Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ .ЮГО-ВОСТОЧНОГО АДМИНИСТРАТИВНОГО ОКРУГА Г. МОСКВЫ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ .ЮГО-ВОСТОЧНОГО АДМИНИСТРАТИВНОГО ОКРУГА Г. МОСКВЫ"

Я-ЬШЗ

На правах рукописи УДК 631. 43: 631. 416. 9

ЛАДОНИНА Нина Николаевна

Химический состав почв и растительности

антропогенно нарушенных экосистем .Юго-Восточного административного округа

г. Москвы

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ -диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

МОСКВА - 1999

Рабата выполнена в отделах химии почв, эволюции и экологии почв Почееного института им. В. В. Докучаева РАСХН и отделе математическго обеспечения научно-исследовательских работ ИМГРЭ РАН.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, Большаков В. А.,

доктор сельскохозяйственных наук, Наумов Е. М.

доктор сельскохозяйственных неук Водяницкий (О. Н„ кандидат географических наук Александровский А. Л.

Ведущая организация: Центральный институт

агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО)

Защита состоится * £ " Л а заседании диссертационного

совета К.020.25.01. 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В. В, Докучаева. ^

Автореферат разослан *

999 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 109017 Москва, Пыжевский пер., д. 7, Почвенный институт им. В. В. Докучаева.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

И. Н. ЛкЛи«!«.

Актуальность проблемы.. Москва находится б Центральном экономическом районе России, являющемся одним из наиболее загрязненных регионов страны,- Москва по объему выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников занимает одно из первых мест в стране и входит в список объектов с высоким уровнем загрянения атмосферы. Вторым по значимости источником загрязнения города являются промышленные н бытовые отходы. В результате хозяйственной деятельности на территории города Москва сложилась неблагоприятная экологическая обстановка. В почвах города возникают антропогенные геохимические аномалии с высокими концентрациями вредных веществ, в первую очередь тяжелых металлов (ТМ). Свойства антропогенных почв города способствуют закреплению и накоплению в них ТМ.

40% территории города загрязнено ТМ (Производственный отчет, М., МОМГЭ, 1983). Особенно сильно загрязнены Центральный, Восточный и Юго-восточный административные округа. Высокий уровень производственной насыщенности территории Юго-восточного административного округа (ЮВАО) предопределяет возникновение экологических проблем, связанных со значительной антропогенной нагрузкой.

Загрязнение тяжелыми металлами почвенного покрова и растительности такого крупного транспортного и промышленного мегаполиса как Москва, имеет много специфических особенностей, требующих внимательного и глубокого изучения.

Цель работы — комплексное изучение состояния различных компонентов природной среды (почвенного, растительного, снежного покрова) на территории Юго-восточного административного округа г. Москвы и выявление характера и уровня загрязнения его тяжелыми металлами.'

Задачи исследования. 1. Установить закономерности формирования и геохимические особенности техногенных потоков ТМ на территории ЮВАО.

2. Определить характер и уровни загрязнения основных компонентов окружающей среды (почв и растительности) ЮВАО, длительное время подвергавшихся промышленному и бытовому загрязнению. .

3. Оценить возможности методов биогеохимического картирования при эколого-геохимических исследованиях урбанизированных территорий, биоинднкации промышленного загрязнения городской среды, выявить виды травянистых растений, устойчивых к загрязнению почвы ТМ.

Научная новизна. На основе анализа большого спектра загрязнителей в почвен-н о-растительном и снежном покрове и определения интегральных показателей загрязнения почв ТМ (суммарный показатель загрязнения) произведена оценка экологической ситуации в Юго-восточном административном округе г. Москвы и составлены карты техногенного загрязнения ТМ почвенного и снежного покрова и уровней суммарного показа геля загрязнения почв округа ТМ.

Практическая значимость. На основе проведенных исследований определен уровень загрязнения почвенного, снежного и растительного покрова ЮВАО тяжелыми металлами, выявлены зоны аномального содержания ТМ в почвах и снеге в одном из самых неблагополучных с экологической точки зрения округов г. Москвы. Установлены закономерности формирования и геохимические особенности техногенных потоков веществ и ареалов загрязнения на территории ЮВАО г. Москвы; составлены эколого-геохнмическис карты ЮВАО. Использование биогеохимических методов исследования позволило оценить усгойчивость^гравянистых растений к интегральному уровню загрязнения почв ТМ Полученные и от убликовй^чУрДИВНМЙ могут чыть использованы

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моа: ^ 1.13 дчздвмин и,.., ,1. „.. ииирязеаа „

инв.

административно-хозяйственными органами при разработке системы мероприятий по улучшению состояния окружающей среды округа.

Защищаемые положения. Выполненное исследование позволило автору сформулировать следующие защищаемые положения:

1. Городские почвы являются специфическими прнродпо-антропогениыми образованиями, сформированными при совместном воздействии зоналыю-кяиматнческих и антропогенных фактров почвообразования при ведущей роли последнего. Среди антропогенных факторов одно из ведущих мест занимает загрязнение природной среды химичс-, скими элементами. На основе проведенных исследований загрязнения тяжелыми металлами почвенного, растительного и снежного покрова Юго-восточного административного округа г. Москвы установлено, что данный округ является неблагополучным в экологическом отношении.

2. Загрязнение почвенного и снежного покрова ЮВЛО носит поли металл ьный характер - выявлено накопление 24 химических элементов (Кр-1.5). Техногенные аномалии ТМ в почвенном и снежном покрове не всегда географически совпадают. В ряде случаев можно приурочить техногенные ассоциации тяжелых металлов в почве иди снеге к одному или нескольким источникам загрязнения. Выделяется некоторый повсеместный (сквозной) набор химических элементов, присутствующий практически во всех типах техногенных ассоциаций в повышенных концентрациях - Сг, N1, Си, Ъп, РЬ, Эп, Л£.

3. Сравнение установленных нами закономерностей формирования н географического расположения техногенных аномалий ТМ в почвогрушах в период ¿994 — 1993 г. г. с данными геохимического опробования почв, выполненным специалистами ИМГРЭ в 1938 году, позволяют осуществлять экспертное прогнозирование эколотпческой обстановки в округе с учетом промышленного и транспортного развили и могут рассматриваться в качестве системы мониторинга техногенного загрязнения урбаноземов г. Москвы.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на научно-практической конференции «Докучаевское наследие в науке и практике» (Смоленск, 1996), международном симпозиуме «Тяжелые металлы в окружающей среде» (Пущино, 1996), научно-практической конференции «Экологические проблемы крупных административных единиц мегаполисов» (Москва, 1997), международной конференции «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997), международном симпозиуме по прикладной геохимии стран СНГ (Москва, 1997), совместном заседании лаборатории эволюции и экологии почв и лаборатории химии почв Почвенного института им. В." В. Докучаева (1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, 1 находится в печати.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, вывозов, списка использованной литературы и приложений. Основной материал юложек на 107 страницах машинописного текста и включает в себя 18 таблиц и 6 рисунков. Список литературы включает 104 работы. В приложениях помещены 6 таблиц и 4 рисунка.

Автор благодарот за большую помощь, оказанную при выполнении данной работы, научных руководителей докторов сельскохозяйственных наук В. А Большакова и Е. М, Наумова, заведующего отделом МОНИР ИМГРЭ Л. Н. Гинзбурга, к. б. н. Д. В. Ладонина, А. В. Пяткова и всех тех, без чьей помощи написание этой работы было бы невозможно.

Объекты исследования

Юго-восточный административный округ (ЮВАО) расположен на левом берегу реки Москвы. Площадь округа - 12500 га, из них 3260 га приходится на промышленно-производсгвенные зоны, 480 га на уличную дорожную сеть. Территории природного комплекс* в округе составляют 1420 га, всего площадь озелененных территорий - 2750 га. 54% территории округа испытывает подтопление.

ЮВАО принадлежит к числу наиболее развитых в промышленном отношения округам города. На его территории расположены девять производственных зон, занимающих около 37% территории ЮВАО: «Грайвороново», «Карачарово», «Южный поря», «Серп и молот», «Выхино», «Чагино», «Люблино-Перерва», «Курьяново», «Капогня». Преобладающие виды промышленности - энергетика, машиностроение, металлообработка, химическая (в том числе нефтехимическая), текстильная, производство строительных материалов. Более 30% территории округа занято под производственные объекты. В округе сосредоточено свыше 20% строительных и 40% промышленных предприятий города, в том числе завод «Серп и Молот» (1), асфальтобетонный завод (4), завод «Фрезер» (5), завод металлопластмасс (10), Московский шинный завод (11), АО «Москвич» (12), Южный речной порт (13), АО «Московский подшипник» (14), Московский нефтеперерабатывающий завод (15), Люблинский лнтенно-механнческнй завод (17), Курьяновская станция аэрации (19), Люблинские поля орошения (20) (рис. 1) и другие. По территории округа проходят оживленные автомагистрали - шоссе Энтузиастов, Волгоградский и Рязанский проспекты, железные дороги курского и казанского направлений. 1а последние годы возросла интенсивность освоения земель под жилую застройку (районы «Жулебино», «Марьинский парк»), преимущественно открытым способом проложено 15 км Люблинской лиини метрополитена.

В ходе работы были отобраны н проанализированы:

1. Почвенные пробы: 7500 проб поверхностных горизонтов (0*5 см) для картирования территории ЮВАО на загрязнение ТМ в масштабе 1:10000; 36 смешанных проб поверхностных горизонтов для физи ко-хнм ических исследований.

2. Пробы травянистых растений: пырей ползучий (Agropyrum repens Р.В.), подорожник большой (Plantago major L.), гречишка птичья (Polygonum aviculare L.), лопух паутинистый (Arctium tomcntosura МШ); всего — по 36 проб каждого вида растений.

3. Пробы спет: 500 проб снега для картирования территории ЮВАО на загрязнение ТМ в масштабе 1:50000.

11 основу диссертационной работы положены материалы экспедиционных исследований, проведенных автором в составе коллектива сотрудников отдела МОНИР ИМПРЭ, на территории ЮВАО г. Москвы в течение 1994 — 1996 г. г.

Методы исследования.

Методы химического анализа почв и растений', содержание органического углерода определяли методом сухого сжигания; рН водной суспензии — потенциометр ичсски со стеклянным - электродом; валовое содержание ТМ (42 элемента) — эмиссионное спектральным методом; содержание ТМ в 1 н. HNOj и НзО вытяжках (9 элементов) -атомно-абсорбционным методом; содержание обменных Са, Mg, Na, К, извлекаемых ацетатом аммония; — атом но-абсорб) донным методом; ТМ в золе растений (42 элемента) — змнссионно-спектральным методом после озоления.

■Метод у кол ого-геохи.н и чес кого картироа ан ия. Эколого-геохимическое картирова-- нив (ЭГХК) представляет собой территориальный анализ состояния окружающей среды по геохимическим аномалиям в различных компонентах ландшафта с целью дифферент

- циацим территории по уровню экологической опасности. Основным объектом ЭГХК я в' ляются техногенные геохимические аномалии различного размера, состава и интенсивно- сти, которые образуются в урбанизированных средах под влиянием источников про из-

• водственного и бытового загрязнения. Сбор полевого материала проводился координат-но-сетчатым способом. Объем собранного материала указан выше в разделе «Объекты исследований».

' Метод оцснки суммарного загрязнения поче ТМ. Суммарный показатель загрязнения (СПЗ) рассчитывали по формуле Ю. Е. Саета (1990):

СПЗ - ЕК, - (п - 1),

гае К, -* С/Сф - коэффициент концентрации,

С, -■ содержание элемента в исследуемом объекте,

С^ — фоновое содержание элемента,

п—число учитываемых элементов.

Особенности почвенного покрова ЮВАО г. Москвы

Естественный почвенный покров на большей часто территории округа уничтожен,

- Согласно классификации городских почв, предложенной М. Н. Строгановой с соавторами (1997)/ почвы округа можно отнести х трем различным типам по степени выраженности антропогенного а техногенного воздействия на них.

. Антропогенно-поверхностно преобразованные естественные почвы, подвергшиеся

- преобразованию па глубину до 50 см и сохранившие ненарушенную нижнюю часть профиля, авторы относят к типу урбо-почв. Нижние части профилей таких почв соотмгтству-,ют различным подтипам дерново-подзолистых (на водораздельных участках) или аляк>-■ виальных почв (в поймах рек). Нами выделены урбо-гю^палиапая почва на территории,

- .прилегающей к МКАД в районе совхоза «Белая дача», урбо-аллюъиальная поим на пойме ■. Москвы-реки в районах Печатники и Марьино.

Антропогенно-преобразованные почвы, наиболее распространенные на исследованной территории, формируются за счет процессов урбанизации на культурном ело« или на насыпных; намывных и перемешанных грунтах. Они образуют тип урбанозем (глубина . преобразования профиля превышает 50 см) и подразделяются на два подтипа почв: I.

* Физически преобразованные, в которых произошла физико-механическая перестройка

• -. ■ профиля (урбанозем, туяътурозам, некрозем, зкранозему, 2. Химически преобразованные * • почвы,' в которых произошли значительные, хемогенные изменения свойств и строения

■ ■ профиля за счет интенсивного химического загрязнения (индустризем, хттрузем). Почвы

* . первого полгала (урбаноземы) приурочены к селитебным участкам,: пустырям, заросшим

■ • свалкам; почвы второго подтипа (индустриземы) распространены в районах промышлен-. ных предприятий, вблизи крупных автомобильных и железных дорог.

- .Искусственно созданные поверхностно гумусированные почвоподобные образования, отличающиеся малым возрастом, относятся к типу урботааюзем и встречаются на тех же участках, где распространены урбаноземы.

Особенности физико-химических свойств почв ЮВАО г. Москвы

Яадяясь объектом воздействия со стороны других природных сред, а также человека, почва аккумулирует и депонирует загрязняющие вещества, что приводит к изменению ее естественного состояния. Городские почвы имеют ряд характерных особенностей, от* дичающих их от зональных почв естественных ландшафтов. Отличия прежде всего касаются большого разброса величин химических показателей (табл. 1). В целом, для исследованных почв характерны повышенные содержания органического углерода, высокие значения рН. На территории города преобладают почвогрунты с нейтральной и слабощелочной реакцией, что большинство авторов связывают с выпадением пыли, содержащей карбонаты Са и Содержание С^ в исследованных почвах разнообразно и зависит от богатства перегноем того субстрата, из которого они образовались, а также от способа ухода (применение удобрений, ко М1 тостов и т.д.). Очень часто регистрируются большие содержания органического углерода в пробах почв, отобранных вблизи дорог. Это связано с загрязнением этих почв сажей и /или нефтепродуктами автотранспортом и не отражает содержания в почве собственно гумуса.

Влияние городской среды на содержание обменных катионов в почво грунтах оценивали по их частотному распределению, исходя из величин коэффициентов асимметрии и эксцесса.. Для выборки объемом 36 проб критические значения этих коэффициентов составляют соответственно 0.62 и 0.85 при уровне значимости 5%. Для всех проб характерны высокие содержания обменных кальция и магния (табл. 1). № распределение характеризуется значительным эксцессом.

Таблица I.

Некоторые химические свойства проб поверхностного слоя (0-5 см) почв

ЮВАО г. Москвы*

Параметр рНн-,о Сорт Обменные

Са ОД | N2. К

% мг-экв/100г

Среднее г« 5,50 7,67 0,67 0,12 0,75

Медиана 7,59 4,60 7,65 ■ 0,67 0,10 0,73

Мода 7,47 2,47 9,00 0,71 0,09 0,36

Стандартное отклонение 0,41 5,36 2,25 0,23 0,07 0,36

Максимум 8,16 .31,69 13,90 1,44 0,41 1,68

Минимум 6,65 0,71 1,60 0,27 0,06 0,15

Размах 1,51 30,98 12,30 1,17 0,35 1,53

Коэффициент асимметрии -0,68 3,60 0,30 1,00 ■ 2,41 0,64

Коэффициент эксцесса -0,31 16,44 1,88 2,25 7,32 0,11

'Примечание: Здесь и далее количество проб - 36.

Можно сделать вывод о том; что содержанке обменных Са и Mg мало зависит от места отбора пробы. Значения рН водной суспензии, соответствующие карбонат-калышевому равновесию (табл. 1), подтверждают этот вывод. Частотное распределение обменного калия характеризуется наименьшим значением коэффициента эксцесса по сравнению с другими обменными катионами. Небольшая асимметрия распределения этого элемента связана с тем, что его содержание больше в почвогрунтах газонов и обнаруживает положительную корреляцию с содержанием органического углерода. Это может быть как следствием применения в последние годы противогололедных составов, содержащих калий, так к внесением на газоны грунтовых смесей, содержащих повышенное количество этого элемента. Распределение обменного натрия характеризуется наибольшими величинами коэффициентов асимметрии и эксцесса. Очень большие (по сравнению с зональными почвами) содержания обменного натрия, обнаружены в пробах почвогрун-тов, отобранных вблизи автомобильных дорог, что также связано с использованием про-тиеогололед| (ых составов. .

В результате проведенных нами исследований установлено, что почвы на территории ЮВАО, особенно в пределах производственных зон, характеризуются химическим загрязнением, нарушеппостью структуры, повышенной каменистостью. Особую опасность для селитебных территорий представляют незадернованные поверхности почв, составляющие в среднем до 20% от общей территории производственных зон: в результате вегроэрозионных процессов повышается запыленность атмосферного воздуха.

Тяжелые металлы в почвах ЮВАО г. Москвы

. В 1994 - 1996 г. г. на территории округа проведено почвенно-геохнмическое обследование, которое показало, что почвы более 80% территории округа загрязнены ТМ, такими, как медь, хром, серебро, никель, свинец, цинк, кадмий. Наиболее загрязненными районами являются муниципальные округа «Лефортово», «Марьино», «Люблино», «Печатники», «Текстильщики». Варьирование валового содержания ТМ (табл. 2) и содержания элементов в I н. азотнокислой вытяжке (табл. 3) достигают больших значений, что свойственно антропогенно загрязненным почвам.

Для оценки степени техногенного загрязнения почв ТМ можно использовать такой показатель, как содержание элемента в азотнокислой вытяжке, выраженное в процентах от валового содержания. Известно, что в незагрязненных почвах доля подвижных форм ТМ от их валового содержания не превышает 5-20%. В исследованных нами почвах доля извлечения меди достигает в ряде случаев 78%, цинка - 73%, свинца - 83%, никеля - 85%. Таким образом, в загрязненных верхних слоях почв тяжелые металлы, поступившие с газопылевыми выбросами, представлены большей частью кислоторастворимыми соединениями. ТМ способны мигрировать вглубь почвенного профиля. Характер их распределения с глубиной будет определяться наличием физических И химических барьеров (прослойки более тяжелого гранулометрического состава, карбонатные включения и др.).

Частотное распределение содержания всех определенных нами элементов, кроме Мо и, в меньшей степени, V, является резко асимметричным и существенно отличается от нормального. Это справедливо как для валового содержания; так и для содержания элементов в азотнокислых вытяжках.

Асимметричность распределения может свидетельствовать о наличии поступления в почву ТМ, связанных с техногенными источниками. Для оценки наиболее характерных для почв ЮВАО величин содержания ТМ следует использовать модальные значения.

Таблица 2.

Валовое содержание ТМ в почвах ЮВАО г. Москвы, мг/кг

Параметр Мп Cr V Ni Со Си Ag Zn РЪ Sa Мо

Среди« содержание в яерновсиюдзолистых почвах (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989) 475 51 62 24 6 12 0,7 35 40 4 2

Фоновое содержание (рассчитанное программой «Экоскан») 600 80 70 40 12 50 0.6 200 40 6 3

Среднее 633 219 91 53 11 258 2,5 571 126 14 2,2

Медиана 500 50 100 20 8 100 0,3 300 80 8 2,0

Мода 500 30 100 20 8< 50 0,3 150 30 8 1,5

Стандартное отклонение- 312 364 24 33 16 348 5,9 827 134 15 0,8

Максимум 1500 1500 150 150 100 1500 30,0 4000 600 ВО 4,0

Минимум' 300 15 30 15 3 30 0,1 30 15 3

Размах 1200 1485 120 135 97 1470 29,9 3970 585 77 2,5

Коэффициент асимметрии 1,21 2,19 -0,17 2,80 5,19 2,18 3,9 2,97 2,04 3,10 0,80

Коэффициент эксцесса 1,43 4,22 2,28 7,33 28,9 4,46 15,6 9,48 5,бб 10,93 -0,64

Таб.пща 3.

Содержание элементов в 1н. HNO» - вытяжках из почв ЮВАО г. Москвы, мгУкг

Параметр Zn Си Ag Pb Cd Ni Mo As Hg

Среднее 182 74 0,2 SS 3,6 20 <1,00 3.S 1,1

Медиана 84 29 0,1 40 0,8 6 -

Мода 29 7 0,1 50 0,8 5 -- - -

Стандартное отклонение 19t 109 0,4 52 6,8 33 - 4,9 1,0

Максимум 740 404 2,0 200 30,0 150 - - -

Минимум 20 7 0,1 6 0,1 I - -

Размах 720 397 194 29,9 149 - - -

Коэффициент асимметрии 1,55 2,14 4,44 1,33 2,82 2,73 -

Коэффициент эксцесса 1,72 3,62 22,34 0,81 7,86 7,37 - - -

Для детального исследования особенностей загрязнения почв ТМ было проведено разделение проб »а гранулометрические фракции. Большинство проб имеет легкий (супесчаный и легкосуглинистый) гранулометрический состав. Анализ приведенных данных (табл. 4) показывает, что в почвах окру]-а преобладают фракции песка и крупной и средней пыли, Это связано как с особенностями местных почео образующих пород, так и с посыпанием дорог большим количеством песка для борьбы с гололедом; который затем, в результате работы уборочных машин и деятельности ветра, оказывается на прилегающих к дорогам участках земли.

Таблица 4.

Содержание гранулометрических фракций в почвах ЮВАО г. Москвы,

■ Параметр Песок (> 50 мкм) Крупная к средняя пыль (50 - 5 мкм) Мелкая пыль (5-1 мкм) Ил (<1 мкм)

Среднее 63,88 27,11 6,40 2,61

Медиана 63,87 27,11 6,40 1,88

Мода 64,53 26,83 5,95 1,88

Стандартное отклонение 16,44 13,42 2.41 2,20

Максимум 87,67 54,32 15,11 10,27

Минимум 23,43 7,63 3,38 1,26

Размах 64,24 46,69 11,73 9,01

Коэффициент асимметрии -0,78 0,53 2.45 2,78

Коэффициент эксцесса 0,38 -0,45 8,39 7,77

'Примечание: количество проб—21.

Эколого-геохимическое картирование почв ЮВАО Г. Москвы

Методика оценки загрязнения урбанизированных территорий по результатам геохимического картографирования техногенных аномалий разработана в ИМГТЭ под руководством Ю. Б. Саета. В основу ее положено представление о том, что техногенные потоки вещества рассеиваются, мигрируют и аккумулируются в различных компонентах экосистем, втом числе и почвах.

Техногенные аномалии в почвенном и снежном покрове города обычно имеют пол »элементный состав; для их характеристики проводится анализ распределения ассоциаций химических элементов. Состав ассоциации - важнейшая характеристика аномалии, отражающая ее специфичность и позволяющая выделить источники загрязнения. Каждой аномалии соответствует ранжированный ряд элементов, загрязняющих почву. Весь набор элемегггов в ассоциациях по характеру загрязнения можно разделить на две группы (Комплексная эшлого-геохимнческая оценка..., 1997):

1. Элементы с пространственно согласованным поведением. Они, как правило, картируются в виде устойчивых ассоциаций. Это означает, что либо эти ассоциации характерны для Выбросов конкретных производств; либо они возникают при постоянной эмис-

сии и смешении в приземном слое воздух» выбросов территориально сближенных производств и транспортных магистралей. К таким элементам относятся №, Сг, Со, Си, РЬ, 2л.

2. Элементы с пространственно несогласованным поведением, случайно распределенные в пространстве, представляют собой продукты нерегулярных выбросов, сливов или нерегламентиро ванных свалок. К ним относятся Вц ЕЬ, Аз, Нй.

11а территории округа выделено 11 типов устойчивых техногенных ассоциаций ТМ (пли аномалий) для загрязненных территорий, фоновые (практически не загрязненные) участки, а также участки, являющиеся переходными между фоновыми и загрязненными.

Фоновые участки, не затронутые техногенным загрязнением, занимают 22% территории округа и находятся в основном в пределах Кузьминского лесопарка. Области неустойчивого загрязнения занимают около 30% территории округа и характеризуются широким спектром элементов с невысокими коэффициентами концентрации (1,5). Неустойчивость этого типа загрязнения связана с тем, что при таких уровнях загрязнения при прекращении поступления металлов »а поверхность почвы еще возможно восстановление ее нормального функционирования. В случае продолжения техногенного воздействия такие почвы могут перейти в устойчивое аномальное состояние.

В Люблино, Печатниках, Текстильщиках, Выхино, Капотне, Курьяново, Марьино выявлены обширные техногенные ассоциации первого типа, образованные повышенными концентрациями в почве Ак, (М, РЬ, 5п, 2п, Сг, Си, Ж Кроме районов Курьяновской станции аэрации, Люблинского литейно-механического завода, АО «Москвич», заводов «Серп и молоте, московского НПЗ и других предприятий, данный тип техногенного загрязнения распространяется на большие массивы жилых кварталов.

Аномалии второю типа образованны техногенными ассоциациями Си, 2л, РЬ, $п, N5, С<1 с ведущей ролью меди. Эти ассоциации связаны с территориями Московского вагоноремонтного, Московского кабельного, шинного завода, ремонтного завода электроподвижного состава, АО «Московский подшипник», Южного порта. Содержание меди в ряде проб достигает 5000 мг/кг, что в сочетании с большими количествами Хл, РЬ, СЛ, N1 приводит к очень сильному загрязнению почв.

В районе Люблинских полей фильтрации, на свалках, у ТЭЦ-8, подшипникового завода регистрируются ассоциации ТМ третьего типа, состоящие из Сг, Си, РЬ. 2м, N1, Мп. Существенным отличием этого типа загрязнения от других является ведущая роль хрома, содержание которого, например, на свалке у попей фильтрации в 600 раз превышает фон.

Наиболее широко на территория округа развиты техногенные ассоциации четвертого тип», характеризующиеся повышенным содержанием №, РЬ, Бп, Хп, Си, Ст, Л&. Как правило, коэффициенты концентрации этих элементов и площади их развития невелики. Указанный ряд металлов представляет собой некоторый повсеместный (или сквозной) набор химических элементов, присутствующий практически во всех типах техногенных ассоциаций. Это может быть объяснено пространственной близостью разнопрофильных производств. Косвенным подтверждением данному выводу может служить факт наибольшего распространения ассоциаций этих элементов в северной части округа (Лефортово), где плотность промышленности максимальна, а ареалы этого типа загрязнения не связаны пространственно с какими-либо конкретными предприятиями.

.Пятый тип техногенного загрязнения на территории ЮВАО представлен ассоциацией XV, Мо, N1, Сг, гп, РЬ, Си. Аномалии данного типа приурочены к заводу «Фрезер», ЖБИ, Карачаровскому механическому заводу, Люблинскому литейно-механическому заводу.

Значительные территории охватывают техногенные ассоциации шестого типа с преимущественным загрязнением почв Pb, Sn, Zn, ClvNi, Ст. Данный тип загрязнения образует техногенные аномалии практически около всех кратных промышленных предприятий: заводов «Серп и Молот», «Московский подшипник», АЗЛК, шинного, электромеханической аппаратуры. Люблинского лигейно-механического и других.

В ряде случаев техногенные ассоциации ТМ геометрически четко оконтуривают ареалы воздействия источников загрязнения. Так, большинство аномалий седьмого тнна (Ni, Cr, Си, Со, Zn, Sn) - расположены вдоль основных железнодорожных магистралей. Ширина зоны загрязнения составляет 50-200 м и в основном приходится на зону отчуждения. Очевидно, что загрязнение почв этой ассоциацией металлов связано прежде всего с железнодорожными магистралями, а также металлообрабатывающими предприятиями.

Аномалии восьмого тнпа - техногенная ассоциация РЬ, BL, Sb, Sn, Zn картируются в районе заводов «Сганкоагрегат» и АЗЛК.

Небольшие площади занимают аномалии девятого типа, представленные техногенной ассоциацией As, РЬ, Zn, Sn, Ni пространственно связанные с территориями заводов ЖБИ, Московского нефтеперабатывающего, полигона Московского командного училища, железнодорожной веткой Люблино-Текстильщики, многочисленными свалками (в первую очередь, у полей фильтрации). Достаточно часто аномалии ЭТОГО типа встречаются во дворах жилых домов, школ и детских садов.

В районе Печатников, Выхино, поселка Текстильщики, новостроек в Жулебино, Волгоградского и Рязанского проспектов, у шинного завода, нефтебазы, развиты техногенные ассоциации десятого тнпа с преобладающим загрязнением Hg, Zn, Sn, Ag, В этом типе загрязнения коэффициенты концентрации ртути, как правило, на порядок превышают коэффициенты концентрации остальных элементов.

Аномалии одиннадцатого типа, представленные ассоциацией Be, Pb, Ni, Со, имеют ограниченное площадное распространение и фрагментарно встречаются преимущественно в западной части округа.

Интенсивность техногенной геохимической аномалии определяется степенью накопления элемента-загрязнителя по сравнению с геохимическим фоном. Показателем уровня аномальности является коэффициент концентрации К» Поскольку техногенные аномалии имеют полиэлементный состав, для них рассчитывается суммарный показатель загрязнет и (СТО), характеризующий эффект воздействия группы элементов.

По результатам определения содержания ТМ в пробах почв ЮВАО составлена карта-схема уровней СПЗ (рис. 1). Выделение изолиний СПЗ проводили методом кригинга с помощью программы Surfer (Golden Bow Software, Inc.),

Наибольшую площадь на территории округа занимают участки с очень слабо загрязненными (СПЗ<8) и слабо загрязненными почвогрунгами (СПЗ=8-16), расположенные в пределах Кузьминского лесопарка и отдельными массивами по всей территории округа. Участки умеренно загрязненных почвогрунтов (СГО=]6-32) сосредоточены в районе Южного речного порта, Печатников, Выхино, Грай вороново. Массивы сильно загрязненных почвогрунтов (СПЗ=32-64 и 64-128), сформированные под влиянием таких крупнейших промышленных зон города, как Люблино-Перерва, Чагино-Капотня, расположены в районе Марьино, Волгоградского проспекта, Лефортово, вдоль железных дорог, фрагментарно встречаются на всей территории округа, и, как правило, находятся вблизи предприятий-загрязнителей. В то же время обнаруживаются закономерности частного порядка. Так, в центральной части округа (например, Лефортово) выделяются участки с чрезвычайно сильно загрязненными почвй1рунтами (СГО>128), влияние на кото-

Рис. I.

КАРТА-СХЕМА УРОВНЕЙ СУММАРНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ЗАГРЯЗНЕШ1Я ПОЧВ ЮВАО г. МОСКВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

20

232222

-О

Условные обозначения:

СПЗ <8. очень слабая степень загрязнения почв.

СПЗ 8-16. слабая степень загрязнения почв.

СПЗ 16—32, умеренная степень загрязнения почв.

СПЗ 32 - 64, сильная степень загрязнения почв,

СПЗ €4 —126, очень сильная степень загрязнения почв.

СПЗ >126, чрезвычайно сильная степень загрязнения почв.

Промышленные предприятия (см. стр. 3).

рые оказывают предприятия ^ расположенные на территории смежных районов. То же справедливо и в отношении южных районов ЮВАО.

Как уже отмечалось выше, ЮВАО присуща высокая концентрация производства. Микроэлемектный состав техногенных аномалий в целом соответствует составу элемен-тов-иримесей выбросов предприятий округа. Однако не всегда возможно установить источник загрязнения. Главная особенность загрязнения почв ТМ — совместное воздействие на почву большого числа источников загрязнения, как стационарных (промышленные предприятия, ТЭЦ, котельные), так и подвижных (транспорт)/ Застройка города высотными зданиями, интенсивная эмиссия углекислого газа, сажи и других загрязняющих веществ атмосферу затрудняет удаление аэрозольных примесей из приземного слоя воздуха н приводит к формированию смога Строительство новых жилых районов нередко производится на территориях, уже загрязненных ТМ (Марьино, Курьяново, Люблино). Как правило, ареалы влияния различных предприятий и автотранспорта пересекаются между собой, затрудняя установление источника формирования аномалий. Большие объемы земляных работ, производимые при строительстве жилых комплексов (Жулебино, Марьино) и прокладке Люблинской линии метрополитена также внесли свой вклад в возникновение сложной картины загрязнения почв ТМ.

Тем не менее, при совместном анализе карты уровней СПЗ (рис. I) и карты функциональных зон округа в ряде случаев можно выявить источники формирования техногенных геохимических аномалий.

Загрязнение снежного покрова ЮВАО г. Москвы тяжелыми металлами

Эколого-геохимнческую съемку снежного покрова ЮВАО проводили по сети 500 х 500 м, что соответствует масштабу карты 1: 50 000. Увеличение шага опробования по сравнению с геохимическим опробованием почв вызвано большей протяженностью ареалов рассеяния химических элементов в снеге по сравнению с почвами. Отбор проб снега был проведен с 21 февраля по 4 марга 1996 г. Устойчивый снежный покров установился в конце ноября 1996 г.

Анализ проб осуществляли после разделения жидкой и твердой фаз талой воды. Анализ раствора (определение анионов: фториды, хлориды, сульфаты, карбонаты, нитраты, гидрокарбонаты и катионов: К*, Саг\ проводили фотометрическими, нсфс-лометрическими, титри метрически ми, потенциометр кческими с ионно-селектнвными электродами методами; анализ раствора на содержание элементов (А1, Ва, СЛ, Сг, Си, М& Мп, Мо, N1, РЬ, Ег, И, V, га, 7л, Со, Те, К. В, N3, Ве, Са) - методом атомно-эмнссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. рН проб снега определяли непосредственно после таяния при комнатной температуре. Анализ твердого остатка проводили полуколичественным спектральным методом на 42 элемента.

Изучение снежного покрова выявило значительное загрязнение его пылью. Проведенные расчеты по территории округа показали, что значения запыленности варьируют от 20 мг/м*-сут. до 2191 мг/м*-сут. Максимальная интенсивность выпадения пыли регистрируется возле северной оконечности Люблинских полей фильтрации и завода «Московский подшипник» и превышает 2400 мг/м1 в сутки, чуть ниже запыленность вблизи заводов железобетонных изделий, ТЭЦ и в Капотне.

Основные ареалы пылевого загрязнения имеют линейную форму и располагаются в виде двух полос с юго-востока на северо-запад. Верхний ареал образован за счет влияния -крупных автотранспортных магистралей - Рязанского и Волгоградского проспектов, значения запыленности здесь в 2 и более раз превышают фоновый уровень. Вторая полоса

повышенной запыленности связана в основном с выбросами промышленных предприятий округа: МНПЗ, асфальтобетонным заводом, 1-й ГПЗ, Люблинским литейно-механическим заводом, комбинатом древесноволокнистых плит, Южным портом, заводами ЖБИ, шинным заводом, АЗЛК, многочисленными автобазами.

Анализ распределения запыленности по территории округа свидетельствует о значительном влиянии автомагистралей и промышленных предприятий на экологическое состояние окружающей природной среды. Интенсивность техногенных ареалов запыленности за последние годы несколько снизилась, что можно объяснить снижением производственных мощностей, нерегулярностью работы и закрытием ряда производств.

Аномалии тяжелых металлов в твердофазной фракции снежного покрова, как правило, пространственно не совпадают с аномалиями запыленности. Практически все металлы имеют отрицательные коэффициенты корреляции (статистически значимые) с величиной запыленности Максимальные по абсолютной величине коэффициенты корреляции свойственны ванадию, цирконию, иттербию, бериллию и титану. Это связано с тем, что тяжелые металлы привносятся промышленными объектами, удаленными на некоторое расстояние от точек опробования, а пыль, поступая из близлежащих источников (автодороги, карьеры, стройплощадки), затушевывает картину, оказывая, в целом, "разбавляющее" действие.

Сопоставив предыдущие работы лабораторий ИМГРЭ, можно сделать вывод о корреляции пространственного распределения запыленности снежного покрова территории округа с распределением интегрального показателя загрязнения атмосферного воздуха. В основном, повышенные значения этих параметров совпадают в районах Капотни, Выхино, Печатников, западной части Курьяново, районе шоссе Энтузиастов и кабельного завода.

С целью наиболее объективной оценки техногенного загрязнения территории округа нами были проанализированы талые воды снежного покрова на содержание растворенных в них металлов. Анализ водной составляющей снеговой массы проводился для опорных точек опробования, хврактерюующихся различными условиями образования н накопления атмосферных вьшаденнй. Снеготалые воды всегда содержат определенное количество пылевой фракции и растворенных веществ. В таблице 5 выборочно приведены концентрации анионов в фазе раствора талых вод и значения рН некоторых проб снега.

По величине pli снеговые осадки в основном являются слабокислыми (5,3-6,0). Однако величина рН резко возрастает вблизи дорог и на Люблинских полях фильтрации. Более щелочной характер придорожной зоны может быть связан с поступлением карбо-натсодсржащсй пыли и применением противогололедных солевых распоров, а на Люблинских полях фильтрации - с поступлением в атмосферу азотсодержащих испарений (аммиак). В результате взаимодействия атмосферной влаги с аммиаком в воздухе происходит образование гндроксноа аммония, что повышает щелочность атмосферных осадков. По-видимому, вследствие этого эффекта почвы указанных территорий также имеют щелочную реакцию.

Количество хлорид-нона практически не меняется во всех пробах и остается на уровне 0,08-0,036 мг-экв/л, за исключением пробы №6 (0,91 мг-экв/л) (табл. 5). Содержание сульфат-иона в пробах, отобранных на пустырях, лесных массивах н дворах остается неизменным (0,11-0,17 мг-экв/л), но резко возрастает до 2Д0 мг-экв/л в пробе № 286, взятой на участке Люблинских полей фильтрации. В этой же пробе отмечено максимальное содержание карбонат-нона 1,60 мг-экв/л на общем уровне от 0,07 до 0,24 мг-экв/л. В пробе № 95, отобранной в жилом районе на третий день после пожара на шинном заводе;

также отмечено возрастание содержания сульфат-иона до 0,28 мг-экв/л. Незначительное повышение содержания сульфат-иона до 0,29 мг-эка/л, карбонат-нона до 0,85 мг-экв/л отмечается в районе отбора пробы Л; 3 на пустыре, где находятся вентиляционные скважины. Анионы других групп (фосфаты, фториды и др.) содержатся в количествах, не представляющих экологической опасности.

Таблица 5.

Концентрация анионов в фазе раствора талых вод снежного покрова ЮВАО

№ проб НСОэ* СГ БО«1' Р1Цо

' мг-экв/л мг-экв/л мг-экв/л

1 0,23 0,36 0,17 5,60

2 0,22 0,24 0,12 6,40

3 0,85 0Д6 0,29 . 6,50

4 0,13 0,09 0,11 5,60

5 0,15 0,09 0,10 6,30

б 0.07. 0,91 0,15 4,60

7 0,12 0,08 0,12 5,40

8 , 0,17 0,17 0,11 6,30

95 0,24 0,35 0,25 6,30

286 1,60 0,30 2,20 6,60

Анализ состава талых вод показал (табл. б), что максимальные концентрации С а, Иа, Мд, К, Ре, Бг и Мп присущи только одной пробе — отобранной на Люблинских полях фильтрации (№286). Для остальных проб содержания химических элементов изменяются в незначительных пределах, хотя некоторые из них были отобраны на достаточно загрязненных участках.

Это может быть связано с тем, что органическая и минеральная (особенно угольная) пыль обладает высокой сорбционной способностью, в результате чего тяжелые металлы адсорбируются на поверхности пылевых частиц. Поэтому не следует руководствоваться только концентрациями водорастворенных металлов, так как в ряде случаев неблагополучные в экологическом отношении высоко запыленные участки могут быть ошибочно отнесены к категории "фоновых".

Анализ твердофазных снежньсх выпадений показал, что самую большую площадь распространения имеют ареалы Си, РЬ, Сг, V и Со. Они занимают северную часть округа; включая Южный порт, а также большую плошадь на юге, целиком накрывая Марьино.

Таблица б.

Состав талых вод, мкг/мл ■

Элемент № проб

I 2 3 4 5 6 7, 8 95 286

Си <0,002 0,008 <0,002 0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,016 0,012

Mg 0,382 0,361 2,668 0,166 0,242 0,325 сип 0,257 0,576 9,622

Мп 0,010 0,007 0,006 0,007 0,016 0,001 0,004 0,003 0,023 0,0051

Ni <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,017

Pb <0.025 <0,025 0,031 <0,025 <0,025 0.035 <0,025 <0,025 <0,025 <0,025

Sr 0,0144 0,0142 0,0561 0,0103 0,0185 0,0178 0,0122 0,0167 0,0273 0.09Í4

V 0,0041 0,0067 0,0032 0,0066 0,0060 0,0082 0,0084 0,0070 0,0168 0,0024

2л 0,1682 0,2389 0,2319 0,0783 0,0234 0,545 0,0223 0,0651 0,1978 0,0419

Fe <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0.005 <0,005 <0,005 <0,005 0,018 0,053

К 1,10 1,03 1,03 0,54 0,54 <0,40 0,40 0,49 1,42 12,16

В <0,004 <0,004 <0,004 <0,004 <0,004 <0,004 <0,004 <0,004 <0,004 0,018

Na 3,633 4,872 4,761 1,492 1,752 2¿66 1,608 3,135 6.972 8,938

С.а 6,0 5Д 18,3 3,4 3,6 3,6 3,5 5,5 9,3 26,4

Представляет определенный интерес сопоставление характера распределения »реалов некоторых тяжелых металлов в твердофазных снежных выпадениях с их распределением в почвенном покрове округа. Нами была предпринята попытка выявить тенденцию загрязнения окружающей природной среды по содержанию металлов в снежном покрове. С этой ислью мы обратились к работе МОМГЭ (Производственный отчет, М, МОМГЭ, 1988). Строгое сопоставление результатов не представляется возможным, т.к. исследование МОМГЭ выполнено в меньшем масштабе. Тем не менее удалось вычленить практически идентичную аномалию площадью около 3,5 км1, располагающуюся в районе Волгоградского пр. и охватывающую территорию АЗЛК, шинного завода, Госниихлорпроект с опытным предприятием, ТЭЦ - 8, мясокомбинат и ряд других предприятий, а также жилые кварталы в районе Волгоградского проспекта, Угрешской, Талалихина, Мельникова и других улиц. Оконтуренная аномалия выделена авторами Производственного отчета, 19S8 г. по сильной степени загрязнения с СПК > 128. Оконтуренный МОМГЭ очаг загрязнения практически совпадает с выявленными нами аномалиями.

Сравнительный анализ не выявил существенного снижения интенсивности загрязнения снежного покрова тяжелыми металлами за последние десять лет, в то время, как площадь загрязненных территорий существенно возросла. Кроме того, за последнее десятилетие появились новые техногенные типы загрязнения - на территории округа выявлены интенсивные аномалии ртути, кадмия, иттербия, бария, висмута, которых 10 лег назад еще не было (или не удалось зафиксировать). Этот факт указывает на связь техногенного загрязнения территории округа с выбросами производств, обрабатывающих новые материалы, применяющих новые технологии.

Статистические параметры распределения исследованных микроэлементов в твердой фазе снеговых выпадений приведены в таблице 7.

Таблица 7.

Статистические параметры содержания тяжелых металлов в твердой* фазе снежных выпадений, мг/кг

№ РЬ* Си 2л РЬ N1 Со Сг V Мо А« 5п В) Ве

Среднее 121 142 364 132 200 18 197 449 4 1 17 1 4

Медиана 83 100 300 120 150 15 150 400 3 1 15 1 4

Мода 114 100 300 100 150 15 150 500 3 1 15 I 4

Стандартное отклонение 166 142 189 141 221 7 191 213 4 2 10 1 2

Максимум 2191 1500 1500 2500 4000 40 2000 1500 50 30 100 10 12

Минимум 20 30 80 20 40 б 40 40 1 0 2 0 0

Размах 2171 1470 1420 2480 3960 34 1960 1460 49 30 98 10 12

Коэффициент ассиметрии 8 5 2 13 14 1 5 1 7 8 4 4 0

Коэффициент эксцесса 77 31 6 217 237 1 36 3 59 80 22- 20 1

•Примечание: РЬ - пылевая нагрузка, мг/м3-суг.

На карте-схеме техногенного загрязнения ТМ снежного покрова ЮН АО, приведенной в диссертации, в центральной и южной частях Рязанского проспекта выделена достаточно широкая полоса ("пылевой" тип загрязнения, первый тип), в котором концентрации тяжелых металлов не превышают фоновый уровень. В целом первый тип загрязнения снежного покрова характеризует влияние автотранспорта на состояние окружающей среды.

Второй тип загрязнения представлен ассоциацией V, N3, РЬ, Со, Хп, 8п, Си и отнесен нами к категории областей "неустойчивого" загрязнения, выделен по тем же критериям, что и в почвах.

Интенсивные аномалии четвертого типа (ассоциация А& СУ, Сг, Бп, 2п, Вц РЬ) выявлены в основном на территории полей фильтрации в Марьино, затрагивая ведущееся здесь строительство жилых кварталов; в районе Курьяновской станции аэрации. Основным источником данного тина загрязнения являются испарения с полей фильтрации, свалок, очистных сооружений, аэрозольные выбросы крупных промышленных предприятий, часть из которых находится за пределами округа. Пространственное распределение данного типа загрязнения достаточно точно соответствуют первому типу загрязнения почвенного покрова (А& СА, РЬ, Бр, 2л, Сг), что свидетельствует об устойчивом характере загрязнения территории данной ассоциацией тяжелых металлов, отягощенное вхождением в нее значительных количеств пыли.

Большую площадь на севере и центре округа занимает пятый тип загрязнения - Си, Сг, N1, РЬ, Со, V, Мо. Ведущая роль в ассоциации принадлежит меди и вольфраму. Источником данного типа загрязнения являются ведущие промышленные предприятия округа - АЗЛК, заводы «Серп и Молот» и «Фрезер», вагоноремонтный и автоматических линий. Карачаровский механический завод и другие. В почвенном покрове на территории вашноремонтного завода нами также выделяются ассоциации с ведущей ролью меди (но без вольфрама, второй тип загрязнения почв).

Седьмой тип техногенных аномалий образуют V/, Мо, Сг, N1, РЬ, Си, Со, V. Элементный состав данного типа загрязнения соответствует таковому в почвах, однако пространственное их распределение не всегда совпадает. Основные. источники аномалий данного типа - заводы «Серп и Молот», «Фрезер», им. Войтовича, АО «Московский подшипник».

На территории округа выявлены несколько типов техногенных ассоциаций, не имеющих аналогов в почвенном покрове, ведущими элементами в которых являются РЬ, 2п, УЪ, В] н Ва. Сюда относятся третий, шестой, восьмой типы техногенных ассоциаций. Аномалии указанных типов фрагментарно встречаются по всей территории округа.

В почвенном покрове собственных ареалов, обогащенных барием, нами выявлено не было (хотя он входил во многие комплексные геохимические аномалии). В снежной пыли немногочисленные локальные ареалы с повышенным содержанием бария (девятый тип) достаточно четко оконтуриваюг треугольник, составленный заводами «Фрезер», «Станкоагрегат» и «Метхозизделий».

11а территории округа в снежном покрове были выявлены интенсивные аномалии десятого типа,- характеризующиеся высокими содержаниями ртути, что свидетельствует о продолжающемся поступление ртути с аэрозольными выпадениями. Максимальное содержание ртути зарегистрировано во дворе детского сада, расположенного на Новочеркасском бульваре, на территории Объединения Курьяновских станций аэрации и полях фильтрации. Ртутные аномалии могли образоваться как путем возгонки с незамерзающих полей фильтрации, так и в результат выбросов Люблинского лктейно-мехаиического завода и других близлежащих предприятий. Распространенность аномалий данного типа в снежном покрове значительно уступает плоикщям распространения аномалий в почвах, что свидетельствует о поступлении ртути в снежный покров с загрязненных почв, либо об остаточном характере этого типа загрязнения.

Максимальные содержания Ве в снежном покрове (одиннадцатый тип) выявлены в Калотне (южнее МНПЗ). у МКАД 1 ПИ, общевойскового командного училища, в Кузьминском лесопарке, участке тупиковых веток Курской железной дороги, в районе Курьяновской станции аэрации. Характерно также то, что большинство ареалов распространения бериллия, как и В«, СЛ, Бп приурочены к южной части округа, к, возможно, часть источников загрязнения находятся за южной границей округа.

Практически все ареалы повышенных содержаний В! (двенадцатый тип в снежном покрове) приурочены к полям фильтрации в Марьино и Курьяново, Люблинскому литей-но-механическому заводу.

Интересно отметить, что если в почвах высокими концентрациями Си, Сг, N5, V, Со картируются все железные дороги, то по результатам съемки снежного покрова такой закономерности не наблюдается.

Анализ карты техногенного загрязнения ТМ снежного покрова ЮВАО свидетельствует о том, что около 19% площади территории округа охвачено исключительно "пылевым* загрязнением, фоновые области и зоны "неустойчивого загрязнения* занимают не

более 10% территории, остальная территория округа подвержена техногенному загрязнению различными ассоциациями тяжелых металлов.

Совместный анализ карты техногенного загрязнения ТМ снежного покрова и карты расположения промышленных предприятий на территории ЮВАО показал,- что техногенному загрязнению особенно подвержены южные и северные районы округа, причем загрязнение носит прогрессирующий характер.

Большая часть техногенных аномалий ТМ сосредоточена в южной части округа и сформирована под влиянием Г М1ЩЗ,1 завода «Московский подшипник», Люблинского лотейно-механического завода, промышленных предприятий, расположенных за южной границей округа. Негативное влияние на экологическое состояние южных районов округа оказывают поля фильтрации. В ссверной части ЮВАО значительные площади занимают интенсивные техногенные ареалы, сформированные выбросами заводов «Серп и Молот», им. Войтовича, металлопластмасс, шинного, «Фрезер», «Клейтук», ЛО «Москвич», опьгт-но-сварочного, электромеханической аппаратуры, ЖБИ, ТЭЦ и другими. Некоторые источники загрязнения расположены за границей округа.

За период 1983 - 1995 г. г. уровень загрязнения городских почв существенно изменялся, что отражает общее изменение экологической обстановки в городе (табл. 8).

Таблица 3.

Промышленные районы и участки наибольшего загрязнения тяжелыми металлами территории ЮВАО г. Москвы (по данным ИМГРЭ 1988,1995)

Промышленный район СПЗ (1988) СПЗ (1995)

Карачарово 32-64 <16

Волгоградский проспект 64-128 32-64; 64-128

Капотня >128' 16-32 (юг) >128 (запад) . <16 (север, юг)

Гайвороново 16-32 32-64; 64-128

Курьяново <16; 16-32 16-32

Люблино-Перерва 32-64 64-128; >128

Печатники - ■ >128

Марьино - >128

Авиамоторная, шоссе Энтузиастов - 16-32; 32-64

Кузьминский лесопарк - <16

Рязанский проспект - <16

Выхино - 64-128; >128

Интенсивно загрязненные урбаноземы в районе Волгоградского проспекта, Капот-ни, Печатников, Марьино, Выхино практически не меняют уровень загрязнения в течение всего периода наблюдений. Почвы промышленных районов со средним и слабым уровнем загрязнения (по данным 1988 г.) - Грай вороново, Курьяново, Люблино-Перерва -

быстро реагируют на изменение техногенной нагрузки. На указанных территориях за период 1988— 1995 годов произошел переход из категории почв со слабым и средним уровнем загрязнения в категорию среднего и высокого уровней загрязнения. Несколько уве- ■ дичились и площади с удовлетворительной экологической обстановкой (Карачарово, Ка-потня-юг).

Город Москва является единственным в России крупным промышленным центром, для которого имеются данные по динамике загрязнения почв за последние 20 лет. Выбо- . рочный анализ не выявил существенного снижения уровня загрязнения снежного покрова. тяжелыми металлами за последние десять лет, в то время, как площадь загрязненных тер-: риторий существенно возросла. За последнее десятилетие появились новые техногенные типы загрязнения - па территории округа выявлены интенсивные аномалии ртути, кадмия, иттербия; бария, висмута, которых 10 лет назад еще не было (иди, по крайней мере, не удалось зафиксировать). Этот факт отражает техногенное загрязнение территории округа, вызванное выбросами производств, связанных с обработкой новых материалов или появлением па них новых технологий.

Основываясь на доказанной связи уровня загрязнения почв и экологической обстановки в городе (Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами.. ИМГРЭ, 1982), можно констатировать, что последняя в ряде промышленных районов существенно ухудшилась по сравнению с 1988 годом и может расцениваться как экологическое бедствие.

Тяжелые металлы в травянистых растениях ЮВАО г. Москвы

Зеленые насаждения ЮВАО представлены всеми категориями: относительно крупные лесные массивы (Кузьминский лесопарк), скверы, бульвары, при магистральные насаждения. Растительный покров города создают искусственные посадки с преобладанием клена ясснелисгного и остролистного, тополя бальзамического, реже встречаются липа сердцевидная, береза повислая, нва. Травянистая растительность газонов и парков включает преимущественно дикорастущие виды: мятлик луговой, овсяница луговая, пырей ползучий, тимофеевка луговая, осока светлая, подорожник большой, гречишка птичья, лопух паутинистый. Проективное' покрытие травянистого яруса составляет 20 - 50%.

Наряду с анализом образцов почвогрунтов, было проведено сопряженное исследование травянистой растительности. Отбор почвенных н растительных проб был проведен с максимальным охватом территорий с различными значениями плотности загрязнения. При выборе места отбора проб учитывали специфику и тип загрязнения промышленных предприятий ИЛИ Других источников тяжелых металлов, размеры зоны их влияния на окружающую среду, розу ветров. Вссго нами было отобрано 36 смешанных почвенных и 144 растительные пробы, составленных из большого числа индивидуальных образцов; на одну почвенную пробу приходится четыре растительных.

Загрязнение почвогрунтов, атмосферные выбросы и изменения геологической среды города привели к ухудшению состояния растительности, в том числе травянистой, что подтверждается данными визуальных наблюдений.

Обследованы наиболее типичные для городских ландшафтов травянистые растения: подорожник большой (Р1ап1а£0 пмуог 1Д пырей ползучий (А^горутшп герет Р.В.), гречишка птичья (Ро1у£01Н1П1 а¥1Си1аге 1-.), лопух паутинистый (Агейшп кнпетозитМШ.).

Содержание тяжелых металлов в растительных пробах после их озолепия определяли методом эмиссионного спектрального анализа. Полученные результаты представлены в таблице 9.

Табдгща 9.

Содержание ТМ в золе растений ЮВАО, мг/кг

Вид Параметр Сг Ы> Со Си А8 гп га РЬ Зв Мо ЛУ

Пы- Среднее 9 5 1 237 2 467 2 23 1 15 1

пол- Медиана 8 4 1 200 1 ■ 400 <1 15 1 13 .<1

зучий Мода 10 4 1 300 1 400 <1 10 1 20 <1

Стандартное отклонение 7 4 1 81 4 338 10 33 1 9 г

Максимум 30 20 2 4 00 21 2000 60 200 8 40 8

Минимум <1 <1 <1 80 <1 60 <1 <1 <1 4 <1

Размах 30 20 2 320 21 1940 60 200 8 36 8

Коэффициент асимметрии 1,25 2,32 0,96 -0,02 4,20 2,95 5,99 4,58 2,78 1,11 3,29

Коэффициент эксцесса 1,43 6,33 1,92 -0,66 19.59 11,80 35,91 24,13 11,88 1,07 11,85

Подорожник большой Среднее 9 6 1 106 I 184 <1 29 1 б 1

Медиана 9 4 1 100 <1 200 - 20 1 5 <1

Мода 10 3 1 100 <1 200 10 <1 5 <1

Стандартное отклонение 6 6 1 43 1 ПО 36 I 4 2

Максимум 30 40 3 200 4 500 - 200 3 15 10

Минимум <1 1 <1 30 <1 30 - 8 <1 1 <1

Размах 30 39 3 170 4 470 - 192 3 14 10

Коэффициент асимметрии 1,18 4,74 1,38 0,42 2,17 0,97 3,55 1,23 1,39 5,36

Коэффициент эксцесса 2,02 25,60 3,82 -0,55 5,69 0,78 14,35 1.12 1.57 29,88

Таблица 9 (окончание). Содержание ТМ в золе растений ЮВАО, мг/кг

Вид Параметр Сг Ni Со Cu Ag Zn Cd РЬ Sn Мо W

Гре-чншка птичья Среднее 23 9 2 199 1 626 2 34 2 6 1

Медиана 15 8 1 175 1 500 <1 25 2 5 <t

Мода : 20 10 <1 200 <1 400 <1 30 2 5 <1

Стандартное отклонение 35 1 1 121 2 534 7 40 1 3 1

Максимум 200 5 5 S00 8 3000 30 200 6 15 5

Минимум <1 <1 <1 100 <1 150 <1 3 <1 2 <1

Размах 200 5 5 700 8 2850 30 197 б 13 5 ,

Коэффициент асимметрии 4,12 0,91 0,91 3,80 3,05 3,22 4,05 2,90 0,90 1,10 2,85

Коэффициент эксцесса 20,03 0,17 0,17 17,82 11,34 11,72 15,26 9,79 0,73 1,50 7,12

Лопух паутинистый Среднее 25 8 I 191 1 161 <1 43 2 10 1

Медиана 20 б 1 200 <1 100 - 30 2- 8 <1

Мода 30 10 1 300 <1 100 - 10 1 10 <1

Стандартное отклонение 22 7 1 79 4 90 - 54 2 6 2 ■

Максимум 100 40 3 300 20 400 - 300 8 30 8

Минимум 3 1 <1 60 <1 40 - 5 <1 1 <1

Размах 97 39 3 240 20 360 - 295 8 29 8

Коэффициент асимметрии 2,48 2,86 0,46 0,20 4,54 0,94 ш 3,49 1,56 1,19 3,36

Коэффициент эксцесса 7,02 11,24 -1,0? -из 21,81 -0,03 14,81 4,15 1,81 10.22

Растения по-разному адаптированы к экстремальным геохимическим условиям природной среды и обладают разной пороговой чувствительностью к ТМ. Основными факторами, определяющими содержание элемента в растении, признаны: условия геохимической среды (содержание элемента в почве, содержание форм нахождения элемента, усвояемых растением; эволюция и адаптация растения к данным условиям геохимической среды) и вид растения (фаза развития, особенности распределения элемента но органам растения). В условиях химического загрязнения все перечисленные факторы модифицируются под влиянием загрязнения, vio приводит к изменению химического состава растения.

Анализ растительного материала дает менее четкую картину пространственного распределения загрязнений в силу способности биологических систем к избирательности и перераспределен иго токсических веществ. Исследованные виды растений содержат повышенные количества кобальта, свинца, олова, иинка, меди, молибдена, хрома; имеются существенные различия в уровнях накопления тяжелых металлов каждым видом. Так; пырей ползучий содержит мсдн, цинка и молибдена значительно больше, а кобальта и хрома меньше; чем представители других семейств. Гречишка птичья накапливает цинк, олово И хром. Лопух паутинистый содержит повышенные количества кобальта, олова и хрома, и меньше, чем другие растения, цинка. Подорожник большой отличается наименьшим содержанием большинства исследованных тяжелых металлов. Значимых различий в содержании свинца и никеля в исследованных растениях не выявлено.

На данном этапе изучения не установлена четкой зависимости между содержанием ТМ в почвах и растениях. В условиях города значительный вклад в загрязнение растений вносят гаэо'пылевые выбросы, оещаюшне на поверхности листовых пластин. В результате их поступления нарушена обычно существующая связь между содержанием ТМ в "почве и растении. В целом уровень загрязнения ТМ растительных сообществ территории ЮВАО г. Москвы является допустимым для их нормального функционирования.

Выводы:

1. На основе проведенных биогеохимических исследований загрязнения тяжелыми металлами природной среды (почвенного, растительного и снежного покрова) Юго-восточного административного округа г, Москвы и составленных эколого-гоохимических карт можно констатировать, что ЮВАО является неблагополучным в экологическом отношении округом.

2. Почвы округа характеризуются слабощелочной реакцией, высоким содержанием обменных Са, М& Йа, К, повышенным содержанием С^, что связано с особенностями формирования и развития городских почв. Большинство исследованных почвенных проб имеет легкий гранулометрический состав.

3. Почвы ЮВАО в разной степени загрязнены тяжелыми металлами. Наибольшая степень загрязнения почв тяжелыми металлами отмечена на территории муниципального округа Лефортово, в районах Люблино-Перерва, Кап огни, а также вдоль железных дорог курского и казанского направлений. На территории округа выделено И устойчивых техногенных аномалий, занимающих около 50% территории округа. Выявлен некоторый повсеместный (сквозной) набор химических элементов, присутствующий практически во всех типах техногенных ассоциаций - Ст, N1, Си, РЬ, Бп, На долю фоновых участков, не затронутых техногенным загрязнением, приходится 22% территории ЮВАО. Области неустойчивого загрязнения занимают приблизительно 30% территории округа,

4. Загрязнение почвенного н снежного покрова полиметалльное - установлено накопление 24 химических элементов (Ке>1,5). По результатам кластерного анализа выделены техногенные ассоциации тяжелых металлов, характеризующиеся определенным набором элементов в соответствии с их содержанием в почвах и снеге. При этом техногенные аномалии ТМ в почвенном и снежном покрове не всегда совпадают в пространстве. В ряде случаев с большой долей вероятности можно приурочить техногенные ассоциации тяжелых металлов в почве или снеге к одному или нескольким источникам загрязнения.

5. Анализ загрязнения снежного покрова округа ТМ показал, что около 19% площади территории округа охвачено исключительно "пылевым" загрязнением, фоновые облас-

тн и зоны "неустойчивого загрязнения* занимают не более 10% территории ЮВАО, остальная территория округа подвержена техногенному загрязнению различными ассоциациями ТМ.

6. Обнаружены различия в накоплении разных ТМ различными видами травянистых растений. Подорожник большой отличается наименьшим содержанием большинства исследованных тяжелых металлов по сравнению с другими видами растений.

7. Сравнение установленных нами закономерностей формирования и географического расположения техногенных аномалий ТМ в почвогрунтах с выполненными ранее ieo-химическими исследованиями,- позволяют осуществлять экспертное прогнозирование экологической обстановки в округе с учетом промышленного и транспортного развития и могут рассматриваться в качестве системы мониторинга техногенного загрязнения урбаноземов г. Москвы.

Слисок работ, опубликованных по тема диссертации -

1. Иванова Н. И. Экологические проблемы московского железнодорожного узла. Железнодорожный транспорт. Серия «Экология и железнодорожный транспорт«. 1993, вып. 2. С. 11-16.

2. Иванова II. П Рекультивация почв в карьерах. Путь и путевое хозяйство. 1993, JÉ3. С. 18.

3. Иванова ti II. Тяжелые металлы в растениях Юго-восточного административного округа г. Москвы. Труды научно-практической конференции «Докучаевское наследие в науке и практике». Смоленск, 1996. С. 103-105.

4. Ладонина Н. II., Ладонин Д. В. Особенности загрязнения почв и растительности Юго-восточного административного округа г, Москвы тяжелыми металлами. В кн. Тяжелые металлы в окружающей среде. Материалы международного симпозиума. 15 - 18 октября 1996 г.. Пущино. С 49-60.

5. Ладонина II. II., Ладонин Д В. Особенности загрязнения тяжелыми металлами естественно-антропогенных систем г. Москвы. Международный симпозиум «Тяжелые металлы в окружающей среде», сборник тсзисов, Пущино, 1996. С, 13-14.

6. LadomnaN. N., GinzburgL. N. Map of heavy metal polution of territory of South-East administrative district of Moscow. Internationa) conference "Problems of antropogenic soil formation" June 16 - 21,1997, Moscow, P. 143-146.

7. Ладонина H. H. Физико-химические свойства почвенного покрова. В tat, Комплексная эколо го-геохимическая оценка техногенного загрязнения окружающей природной среды. Москва, Прима-пресс, 1997, С. 21-25.

8. Ладонина Н. Н., Пятков А_ В. Оценка биоактивности почвенных загрязнений по анализам трав. В кн. Комплексная эколо го-геохимическая оценка техногенного загрязнения окружающей природной среды. Москва, Прима-пресс, 1997. С. 38-45.

9. Ладонина Н. Н. Экологическое состояние почвенного и растительного покрова территории Юго-восточного административного округа г. Москвы. Международный симпозиум по прикладной стран СИГ, тезисы докладов, 29-31 октября 1997, Москва, 1997. С. 177-179.

10. Ладонина Н. II, Ладонин Д В., Большаков В, А_, Наумов Е. М. К проблеме оценки состояния экосистем г. Москвы (на примере Юго-восточного административного округа). Почвоведение (в печати).