Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Географические условия распространения и миграции тяжелых металлов в почвах большого города на примере Харькова

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Географические условия распространения и миграции тяжелых металлов в почвах большого города на примере Харькова"

0 г ^ Министерство образования Украины

5 ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

7,л \\Qft ^

На правах рукописи

ЛЫОНГ Куок Бинь

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И МИГРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ БОЛЬШОГО ГОРОДА НА ПРИМЕРЕ ХАРЬКОВА

11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Харьков - 1994

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена на кафедре рационального использования пр! родных ресурсов и охраны природы Харьковского государственного уш верситета

Научный руководитель - доктор технических наук,профессор

ЧЕРВАНЕВ Игорь Григорьевич

Официальные оппоненты:

-доктор биологических наук, академик УААН, МЕДВЕДЕВ Виталий Владимирович -кандидат географических наук

КЛИМОВ Александр Васильевич

Ведущая организация - Харьковская государственная академия город ского хозяйства ( кафедра инженерной экологии городов)

Защита диссертации состоится "6" декабря 1994 года в 12 час. г заседании специализированного ученого совета Д.02.02.01 Харьковскоз госуниверситета по адресу:

310077 Харьков, пл. Свободы, 4, V этаж, ауд. У-67

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной би( лиотеке Харьковского госуниверситета

Автореферат разослан "_" ноября 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета Д.02.02.01 доктор географических наук, профессор

П.В.Ковалев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Современные города, занимая всего 4 площади суши, вмещают около половины населения, подавляющую час промышленного потенциала и являются своего рода " ядрами локализации глобальной экологической проблемы.

Тяжелые металлы занимают приоритетное место в числе загрязнителе городской среды, что подчеркивалось на межправительственном уровне (Ри< де Жанейро, август 1992 г.) и нашло отражение в Национальном докладе " состоянии окружающей природной среды в Украине "(1993).

Харьков - крупнейший промышленный центр и второй по численности аселения город Украины. Представительность города в аспекте темы данно-> исследования определяется, кроме мощного народнохозяйственного понимала и значительного антропогенного пресса на среду, разнообразием эиродного фона, на котором формируется полиэлементная геохимическая юмалия, Последняя с различных сторон исследуется географами, геолога-и, физиками,химиками и медиками (И.М.Подоба, А.В.Климов, Л.В.Лапчин-:ая, Г.Е.Мирка, Е.Г.Иванов, Н.И.Пилипенко, В.М.Санников и др.). Уже ¡учено влияние на состояние природных покровов автотранспорта, детально 1робован почвенный покров на содержание более чем 20 ингредиентов, раз-:рнуты работы по оценке радиоэкологической ситуации и влиянию урбоэко-)ГИческой обстановки на здоровье и заболеваемость населения, в чем автор 1кже принимал участие.

Однако, главной проблемой, требующей, с точки зрения автора, неза-гдлительной постановки и планомерного решения, является пеисследован-ють природных механизмов самоочищения от тяжелых металлов применительно урбанистическим ландшафтно-геохимическим системам, из-за чего послед-к не используются для улучшения городской среды и не поддерживаются тасенерными и мелиоративно-географическими средствами. Части этой эмплексной проблемы, имеющей выраженное географическое и геоэколо-гаеское содержание, автор посвятил свои почти 10-летние исследования.

Общим объектом исследования, отраженным в диссертации, являются мл и большого города, обладающие совокупностью природных и антропо-нно обусловленных свойств, процессов и отношений. На этих землях проводит взаимодействие с природным фоном хозяйственной деятельности и ормирование урбанизированных ландшафтов. Изучение городских земель в иком ключе уже становится традиционным в Украине благодаря урболанд-афтным исследованиям групнейших городов А.Г.Григоряном, В.М.Гуцуля-ш, О.Ю.Дмитруком, В.А.Кучерявым, П.Г.Шищенко и др,

Общим предметом исследования являются городские почвы - разновид-эсть антропогенно-преобразованных почв, описанных и класс ифицирован-ах в коллективных работах Л.В.Етеревской и др.(1984), А.Н.Гсннадиева и >.(1992), И.И. Лебедевой и др. (1993).

Наряду с общими, в диссертации выделяются и исследуются частные ¡ъекты и предметы исследований, образующие достаточно сложную систему гношений в зависимости от конкретной цели анализа (табл. 1).

Методологической основой качественного анализа являются представ-•ния об элементарных и каскадных ландшафтно-гсохимических систе-ах М.А.Глазовской, В.Т.Гриневецкого, А.И.Перельмана, Л.Н. Шевченко и фагенстических ландшафтных комплексах Ф.Н.Милькова и Г.И.Швебса.

Таблица 1. Частные объскг-прсдметные отношения в зависимости от цели т следования

Цель

Объект

Предмет

Место работ

Пространственное распределение за-< фязнений тяжелыми металлами Выяалише, количественная оценка содержания

Качественный анализ распределения

Территория города: г грродские земли

Почвенный покров ■ (торсовый горизонт)

. Урбо]|андшафтно-геохимическая система (УЛГХС)

Почвенный покров антропогенно-преобразованные почвы

Тяжелые металлы: опробование, лабораторный анализ концентрации Пространственно-функциональные связи и отношения и самоочищения

В цело; глава 3

Глава 2

Глава■

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: анализ пространственного распределения тяжель металлов в почвенном покрове Харькова и ландшафтно-географическ] условий, которые определяют их миграцию, накопление и самоочищение < тяжелых металлов городской среды, на основе применения оригинальнь аналитических и картографических методов обработки.

Для достижения названной .эдели автором решены следующие з а д а ч и, являющие предметом защиты:

1. Обозначена проблема и выявлены объект-предметные отношения разного уровЕ определяемые каждый раз конкретной исследовательской целью. Вввсдено понят урболандшафтно-геохимической системы и изучена ее структура.

2. Разработаны структура исследования, совокупность методов и приемов аналк антропогенно-преобразованных почв, номенклатура которых уточнена.

3. Предложен, апробирован и доведен до технологии рентген-флуоресцентный анэд

(РФА) - перспективный экспрессный метод элементного анализа тонких примеа не применявшийся Танее в отношении городской почвы .

4. Произведен пространственно-статистический анализ содержания в почвах Харькс

некоторых тяжелых металлов с использованием оригинальной компьютерн исследовательской системы "Рельеф-Процессор'', разработанной для иной це)

5. Осуществлен детальный анализ одного из тестовых участков, где выявлс каскадная урболандшйфтно-геохимическая система, и установле! парагенстические отношения ее элементов. На этом основании предложе уточнения структуры мониторинга городских земель.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ:

- предложено и обосновано понятие урболандшафтно-геохимическ системы (УЛГХС) - носителя свойств и качеств самоочищения и средо-фс мирования в условиях большого города,

- обоснован, 'разработан и апробирован применительно к городск объектам (в том числе сравнительно с другими методами) рентген-флуо! сцентный анализ (РФА), . - . •

- впервые для анализа загрязнения городских почв применена исследо-¡ательская компьютерная система "Рельеф-Процессор", разработанная на :афедре рационального использования природных ресурсов и охраны приро-[ы для других целей,

- составлены карты загрязнения и осуществлен структурный анализ по-:ей загрязнений тяжелыми металлами городских почв,

- прослежены парагенетические отношения в каскадной урболандшафт-ю-геохимической системе (КУЛГХС) и их влияние на содержание тяжелых металлов, самоочищение среды, поступление ингредиентов в с\х растения и фганизм жителей.

АПРОБАЦИЯ: Методика РФА включена в отчеты по программам ГКНТ NN гос. регистрации 0187.0037095 и 0187.0026302).

Результаты работы опубликованы в книге "Городская среда Харькова: [Нализ загрязнений, самоочищение, возможное влияние на здоровье" (1994, 5 ,л.).

Основные итога исследования докладывались на международной конвенции "Проблема выживания человечества" (Томск, 1994),

международных научных конференциях в Биробиджане (1994) и Пскове 1994), итоговых научных конференциях факультета и семинарах кафедры (1987994 гг.)

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ: Диссертация состоит из вве-(ения, четырех глав и заключения. Она изложена на 166 страницах машиног шеного текста (включая 21 рисунок и компьютерную картосхему, 33 таблицы [ список литературы из 101 названий работ отечественных и зарубежных авто-юв.

Во введении очерчена проблема, сформулированы цель и задачи иссле-(ования. В главе 1 характеризуется объект исследования, его состав, структу->а, специально описываются механизмы самоочищения среды, в особенности ородских почв.

В главе 2 изложена методика исследования, в частности, с применением 'ФА, а также структурный анализ полей загрязнений.

Глава 3 посвящена анализу загрязнения городской среды тяжелыми ме-аллами.

В главе 4 рассматриваются процессы загрязнения и самоочищения в словиях каскадной урболандшафтно-геохимической системы и их влияние га состояние природных подсистем и состояние здоровья жителей.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

ПРОБЛЕМА, ОБЪЕКТ И МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ. В соответствии с (елью исследования, автор понимал проблему следующим образом:

- на основании целенаправленного опробования городских земель и нализа в них содержания тяжелых металлов оценить влияние естественных и скусственных ландшафтно-геохимических особенностей (структур), сущест-

вующих и формирующихся в городе, на процессы миграции, самоочищения ] концентрации этих ингредиентов.

Автор исходил из необходимости руководствоваться при проведенш обследования загрязнения почв

-ГОСТ "Охрана природы. Почвы" (методы отбора проб и пробоподго товки для анализа, классы химических загрязнений и показатели санитарном состояния территории), рекомендациями по проведению ландшафтно-геохи мических исследований и картографирования;

-апробированными методами рентген-флуоресцентного анализа (РФА элементного состава загрязнений, обосновав их применение для анализа тя желых металлов в городских почвах ;

-методами статистико-географического анализа данных, применяемы ми по отношению к различным пространственно неоднородным объектам.

Основное внимание в работе сосредоточивалось на исследовании ланд шафтно-геохимических механизмов миграции в парагенетических ландшафт ных комплексах, описанных методологически в работах М.А.Глазовской Н.А.Солнцевой, Г.И.Швебса. Эти представления трансформированы и кон кретизированы применительно к городским парагенетическим комплекса! автором под руководством И.М.Подобы, О.В.Полевича, И.Г.Черванева.

Выделены урболандшафно-геохимические системы (УЛГС), которы подразделяются на элементарные и каскадные.

Элементарные ЛГ системы (ЭУЛГС)- это территории, однородные природном II хозяйственном отношениях, в пределах которых реакции на внеш нее загрязнение однотипны, а также состав и напряженность внутренних ланд шафтно-геохимических процессов обеспечивают единообразие структуры : функционирования системы в целом.

Каскадные урболандшафтно-геохимические системы ( КУЛГС) состоя из совокупности ЭУЛГС, находящихся на различных гипсометрических уров нях городской территории и связанных между собой преимущественно одно направленными потоками вещества и энергии.

Распространение и поведение потоков , структура каскадных систе] зависит от того, поступают ли они в верхние звенья каскада или локализуютс в ее конечных звеньях.

Водосборы рек города объединяют КУЛГС в ландшафтно- геохимичес кие арены различных порядков.

Участки или блоки системы, где происходит резкое изменение физике химических или термодинамических условий, выделяется как ландшафтно геохимические барьеры. На территории города выявлены, кроме естественны? техногенные (ТЛГХБ) и смешанные (СЛГХБ) ландшафтно-гсохимические термодинамические барьеры.

На каждом из ЛГ барьеров задерживается определенная ассоциация хн мических элементов в связи с изменением их подвижности.

По форме городские ЛГ барьеры разделяются на линейные и площал ные. Линейные расположены на границах раздела ЭУЛГС, например: границ поймы, берег водоема. Площадные барьеры часто охватывают всю площад ЭУЛГС, локализуясь в ее блоках на поверхности растительности, по генета

¡еским горизонтам в почве. Почвенный покров, представляя собой систему 1Г барьеров, служит фильтром для многих химических соединений, аккуму-ируя их в себе и тем самым загрязняясь.

В работе показано, что водорастворимые компоненты в условиях прошеного режима, присущего некоторым элементам структуры УЛГХС, могут [роникать до уровня грунтовых вод и загрязнять их. Если атмосферная влага 1е достигает грунтовых вод, техногенные вещества накапливаются в нижних оризонтах почвы и исключаются из биологического кругооборота. Комплексном ЛГ барьером являются донные отложения водоемов.

Периодически действующие термодинамические сорбционные барьеры юзникают в атмосфере: температурные инверсии, продолжительные туманы, соторые в условиях Харькова играют определенную роль, в особенности в долинах малых рек (Немышля, в частности).

В пределах почвенного профиля техногенные потоки вещества встречает ряд почвенно-геохимических барьеров. Это иллювиальные, карбонатные, ипсовыс, солонцовые, глеевые горизонты, активно участвующие в самоочи-цении вертикально мигрирующих почвенных вод.

При анализе распределения загрязнений учитывалось, что содержание микроэлементов в почвах, сформированных на различных почвообразующих тородах, существенно неодинаково. Различия геохимического фона обуслов-швает и разный эффект от добавочного поступления микроэлементов - отри-1ательный или положительный . '

Техногенными дискретными объектами являются искусственные соору-кения, а также системы канализации, хранилища, дамбы и пр. .

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ. В работе использовано представление значений в виде поля, детально разработанное А.М.Берлянтом, Я.Г.Черваневым, В.А.Червяковым, удобное для компьютеризации анализа. Автором впервые для такой цели применялась разработанная на кафедре охраны природы ХГУ Б.Н.Воробьевым и др. компьютерная система анализа географических полей "Рельеф-процессор", которая позволяет:

а) интерполировать между произвольно расположенными точками опробования, создавая дробную сгущенную регулярную сеть;

б) строить изолинейные карты по рассчитанной регулярной сетке, т.е. карты статистических поверхностей;

в) генерализовать карты распределений, подчеркивая общие пространственные закономерности за счет сглаживания мелких особенностей;

г) рассчитывать линейные и пространственные статистики;

д) преобразовывать поверхности, осуществлять с ними действия вплоть до интегрирования по сеткам;

е) осуществлять структурный анализ, выделяя типы структур наземного переноса загрязнений;

ж) строить разрезы, сопоставлять разновременные поверхности распределения свойств и т.д.

з) сопоставлять и обобщать данные о распределении разных загрязнителей.

и) использовать пространственно-статистический анализ (Голиков и Д| 1986), чго дает возможность охарактеризовать картину загрязнения террит рии более полно и выпукло, чем другими способами.

' ; МЕТОД РФА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ.При выборе мето, аналитической обработки образцов почвы удовлетворялись следующие пр< тиворечивые требования:!) значительное повышение чувствительности и то ности анализа; 2) резкое повышение экспрессное™ анализа, прежде всего связи с системами мониторинга.

В результате проработок литературы и длительных сравнительных и следований было отдано предпочтение методу рентгеноспектрального флу ресцентного анализа (РФА), отвечающему выдвинутым требования '' одновременно. Он основан на сравнении с эталоном спектров флуоресценщ ';г исследуемых образцов, возникающих при их облучении рентгеновской тру кой.

Методом РФА автором исследовались материнские почвообразующ породы, почвы, дорожный смет, а также биотические объекты.

Данная методика разработана на базе прибора СРМ-25. Он представл ет собой многоканальный спектрометр, который одновременно может выпо. нить анализ 16 образцов на содержание в каждом из них 16 элементо Чувствительность прибора - 10 %, погрешность определения содержания эл мента - около 20%.

Этапы анализа образцов почвы: 1) подготовка проб и стандартных о разцов к анализу, 2) введение проб в спектрометр, 3) измерение интенсивно : тей аналитической линии определяемого элемента, 4) вычислен] концентрации определяемого элемента по измеренным интенсивностям (м тематическая обработка результатов анализа).

По принятой методике, оптимальная масса подготовленной пробы по вы составляет около 3,2 г, а толщина анализируемого слоя - не менее 1,7 м что позволяет определять элементы со средними и большими атомными н мерами. В приборе СРМ-25 имеется вращающийся держатель образцов, ч позволяет снижать влияние пробоподготовки на результаты анализа.

Математическая обработка этих данных состоит в определении средн го, квадратичной ошибки и относительной погрешности. Для расчета koj центрации по нескольким определениям применялся метод наименыш квадратов. С применением 3 или более стандартов строится калибровочн; прямая и по ней определяется концентрация определяемого элемента по и меренным интенсивностям аналитической линии .

Автором были сделаны опыты приготовления местных стандартов по1 различных типов ландшафта и разной степени загрязнения для эколошческ го (агроэкологического) мониторинга, составной частью которых является reí химический мониторинг.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ДОРОЖНОГО СМЕТА М1 ТОДОМ РФА В период с мая по июль 1986г. на двух автотрассах г.Харьков резко различающихся по интенсивности автотранспортного движения, изуч

лось накопление дорожного смета в прибордюрной области (на расстоянии 1м от бордюра, где концентрируется до 70-90% смета формирующегося на всем поперечном профиле дорожного полотна). После окончания периодических отборов проб пылесосом в мешочки из фильтровальной ткани (ФПП-15) определялся гранулометрический состав суммарных проб ситовым методом. Загрязненность дорожного смета определялась по фракциям.

Пробоподготовка заключалась в приготовлении 5-граммовых таблеток с добавлением в них 5% (по весу таблетки) борной кислоты в качестве связующего материала с целью получения спрессованной таблетки, используемой для дальнейшего РФА. Калибровка результатов измерений проводилась с помощью трех почвенных стандартов: СП-1, СП-2, СП-3 [2].

В целом отмечается увеличение содержания элементов при переходе к более мелким фракциям. Для ряда элементов (в основном макроэлементов) второй пик их содержания наблюдается для первой наиболее крупной фракции, что говорит о большом исходном содержании этих элементов в крупных частицах смета. По хрому, цинку, свинцу отмечается четкое влияние на их содержание больших автотранспортных нагрузок (табл.1).

Таблица 1 . Содержание свинца в мельчайших фракциях смета, мг/кг

Фракции, мкм < 40 40-71 71-100

Проба 1 (фоновая) 80 10

Проба 2 (импактная) 1000 120 150

Следует отмстить, что мелкодисперсные фракции смета размером до 100 мкм формируют качество воды поверхностного стока [1] и они же обладают наибольшей сорбционной емкостью по отношению к тяжелым металлам и другим токсикантам, что делает проблему очистки поверхностного стока от этих элементов очень сложной. Сопоставления свидетельствуют, что загрязненность дорожного смета во многом характеризует загрязненность придорожных почв, так как наш анаши показал: более 50% его состава - это частицы почвенного происхождения.

ИЗУЧЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛА-МИ.Загрязнение почвы характеризовалось по данным полевых обследований и лабораторных определений ХГРЭ и ХГУ. Автору непосредственно принадлежат:

1) Некоторые опробования и определения методом РФА.

2) Первое использование для обработки данных такого рода мощной компьютерной системы "Рельеф-процессор".

3) Расчеты на компьютере интегральных характеристик загрязненности путем нормирования содержания элементов, выявленных в 837 пробах почвы, отобранных на территории города, относительно кларков концентрации в незагрязненной почве соответствующих типов.

шш нет ваша мш;

(о) :

Рис. 1 Тренд-анализ содержания в почве свинца. Фоновая окраска - тренд поли номом 4-й степени А-/(х,у), изолинии - поле распределения содержания РЬ (ш кг) по 837 точкам отбора.

Рис. 2 Тревд-анализ ш парольной характерной™ загрязненности почвы дня 12 злемешоа

На рис. 1 приведен в к честве примера тренд-анал! содержания в почве свинца.

Расчет осуществлялся п регулярной сетке (нанесена у рисунке) в каждой ее точке п формуле

ЛГ" = (п^кк^п^кк^... + д кк^/т

где М^ - величина интеграла ного показателя загрязненно* ти в точке у, нормированная о-носительно кларков концентр; щт,п] ^ ж - содержание метал.' в пробе почвы в данной точк кк]2 и- его кларк концентр; ции.'

На рис. 2 приведены р< зультаты тренд-анализа интс ральной характеристики загря

шности почвы Л^ для 12 элементов, по которым установлены кларки кон-;нтрадш1 для соответствующих типов почв.

Были рассчитаны интегральные оценки загрязненности относительно ДК для 7 элементов, по которым есть установленные ПДК почвы (в форму: этого расчета значения КК заменены на величины ПДК, остальное аналогию).

На рис. 3 даны результаты тренд-анализа интегральной характерис-1ки загрязненности почвы относительно ПДК. Максимальная величина по-1зателя достигает 26, средневзвешенная превосходит 1,5. Как и следовало

ми оригинальных компьютерных

1С. 3 Тренд-анализ интегральной харакгерис-ош загрязненности почвы относительно ПДК.

ДЕТАЛЬНОЕ ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ЭРОДСКОГО РАЙОНА. Детальные наблюдения на территории города каса-<.сь трех групп объектов:

- территории административного Фрунзенского района - одного из наи->лее сложных в экологическом отношении объектов полиэлементного за-язнения, который в целом как бы представляет большинство особенностей шылого Харькова, придорожных зон вдоль нескольких автомагистралей го-ада н дорожного смета автомагистралей. Исследовалось самоочищение тер-ггории в рамках парагенетического ландшафтно-геохимического комплекса, южившегося в долине малой реки Немышля. На территории района была абита сеть точек опробования с целью выявить ландшафтно-геохимические »пряжения элементарных ландшафтов, находящихся в парагенетических от-эшениях. Производился отбор проб почвы, местных подземных источников »доснабжения (шахтных и трубчатых колодцев, неглубоких скважин, исполь-ющих преимущественно воды аллювиалъно-террасовых водоносных плас-

I Сопоставление рисун-

\ ков 2 и 3 показывает, что пред-% ложенные два способа оценки 4 загрязнения дают сходные зна-I чештя интегрального показателя, £ но разные пространственные ре-| зультаты, т.к. в первом случае % оценивание производится с уче-* том типов почвы, следовательно, ■ оно в большей мере отвечает природным отличиям в пределах | территории города.

ожидать, поверхность тренда «I имеет максимум в самом центре | города.

| являются черно-белыми копия-

Приведенные рисунки

картограмм.

тов (верховодку), овощей и фруктов, которые выращиваются на этой террит< рии непосредственно местными жителями.

Отобранные пробы анализировались атомно-адсорбционным методе на спектрофотометре "Сатурн" на содержание следующих тяжелых металло Сё, N1, РЬ, Си, Нв, Хп, Ст. Степень загрязнения ландшафтов тяжелыми м< таллами оценивалась сравнительно с фоновой почвенно-геохимической о1 становкой территории.

Таблица 2 Содержание тяжелых металлов в почвах, мг.кг-1

N Место отбора Содержание металлов

пп проб Сс1 Мп № Н8 РЬ Ъ\\

1 Дизельная, 11 0,33 433 22,8 0,027 27,8 86,3

2 Дизельная, 5 0,43 313 22,5 0,034 23,1 62,5

3 Дизельная, 1 0,42 501 47,5 н\о 13,9 40,0

4 0,75 892 37,5 0,021 41,6 137

5 0,87 562 51,2 0,186 27,8 125

6 0,42 620 48,7 0,646 21,4 75,0

7 0,87 583 31,2 0,193 П,9 36,2

8 0,43 612 31,2 0,193 11,9 36,2

9 0,57 495 56,2 0,151 33,3 127

10 Дизельная, 16 0,57 1687 34,2 0,138 13,9 41,2

и тд.

Региональный фон 0,5 593 30 0,01 13,2 53,5

В качестве показателя загрязнения использовался коэффициент ан малийности - отношение концентрации металла в загрязненной почве к т< же величине в фоновом (эталонном) образце. На основании частных коэфф циентов аномалийности была проведена интегральная оценка по 6-ступенч той шкале по сумме элементов.

На той же территории был произведен отбор проб питьевой воды естественных водоисточников и в последующем сопоставлена заболеваемос населения с показателями качества воды, загрязненностью почвы и ссльск хозяйственной продукции, выращиваемой на приусадебных участках.

Была произведена интегральная оценка загрязненности питьевой во; тяжелыми металлами, для чего концентрация каждого ингредиента нормир валась относительно величины ПДК: О/СПДК.

С1/С1ПДК + С2/С2ПДК +...+Сп/СпПДК = А,

где А - интегральный показатель загрязнения.

Максимальный показатель А составил 11.

Таким образом, была установлена высокая степень загрязнения мест- • к грунтовых вод, употребляемых населением для питья и хозяйственно-гтового водопотребления, превышающая загрязненность самой почвы.

Этому способствует, кроме мощного техногенного фона, расположение ишассива на ландшафтно-геохимическом барьере между приречным скло->м и поймой (правый берег), террасами и поймой (левый берег). Такая лози- . [я приводит к тому, что названный барьер выполняет роль ловушки на пут прации загрязнений.

Была произведена оценка содержания тяжелых металлов в образцах овощ-ад продукции, выращиваемой на приусадебных участках. Пробы овощей [авизировались с применением стандартов или же (при отсутствии таковых) носительным (сравнительным) методом. >

По некоторым ингредиентам, содержащимся в почве в избыточных »личествах Си, Сг), в овощной продукции превышений ПДК не наблю-лось. В то же время, практически во всех пробах овощей наблюдается пре-пнение ПДК по Сс1 в 4-7 раз, Нд более чем 10-кратно (до 14 раз). В пробах, обранных в ноябре, содержание ртути было меньшим, чем в октябрьских, 13можно, за счет различий воздушной миграции или снижения активности чтений.

Таким образом, доказано, что поступление тяжелых металлов в овощ-то продукцию, выращиваемую в промышленно развитом городском районе, ¡стигло опасного для здоровья людей (судя по соотношению с ПДК) преде-ц что необходимо иметь в виду и жителям, и органам санитарного надзора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Городская среда справедливо рассматривается как носитель глобальной :ологической проблемы для половины населения мира и большей части жи-лей развитых стран. В сложившейся системе изучения и контроля город-:ой среды приоритеты отданы воздушной и водной компонентам. Городские )чвы оказались вне поля зрения и контроля природоохранных и санитарно-[гиенических органов. Даже Харьков - крупнейший в бывшем СССР центр эчвоведенйя - не располагает почвенной картой и системой наблюдения за-язнения почвы. В стране нет стандартов антропогенно-преобразованных зчв, следовательно, и нормативной базы их мониторинга.

Почвенный покров является самым мощным депонентом загрязняю-их веществ, способствующим самоочищению среды от различных ингреди- . ггов, в том числе тяжелых металлов, Эти его свойства поддаются охране, [учшению и восстановлению, если будут взяты на вооружение.

В диссертации проанализирована типология антропогенно-преобразо-1ШШХ почв, предложены 3 новых их разновидности: урбогенные, пирогепные термометаморфизованные. В общем виде изучены свойства почвы в качест-: приемника, накопителя и среды миграции тяжелых металлов, в совокуп-5сти определяющих, ее средоформирующую роль.

Выделены, обоснованы и взаимоопределены частные объекты и пред-гты исследования (см. табл. 1),

В качестве первичной единицы качественного анализа условий распрс странения и миграции тяжелых металлов выделены урболандшафтно-геохиш ческие системы (УЛГХС), отличающиеся от классически ландшафтно-гсохимических систем специфической ролью антропогенно: фактора.

* Автором разработана и предложена периодизация обследования загря: нения тяжелыми металлами городских почв, что дает возможность использс вать ее в качестве алгоритма дальнейших исследований.

В методической части работы исследованы возможности для изучен» элементного загрязнения почв рентген-флуоресцентного анализ (РФА) - мете да, который обладает высокими экспрессНостью, пределом обнаружения и то1 ностыо олределения концентрации элементов. Обращено внимание, чт применимость метода РФА ограничивается отсутствием стандартов почв, в то числе городских в первую очередь. Это необходисмо иметь в виду, если плаш ровать применение метода РФА в мониторинге городской среды.

Проанализированы результаты опробования содержания в почве Хар] кова и ближайшей пригородной зоны различных металлов (более 800 точек, ^ ингредиента), что дало возможность установить чрезвычайно высокую и: менчивость показателей (различия в 100 и более раз в смежных точках), з; трудняющую непосредственный анализ полей загрязнений. Впервые для такс цели использован тренд-анализ распространения отдельных ингредиентов и 1 совокупностей, что позволило выявить два типа зависимости их концентраци от положения точки наблюдения в городе: прямую, когда концентрация нарш тает от периферии к центру; обратную - с противоположной тенденцией,

При оценке интегрального загрязнения использовалось нормирован! абсолютного содержания каждого ингредиента относительно ПДК и клар! концентрацили. Сравнение результатов показало сопоставимость полученнь нормированных пространственных распределений.

' Для прослеживания условий миграции и накопления тяжелых металле была опробована территории каскадной ландшафтно-геохимической систем! заранее спроектирована сеть точек отбора проб, произведены анализы з; Грязнения тяжелыми металлами почвы, грунтовых вод и овощной продукци выращенной населением на приусадебных огородах. Установлены сложные неоднозначные соотношения загрязнений, обусловленные различным полож* нием в структуре каскадной урболандшафтно-геохимической системы.

Таким образом, показано, что для качественного анализа закономерное тей" пространственного распределения загрязнений тяжелыми металлами условиях крупного города, характеризующеюся разнообразием природно] фона, недостаточно мониторинга источников загрязнения и "сеточного" опр( бования почв на содержание тяжелых металлов: необходимо вычленение урб< ландшафШо-геохимических систем на основе их комплексного картографированы крайне важна их инвентаризация как естественных (естественно-антропогенны сред пререраспределения и обезвреживания загрязнений. Овладение этими сист мами позволит более полно учитывать природные возможности самоочшцеш городской среды и будет способствовать уменьшению экологической напр женности в крупных городах.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Методика определения тяжелых металлов в почвах на основе рентгено-спекг-рального анализа // Городская среда Харькова: географический анализ загрязнения, самоочищение земель, возможные влияния на здоровье/ Харьковский госуниверситет, АН технологической кибернетики Украины,- Харь-ков-1994,- С. 40-49.

2. Городские земли как предмет внимания / Там же. - С. 6-21. Соавтор И.Г.Че-рванев.

3. Антропогенно-преобразованные почвы города / Там же. - С. 22-39. Соавтор И.Г.Черванев.

4. Детальное ландшафтно-геохимическое обследование Фрунзенского района Харькова/ Там же.- С. 49-76. Соавторы Н.С.Демченко, И.Г.Черванев, А.А.Шуканова.

5. Использование методов оценки загрязненности почвенного покрова, донных отложений и объектов живой природы территории Харькова в школьной природоохранно-краеведческой работе/ Современное состояние и перспективы изучения географии родного края в школах/ Тезисы докладов международного научно-методического семинара,- Харьков, 1994. -2 с. Соавторы О.В.Полевич, И.Г.Черванев.

АН ОТ А ЩЯ

ЛИОНГ Куок Бшь: "Географ1чш умови поширення та мкраци важких металгв у грунтах великого листа на npwcaadi м. Харкова".

Дисертащя на здобугтя вченого ступени кандидата географ!чних наук спещальностс 11.00.11 - охорона навколнннього ссредовища та ращонаи використання природних pccypciB.

Харивський державний ушверситет, Харкгв. 1994.

Захищаеться робота, яка вмицуе аншиз ландшафтно-географ1чних умов, ко визначають склад, мирацпо та накопичення важких метаМв в середовшщ велик« мкгга, розробку аналогичного методу контролю(ренттен-флуоресцентного анал1 шських rpyiniB та ншгих об'екгпв.

В результат проведених дослщжень доведена доцшыпеть комплексного р граф1чного анатзу мгських ipyHTiB з метою вияалення, збереження, рацюналык використання середоформуючог здатносп грунтового покриву Micra, яка виявляет: в урболандшафтно-геох1м1чних системах pi3Horo типу, утворюючих парагенети комплекси. Також показана можлтмсть мон1торшгу М1ських ipyirriB на ocHosi стосування скспрес-мето/ив анайзу забруднення грунта важкими металами: Р< (рентген-флуоресцентного анатзу) та коми' ютсрцоТ системи "Рельеф-процесо

Ключов1 слова: мнращя, бартер, система, ландшафт.

ANNOTATION

LUONG QUOC BINH: "Geographical conditions of spreading and migration of heavy metals in soil of a large city taking as an example Kharkh

Presentation of a thesis for a Candidate of Geography in speciality 11.00.1 environment protection and rational use of natural resources.

Kharkiv State University, Kharkiv, 1994.

The work contains an analysis of landscape geographical conditions which del mine the content, migration and accumulation of heavy metals in the environment с large city, an elaboration of an analytical check method (fluorescent X-raying) of ur! soil and other objects.

The investigation proves expedience of a complex geographical analysis of url soil with the purpose of detecting, preservation and rational use of the urban soil cc environment developing ability manifesting itself in various urbolandscape-geochem systems fonning paragenetic complexes. It also shows the possibility of soil monitoi based on the use express analysis of urban soil pollution with heavy mctalls: RFA (fluoi cent X-raying) and computer system "Relief- Processor".

Key words: migration, barrier, system, landscape.