металлов быстро мигрируют и хорошо переносятся поверхностными водами [14–15].
Заключение
Присутствие в почвах высоких концентраций тяжелых металлов ярко отражает степень техногенного загрязнения урбанизированной территории. Проведенные исследования показали, что верхний слой почвы, находящийся ближе к автодорогам, загрязнен тяжелыми металлами, которые превышает предельно допустимые концентрации.
Самыми загрязненными районами, ПДК которых превышает допустимые нормы, являются регион ВАЗа, и перекресток улиц Абая и Сейфулина, где наблюдается высокая проходимость автотранспорта.
В результате исследования выявлена определенная закономерность в распределении тяжелых металлов в зависимости от расстояния до источника загрязенения. Так концентрации некоторых ТМ на посту № 4, несколько повысились при удалении от дороги в отличии от поста № 3, где идет закономерное снижение концентраций.
Литература:
- Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропром-издат, 1987. 142с
- Бычинский В. А. Экологическая геохимия: тяжелые металлы в почвах в зоне влияния промышленного города / В. А. Бычинский, Н. В. Вашукевич. — Иркутск: Изд-во Иркутского Государственного университета, 2009. — 160 с.
- Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. — М: МГУ, 2006. — 268 с.
- Комплексная программа по снижению загрязнения окружающей среды города Алматы на 2009–2018 годы.:Утверждена Решением XVII-й сессии Маслихата города Алматы IV-го созыва от 24.04.2009. № 187. — Алматы, 2009.
- Статистический сборник // Транспорт и связь в Республике Казахстан за 2006–2010 гг. — Астана, 2011.
- Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан за 2013–2015 г // Министерство охраны окружающей среды Республики Казахстан, Казгидромет. — Алматы, 2013–2015.
- Комитет по статистике МНЭ РК https://zero.kz/catalog/64741_sait-komiteta-po-statistike-mne-rk
- Давыдова С. Л., Тагасов В. И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Учеб. пособие. М.: Изд-во РУДН, 2004. 163 с
- Кочеткова К. В., Фаизов Р. Р., Коровина Е. В., Давыдова О. А., Гусева И. Т. Эколого-химические аспекты техногенного воздействия на почвенный покров урбанизированных территорий // сборник материалов 50-й научно-технической конференции «Вузовская наука в современных условиях» . — Ульяновск: УлГТУ, 2016. — В 3 ч. Ч.3.– С 11–13.
- [10]. Сотникова М. В. Анализ и прогнозирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортного комплекса // Экология и промышленность России. 2008. Июль. С. 29–31.
- [11]. Xiuxia Li Distribution of the heavy metal in urban soils // Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, 2014, 6(6):2260–2263
- [12]. Даулбаева А. Н. Динамика распределение свинца в почвах города Алматы // Вестник КазНИТУ. 2016. № 6 (118) С. 400–403
- Chen, T. et. al. (2005) Assessment of heavy metal pollution in surface soils of urban parks in Beijing, China. Chemosphere, 60, 542–551.
- Rizo, O. D. et al. (2011) Assessment of heavy metal pollution in urban soils of Havana city, Cuba. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 87, 414–419. Doi: 10.1007/s00128–011–0378–9
- Manta, D. S. et al. (2002) Heavy metals in urban soils: a case study from the city of Palermo (Sicily), Italy. Science of the Total Environment, 300, 229–243
