Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Распределение и состав полициклических ароматических углеводородов и тяжелых металлов в гранулоденсиметрических фракциях почв парков г. Москвы

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Распределение и состав полициклических ароматических углеводородов и тяжелых металлов в гранулоденсиметрических фракциях почв парков г. Москвы"

На правахрукописи

ГАЛАКТИОНОВ. АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

Распределение и состав полициклических ароматических углеводородов и тяжёлых металлов в гранулоденсиметрических фракциях почв парков г. Москвы

Специальность 03,00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ ^

диссертации на) соискание учёной степени /,, кандидата с.-х. наук / >

Москва - 20041г.

Работа выполнена в лабораториях химии почв и биологии и биохимии почв ГНУ Почвенного института им. В. В. Докучаева РАСХН.

Научный руководитель: Научный консультант: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Доктор сельскохозяйственных наук Когут КМ.

Доктор сельскохозяйственных наук БольшаковВ,А.

Доктор сельскохозяйственных наук ВодяницкийЮ.Н. Кандидат химических наук БродскийЕС

Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова

Защита состоится «18» ноября 2004г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д.006.053.01 при Почвенном институте им. В.В. Докучаева РАСХН по адресу 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7

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

Автореферат разослан «18» ноября 2004г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор с.-х. наук

И.Н. Любимова

Актуальность темы. Одной из важнейших задач охраны окружающей среды является снижение уровня поступления загрязняющих веществ различного состава и происхождения и контроль над ними.

Сокращение производственной деятельности в России (закрытие предприятий, рудников, перерабатывающих комплексов), а также переход в других странах на современные безотходные технологии производства, выводит на первый план проблему загрязнения природных сред токсикантами автомобильного происхождения. Только за последние 10 лет количество автомобилей в Москве выросло в 10 раз (Отчет Минпромнауки, 2002г.). Это не может не сказаться на росте антропогенной нагрузки на окружающую среду. В составе загрязнителей, выбрасываемых автомобильным транспортом, наибольшее значение имеют тяжёлые металлы (ТМ) и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Полициклические ароматические углеводороды являются одними из наиболее распространенных, токсичных и мобильных поллютантов в окружающей среде. Образуясь при сжигании топлива и других термических процессах, ПАУ поступают на поверхность почв и водоемов с аэрозолями. К основным же элементам-загрязнителям урбанизированных территорий относятся Zn, Pb, Cd, №, ^ и другие тяжёлые металлы. Почвенный покров является главным компонентом ландшафта, депонирующим ПАУ и ТМ. Именно от свойств почв в значительной степени зависят интенсивность накопления, формы нахождения, возможность консервации и последующей мобилизации экотоксикантов в окружающей среде (Большаков, 1991; Геннадиев, Пиковский и др., 2004)

Очевидна необходимость изучения механизмов трансформации, миграции и аккумуляции поллютантов в почве, исследование закономерности распределения их по компонентам почвы, выявление уровней и динамики загрязнения почв.

Изучение внутрипочвенных процессов преобразования загрязняющих веществ связано с трудностями в исследовании взаимодействия поллютантов с

библиотека |

Применение традиционных методов изучения сопряжено с воздействием на почвенную систему агрессивных химических агентов, что приводит к неминуемому искажению получаемых результатов. Кроме того, большинство современных исследований направлено на контроль и оценку общего содержания токсикантов в техногенно - загрязненных почвах. Однако для познания механизмов миграции и биохимической трансформации ПАУ и ТМ, приводящих к их рассеянию и деструкции, представляется крайне перспективным изучение характера их связи с минеральными, органическими и органо-минеральными почвенными частицами.

Цель работы - оценить степень загрязнения фоновых нативных почв г.Москвы и их гранул оденсиметрических фракций полициклическими ароматическими углеводородами и тяжёлыми металлами.

В соответствии с основной целью решались следующие задачи:

1. Изучить характер пространственного и профильного распределения экотоксикантов в почвенном покрове парков г.Москвы;

2. Определить уровни накопления и состав ПАУ и ТМ в репрезентативных образцах дерново-подзолистых почв парков;

3. Исследовать распределение ПАУ и ТМ в илистых (<2 мкм) и лёгких фракциях (< 2 г/см3) образцов дерново-подзолистых почв парков.

Научная новизна работы. Впервые проведён количественный анализ содержания и состава 15 полициклических ароматических углеводородов в гранулоденсиметрических фракциях дерново-подзолистых почв. Выявлены особенности аккумуляции илистыми и лёгкими фракциями почв различных элементов группы тяжёлых металлов. Установлен современный уровень загрязнения почв парков г. Москвы ПАУ и ТМ.

Практическая значимость работы. Сопряжённый анализ собственных экспериментальных результатов и данных литературы, обобщённых в диссертационной работе, по содержанию ПАУ и ТМ в почвах основой для проведения

сравнительной и прогнозной оценки загрязнения почв различных территорий (промышленных, селитебных, парковых и т.п.) г. Москвы этими экотоксикантами.

Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 24-28 мая 2004

г.), международном экологическом форуме «Сохраним планету Земля» (Санкт-Петербург, 1-5 мая 2004 г.), заседаниях учёного совета Почвенного института им. В.В. Докучаева (2003,2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Объём работы. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, включает 24 таблицы, 15 рисунков. Состоит из введения, 5 глав, выводов, приложения. Список литературы содержит 111 наименований источников на русском и иностранных языках.

Автор выражает искреннюю благодарность к.с.х.н. Титовой Н.А.,

д.с.х.н. Фриду А.С., доктору Шульц Э. (UFZ, Германия), к.х.н. Кахнович З.Н., а также коллективам лабораторий химии, биологии и биохимии почв Почвенного института им. В.В. Докучаева за творческую поддержку и внимание при выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Обзор литературы (Главы 1,2)

Глава 1. Общие представления о загрязнении почв тяжёлыми металлами

Представлена характеристика группы тяжёлых металлов, описаны их химические свойства, охарактеризованы содержание и формы тяжёлых металлов в почвах, роль органических веществ в процессах аккумуляции, миграции и трансформации тяжёлых металлов, устойчивость почв к загрязнению тяжёлыми металлами.

Глава 2. Полициклические ароматические углеводороды и аспекты загрязнения ими почв

Даны общие представления о строении и химических свойствах полициклических ароматических углеводородов (полиаренов), процессах их образования, уровнях антропогенной эмиссии ПАУ,

содержании в почвах и растениях, особенностях миграции и аккумуляции, устойчивости почв к загрязнению органическими поллютантами.

Глава 3. Объекты и методы исследований

Объектом исследования были дерново-подзолистые почвы трех парков (парки Сокольники и Тимирязевский, Измайловский лесопарк) г. Москвы, испытывающие сильное техногенное давление в течение длительного времени, а в последние годы - за счет резкого увеличения автотранспортных средств. Отбор индивидуальных образцов (от 34 до 72) из верхнего 0-5 см слоя почв производился по специальной методике с трансекты, расположенной в широтном направлении восток - запад. Из отобранных индивидуальных образцов были составлены 9 смешанных репрезентативных, по 3 из почвенного покрова каждого парка. В таблице 1 представлены основные химические свойства почвенных образцов.

Таблица 1 Химическая характеристика почв парков.

Объекты Сорг, % от массы почвы рН Поглощённые основания, ммоль(+)/100г почвы Иг"' ммоль/ ЮОг почвы (М±йп)

Н20 КС1 Са++ м8++

Измайловский парк 5,2 ±3,0 5,7 ±0,5 5,2 ±1,0 16 ±7 1,7 ±0,3 6 ±2

Парк Сокольники 5,6 ±1,9 5,7 ±1,6 5,1 ±1,9 12 ±5 0,8 ±0,4 7 ±4

Тимирязевский парк 4,3 ±0,9 4,7 ±0,2 3,9 ±0,2 1,9 ±1,3 0,4 ±0,2 10 ±2

'- гидролитическая кислотность

Анализ данных этой таблицы свидетельствует о существенных отличиях значений показателей кислотности почв Тимирязевского парка от таковых Измайловского лесопарка и парка Сокольники.

Определение содержания валовых форм тяжёлых металлов в индивидуальных образцах почв производился на энергодисперсионном рентген-флуоресцентном анализаторе модели ТЕФА-6111 (Ортек), а в смешанных репрезентативных образцах и гранулоденсиметрических фракциях - методом электротермической

атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе Perkin-Elmer 503 с графитовой печью HGA-74 в качестве атомизатора.

Гранулоденсиметрические фракции были выделены из образцов почв по методу Шаймухаметова с соавт. (1984) в модификации Schulz (1999). Содержание органического углерода и азота в образцах почв и фракций определяли на автоматическом CN анализаторе VARIO-EL, Fa. ELEMENTAR.

Из образцов почв и фракций была произведена ускоренная экстракция ПАУ смесью растворителей (прибор ASE-200 Dionex) с последующим инструментальным определением их содержания методом высокопроизводительной жидкостной хроматографии (High Performance Liquid Chromatography, HPLC) (Unger K.K. et al 1989)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Глава 4. Закономерности антропогенного загрязнения нативных почв парков тяжёлыми металлами.

Валовые содержания тяжёлых металлов и мышьяка в исследуемых почвах парков представлены в таблице 2. Значения усреднены по всем контрольным точкам трансект, что даёт достоверные данные среднего содержания тяжёлых металлов в почвах объектов исследования.

Таблица 2. Валовые содержания тяжёлых металлов и мышьяка в исследуемых почвах, мг/кг почвы_ __

Элем. Измайловский парк Парк Сокольники Тимирязевский парк одкх) ПДК* Вал.

РЬ 28,5 ± 2,7 83 ±16 41,3 ± 3,0 65 32

Си 30,8 ± 1,9 58,0 ±9,0 31,4 ±2,2 66 100

Ni 25,4 ±1,8 26,0 ±2,6 26,5 ±2,1 40 -

Zn 89,8 ±11,0 167 ±34 70,0 ±5,2 110 100-40'

Sr 90,0 ±2,0 98,0 ±7,0 103,4 ±2,5 - .

Cd 0,5 ± 0,5 0,6 ±0,1 0,3 ±0,1 1,0 3-5

As 6,2 ±0,6 12,0 ±2,0 9,8 ±4,0 5 2,0

х) - Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжёлых металлов и мышьяка в почвах. Дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК №6229-91 (1995) *** - Беспамятное, Кротов (1985)

Для интегральной характеристики загрязнения почв городов имеется несколько различных подходов.

На основании анализа значительного массива экспериментального материала А.И. Обуховым с соавт. (1989) были предложены эмпирические градации содержания тяжёлых металлов для почв газонов и парков г. Москвы. В соответствии со значениями интервалов эмпирических градаций содержание валовых форм свинца, цинка, меди и кадмия в почвах Измайловского и Тимирязевского парков является повышенным; а в почвах парка Сокольники - на градацию выше - высоким.

Известный суммарный показатель загрязнения почв (Саэт, 1990) не учитывает класс опасности, т.е. степень токсичности химических элементов, что не позволяет отличить педохимические аномалии, образованные сильно токсичными веществами, от аномалий, сформированных слаботоксичными веществами. Поэтому целесообразно использовать более экологически обоснованный показатель: суммарный показатель токсичного загрязнения почв (Большаков с соавт., 1999), рассчитываемый по формуле:

Где С; и Сф - содержание элемента в загрязнённой почве и на фоновой территории, - коэффициент токсичности химического элемента, I - число учитываемых элементов. При подсчёте СПТЗ учитываются только те элементы, у которых Кс> 2.

Суммарный показатель, рассчитанный по валовым формам РЬ, Си, №, Zn, Сй, Со И Авдля почв исследуемых объектов, составил:

Тимирязевский парк............................................................13,6

Измайловский лесопарк......................................................14,3

Парк Сокольники.................................................................29,3

В соответствии с его величинами, выявлены значительные различия в уровнях загрязнения почв парков. Так, Тимирязевский и Измайловский парки имеют практически равные значения СПТЗ и относятся по шкале Ю.Э. Саета (Саэт, 1982) к допустимой категории загрязнения почв, тогда как парку Сокольники соответствует в 2 раза больший суммарный показатель токсичного загрязнения и по оценочной шкале он занимает место на границе умеренно опасной и опасной категории загрязнения почв.

Немаловажно отметить, что содержание свинца в почвах парка Сокольники превышает ОДК в 1,3 раза, цинка - в 1,5 раза, мышьяка -

в 2,4 раза соответственно. Этого не наблюдается в остальных парках, где валовые количества тяжёлых металлов не выходят за пределы ОДК.

В целях исследования многолетней динамики содержания валовых форм тяжёлых металлов мы сопоставили данные, полученные в нашей работе, с аналогичными 1985 года (Плеханова, 2000), таблица 3. Для сравнения использовали усреднённые данные для двух парков. Таблица 3. Изменение содержания валовых форм тяжёлых

металлов в почвах парков г.Москвы.

ТМ Парк Сокольники Парк Измайлово

М± Оп, мг/кг почвы

1985 г х) 2002 г. Кн 1985 г х) 2002 г. Кн

РЬ 76 ±11 83 ±16 1,09 47±12 28,5±2,7 0,6

Си 41 ±12 58 ±9 1,4 31,9±7,9 30,8±1,9 1,0

№ 30±4 26,0±2,6 0,8 30Д±3,2 25,4±1,8 0,8

Ъп. 143±35 167 ±34 1,2 - 89,8± 11 -

'данные И.О. Плехановой (2000)

Представленные данные свидетельствуют о том, что содержание ТМ в почвах парков за прошедшие 17 лет, в пределах межлабораторной ошибки определения, достоверно не изменилось; можно отметить лишь тенденции к увеличению содержания, например, меди и цинка для почв парка Сокольники.(табл. 3). Как известно, изменение количества валовых форм тяжёлых металлов в почвах может быть достоверно зафиксировано лишь за длительные (50 - 200 лет) промежутки времени (Праздников с соавт., 1996). Это является логичным объяснением сложившейся картины и, соответственно, не может свидетельствовать об изменении интенсивности загрязнения почв парков в современный период.

В целях определения закономерностей горизонтального распределения тяжёлых металлов по почвенному покрову парков был произведён анализ их содержания в каждой конкретной репрезентативной пробе, которые соответствовали контрольным точкам широтно-расположенных трансект парков. Для подробного изучения была выбрана трансекта Измайловского лесопарка, как

наибольшая из трёх изученных (3320 м) и, как оказалось, наиболее свободная от влияния точечных источников загрязнения.

В качестве примера рассмотрим распределение меди по направлению выбранной трансекты (рис. 1). 70

0 Н-1-г~——1-1-1-1-—1-1 1 I-1-1-1-1-г--(-г

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 Расстояние, километры

Рис. 1. Распределение меди по направлению трансекты парка Измайлово

Содержание меди, свинца, цинка и других тяжёлых металлов значительно варьирует по направлению трансекты, даже среди близко расположенных точек отбора. Амплитуда колебаний иногда достигает 2-3 кратного размаха. Согласно В. А. Алексеенко (1992), распределение ТМ в почвах города не подчиняется нормальному закону распределения веществ и содержание ТМ может варьировать на 1 - 2 порядка, локально превышая ПДК в 10 - 100 раз. Тем не менее, для исследуемых объектов отчётливо прослеживается резкое снижение содержания цинка и меди на первых 40 - 80 метрах от границы парка.

Для определения тенденций изменения содержания ТМ по направлению трансекты методом геометрической аппроксимации были определены соответствующие полиноминальные кривые (рис. 1). Аппроксимация результатов указывает на снижение содержания всех исследованных тяжёлых металлов по направлению от границы парка к его центру, на протяжённости 500 - 700 метров, которое далее условно стабилизируется.

Выявленный характер поверхностного распределения изучаемых элементов характеризует имеющиеся градиенты переноса загрязняющих веществ, которые велики для меди, цинка, свинца, никеля, немного ниже по мышьяку и практически отсутствуют для стронция. В то же время индивидуальные значения содержания тяжёлых металлов в почве выявляют высокую сложность конечной картины загрязнения, которая формируется множеством, в том числе точечных, их источников.

В целях установления типа профильного распределения ТМ в почвах парков, было произведено определение содержания валовых форм меди и цинка в генетических горизонтах разреза, заложенного в VIII квартале Тимирязевского парка. Для данной почвы, со статистически достоверными различиями, имеет место иллювиально-элювиальный тип распределения тяжёлых металлов, который может указывать на наличие антропогенного загрязнения исследуемых почв, при котором ТМ, поступающие от внешних источников на поверхность почвы, аккумулировались в верхнем слое гор. А1. С течением времени, при вертикальной миграции в условиях подзолообразовательного процесса происходило накопление тяжёлых металлов на иллювиальном барьере горизонта В.

Глава 5. Содержание и состав полициклических ароматических углеводородов и тяжёлых металлов в гранулоденсиметрических фракциях почв парков г. Москвы

5.1 Характеристика исследованных образцов почв и почвенных фракций

В соответствии с методом гранулоденсиметрического фракционирования по Шаймухаметову с соавт. (1984) в модификации Schulz (1999) были выделены илистые фракции мкм с подразделением на ИЛ1 (<1 мкм) и ИЛ2 (1-2 мкм), денсиметрические фракции с плотностью <2 г/см3 с подразделением на легкие ЛФ1 (<1,8 г/см3) и ЛФ2 (1,8-2,0 г/см3), а также растительные остатки (РО) и остаток после выделения всех фракций (ФО).

и

Результаты по количественному выходу фракций из почв парков представлены на рис.2.

■ РО "ИЛ! ПИЛ2 □ ЛФ1 ИЛФ2 ПФО

Рис. 2. Выход масс компонентов при гранулоденсиметрическом фракционирования почв.

Выход илистых фракций <2 мкм в среднем по почвам всех парков составил около 12%, легких фракций с плотностью <2 г/см3 - 5,6%, а остатка после выделения всех фракций - 77% от массы почвы.

Анализ данных рис.2 указывает на некоторые отличительные особенности по выходу ИЛ1, ИЛ2 и ЛФ1 из образцов почв различных парков. Так, минимальное содержание ИЛ1 отмечено в почвах парка Сокольники. Почвы Измайловского лесопарка отличаются наибольшим содержанием ИЛ2. Масса ЛФ1 в почвах Измайловского лесопарка и парка Сокольники примерно одинакова, а в почвах Тимирязевского парка ее в 1,5 раза меньше.

Для анализа процессов сорбции, миграции и трансформации полиаренов и тяжелых металлов существенное значение имеют параметры гумусового состояния исследованных почв, часть которых отображена на рис 3. Материалы изучения гумусового состояния гор. А1 городских дерново-подзолистых почв на основе метода гранулоденсиметрического фракционирования позволяют отметить его наиболее характерные черты.

Сравнение средних значений Сорг в почве в целом и во фракциях (рис.3) не выявило достоверных отличий (Р=0,95) между таковыми различных парков г. Москвы, что позволяет выборку по всем параметрам гумусового состояния почв трех парков рассматривать как единую.

Рис, 3. Содержание органического углерода в гранулоденси-метрических фракциях и исходной почве.

Органическое вещество дерново-подзолистых почв парков в основном состоит из такового илистых фракций <2 мкм (37%) и легкой фракции с плотностью <1,8 г/см3 (36%). Согласно Травниковой с соавт. (1992), органические вещества, входящие в состав легких фракций (постмортальные остатки растительного, животного, микробного происхождения, комплексно-гетерополярные соли высокомолекулярных гуминовых кислот и гумусовые угли) и ила (органо-глинистые комплексы относительно более

низкомолекулярных гумусовых кислот) являются основными слагаемыми его уровня в любой почве.

Обогащённость органического вещества исследуемых почв азотом в соответствии с градациями Гришиной, Орлова (1978) - очень низкая (^/N>16). По степени обогащённости азотом органического вещества

(C/N) гранулоденсиметрические фракции располагаются в следующем порядке:

Судя по показателю обогащения углеродом Esoc =8,8 (Esoc=Copr фракции, % от массы фракции/Сорг почвы, % от массы почвы), ЛФ1 характеризуется максимальной обогащённостью органическим веществом. Обогащённость органическим веществом фракций ИЛ1, ИЛ2 и ЛФ2 приблизительно одинакова (Esoc -3,0-3,1), но существенно ниже, чем таковая ЛФ1.

При фракционировании почвы по методу Шаймухаметова с соавт. (1984) выделяется только ил <1 мкм, а в случае использования этого метода в модификации Schulz (1999) дополнительно выделяется и ил 1-2 мкм. При первом способе разделения дерново-подзолистых почв на фракции ЛФ1 содержит 31-38% Сорг (% от массы фракции) (Травникова, 1992), в случае же использования модифицированного метода согласно нашим данным (рис.2) эта фракция содержит в среднем 45% Сорг. Если принять переводной коэффициент с углерода на органическое вещество округленно равным 2 (Пономарёва, Плотникова, 1967; Когут, Фрид, 1993), то данная фракция содержит около 90% органического вещества. Следовательно, используя метод Шаймухаметова с соавт. (1984) в модификации Schulz (1999), способом только физического фракционирования, исключая химическую экстракцию, удалось получить из почвы весьма низкозольного органического вещества.

Следует отметить, что почвы Тимирязевского парка содержат в 4-5 раз больше гумуса и в 2-3 раза Сорг в иле, чем пахотные почвы длительного опыта ТСХА, имеющие подобный гранулометрический состав (Травникова, 1992). Это происходит за счёт того, что в почвы парков поступают большие количества растительных остатков и эти почвы не подвергаются обработке.

5.2 Содержание и состав полициклических ароматических углеводородов в гранулоденсиметрических фракциях почв

Многолетние токсикологические исследования позволили обозначить соединения группы ПАУ, которые необходимо постоянно

контролировать, как с точки зрения их собственной токсичности, так и с позиции наиболее вероятного поступления в окружающую среду. Так, например, Агентство по охране окружающей среды США ( ЕРА US) рекомендует контролировать 16 соединений из группы ПАУ в отбираемых природных пробах (пит. Baгtulewicz J. et з1., 1997) В России же мониторинг осуществляется только за одним соединением подобного класса - бензо[а]пиреном.

Нами проанализированы результаты исследований по содержанию и составу 15 ПАУ (нафталин, аценафтен, флуорен, фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, бензо [а] антрацен, хризен, бензо[Ь]флуорантен, бензо [к] флуорантен, бензо [а] пирен,

дибегоо[а,Ь]антрацен, беюо[&Ь,1]перилен, индено[1,2,3-с<1]пирен) из 16 (кроме аценафтилена), рекомендуемых к мониторингу в объектах окружающей среды ЕРА US.

Определение содержания различных индивидуальных соединений ПАУ в почвах и фракциях было выполнено в 4 - 6 аналитических повторностях, и во всех случаях была получена удовлетворительная воспроизводимость результатов.

Проведенный предварительный анализ полученных экспериментальных данных по содержанию ПАУ в почвах и фракциях, как в целом по всей группе, так и по индивидуальным соединениям не выявил достоверных различий между почвами отдельных парков. Поэтому анализируются обобщенные данные по почвам трех парков (т.е. по 9 смешанным репрезентативным образцам почв), которые представлены в табл.4. В данной таблице представлены 7 из 15 изученных веществ, как отличающиеся наибольшей токсичностью и высоким содержанием.

Общее содержание ПАУ в почвах парков г. Москвы составило 2773±1376 мкг/кг почвы. Для сравнения отметим, что пахотные почвы, расположенные в 3-5 км от Москвы содержат 298- 2270 мкг ПАУ/кг почвы, а в 40 км от Москвы - 70-434 мкг ПАУ/кг почвы (Никифорова, Алексеева, 2004).

Таблица 4. Содержание и состав некоторых полициклических ароматических углеводородов в гранулоденсиметрических

ПАУ Фракции М ± Оп Медиана Нижний квартиль Верхний квартиль Размах

1 2 3 4 5 б 7

Фенантрен ПЧ*) 337,7 ± 65,1 428,5 ± 101,2 611,4 ± 126,7 791,4 ± 218,6 1387,6 ± 443,1 1389,5 ± 517,3 9,2 ± 3,4 312,6 272,9 360,2 87,2

РО 430,6 348,9 535,3 186,4

ИЛ 1 628,4 585,6 647,7 62,1

ИЛ 2 769,4 644,2 953,5 309,4

ЛФ1 1414,2 1109,2 1583,1 473,9

ЛФ2 1254,3 1089,6 1676,9 587,3

ФО 9,3 V 12,8 5,5

Антрацен ПЧ 50,2 ± 20,7 62,7 ± 18,3 60,7 ±25,9 89,2 ± 48,5 85,4 ± 34,6 57,9 ± 36,0 0,4 ±0,2 43,8 29,7 52,3 22,6

РО 72,1 44,9 82,9 37,9

ИЛ 1 49,1 41,3 90,5 49,2

ИЛ 2 62,7 38,2 139,0 100,8

ЛФ1 89,2 59,8 116,8 57,0

ЛФ2 44,8 29,0 72,8 43,8

ФО 0,4 0,2 0,6 0,3

Флуорантен ПЧ 510,0 ± 223,8 754,5 ± 358,7 1008,4 ± 309,5 1391,0 ± 526,1 941,9 ± 240,0 1111,0 ± 263,9 9,7 ± 2,2 403,6 324,2 486,0 161,8

РО 632,7 470,4 762,0 291,6

ИЛ 1 853,2 694,5 1317,0 622,4

ИЛ 2 1125,9 935,7 1842,9 907,2

ЛФ1 972,8 827,4 1114,4 286,9

ЛФ2 1133,2 948,4 1327,1 378,8

ФО 9,2 7,0 10,6 3,7

Пирен ПЧ 501,2 ± 300,8 771,1 ± 530,3 880,6 ± 467,1 1315,9 ± 772,1 489,0 ±118,7 556,5 ± 185,4 5,3 ± 2,1 372,0 288,0 443,3 155,3

РО 537,1 520,4 781,6 261,2

ИЛ 1 602,0 520,6 1057,4 536,8

ИЛ 2 828,9 600,8 1681,0 1080,2

ЛФ1 488,7 460,0 531,8 71,8

ЛФ2 643,3 390,1 740,5 350,4

ФО 4,7 3,9 7,2 3,3

I 2 3 4 5 б 7

Бензо[а]антрацен ПЧ 153,3 ±119,4 230,3 ± 232,2 252,1 ±216,0 404,1 ± 348,9 99,2 71,9 127,8 55,8

РО 126,1 90,9 210,2 119,4

ИЛ 1 135,3 110,5 345,5 235,0

ИЛ 2 161,5 129,7 510,9 381,1

ЛФ1 93,1 ±34,8 59,3 ± 21,1 1,0 ± 0,7 93,7 63,7 133,3 69,6

ЛФ2 63,4 48,3 78,4 30,1

ФО 0,7 0,4 1,3 0,9

ad 1 -в-Г—« £L о £ <0 М ПЧ 217,7 ± 125,7 331.7 ±236,1 556.3 ± 264,9 743.4 ± 413,2 189.8 ± 37,7 120,8 ± 25,8 2,4 ± 0,7 158,7 123,8 199,6 75,9

РО 241,3 179,0 346,3 167,3

ИЛ 1 362,3 332,8 770,6 437,7

ИЛ 2 484,9 390,3 929,8 539,4

ЛФ1 183,0 174,4 197,5 23,1

ЛФ2 119,6 96,8 150,6 53,8

ФО 2,1 1,8 2,8 0,9

Бензо[а]пирен ПЧ 173.4 ± 116,7 300,0 ± 238,5 272.5 ± 210,6 450,4 ± 405,0 96.1 ±45,3 60.2 ± 27,3 1,2 ± 0,6 118,1 62,7 270,1 207,3

РО 200,8 179,2 283,5 104,4

ИЛ 1 259,4 77,6 340,9 263,3

ИЛ 2 264,5 141,9 565,9 424,0

ЛФ1 90,9 55,9 145,5 89,7

ЛФ2 54,7 40,3 68,4 28,1

ФО 1,3 0,7 1,7 1,0

х> - ПЧ - исходная почва

Анализ полученных данных показал, что основными загрязнителями почв из 15 изученных являются флуорантен (18,4% от общей суммы содержания ПАУ), пирен (18,1%) и фенантрен (12,2%). Далее следуют хризен, индено[1,2,3 -сфпирен, бензо [Ь]флуорантен, бензо[а]пирен, которых в почвах содержится от 260 до 170 мкг/кг почвы или 9,4-6,1% от общей суммы содержания всех ПАУ, а остальных полиаренов - < 150 мкг/кг почвы или < 5,4 %.

Нами проведена сравнительная оценка изменения содержания 5 ПАУ в почвах г. Москвы за 1993-2002 гг., результаты которой представлены в таблице 5.

Таблица 5. Содержание различных ПАУ в почвах г. Москвы, мкг/кг

ПАУ 1993 г. Среднее значение (min - max)*** 2002 г. Среднее значение (min - max)*'

Флуорантен 160(430-30) 510(1120-240)

Пирен 105(160-50) 500(1400-180)

Бензо [Ь]флуорантен 80(90-25) 220(580-80)

Бегоо[к]флуорантен 30(50-10) 100(290-30)

Бензо[а]пирен 40(80-25) 170(490-40)

30 данные авторов по почвам парков г.Москвы

'данные из проекта INTAS-93-1168по почвам 8 объектов г.Москвы

Анализ данных этой таблицы показывает значительное увеличение содержания всех ПАУ за последние 9 лет. Несмотря на некоторую условность сопоставления, возрастание загрязнения почв Москвы ПАУ следует признать объективно установленным фактом. Содержание наиболее опасного органического токсиканта -бензо[а]пирена возросло в среднем более чем в 4 раза и в 8 раз превысило ПДК по этому загрязнителю, принятые в России (САНПиН 42-128-4433-87). В то же время следует отметить весьма значительные различия по величине ПДК для бензо[а]пирена, принятых в разных странах. Так, если в России она составляет 20 мкг/кг почвы (общесанитарный показатель), то в Германии ("Richt-und Grenzwerte im deutschen und europ&ischen Umweltrecht/ Version 5.7", 2002) для почв детских площадок - 2000 мкг/кг почвы, городских парков - 10000 мкг/кг почвы и промышленных территорий - 12000 мкг/кг почвы. Из этого следует, что по европейским нормативам загрязнение почв Москвы в 1993 и в 2002 гг. бензо[а]пиреном практически отсутствует. Все сказанное вызывает необходимость согласования, усовершенствования и разработки новых единых общеевропейских нормативов по ПДК органических загрязняющих веществ в почвах.

Благодаря низкой растворимости в воде, миграция молекул полиаренов в почвах осуществляется вместе с тонкодисперсными частицами, в составе сорбционных органических и органо-

минеральных комплексов, т.е. физико-механическим путем. Имеются также указания на то, что при определенных условиях ПАУ способны вовлекаться в биологический круговорот (Современные проблемы загрязнения почв", МГУ - 2004).

В связи с этим представляется весьма перспективным изучение распределения полиаренов по илистым и легким фракциям дерново-подзолистых почв городских парков.

Максимальное количество ПАУ сконцентрировано в илистых фракциях (ИЛ1 - 5411±2430 мкг/кг фрЯ2ций709±3944 мкг/кг

фракции). Общее содержание суммы ПАУ в ЛФ1 и ЛФ2 составляет соответственно 4039±925 и 3826±1044 мкг/кг фракции, а в РО -мкг/кг фракции. Остаток после выделения всех фракций, масса которого абсолютно превалирует над остальными фракциями и составляет в среднем 77 % от массы почвы, но содержащий всего 0,24% Сорг от массы фракции или около 4% от общего органического углерода почвы, обладает минимальной сорбционной способностью, связывая только 37± 12 мкг/кг фракции.

С учетом массы выделенных фракций распределение валового количества ПАУ по гранулоденсиметрическим фракциям следующее (мкг ПАУ/кг почвы): ИЛ2 - 434±184; ИЛ1 - 384±118; ЛФ1 - 179±46;

Детальная информация по содержанию и составу индивидуальных ПАУ в гранулоденсиметрических фракциях почв представлена в табл.4.

Учитывая недостаточно высокую уверенность даже в симметричности распределения по индивидуальным ПАУ и небольшой объем выборок, представленные в этой таблице статистические критерии мы рассчитали двумя способами, а именно для нормального распределения экспериментальных результатов и более общего несимметричного распределения данных.

Анализ таблицы 4 убедительно свидетельствует о более значительной сорбционной способности илистых фракций по

отношению к абсолютному большинству индивидуальных ПАУ по сравнению с таковой легких фракций. Так, например, содержание пирена в ИЛ1 в 1,8 раза выше, чем в ЛФ1 и в 1,6 раза по сравнению с таковым ЛФ2, а в ИЛ2 оно превосходит его еще более значительно -в 2,7 и 2,4 раза, чем в ЛФ1 и ЛФ2, соответственно.

Особенно наглядно характеризует сорбционную способность почвенных фракций по отношению к органическим поллютантам коэффициент относительного накопления ПАУ (КПАУ), рассчитываемый как отношение содержания полиаренов во фракции (мкг/кг фракции) к их содержанию в почве (мкг/кг почвы).

Выполненные нами расчеты обобщенного КПАУ

гранулометрических фракций почв, на основании экспериментальных данных, позволили выстроить закономерный ряд по этому коэффициенту - ИЛ2 (2,58) > ИЛ1 (1,84) > ЛФ1 (1,24) > ЛФ2 (1,02). Причем, различия между коэффициентами для легких и илистых фракций, установленные на основании разностного метода (Доспехов, 1985), являются достоверными (Р=0,95). Исключение из этой закономерности отмечено для легких 2-3-ядерных полиаренов -фенантрена и нафталина. Илистые фракции связывают меньшие количества этих ПАУ, чем легкие.

5.3 Закономерности распределения тяжёлых металлов по гранулоденсиметрическим фракциям почв

Как указывает ряд исследователей (Травникова, Кахнович, Большаков и др., 2000), основная масса поступающих в почву загрязняющих веществ, содержащих №, Си и РЬ, претерпевает трансформационные преобразования, частично путём включения в биологический круговорот через живую биомассу, последующие процессы трансформации её постмортальных остатков и вовлечения в состав прогумусовых и гумусовых веществ (ЛФ), частично через сорбцию на минеральных и органических поверхностях илистых частиц.

В целях детализации роли органо-минеральных составляющих почвы в процессах накопления, трансформации, аккумуляции и миграции ряда тяжёлых металлов было произведено определение их содержания в гранулоденсиметрических фракциях исследуемых дерново-подзолистых почв парков (таблица 6).

Таблица 6. Содержание и состав тяжёлых металлов в гранулоденсиметрических фракциях почв парков г. Москвы, мг/кг фракции

Элемент Фракция М ± (т Медиана Нижний квартиль д В « * и н II к

РЬ ПЧХ) 47 ± 27 36 26 52 26

РО 96 ± 75 70 53 85 32

ИЛ1 196 ± 126 130 104 197 93

ИЛ2 183 ± 127 108 102 186 85

ЛФ1 204 ± 135 170 108 204 96

ЛФ2 78 ± 55 60 51 68 17

ФО 14,3 ± 5,7 12,6 10,0 15,0 5,0

Сй ПЧ 0,5 ± 0,2 0,4 0,3 0,6 0,3

РО 1,6 ± 0,7 1,2 1,0 2,3 1,3

ИЛ1 1,4 ± 0,6 1,1 1,1 1,8 0,7

ИЛ2 1,7 ± 0,9 1,3 0,9 2,5 1,6

ЛФ1 0,6 ± 0,4 0,6 0,3 0,8 0,5

ЛФ2 0,4 ± 0,2 0,3 0,2 0,5 0,3

ФО 0,1 ± 0,0 0,1 0,1 ОД 0,0

Си ПЧ 46 ± 8 45 38 56 18

РО 90 ± 28 73 66 117 51

ИЛ1 143 ± 42 116 106 166 60

ИЛ2 144 ± 38 143 103 163 60

ЛФ1 210 ± 98 139 125 216 91

ЛФ2 89 ± 24 90 61 110 49

ФО 36 ± 16 32 25 43 17

' - ПЧ - исходная почва

Полученные экспериментальные данные (табл. 6) свидетельствуют о преобладающем номинальном накоплении тяжёлых металлов в

гранулоденсиметрических фракциях по сравнению с исходной почвой.

В целях аналитического рассмотрения аспектов распределения тяжёлых металлов по отдельным гранулоденсиметрическим фракциям, нами были рассчитаны коэффициенты накопления тяжёлых металлов фракциями по отношению к исходной почве (Кн). Анализ рассчитанных коэффициентов накопления (рис. 4) выявил существенные отличия типов распределения отдельных исследуемых тяжёлых металлов по гранулоденсиметрическим фракциям почв. Так, накопление кадмия в РО и илистых фракциях (ИЛ1, ИЛ2) практически одинаково (Кн = 2,9 - 3,5), в то же время лёгкие фракции накапливают его в 2,3 - 4,4 раза меньше. Иная картина наблюдается для свинца, в данном случае практически равнозначны уровни накопления свинца во фракциях ИЛ1, ИЛ2 и ЛФ1, а РО и ЛФ2 накапливают его в 2,0 - 2,6 раза меньше.

Рис. 4. Коэффициенты накопления тяжёлых металлов грануло-денсиметрическими фракциями

Наиболее интересный, на наш взгляд, характер распределения, имеет медь. Несмотря на то, что статистически достоверных различий в накоплении меди илистыми и лёгкими фракциями не выявлено

(рис.4), имеются тенденции (Р = 0,60) к преобладающему накоплению меди в лёгкой фракции ЛФ1, в которой её содержится на 40% больше, чем в иле. Эти данные в полной мере согласуются с результатами, полученными Травниковой с соавт. (2000).

Выводы

1. Среднее содержание валовых форм свинца в почвах парка Сокольники превышает ОДК в 1,3 раза, а ПДКвадфор,,, в 2,6 раза. Для почв этого парка также отмечено превышение значений ОДК цинка более, чем в 1,5 раза. Содержания валовых форм свинца, меди, никеля, цинка, кадмия в почвах Тимирязевского и Измайловского парков находятся ниже соответствующих значений предельно- и ориентировочно допустимых концентраций.

2. Среднее содержание мышьяка на всех исследуемых почвах превышает значения ОДК: в Измайловском парке в 1,2 раза, в Тимирязевском парке в 2 раза, в парке Сокольники - в 2,4 раза.

3. На основе эмпирических градаций и расчёта суммарного показателя токсичного загрязнения (СПТЗ), исследуемые парки по уровням загрязнения ТМ можно расположить в следующей последовательности: парк Измайлово < Тимирязевский парк « парк Сокольники.

4. Содержание свинца, меди, цинка и других тяжёлых металлов значительно варьирует по направлению трансекты, проложенной от границы к центру массива Измайловского лесопарка. Амплитуда колебаний, даже среди близко расположенных точек отбора, иногда достигает 2-3 кратного размаха. Отчётливо прослеживается резкое снижение содержания цинка и меди на первых 40 - 80 метрах от границы парка

5. Распределение свинца, меди, кадмия и никеля по гранулоденсиметрическим фракциям почв имеет индивидуальный характер и, видимо, в большей степени зависит от свойств конкретных элементов. Установлены тенденции (при р=0,60) к

преобладающему накоплению меди в составе ЛФ1 (< 1,8 г/см -3). Большинство исследуемых тяжёлых металлов (РЬ, Сф имеют тенденции к накоплению в составе илистых фракций почвы.

6. Установлено, что общее содержание суммы 15 ПАУ в дерново-подзолистых почвах парков г. Москвы составило 2770± 1380 мкг/кг почвы.

7. Показано, что за последние 9 лет содержание 5 соединений группы ПАУ в почвах города Москвы многократно увеличилось. А концентрация наиболее опасного органического токсиканта -бензо[а]пирена возросла в среднем более чем в 4 раза и в 8 раз превысила ПДК, принятые в России.

8. Выявлены закономерности связывания индивидуальных ПАУ илистыми и легкими фракциями дерново-подзолистых почв парков. Показано, что илистые фракции <2 мкм сорбируют значительно больше ПАУ, чем легкие фракции с плотностью < 2 г/см3 и почва в целом. Причем, максимальной способностью связывать эти органические поллютанты обладает илистая фракция 1-2 мкм.

9. Распределение фенантрена и нафталина в изучаемой системе имеет свои особенности, а именно максимальный коэффициент концентрации приходится на лёгкие фракции, в которых их содержание в 1,7 -1,8 раза больше по сравнению с илом.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Галактионов А.Ю., Когут Б.М. Кахнович З.Н. Пространственное распределение тяжёлых металлов по почвам парков г. Москвы // Сборник тезисов международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв». Москва: МГУ, 2004 -с.38-39

2. Когут Б.М., Шульц Э., Галактионов А.Ю. Полициклические ароматические углеводороды в почвах парков г. Москвы: содержание и распределение по гранулоденсиметрическим фракциям // Сборник

тезисов международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв». Москва: МГУ, 2004 - с. 226

3. Галактионов А.Ю., Когут Б.М. Кахнович З.Н. Содержание полициклических ароматических углеводородов и тяжелых металлов в почвах парков г. Москвы // Доклады международного экологического форума «Сохраним планету Земля». Санкт-Петербург, 2004г.-с. 157-159

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс?' Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 19.10.2004 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л. 1,75. Тираж 100 экз. Заказ 429. Тел. 939-3890,939-3891,928-1042. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Р214 6 3

РНБ Русский фонд

2005-4 22760

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Галактионов, Алексей Юрьевич

Введение.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Общие представления о тяжёлых металлах в почвенном покрове.

1.1 Характеристика группы тяжёлых металлов. Химические свойства.

1.2 Содержание и формы тяжёлых металлов в почвах.

1.3 Роль органических веществ почвы в процессах аккумуляции, миграции и трансформации тяжёлых металлов. is

1.4 Устойчивость почв к загрязнению тяжёлыми металлам.

2. Полициклические ароматические углеводороды и аспекты загрязнения ими почв.

2.1 Общие представления о строении и химических свойствах ПАУ.

2.2 Источники поступления полициклических ароматических углеводородов. Биологические свойства. Подходы к нормированию содержания ПАУ в природных средах.

2.3 Содержание полициклических ароматических углеводородов в почвенном покрове.

2.4 Особенности миграции и аккумуляции полиаренов и распределения их в почвах.

2.5 Уровни накопления ПАУ в растениях.

2.6 Устойчивость почв к загрязнению полициклическими ароматическими углеводородами.

3. Объекты и методы исследований:

3.1 Объекты исследования.

3.2 Методы исследования.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4. Закономерности антропогенного загрязнения натнвных почв парков тяжёлыми металлами. Экспериментальная часть.

4.1 Оценка современных уровней накопления тяжёлых металлов в почвах парков. Многолетняя динамика содержания валовых форм.

4.2 Закономерности поверхностного и профильного распределения тяжёлых металлов в исследуемых почвах.

5. Содержание и состав полициклических ароматических углеводородов и тяжёлых металлов в гранулоденсиметрических фракциях почв парков г. Москвы.

5.1 Характеристика выделенных гранулоденсиметрических фракций почв.

5.2 Распределение полициклических ароматических углеводородов по гранулоденсиметрическим фракциям почв.

5.2.1 Оценка загрязнения почв парков полициклическими ароматическими углеводородами.

5.2.2 Закономерности распределения ПАУ по гранулоденсиметрическим фракциям почв.

5.3 Закономерности распределения тяжёлых металлов по гранулоденсиметрическим фракциям почв.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Распределение и состав полициклических ароматических углеводородов и тяжелых металлов в гранулоденсиметрических фракциях почв парков г. Москвы"

Одной из важнейших задач охраны окружающей среды является снижение уровня поступления загрязняющих веществ различного состава и происхождения и контроль над ними.

Сокращение производственной деятельности в России (закрытие предприятий, рудников, перерабатывающих комплексов), а также переход в других странах на современные безотходные технологии производства, выводит на первый план проблему загрязнения природных сред токсикантами автомобильного происхождения. Только за последние 10 лет количество автомобилей в Москве выросло в 10 раз, до 2005 года ожидается рост ещё более чем в 3 раза (Отчёт Минпромнауки, 2002г.). Это не может не сказаться на росте антропогенной нагрузки на окружающую среду.

В составе загрязнителей, выбрасываемых автомобильным транспортом, наибольшее значение имеют тяжёлые металлы (ТМ) и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Полициклические ароматические углеводороды являются одними из наиболее распространенных, токсичных и мобильных поллютангов в окружающей среде. Образуясь при сжигании топлива и других термических процессах, ПАУ поступают на поверхность почв и водоемов с аэрозолями. К основным же элементам-загрязнителям урбанизированных территорий относятся Zn, РЪ, Cd, Ni, Си и другие тяжёлые металлы. Почвенный покров является главным компонентом ландшафта, депонирующим ПАУ и ТМ. Именно от свойств почв в значительной степени зависят интенсивность накопления, формы нахождения, возможность консервации и последующей мобилизации данной группы органических соединений в окружающей среде [16, 52]

Высвобождаясь в окружающую среду, эти вещества так или иначе попадают на поверхность почвы и далее включаются в разнообразные внутрипочвенные процессы. Очевидна необходимость изучения механизмов трансформации, миграции и аккумуляции поллютангов в почве, исследование закономерности распределения их по компонентам почвы, выявление уровней и динамики загрязнения почв.

Изучение внутрипочвенных процессов преобразования загрязняющих веществ связано с трудностями в исследовании взаимодействия поллютантов с отдельными компонентами почвы. Применение традиционных методов изучения сопряжено с воздействием на почвенную систему агрессивных химических агентов, что приводит к неминуемому искажению получаемых результатов. Кроме того, большинство современных исследований направлено на контроль и оценку общего содержания токсикантов в техногенно - загрязненных почвах. Однако для познания механизмов миграции и биохимической трансформации ПАУ, приводящих к их рассеянию и деструкции, представляется крайне перспективным изучение характера их связи с минеральными, органическими и органо-минеральными почвенными частицами.

Предложенный в данной работе метод физического фракционирования почвы позволяет в той или иной мере решить эти проблемы, как то: выделение практически беззольного органического вещества почвы механическим способом; возможность изучения органно-минеральных комплексов не подвергающихся в процессе выделения воздействию активных химических реагентов и т.п.

Актуальность проблемы заключается в необходимости определения текущих уровней загрязнения городских биоценозов основными видами токсикантов, где почва играет исключительную биосферную роль, и изучении преобразования загрязнителей в почве, возможностей включения их в биологический и геологический круговорот веществ имеет при этом особое значение.

Автор выражает искреннюю благодарность к.с.х.н. Н.А. Титовой, д.с.х.н. А.С. Фриду, Шульц Э. (UFZ, Германия), к.х.н. З.Н. Кахнович, д.с.х.н. В.А. Большакову, а также коллективам лабораторий химии, биологии и биохимии почв Почвенного института им. В.В. Докучаева за творческую поддержку и внимание при выполнении работы.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Галактионов, Алексей Юрьевич

Выводы

1. Среднее содержание валовых форм свинца в почвах парка Сокольники превышает ОДК в 1,3 раза, а ГЩКвал форм в 2,6 раза. Для почв этого парка также отмечено превышение значений ОДК цинка более, чем в 1,5 раза. Содержания валовых форм свинца, меди, никеля, цинка, кадмия в почвах Тимирязевского и Измайловского парков находятся ниже соответствующих значений предельно-и ориентировочно допустимых концентраций.

2. Среднее содержание мышьяка на всех исследуемых почвах превышает значения ОДК: в Измайловском парке в 1,2 раза, в Тимирязевском парке в 2 раза, в парке Сокольники - в 2,4 раза.

3. На основе эмпирических градаций и расчёта суммарного показателя токсичного загрязнения (СПТЗ), исследуемые парки по уровням загрязнения ТМ можно расположить в следующей последовательности: парк Измайлово < Тимирязевский парк « парк Сокольники.

4. Содержание свинца, меди, цинка и других тяжёлых металлов значительно варьирует по направлению трансекты, проложенной от границы к центру массива Измайловского лесопарка. Амплитуда колебаний, даже среди близко расположенных точек отбора, иногда достигает 2-3 кратного размаха. Отчётливо прослеживается резкое снижение содержания цинка и меди на первых 40 - 80 метрах от границы парка.

5. Распределение свинца, меди, кадмия и никеля по гранулоденсиметрическим фракциям почв имеет индивидуальный характер и, видимо, в большей степени зависит от свойств конкретных элементов. Установлены тенденции (при р=0,60) к преобладающему накоплению меди в составе ЛФ1 (< 1,8 г/см Большинство исследуемых тяжёлых металлов (РЪ, Ni, Cd) имеют тенденции к накоплению в составе илистых фракций почвы.

6. Установлено, что общее содержание суммы 15 ПАУ в дерново-подзолистых почвах парков г. Москвы составило 2770±1380 мкг/кг почвы.

7. Показано, что за последние 9 лет содержание 5 соединений группы ПАУ в почвах города Москвы многократно увеличилось. А концентрация наиболее опасного органического токсиканта - бензо[а]пирена возросла в среднем более чем в 4 раза и в 8 раз превысила ПДК, принятые в России.

8. Выявлены закономерности связывания индивидуальных ПАУ илистыми и легкими фракциями дерново-подзолистых почв парков. Показано, что илистые фракции <2 мкм сорбируют значительно больше ПАУ, чем легкие фракции с плотностью < 2 г/см3 и почва в целом. Причем, максимальной способностью связывать эти органические поллютанты обладает илистая фракция 1-2 мкм.

9. Распределение фенантрена и нафталина в изучаемой системе имеет свои особенности, а именно максимальный коэффициент концентрации приходится на лёгкие фракции, в которых их содержание в 1,7 - 1,8 раза больше по сравнению с илом.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Галактионов, Алексей Юрьевич, Москва

1. Александрова Л.Н. Дорфман Э.Н. Юрлова О.В. Органоминеральные производные гумусовых кислот в почве. «Зап. Ленинградский с.-х. Институт» 1970г. т. 142.-с.157-198

2. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Москва: «Агропромиздат» 1987 г. 140с.

3. Алексеенко В. А. и др. Цинк и кадмий в окружающей среде. Москва: «Наука» 1992 г. 197с.

4. Аналитическое обеспечение мониторинга гумусового состояния почв: методические рекомендации / Когут Б.М., Фрид А.С., Большаков В. А. (ред.) и др. Москва: «РАСХН», 1993 г. 74 с.

5. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985г.

6. Большаков В. А., Водяницкий Ю. Н., Борисочкина Т. И., Кахнович 3. Н., Мясников В. В. Методические рекомендации по оценке загрязнённости городских почв и снежного покрова тяжёлыми металлами. Москва: Почвенный ин-т им, В. В. Докучаева 1999г. 32 с.

7. Большаков В.А., Краснова Н.М., Борисочкина Т.М. и др. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжёлыми металлам:источники, масштабы, рекультивация. Москва: Изд-во Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. 1993г. 92 с.

8. Большая химическая энциклопедия. БХЭ. Москва: изд. «Советская энциклопедия». 1988 1993 г.г., 1 - 5 т. - 2600 с.

9. П.Ванюшина А. Я., Травникова Л.С. Органо-минеральные взаимодействия в почвах // Почвоведение 2003г. №4 М.: «Наука», 2003г. с. 418 - 428

10. Воробейчпк Е.Л. Экологическое нормирование токсических нагрузок на наземные экосистемы. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук. Екатеринбург: Уральская ГСХА, 2003г. 48 с.

11. Габов Д.Н., Безносиков В. А., Кондратенок Б.М. Полициклические ароматические углеводороды в почвах фоновых территорий // Сборник тезисов международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» Москва: МГУ, 2004 с. 36 - 38

12. Геннадиев А. Н., Козин И. С., Пиковский Ю. И. Педохимия полициклических ароматических углеводородов. // Почвоведение 1997 г. № з М.: «Наука». 1997 г.- с. 290 300

13. Геннадиев А. Н., Козин И. С., Шурубор Е. П., Теплицкая Т. А. Динамика загрязнения полициклическими ароматическими углеводородами и индикация состояния почвенных экосистем // Почвоведение 1990г. №10 М.: «Наука», 1990г. с. 75 - 85

14. Геодезия / Голубкин В.М., Соколова Н.И., Палехин И.М. и др. Москва: «Недра», 1975г.-493с.

15. Герасимов Г.Я., Росляков П.В. Моделирование кинетики образования полициклических ароматических углеводородов ъ пылеугольном факеле //

16. Вестник московского университета. Сер. 2. Химия, 1999г. Т.40. №1 с. 56 -59

17. Горбатов B.C., Зырин И.Г., Обухов А.И. Адсорбция почвой цинка, свинца и кадмия // Вестник МГУ, Серия 17, почвоведение 1988г. № 1 с. 10 -15.

18. Горбатов B.C., Обухов А.И. Динамика трансформации малорастворимых соединений Zn, Pb, Cd в почвах. // Почвоведение 1989г. №6 М.: «Наука», 1989 г.

19. Грачева Н.М. Влияние антропогенного загрязнения на лесорастительные свойства дерново-подзолистых почв. Диссертация на соискание учёной степени кандидата с. х. наук. I ТСХА. Москва 1992г. -160с.

20. Гречин И. П. Почвы Лесной опытной дачи ТСХА. // Известия ТСХА 1957г. № 1 (14) с. 118-127

21. Гришина Л. А, Орлов Д.С. Система показателей гумусового состояния почв // Проблемы почвоведения. Москва: «Наука», 1978 с. 42 - 47

22. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Москва: «Агропромиздат» 1985г. -355 с.

23. Зырин Н.Г., Сердюкова А.В., Соколова Т.А. Сорбция свинца и состояние поглощённого элемента в почвах и почвенных компонентах /7 Почвоведение, 1989 №4 (отдельный оттиск). Москва: АН СССР, 1989г. с.39 -44

24. Игуменцев А Н. Энергодисперсионный рентген-флуоресцентный анализ с радиоизотопными источниками в исследованиях по физике твердого тела (резюме). Минск: Институт физики твердого тела и полупроводников ИФТТП, 2003г. 2 с.

25. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва растение. Новосибирск: Издательство «Наука», сибирское отделение. 1991г. - 151с.

26. Карпухин А.И. Комплексные соединения гумусовых кислот с тяжёлыми металлами // Почвоведение, 1998, № 7. М.: «Наука», 1998г. С. 840 - 847

27. Кауричев И. С. Почвоведение. Москва: ВО «Агропромиздат», 1989.720 с.

28. Кауркчев II.С , Карпухин А.И., Степанова Л.П. Изучение состава и устойчивости водно-растворимых железоорганичееккх комплексов // Почвоведение, 1979, №2, М.: «Наука», 1979 г с.39 - 51

29. Кахнович 3. Н. Электротермический атомно-абсорбхщонный анализ растений на содержание тяжёлых металлов, Москва: Почвенный ин-т им. В,В. Докучаева, 1999 г. 48 с,

30. Кирюшки В. И. и др. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. Москва: Издательство ТСХА 1993 г. 99 с.

31. Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия, М.; «Колос» 1996 г.- 367с.

32. Когут Б.М., Фрид А.С. Сравнительная оценка методов определения содержания гумуса в почвах // Почвоведение, 1993, №9. М.: «Наука», 1993 г -с.119- 123

33. Кольцов А. С. Сельскохозяйственная экология. Ижевск 1995г. 274с.

34. Лунёв М. И. Пестициды и охрана агрофктоцекозов. М.: «Колос» 1992г.- 269с.

35. Медведева М.В. Биологическая диагностика аэротехногенного загрязнения почв северотаёжной подзоны Карелии (на примере Костомукшского ГОКа). Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук / Москва: МГУ, 2001г. 25 с.

36. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. / Утверждено зам. гл. сан. врача Э.М.Саакъянцом -Mb 4266-87. Москва, 1987г. 9 с.

37. Метрологическое обеспечение аналитических работ в почвоведении: методические рекомендации / Большаков В. А., Фрид А .С., Сорокин С.Е. Москва: «ВАСХНИЛ», 1988г. 112 с.

38. Никифорова Е.М. Алексеева Т. А. Полициклические ароматические углеводороды е- почвах пригородных агроландшафтов Восточного Подмосковья // Сборник тезисов международной конференции «Совреме нные проблемы загрязнения почв», Москва: МГУ с. 247-249

39. Обухов А.И., Лепнева О.М. Биогеохимия тяжелых металлов в городской среде // Почвоведение, 1989, № 5. М,: «Наука», 1989 т-С. 65-73

40. Обухов А.И., Плеханова О.И. Атомно-абсорбцконный анализ в почвенно-биологических исследованиях. Москва: «Изд-во МГУ», 1991г. 184 с.

41. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжёлых металлов и мышьяка в почвах // Дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК №6229-91: Гигиенические нормативы. Москва 1995г. 8с,

42. Орлов Д, С., Ерошичева Н. Л. К вопросу о взаимодействии гумкновых кислот с катионами некоторых металлов. // Вестник московского университета. 1967 г. №1 Москва: МГУ 1967 г. с. 98-105

43. Основные принципы мониторинга загрязнения почв городской экосистемы (не изд.). Москва: Почвенный ин-т им. В. В .Докучаева, 1991г. -18с.

44. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых количеств (ОДК) химических веществ в почве. Москва 1993г. 14с.

45. Перминова II.В. .Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора химических наук / Москва: МГУ, 2000т. 50 с.

46. Плеханова И. О.- Содержание тяжёлых металлов в почвах парков города Москвы. // Почвоведение- 2000 г. № 6 М.: «Наука», 2000 г.- с. 754 759

47. Полиядерные ароматические углеводороды. Свойства некоторых загрязняющих в-еществ. Методические материалы // Проект EcoLife 2001 http://www, ecolife. org.ua/ data/tdata/td2-12.php

48. Пономарёва В.В., Плотникова Т.А. Некоторые данные о степени внутримолекулярной окисдяемости гумуса разных типов почв (к вопросу о переводном коэффициенте с углерода на гумус) // Почвоведение, 1967, №7. М.: «Наука», 1967 г с. 85 - 95

49. Постников Д. А. Раскатов В. А. Агроэкосистемы в условиях техногенеза, Москва: Издательство ТСХА. 1997 г. 30с.

50. Природный комплекс большого города: Ландшафтио-экологический анализ I Коломыц Э.Г., Розенберг Г.С., Глебова О.В. и др. Москва: «Наука». МАИК «Наука/интерпериодика», 2000г. 286 с.

51. Растения и химические канцерогены. Л: «Наука», 1979 г. 206 с.

52. Реймерс Н.Ф. Микроэнциклопедия биосферы. Азбука природы. Москва: «Знание», 1980г.

53. Рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный метод анализа почв в целях контроля уровня их загрязнённости. / Сост. Большаков В. А., Сорокин С.Е., Свшцев Л.Е. Москва: Почвенный ин-т им. В.В.Докучаева, 1982г. -48 с.

54. Ровинский Ф. Я., Теплицкая Т. А. Алексеева Т. А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов. Л: «Гидромегеоиздаг», 1988г. 224 с.

55. Рылова Н.Г. Трансформация почвенного покрова в условиях промышленного города и её воздействие на растительность (на примере г.Ижевска) Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук / Ижевск: «Удм.ГУ», 2003г. 19 с.

56. Саэт Ю. Е. и др. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами. Москва: изд. «ИМГРЗ», 1982- 112с.

57. Сборник тезисов докладов международной конференции "Современные проблемы загрязнения почв". М.: МГУ, 2004г. 248 - 249с.

58. Спектроскопические методы определения следов элементов / Ред. Дж. Вайнфорднер. Москва: «Мир», 1979 г. 494 с.

59. Степанова МД. Микроэлементы в органическом веществе почв, Новосибирск 1976г. 106с.

60. Стрема Г.В. Гумусовое- состояние, почв городских территорий // «Гумкновые вещества в биосфере» труды II международной конференции. Москва: «Издательство Московского университета», 2003г. с, 279 - 282

61. Титова Н, А,, Травншсова Л. С,, Шаймухаметов М Ш Развитие исследований по взаимодействию органических и минеральных компонентов почвы. // Почвоведение 1995г. №5 М.: «Наука», 1995 г.— с. 639 646

62. Титова Н. А., Травншсова Л.С. Куваева Ю.В., Володарская И.В. Состав компонентов тонкодисперсных частиц пахотной дерново-подзолистой почвы // Почвоведение, 1989, № 6. М.: «Наука», 1989г. С. 89 - 97

63. Травншсова Л. С., ТитоваН. А., Шаймухаметов М, Ш , Роль продуктов взаимодействия органической и минеральной составляющих в генезисе и плодородии почв // Почвоведение 1992г. № ЮМ.: «Наука», 1992 г. с. 81 -96

64. Химия. Учебное пособие, / Рябов М. А., Ковалъчукова О.В., Галиуллин М.А. Москва: «Вентана-Граф», 1996г. — 190 с.

65. Шаймухаметов М. Ш., Титова Н. А. Травникова Д. С., Лабенец Е. М. Применение физических методов фракционирования дня характеристики органического вещества почв. // Почвоведение 1984г. №8, М.: «Наука», 1984г.- с. 131-141

66. Шаймухаметов М. Ш., Травникова Л.С. Способ извлечения из почвы поглощающего комплекса // Авторское свидетельство N° 1185238. Госком. СССР по делам изобретений и открытий. Заявка № 3732977. приоритет изобретения 30.03.1984г.

67. Шаймухаметов М.Ш., Воронина К.А. Методика фракционирования органо-глинных комплексов с помощью лабораторных центрифуг // Почвоведение, 1972, № 8. М.: «Наука», 1972г- С. 134 138

68. Шурубор Е. И. Полицикшгческие ароматические углеводороды в системе "почва растение" района иефтепеработки // Почвоведение 2000г.

69. Г„ 1 1 ~ 1 САП 1 С 14 — U. 1JV7 — U 1-t

70. ASE 200 Manual. Dionex: 1998 200 s.

71. Bartulewicz J., Bartulewicz E„ Gawlowski J. "GC-MS i HPLC z detektorem diouowym w anaiizie wielopierscieiiiowych w^giowouorow aiomalycmych w probkach srodowiskowych". Biblioteka Monitoringu Srodowiska, Warszawa, 1997. 500 s.

72. Evans L.T., Russel E.W. The adsorption of mimic and fuivic acids by ciays /7 J. Soil Sci. 1959, V. 10-P. 119-132

73. Forbes E.A., Posner A.M., Quirk J.P. The specific adsorption of divalent Cd, Co, Cu, Pb and Zn on goethite. // J. Soil Sci., 1976, V.27, №2 P. 154 - 166

74. Gao Xuesheng, Jiang Xia, Ou Ziqing Поведение полициклических ароматических углеводородов в почве /7 Chin. J. Appl. Ecol. 2002-13, #4 -С.501 — 504

75. Hildebrand E.E., Blum W.E. Lead fixation by clay minerals // Naturwissenschanen, 1974, V.6I, jYs4 P. 169

76. Li Peijun, Gong Zongquiang, Jing Xin, Xu Huaxia, Zhang Chungui, Mai Xuejun, He Yaowu. Биоочистка почвы, загрязнённой РАН с использованиембиошламового реакторного процесса // Chin. J. Appl. Ecol. 2002-13, #3 -С.327 — 504

77. Lu Shan-Tan, Caplan I. R. Pyrolysis of kerogens in the absence and presence of monthmorillonite. 2. Aromatic hydrocarbons generated at 200 and 300 °C // Org. Geochem. 1989. V. 14. №5 P. 501-510

78. Mortland M.M. Clay-organic complexes and interactions // Adv. In Agronomy, 1970. V.22 P. 75 - 117

79. Nishioka M., Lee M.L. Polynuclear Aromatic Compounds. W.: 19881. ТЛ r1. Г./.ЗЭ

80. Solomon P.H., Hamblen D.G. Chemistry of Coal Conversion. New York. 1985-P. 121.

81. TOC Analysaior, micro N/C, Model! 1997. Bedienungsarueitung. 1999 -35 s.

82. Unger К. K. et al. Handbuch der HPLC. Leitfaden fur Anfanger und Praktiker. Berlin: 1989 198 s.

83. Wakeham S.G., Schaffner C., Giger W. Polycyclic aromatic hydrocarbons in recent lake sediments. II. Compounds derived from biogenetic precursors during early diagenesis // Geochim. Et cosmochim. Acta. 1980#3-P.415 4271