Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Техногенная геохимия и биогеохимия городов Нижнего Дона

ВАК РФ 04.00.03, Биогеохимия

Автореферат диссертации по теме "Техногенная геохимия и биогеохимия городов Нижнего Дона"



•л Г п *">

^ "*" МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

На правах рукописи

ПРИВАЛЕНКО Валерий Владимирович

ТЕХНОГЕННАЯ ГЕОХИМИЯ И БИОГЕОХИМИЯ ГОРОДОВ НИЖНЕГО ДОНА

04.00.03 — биогеохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Ростовском государственном университете на кафедре экологии и природопользования биолого-почвенного факультета.

Официальные

оппоненты: доктор биологических наук Карпачевский Л.О. доктор биологических наук Пинский Д.Л. доктор географических наук Глазовский Н.Ф.

Ведущая организация - Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт.

Защита состоится " " 1995* г. в 15 чяс. 30 лдин. на

заседании специализированного Совета Д-053.05.57: Московский государственный университет, факультет почвоведения (119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения. . •

Автореферат разослан

М-2).

Ученый секретарь специализированного

Г.И.Агапкина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В городах, где сегодня проживает около 70% населения Нижнего Дона, задачи управления развитием города' должны решаться в условиях сложившегося экологического равновесия, максимально удовлетворяя биологические потребности людей. Поэтому так важны исследования прнродно-техногенного потенциала индустриальныхцентров, экологические оценки современного состояния и тенденций изменения окружающей среды на урбанизированных территориях. Традиционная система, организации контроля основных жизнеобеспечивающих сред наследует методические подходы гидрометеорологии - динамическое изучение загрязняющих веществ по сравнительно редкой сети стационарных постов и створов с последующим математическим моделированием потоков вещества и ореолов загрязнения. Но в городах с их (¡ложной, мозаичной структурой ' распределения источников вредных воздействии и поражаемых ими территорий эта система не отражает в должной мере взаимосвязи между техногенными потоками и природными средами, не дает целостной картины экологического состояния города, . не показывает пространственную структуру антропогенного преобразования окружающей среды (Сает, 1984,1990 ). При изучении экологического состояния окружающей среды в городе используются различные методические подходы, позволяющие оценить отдельные ее компоненты, блоки. Но только комплексные эколого-геохимические исследования в сочетании с медико-экологическими наблюдениями могут дать необходимые целостные представления для. оценки и прогноза состояния города его влияния на' природную среду региона и здоровье населения. Таких исследований на Нижнем Дону ранее не был$>, их проведение стало возможным только после создания опытных полигонов на территории .крупнейших промышленных центров Ростовской области.

Основная цель работы- комплексное изучение процессов промышленного загрязнения окружающей среды на урбанизированных территориях Нижнего -Дона и разработка рекомендаций по уменьшению негативного эффекта техногенного преобразования природных ландшафтов. Для достижс ния цели были поставлены следующие задачи:

1. Установить закономерности формирования и геохимические особенности техногенных потоков на Нижнем Дону.

2. Определить уровень загрязнения основных компонентов окружающей среды в крупнейших промышленных центрах.

3. Выявить возможности бнопнднклцпн промышленной) загрязнения в степной тоне.

4. Разработать методические подходы к созданию системы экогеохимического компьютерного картографирования ореолов загрязнения и районирования городов по экологической комфортности проживания; '

5. Определить область практического применения. материалов эколого-геохимнческих и биогеохимических наблюдений при решении • задач рационального природопользования и охраны окружающей среды на Нижнем Дону.

Идея работы заключалась в системном подходе к бценке. состояния окружающей среды, когда техногенное воздействие на природу изучается не только покомпонентно, но и в органической связи всех компонентов природной среды, как единого целого.

Новизна полученных' результатов. Впервые на основе комплексного эколого-геохимическрго анализа установлены закономерности формирования и геохимические особенности техногенных потоков веществ и ореолов загрязнения на территории крупнейших промышленных центров Нижнего Дона и в прилегающих ландшафтах. Составлены "Эколого-геохимические атласы" 8 городов - первые на юге России. Разработаны оригинальные методики: выделения элементарных ландшафтов в поймах рек степной зоны; изучения атмосферных выпадений в южных городах, где не бывает устойчивого снежного покрова; определения уровня экологической комфортности проживания в городе; проведения сопряженных эколого-геохимических и медико-гигиенических исследований; кроме того, разработана детальная схема сукцессионной смены растительного покрова в результате промышленного загрязнения пойменных ландшафтов. Показана возможность применения ладшафтно-геохимических методов исследований для выявления тенденций техногенных изменений и при расчете экономического ущерба ог загрязнения окружающей среды.

Диссертационная работа выполнела в рамках Комплексной программы исследований по заданию ГКНТ СССР "Разработать прогноз миграции химических элементов и их соединений в пределах ландшафтов, прилежащих к бассейну Азовского моря, в связи с влиянием природных и. антропогенных факторов", а также в соответствий'с планами научно-исследовательских работ на Каменском и. Волгодонском опытно-производственных полигонах Министерства геологии СССР. Эколого-геохимические исследования на территории Ростова-на-Дону, Шахты, Таганрога, Красного Сулина, Курска, Большого Сочи были проведены под руководством автора но заданию администраций городов и городских кимшстов по охране природы.

Фактический материал был собран в течение 17 лет в полевые сезоны 1977-1994 гг. Непосредственно автором или при его участии

было отобрано и подготовлено к анализу: 1200 литохимических и 860 биогеохимических проб в пойме Нижнего Дола; 2400 литохимических и 1800 биогеохимических проб в долине Сев.Донца; -1100 проб почв и донных отложений и 1200'проб естественной растительности и сельскохозяйственных культур в долинах рек - притоков Дона и Сев.Донца; 1091 проба поверхностных и 1421 проба подземных вод; 610 проб снега; пробурено с отбором керна 750 кжднровочны.ч скважин. На территории городов Нижнего ' Дона было отобрано 7802 проб почв и донных отложений, 230 летних атмохимических проб и 528 проб снега, 104 "пробы ливневого стока, 5234 пробы овощей и фруктов. Проведено геоботаническое обследование поймы Нижнего Дона и Сев. Донца, на 30 ключевых участках сделано 309 укосов растительности с определением видового состава, ежегодной надземной продукции, участием видов растений и групп растительности в сложении сообщества.

Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций обусловлена тщательной проработкой методических подходов, определе нием приоритетности решаемых задач, гарантированной точностью выдолнеших"" в аттестованной Центральной лаборатории ГГП "Южгеология" химических и спектральных анализов геохимических проб, и подтверждается положительными результатами при использовании наших разработок в практической деятельности природоохранных и градостроительных организаций и предприятий Нижнего Дона.

Значение результатов для теории. Заложена основа для нового научного направления - региональная экогеохимня юга России; впервые изучены техногенная геохимия и биогеохимия крупнейших промышленных центров Нижнего Д она; получен огромный фактический материал, который можно рассматривать как базу для последующих экологических работ; разработан ряд принципиально новых методик, позволяющих проводить оригинальные экологические исследования в южнЪгх городах России; предложены для внедрения' схема выделения элементарных городских и пойменных ландшафтов, и интегральные показатели для оценки экологической комфортности проживания. Опробованы на конкретных объектах оригинальные способы уменьшения экологической напряженности в местах складирования токсичных отходов химического производства, а также на территории детских •адов и ясель в зонах с высоким уровнем загрязнения атмосферы и ючвенкого покрова.

Защищаемые положения;

I, Загрязнение атмосферы в степной и лесостепной зонах на юге 'оссии в сухой.период в значительной степсни определясь:«

вторичным загрязнением почвенной пылью. Карбонаты -типоморфн'ые ионы зональных черноземов - обусловливают высокую буферность кислотно-щелочной реакции воздушной среды, поэтому кислотные дожди не характерны для Нижнего Дона.

2, Поверхностные воды в нижнем течении Дона уже сегодня непригодны для хозяйственно-литьевого водоснабжения населения, месторождения подземных пресных вод находятся в критическом положении и требуют постоянной защиты от истощения и загрязнения.

1 3. Литохимический облик Каждого из городов Нижнего Дона связан с их промышленным потенциалом, но во многом определяется особенностями геохимической провинции. Принятые на сегодняшний день ПДК металлов для почв не соответствуют условиям геохимической миграции элементов в черноземной зоне, и должны разрабатываться исходя из этих условий.

4. Техногенные, сукцессии растительного покрова в поймах рек степной и лесо-степной зоны являются индикатором уровня промышленцогозагрязнения. . т

Практическая ценность работы. На основе проведенных, исследований организован эколого-геохимическнй мониторинг окружающей среды в восьми крупнейших городах Нижнего Дона. Определен уровень загрязнения атмосферы, подземных и поверхностных вод, почв и пород зоны аэрации, выявлены зоны аномального содержания тяжелых металлов в овощах и фруктах, выращиваемых горожанами, даны рекомендации по локализации очагов загрязнения. Разработана схема биоиндикации

промышленного загрязнения в поймах рек степной зоны. Составлены карты обеспеченности почв пойменных ландшафтов подвижными формами микроэлементов для ряда колхозов и совхозов Ростовской области, рассчитан ущерб от загрязнения поймьгСеа]Донца вблизи крупного промцентра.

Реализация результатов работы в практике. Составленные автором "Эколого-геохимические атласы городов Нижнего Дана используются городскими комитетами ро охране природы при paciere предельно-допустимых сбросов и выбросов предприятий, при размещении новых промышленных объектов, детских и лечебных учреждений, жилых кварталов, определении очередности вывода особо опасных предприятий за пределы города, при расчет* размеров санитарно-защишых зон и ущерба от загрязнения, пр»: оценке стоимости земли и жилья в городской черте.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, <■' глав и заключения. Содержание диссертации изложено на 40( страницах машинописного текста, иллюстрировано 63 рисунками i

59 таблицами. Список использованной литературы включает 256 наименований.

Апробация работы. Основные положения и результаты работ докла дывалнь и . обсуждались на первой межреспубликанской конференции по комплексному изучению, использованию и охране природных богатств бассейнов Черного н Азовских морей ( Ростовца-Дону, !982),на семинарах Всесоюзных .школ "Геохимические методы при изучении окружающей среды" ( Опалиха, ! 983) ч "Влияние промышленных предприятий на окружающую среду" (Звенигород, 1984 ), на Всесоюзных семинарах "Выявление зон загрязнения окружающей среды токсичными химическими элементами" ( Челябинск, 1984 ), "Геохимическое картографирование техногенных изменений окружающей среды"( Вильнюс, 1984 ), "Биогеохимические методы изучения окружающей среды" (Ленинград, 1988 ), на Всесоюзных совещаниях "Теория и практика геохимических поисков в современных условиях. Секция "Экологическая геохимия" (Ужгород, 1988 ), "Тяжелые металлы в окружающей среде й охрана природы"( Москва, 1987)', "Геохимия техногенеза" (Минск, 1991 ), на межународном симпозиуме "Применение математических методов и компьютерных технологий при решении задач геохимии н охраны окружающей среды" (Львов, 1992 ), на.научнкх конференциях Ростовского университета ( Ростоп-на-Дону, 1980, 1981, 1983, Волгодонск 1985 ), института геохимии и геофизики АН БССР ( Минск. 1983 ), на Геохимическом семинаре кафедры геохимии ландшафтов и географии почв МГУ ( 1985 ), на рег иональном семинаре "Экология городов Нижнего Дона" (Ростов-на-Дону, 1993 ), на международных школах-семинарах "Математическое моделирование и , проблемах рационального природопользования" ( Новороссийск, 1992-1994 •), на международной конференции "Принципы ' и мдтлды картографирования геологической среды для экологических оценок" ( Киев, 1994 ), Hg международном симпозиуме "Экология города" ( Ростов-на-Дону, 1.994),

В полном объеме диссертация была доложена на заседании кафедры экологии и природопользования Ростовского госуниверснтета, где была обсуждена и получила одобрение. Результаты исследований опубликованы в 30 статьях и трех монографиях.

! .Методика проведения исследований.

В своей работе автор использовал результаты фундаментальны* исследовании создателей теоретической основы к'ои'чми

окружающей Среды В.И.Вернадского (1940,1954-1960,1965), Ь.Б.Пояынова (1952, 1956), А.П.Виноградова (1957, 1962).

Методологической и методической основой работы стали. 1ео,\нмические подходы к изучению загрязнения окружающей среды ьак процесса техногенной миграции химических элементов, детально разработанные А.И.Перельманом (1968, 1972, 1975, 1977, 1979, 1982, 1989), А.А.(кусом (1975),М.А.Глазовской (1962,. 1964, 1967, 1976, 1981, 1984),Г.В. Добровольским (1968, 1971, 1984, 1985, 1986), В ».Добровольским (1966, 1976, 1980, 1983), Б.Г.Розановым (1977, 1984), Ю.Е.С'аетом (1973, 1975, 1980, 1982, 1984, 1990), К.П.Лукашевым и В.К.Лукашевым (1975, 1980, 1992). В значительной счепени ашором использованы руководящие идеи, 'заложенные в трудах В.А.Ковды (1973, 1974, 1975, 1981), Н.Г.Зйрина (1979, 1980, 1984), В.В.Ковальского (1970, 1971, 1974, 1981 ), А.Л. Ковалевского (1984), Д.С.Орлова (1974, 1985, 1988, 19*90, 1992, 1994),Н.П.Солнцевой (1975, 19К1 1982),Л.А.Гришиной (1980, 1984, 1991), Е.П.Сорокиной (1982, 1990, 1993), Н.С.Касимова (1989, 1990, 1992). . Методической основой при проведении индикационных геоботанических и ландшафтных исследований являлись работы Л.Е.Родина и Н.И.Вазйлевича (1965, 1968 ), С.В.Викгорова (1955, 1962, 1966, 1968, 1974, 1976, 1985), Д.Д.Вышивкина (1955, 1959, 1977, 1986), В.И.Сукачева (1972, 1975), С.В.Виноградова (1964, 1966), В С.Преображенского (1965), А.В.Садова (1976, 1978, 1979, 1985), ЕА.Востоковой (1961,1971, 1979).

Практической основой для выполнения диссертационной работы стал опыт изучения загрязнения окружающей .среды на научно-производственных полигонах ГГП "Южгеологня"! В 1975 году "Южгеологией" был создан Каменский полигон, на котором изучаются промышленное загрязнение подземных и поверхностных вод, почвы и пород зоны аэрации, атмосферных осадков, сельскохозяйственной продукции. Здесь была организована специалпзированнная наблюдательная сеть из . 95 гидрогеологических скважин и 60 площадок комплексных наблюдений за состоянием окружающей среды. На опытном полигоне специалисты "Южгеологни" не только разрабатывают мероприятия по охране Мало-Каменсхого - месторождения подземных пресных вод от истощения и промышленного загрязнения, по и опробуют самые современные методы эколого-геохимических и гидрогеологических исследований.Подобный полигон с 198':" ыда действует в районе Волгодонского промышленного центра, где обьектами нашего внимания стали Ростовская АЭС и сульфатные карты химкомбината.

Ю.Е.Саетом и его учениками в Институте ' минералогии, г еохимия и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ) разработана

DU' Ш1 CD' DQ !Ж> ˧3» E53'

1-4 - опытные полигоны: 1 - Каменский ; î-Bomfloric.wi -, З-ЛВЕО-Алсягакдроамин; ^-Впмемсний (фокогый) ; 5-гсрэдэ, дл* потерях сосшпеим зкопсо-гсмимичеспие ¡¡гласи; 6-гидросеи j 7- граница Росговспой о4ласти.

?ксЛ. Схема раепплошепи? опытных паяигоно» и обследовании* го?пр,ов.

схема проведения исследовании окружающей среды (1990), которую, с изменениями и дополнениями применительно к условиям Нижнего Дона, ainop использовал для. решения практических задач. на территории крупных промышленных центров Ростовской области.

Глобальное загрязнение атмосферы, наличие мощных источников регионального и локального загрязнения (ГРЭС, крупные промышленные предприятия, • . интенсивное сельскохозяйственное производство, широко развита» сеть авиамагистралей ), высокая'степень урбанизации всего региона практически исключают существование "чистых" фоновых -участков в пределах Ростовской области.В качестве условного фона при изу чении загрязнения атмосферы был выбран фоновый полигон Pocioiick'oii геологоразведочной экспедиции в Шолоховском районе, в 10 км западнее ст.Вешенской, в 50-1Q0 км от.ближайших крупных предпрняпш. Условный фон для почвенного покрова каждого .из обследуемых городов определялся на опытных участках в удалении от основных источников загрязнения на 20-30 км, подобранных по принципу сходства основных ландшафтообразуюших параметров.

В 1977-1981 гг. комплексной экспедицией Ростовского университета иод руководством В.А.Ал'ексеенко проведена ландшафтно-геохимнческая съемка Ростовской области в масштабе 1:500001). В долине Нижнего Дона и Сев. Донца съемка велась в масштабе 1:100000, на ключевыхучастках .-1:25000 и 1:10000. Половым отрядом экспедиции, проводившим геоботаничесхие исследования, картографирование и геохимическое опробование элементарных ландшафтов, ' руководил автор.' Им же была разработана схема выделения элементарных ландшафтов, в основу которой положены принципы подхода А.И.Г1ерельмана(1975), переработанные и дополненные с учетом природно-техногенных условий Нижнего Дона (Приваленко, 1984,1990).. ! "

При проведении ландшафгно-геохймических исследований для оценки степени загрязнения окружающей среды необходимо разбить .изучаемую территорию на ряд участков, в пределах которых условия ■ ми/рации п концентрации химических элементов и их соединений остаются неизменными.' Такими участками являются.элементарные ландшафты. В схеме их выделения были учтены следующие факторы: •

1. Преобладание природных .или техногенных процессов (природные, природно - техногенные и техногенные ландшафты).

2. Тип растительного покрова, ' который определяет особенности биогенной миграции химических элементов и их соединений. ■ >

3. Тип почвы, лнтологнческий состав материнских и подстилающих пород,мощность зоны аэрации, химический состав

грунтовых вод - факторы, определяющие условия физико-химической миграции элементов.

4. Макро - и мезорельеф местности - для- характеристик)! механической миграции (по А.И.Перельману, 1989).

Наблюдаемая в последние десятилетия концентрация промышленности на локальных территориях во многих случаях наносит непоправимый ущерб природным системам."Наползание" города на природные ландшафты вызывает негативные последствия во всех жизнеобеспечивающих средах. Многоотраслевая промышленность, энергетические предприятия, автотранспорт и ' развитое коммунальное хозяйство определяют мощный "геохимический пресс" на природные системы. Выявление источников загрязнения и, соответственно, источников формирования техногенных геохимических аномалий становится возможным при сопоставлении карт ¿загрязнения тех или иных компонентов окружающей среды с картон функциональных зон города.

Функциональные/ зоны объединяют территории по виду их использования. На г карте г.Ростова-на-Дону,например, . были выделены промышленные, селитебные и зелёные зоны, а также автомагистрали с интенсивным движением. В промышленных зонах условными знаками показаны отрасли промышленности, качественные и количественные модули выбросов в атмосферу и поверхностного стока. В зеленые зоны отнесены парки, скверы, бульвары, лесонасаждения и даже старые кладбища с развитой древесной растительностью. Селитебные зоны разделены на подзоны одноэтажной застройки (частные домовладения) и многоэтажные жилые массивы. Резкое отличие этих подзон заключается в различной циркуляции воздушных масс, в плотности населения на единицу площади, степени озеленения жилых кварталов, в их взаимодействии с техногенными геохимическими потоками. .При выделении элементарных урболандшафтов были учтены мощность зоны аэрации, состав и температура грунтовых вод,литология . материнских пород и рельеф местности,а также степень перскрытости почвенного покрова зданиями,сооружениями, автодорогами и тротуарами (путем введения соответствующих коэффициентов).

Составление карты элементарных ландшафтов является неотъемлемой частью всех видов работ по оценке экологической .ситуации в городе, поскольку эффективность оценки заключается не только в .выявлении очагов загрязнения, но и в определении источников формирования геохимических аномалий. Опробование объектов окружающей среды на этапе геохимического картирования позволяет не только составить ландигафтно-геохимические карты изучаемой территории, нон дать количественную характеристику основных очагов загрязнения.В первую очередь объектом

исследований на этом этапе выступают депонирующие среды -снежный покров, почвы и донные отложения, растительность.

При отборе снеговых проб фиксируется время от, начала снегостава, чтобы оценить ежесуточную нагрузку изучаемых загрязнителей. Проба отбиралась с 1 кв.м из шурфов, вскрывающих всю мощность снегового покрова, в полиэтиленовый кулек, в котором растапливался снег (при комнатной температуре). Твердая нерастворима«, фракция выделялась путем фильтрования (синяя лента), просушивалась и взвешивалась. Масса пыли в снеговой пробе служит основой для определения пылевой нагрузки ( Рп ) -в мг/кв.м в сутки или кг/кв.км в сутки. Расчет ведется по формуле:Рп=ш/51, где т - масса пыли в пробе (мг); б - площадь шурфа (кв.м); I - время от начала снегостава (сутки). '

Высушенная пыль озоляЛась в м/фельной печи при температуре 450 "С для удаления органических примесей и отправлялась ца спектральный анализ, Снеговая вода, полученная при оттаивании, после фильтрования подвергалась полному химическому анализу с определением растворимых форм металлов, фенолов,

нефтепродуктов, СПАВ.

В южных городах при отсутствии устойчивого снежного покрова в качестве планшета применяются кюветы с дистиллированной водой. На выбранных площадках наблюдений - на открытых балконах,крышах на выше 2-3 этажа или во дворах - расставлялись полиэтиленовые кюветы глубиной 20 см, до половины заполненные дистиллированной водой. В период наблюдений вода испаряется, поэтому в кювету подливались все новые порции дистиллята для поддержания водной поверхности на одном и том же уровне. При выпадении дождя первые полчаса атмосферные выпадения собирались в кювету, при длительном дожде, во избежание переполнения кюветы водой, наблюдатель уносил ее в защищенное место. Через 20-30 дней вода из кюветц (вместе с растворенными соединениями и осевшей нылью) сливалась в тщательно вымытые стеклянные бутылки и отправлялась на химический и спектральный анализы по схеме, аналогичной с обработкой и анализом снеговой поды. • . ..

При литохимических исследованиях в городе опробованию подвергается самый верхний почвенный горизонт (0.0 - 0.2 м),где наблюдается максимальная интенсивность геохимических процессов(Перельман,1975). Профили опробования в городах Ростовской области были ориентированы с запада на восток, расстояние между профилями составляло 200 - 300 м, между точками отбора проб на профиле - 100 - 200 м. Строгую регулярную сеть опробования в городе, как правило, разбить не удается,

литохимические пробы отбирались на улицах, во дворах, на газонах, в скверах,парках - методом "конверта" с площади околоЮ кв.м, и после квартования сборной пробы отправлялись' на спектральный анализ,

- Отбор проб ливневого ctoKa производился с помощью специального приспособления - "лопаты-запруды". Изогнутая "лопата-запруда" высотой 30 см и шириной 7Q см ставилась на пути Потока талых или дождевых вод выпуклой стороной "вниз по течению. В запруде собиралось достаточное для опробования, количество воды,

- которая стеклянным стаканом отбиралась в бутылки. Отобранные гидрохимические пробы по 6 бутылок в одной пробе -консервировались по стандартным методикам и отправлялись в Центральную лабораторию "Южгеологии" для полного химического анализа. /

Для биогеохимического опробования были отобраны виды овощей и фруктов, /широко распространенные на приусадебных участках горожан. Плоды отбирались со всех cropoHi дерева, • с одинаковой высоты 1.5 - 2.5 м. Для большей репрезентативности опробования в одну Пробу объединялись 5-8 биогеохимических проб, отобранных с разных деревьев одного сорта на одной, точке наблюдений. Биопробы подвяливались, Затем сушились в термостате при температуре 150-200 "С. Аликвотная часть высушенной биопробы анализировалась на содержание ртути (атомно-абсорбционный методе приборным окончанием на АРП-1); кроме того,, нами определялось содержание ртути в соке фруктов.Другая часть биопробы озолялась в муфельной печи при температуре 450"С к подвергалась полуколичественному спектральному анализу. V . ,

: Аналитическая база геохимических наблюдений представлена на рис. 1 ай.Общий объем исследований, проведенных по заявке автора в аттестованных лабораториях ГШ "Южгеология" составил: 2980 анализов химического состава гидропроб, водных, ацетатно-аммонийных И кислотных вытяжек из почв, донных отложений, подстилающих пород; 3352 определения химического состава летних и зимних выпадений из атмосферы, поверхностных, подземных и сточных вод; 12502 спектральных анализа литохимических проб; 9094 спектральных анализа золы естественной растительности, овощей и фруктов; 280 гранулометрических определений.Внешний контроль осуществлялся в Лабораториях ГГП "Севкавгеология", ИМГРЭ, Бронницкой .геохимической экспедиции, Московского

. государственного университета.

- При камеральной обработке геохимических данных были использованы пре/кльно-допустймые концентрации микроэлементов

I Определение еедажания пыля, | Н,5 С 5, N,05 50,

|_ 8 атмосферном оозд'ре _

1 0пргд!1»н« массы

] шли, выпадающей |«а стег.сггснтралым^

. ятапи! пчти ^---

Хммииескмй есвы

с определением микооздементое, | I_ фенолов и СПАЕ ^

.ггг^

, / , * Сгектралькыи анализ )

^ф/'' / \ I твердой фазы |

С/сАё»,' УЛ\ и гу*ого остатка . ►

Г

I Химички*» зная» ' «теговей еоны I х. определением | ммкрезлеъгеитев, |спектральный гкзлю |_сухого остатка

Лонные отложения гидро-бионты

Спектральный анализ

меленных <«а1хюи*п««ки* гфой

1_.

---------------^

1 Определение валового «держания

штроэдеигантов сткпрэльныи аматгсон, |

посви-хк»«*. форм - атоино-абсорбционной |

слектрофзгжпржЛ ацетатнэ-аммомжнем вытяжки. |

Химический анализ воцпои вытяжки с определением

микроэлементов, спектральный внализ сухого остатка.

л

_1

Рис, и С хама основных путей мигрлцяк, эягрязняюона вешеств * аналитическая базе геохньотеекжх «абтоссекмй.

в воде, почве и пшцевон продукции, утвержденные Минздравом, а также рассчитанные автором фоновые содержания химических элементов и их соединений в почвах и растительности донских городов (табл.1). " '

Таблица \.

Фоновые содержания химических элементов в почвах - -._городов Нижнего Дона___

Фоновое содержание, мг^кг

Элемент Ростов- Каменск- Шах- Волго- Таган- Среднее

на- Шахтинс- ты, донск, рог для

Дону кий Кр. Моро- чернозе-

Сулин зовск мов

Стронций 180 150 240 300 260 260

Барий 220 ' 320 260 200 300 —

Титан 4500 4300 . 4500 4500 < 4500 4780

Марганец 540 420 680 • 540 ■ 600 885

Хром 120 270 243 120 160. 286

Ванадий 150 280 156 80 100 145

Никель 26 35 54 60 40 •72

Кобальт 11 14 14 12 20 1 13.

Медь 52 45 38 40 50 29

Серебро 0.09 0.45 0.4 0.08 0.1 0.5

Цинк 160 80 71 80 60 62

Свинец 20 25 16 12 20 13

Олово 3.3 3.7 3.4 2.5 .3.2 3.2

Молибден 1.8 2.0 2.7 1.5 2.0 4.2

Цирконий 170 210 220 . 200 250 299

Галлии : 17 19 19 13 13 26

Фоновая пылевая нагрузка- для континентальных территорий определена в 10 - 20 кг/ кв.км в сутки. Для Ростовской области за фоновую величину принята нагрузка в Шолоховском районе, вдали от крупных промышленных предприятий и ТЭЦ, здесь она равна 13 кг/£в.км в' сутки (Приваленко, 1984,1993).

Обработка данных, полученных из химических лабораторий, производилась по методике ИМГРЭ (1984,1986,1990). Одна из главных характеристик геохимической аномалии - ее интенсивность, которая определяется уровнем накопления вещества-загрязнителя по сравнению с природным фоком. Уровень аномальности в этом случае определяется коэффициентом конце»грацук: Кс=С/Сфон.,где С-содержание элемента в исследуемом объекте: Сфон.- фоновое его содержание.

Поскольку техногенные аномалии обычно имеют

полиэлементный состав, для них рассчитываются суммарные Показатели загрязнения и нагрузки, по формула^ Ю.Е.Саета ,(1990); 7х=$Кс-(п-1) и 2р=$Кр-(п-|), где и - число учитываемых аномальных

элементов.

Все перечисленные показатели определялись как для содержаний микроэлементов в отдельной пробе, так и для геохимической выборки (для района, функциональной зонб!, очага . загрязнения). Для каждой выборки рассчитывались основные параметры распределения элементов : среднее значение, закон распределения, среднеквадратичное отклонение,коэффнциенг вариации, дисперсия, аномальные содержания для 9, 2-3 корродирующихся и единичных проб.

2. Техногенные геохимические потоки и ореолы;

загрязнения окружающей среды.

2.1. Техногенный воздушный поток и атмихнмические карты

городов.

Через атмосферу идет транспортировка выбросов как в горизонтальном (под давлением ветра), так и вертикальном (под воздействием гравитационных сил) направлениях, что создает сложную картину атмосферных выпадений на поверхность земли.Фиксация распределения по площади общего объема и химического состава этих выпадений позволяет охарактеризовать состояние воздушного бассейна и определить' генезис локальных очагов загрязнения других компонентов окружающей среды (почвы, растительности, поверхностных и подземных вод).

В таблице 2 приведены показатели пылевой нагрузки* на территориии обследованных нами городоз.

1 Таблица 2.

Город и число одоб анных атмохи-мических проб Масса атмосферных выпадений, кг/кв.км в сутки (в числителе - среднее значение, в знаменателс-пределы колебаний) •

общая масса. выпадений нерастворимая неорганическая пыль нерастворимые Органические соединения растворимые соли

1 2 3 4 5

Ростов-на-Дону, 96! 1433 300-5500 831 200-5000• 294 , ' 50-800 308 80-1500

Шахты, 22 .'■• i 399 Ш 102 16

150-1200 j 40-700 50-250 . »3-45

Каменск- 1583 • 1164 . 218 201

Шахтинский,22 350-3700 200-2700 30-640 80-500

Таганрог,30 1203 540 183 480

300*5000 200-3200 30-560 180-2500

Волгодонск.60 310 209 ■ 23 78

(зима) 100-3300 25-3000 10-120' 20-150

Волгодонск, 30 1650 1033 373 • 244

(лето) 250-3800 220-3600 20-500 50-400

Красный 817 498 202 117

Сулин,15 150-2400 150-1900 30-400 50-300

Морозовск, 9 768 442 160 160

180-1300 110-980 20-300 70-440

Зверево,5 904' 682 107 115

200-2000 90-1800 20-250 30-240

Фон 64 13 . 13 38 ■

(Вешенская, 5) 35-105 9-30 5-25 11-90

Как следует из таблицы, наибольшая пылевая нагрузка отмечается в городах Ростове-на-Дону, Каменске, Таганроге, Волгодонске. ■< В Ростове-на-Дону атмохимические наблюдения Проводились в 1989 и 1992 году, при этом пункты наблюдений, где были расставлены кюветы с дистиллированной водой, располагались в одном и том же месте каждый год.Следует отметить, что, несмотря на широкую вариабельность значений в разных районах города, маЬса пыли, выпадающей ежесуточно на 1 кв.км, во всех пунктах наблюдений на порядок,а в наиболее загрязненных по ныли микрорайонах - на 2 порядка больше' фонового значения. Эта закономерность отмечается как в 1989, так и в 1992 году. Например, в районе Центрального рынка пылевая нагрузка составляла в 198!) - 3.8 тонн на 1 кв.км в сутки, в 1992 году - более 4 тонн ежесуточно. В целом по городу былевая нагрузка в 1992 году была ниже, чем 1989 году, но объяснится это явление не снижением атмохимической нагрузки,а метеорологическими факторами - начало лета 1992 года было дождливым, и продукты эоловой эрозии почв, дорожная и строительная пыль меньше участвовали в загрязнении атмосферного воздуха; В to же время, в относительно чистых районах по данным 1989г.- на рос.Александровка ( ул.Победы ), пос.Чкаловском и Западном пылевая нагрузка возросла в 2-4 раза.

\ , Малое число ■ иосто» наблюдения за загрязнением атмосферы в системе Госкомглдромета не позволяет выявить такие мощные очаги загрязнения воздуха пылью, как в районе Центрального рынка, на

площади 5-го Донского корпуса, вблизи Табачной фабрики, у Ворошиловского моста, у АО "Эмпилс" и мясокомбината, и другие.

Средняя пылевая нагрузка' в Шахтах оказалась значительно ниже, чем в Ростове-на-Дону, Каменске, Волгодонске, что, вероятно, связано с обилием зелени в шахтерских поселках, где преобладают частные домовладения. Сходная картина наблюдается в Зверево, типичном шахтерском поселке, где на 1. кв.км ежесуточно выпадает 500-800 кг пыли. ...

На примере г.Волгодонска в табл. 2 показано различие летней п зимней пылевой нагрузки. Зимой почва прикрыта снегом и дорожная пыль не поднимается ветром в воздух. Атмосфера заменяется только выбросами предприятий, ТЭЦ, автотранспорта -и печей частного сектора. Общая масса выпадений из атмосферы в Волгодонске зимой в 5.5 раза ниже, чем летом, когда в городе, особенно в районе новой многоэтажной застройки, воздух сильно загрязнен дорожной и строительной пылью.

Атмохимические исследования позволили выявить на территории городов не только зоны распространения повышенной пылевой- , nai рузки, но также поля аномальных концентрации элементов в , пыли. В состав комплексной геохимической аномалии входят цинк, свинец, никель, кобальт, ванадий, хром, молибден и другие микро )пеменгы (рис.2). ^

Максимальные концентрации марганца в атмосферной пыли зафиксированы в металлургических центрах-городах Красный Сулин и Таганрог. Для Шахт и Камейска-Шахтинского характерно высокое содержание в пыли никеля и ванадия: В Ростове-на-Дону наблюдаются самые высокие концентрации хрома, меди, свинца и шшка. Следует отметить высокую концентрацию олова в Шахтах, Зиерево и Морозовске, серебра - в пыли Ростова-на-Дону и Каменска-" Шах пшского; бериллия- в Шахтах, Каменске, Таганроге. '"' .

В зимний период в пыли Волгодонска по сравнению с летом сущссг пенно возрастает концентрация ванадия, хрома, олова и меди, < "выбрасываемых в атмосферу при сжигании топлива . Летом в атмосфере появляется большое количество аэрозолей и взвесей, содержащих свинец ,- за счет увеличения объемов выбросов автотранспорта и дорожной пыли. .*' !

По величине модуля атмосферного поступления на первом месте, находится цинк; вслед за цинком, по "мере уменьшения" техногенной нагрузки в летний период, располагаются: свинец > медь >. хром > ванадий > олово > никель > молибден > серебро. Зимой этот ряд выглядит следующим образом: цинк >. медь > свцнец > хром > ванадий. ',

Ростов-на-Дону Zp=72S6 гМп(8 9«) -1. r!fl (l.OO*) » -, 1 . *»kv (zoo*) \ Jk¡¿\- Ш?£Сг (, г"1) гп (».»*>cu (п ев*) ^aâjS^Pb (155«) ^^Aí (!) сзг) Шахты Zp=1752 (17 734 7л WPvV Sfc'iPíi^i'IMi«! ti *¡-Í-Co (O.OOX) ' Pb fis.iH-E) . ', '. ^cagi.iac)

Каменск Шахтинский Zp -=тгт , (21.38*) Zn (згт?*)^1»-jjjTJjk ^ ^ ръ, ( 1rsszj^M^^'' ; Зверево '«;,.- , У.В-ЙЭП? ' '" ' ч гп (»«и) * 4 Рп^ШжЧпЗР V-iHB3bI) , Cr (3 387)

Красный Супин Zpfieil Zn (34.0S*) ■ Éf&ffiiw*1 {i3sm> Si РЬ . Cil (OOit)J 7| ¡ tfl (2.CJÏ) Cr (5.15X) Со (3.295) Y (1.75*1 Таганрог Zp=2934 . /íífflt Mu (г» es*) zn P'^'yS jtifíí^i ' fe¿¿ vNPlr» « та« • м n. -> .Л^-. /Д;' • / со ¡o 4 n) Pb (15 (14.72*) ССч (7.87Г)

Волгодонск ( лето ) Zp=3219 Ь\ iTg». Pbfe аоЗДЖ* ' ' w Пшг . Cr (9 7«) -»Ц^ prfSff V O („ 92J) Со (H.OOX) ' - Волгодонск (зима ) Zp=43fi Zn (!1.07*Ь cu (ís.93*) crju*»)^^- (йУг V (I1.07T) 'Со(0Я97.|

Морозооск Zp -1319 tn (з&ежчf ■ Ca(áW' Cr(7 285) Вешенская (фон) ?п (10.6ГП)-, РЬ с« (а so*) - .■ $д ~ ífa VCS3K1 «n(«r,т*| ce (l м (а tas;) - "«ам»^

Рис. 2. Участие микроэлементов'в формировании суммарной атмохимнческой нагрузки

По.В.В.Добровольскому (1983)для приземного слоя воздуха на территориях, свободных от промышленных предприятий и "автомобильного транспорта, • закономерный ряд убывания концентраций микроэлементов выглядит следующим образом: цинк > медь > марганец > свинец > никель. •

Очевидно, что природные закономерности распределения концентраций ( и, соответственно, нагрузок на окружающую среду ) существенно трансформировались. В качестве дойинантов^ определяющих особенности атмохимического потока выступают технофильные элементы, широко используемые в производственных процессах и типичные для твердых отходов и промышленных пылей.

Высокая нагрузка на окружающую среду таких элементов как цинк, свинец, медь, хром, кобальт,серебро, ванадий, никель, молибден, олово связана , в первую очередь, с их высокой концентрацией в твердофазных атмосферных выпадениях. Для элементов с близкой к фоновой концентрацией в пыли ( марганец, гитан ) , высокое значение Кр обусловлено большой массой выпадающей пыли.

Суммарный показатель величины техногенной нагрузки колеблется от 1200-1400 до 5000-7000. Наибольшее среднее значение нагрузки микроэлементов, выпадающих с пылью, зафиксировано на территории г.Ростова-на-Дону и Каменска-Шахтинского.

Интересные данные получены при химическом анализе фильтрата ( после фильтрования дистиллята с выпавшими атмосферными осадками ). Выпадения растворимых соединений составляют 20-50% от общей массы атмосферных выпадений, в фильтрате отмечается очень высокое содержание аммиака - до 15 мг/куб.дм, хлоридов и сульфатов (табл.3). ' .

Но "кислые" дожди не характерна для Нижнего Дона. ' ¡¿ак Правило, рН дождевой или талон снеговой воды колеблется в пределах 6,5-7,8. На Каменском полигоне нами наблюдалась картина чередования слабокислой (рН = 5,7-6,5) и слабощелочной (рН -7,28,1) реакции дождевой воды на протяжении 18 часов непрерывных наблюдений.

Очаги повышенного содержания аммиака в". воздухе зафиксированы в г.Ростовена-Дону не только в жилых кварталах, граничащих с промзоной (Сельмаш, ГПЗ-10, мясокомбинат), но и в спальных районах, города. Зоны с повышенной нагрузкой растворимого цинка связаны с промзонами Сельмаш, "Эмпилс", ГПЗ- : 10, Северо - Западная промзона.

Микроэлементы в атмосферных . выпадениях находятся в твердой фазе (обменная, подвижная, кислотно-растворимая и условно-нерастворимая фракции) и жидкой (водно-растворимая фракция). В городских осадках большинство изучаемых элементов (73-92%) находятся в трудно растворимой форме, причем часть, микроэлементов в твердой фазе связана с различным^ органическими соединениями (низкомолекулярные кислоты, аминокислоты, полисахариды н т.д.). Доля водорастворимых соединений марганца и цинка в общей массе атмосферных выпадений не превышает 5-10 %, еще ниже - 0,3-2 % доля растворимых соединений свинца, .хрома, ванадия, молибдена.

Таблица 3.

Атмосферные выпадения растворимых солей

Город Концентрация ингредиентов загрязню рате из атмохимических ловушек, мг/к 1ИЯ в фильт-. уб.дм

С1 Б04 N03 Са щ Ыа НН4 Ре об рН

Ростов-на-Дону 21 ! 43 1.5 25 6 • 22' 2.5 0.9 7.3

Шахты 17 • 34 6.5 21 8 16 8.3 0.9 . Б.8

Каменск-Шахтинский 26 45 0.2 36 5 20 5.3 1.0 ■ ■• 6.8

Зверево 8 18 0.8 7 1.2 . 12 7.0 2.91 6.7 ,

Красный Сулии 7 16 1.8 12 1.2 8 1.5 1.2 6.5

Таганрог 21 56 1.5 45 12 71 3.0 1.2 7.0

Морозовск 11 19 1.2 12 1.8 13 1.6 0.4 6.7

Волгодонск (зима) 5.4 ' - ( 13.6 2.3 4.9 0.8 10 0.7- 0.1 6.4

Волгодонск (лето) 17.2 55.3. 12 39 12 32 1.2 0.8 7.з

Вешенсхал 2.1 6.6 0 7.6 2.1 3. 0.1 0.1 :1

2.2. Техногенный водный поток и оценка состояния поверхностных вод. : .

* - -

Городским комитетом ло охране природы рассчитано, что в 1991- 1993 годах в водные системы г. Ростова-на-Дону было сброшено 181835.8 тыс. хубм загрязненных' иод, из них на сооружения биологической очистки отводилось лишь 16-19 тес. куб.м сточных вод, и столько же подвергалось механической о'пгстю. Нормативно очищенные воды «осгааяяог зсего 0.02? о общего объема загрязненных промстоками'поверхностных зод.

Общее количество бытовых и промышленных сгохов т. Волгодонска достигает 800-1000 хуб.м/ч'аг. В р.Дон ежегодно сбрасывается 400-500 тыс. куб.м "условно-чистых" год, не соотвг1ствующнх нормативным показателям по содержанию

органического вещества, азотных соединений, сульфатов, хлоридов марганца, фосфатов, СПАВ, жирных кислот.

Сброс стоков в Таганрогский залив только от учтеииы: источников г.Таганрога составляет около 42 млн. куб.м. в год, 83 от общего объема . стоков поступает через городскук канализационную сегь. Со сточными водами г.Таганрога в Азовско! море выносятся взвешенные вещества (6 тыс.тонн в год), хлориды (1! тыс. тонн в- год ), соединения азота, сульфаты,* СПАВ нефтепродукты, цинк, хром .сероводород.

Примерно равные объемы недостаточно очищенных сточных во; сбрасывается в поверхностные водоемы и водотоки предприятиям» Каменска-Шахтииского и Шахт: соответственно, 34.5 и 28.0 млн, куб.м в год. В условно-чистых стоках Каменского ПО "Химволокно" наблюдаются высокие содержания хлоридов, сульфатов, марганца, сероводорода, СПАВ, алюминия, лития. Из прудов-отстойников химкомбината "Россия" в р. Сев.Донец сбрасываются промстоки с высокой хлоридно-сульфатно-натриевой минерализацией и концентрацией выше ПДК фенолов, алюминия, мышьяка, органических соединений. В-результате содержание сульфатов в воде Сев.Донца в 4-5 раз, хлоридов в 2-6, аммиака -в 3-8, цинка,алюминия и марганца - в 10-20 раз превышает их содержание в фоновых водоемах.

Техногенные водные потоки в пределах Восточного Донбаса формируются со значительным участием высокоминерализованных, зачастую кислых шахтных*вод, и ручьев, -бегущих из-под терриконов. В реках Кундрючья, Атюхта, Грушевка, Кадамовка, Аюта, Тузлов химический состав вод во многом определяется составом сброшенных шахтных вод.

В поверхностных водах шахтерских городов металлы мигрируют в основном в виде.взвесей, в слабощелочной среде они .выпалают из раствора- и концентрируются в донных отложениях. Поэтому при выявлении источников загрязнения весьма "перспективен метод опробования донных отложений, ' где фиксируются "хвосты:' сбрасываемых промстоков. Так, обследованием донных отложений р.Атюхта в г.Шахты были выявлены высококонтрастные литохимические аномалии ртути с содержанием этого токсичного металла в десятки раз выше фонового.

С промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками в р.Дон посгупает 2.33 млнл онн ионов в год, или 20% от годового ионного стока. Основными источниками этих иоиов являются индустриальные предприятия в бассейне р.Северский Донец. За с Чет орошения в Нижний Дон ежегодно вносится около 2.5-3 млн. тонн солей, т-е. 20--25% от.годового ионного стока р. Дон у г.Ростова-на-Дону.

Количественная оценка выноса в водные объекты загрязняющих веществ с твердым поверхностным стоком ( дождевыми или талыми водами ) имеет важное значение не только для планирования водоохранной деятельности, но и для определения путей улучшения в целом экологической обстановки в городе.

В таблице 4 приводятся данные пс» выносу загрязняющих веществ с поверхностным стоком с территории города Ростова-на-Дону. Расчет произведен по формуле: М = 1/1000 * V * С, где V-объем стока, куб.м; С - концентрация загрязняющего вещества, мг/куб.дм; М - общая масса выносимых токсикантов, тонн.

Объем стока рассчитывался по формуле: V = Б * Ь * к где Б -площадь города или района, кв.м; Ь - среднегодовое количества осадков, м; к - коэффициент стока,зависящий от величины фильтрации осадков в почву и подземные воды, и от испарения в теплое время года Для Ростова-на-Дону принят к = 0,6.

2.3. Картирование ореолов загрязнения подземных вод.

Гидрологическими наблюдениями установлено, что в поймах рек, как правило, существует гидравлическая связь между подземными и поверхностными водами. В естественных, иг нарушенных работой водозаборов условиях в пойме Сев.Донца напорные подземные воды подпитывали грунтовые. В пооледние годы отбор подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения превышает естественное восполнение их запасов. В районе водозаборов сформировалась' обширная депрессионная воронка, и теперь уже грунтовые воды проникают и более глубокие водоносные горизонты.

В конце 70-х гг. в сфере влияния воронки оказались очистные сооружения химкомбината и завода исскуствгнного волокна. Промстоки, фильтруясь через неэкранированные днища и стенки прудоз-отстойников, попадают в подземные воды, резко ухудшая их качество.

В 1992 г. площадь загрязненных вод в аллювиальном горизонте составляла около 32 кв. км, • очень грязных - 10 кв.км. Для верхнемеловых вод эти цифры, соответственно, 12 кв.км. и 0.25 кв.км, причем очень грязные воды обнаружены лишь в непосредственной близости от отстойников. В 80-е годы граница загрязненных вод эксплуатируемого горизонта верхнемеловых отложений продвигалась к центру воронки депрессии со средней скоростью 120-180 м в год и к 19Я7-1989 гг. вплотную подошла к территории Мало-Каменского и Бородиновского водозаборов. Особенно опасное положение сложилось в левобережной пойме Сев.Донца после того, как в оз. Атаманское, служившее многие годы резервуаром для сброса промстоков объединения "Химволокно", для "очитки'' озера стали

закачивать воду из р.Сев. Донца. В результате было нарушено зыбкое гидродинамическое и геохимическое равновесие в системе: поверхностные воды озера - донные отложения - подстилающие породы - подземные воды, увеличилась интенсивность фильтрации Токсичных соединений из отстойников в подземные воды, Бородиновское месторождение подземных вод оказалось под угрозой химического загрязнения. Тогда же, в 1989 году, нам удалось прекратить "очистку" озера Атаманского столь сомнительным способом. И, хотя к 1992 году гидрохимическая ситуация в левобережной пойме временно стабилизировалась ( вернее, находится на новой ступени шаткого равновесия ), любое вмешательство человека в эту систему ( увеличение отбора подземных вод для хозяйственно-питьевых целей, изменение гидродинамических условий в реке и озере, вырубка леса, мелиорация рядом расположенных сельскохозяйственных угодий, и т.д.) может привести к экологической катастрофе.

Сложность экологической ситуации в г.Волгодонске и прилежащих ландшафтах обусловлена существующим загрязнением гч;/¡.земных вод в зоне влияния очистных сооружений Волгодонского химкомбината ( ВХЗ ) и городской свалки. На протяжении 40 лет отходы химкомбината проходят обработку на очистных сооружениях в долине Дона. Их общая площадь 61 га при объеме 1485 тыс. куб.м.

В результате многолетних исследований РГРЭ установлено, что подземные воды горизонта . аллювиальных отложений практически незащищены от поступления фильтрующихся из прудов-отстойников и шламонакопитслей промстоков. Именно в этих водах выявлено сильное загрязнение клоридаМи, \сульфатами, ¡дооминием,: марганцем, СПАВ и другими веществами, причем максимальные концентрации токсикантов наблюдаются в районе сульфатных полей и в окрестностях городской свалки.' Минерализация подземных под здесь достигает. '3.5-14 г/куб.дм, содержание Зоюридов ..- '2-3 ПДК,сульфатов -3-5 ПДК,алюминия - 5.4-г8мг/куб.дм'( 11-15 ПДК), марганца. -'.1.1-20 мг/куб:дм, что в 200 раз выше ПДК Дна ВХЗ соединения марганца используются в качестве катализатора). _!

Ореол загрязнения подземных вод за период с 1988 по 1992 год увеличился почти в 2 раза и имеет форму "языка", вытянутого на. запад по потоку подземных вод ( рис.3 ). Разгрузка подземных вод водоносного горизонта аллювиальных отложений происходит в русле р.Дон, именно сюда продвигаются токсиканты из района максимально!*© загрязнения.

' В конце 80-х годов специалисты ВСЕГИНГЕО рассчитали, что загрязненные подземные воды к 2000 г оду достигнут р Дон и речные воды будут, интенсивно загрязняться сульфатами, хлоридами,

Рис. 3. Схема распрздалешя сульфатов а подзклпа аодыг в зоне влияния сульфатных полей Волгодонского химического заводо

ЕПШ< ЕЗ«.ЕИ» ЕЗ« ЛП»

Г-4 - концентрация сульфктов, мг/дм3; I - ионеа 500; 2 - 500 г 750 ; 3 - 750 ■» 1000; 4 - бсшее 1000 ; 5 - городская свалка; 0 - с^льфатаие поля; 7 - наблюдвуалыиш гедрогоологическая скввяина Росмаекай 1РЭ и ее номер.

марганцем, алюминием, другими токсикантами. В этот расчет должны быть внесены коррективы, так как в гидродинамической и • гидрохимической модели ситуации на Волгодонском полигоне не было учтено значительное увеличение техногенной нагрузки, связанное с раздачей земли под дачи и огороды горожан. Сейчас на территории полигона ведется интенсивное строительство коттеджей и дач, завозятся тысячи тонн почвы с надпойменной террасы, и даже грунт из заброшенных иловых площадок химкомбината используется для "обогащения" бедных питальными веществами песчаных почв в долине Дона. Активное вовлечение в миграционные процессы огромных масс почв и илов, без проверки их на содержание токсичных компонентов, уже в ближайшее время может не только существенно изменить гидрохимическую обстановку в регионе, но и способствовать биоконцентрации ряда токсикантов в овощах и фруктах, выращиваемых на дачах. В немалой степени эколргическая ситуация будет осложняться при поливе садов и огородов зап>язненными подземными водами.

Несостоятельной оказалась попытка решить проблему сульфатных полей путем засыпки иловых площадок и шламонакопнтелей суглинками и глинами с последующим уплотнением насыпного ¡-рунта. Перекрытые химически активные отходы ВХЗ взаимодействуют с глинистыми материалами, на поверхности "рекультивируемых" отстойников появляются толстые корки солей, суффозионные и "карстовые" воронки. Под действием уплотнения усиливается миграция токсикантов в подземные воды, загнанная внутрь болезнь вспыхивает с новой силой.

Изучение строения и мощности зоны аэрации показало, что грунтовые воды на водоразделах и их пологих склонах лишь условно защищены, а в долинах рек Дон и Темерник - незащищены от поступления загрязняющих веществ с поверхности прй инфильтрации атмосферных осадков или техногенных вод при повреждениях канализационной, водопроводной и тепловой сети, а также фильтрации бытовых стоков из сливных ям неканализованных дворов городского населения.

Результаты химических анализов проб воды, отобранных из наблюдательных скважин, показали, что практически на всей территории г.Ростова первые от поверхности водоносные горизонты четвертичных отложений загрязнены марганцем, нефтепродуктами. В грунтовых водах в концентрациях выше ПДК обнаружены аммиак и нитраты. Кроме того, в большинстве скважин в пределах города обнаружено тепловое загрязнение подземных вод, В некоторых скважинах температура воды превышала 45"С, при фоновой - 12 "С. Очевидно, что это повышение температуры грунтовых вод связано с утечками горячен воды из теплосетей.

' На химический состав грунтовых вод значительное влияние оказывает наличие в суглинках легкорастворимых минеральных примесей в виде известковых и гипсовых включений. Как следствие, воды водораздельных суглинков более минерализованы, чем воды на склонах, где уклоны зеркала воды больше.

2.4 Концентрация загрязняющих веществ в верхнем

почвенном горизонте (литохимические аномалии).

Атмохимические и гидрохимические исследования отражают состояние воздушного и водного бассейна города на сегодняшний день. На почвенных геохимических картах фиксируются очаги устойчивого загрязнения химическими элементами, сформировавшиеся за Многие годы функционирования источников загрязнения. . ,

Ореолы повышенйого содержания техногенных элементов могут быть связаны с наличием в ландшафтах геохимических барьеров ( Перельман, 1975 ).В результате интенсивной производственной деятельности резко возросло практическое значение гипергенных геохимических барьеров -. как латеральных, отражающих горизонтальную дифференциацию в пределах почвенного-геохимических сопряжений, так и радиальных, формирующихся за счет вертикальной дифференциации почвенных горизонтов.

; Литохимические аномалии цинка захватывают весь старый центр Ростова-на-Дону,;, при этом распределение цинка в верхнем почвенном горизонте имеет зональный характер. Основным ."ядром" с максимальным содержанием цинка в почве является территория, граничащая с химзаводом "Эмпилс". Зона сильно загрязненных почв далее протягивается" на запад и юго-запад до долины р.Темерник,в восточной части города загрязненные цинком почвы картируются на территориях вблизй аэропорта. * .

Сравнение карты загрязнения почв цинком, построенной в 1989 году, и современной карты распределения цинка показало, что основные очаги загрязнения не изменили своей локализации. По-прежнему химический завод находится в эпицентре загрязнения почвенного покрова,- с ' учетом высокой степени загрязнения атмосферы цинком данную территория в полным правом можно отнести в зону устойчивого загрязнения окружающей среды. Из этой зоны пыль с высоким содержанием цинка по*улицам города, как по аэродинамическим трубам,' разносится в другие районы города.

' , ' Следует . отметить Г;/ еще один очаг с высоким уровнем загрязненияпочвыЦиНком Зарёченский промышленный район, особенно ниже железнодорожного моста. Вынос в левобережную пойму Дона'ряда промышленных.предприятий будет способствовать

дальнейшему обострению экологической обстановки в Зареченскон зоне,' так как климатические условия здесь крайне неблагоприятны для рассеивания выбросов. В Северо-Западной промзоне пока не наблюдается превышений ПДК по содержанию цинка в почве, но значительная атмохимнческая нагрузка этого металла, выпадающего •с пылью, определяет современный тип загрязнения окружающей природной среды.

Анализируя распределение свинца в почве в 1989 году и 1992 году, можно отметить сохранение общей картины загрязнения. Основные очаги загрязнения почвы в 1989 году - химкомбинат, площадь Ленина, Сельмаш, Военаед, ГПЗ-10 - остались таковыми И в 1992 году. По-прежнему концентрация свинца выше НДК наблюдается вдоль оживленных автомагистралей.На 50% территории Ростова-на-Дону отмечено загрязнение почвы свинцом выше ПДК в 2-5 раз, и все это зоны устойчивого загрязнений окружающей среды тяжелыми металлами.

Невысокую концентрацию меди в верхнем почвенном горизонте, в отличие от свинца, вероятно', можно объяснить ил различными миграционными свойствами. Свинец,' выпадающий с пылью, ливневыми потоками вымывается из погвы только в состав« взвеси и в относительно небольших количествах. Медь, обладающа* большей подвижностью, мигрирует в ливневом потоке и со взвесями и в растворе. Соединения этого металла вместе с фильтрующими« атмосферными осадками могут достигать грунтовых вод и такт образом загрязнять их. Высокая миграционная способность мед1 ставит ее.в один ряд с самыми опасными веществами - загрязнителям» окружающей среды.

Карта комплексных литохимических аномалий показывас существование в пределах города сплошного полиэлементноп геохимического поля сложной морфологии и структуры.

Привышение ПДК для почв по свинцу, цинку, меди и другш микроэлементам свидетельствует об опасных уровнях накоплени: тяжелых металлов на территории городи Ростова-на-Дону Загрязненные почвы, особенно их мелкодисперсная фракция высокой концентрацией микроэлементов, являются опасны» вторичным источником.загрязнения природной среды. .

Но для некоторых металлов, в первую очередь для хрома ) ванадия, принятые сегодня в России ПДК да» тонв Не могу использоваться для гигйенических оценок на Нижнем Дону.П 'абсолютному значению фоновое содержание хрома о донскн черноземах в 2-3' раза выше утеежденной Минздравом ПДК разработка зональных ПДК, ' соответствующих местньп

геохимическим условиям - одна из актуальных эколого-геохимических и медико-гигиенических задач.

Литохнмнческая съемка в г.Каменске-Шахтинском была проведена в 1990 году. В почвенном покрове города наиболее контрастные аномалии образуют хром, цинк, сзинец, ванадий. Менее контрастные, но обширные аномалии характерны для серебра, таллия, никеля, олова. Другие микроэлементы - литий, марганец, цирконий, стронций, барий, молибден - образуют слабоконтрастные, неявно выраженные литохимические аномалии.

По суммарному показателю загрязнения почвенного покрова практически вся территория города попадает в зону " сильного " и . "очень сильного " загрязнения.

В г. Таганроге к основным элементам-загрязнителям почвенного покрова отнесены хром, цинк, свинец, в значительно меньшей степени - марганец, молибден, медь, барий, ванадий.

Концентрация хрома в почвенном покрове варьирует от 60 до 15200 мг/кг при среднем содержании 827 мг/кг. Эпицентр очага загрязнения почвы хромом приурочен к лромшющадке металлургического и кожевенного заводов, к их накопителям отходов ( шлакоотвалы и отстойники промстоков ). Сходную зонально-концентрическую структуру имеет ореол загрязнения почвы цинком - ядро цинковой аномалии с концентрацией этого, металла до 55,6 г/кг также связано с отвалами шлаков металлургического комбината и с иловыми площадками кожзавода.

Широкое использование металлургических шлаков с содержанием хрома до 15 г/кг, цинка - 4,5 г/кг, марганца - 46 г/кг, подвижной меди - 0,2 г/кг в дорожном строительстве способствовало механическому распространению элементов-загрязнителей от источников по всей территории города. На сегодняшний день зона с высоким опасным и чрезвычайно опасным уровнем -шрязнения (2с=50-400) занимает около 13% территории города.

Большая- часть территории г.Шахтьт характеризуется средним, умеренно опасным уроинед! загрязнения окружающей среды. По суммарному урояню загрязнения почленного покрова тяжелыми металлами около 20% площади городской застройки следует отнести в" зону высокого, опасного для здоровья уровня загрязнеиия.Основиыми элементами-загрязнителями почвы в Шахтах являются хром, медь, свинец,а также цинк'и ванадий.

. •'. Но данным лито.чимичш^о опробования городов Нижнею Дона было выявлено, что для каждого из обследованных юродов . характерен определенный набор домининтов-загрязнителей. Эти

элементы определяют "геохимический фон города" и, соответственно, уровень загрязнения окружающей среды.

Ростов-на-Дону - это "хроиово-свинцово-цинковый" город, г.Каменск-Шахтинский - "цинково-свиицово-ванадиево-хромовый* с очень высоким уровнем загрязнения. В эту же группу городов входит ' "свинцово-цннково-хромовый" г. Таганрог.

В другую группу вошли шахтерские города Шахты .и Зверево, а также Красный Сулин, Волгодонск и Морозовск. Для них характерен слабый или средний уровень загрязнения на . большей части городской территории. По доминантамн-загрянителями Шахты -"хромово-свинцово- медный", Зверево- "свинцово- медный", Красный Сулин и Морозовск_"медно-свннцово-цинковый", Волгодонск-"свинцово-хромовый" город.

Выявление элементов-доминантов.загрязнения природной среды позволяет проводить направленный поиск среди предприятий, их цехов .и отдельных производств тех технологических звеньев, которые несут ответственность за формирование высокой техногенной нагрузки в городе. ' ' ■ ' .,,

В основу методики составления карты суммарного загрязнения s окружающей среды положена шкала оценки аэрогеиых очагов загрязения, разработанная в ИМГРЭ (Сает, 1990) дополненная автором (1993). Наложение карзы суммарного загрязнения атмосферы и карты комплексных литохимнчсских аномалий дало возможность выявить зоны максимального химического загрязнения окружающей среды, зоны средней " интенсивности техногенной нагрузки и относительно благополучные районы в г.Ростове-на-Доку. Основные очаги загрязнения связаны с промзонами, где рядом сосуществуют крупные предприятия нескольких' отраслей промышленности ( районы " СельмааГ', "Эмиилс", прошопа на берегу Дона, железнодорожный узел, промзона Воеиведа, Зареченская промзона ). Пока "Набирает силу" Северо-Западная промышленная зона, здесь загрязнение имеет современный характер ( зона среднего загрязнения ). Как и следовало ожидать, зеленые островки естественной древесной растительности, парки, скверы К зоны одноэтажной застройки с их обилием фруктовых н декоративных деревьев характеризуются меньшим уровнем . загрязнения окружающей среды.. . ,

Подобные карты составлены и для других городов Нижнего Дона. . . .••.':."•''

3. Биогеохимические исследования на урбанизированных территориях.

3.1. Биогеохимическая индикация промышленного загрязнения

Одной из важных задач наших исследований было изучение ответной реакции растительных сообществ на поступление загрязняющих веществ. '■,'."

Первые биоиндикационные работы на территорий Ростова-на-Дону были проведены автором в 1978-1979 гг. В качестве объекта биогеохнмического опробования был выбран тополь черный (Populuc nigra L.), широко распространенный на улицах Ростова-на-Дону и других городов Нижнего Дона. Целью исследований было картографирование зон загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами -по данным опробования листьев тополей. В ходе, полевых работ было отобрано более 800 биохимических проб, прн • этом листья отбирались с деревьев примерно одного возраста, с веток на высоте 1.5-2 м, в одну пробу собирались листья со всех сторон дерева. Стандартная проба состояла из 0.7-1.0 кг сырой биомассы.'

Сопоставление построенных нами карт загрязнения листьев тополей и лнтохимическнх карт показало, что биогеохнмически,с и лнтохнмические ореолы загрязнения большей частью совпадают. В то же время, ряд биогеохимических аномалий не связан с ореолам» загрязнения почвы, и накопление металлов в листьях тополя происходит за счет высокой атмохимической нагрузки:

Подобные работы в 1987-1988 гг. были повторены в г.Волгодонске.

В пойме Сев.Донца в зоне влияния Каменска-Шахтинского в качестве биогеохимических объектов были выбраны полынь австрийская и пырей ползучий, а также сельскохозяйственная продукция с прилегающих к городу полей.Проведенные исследования показали, что техногенное воздействие оказывает существенное влияние на интенсивность и направление биогенной миграции элементов. В пределах комплексной геохимической аномалии ежегодная продукция биоценозов и агроценозов снижается в 2,5- 4 раза при увеличении зольности надземной фитомассы в 2-2,5 раза..

Для наиболее распространенных растительных сообществ были рассчитаны коэффициенты биологического поглощения микроэлементов К, показывающие способность растений избирательно потреблять их из окружающей среды (отношение концентрации элемента в золе растительной ассоциации к его валовому содержанию в почве ландшафта).

Видимое снижение К на загрязненных участках связано с тем, что накопление микроэлементов в растительном покропе заметно отстает от их концентрации в почвенных горизонтах. В

„действительности для большинства микроэлементов уровень содержания в растительности растет по мере увеличения степени < загрязнения ландшафта, что наглядно проявляется при вычислении К через кларк литосферы. ' ;

В природных ландшафтах цинк относится к элементам . биологического накопления, а марганец, медь, свинец - к элементам . среднего захвата (Перельман,1979).На "орошаемой пашне медь и марганец переходят в группу. элементов сильного биологического накопления. Средние содержания микроэлементов в золе сельскохозяйственных культур в 1,5-5 раз выше, чем в золе природных луговых ассоциаций.

С надземной продукцией разнотравно-пырейно-овсяницевой ассоциации вместе с сеном и травой, потравленной при выпасе скота, с каждого гектара лугового* ландшафта ежегодно выносится около .. 54 г марганца, 5.7 г меди, 0.5 г CBHHuaj J 1.2 цинка. ; -

Гораздо интенсивней биогенная и техногенная миграция "" микроэлементов протекает на орошаемый пашнях, что, по-видимому, связано с внесением подвижных форм микроэлементов. Урожай, сельскохозяйственных культур значительно больше ежегодной надземной продукции луговых ландшафтов, вследствие чего вынос микроэлементов с единицы площади орошаемых пашен в 5-20 раз больше, чем на лугах. . .

В'зоне промышленного загрязнения отмечено повышенное содержание марганца в золе огурцов, баклажанов и капусты, меди и свинца в золе томатов и тыквы (1,3-5,7 ПДК). Выявленные , бийгеохимические аномалии повторяют контуры лнтохимнческих • аномалий.

Необходимо отметить, что. при выращивании сельскохозяйственной продукции в зоне промышленного загрязнения, ,. в случае повышенного . содержания в золе растений одних, микроэлементов, концентрация других может быть даже ннже, чем за её пределами. При этом нарушается природное .соотношение микроэлементов в продуктах, которые поступают в цищевые цепи, и этот дисбаланс' способен вызывать серьезные расстройства в 1 организме человека и животных (Ильин,Степанова,1980). \ .' ■ <

lía загрязненных почвах помидоры, огурцы и баклажаны интенсивно поглощают марганец, медь и цинк, в корнеплодах накапливается медь; тыква в предёлах да ; о химической аномалии в 6.6 ; ,? раза увеличивает интенсивность поглощения свинца. Но вынос микроэлементов с урожаем в зоне загрязнения в 1,5-4 раза меньше,: чем на условно фоновом участке, вследствие угнетения растительных, сообществ к уменьшения их продукции. , .4-, ....

Наибольшей устойчивостью Л техногенному воздействию обладают сложиоорганнзованные высокопродуктивные настоящие луга на пойменной темноцветной суглинистой почве.При деградации этих лугов под прессом техногенной нагрузки процесс накопления 6 ландшафтЬ токсичных элементов развивается по экспоненциальному закону. ' -.

До нашей работы данных о содержании тяжелых металлов в растительной продукции, выращиваемой ростовчанами на своих приусадебных участках, не было. При литохимическом опробовании верхнего почвенного горизонта в Ленинском районе в 1990 году были выявлены зоны повышенного содержания ртути - металла I класса опасности. Именно поэтому особое внимание уделялось определению концентрации этого элемента в овощах и фруктах. При этом ртуть определялась как в сырой биомассе сельскохозяйственной продукции, так и в соке плодов и ягод. Во всех проанализированных биопробах ( более 200 ) концентрация ртути оказалась ниже чувствительности метода определения и, соответственно, ниже ПДК ( 10 мкг/кг ) и фона (0,2 мкг/кг). Тем не менее, ^экологическая ситуация .в районе вызывает у нас серьезную озабоченность. Как удалось установить, источником загрязнения почвы и сопредельных сред ртутью являются не только промышленные предприятия района, но и сами местные жители, которые выливают до 0.5 - 1.0 кг ртути в свои сливные колодцы "для улучшения" фильтрации жидких бытовых отходов в , грунтовые воды; Биохимическому опробованию на ртуть подлежат все дворы со сливными колодцами, куда "добавляли" ртуть. Особого. внимания заслуживают деревья, располагающиеся в непосредственной близости от зараженных сливных колодцев. ' '.'

' Анализируя данные спектрального анализа' овощей Д й фруктов,следует отметить превышение ПДК свинца и цинка в ряде проб Шелковицы, кресс-салата, корнеплодах и листьях петрушки. Близки к ПДК концентрации меди в отдельных пробах шелковицы, черешни, лука и петрушки. 8 сельдерее отмечено содержание цинка на Уровне ПДК, в яблоках - концентрация свинца выше ПДК.

Для многих микроэлементов ПДК <;ще не разработаны Минздравом ' России,поэтому --. " - их концентрации мы оценивали .ориентируясь на "Методические указания . по геохимическим исследованиям ..." ( ИМГРЭ, 1986 ) и "Методические указания по Оценке степени опасности загрязнения почвы химическими йеществами" ( М., 1987).

Очень высокое содержание железа'отмечено во всех пробах шелковицы и клубники - 2-6 ( до 8 ) ПДК, в пробах черешни, в абрикосах, "сливах,. яблоках , овощах (1-2 ПДК). Превышена ПДК никеля г> пробах абрикос, в клубнике, шелковице, моркоки, сап дер се.

.салате, корнеплодах и.особенно, в листьях петрушки (до 13 ПДК). В пробах шелковицы, черешни, клубники, абрикос и овощей . наблюдаются превышения ПДК хрома.

Таким образом, в овощах и фруктах, выращиваемых ростовчанами на приусадебных участках, наблюдаются высокие содержания тяжелых металлов, превышающие установленные ПДК. Употребление таких продуктов в пищу может вызвать негативные последствия для здоровья человека.

В 1992-1994 годах нами проводилась серия экспериментов по закреплению металлов в почве, чтобы таким образом снизить их поглощение овощами и фруктами. В почву перед посадкой овощей вносились природные сорбенты - перегной, глауконитовый песок, . бентонитовая глина и цеолиты - в различных сочетаниях н количествах. Сорбенты заделывались в корнеобитаемый слой почвы (до 15 см), на экспериментальных площадках воспроизводились наблюдаемые уровни загрязнения атмосферы и почвы. На контрольном участке сорбенты не вносились. Результаты первых опытов свидетельствуют о перспективности этого ■ направления биохимических работ - выращивания экологически чистых овощей и фруктов в условиях сильного загрязнения окружающей среды,

3.2. Техногенные сукцессии растительного покрова.

Естественная растительность вблизи городов в Ростовской области сохранилась только в поймах рек, нерегулярно ' затапливаемых во время весеннего половодья - именно здесь можно наблюдать многолетние изменения растительного покрова. Водораздельные ' пространства, ранее занятые разнотравно-дерновиннозлаковьши степями, полностью распаханы или заняты городами, селаыидозяйственными постройками.

Реальной основой изучения всего комплекса с'укцсссионных изменений и их практического использования для оценки состояния пойменных ландшафтов служит разработанная нами детальная схема сукцессионныд смей растшслышсти - от начальных стадий, представленных бногсшшми сообществами, лишь в незначительной степени подверженными воздействию техногенеза, до техногенного климаксового сообщества, в наибольшей степени адаптированного к условиям нового биотопа.

Для выявление и изучеиия техногенных сукцсссий растительного покрова пойменные ландшафты по степени загрязнения были разделены на 4 группы. Для систем, характерным свойством которых является непрерывное распределение элементов,, использование дискретных единиц при классификации (типы, классы, виды и т.д.) всегда имеет элемент условности (Псрельман, 1979). Это

утверждение справедливо и в нашем случае, при разделении ландшафтов на группы по уровню концентрации загрязняющих веществ.

В первую группу вошли ландшафты, на которые техногенная нагрузка не оказывает заметного воздействия, растительный покров и животное население ландшафта формируются и развиваются при доминирующем влиянии природных факторов.

Вторую группу составляют ландшафты, испытывающие значительную техногенную нагрузку, действие токсикантов на растительность выражается в уменьшении доли участия чувствительных к загрязнению видов, в изменении структуры растительных сообществ.

Третья группа характеризуется сильной загрязненностью всех компонентов, слагающих ландшафт, выпадением многих видов, чувствительных к действию фитотоксикантов.

В четвертую группу объединены ландшафты, в которых техногенный фактор становится определяющим при формировании фитоценоза и животного населения.

Для каждой группы ландшафтов характерны вполне определенные растительные сообщества, при этом установлена закономерная смена растительного покрова в зависимости от стёпенн загрязненности.

В долинах рек степной зоны выделены следующие серии техногенных сукцессии: лесо-луговая, луговая ' (мезофильная), лугово-болотная и ксерофильная. Особняком стоят катастрофические" смены природных ландшафтов техногенными: пашнями, рисовыми чеками, рыбоводными прудами, дачами, инженерными сооружениями, происходящие без промежуточных стадий за сравнительно короткое время.

Наибольший интерес представляют различные варианты мезофилыюй сукцессионной серии, изучение которой проводилось на ключевых участках в пойме Дона и Северс'кого Донца .

Начальную стадию мезофилыюй сукцесии в пойме Северского Донца представляют слабозасоленпые (или незаселенные - в прирусловой пойме) разнотравно-злаковые луга, где аухтонными эпификаторами являются пырей ползучий и овсяница луговая. Кондоминаты пырея и овсяницы в различных ассоциациях -бедренец титанолисгнын, крестовник Якова, вейник наземный, тростник, разнотравье слагается из значительного числа видов.

Среди аухтонных ассектаторов в районе исследований наиболее распространены девясил германский, клеверы (горный, земляничный, луговой),' люцерна серповидная и хмелевидная, вика тонколисгная, вязель пестрый, чина клубненосная, солодка щетинистая и голая, подорожник большой и ланцетолистный, цикорий, молочай уральский, кровохлебка, одуванчик, синеголовник, шалфей луговой, морковь дикая, герань луговая, кермек. к К адвентивным ассектаторам на сенокосных лугах можно отнести чертополох, полынок, репейник, бодяк; на сбитых участках - мятлик луковичный, алтей, щавель курчавый и конский, спорыш, донник.

В понижениях рельефа располагаются мезофильные овсяннцево-пырейНые сообщества со значительным участием крестовника, герани, дербенника, солодки, клеверов, вязеля, подорожника большого. Для повышенных участков более характерны пырейно-овсяницевые формации с вейником, бедренцем, цикорием, люцерной, стальником, тысячелистником, реже встречается полынь австрийская и высокая.

Инициальными вариантами мезофильной серии техногенной сукцессии в равнинной и пологоволнистой пойме Нижнего Дона являются пырейко-узколистомятликовые луга с девясилом, лядвенцом рогатым, крестовником, дербенником лозным. Для дельты Дона, где слабая дренированность территории сочетается с периодическим затоплением почвенных горизонтов слабомннерализованными нагонными водами во время сильных западных ветров ("низовка"), более характерны пояевицсво-овсяницевые ассоциации - с подорожниками, клевером нустоягодником, стальником, геранью луговой. В восточном районе поймы Нижнего Дона на засоленных лугах распространены кострово-пырейные ассоциации с бедным разнотравьем. - ; ,• >':':.'' , . ■..••''..

На лугах второй группы, представляющих вторую , стадию сукцессии, при значительной техногенной нагрузке злаковая основа инициальных ассоциаций в основном сохраняется. В то же время, в травостое резко уменьшается роль бобовых, (клеверов, вики тонколистнои, вязеля, люцерны, солодки), некоторых сложноцветных (девясила, крестошшка, синеголовника), молочая, лядвенца, дербенника, шалфея. ; . ■

Следует отметить, что изменения в составе луговых ассоциаций не могут быть объяснены только прямым действием» веществ-загрязнителей на чувствительные растения. Здесь вступают в силу законы межвидовой конкуренции и отбора. Уже во второй труппе луговых ландшафтов влияние загрязнителей fía восприимчивые виды растений столь велико., что растения становятся неспособными к конкурентной борьбе за факторы роста и жизненное пространство.' В

структуре сообщества повышается значение видов растении с большой экологической амплитудой - тростника, пырея, полынка, на позиции кондоминатов выходят видь1, бон се приспособленные к новым, худшим условиям обитания. В поймах степных рек к таким видам относятся: .из семейства осоковых - ситник, триостенник, клубнекамыш; из злаковых - метлица,полевица, прибрежннца, бескильница, сведа, мятлик луковичный; из сложноцветных -полыни австрийская, высокая, веничная, солончаковая; представители других семейств: кермек Гмелина, лебеда, подорожник, солерос, петросимония.

При еще большей степени загрязнения из травостоя исчезают бобовые (лишь люцерна хмелевидная и донник изредка встречаются в кермеково-пырейных ассоциациях), шалфей, крестовник, череда, молочай, лядвенец: На этой стадии техногенной сукцессии появляется множество незамкнутых сообществ с неустановившимся видовым составом, объединяющих растения различных жизненых форм. В мезопонижениях доминируют триостенник, ситник, тростник, астра солончаковая со значительным участием осок и клубнекамыша; пырей, бедренец и герань луговая выступают в роли ассектаюров, девясил и дербенник отмечены единичными угнетенными особями. На плакоре злаки представлены метлицей, полевицей, прибрежницей, кондоминатами служат астра солончаковая, кермеки, солянки. Бедное по видовому составу разнотравье сообществ третьей группы в пырейно-лебедово-кермековых ассоциациях отличается низкой продуктивностью; бурьянистые кермеково-полынные группировки, напротив, по ежегодной наземной продукции могут даже превосходить незасаленные луга - до 25-30 ц/га сухой фитомассы, но эта продукция практически не используется в сельскохозяйственном производстве.

Четвертой, заключительной стадией сукцесин япляются немногочисленные " климаксовые" сообщества, выживающие в условиях очень сильного загрязнения окружающей среды. Для них характерны моиодоминаитные ассоциации солянок, а также триостенниково-астровые, астрово-тростниковые, астрово-

солеросовые группировки. Мятликово-полынные (с мятликом луковичным, кермеком и метлицей) ассоциации преобладают на повыщенных участках. Разнотравье этих ассоциаций представлено адвентивными ассекторами: одуванчиком, подорожником, спорышом, лебедой. Невысокая продуктивность лугов четвертой группы сочетается с крайне низкой .кормовой ценностью их продукции. Следует отметить тесную коррелятивную связь между интенсивным загрязнением ландшафтов к появлением ассоциаций четвертой стадии техногенной сукцессии.

Строго говоря, последней стадией рассматриваемой сукцессии

является техногенная пустошь, лишенная растительности или. с чахлыми иецветущнми побегами тростника. Такие участки наблюдаются вблизи шламонакопитеяей и отстойников промстоков в пойме Северского Донца. Но, с учетом незначительности площади, занятой данным ландшафтом, и нецелесообразности использования сю для бионидикационных целей, было решено исключить -техногенные пустоши из рассмотрения. <■

Изменение структуры растительных сообществ в поймах Дона и Северского Донца по мере увеличения техногенной нагрузки можно иллюстрировать участием отдельных групп растительности в общей продукции (рис. 4). По мере приближения к " климаксовому" сообществу во всех ассоциациях уменьшается доля бобовых, в то же время резко усиливаются осоковые, солянки, в некоторых ассоциациях сложноцветные (за счет астры солончаковой и полыней), злаки - при замене пырея, овсяницы и мятлика, узколистного мятликом луковичный, метлицей, полевицей, прибрежницей. .

Полученные данные показывают, что трансформация растительного покрова четко отражает интенсивность техногенного воздействия на поименные ландшафты. Установленные стадии техногенной сукцесии могут использоваться как индикаторы общего уровня промышленного загрязнения пойменных ландшафтов. Достаточно выраженная физиономичность техногенных сукцессий позволяет применять дистанционные (аэрокосмические) методы при выявлении ореолов техногенного загрязнения.

33. Лалдша4т,°",!11Ди^ационные исследования, ч *

По материалам многолетних наблюдений на 42 опытных : площадках о пойме Сев. Донца вблизи Каменского промцентра были составлены лалдшафтно-ниднкационная таблица и ландшафтно-нндлкацношзая карта. В результате проведенных исследований выявлены индикаторы загрязнения грунтовых вод, почвы н подепшшощш. пород в зоне аэрации.

Индикатором налбольшего загрязнения грунтовых вод якшатся плосхые участей с господством галофитных сообществ ( солерос, однолетняя шведка, прнбрежница ). Минерализация гр)1п«шм\ юля длен- достигает 15-30 г/куб-ды. На аэрофотоснимках гаюзе участки ваддслягатся в виде мелких округлых пятен светлосерого, почто белого 4*>тотонг; микроструктура полосчатая, со смедашэ распашки много лет назад.

Другим нкдлкаюрон высокого уровня загрязнения грунтовых вед; являются подковообразные понижения с кочковатой . иовфАиооъм). заросши-е гросткикоы млн с участками, лишенными расгитежносш ( ыаашш;; стгргцы ). Эти участки отображаются на . аз^&фкчоашпка»; в ни ж ¿>г(к»Г»п:™1о - н;ш синусоидально-изогнут ых

Стадии техногенной сукцессии.

шт* ^^ • ЮЯ» Ш^г |-1е

с. 4. Участие отдельных семейств и групп растительности в общей наземной

продукции основных ассоциаций пойменных ландшафтов, сложноцветные; 6) злаки; в) бобовые; г) осоковые; д) солянки; е) прочие.

контуров серого цвета с гомогенной структурой, иногда нарушенной шахматным рисунком сенокосов.

В процессе исследований изучались также индикационные связи внешнего облика ландшафта с засолением верхнего почвенного ; горизонта ( 0.0-0.3 м ). Информация, полученная с , помощью ландшафтно-индикационного метода, дополняет наши представления о районе исследований. Например, индикационными исследованиями установлено,что на участках, занятых древними старицами, грунтовые воды имеют повышенную минерализацию - более 3 г/куб.дм ( в 3 раза выше фона ), что позволяет говорить о резко затрудненном водообмене. Следовательно, озерные глинистые отложения древних, стариц могут стать экраном для потока грунтов!,IX вод и оказывать существенное влияние на миграцию загрязняющих веществ в подземных водах.

В районе расположения отстойников химкомбината на аэрофотоснимках выявлены следы древней старицы в виде подковообразного асимметричного контура. Наличие погребенных озерных отложений создает неоднородность фильтрационных характеристик грунтов и влияет на формирование потока загрязняющих веществ, мигрирующих через днище и стенки отстойников. .

Ландшафгно-индикационные исследования могут

использоваться при оценке пригодности пойменных земель для сельскохозяйственного освоения^ Пойма Нижнего Дона была районирована нами с учетом соответствия современных эколого-геохимических условий техногеНой нагрузке, и эта схема; используется производственниками при планировании новых сельскохозяйтспснных угодий, при оценке перспективности замены ; природных ландшафтов более продуктивными техногенными. При игнорировании наших рекомендаций результаты освоения поймы могут быть негативными. Например, луговые ландшафты в пойме с критическим (. выше ' 2.5 V. м ) уровнем . залегания , сильноминерализованных вод нельзя заменять пашнями без принудительного дренирования ' территории/,-Тем не менее, эти ландшафты вблизи г.Ростова-на-Дону были отданы под . дачное строительство и огороды. В результате уплотения пород зоны аэрации грунтовые воды подтянулись к самой поверхности, пахотные горизонты оказались перенасыщенными водой, выпоТный режим ландшафта способствует накоплению солей в верхней части почвенного профиля. Слабая естественная дренироаанность: территории не позволяет провести промывку почвенных горизонтов для рассоления ландшафта, дачнцки » огородники не в силах самостоятельно справиться с этим явлением. . . .. .

■'' - •' ••!'!• ': / ■ ■ , : -/'-/о, . ;

3.4. Техногенная смена ландшафтов.

Природные факторы ( климат,, рельеф, породы, почвы ), определяющие особенности ландшафтов на данной территории, за сравнительно небольшой отрезок времени изменяются

незначительно. Установившееся в результате их суммарного действия равновесие и взаимосвязи являются более пли менее устойчивыми, что обусловливает относительно постоянный химический состав вод, донных отложений, почв, растительности и постоянство определенных закономерностей миграции элементов в каждом ландшафте.

Техногенные факторы нарушают сложившееся естественное равновесие, вследствие чего возникают новые связи, изменяется характер миграции химических элементов и их соединений. Основой для выявления антропогенных преобразований служат карты элементарных ландшафтов.

На них изображаются не отдельные биокосные тела, а однородные природные комплексы, учитывается естественная дифференциация природных условий, отражаются все виды геохимических миграций - в этом заключается несомненное преимущество ландщафтно-геохимических карт. Анализ

распространенности и особенностей формирования ландшафтов на фоновом участке и в зоне антропогенного воздействия полволяет фиксировать техногенные изменения, производить комплексную оценку состояния природных объектов, прогнозировать возможные преобразования ландшафтов.

Анализ, проведенный на основе сопоставления современной "Карты элементарных ландшафтов поймы Северского Донца" и карты ландшафтов, восстановленных по состоянию на 1952 г., показал, что мощное техногенное воздействие на бпокосные системы вызывает не только существенную перестройку биогенных н физико-химических процессов в ландшафтах, но и закономерную смену последних;

До ввода в строй промышленных- предприятий г.Камепска-Шахтинского на месте хранилищ промстоков были пойменные луга и живописные озера. Поступление сточных вод с высоким содержанием сульфатов, сероводорода и сероуглерода привело к образованию восстановительной сероводородной обстановки в илах и придонных горизонтах воды ряда озер. Теперь это - мертвые водоемы, окаймленные чахлыми побегами тростника. Так, например, в огромный отстойник промстоков фактически превратилось оз.

'Атаманское. Прибрежно-водная растительность .¡десь представлена лишь тростником, выживающим благодаря своей удивительной экологической устойчивости. Другие доминанты растительности

пойменных озер - рогоз, камыш озерный, частуха, сусак не выносят высокой минерализации вод, повышенного содержания токсичны? солей металлов и органических веществ-загрязнителей. В десятки ра: сократилась биомасса и продукция прибрежно-водног растительности, ряски, водорослей, соответственно уменьшила« интенсивность биогенной миграции химических элементов.

Воздействие техногенных потоков на пойму и водные системы вызывает закономерные изменения условий миграции элементов, химического состава и экологических показатели природной среды. По своим геохимическим параметрам техногенные водоемы не имеют аналогов в природных пойменных ландшафтах. В литохимических пробах из оз. Атаманское, например, валовое содержание цинка в 50200 раз превышает фоновое, рассчитанное для болот в равнинной пойме; концентрации меди, свинца и марганца в 9-57 раз выше фоновых. Промышленные стоки, фильтруясь через стенки и ,дно прудов-отстойников разносят химические элементы на значительную площадь, загрязняя подземные воды, почвы и растения.

Решающая роль в трансформации пойменных почв принадлежит водному потоку, при этом цепь миграции загрязняющих веществ можно представить следующим образом: отстойники промстоков -грунтовые поды - почвенные горизонты. Основными водными мигрантами, вызывающими негативные изменения водно-физических и литохимических характеристик почвы, являются хлориды, сульфаты, нитриты, соли натрия.Техногенное засоление почв сопровождается увеличением их слитости, глыбистости, повышением капиллярности почвы, что,в свою очередь,создает благоприятные условия для усиления действия испарительного барьера и дальнейшего засоления пойменных ландшафтов. Повышенные содержания свинца и меди в верхних почвенных горизонтах связаны с техногенными атмосферными выпадениями. ,

При переходе ог лугов к болотам окислительная обстановка в почвах сменяется глеевой восстановительной. В случае контакта луговых с окислительной обстановкой и оглеенных почв заболоченных участков появляется возможность возникновения глеевого барьера. Накопление илистой фракции в болотах создает предпосылки для возникновения еще одного геохимического барьера - сорбнионного. Наличием техногенных геохимических барьеров, своеобразных "сорбционно-глеевых Ловушек" для цинка, меди, свинца п других металлов, вероятно обусловлено 'появление литохимических аномалий микроэлементов.

Ореолы повышенного ( в 2-7 раз выше фона) содержания солей натрия и кальция в почвах супераквапьиых ландшафтов приурочены к зоне проявления действия испарительного барьера, где происходит

:онцентрация элементов из близкозалегающих загрязненных рунтовых вод. Площадь такого барьера в пойме Сев. Донца величивается на 20 га в год - за счет подъема уровня грунтовых вод [о критической отметки при фильтрации промстоков из

1тстойников.

На засоленных лугах верхняя граница испарительного барьера юдтяптается до отметки 0.3-0.5 м , на солончаках - к самой юверхностн. Вместе с макрононами в зоне его действия из шизкозалегающих загрязненных грунтовых вод концентрируются [екоторые металлы (цинк).

Таким образом,в комплекс биогеохимических исследований ходили, с одной стороны, геохимические наблюдения, позволяющие становить реально существующий уровень загрязнения, с другой -иологические работы, выявляющие характер ответных реакций йоты на техногенное воздействие. Биологические показатели, оторые адекватно отражают совокупный эффект техногенного оздействия и несут интегральную информацию об уровне агрязнения всего ландшафта, дают возможность прямой оценки остояния природной Среды.

4. Прикладное значение эколого-геохимических исследований.

4.1 Стратегия оздоровления городской среды должна азрабатываться на основе комплексной оценки экологической итуации. Тактика поэтапной ее реализации предусматривает на ервом этапе зонирование города по суммарному уровню загрязнения кружающей среды. Карта экологической комфортности проживания, первые составленная в г.Ростове-на-Дону с учетом интенсивности имического, шумового и электромагнитного загрязнения, дает озможность принимать обоснованные градостроительные решения, ровести оценку реальной стоимости жиль,д и земли на территории орода. . '

Для расчета значений интегральных показателей опасности прязнения среды применяются методы многокритериальной оценки, звестные в теории принятия решений. На практике удобно пределять интегральные показатели методом взвешенной суммы ценок критериев. Обобщающийиоказатель, полученный с помощью гого метода, по существу представляет собой сумму оценок ескольких независимых параметров окружающей среды, причем есовые коэффициенты ( баллы ) характеризуют их относительную ажность. Это позволяет сопоставлять различные по своей природе сологические факторы, однако большое значение в этом, случае мест корректность процедур выявления их сравнительной важности.

4.2. Сопряженными геохимическими и медико-гигиеническими исследованиями в г.Ростове-на-Дону установлено, что в зонах с высоким уровнем загрязнения окружающей среды беременные женщины болеют в 1,3-1,4 раза чаще, чем живущие в зоне слабого загрязнения. Число недоношенных детей у этих матерей в 3 раза больше, чем в благополучных районах. У детей от 3 до 6 цет, проживающих в зонах сильного загрязнения,заболеваемость в 1,55 раза выше, а средняя продолжительность болезни на 35"/ больше, чем у живущих в зонах слабого и среднего загрязнения.

Являясь функцией от многих переменных, здоровье населения, представляет собой интегральный показатель качества окружающей среды. Важнейшей задачей гигиенической науки является расшифровка этого "интеграла" г установление роли отдельных факторов и их совокупностей во влиянии на здоровье населения.

4.3. Исследования взаимосвязи. уровня загрязнения окружающей среды и здоровья детей в конечном счете должны завершаться разработкой конкретных программ по улучшению экологической ситуации, по профилактике болезней будущего поколения. Только за 9 месяцев 1992 года детскими поликлиниками Ленинского района г.Ростова-на-Дону выдано 3282 больничных листа по уходу за больным ребенком, потеряно 30063 рабочих дня. Сохранение трудовых ресурсов, сокращение финансовых расходов, связанных с лечением детей -. это еще одна сторона проблемы увеличения заболеваемости детей в . зонах высокого уровня загрязнения окружающей Среды»': ! ,, , •. : .

В центральной части г.Ростова-на-Дону 90"/ детских садов и ясель располагаются в зоне очень сильного, опасного для здоровья уровня загрязнения окружающей среды. В настоящее- время нет возможности Закрыть все неблагополучные детские сады и ясли, или перевести их в экологически чистые "зоны. Также невозможно убрать из города все "грязные" производства, разом уменьшить их выбросы в атмосферу и сбросы в водные системы. Поэтому нами выбраны меры профилактического характера, которые 'помогут оздоровить обстановку на территории конкретных детских учреждений в течение 3-5 лет без больших капитальных; затрат. В первую очередь к таким мерам относится озеленение игровых площадок и прилежащих ландшафтов по индивидуальным дендропроектам, с учетом уровня загрязнения и геохимической специализации источников загрязнения, создание "зеленых оазисов". Кроме того, предусмотрена замена песка в песочницах по мере накопления в них техногенной пыли, устройство газонов вогнутого профиля, с которых почва не "стекает" на дорогу, замена асфальтового покрытия на игровых площадках в садиках менее токсичными материалами.

4.4. Разработаны рекомендации по уменьшению негативного влияния очистных сооружений химического производства на природные системы в пойме Сев. Донца. Проблема охраны месторождений пресных подземных вод от истощения и промышленного загрязнения - одна из самых актуальных для жителей г.Каменска-Шахтинского, гак как альтернативного источника питьевой воды поблизости нет. Решение этой проблемы связано с ликвидацией очага загрязнения подземных вод и рекультивацией природных ландшафтов в пойме Сев.Донца.

Для разработки рекомендаций по оздоровлению экологической ситуации в районе Мало-Каменского и Бороднновского месторождения подземных вод необходимо было определить общий объем техногенных нлов в оз.Атаманском и Сорном, изучить их физические свойства и химический состав, выявить закономерности распределения загрязняющих веществ по площади озер и по вертикальному профилю через илы.

Эта задача, в принципе, аналогична задачам разведки месторождений полезных ископаемых и решалась она методами поисковой геологии.

Зимой 1989 года со льда озер ручным способом пробурено 52 опорные скважины на 8 профилях и 62 дополнительные скважины с отбором геохимических проб и монолитов (рис 5). Геологические разрезы, выполненные по материалам бурения зондировочных скважин, стали основой представлений об условиях залегания и составе техногенных илов.

Основная масса загрязняющих веществ ( сероводород, сероуглерод, фенолы, СПАВ, цинк, медь, свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, бор, серебро, молибден, и др. ) сосредоточена в текучих илах, в слое толщиной 1,5 - 2,5 м и в техногенных осадках шламонакопителей. Концентрация цинка на сульфидном геохимическом барьере в текучих илах превышает 10%, меди и свинца - 0.1-0.5%. Содержание ртути и кадмия в техногенных осадках в сотни раз выше кларка. Нами рассчитано, что в текучих илах и техногенных осадках шламонакопителей "хранится" 31 тыс.тонн цинка, 570 тонн свинца, 176 тонн меди, 30 тонн мышьяка, 20 тонн лития, 4 тонны молибдена, 3 тонны ртути - целое полиметаллическое месторождение! В качестве неотложной меры мы рекомендовали создание специального гидравлического барьера на пути движение токсичных веществ к водозабору.

Другие способы спасения Бородиновского водозабора создание цементационной завесы,геохимический барьер на пути токсикантов,захоронение илов ( превращение озера в "могильник",) неприемлемы пз-за технической сложности проектов. Обстановка в

ОХ]' ПЗ* Ш* ^ Ш.-Ш'-

Рис 5. Смпга распределения цинка в першем горизонте данных отлатениях оэ. Атзгиэиексе и Сорнв(

- опорнт эоидирстчпк* сквзтнии глувнпой двЮм; г-вспслигатмши» кмжипы г«уб1.пяй (|о 5м; З-б-геоицтгрзция цинка в ила* (г/кг): * -мени I; 4-5-ГО-НОО; «-волее 10!

районе водозабора сегодня обострилась до такой степени, что уже в ближайшее время понадобится радикальное решение.

Полное оздоровление экологической ситуации и долине Сев.Донца возможно только после удаления токсичных техногенных илов из оз. Атаманское. Текучие илы и техногенные осадки шламонакопителей рекомендуется использовать в качестве сырья для извлечения ценных цветных металлов, или в литейном производстве. Ниже лежащие туго и мягконластичные илы, с содержанием микроэлементов в- сотни и тысячи раз меньше, чем в текучих илах, могут быть использованы для обогащения микроэлементами малопродуктивных песчаных почв левобережной надпойменной террасы Сев.Донца ( химическая мелиорация ).

Для экологически безопасного использования илов предлагается ' организация специализированного

сельскохозяйственного предприятия непищевого профиля. Сущность предложения заключается в целенаправленной обработке специально выбранной территории ( песчаная надпойменная терраса между х.х. Филиппенков и Михаиловка ) для производства продукции, не используемой прямо или косвенно н питании человека. Варианты производства на таком предприятии очень разнообразны: выращивание льна, конопли, клещевины и других технических культур, цветоводство, лесоводсгво ( выращивание саженцев сосны, новогодних елок ), производство кормов для нужд пушно-мехового звероводства и т.д. Внесение илов па бедные, микроэлементами и органическим веществом слаборазвитые песчаные почвы даст возможность повысить урожайность сельхозкультур, увеличит отдачу земель. Но работа эта требует проведения дополнительных исследований и экспериментов, которые дадут окончательный ответ на все вопросы.

4.5. Сопоставление современной карты элементарных ландшафтов с картами предшествующих jjct позволяет не только выявлять техногенные изменения в пойме, но и по простраственным характеристикам территории рассчитывать экономический ущерб в результате этих трасформаций.

Подобные вычисления могут быть произведены по формуле;

<H(t)dt гдeQ¿-различные виды ущерба. Предлагаемый подход реализован при расчете ущерба, нанесенного промышленным загрязнением ландшафтов в пойме Сея, Донца* (Приваленко,1984, 1993 ). Общин ущерб от загрязнения природной среди вблизи Каменского промышленного цен-фа составил в ценах 1994 года 2834 млн. рублей.Расчет экономического ущерба от загрязнения позволяет, оценить эффективность затрат на природоохранные мероприятия,

которые следует заложить в смету промышленных предприятий -источников загрязнения природной среды.

4.6. Городская среда обитания находится в контакте с производственными зонами, для которых характерен динамизм технологий и, соответственно, интенсивности техногенного воздействия на окружающую среду. Комплексная геохимическая съемка дает возможность оценить экологическую ситуацшовгороде на определенный период времени ( месяц, год ), но не может полностью компенсировать отсутствие регулярных многолетних наблюдений за состоянием окружающей среды. Экологическая обстановка в городе отличается высокой вариабельностью значений ряда показателей миграционных сред, поэтому даже самой детальной разовой съемкой - плоским "срезом" параметров состояния городской среды - нельзя выявить объемную картину распределения загрязняющих веществ на урбанизированной территории.

В Ростове-на-Дону, Каменске-Шахтинском, Волгодонске, Шахтах и других крупных городах Ростовской области сегодня проводится эколого-геохимический мониторинг окружающей среды по разработанной автором схеме. Результаты наблюдений оперативно заносятся в компьютерную информационно-справочную систему "Анализ загрязнения окружающей среды".

Информационно-справочная система позволяет заносить, просматривать и корректировать информацию (текущую и многолетнюю); получать на экране монитора и твердом носителе как исходную, так и агрегированную геохимическую информацию; подготавливать необходимую, информацию для расчета полей загрязнения и программы визуализации данных; проводить статистическую обработку геохимических данных с расчетом традиционных для геохимических исследований параметров. Система предназначена для работы на ПЭВМ типа IBM PC XT/AT, поддерживает дружественный интерфейс с пользователем и требует от него минимальных знаний и навыков работы с компьютером.

Программа расчета полей загрязнения " FIELD " представляет собой инструментальное средство для проведения оперативного анализа экологической ситуации в городе. Она служит для восстановления поля концентрации вещества-загрязнителя по данным. лолученнымв точках измерений, расположенных случайным (в математическом смысле) образом. Эта программа позволяет получить на экране монитора ! изображение сети геохимического опробования природной среды, источников загрязнения, значения концентраций загрязняющих веществ в калачи точке отбора проб, добавить или убрать источники загрязнения или точки , опробования, .изменять

(корректировать) значения геохимических характеристик дня каждой точки геохимических наблюдений.

Базовый алгоритм программы "FIELD" для построения карты полей концентраций загрязняющих веществ основан на интерполировании геохимических данных методом конечного элемента, при этом область интерполирования, включающая все точки отбора проб,ограничена замкнутой ломаной линией. Программа визуализации данных позволяет строить карты загрязнения атмосферы и почвенного покрова города в целом,отдельного района, улицы с показом точек отбора проб, функциональных зон и зон с различным уровнем загрязнения по выбранному веществу-загрязнителю.

Разработанный комплекс программ для накопления и обработки геохимической информации уже сегодня значительно облегчает труд экогеохимика. Еще большие перспективы компьютерная технология сулит при создании расчетных балансовых и многомерных цифровых моделей города для прогнозирования экологической ситуации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ и обобщение литературных данных и собственных геохимических и биогеохимических материалов, полученных в результате многолетних наблюдений на опытных полигонах ГГП "Южгеология", позволили автору сделать следующие выводы:

1. Современное загрязнение атмосферы городов Нижнего Дона отличается высокой интенсивностью и одновременным присутствием широкого комплекса загрязняющих вещестЬ. При этом для каждого из городов характерна своя, вполне определенная ассоциация загрязнителей, формирование которой обусловлено выбросами промышленных предприятий, автотранспорта, коммунального хозяйства. Особенностью для городов Нижнею Дона является отсутствие продолжительных "кислых дождей", что связано с высокой карбонатностью донских черноземов и значительным участием почвенной пыли в техтхенном атмохимическом потоке.

2. Река Дон и его притоки в Приазовье располагаются в нижней части каскадной ландшафтио-геохимнческой системы,их загрязнение связано с промышленными и сельскохозяйственными стоками не только Ростовской области, но и Украины {через Ссв.Донец и Мнус),Центрально - Черноземной зоны (Дом, Чир), Калмыкии (Мачычские водохранилища). ■ На сегодняшний день донская вода, которую пьют жители Ростова-на-Дону, Шахт, Новочеркасска, Таганрога, Азова и еще двух десятков юродов Нижнего Дона не соответствует стандартам питьевых вод по

фенолам, нефтепродуктам, СПАВ, алюминию, марганцу, аммиаку, по содержанию патогенных микроорганизмов.

3. Месторождения подземных пресных вод, для многих городов являющиеся единственным источником получения питьевой воды, сегодня нуждаются в постоянной защите от загрязнения и истощения. Особенно остро эта проблема стоит для городов КаменЬка-П!а,минского, Белой Калптвы, Волгодонска, где фильтрация промышленных отходов из прудов-отстойников в пойму Дона и Ссв.Донца привела к интенсивному загрязнению пресных подземных иод сульфатами, хлоридами, марганцем, цинком и другими токсикантами.

•4. Почвенный покров городов Нижнего Дона на большей части урбанизированной территории представлен не зональными почвами, а техногенным субстратом из строигельно-бытовых отходов и атмосферной пыли с добавлением привезенной почвы. В пределах юрода формируется полиэлементное геохимическое поле сложной конфигурации и морфоструктуры, но для каждого города набор доминирующих загрязнителей очень характерен. Ростов-на-Дону -это "хромово-сгинцово-цинковый" город, Каменск-Шахтинский -"цннкбво-свинцово-ванадиево-хромовый Шахты - хромово-

свипцово-медный", Красный Сулин - "медно-свинцово-цинковый", Волгодонск - "свинцово-хромовый" город. При слабом загрязнении проявляются региональные геохимические особенности, донских черноземов, в том числе высокое содержание таких металлов,как хром и ванадий/фон выше ПДК/. . .

5. Аномальные геохимические поля были выявлены биогеохимическими исследованиями, при этом были использованы данные биохимического опробования естественной растительности и сельскохозяйственной продукции, растения-индикаторы и ландшафты-индикаторы высокого уровня загрязнения окружающей среды. Воздействие промышленного загрязнения на растительный покров проявляется в сукцессиях луговой растительности, отражающих стадии да рлдации/ растительного покрова. Совершенствование методов аэрофотосъемки и космосъемкн (икрывает большие перспективы перед геоботанической индикацией промышленного загрязнения. ,

6. Опробованием овощей , и фруктов, выращиваемых горожанами на своих приусадебных участках' в зоне химического загрязнения, установлено накопление металлов выше ПДК в садово-огородной продукции. Употребление таких продуктов в пищу может вызнать негативные последствия для здоровья человека.

7. Начаты "»кеперименты па опытных площадках по закреплению металлов в почве с помошыо сстссчвенных сорбентов: навоза, пг,\укон1чо»ого песка, бентонитовой глины, щ-слитон. '">П1

эксперименты позволят разработать рекомендации по выращиванию экологически частой садово-огородной продукции в городе применительно к биогеохимическим условиям Нижнего Дона.

8. Стратегия оздоровления городской среды должна разрабатываться на основе комплексной оценки экологической ситуации.Тактика поэтапной ее реализации предусматривает на первом этапе зонирование территории города по суммарному уровню загрязнения окружающей Среды. Карта экологической комфортности проживания, составленная с учетом интенсивности химического загрязнения атмо-, гидро-, лито- и биосферы, шумового и электромагнитного загрязнения, дает возможность принимать обоснованные градостроительные решения, провести оценку реальной стоимости жилья и земли на территории города.

9. Проведенные автором исследования позволили предложить ряд конкретных мероприятий, позволяющих без больших затрат существенно улучшить экологическую обстановку а детских дошкольных учреждениях Ростова-на-Дону, рекультивировать природные ландшафты в районе очистных сооружений химических предприятий в пойме Сев.Донца, оценить экономический ущерб в результате загрязнения природной Среды, организовать эколого-'геохимический мониторинг в городах Нижнего Дона. Результаты работ реализованы в "Эколого-геохимических атласах"гг.Ростова-на-Дону, Таганрога, Шахты, Каменска-Шахтинского, Красного Сулина, Морозовска, Зверева, Волгодонска. Многолетний опыт эколого-геохимических и биогеохимнческих исследований использован автором при проведении экологической экспертизы города-курорта Б.Сочи в 1989-1991 годах и г.Курска в 1993-1994 гг.

По теме диссертации опубликовано 3 монографии и 30 статей, среди которых к основным можно отнести следующие:

1. Опыт ландшафтно-геохимнческого Картографирования при изучении загрязнения окружающей среды в поймах рек степной зоны. //Использование геохимических методов при изучении загрязнения окружающей среды. М., 5984, с.54-60 (в соавторстве).

2. Применение ландшафтного анализа при расчете экономического, ущерба в результате загрязнения окружающей среды.// Изучение загрязнения окружающей среды токсичными элементами. Челябинск,! 984, с. 28-29 ( в соавторстве).

3. Использование ландшафтно-геохимнческого .картирования при комплексном изучения загрязнения подземных вод и окружающей среды на опытно-производственном полигоне.// Геологическое строение осадочного чехла Белоруссии. Минск, 1986, с. 71-76 ( в соавторстве ).

, ■ 4. Геохимическая оценка атмосферных выпадений на опытно-производственном полигоне в пойме С'ев.'Донца.// Геологическое

строение и полезные ископаемые Ростовской области. Ростов-на-Дону,!987,с. 84-89.

5. Техногенные сукцессии растительного покрова в поймах рек степной зоны.//Геологическое строение и полезные ископаемые в Ростовской области. Ростов-на-Дону,1987, с. 121-127.

6. Индикационное значение техногенных сукцессии растительного покрова в поймах рек степной зоны.11 Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. М., 1987, с. 157164. •

7. Экономическая оценка ущерба при деградации природных ландшафтов в результате промышленного загрязнения.// Геохимические методы исследования окружающей среды. Ужгород, 1988, т.б, с. 87-88.

8. Геохимическая оценка речной системы Нижнего Дона. Ростов-на-Дону,1990,144 с.( в соавторстве ).

9. Комплексная оценка экологической ситуации в городе-курорте Большие Сочи.// Экология и экономика. Калининград, 1^93, с.89-95. , - . . '

10. Геохимическая оценка экологической ситуации в г.Ростове-на-Дону. Ростов-на-Дону, 1993 ,200 с. '

11. Эколот о-геохимические исследования городов Нижнего Дона. Ростов-на-Дону, 1994. 267 с.(в соавторстве).

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Приваленко, Валерий Владимирович

Введение

1. Методика проведения исследований. ^

1.1, Общая схема исследований. ^

1.2, Карты элементарных ландшафтов и функциональных зон городов.

1.3, Геохимическое картирование ореолов загрязнения окружающей среды, $$

1.4, Химико-аналитическая база исследований, НО

1.5, Камеральная обработка геохимических данных. .

2. Техногенные геохимические потоки и ореолы загрязнения природной среды, $ц

2.1, Техногенный воздушный поток и атмохимические карты городов,э^

2.1.1, Формирование техногенного воздушного потока, 5'Н

2.1.2, Атмохимические карты городов. '

2.2, Техногенный водный поток и оценка состояния поверхностных вод.

2.2.1, Загрязнение поверхностных вод в зоне влияния Каменского промышленного центра, 10%

2.2.2, Загрязнение малых рек и ливнего стока на территории г,Шахты. (и

2.2.3, Гидрохимические наблюдения в г,Ростове-на-Дону,

2.3, Картирование ореолов загрязнения подземных вод.

2.3.1, Загрязнение подземных вод в долине Сев,Донца. 4ко

2.3.2, Сульфатные поля Волгодонского химкомбината-реальная угроза водным экосистемам Нижнего Дона,

2.3.3, Гидрогеохимическая ситуация в г,Ростове-на-Дону,

2.4, Концентрация загрязняющих веществ в верхнем почвенном горизонте (литохимические аномалии).

2.4,1. Литохимические карты г.Ростова-на-Дону.

2.4.2, Загрязнение почвенного покрова в других городах Нижнего Дона. /25*

2.4.3, Карты суммарного загрязнения атмосферы и почвы, ,ди 3. Биогеохимические исследования на урбанизированных территориях,

ЗЛ. Биогеохимическая индикация промышленного загрязнения, /

§

3.2, Особенности накопления микроэлементов в овощах и фруктах, выращиваемых горожанами на приусадебных участках и дачах в пригородной зоне. цо

3.3, Эксперименты по снижению концентрации металлов в овощах и фруктах, выращиваемых в зоне сильного загрязнения.

3.4, Техногенные сукцессии растительного покрова в поймах к - '' степной зоны, 29^

3.5, Ландшафтно-индикационные исследования. ,.,,

3.6, Техногенная смена ландшафтов.

4, Прикладное значение эколого-геохимических исследований, ЪЧЦ

4,1, Оценка экологической комфортности проживания в городе, 2чН

4,2., Сопряженные геохимические и медико-гигиенические исследования в г, Ростове-на-Дону, 2,

4.3, Пути улучшения экологической обстановки в детских садах и яслях.

4.4, Рекомендации по снижению негативного влияния очистных сооружений химического производства на природные экосистемы в пойме Сев.Донца. 2.

4.5, Оценка экономического ущерба от загрязнения окружающей среды.

4.6, Организация эколого-геохимического мониторинга окружающей среды на Нижнем Дону, 22%

4.?, Компьютерная технология обработки экологических данных,

Введение Диссертация по геологии, на тему "Техногенная геохимия и биогеохимия городов Нижнего Дона"

Актуальность работы, В городах, где сегодня прошивает около 70 1 населенна Нижнего Дона» задачи управления развитием города должны решаться в условиях сломившегося экологического равновесия, максимально удовлетворяя биологические потребности людей. Поэтому так важны исследования природно-техногенного потенциала индустриальных центров» экологические оценки современного состояния и тенденций изменения окружающей среды на урбанизированных территориях. Традиционная система организации контроля основных жизнеобеспечивающих сред наследует методические подходы гидрометеорологии - динамическое изучение загрязняющих веществ по сравнительно редкой сети стационарных постов и створов с последующим математическим моделированием потоков вещества и ореолов загрязнения, Но в городах с их сложной, мозаичной структурой распределения источников вредных воздействий и поражаемых ими территорий эта система не отражает в должной мере взаимосвязи между техногенными потоками и природными средами» не дает целостной картины экологического состояния города, не показывает пространственную структуру антропогенного преобразования окружающей среды, При изучении экологического состояния окружающей среды в городе используются различные методические подходы, позволяющие оценить отдельные ее компоненты, блоки. Но только комплексные эколого-геохи-мические исследования в сочетании с медико-экологическими наблюдениями могут дать необходимые целостные представления для оценки и прогноза состояния города и его влияния на природную среду региона и здоровье населения С 23» 24» 43» 64» 101» 110» 12?» 190),

Таких исследований на Нижнем Понч панее не было их пповедение стало возможным только после создания опытных полигонов на территории крупнейших промышленных центров Ростовской области.

Основная цель работы- комплексное изучение процессов промышленного загрязнения окружающей среды на урбанизированных •территориях Нижнего Дона и разработка рекомендаций по уменьшению негативного эффекта техногенного преобразования природных ландшафтов, Для достижения цели были поставлены следующие задачи :

1, Установить закономерности формирования и геохимические особенности техногенных потоков на Нижнем Дону,

2, Определить уровень загрязнения основных компонентов окружающей среды в крупнейших промышленных центрах,

3,Выявить возможности биоиндикации промышленного загрязнения в степной зоне,

4, Разработать методические подходы к созданию системы зкогеохимического компьютерного картографирования ореолов загрязнения и районирования городов по экологической комфортности проживания»

5,Определить область практического применения материалов зколого-геохимических и биогеохимических наблюдений при решении задач рационального природопользования и охраны окружающей среды на Нижнем Дону,

Идея работы заключалась в системном подходе к оценке состояния окружающей среды, когда техногенное воздействие на природу изучается не только покомпонентно, но и в органической связи всех компонентов природной среды, как единого целого,

Новизна полученных результатов. Впервые на. основе комплексного эколого-геохимического анализа установлены закономерности формирования и геохимические особенности техногенных потпкптз йршргтт? м ппйппгш яягпачнрниа ня трппитппим кпппнришиу г а л. •• • и*г • * г л •—• • V.- и-* л-- •• л 4 л л« ьгл х * л V р г * 1 г 4 * * ^ * л л ил Ль * г промышленных центров Нижнего Дона, и в прилегающих ландшафтах, Составлены "Зколого-геохимические атласы" 8 городов - первые на юге России, Разработаны оригинальные методики: выделения элементарных ландшафтов в поймах рек степной зоны; изучения атмосферных выпадений в южных городах, где не бывает устойчивого снежного покрова; определения уровня экологической комфортности проживания в городе; проведения сопряженных эколо-го-геохимических и медико-гигиенических исследований; кроме того, разработана детальная схема сукцессионной смены растительного покрова в результате промышленного загрязнения пойменных ландшафтов, Показана возможность применения ладшафт-но-геохимических методов исследований для выявления тенденций техногенных изменений и при расчете экономического ущерба от загрязнения окружающей среды.

Диссертационная работа выполнена в рамках Комплексной программы исследований по заданию ГКНТ СССР "Разработать прогноз миграции химических элементов и их соединений в пределах ландшафтов, прилежащих к бассейну Азовского моря, в связи с влиянием природных и антропогенных факторов", а также в соот-ветсвии с планами научно-исследовательских работ на Каменском и Волгодонском опытно-производственных полигонах Министерства геологии СССР, Зколого-геохимические исследования на территории Ростова-на-Дону, Шахты, Таганрога, Красного Сулина, Курска, Большого Сочи были проведены под руководством автора по заданию администраций городов и городских комитетов по охране природы.

Фактический материал был собран в течение 1? лет в полевые сезоны 1977-1994 гг, Непосредственно автором или при его участии было отобрано и подготовлено к анализу; 1200 литохими-ческих и 860 биогеохимических проб в пойме Нижнего Дона; 2400 питпуимниргкиу м 1ЯПП биПГЙПУИМИиРГКМ^ пппб В ПППННЙ Прр Ягшца; 1100 проб почв и донных отложений .и 1200 проб естественной растительности и сельскохозяйственных культур в долинах рек -притоков Дона и Сев,Донца; 1091 проба поверхностных и 1421 проба подземных вод; 810 проб снега; пробурено с отбором керна 750 зондировочных скважин, На территории городов Нижнего Дона было отобрано 7802 проб почв и донных отложений, 230 летних атмохимических проб и 528 проб снега, 104 пробы ливневого стока» 5234 пробы овощей и Фруктов, Проведено геоботаническое обследование поймы Нижнего Дона и Сев, Донца, на 30 ключевых участках сделано 309 укосов растительности с определением видового состава» ежегодной надземной продукции» участием видов растений и групп растительности в сложении сообщества.

Достоверность полученных результатов» выводов и рекомендаций обусловлена, тщательной проработкой методических подходов, определением приоритетности решаемых задач, гарантированной точностью выполненных в аттестованной Центральной лаборатории ГГП "Южгеология" химических и спектральных анализов геохимических проб» и подтверждается положительными результатами при использовании наших разработок в практической деятельности природоохранных и градостроительных организаций и предприятий Нижнего Дона»

Значение результатов для теории,

- Заложена основа для нового научного направления - региональная экогеохимия юга России;

- впервые изучены техногенная геохимия и биогеохимия крупнейших промышленных центров Нижнего Дона;

- получен огромный фактический материал» который можно рассматривать как базу для последующих экологических работ;

- разработан ряд принципиально новых методик, позволяющих проводить оригинальные экологические исследования в южных городах России;

- предложены для внедрения схема выделения элементарных городских и пойменных ландшафтов, и интегральные показатели для оценки экологической комфортности проживания,

- Отработаны на конкретных объектах оригинальные способы уменьшения экологической напряженности в местах складирования токсичных отходов химического производства, а также на территории детских садов и ясель в зонах с высоким уровнем загрязнения атмосферы и почвенного покрова»

Защищаемые положения:

1» Загрязнение атмосферы в степной и лесостепной зонах на юге России в сухой период в значительной степени определяется вторичным загрязнением почвенной пылью, Карбонаты -типоморфные ионы зональных черноземов - обусловливают высокую буферность кислотно-щелочной реакции воздушной среды» поэтому кислотные дожди не характерны для Нижнего Дона,

2, Поверхностные воды в нижнем течении Дона уже сегодня непригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, месторождения подземных пресных вод находятся в критическом положении и требуют постоянной защиты от истощения и загрязнения ,

3, Цитохимический облик каждого из городов Нижнего Дона связан с их промышленным потенциалом, но во многом определяется особенностями геохимической провинции. Принятые на сегодняшний день ПДК металлов для почв не соответствуют условиям геохимической миграции элементов в черноземной зоне, и должны разрабатываться исходя из этих условий,

4, Техногенные сукцессии растительного покрова в поймах рек степной и лесо-степной зоны являются индикатором уровня промышленного загрязнения ,

Практическая ценность работы, На основе проведенных исследований организован эколого-геохимический мониторинг окрцжанщей среды в восьми крупнейших городах Нижнего Дона, Определен уровень загрязнения атмосферы, подземных и поверхностных вод, почв и пород зоны аэрации, выявлены зоны аномального содержания тяжелых металлов в овощах и Фруктах, выращиваемых горожанами, даны рекомендации по локализации очагов загрязнения. Разработана схема, биоиндикации промышленного загрязнения в поймах рек степной зоны. Составлены карты обеспеченности почв пойменных ландшафтов подвижными формами микроэлементов для ряда колхозов и совхозов Ростовской области, рассчитан ущерб от загрязнения поймы Сев.Донца вблизи крупного промцентра,

Реализация результатов работы в практике, Составленные автором "Эколого-геохимические атласы" городов Нижнего Дона используются городскими комитетами по охране природы при расчете предельно-допустимых сбросов и выбросов предприятий, при размещении новых промышленных объектов, детских и лечебных учреждений, жилых кварталов, определении очередности вывода особо опасных предприятий за пределы города, при расчете размеров санитарно-защитных зон и ущерба от загрязнения, при оценке стоимости земли и жилья в городской черте.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Содержание диссертации изложено на 400 страницах машинописного текста, иллюстрировано 63 рисунками и 59 таблицами. Список использованной литературы включает 256 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Биогеохимия", Приваленко, Валерий Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ и обобщение литературных данных и собственных геохимических и биогеохимических материалов» полученных в результате многолетних наблюдений на опытных полигонах ГГП "Южгеоло-гия", позволили автору сделать следующие выводы:

1,Современное загрязнение атмосферы городов Нижнего Дона отличается высокой интенсивностью и одновременным присутствием широкого комплекса загрязняющих веществ. При этом для каждого из городов характерна своя, вполне определенная ассоциация загрязнителей, формирование которой обусловлено выбросами промышленных предприятий, автотранспорта, коммунального хозяйства, Особенностью для городов Нижнего Дона является отсутствие продолжительных "кислых дождей", что связано с высокой карбо-натностью донских черноземов и значительным участием почвенной пыли в техногенном атмохимическом потоке,

2,Река Дон и его притоки в Приазовье располагаются в нижней части каскадной ландшафтно-геохимической системы, их загрязнение связано с промышленными и сельскохозяйственными стоками не только Ростовской области, но и Украины (через Сев.Донец и Миус), Центрально-Черноземной зоны (Дон,Чир ),Калмыкии (Манычские водохранилища). На сегодняшний день донская вода, которую пьют жители Ростова-на-Дону, Шахт, Новочеркасска, Таганрога, Азова и еще двух десятков городов Нижнего Дона не соответствует стандартам питьевых вод по фенолам, нефтепродуктам, СПАВ, алюминию, марганцу, аммиаку, по содержанию патогенных микроорганизмов,

3, Месторождения подземных пресных вод, для многих городов являющиеся единственным источником получения питьевой воды, сегодня нуждаются в постоянной защите от загрязнения и истощения , Особенно остро эта проблема стоит для городов Каменс-ка-Иахтинского, Белой Калитвы, Волгодонска, где фильтрация промышленных отходов из прудов-отстойников в пойму Дона и Сев.Донца привела к интенсивному загрязнению пресных подземных вод сульфатами, хлоридами, марганцем, цинком и другими токсикантами.

4. Почвенный покров городов Нижнего Дона на большей части урбанизированной территории представлен не зональными почвами, а техногенным субстратом из строительно-бытовых отходов и атмосферной пыли с добавлением привезенной почвы. В пределах города формируется полизлементное геохимическое поле сложной конфигурации и морфоструктуры, но для каждого города набор доминирующих загрязнителей очень характерен. Ростов-на-Дону -зто "хромово-свинцово-цинковый" город, Каменск-Шахтинский -"цинково-свинцово-ванадиево-хромовый ", Шахты - "хромово-свин-цово-медный", Красный Сулин - "медно-свинцово-цинковый", Волгодонск - "свинцово-хромовый" город. При слабом загрязнении проявляются региональные геохимические особенности донских черноземов, в том числе высокое содержание таких металлов,как хром и ванадий /фон выше ПДК/.

5.Аномальные геохимические поля были выявлены биогеохимическими исследованиями, при этом были использованы данные биохимического опробования естественной растительности и сельскохозяйственной продукции, растения-индикаторы и ландшафты-индикаторы высокого уровня загрязнения окружающей среды. Воздействие промышленного загрязнения на растительный покров проявляется в сукцессиях луговой растительности, отражающих стадии деградации растительного покрова. Совершенствование методов аэрофотосъемки и космосъемки открывает большие перспективы перед геоботанической индикацией промышленного загрязнения.

6, Опробованием овощей и фруктов, выращиваемых горожанами на своих приусадебных участках в зоне химического загрязнения, установлено накопление металлов выше ПДН в садово-огородной продукции. Употребление таких продуктов в пищу может вызвать негативные последствия для здоровья человека.

7, Начаты эксперименты на опытных площадках по закреплению металлов в почве с помощью естественных сорбентов: навоза, глауконитового песка, бентонитовой глины, цеолитов, Эти эксперименты позволят разработать рекомендации по выращиванию экологически чистых овощей и фруктов в городе применительно к биогеохимическим условиям Нижнего Дона,

8, Стратегия оздоровления городской среды должна разрабатываться на основе комплексной оценки экологической ситуации. Тактика поэтапной ее реализации предусматривает на первом этапе зонирование территории города по суммарному уровню загрязнения окружающей среды. Карта экологической комфортности проживания, составленная с учетом интенсивности химического загрязнения атмо-, гидро-, лито- и биосферы, шумового и электромагнитного загрязнения, дает возможность принимать обоснованные градостроительные решения, провести оценку реальной стоимости жилья и земли на территории города,

9,Сопряженными эколого-геохимическими и медико-гигиеническими исследованиями установлено, что в зонах с высоким уровнем загрязнения окружающей среды беременные женщины болеют в 1,3-1,4 раза чаще, чем в зоне слабого загрязнения. Число недоношенных детей у этих матерей в 3 раза больше, чем в благополучных районах, у детей от 3 до 8 лет, проживающих в зонах сильного загрязнения заболеваемость в 1,55 раза выше, а средняя продолжительность болезней на 5-35"/ больше, чем в зонах слабого и среднего загрязнения,

10,Проведенные автором исследования позволили предложить ряд конкретных мероприятий, позволяющих без больших затрат существенно улучшить экологическую обстановку в детских дошкольных учреждениях Ростова-на-Дону, рекультивировать природные ландшафты в районе очистных сооружений химических предприятий в пойме Сев,Донца, оценить экономический ущерб в результате загрязнения природной среды, организовать эколого-геохимичес-кий мониторинг в городах Нижнего Дона, Результаты работ реализованы в "Зколого-геохимических атласах"гг,Ростова-на-Дону, Таганрога, Шахты, Каменска-Шахтинского, Красного Сулина, Моро-зовска, Зверева, Волгодонска, Многолетний опыт зколого-геохи-мических и биогеохимических исследований использован автором при проведении экологической экспертизы города-курорта Б,Сочи в 1989-1991 годах (рис,63) и г,Курска в 1993-1994 гг. о л

Лазаревское

О ,

Головинка О

Вардан

Условные овозначения

Доо

Дагомыс ч/ПриФияь литохимимеского опробования и его номер

5 Точка атмихимических наблюдении Точка отвора Биохимических пров

Точки отвора гидрохимических пров: на [зеках и ручьях В прибрежной зоне моря

-г район детальных литохимических ^ исследований МОМГЭ О

Хочи ^

О ^ о

Куделе

Р и с.63. К арта - схема фактического материала 3 V V О

I. Зоны загрязнение (по СГТЗ) наземных ландшафтов и водных систем

Тту] слабого Г^/М среднего [*ТН сильного

П. Микрорайоны с различной зкологической обстановкой

7'/ ^ С и л о > ( о о загрязнение

0 Адлер I

Адлер И ф Сочи I ь) С о ч VI 11

V4 V 1>

V \ ь-\ о •

-о X вреднее загрязнение ф Кудепста (§) Сочи Ш Хоста . (3) Сочи IV Мацеста ^ ъ У г А ну

5Л V ч1. V

Рис.бЗ^Схема экологического районирование ТРК Б.Сочи V 1 V V V

-ч/. Ы V V

V V

V V

V V

V V V

V V

V V I

V VI

V V I и--, о

Библиография Диссертация по геологии, доктора биологических наук, Приваленко, Валерий Владимирович, Москва

1. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.:Гидрометеоиздат, 1972,

2. Алексинская НЛ,.Арцимович П,М. и др,Комплексная оценка эффективности работы очистных сооружений поверхностного стока крупного города,//Исследование окружающей среды геохимическими методами. М.Л982, с.57-68.

3. Алферова Л.А., Зайцев В,А., Нечаев А.П. Использование водыв безотходном производстве. М.ВИНИТИ,1390.

4. Акимцев В.В., Болдырева А.В., .Голубев Н. и др. Содержаниемикроэлементов в почвах Ростовской области.//Микроэлементы и естественная радиактивность почв. Ростов-на-Дону: Изд-во РГН, 1962, с. 37-45.

5. Авессаломова И,А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов. М.: Изд-во МГН, 1987.

6. Акулов А,И., Мигазов Й.Ф, Состояние окружающей среды и заболеваемость населения в Новосибирске. Новосибирск: Наука, 1993.

7. Антонов В.Б. Антропогенные экологические болезни. //Клиническая медицина, 1993, 71, N 3, с, 15-19.

8. Аринушкина Е.В, Руководство по химическому анализу почв.М,:Изд-во МГУ, 1970. Я. Артамонов В.М, Растения и чистота природной среды.М.:Наука, 1986.

9. Викторов С В . Ландшафтные индикаторы гидрогеологических иинменерно-геологических условий в районах орошения и обводнения пустынь. М,: Недра, 1976,

10. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химическихэлементов в почвах. M.i Изд-во АН СССР, 1957.

11. Виноградов А,П. Среднее содержание химических элементов вглавных типах изверженных горных пород земной коры. Геохимия, 1962, N 7,

12. Виноградов С В . Растительные индикаторы и их использованиепри изучении природных ресурсов. М.: Высшая школа, 1964.

13. Виноградов В. Аэрометоды изучения растительности природных зон. М.- /I.: Наука, 1966,

14. Владимиров В.В., Алексашина В.В, Экологические проблемыантропогенного воздействия на городскую среду.//Итоги науки и техники, т.22. М,, 1985, с. 43-107,

15. Владимиров В,В., Никулина Е.М., Яргина З.Н. Город и ландшафт. М,, Мысль, 1986.

16. Влияние загрязняющих веществ на гидробионтов и экосистемыводоемов. Л.: Наука, 1979,

17. Влияние загрязнений воздуха на растительность, M.t Лесн,пром-сть, 1981,

18. Вода питьевая. Методы анализа. М.: йзд-во стандартов, 1976.

19. Войткевич Г,В., Закруткин В.В. Основы геохимии. М.:Высшая школа, 1976.

20. Войткевич Г.В., Миромников А.Е., Поваренных А.С. и др.Краткий справочник по геохимии. М.: Недра, 1980.

21. Войткевич Г.В., Кизильштейн Л,9,, Холодков К).И. Роль органического вещества в концентрации металлов в земной коре. М.: Недра, 1983.

22. Захаров С,A. Почвы Северо-Кавказского края.//Природныеусловия Северо-Кавказского края. Ростов-на-Дону: Ростовиз

23. Закаров А. Почвы Ростовской области и их агрохимическаяхарактеристика. Ростов-на-Дону: Ростиздат, 1946.

24. Зырин Н.Г., Чеботарева Н.А. К вопросу о формах соединениймеди, цинка, свинца в почвах и доступность их для растений. .// Содержание и Формы соединений микроэлементов в почвах, М.: йзд-во МГУ, 1979.

25. Зырин Н.Г,, Горбатов B.C. и др. Система полевых и лабораторных исследований при контроле загрязнения почв тяжелыми металлами.// Тяжелые металлы в окружающей среде. М., 1980.

26. Изразль Ю.А. Экология и контроль состояния окружающейсреды. М.: Гидрометеоздат, 1984.

27. Ильин В.Б,, Степанова М.Д. Показатели для оцен.ки загрязнения тяжелыми металлами системы почва-растение. Бюлл. Почв, ин-та им, Докучаева В.В,. Вып. XXIY. Загрязнение средн. М., 1980.

28. Ильин В.Б,, Степанова М.Д.Тяжелые металлы - защитные возможности почв и растений - урожай.//Химические элементы в системе почва - растение, Новосибирск, 1982. с.35-42.

29. Илькдн Г.М. Газоустойчивость растений. Киев: Наукова думка,1971.

30. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. Киев: Наукова думка, 1978.

31. Кабата-Пендиас А,, Пендиас К. Микроэлементы в почвах ирастениях . М.: Мир, 1989,

32. Сидоренко ГЛ., Губернский й.Д., Дмитриев М.Т. Гигиеническая характеристика воздушных выбросов из жилых и общественных зданий и их роль в загрязнении окружающей среды селитебной части города. // Гигиена и санитария, 1978, N 5.

33. Смирнов Р.Н. Систематика почв поймы и дельты Нижнего Дона.// Почвоведение, 1966, N 2, с. 43-4?.

34. Смирнова Р.С, Павлова Л.Н. Геохимические карты и оценкаокружающей среды городов.//Исследования окружающей среды геохимическими методами. М.,1982.

35. Содержание и формы микроэлементов в почвах. М,: Изд-воМГН, 1979.

36. Солнцева Н.П. О принципах и методах крупномасштабныхисследований для прогноза влияния техногенеза на геохимическую структуру ландшафта, // Методология и методика почвенных и ландшафтно-геохимических исследований. М., 1Я77 J. t_- * ж 4

37. Соколов В.Е., Тихомирова fl.Л.,Чернов Ю.И. Сукцессии сообществ и биологический мониторинг. // Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Л,: Гидрометеоиздат, 1982, с. 127-134.

38. Сорокина Е.П. и др. Ландшафтно-геохимические исследованияпри изучении загрязнения подземных вод, // Теория и практика геохимических поисков в современных условиях. М.,: 1990, с. 257-268.

39. Сорокина Е.П., Янишевская Н.Б., Борисенко И.Л. Техногенныеаномалии в почвах городов как индикатор загрязнения атмосферы промышленными выбросами,// Исследования окружающей среды геохимическими методами. М,, 1982, с.25-37.