Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эколого-геохимический анализ воздействия черной металлургии на ландшафты южной тайги

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

Автореферат диссертации по теме "Эколого-геохимический анализ воздействия черной металлургии на ландшафты южной тайги"

РГБ ОА

і 7 ■

косквасшій ГС-СУЛЛГСГВЕННКЙ УНИВЕРСИТЕТ.

ЯКЄНИ В

,'еографК’-?г: ;й факультет .

. : На правах рукописи

ГЕРАСИНЭЗ - Аллреіі ВадйіЮЕИ'і • .

ЭКОЛОГО-ГЕОХ1ШЧЕСХ1Ш АНАЛИЗ ВОЗДІІСГВіЗ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ НА ЛДНШУИН ЙЯЮЯ ТАкГЙ

• (на гримере г. Черепі»'-;?)

• 11.00.11 - охрана скрук'Ж,..« среды и рациональное " , :5спользо.ісяі!с прі:роя?гаХ ресурсов

■ . . /,ВТОр?Л'ГУ>Т '

диссертации на солскзн.л* ученой степени кандидата гсогрсфіческах наук

Москва “ 1995

<Сабэта выполнена lia кафедре'геояши ландшафтов и географии почв географического факультета Московского государственного уни- . верситега имени М. В.Ломоносова « в Институте экспериментальной метеорологии НПО "Тайфун" Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.'. ■ ,.

Научный руководитель - доктор-географический наук.' .

■ ; ... ■ профессор'И.С.Касшш .

Официальные оппоненты: , доктор географическнх'каук,' ;

. >. : Профессор В. В. До бро ВО Л Ь С КІ: й : ,

• ■ ■ ' . : ■' кандидат географических'наук, • -

. , /доцент Л. Г.Бондарев . -

,, Ведуиря-организация.,.Шстлтут географии РАН

• ' ' • ' о/Г ■ ' ' ' у г яр

Защита состоится w->" М. 1995 г. я /о ” час. на

заседании физико-географического- диссертационного / совета Д 053.05.29 ..при Московском' государственном ■•университете им. Н.В.Ломокосова'.по:адресу 119899. Косква. Воробьевы, горы, МГУ, географический факультет. 18 этан, аудитория 1807.'

,С диссертацией ■ можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже: : -

Автореферат 'разослан'. " г. ; ,

, , Учений секретарь " , '• \. ' -

, опещилизированного "совета; г. '• л/ ■ ' ' .

'кандидат географических наук Т. И. Кондратьева

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Загрязнение г.сружаїягей сроду наиСолс'.1 остро проявляется в городах, лрсдсталляюдах собой природасачтрг.но-генные геосистемы, где одновременно отмечается моац-.? иагру:ча нэ ландаафты техногенных потока вещества-из атмосферы ;? кардинальное преобразовашг человеком исходных природзьк объектов. Касг,; таб, опасность и характер загрязнения городоз определяется рядом природных я антропогенных Факторов, образующих о пространстве разнообразные еще не до конца изуч :"~ке сочетания. Оичнкс воздействия на окру-тщу» среду кс;г : ггных производств и расчет им степени их экологической опасности посвяи?«.и раРгго Ю. Е.Саотэ, Р.А.Ревета к др. (1990). Т.В.Звонковой, А.В.Докме:ч др. (19£і).

В. А. Алексеенко (1890), Г. А*. Гаряаиа і .385). '¿. С. Араановой і

П. В. Елпатьевского (1990). друг;:е исследования. Одако большая их часть касается цветной металлурги; гак тчбз^эе -опасного источника загрязнения, и значительно меньшая - остяцких отраслей про-мкаленности: Ецэ мє;іьеє'известно о реактг/ па загрязнение тех или ииих городских злеиеитаркых ландшафтов; только начата разработка их таксоном«! и классификации (Кас?:кс", Перельман. 1993,1994: Тютюнник. 1990)._Актуальиость н критическая значимость названных проблем несоинеккн." поскольку' ДОШВКСШЯ ‘оценка - техногенного воздойствїш и со’чшенюаЯ’-с.ирй ->-я» лаяявафтно-геожсспвско'' структуры города даэт оптимальную , личную основу для радаоиаль-’о-го природопользования > ь .охрана окруяеавйай ером» урбанизовань.*;. территорий. " , • V ■ ' ' •

. 'ЦЕЛЬ'И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАййП.- £•».'.работ.: ~ :а призере г.Череповца, одного из крупдайетс р сзос.-'>.:.центров черной металлургам, изучить воздеЯсгвпе предприятий отрасли на ландшафта кшю-таеяаей подзоны. . ' .

В задачи исследования входили: ■

- анализ атмосферна* кйрогез таяж катал»»"" (ТН) от предприятий черной кеталлургии; ' •

. ■ - характеристика лавдиафтно-геохкмаческйк условия вго-запада

Вологодской обл^сгл. ка Фон-' которнх происходят тёхног^чэл трансформация ландшафтов г. Череповца;

- оценка уровней концентраций и типоморфных геохимичесгас ассоциаций Ш в природных-средах города (снежном покрове.печаах. донных отлоаениях, , растениях) и выявлание основних законностей

неведения микроэлементов 3 Сфере влияния предприятия черней металлургии; . . ■ . '.

- картографирование ть/когеккых -геохимических шкмалиЯ ТМ

вокруг Череповецкого металлургического-комбината (ЧУК): ,

- эколого-геохпмаческое районирование г. Череповца. :

' НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ: ' ■ , ■ ’ .

■ - установлены - основные закономерности поведения микроэлементов в сфере влияния предприятий черной металлургии; . ■ .

- проведен анализ экологической опасности'загрязнения-природных объектов в условиях низкого геохимического фона ТМ: '

- впервые описано явление техногенного геохимического диссо-

нанса, заключающееся в нарушении сопряшшогЬ пропорционального, соотношения между объемом поставки.вещества из атмосферы и уровнем загрязнения депонарущих природных сред; , . - ■ '

- усовершенствована'и дополнена геохимическая систематика-городов и городских элементарных ландшафтов; ' ■ ■

впервые для г. Череповца приведено комплексное окопого-гео-хиаическое районирование территории^ основе систематизации и ткиизоция территориальных комплексов... . .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ./ Б результате проведенных работ были выявлены участки с токсичными концентрациями ТМ в природных средах; дана оценка качества вырацивземых в пригородах Череповца овоцеЛ; установлены металлы - приоритетные загрязнители городских ландшафтов.- Административным и хозяйственная органам г. Череповца дани практические рекомендации до проведению в Центральном районе города рекультпвационых-работ и-рациональному ведении -сельского хозяйства с сфере влияния'Череповецкого НК. '. . ' '

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. ИССЛЕДОВУШ, Результаты исследований 'нашли применение при разработке.методических основ комплексного обследования природной среда,с цель» создания и.совершенствования системы базового мониторинга» ,вш>чая районы о чрезвычайной экологической ситуацией (тема Роскскгидром&т Н 1.-1.6.4). Они включены в выпускаемые НПО "Тайфуц" (г. 0бнинзк}> ежегодники "Загрязнение

- почв Российской федерации токсикантами мромиилениого происхе деиия*. широко используемые центральны:.;:, хозяйственными.и директивными органами. Материалы проведанной автором почвенно-геохимической сьемни территории города легли в основу экологического паспорта Череповца, составляемого городским Комитетом по экологии и природным ресурсам. - , . ’

- з -

ПУБЛИКАЦИИ. По теме дксссрташг опублакозгкы 3 научные- опт?:: и одна находится в печати.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация содегея'Т 121 стр оснол -ного текста. Ока состоит из вводами, 6 глаз, выводов и грагги--ческих ргкомендазий и ’сп;.хкз литературы из 223 нажгсйоя-лпір. Текст иллюстрирован 29 та-Олигйая л 33 рисунками.

/.втор виражаст своз глубокую признательность нзучному руководителю работы профессору Н. С.Касимову. Он благодарит тачке зі оказанную помощь в организации и проведении экспозиционных и лабораторных работ и ценные советы сотрудников Института прикладной геофизики им.Е,К.Федорова к.т.н. И.Д.Колоскова, к.г.н. Г.М.Черно-гаеву, В. А.Федорова; сотрудников отдела 1! 1 НПО "Тайфун" к.х.н. Ю.С.Куклина, к. г.н. А.В.Корнилова, к.ф.-и.н. Л.В. Сагаеву; сотрудника географического факультета МГУ к.г.н. В.Н.Кэлуцковг; сотрудника Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической янформзірм - ¡'Іеядународпого центра данных В. А. Семенова; сотрудников -Череповецкого городского Комитета по эколо гии и природным ресурсам- Н. П. Окунеєа и В. А.Коховикова.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ \ '

ГЛАВА 1. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУИАЮ-ІДЕ9 СРЕДЫ ТЯйЕЛЬКИ МЕТАЛЛАМИ (литературный обзор). • '

- ' А ’ ■ , '

'Черная металлургия''является одним из основных источников поступления а атмосферу .окиси углерода, й^пыли. сернистого ангидрида, фенолов, других загрязняющих вешеств ’и занимает третье место среди отраслей промышленности России по суммарному объему атмосферні« выбросов (0 состоянии природной... .1954)*. Состав этих выбросов сироко варьирует в зависимости химического состава сьфья и топлива, набора 'основных-.и сопряженных* прсизводсть, avar.se устройства очистных сооружений (Дснчеса и др.. ,1992; Бакунина, Фатеева, 1957). выделяется дза типа.воздействия отрасли на скрунавщуя среду: кполй и щелочкоЯ (Калуцкоз. 1932). В России, где исполь-

зуются ПРГ»К$8ЄСТЗЄ1Ш0. окисленнне РУДЫ. доминирует ДСЛОЧНСЙ ТИП; при котором обогащенная карбонатами, металлургическая паль нейтрализует в атмосфере кислотные газообразные примеси, .подщелачивает почву и. способствует , закреплению в ней на карбонатном барьере кз-тионогёнкьк элементов.

■ , . . - 4 - .

Твердае выбросы черной металлургии• крупнодисперсны и малорастворима; имеет перемени'¡й химический состав при постоянно ■ ВЦ-соком содержании окислов хелеза (до 65 Ж) и щелочно-земельных элементов (Гаркаш. 1983.'- Дончева л др. ,1992; ' Alary et.al., 1S83; Jarsla, SadlowsJca-janusz,l987). Концентрации ТИ в. выбросах варьируют на порядок: цинк'- 0.169:5,2;' марганец - 0,116-2,2; свинец

- 0.044-1,4; медь - 0.047-0.37; Хром - 0,073 - 0,32 % (Василенко ■л др.. 1335; Иашго.1980). ff целом, поступающая от предприятий отрасли . пыль : характеризуется умеренной токсичностью (Г’арнаш, 1985; Калуцков. J 932: Покарана. 1988)Поэтому опасность ее воздействия на ландшафти заключается,1 .в первую очередь, в очень большом объеме атмотехногенных выпадений (например,', в г;Череповце на 1 т выплавляемого чугуна в'атмосферу выбрасывается 6,9 кг взвешенных веществ). , . ' -

Исследования, проводившиеся^ в металлургических центрах России. Украины, Казахстана. Польга, Япония и других стран (всего собраны сведения, о более чем 50 городах) свидетельствуют .о том, что б природных средах вокруг предприятий отрасли Формируются по-лиэлемектние техногенные геохимические аномалии ТМ. Они характеризуются резким всплеском концентраций токсикантов в непосредственной близости от производства' и оСвирной периферийной зоной со значительно более низким содержание« загрязняюізлх веществ. Эти аномалии не имеет общего типоморфного металла - загрязнителя (чаще других данную роль выполняют марганец, цинк, свинец или медь), а их экологическая значимость, в силу малой контрастности, во многом определяется Ценовым содержанием микроэлементов на загрязняемой территории. , ■

ГЛАВА 2: ЫАТтит И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ . , . '

В качестве, объекта исследования воздействия черной металлургии на окружающие ландшафты был .выбран г. Черепоззц. крупный промышленный центр, в атмосферу которого 95,3 % загрязкяюцпх веществ поступает от предприятий йшчермета - ЧМК и сталепрокатного заво- ' ла. ■ ■ . . ' ' '

Зколого-геехпмическое обследование природных сред г.Череповца проводилось Институтом прикладной геофизики им. Е. К. Федорова и НПО "Тайфун" в 1991-S3 годах. Было отобрано 56 проб снега, 169 проб верхнего горизонта почв и торфа и 445 проб растений разных видов.

в той числе культурных. Кроме того, а городе, пригородах и Фсйогух районах было заложено 30 почвенных разрезов с отбором обргс-;;сп ?п генетическим горизонта).! к проведено рекогноспирогочисз обследою-нко донннх отлояеякй ¡рис.1). в качество ©оковах обследпгсгась

• Илхсинский и Кадуйский рсйовы Вологодской области, расн&отъкап

в 35-40 кн к югу и западу от Череповца. .

Лабораторная обработта проб гровсдилась в ИПГ и НПО "Тгп-фун".. В снеговой воде и взвеси определялись концентрации 18-ти металлов методом эмиссионного спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой, а та¡Ье модуль тс.чногенного давления пыли Р. г? почвах концентрации 9-ти ТМ определялись атомно-абсорбцконяьм ме-тодсн: подвижные формы - в ацетатио-аиионийной ентянко; • условно валовое содержание - в I и !!1.'03 ~ вытяжке по экспресс - методике.

. разработанной в . НПО Чйадун". .^Дополнительно в 27-мя почвек-ич

• пробах спектральным методом было -определено валовое содержание . алюминия, , кальция, .катния, бария, стрбнция и занадая.. Образцы

растений'подвергались сухому озелени», зола растворялась в снеси азотной и соляной кислот,' а затем в растворе атомко-абсорбаионнт методом определялись концентрации 9-ти ТК. . •

. Полевш исследований к апалаз полученного фактического,нате-риала были осущестал(жи.с41р®я8ченив« ярэ^взгикодополкятодас ке-толичесхих .подходов: концепции ияпактяого мониторинга. принятой з систеяэ Роскокгйдроиета;. концешв;;.депои!руящих сред с задеяешкч твхногении . -геохюючесик ане"ллия. разработанной Ю. Е. Светом (ИМГРЭ); а также совокупности кэтодов геохихии--лг&вздфтов, пр;яда-няемых при изучении природных и техногенных территершьщк КСМП-

■ лексов. В работе; используете« различико 'отатистечёсдев^эдда. в частности кластерный анализ, аозво-^глй выявить структ>рзда,,час-ти сфера влияния ЧМК, '

'ГЛАВА' 3. ПРИРОДНЫЕ’УСЛОШ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ.

В главе даиа подробная характеристика . геологического строения, рельефа, климата, почвенного покрова и растительности района исследования^ ' ' ■ . .

Город Череповец располоаен в подзона южной тайга. Природная-ландшафтная структура территория представлена двумя' географическими ландшафтами - моренный и озерно-ледниковым (Калуакоз. 1962). Первый характеризуется .богатыми почвозбразувдими породами (вал-

Рис.1. Карта-схема района исследования:

- промшлепные предприятия;

- селитебная зона;

- дачные участки. . ,

Точке отбора;

- снега; . D - Еониьое отложений; © - поверхностных проб почв и растений; ф - проб почв Ез разрезов в растений.

Каждая точга отбора - 5-10 щзоб.

дайская морена о останцами пермских известняков), холмистым рс;~-ефом. широким распространением дерново-карбонаткых и дернг.вслод-золистых остаточно-карбонатных псчв. а также высокой степенью освоенности. Вторичные иемолиагвеиныв леса, заменившие влытки-ле-леномсшники, сохранились на небольших участках по долинам г/„>ч. Преобладавший геохимический класс элементарных ландшафтовпереход-ный от кислого к кальциевому (Н+- Са2+).

Озерно-ледниковый ландшафт представлен фрагментарно на вге и востоке от границ города. Это территория Молого-Шекснинской низменности, сложенная слоистыми озерно-аллювиальными песками. Б ее пределах очень высока доля болотных природных комплексов, широкому распространении которых способствовало подтопление земель ведами Рыбинского водохранилища. Классы электарных ландшафтов -кислый (Н+)- и кислый глеевый (Н^- РФ*).

ГЛАВА 4. ГЕОХИМИЯ ШЮ-ГАЕЖНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЮГО-ЗАПАДА ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ . ■

Главной отличительной чертой геохимии ландшафтов.района исследования является низкое содержание в них многих микроэлементов (табл.1). В гумусовых горизонтах пЬчв концентрации всех ТМ, кроме кадмия, ниже кларковнх значений. {Сварки рассеяния варьируют от 32 у стронция до 1,2 у свинца. С экологических позиций особенно важен дефицит меди, содержание которой в почвах (вал - 6,0; подвижные Формы - 0.27 мг/кг) не достигает необходимого растениям физиологического минимума (Ковальский. (974; Саярыкин,1984).

Из обедненных микроэлементам!! яочв растения с повышенной интенсивностью поглощают все доступные КМ .(Абессалокова. 1989). Тем не менее, если сравнить полученные шдентращш с "клярками живого вещества" (Добровольский,1983; Ильин,1991), низкий геохимический фон элементов сохраняется и в растительных объектах моренного и озерно-ледникового ландшафтов, за исключением марганца, накапливающегося в листьях березы, .и железа (табл.1). •

Дефицит ТМ в почвах и растениях усиливается их высокой миграционной активностью, о чем свидетельствуют-исследования радиальной и латеральной структуры ландвгфтов пригородов Череповца. Вн« ■ зависимости от смены почвенно-геохимических словий, элементы интенсивно ' выщелачиваются за пределы почвенного профиля. лкеь

- 8 - ■

. , ■ , Таблица 1

Фоновое содержание к 'таллов й почзех и растениях района исследования, ыг/кг -

Элемент I Почвы I Растения.. сухой зсс

,--------------------------------------------------------

івало- ¡под- і тополь і береза І рошжі I марь Ікс;

I бое со і зик- і&с- !(лнс~ (непаху-!белая )зеленые •{!дёр^г-]ные (тья) (тья) ічзя і I

Шё* [формні і і І !

Нелезо 8400 ібб* 280 151 330 215 1740

Марганец 333 або1 $5:і 709 88,0 , 129 . 166

ЦИНК ' 31,9 2.4’ . ІІ5 100 35.8 53,3 48,6

Хром 10,7 0.27 0', 61. 0. 85 . 1.6 1.3 3,7

Кике/ь ' 6,4 0.2 2,1 1,9 2.0 2.4

Медь 6.0 0.17 4; 8 4; І 11,8 9,8 6,4

Кобальт ■ 6.0 0.39 0; С'9 0; 27 0,52 .0, 38 1,1

Свинец 12,3 1,6 3,2 0,53 О І **» * 6, і 8,1

Кадмий о, и 0,07 ' <У,- 57 . 0,65 0,2 0,04 0,21

Число проб ' ІЗ Є ' ' 7. - 12 6 5

* - содержание (і:ґ/кг): алвкишія 6210, кальцій 1500,магния _ 15б"0; бария 26,5, стронция 10,6. ванадия 18,7; п» 4.

часійчЙе й'Шплизаясі» на комплексном сорбционном и щелочном барь-. ёрё Ё йМшиальных. , окелезненных и карбонатных горизонтах '{коэф-¿иЦй'ейты радиальной дифференциации К * 1. 3-2.7). Биогенная .'акку-ІіуііяіШ виражена слабо у.всех элементов, кроне марганца.

В зависимости от. содержания карронатов, механического состава почв, дренированностц. распространенности двучленных почзообразу-юздх пород возконны как миграция ТМ из эЛкшалъных ландшафтов в супораквальные. так к закрепление их в верхних звеньях почзек-" ио-геохимических катен. В обоих случаях латеральная дифференциации элементов контрастнее, чей радиальная. Подобное нетипично соотношение, вероятно, связано с выносом ТИ не только из зертг кального профиля почв, но и из иочзообразукздх пород.

У гр,г-!:!П:-г:Х Г. Черепові; ргіггосір j:; -ум л'ллл“:^ г •

pcpaCoTsiimie огергго-лэд&хаесг: ^Кслуїлл:?. 1C"г:. ; : - •-.•■-

доіста.'-зм кс:.сї;.по;соп кехалпчссглгх ;; ;жг:--ск;;х ан?р^ !:гчь ■: .. -

тсроя сі:;: зтроторг?-сдастлен:;:л:: тралсос-рилл::?:, сг?"л . . ...

при это:/ ряд отличительна:-: CCCÍeSSCVreíi. ССГЗ'ШШ" ^ V • г ход^з* гео:;в,:хей.

АТКСТЕЖіОГьНііЛЯ І:АГ?У5КА. П.*от«ос7Ь ;^тял;:гл::с-;:;':> ;;гг" • : -рос-оде;": кз ктуосїеру ¿\ Чэлслсллз. лаж.т-’тся j»s с':г::ч -у ; ' • .

крезвнч&іізо сгасус:,: урсмз ІСаат :■: лр., 15?05: 0 - -г^;. -;

¡існгзлтель Суч'йрНОГС уЗЗЛ!»=:ЗК OíEsil изгрузк? ЧЇТ-ЗЛ-:-:"

Í Яво. • ■

Іїр::ср'.*т0т.':се жллсллл ,~л? п:ох::!л;:: ландселтсг; гсрглт : • • .

йшт^іня ?:с-гслто2. которк-з стлхл-зтсл сд:с;рс-ч=:шо • •" :■........................л

;сс£х::;р'ен7?:лг налгхлтраглгп (іСс) от:Г2с::тє.”іі.'іс фонс?ог5 er в гіті-'сї'срнгс р.орозохя." і! сясктз scscíís:;^:-тйгл cócrcnrir^ от;.:сс5:тєль;іо &з::сб;.їх í:oírcG:>rpezzr£? л псчзв. Ло :-тг" пскатг-7‘- \rr ?ьт.егіпттсї; св"нэ::. мель, ~.z~ïzz* лглллН, ллхк, ?і:сг/т :: к?л:-:~'л Сто'Зл. . ■

1 7c.C;l-2T- л

А.чО’-гял::;! конітептріі:;:^ і;.: ? ят>:сзїерч!с: выггргнп^х ' г. Чзрэпснпа. ‘

Г ;

Коіфс.жчекти ! Козс^^енгы МЕ^СГГргПЯ ■

еРог&и;ен;ш !----------------------------------------------------------------------

1 Кс > 40 ! 8 < Кс < 40 I Кс < 3

КО > 20. - CD, Zn, Pi Ge, Sb

S < KO < 3D РР.Я:,ґЧ Ca "t.Cr

кс < г со ;й, гг ks.v.bc

ПОЧБН. Структура пзчзешзгэ sospesa г. 4epçno-s&i «ззггзтсг ;С-баясзскага (СтрогаясЕа, Агеркога, ISS2?, кезугегвадо дерэс-зопгст.г-лгстдки и1 гллшиальнж; легвосугхжст&е! скдасчгзйк? witwr ка кгрЗэкаткой морене, деякяг. ??ч»№ гдятя і'.гл глубоко рр-'ол-разовакнск гнтропогенном суСстэгт®.

На п5зхо:-! природном Сюїт шедзкедоїте оссФ?кксбтьа г;лгл-кг'ггрлспіп'і теккогеш«' ге«йсам5скоії..апп«&Гіг.я .Tií e лл^лл

- 10 - " '

. ■ V; (суммарный показатель загрязнения Zc валовых содержаний

:..19.8. подвакаых форм 53.5) является то/ что она сфорки-

роиала тс!лс;и^нта«и. находддикася. как правило, в допустаиих абсолютных концентрациях (рис.2). В таких условиях высокие значения показателя Zc нз указывают на опасный уровень загрязненности по42, а кэтодика использования этого критерия требует уточнения.

Среди отдельных ТМ главны:.:;: загрязнителями почвенного покрова 'ыстуааэт подвивай цинк иЪалсвай свинец, превышение ГЩК которых зафиксировано более чем в СО % точек опробования, а средние концентрации равны соответственно 2,4 и 1,4 ПДК (143 и 45.8 мг/кг) (р;;с.2). • ' •

Согласно концепции дег;?нирукщх сред й.Е. Casia, кезду объемом агмотехногекной поставки вещества и уровнен загрязнения подстила-к^еЛ поверхности (в частности, почвы), существует известная прямо пропорциональная зависимость. .Эта свлзь положена в основу шкалы оценки аэрогенных очзгов загрязнения, в которой установлены фиксированные пределы колебаний контрастности аномалий тм в снежном покрсзе и почве, причем соотношение уровней загрязнения этих сред ’ориентировочно составляет 2:1-4:1 (no Zc) (Сает и др.. 19S0). Пример ¡’.Череповца указывает ка то, что в реальности, как в каси-таоах городских геосистем, так и в пределах отдельны:-: элементарных ландшафтов.’ такое сопряженное’ соотношение сохраняется далеко но всегда, отклоняясь в ту или другую сторону (рио.З), Для обоз-ьачения данного явления автор предлагает ввести новый научный Tfij.iun: - '»йхяогскнкГ! геохимический диссонанс (ТТЛ). Диссонанс мо-жз':' быть аккумулятивным, когда1 различные природные или антропогеннее- сакторы способствуют дополнительному росту контрастности атмотохногенных геохимических аномалий, и ииграшюнно-элввиаль-Hífls, когда в силу каких-либо обстоятельств а ландшафтах происходит интенсивное рассеивание загрязняющих веществ после их выпадения из атмосферы (рис.3). '

Установление фактов ТГЛ требует внесения изменений в зколо-го-геохимнческую классификация городов н -городских ландшафтов (Касимов, Перельман, 1393; 1994). Выделяется, 12 дополнительных 1

разрядов городских геосистем: 6 с аккумулятивным и 6 с миграционно-элювиальным диссонансом. . ■ - ■.

Череповец относится к разряду миграционно-элювиального ТГЛ Ry,: очень высокий уровень загрязнения снега при средней контрастности педогеохимической аномалии ТМ. Объяснением диссонанса

«Г-

2S

Р

iál

ЕЬ.

а* г

Рис,

2* »««««W** Металлов 3 поч*« г.Чгрепсвца: I - валовое

сс.^¡zsh.is, 2 - водеижныа í çuy;.3 - уроаг>.;- соответствующий ПДК.

ПЛ í CZ32 • з

N

О

Лкхукудят /вккй V

техаогеняьсі гео-х«*этеск*4 гзезсокааг

*ч

V

ч'

ч

( ‘ • ] - область ссорлензего СССГНОШЄШіЯ ЦП07И007ІС

атмотс^огеиаоі нагру^аа л /х>нтр£стнос?а сздог'єоі/імкчгсі^і ¿ьэыеи*а

Рис.з. Соотношение уровней загрязнения Тій сивішого покроза п . почв в городских геосистемах. -

ноїіізт служить иолонение города а зерхнем звене каскадной миграционной системи (плак'орная равнша, с трех сторон окруженная речными долинами), а такае радиальный вынос элементов нз верхних горизонтов городских поча, имещих преимущественно легкий механический состав - супеси и легкие суглинки. ’ '

. Мобильность Тії подтверждается их радиальным перераспределением в основних типах почв г. Череповца. За исключением техногенного накопления элементов в гумусовых горизонтах, контрастность радиальной дифференциации нарушежшх дерново-подзолистых и аллювиальных почв соответствует фоновой, В урбаноземах ТМ распределены более разномерно, что объясняется короткими сроками непрерывного почвообразования. ■ ' "

Радиальная дифференциация подашкш форм ТИ, ка;: з фоновых

условиях, контрастнее перераспределения их валового содержит. Подвижные кадмия, кобальт, никель, хром и цинк имеют высокие концентрации в почвообразуаідих породах. У келеза, кеди, кобальта, хрома у никеля значения коэффициентов 8 в иллювиальных горизонтах СОЛіїїе. чей в гумусовых. ,

- '.З -

ЙСТКПЙ): Пуль,. ЕЫбраснеаемая предприятиям: «горной металлу;)-слзЗо^астзорима-хрупиодисперспа. Содержав '.соя в аги тм. тсі-Г Золее іі условия:-: подолачившш кочв, малодоступны растен; Поотому в центрах /.¡згаллургического ярслзеодстш уровень загрязнения растнтельнйх' объектов обачно заметно ииео. чем почв (Белякова к др. .1990). Кроме того, контрастность биогеохимических ано-;.:зллл может быть снижена благодаря физиологи:1 :ам::х растений - ¡:х способности; г. регуляции химического состава (Ильин, 1991).

В ландшафтах г.Череповца. где. в отношении зеех эле.чентоз, ¡■•роме кзлеза, прослеживается барьерный тип поглощения Т.м исследованными видами растений, параметры биогеохиническоя аномалии заметно отличаются от таковых в почвах (рис.і). В тннояор^но'Л ассо-цяаичл 7Я происходит енкженле доли Зисгашых элементов. особекио мед:, и резкий рост роли нелэза. накапливающегося пропорционально атмотехногеняой . нагрузке' путем механического оседания па поверхности растений. Высокие- абсолэтиыз концентрами ппеет хром (1. й-3,7 мг/кг). В листьях березы отмечается отрицательная аномалия марганца и кадмия, связанная с одновременным действие:.; ■ двух Саяторов: падением биологической доступности этих элементов с.

ростом pH и ингибируздим влиянием повышенных концентраций цинка п почве (Кабата-Лендиас. Пендиас,1989: Соїігаїск еі еі.. 1370).

ГЛАЗА 5. ОКОЛОГО-а/'іЙЙЧЕСКС2 РАЙОНИРОВАНИЕ Г. ЧЕРЕПОВЦА

• Геохимическая' аномалия ГК в природных средах г. Череповца ¡:ме- . от типичное для центров черной металлург;'.:! концентрическое строение. Наиболее четко связь мезду интенсивностью техногенного воздействия и расстоянием до. Череповецкого Ж проявляется пригородной зоне. в направлении господствуниял зетроз на северо-востоке от г. Череповца ураганные значения атаотехкогзн’доЛ нагрузки сохраняются в радиусе 0.5-1 км от промялочада комбината. Сокращение интенсивности выпадений происходит резко, ао экспоненциальному закону, и на субфсновїй уровень они выходят в зечз £-9 км.от ЧМХ (рис.5). Примеры латеральной дифференциации параметров техногенной аномалии 7М в границах города дани на ряс.6.

В результате кластерного анализа атмосферных нападений на снежный яокроз В сфере влияния ЧМК выделяются з зоны загрязнения. Центральная зона практически совпадает с промплощадкоя ко.-;-

¡с £ - 4 X 4

2

« •

' • ■

ИР

1

!•

л

(Ъ>

•^-1 И*П ' • ф ч

Щ1 Щ.к ^*»у. ви.ь,,!

?•* Сх Ы1 Си С»

№ т* ЕЗ^ СЗ ЕПЗ^ Ф6

I

I

ж

_м^

.п

Л/

Бг

II.

I

' Рис.4. КогфЬ'цяснты концентрации ТЛ в растгккяс г,Череповца: I - «етк/. тсаслл; й - тотья тополя; 3 - ж»с1ьа берёзы; 4 - рскаака пешцуп«; 5 - мг?ь белая; 6 - уровекь Кс, соотввтотбугчяЯ "аакскладыюй’’ какцент^а^г/. по С.Мелсте^у (ц/т. п; В.Б.Ильи.чу,!??!).

г

Рис. 5 Зависимость. аткотолногг:г.о!:. гсгруьк;; от р&сс,.*с?йид до ЧМК: 0 - модуль техаогекаого давления пкпн. т/км.я год; ¿г» - г;глг.азатель суммарного увеличения нагрузки кетглясг. .

бината, .выступающая одяспроггзкяо '-і источником загрязнения, и районом выпадения ¡¡з атмосфери осггознсґ; массы металлургической л:-ли. Помимо очень высоко;"; плотности зтмотехкогенной нагрузки (О = 1770 т/км" год; 2р ,»-3:220), она характеризуется токсичны.'.« концентрациями 7Ы в почвах (содернание подвістого цьнка - до 10 ПДК; подвижных меди, никеля валового свинца - 8 ШЛО и растениях (содержание железа в гнстьях березы - 6200 мг/кг сухого веса). Узим прерывистым кольцо;.; центральную зону окаймляет переходная со средним уровни.: загрязнения природных сред. Остальную территорию района ксслздоЕаг.ия (около 70 %) занимает периферийная часть сферы влияния ЧІйС. Ока отичаетея умеренным урсвком атмотехногеи-ной нагрузки (Г = 65 т/кії '• год). и постоянным чередованием какой -мумов и минимумов содержания токсикантов в природных средах, вызванным различными локзльнн»; фактора:«, • .

Латеральная структура сферы злиякая ЧМК представлена на эко-ЛОГО-ГЄОХИМИЧЄСКОЙ ІСгрТЄ-СХеке Г.Череповца .(у,ІС.7). помимо зон

rr.c.5. Латеральнае раопре^слеїії:є показателей- sexner^ofíда-

■ Х'Л-'ТНЗСКО?. Г*ІЇС.?/-С-ГД'ЇІ TM В ІГр?їрОІ*КЬ’Х, СрСЇІІ'^

■ ПСиВЛЕЫГ íopw Т?ЛС-У.£НХОЭ’ îi 'Ь0ЧЗ&*; 'Б-^.^Ств -ЛйС-*

тьяж тгопэл.-;; Ц. •?, 3—rets. yycsmí^fOácsrsswe^-K p>c4; 4 — «здлвнвм'їохгзатвдей-їзеї'рай^вїі^*

ЛЕГЕНДА ЭКОЛОГО-ГЕОХИКИЧЕСКСЙ КАРТЫ-СХЕМЫ Г. ЧЕРЕПОВЦА

1. Ландшафтно-функциональиые комплексы:

■Элементарные ландшафта ,

Классы

Іроди

види

Порядки

промышлен-1 сели-Ірекре-1лесо-Іагротех кый і теб- Іаціюн-1 техни І ногенньш

і ний ІНЬЙ ІЧЄСК1ІЙ

1

І 2

4- І 5 І 6

ПІ П’1 СІ

П2 П'2 ПЗ Л'З

І 7 І 8

ІТрансОормиро- ІАО)-•ваньые карбс-І ТЗ Інатаие (Са1*) 1 ТЭ І і ТА

ІТрансформиро-І .'ванмыэ • і сл *= ¡карбонатные }

*• |і\пкевьіе )

” |{Саі+-Г^

Я4 П'4

I-

^ (Переходные от]АЮ)+ ° ІККСЛОГО К К51-( ТЭ ”* (ЛЬЦІІЄБОИі' і ГЭ |(іі*-Саа>) • і ТА

ТА

і

1-

і

П5 П'5 « С5

П6 П'6 . С6

П7 Л’7 С7

ГіЗ П’8 С8

Р5

Р6

Р7

Р8

А5 А'5 А6

Д7 А7 А’7 А8

І Г.Г.ОЄРКЄ КН^-Ге.Пз)

і

1 сл

10

ЧЭ П’9 С9

П10 П'Ю сю

р&-

Р10

А9 А*9

„І юі.'лчє її

>АІЗ)

11

12

» с .

І

Л11

Л12

Ло*.сїґасз ¡АО)

О«;»».* І С А

?3 і 14 ,

ЛІЗ

Л14

А * 14

4

б

-19-

Отделы элементарных ландшафтов:

Промышленный порядок: П - промышленные площадки; П'- промышленные пустоши (пустыри, золо- и шлакоотвалы, свалки, гаражи, деки, ангары. складские помещения). Агротехясгенный порядок: Л - поля и сенокосы; А’- садово-огородные (дачные) и приусадебные участки, огороды.

Рода элементарных ландшафтов:

А(Э) - элювиальный; 7Э - трансэлювиальныП; ТА - трансаккумулятив-кый; СА - сулераквалышй.

Виды элементарных ландшафтов:

1.5 - на моренных суглинках, делювиальных суглинках и супесях; 2-4.6.7,9 - на опесаченкых моренных и делювиальных суглинках и супесях цокольных террас, аллювиальных а озерно-аллювиальных суглинками супесях; 8,10-12 - на аллювиальных и озергг-аллюБиалышх песках; 13,14 ка глубоких торфах.

/ - транспортные элементарные ландшафты.

2. Разделы элементарных ландаафтсі:

Атмосферные I Структурные части сферы влиянии ЧМК

Почвы, '''хвнпадения I----------------------------------------------

валовое Центральная 1пэреходная (периферийная

содержание 12р » 3820 12р - 583 I 2р - 148

I чрезвычайно опасный I '2с > 123 |

§ I-----------------

£ | опасный

1 і 2с » 32-128 9> и________________

I

№

Її

:±П:

±±

»■ I умеренно опасный х I 2с - 32-128 я

з --------------------

(допустимый I гс < іб ’

* гр - среднее значение показателя суммарного увеличения обцей нагрузки металлов

оэгрязшш снега, на -ней. ы соответствии со шкалой Ю. Е. Саета V. Б. А. Резича ; 19Э0), вщеленс 4 уровня загрязнения почвы. Из-зь техногенного геохимического диссонанса (глава 5). параметры ано-yar.au ТМ в этих природных средах слабо согласуются между собой, ¡¡.х различи&з соотношения отражает деление территории города на 1 рзэдодов элементарных даидаафтоБ. Сстал.-гше ранга территориально комплексов г. Череповца (порядки. отделы, классы, рода и виды) ва-двлены в соответствии с принципами геохимической систематики го-рояохах элементарных ландшафтов Н.С.Касимова и Л. И. Перельман; (2994). :

3 основу эколого-геохииического районирования Череповца поло* тио лелеяло территории «а поряди; элементарных ландшафтов, отражавшие их функциональную принадлежность. Это объясняется, во-первых. компактный расположением друг относительно друга осковий функциональных зон города (промышленной, селитебной и ггротехно генной), а во-вторых, надой природной дифференцированностьз тер ритор;;;: в городских границах. Кроне того, функциональные гои сильно отличаются по уровняй загрязнения природных сред.

Выделено 5 зкслого-гоохикических районов; . яремдалешшйлцент рольни.';, селитебный, периферийный селитебный, агротвхногенньй да и огородов, и агротехногенныя полей и сенокосов.

ПРОИЬЩЛШШ РАЙОН характеризуется ■ машшалышм.уровнем заг рчзнения природных сред, что связано с.расположением-в его предё лах центральной часта сферы влияния ЧШС. 'Ландаафга оттатд туСокоП антропогенной нарушеннсстью-и сильным угнетением -Сиоцб нозоь. Повышенная яютность сыпадений и.елочно-земзлькых элементе (кальция - 84.6 кг/кч® год) привела -к трансформации исходнь Н^-Са*’*-ландшафтов в кальциевые. . ; .

Содержание.ТИ в ландшафтах СЕЛИТЕБНЫХ РАЙОНОВ ■зависит с раогтпянкя до источника загрязнения и возраста городской застро? ни. Опасного урезня техногенная-нагрузка достигает .-в несколью адлд кварталах, йопадаюэдх в санктарко-защитную -з«/у.-тфяяатг 2,'. вмового ссп?р&иния „мемэчтоз в почве 45.5; к«щеатрадда,-.пр1 гцшюго цинка --до 35.6 ПДК. валового свинца - до;1Г.ЛВ<.

Р «УОТЕХИОГЕННЫХ РАЙОНАХ содержание ТН в природных -сред* й‘л;^деляется техникой ведения сельского хозяйства #» ¡крлож гтруктуроа 'территории ка уровне классов элементарных -^.ндр^фто! Клинтое .-шпрастаая аномалия ТК образовалась-8

- 'Деддгогчсв дач « огородов а долине р.Ягор^. за

Таблица З

Тяжелые металлы в съедобных частях овощей в cjepe . ВЛИЯНИЯ Ч1Й, МГ/КГ СВЄЯіЄГО ЬЄІ5?СТЕа =

Элемент 1 ТШИ, ¡ Овощные культуры'

! 1 Картофель • < &рковь > 1 Капуста

! ! ЯРЄДЄ.Ш ІКЗЛЄ-} фон ¡2 пре. пределы коле! фок !% пре!пределы коле! фон 1% пре

! ! банкй ! IBKZ0-! баний I ІЕИШЄ-І Саний 1 !ВЫЖ~

! 1 ' ! ! Н1ІЯ 1 ! ш:я ¡ .! ! і?КЯ

І і I ■ ¡пдк і » ! ! ' 1 ІПДК

лйлєзо 50 2,7 - -161 75 35 15 - ÍC9 43 ' 27 4,8 - 2Ь 9,7 -

Марганец' • - 1.0 - ib 5,4 - 1;2 - 7,5 3,7 - 0,76 - G.5 3,1

Піши 10 0,66 - 45 Я, 7 8 3,5 - £6 4,9 22 1,2 4,8 2.8 -

Хром 0,2 0,0-1 - 0,8S 0,18 28. 0,1 - 0,43 0,16 36 0,03 - 0,17- 0,12 -

К^кль 0,5 0,04 0,31 0.13 - сл. - 0,61 0,23 5 ■ СЛ. - 0.38 0,03 -

MíЛЬ 5 0,61 - 1,S 0,77 - 0,37- 1,5 0, бо 0,17 - 0,92 0,24 .-

Кобальт - 0,015- 0,16 0,03 - 0,014-0,037 0,05 0,01 - 0,04 О.СЗ -

Свинец 0,5 0,05 - 0,63 0,23 9 0,27- 0,82 0,27 28 0,24 - 0,78 0,43 33

Кгдккй 0.03,'-0,007- 0,071 0,005 13 0,01- 0,04 0,015 SO сл. - 0,01-3 -

Ч>!сло прсб 22* 23**

* - для Koí-алтз и п - Б, л-л - для. кобальта и кадмия п •* 10.

чувствительным индикатором атмотєхнсгенчого воздействия оказалась ботва картофеля. •

Важное гигиеническое значение имеет загрязнение ТМ съелоСних чгстеіі мощей, выращиваемых в сфере слияния ЧКК. Несмотря па су-костэдваиие зашятного механизма, препятгтьуацего избыточному поступлений токсикантов в органы запасания ассимилятоз (Ильин,

. 1031',, у всех элементов, крої’.с меди, зафиксированы случаи превышения ІТЛК ы продукции озощезодства (табл.З). Приоритетны?.!», загрязнителями являются железо, имеющее очень высокие абсолютные концентрации (до 461 иг/кг свежего вощеотва картофеля), г. кадмий, интенсивно накапливающийся в клубнях картофеля (Кс=4.!).

'ВЫВОДЫ '

, 1. Основным источником- загрязнения окружающей среды г. Чере-

повца является ЧЖ. Атмос&ерные выороск комбината имеют невысокую токс’.:инссть, однако за . счет очень большого объема экиссш:. ь' ландшафтах сфер и его плиния формируется умеренно контрастная по-хиэлементнал техногенная геохимическая аномалия ТМ, имеющая ком-.г.зктнь'Г: центр и о&»?и«ую периферийную зону. ,

2. 2 условиях низкого геохимического фона абсолютные концентрации ,токсикантов в природных средах Череповца_сохраняются на ло-кустамих уровнях.' В почвах исключение составляют псдби:жш щшк и валоыгЯ сьиннц. среднее еодзр&ашге которых превышает ПДК п 2,4 и 1.4 раза. . ' ' • ■

". В геохимии лсшдезФїсв города проявляется техногенный геохимический лпссонзко - нарушение .сопрлкенксго пропорционального соотнесения мезду плотностью аткотехнигекноП нагрузки и уровнем . г-аг-рлзнекня лопенпру-однх природных сред, причиной данного явления слухит интеасизкая ралиалькгя и латеральная миграция элементов п Г'.ролскпх тсррптериальчих комплексах и*, ¡сак следствие, их вынос аз ьррхклх почш’них. горизонтов.' Высокая мобильность ТИ сохраняется. Ні-емстря на гехяоггнксе поікелачкванкс-' городских почз к еЬьлсняетея их легким механическим составом.

4. В центрах черной металлурге:;: сиогеохпкнчески? аномалии ЇМ «елее контрас тни, чем пелогєохнмические, что объясняется калэЯ ї«аст[:ср-.’.:-:ості-в к крутаолисперскеетья твердых вкбрссов, а также пгпгут'7?не» в них кг-рбенатов. В Череповце отрицательная аномалия ніргічгій к&іми н листьях березы связана олновремекно с резки:.

снижением биологической доступности этих элементов в условиях под^е.пачивзнпя и с ингибирующим деПствнек повышенных концентрация цинка в почве.

‘ 5. В агроландшафтах сферы влияния ЧКК содерианиз ТМ в продукции овощеводства нередко превнаает ПДК. несмотря на относительно низкие коицеитрацш! токсикантов в почезх и сорных растениях. Приоритетными загрязнителя;*.!! овощей язлявтся железо л кадия.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВЛ• Ш РАБОТЫ: , .

■ 1. Загрязнение металлами объектов природных сред Черепозца //

Загрязнение почв Советского Союза токсикантам;! промышленного происхождения в 1991 году/ Ежегодник.-Обнинск: Изд.ИЭМ. 1992. -

С.199-213.

2. Загрязнение агроландшафтов вибрссамл комбинате. черней ме-

таллургии // Загрязнение почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 1992 году / Ежегодник. - Обнинск: 113Д. ИЭМ, 1Э93. - С.204-215. . ;

3. Тяжелые металлы - приоритетные загрязни гели почв Череповца

по данным опробования енгаюго локр&ва // Загрязнение почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 1992 году / Екегодиик. - Обнинск: Изд.ИЭМ. 1993.-С.230-240 (в соа>?т. с

В. А.Федоровым). • . -

4. Череповец (черная металлургия). Равнинные ландшафты //

Экогеохииия городских ландшафтов /г.эд ред.Н. С. Касимова.-М. :Изд--во МГУ, 1995.- 1 п.л. (В печати). .

Объем Г//п. я.________________Тираж ТОО пт.

НПО "Тайфун'1, г.Обнинзк