Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ОКРУГА «ДОМОДЕДОВО» ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ОКРУГА «ДОМОДЕДОВО» ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ"

На правах рукописи

ГОЛУБЕВ Сергей Валерьевич

Загрязнение почв округа «Домодедово» тяжелыми

металлами

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в отделе горного почвоведения, рационального использования и охраны почв Почвенного института им. В.В. Докучаева РАСХН

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук Белобров В. П.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Водяницкий Ю, Н.

кандидат географических наук Дмитриева В. Т.

Ведущая организация:

Институт географин РАН

Защита состоится 8 ноября 2007 года в 11°° на заседании диссертационного совета Д.006.053.01 при Почвенном институте им. В.В. Докучаева РАСХН по адресу: 119017. г. Москва, Пыжевский пер. д. 7

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

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан 05 октября 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Техногенное воздействие на почвенный покров, носит в настоящее время достаточно устойчивый характер, как во времени, так и в пространстве и проявляется в разных формах. Трансформирует почвенный профиль в цепом, изменяет направления почвообразовательных процессов и свойства почв, загрязняет их поллютантами, в частности тяжелыми металлами (ТМ). При этом, аномалии загрязнения ТМ, как правило «привязаны» к различным техногенным загрязнителям - автомагистралям, бензозаправкам, химическим и металлургическим заводам, строительным предприятиям, свалкам и полигонам твердых бытовых отходов (ТБО), отстойникам с осадками сточных вод (ОСВ).

Прямо или опосредованно к ним обычно относят и крутшые аэропорта г. Москвы: «Домодедово», «Шереметьево, «Внуково» (Большаков и др., 1993; Государственный доклад..., 1997;1998; 1999; Большаков, Воданиший, Борисочкина, 1999; Большаков, Борисочкина, 2002; Информационный отчет..., 2004; Генеральный план.,,, 2006; Белобров, Замотаев, 2007).

Округ «Домодедово», включающий всю северную часть одноименного района и территорию огромного технокомплекса аэропорта, относится по техногенным и селитебным нагрузкам к наиболее загрязненной центральной эколого-экономической зоне Московской области, где в целом сложилась сложная, критическая экологическая ситуация (Большаков, Борисочкина, 2002).

В определенной степени она обусловлена загрязнением почвенного покрова ТМ, в особенности их подвижными формами. Последние фиксируются в почвенных растворах легких и малогумусных дерново-подзолистых почв, доминирующих в округе, представляя наибольшую опасность для всего живого (Войтович, 1997; Почвы..., 2002).

Дефицит данных о свойствах и характере загрязнения тяжелыми металлами почв аэропорта «Домодедово», оставляет вопрос о его негативном воздействии на окружающую среду округа в целом открытым. Причем оценка техногенного воздействия аэропорта на почвенный покров округа «Домодедово» остается особенно актуальной и в плане мониторинга.

Цель и задачи. Цель настоящей работы - оценка пространственного и внутрипрофильного загрязнения почв округа «Домодедово» и одноименного аэропорта, тяжелыми металлами (кадмий, свинец и цинк).

Задачами работы являются:

1. Морфо-генегическая характеристика почв и техногенных поверхностных образований (ТОО) аэропорта «Домодедово».

2. Выявление аномалий С<1, РЬ и 7п н обуславливающих их факторов.

3. Геохимическая оценка загрязнения почв и ТПО аэропорта и окружающих территорий округа «Домодедово».

4. Оценка влияния аэропорта «Домодедово» на загрязнение почв округа тяжелыми металлами.

Научная новизна работы.

1. Впервые доя всей территории округа, включая аэропорт «Домодедово» на основе сравнительно-географического анализа дана почвенно-геохимическая оценка загрязнения естественных и агродерново-подзолистых почв, а также ТПО подвижными формами Сй, РЬ и2п,

2. Выявлено, что аномальный характер загрязнения С<1, РЬ и 7л\ почв и ТПО аэропорта пространственно ограничен его территорией, имеет точечно-локальную форму и техногенную природа, что не дает лснпвяний- во-пррцп_^^^д

имени К.А. Тимирязева ЦНБ имени Н.И. Железнова Фонд катаный яитератУР«

| № Д-Ц -

считать загрязнение критическим и, во-вторых, определяющим для окружающих аэропорт естественных и агрогеииых ландшафтов.

3 Аномалии загрязнения почв подвижными формами Cd, Pb и Zn за пределами аэропорта, в основном обусловлены автотранспортом, свалками и полигоном ТБО, очистными сооружениями, а также внесением фосфорных удобрений и ОСВ. Прямое воздействие аэропорта на окружающие почвы отмечается для юго-восточной части объекта и связано с латеральными геохимическими потоками с территории аэропорта. Эффективность воздействия блокируется геохимическими барьерами в ТПО аэропорта (в основном нейтрально-щелочным рН, высоким содержанием органического вещества и сменой гранулометрического состава).

Защищаемые положения.

1. В окружающих аэропорт «Домодедово» почвах выявлены локальные аномалии Cd, Pb и Zn, некоторые из которых превышают ПДК, Наблюдается тенденция расширения площадей аномалий разного уровня, на фоне слабого увеличения содержания подвижных форм ТМ в почвах с естественным и антропогенно-преобразованным профилем.

2. Аэропорт «Домодедово» не оказывает существенного влияния на загрязнение почвенного покрова округа «Домодедово» Cd, Pb и Zn.

3. Повышенные содержания подвижных форм Cd, Pb и Zn в подповерхностном слое (20-30 см) пахотных и залежных дерново-подзолистых почв на объектах исследования Московской области являются следствием использования химических (фосфатных) и органических (в качестве добавок ОСВ) удобрений, содержащих ТМ. Относительные аккумуляции подвижных форм ТМ, в особенности цинка, в горизонтах А2В, ВА2 и В1 целинных дерново-подзолистых почв обусловлены элювиально-иллювиальной дифференциацией ТМ по профилю.

Практическая значимость работы. Полученные результаты расширяют представления о характере загрязнения ТМ почв и ТПО на территории аэропорта «Домодедово» и в его окрестностях. Выявленные аномальные концентрации Cd, Pb и Zn в естественных, агрогенно-и антропогешю-преобразованных почвах окружающих аэропорт, не являются экологически опасными для здоровья человека и локализованы хорошо известными и установленными в районе обследования источниками — загрязнителями (автомобильные трассы, ТБО, очистные сооружения).

Настоящие данные по загрязнению почв и ТПО аэропорта «Домодедово» служат отправным пунктом доя устранения локализованных повышенных концентраций, а также дтя мониторинга.

Объекты исследования. Почвы и почвенный покров (естественные и антропогенно-преобразованные почвы, а также ТПО) округа «Домодедово», включая территорию одноименного аэропорта. Целинные и в разной степени окультуренные дерново-подзолистые почвы полигонов Пушкинского района Московской области («Зеленоградская»), Раменского («Хрипань») и Озерского («Сосновка»),

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, приложения и списка литературы из 130 наименований (из них 21 на иностранных языках). Диссертация изложена на 105 страницах машинописного текста, включает 21 таблицу и 36 рисунков.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались: на III международном съезде почвоведов Беларуси в г, Минске (2006); Всероссийской межвузовской научно-практической конференции в Москве (2005, 2006); Всероссийской VII и VIII межвузовской молодежной научно-практической конференции в Санкт-Петербурге (2006, 2007), По материалам диссертации опубликовано 5 работ: 3 статьи, в том числе одна в рецензируемом журнале и 2 тезиса.

Автор выражает искреннюю признательность: научному руководителю, доктору сельскохозяйственных тук, профессору географического факультета МГЛУ В.П. Белоброву; сотрудникам аналитической лаборатории Почвенного института им. В, В, Докучаева: кандидату химических наук В.П, Фролову и В.И. Топтыгиной за консультации и помощь в выполнении анализов.

Содержание работы Глава 1. Геохимия кадмия, свинца и цинка как загрязнителей почв

Кадмий, свинец и цинк относятся к числу наиболее токсичных тяжелых металлов 1 класса опасности (Охрана... 1983; Перельман, Касимов, 1999), Как загрязнители почвенного покрова представляют собой существенную опасность для всех живых организмов в силу своей устойчивости, способности накапливаться в разных формах, в том числе и подвижной -наиболее вредной, находящейся во всех фазах почв: твердой, жидкой, газообразной и живой (Войтович, 1997). Техногенное воздействие, включающее и агрогенез, существенно усиливает процесс фиксации тяжелых металлов, выводя его за рамки природных накоплений и распределений по профилю почв.

Присутствуя в почвах в высоких концентрациях, ТМ создают зону отчуждения (ареал отчуждения) в окружающей среде. Они мигрируют с поверхностными и грунтовыми потоками и фиксируются на различных физико-химических барьерах в пределах вертикального профиля почв.

Приведены данные по содержанию цинка, кадмия и свинца в породах (в т.ч. почвообразуюших), почвах, растителыюсти, водах. Рассмотрены вопросы воздействия тяжелых металлов на живые организмы.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Объекты исследования. Основная территория обследования общей площадью около 32000 га состоит из двух объектов: собственно аэропорта «Домодедово» (около 1000 га) и окружающей его по периферии местности (рис. 1). Всего было описано 117 буровых, разрезов и обнажений (на территории аэропорта - 47), которые характеризовали естественные почвы, антропогенно-измененные и искусственно созданные - ТПО.

Дополнительные исследования в не промышленных зонах Московской области проводились на полигонах дая сопоставления и контроля с почвами основного объекта.

Методы исаедоеания. Буровые и разрезы на территории окружающей аэропорт выбирались как в потенциально незагрязненных объектах (лесные массивы), так и в уже известных аномалиях С<1, РЪ и 2п, расположенных вдоль крупных и второстепенных автомобильных дорог, по периметру аэропорта ^Домодедово», вблизи других источников загрязнения. Географические координаты определялись по ОРБ-навигатору с точностью 5-8 метров. Почвенные пробы отбирались ручным буром с диаметром стакана 5 см послойно через каждые 10 см, до глубины 50 см., в опорных разрезах до глубины 110 см. Полевые исследования в аэропорту и на полигонах были проведены по аналогичной методике.

Все почвенные и растительные анализы были выполнены в лабораториях Почвенного института им, В.В. Докучаева по стандартным методам. Содержание подвижных форм С<1, РЬ и 2и определялось в вытяжке ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 методом пламенной атомно-абсорбци онной спектрофотометрии.

Приводимые в литературе данные по фоновым содержаниям подвижных форм ТМ в почвах Московского региона сильно варьируют в зависимости от многих факторов, в том числе и локальных, каким на наш взгляд является аэропорт (Иванов, 1997; Черных, 1999;

Рис 1. Карта-схема объекта и пунктов обследования

Голубев, 2006)и, следовательно, трудно сопоставимы (Состояние...,1997; Почвы...,2002; Большаков и др. 2004; Белобров и др., 2005; Голубев, 2006), В силу этого, фоновые концентрации подвижных форм ТМ и аномалии рассчитывались исходя из полученных результатов.

Для интерпретации распределения ТМ но профилю исследуемых почв строились блок-диаграммы коэффициентов радиальной дифференциации. За базовую концентрацию подвижных форм Cd, Pb и Zn принималось их фоновое содержание в покровном суглинке -горизонте ВС. Карты загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами строились в программе Golden Software Surfer 8.0 с использованием данных GPS-навигатора и результатов анализов образцов на содержание подвижных форм Cd, Pb и Zn..

Глава 3. Условия почвообразования и почвы

Условия почвообразования. Основные различия в свойствах почв округа «(Домодедово» обусловлены природными морфолигогенны ми особенностями территории - рельефом и почвообразующими породами, а также антропогенным воздействием, в наибольшей степени связанным с окультуриванием почв.

Рельеф. Округ «Домодедово» расположен в пределах полого-волнистой эрозионной равнины с хорошо разработанными долинами рек. В его центре на макросклоне юго-восточной экспозиции находится аэропорт «Домодедовом. Большинство притоков рек берут начало в непосредственной близости от аэропорта, дренируя его территорию со всех сторон. Вследствие этого, ландшафтно-геохимическая и эколого-почвекная позиция территории аэропорта рассматривается как эрозиокно-денудационная, автоморфная зона выноса

(Перельман, 1966; Касимов, Перельман, 1992; Ландшафты..., 1997; Перельман, Касимов, 1999).

Относительно аэропорта вся окружающая территория представляет собой слабо выраженную зону транзита поверхностных, внугрипочвенных и грунтовых геохимических потоков. Локально в ней выделяются зоны аккумуляции, приуроченные к полузамкнутым понижениям рельефа, например, зона торфоразработок. Отсюда роль аэропорта как возможного загрязнителя почвенного покрова окружающих территорий многократно возрастает.

Почвообратующ ие породы. Доминирующими материнскими породами на объекте являются покровные средне-тяжелые суглинки, мощность которых нарастает от водораздела к периферии.

Основные типовые различия почв округа обусловлены степенью антропогенного воздействия, поверхностного и грунтового оглеения. В табл. 1-2 дерново-подзолистые почвы окружающие аэропорт, как под лесом, так и на полях малотумусированы со слабокислой реакцией раствора. В ряде профилей отмечается некоторое понижение кислотности с глубиной. Почвы преимущественно супесчано-легкосуглинистые, слабо уші огненные или рыхлые в Л1 и Апах, тяжелосуглинистые и плотные в В1 и В2 горизонтах.

Как по морфологическим, так и физико-химическим свойствам почвы и НТО аэропорта существенно отличаются от вышеописанных, фоновых для округа. ТПО аэропорта -квазиземы(Классификация ,..,2004; Голубев, 2006; Белобров, Замотэев, 2007), представляют собой патогенетические образования (почвогруыгы), у которых верхняя гумусово-минеральная часть насыпная, а нижняя - остаточная — почва, срезанная до глубины 30-50 см.

По характеру рН в гумусовых горизонтах отмечается очень пестрая картина (табл. 3), Реакция среды варьирует от слабокислой (рН - 5,5-5,7) до щелочной (рН - 7,9). С глубиной практически во всех профилях кислотность повышается. Такая вариабельность рН обусловлена неравномерным внесением удобрений и разной интенсивностью агрохимического и агротехнического обслуживания специализированного травяного газона. Вблизи взлетно-посадочных полос (ВПП) в почвах наблюдается снижение кислотности, что видно по состоянию и составу растительного покрова.

Содержание гумуса средне-высокое, колеблется в пределах 4-10 %, что объясняется, во-первых, более интенсивным поступлением тепла и солнечной энергии на открытую поверхность почв, без изъятия биомассы и, во-вторых, дополнительным внесением органики и особенно минеральных удобрений, стимулирующих рост трав и естественные процессы накопления органического вещества и его гумификации.

Высокая вариабельность наблюдается и по агрохимическим показателям. Обеспеченность почв фосфатами (Р2О3) колеблется от очень низких значений, до высоких и очень высоких. Подвижным калием (КзО) поверхностные горизонты почв обеспечены высоко и очень высоко, что является следствием внесения минеральных удобрений.

Высокие и очень высокие значения обменного натрия (Ыа20) в поверхностных горизонтах почв, связаны с привносом в почвы реагентов содержащих соли натрия при обледенениях ВПП, стоянок самолетов и рулежных дорожек (РД).

По гранулометрическому составу почвы аэропорта близки к окружающим. Шотность сложения гумусовых горизонтов на глубине 0-10 см, как правило, не превышает 1,05 г/см', С глубиной плотность сложения увеличивается (табл. 4). Травяная растительность в этих благоприятных условиях создает довольно плотную дернину, что и обуславливает повышенную плотность нижней части гумусового горизонта.

В ТПО аэропорта, которые формируются по периферии ВПП, стоянок самолетов, РД наблюдается более высокий (нейтрально-щелочной) рН.

Таблица 1, Химические м агрохимические свойства почв окружающих аэропорт ______«Домодедово»___

№ разреза Индекс горизонта Глуб ина образ -ца Гуму с(%) рН Поглощенные основания (мг/экв на 100 г почвы) Р205 MIVIOO г почвы К20 мг/100 г почвы Ыа20 мг/100 г почвы

(см) водный соле-воН Са-Н- Mg++

Дернов о-| іодз олнстые почвы

Р-11 Al 0-10 2,41 5,57 4,80 18,70 1,20 4,12 21,25 9,65

Ч( А1А2 15-25 1,98 5,25 4,65 14,53 1,85 2,58 14,36 7;65

А2(А 2В 25-35 0,78 5,55 5,00 12,66 2,34 2,64 11,24 6,35

В1 50-60 0,68 5,64 5,05 13,25 2,00 Не опр Не опр Не опр

И В2 100110 Не оггр. 6,18 5,50 15,31 2,15 Не опр Не опр Не опр

Р-30 Al 0-10 2,61 5,85 4,80 16,80 2,45 3,11 15,28 7,23

и А1А2 10-20 1,88 5,46 5,00 15,30 1,95 2,01 14,36 6,15

м А2В 25-30 0,84 5,63 4,90 15,21 3,01 0,99 10,29 5,56

ВА2 35-45 0,95 5,47 4,83 13,12 2,58 2,13 12,65 4,36

BI 60-70 Не опр 5,35 4,71 12,30 2,11 Не опр Не опр Не опр

В2 100110 Не опр 5,65 5,10 14,39 1,96 Не опр Не опр Не опр

Агродерново-подылистые почвы

Р-27 Апах 0-10 2,58 6,19 5,09 15,38 1,35 4,15 15,32 8,36

м AIA2 15-25 1,79 5,58 4,59 15,02 2,05 3,21 13,25 6,54

Vi Л2В 30-40 0,88 5,36 4,50 12,13 1,81 2,00 10,65 6,11

и ВА2 50-60 0,74 6,66 6,01 15,38 1,09 Не опр Не опр Не опр.

U В1 100110 Не опр 6,74 5,89 17,70 1,89 Не опр Не опр Не опр

Р-41 Апах 0-І0 2,75 6,13 5,59 20,41 2,12 4,11 15,34 10,65

« А2В 30-40 lf55 5,81 4,62 14,36 1,97 3,50 11,39 677

В1 60-70 0,68 5,55 4,88 14,31 2,01 Не опр Не опр Не опр

В2 100110 Не опр 5,99 5,16 16,35 2,52 Не опр Не опр Не опр

Таблица 2. Физические и агрофизические свойства лочв окружающих аэропорт

«Домодедово»

№ раз реза Глубина образца (см) Плотность г/см1 Размер частиц, мм; содержание фракций, %

1,0-0Д5 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 <0,001 <0,01

Дерново-подзолистые почвы

р-11 0-10 1,21 22,5 32,8 25,0 9,9 6,5 3,3 19,7

" 15-25 1,25 21,5 32,4 25,0 13,7 3,4 4,0 21,1

25-35 1,38 18,6 24,5 18,5 13,2 16,7 8,5 384

50-60 1,35 11,8 26,5 20,8 15,6 19,3 6,0 40,9

100-110 1,36 11,5 26,0 28,1 9,5 16,1 8,8 34,4

р-30 0-10 1,10 28,5 27,0 21,5 9,9 7,9 5,2 23,0

10-20 1,07 23,8 29,5 20,3 12,5 8,8 5,1 26,4

25-30 1Д2 16,7 26,3 25,9 13,2 11,3 6,6 31,1

35-45 1,25 13,6 22,1 24,5 13,6 16,8 9,4 39,8

к 60-70 1,28 14,5 21,5 22,9 14,5 15,4 П,2 41,1

100-110 1,33 13,9 22,5 21,2 13,6 14,6 14,2 42,4

Агродерново-подзолистые почвы

Р-27 0-10 1,06 25,1 24,8 28,9 8,5 7,0 5,7 21,2

15-25 1.13 22,3 30,5 24,3 9,0 6,5 7,4 22,9

30-40 1.20 24,0 29,5 22,6 10,4 7,5 8,0 25,9

50-60 1,29 21,6 28,6 20,5 10,3 9,5 9,5 29,3

100-110 1,35 15,6 20,3 19,2 16,9 14,3 13,7 44,9

Р-41 0-10 1,05 26,5 23,9 29,3 10,0 5.3 5,0 20,3

30-40 1.16 25,6 24,6 30,0 8,2 6,6 5,0 19,8

60-70 1,32 21,3 23,1 18,9 14,7 13,2 8,8 36,7

100-110 1,45 20,3 24,1 17,6 16,0 11,1 11,0 38,1

В этих условиях чаще производится посев и подсев трав, а также внесение минеральных удобрений. Пестрота по содержанию органического вещества обусловлена исходной неоднородностью органо-минеральных горизонтов при их создании и вследствие неравномерного внесения удобрений. На отдельных участках (Г-6, Г-7, Г-8) органо-минеральный горизонт имеет очень высокое содержание гумуса. В отличие от дерново-подзолистых почв для органо-минеральных горизонтов ТПО характерны особенно высокие значения Са^ (Г-4, Г-8, Г-11).

По гранулометрическому составу все ТПО супесчаные с утяжелением вниз по профилю (табп.6). По плотности поверхностного горизонта они преимущественно рыхлые (0,96-1,08 г/см3). Вниз по профилю в насыпном минеральном подповерхностном горизонте, в горизонтах А2В, ВА2 и особенно В1 плотность резко возрастает до 1,40-1,45 г/см3.

Таблица 3. Химические и агрохимические свойства дерново-подзолистых почв

аэропорта -«Домодедово»

№ Ин- Глуби Поглощении р2о5 к20 ЫагО

буро декс на Гу- рН е ос-нования мг/100 мг/100 мг/100

-вой гор-та образ- мус (мг/экв на г г Г

ца • 100 г почвы) почвы почвы ПОЧВЫ

(см) <%) вод- солев Са+ 1^-н-

ный ОЙ +

г-1 а1 0-10 5,88 7,89 7,10 38,7 2,40 8,23 54,78 10,78

Ч( а2 20-30 2,01 6,25 5,05 21,4 2,30 2,63 22,27 19,54

к а2в 40-50 0,78 7,50 6,00 17,7 3,58 3,38 11,31 8,08

в1 70-80 0,68 7,64 6,53 16,2 2,92 4,13 8,43 8,20

в2 100- Не 6,18 4,80 15,4 4,03 3,50 11,31 6,06

110 оггр.

г-2 л1 0-5 4,56 6,85 5,80 26,8 3,08 2,50 25,28 6,06

и а1 5-10 2,72 6,46 5,28 18,8 2,42 1,10 24,08 8,13

4« а2 20-30 0,48 5,63 4,12 17,4 4,05 0,96 11,31 8,10

г-з а1 0-5 4,76 6,47 5,43 22,9 2,67 3,38 18,06 10,78

(( а1 5-10 3,84 6,35 5,11 19,4 2,18 2,50 13,72 10,86

Г-12 а1 0-10 10,7 5,65 4,70 15,3 1,69 16,90 48,16 6,13

л1л2 10-20 2,32 4,62 3,33 5,28 0,39 6,23 20,70 4,72

в1 40-50 0,58 4,19 3,09 5,38 0,35 2,10 11,31 4,79

г-13 л1 0-10 4,79 5,52 4,51 15,0 4,05 3,75 28,90 6,32

а1л2 10-20 0,48 5,] 6 3,50 12,1 3,81 4,00 10,60 6,19

Таблица 4. Физические и агрофизические свойства дерново-подзолистых почв

аэропорта «Домодедово»

№ буровой Глубина образца (см) Плотность г/см3 Размер частиц, мм; содержание фракций, %

1,00,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 <0,001 <0,01

Г-1 0-10 1,01 24,5 30,8 24,0 10,9 5,6 4,2 20,7

м 20-30 1,25 20,3 33,6 27,1 11,6 3,8 3,6 19,0

40-50 1,38 14,2 27,0 20,2 11,9 18,4 8,3 38,6

" 70-80 1,35 12,2 25,6 21,2 12,3 18,5 10,2 41,0

К 100-110 1,36 10,3 24,1 25,3 10,8 15,9 13,6 40,3

Г-2 0-5 1,00 26,3 29,0 22,1 10,1 7,7 4,8 22,6

5-10 1,07 24,9 28,1 21,2 11,7 8,5 5,6 25,8

20-30 1,22 15,6 25,6 18,6 12,0 10,2 8,0 30,2

Г-З 0-5 1,05 27,6 26,3 19,7 9,2 11,2 6,0 26,4

5-10 1,08 25,4 24,9 21,2 12,3 9,4 6,8 28,5

Г-12 0-10 1,03 24,0 22,5 32,2 9,3 6,4 5,6 21,3

10-20 1,28 19,8 20,9 29,5 10,8 8,5 10.5 29,8

40-50 1,46 12,4 22,0 30,0 10,4 10,2 15,2 35,6

Г-13 0-10 1,11 28,0 24,3 27,9 7,1 5,8 6,9 19,8

10-20 1,29 20,1 21,6 29,2 10,4 7,6 11,1 29,1

Таблица 5. Химические и агрохимические свойства ТПО __аэропорта «Домодедово»__

№ Гяуби Поглощенные Р205 К20 Ыа20

буро на Гумус рН основания мг/100 мг/100 мг/100

-вой Образ .(%) (мг/экв на 100 г г г

на г почвы) почвы почеы почвы

(см) водный солевой Са++

Г-4 0-10 5,48 7,77 6,95 43,95 1,47 2,53 34,31 13,48

Г-5 0-5 5,38 5,48 4,31 16,77 3,68 1,15 22,27 8,35

" 5-10 2,52 5,38 3,80 14,07 3,69 1.15 11,31 6,10

Г-б 0-5 13,64 6,49 5,80 36,24 3,25 6,85 30,10 10,78

4« 5-10 1,70 6,76 5,56 19,78 1,89 2,00 18,06 6,15

4« 20-30 1,30 5,01 3,59 17,94 3,08 2,88 24,08 7,98

4( 50-60 0,68 4,94 3,46 16,27 5,28 4,63 13,72 8,01

4« 100- Не 5,64 4,00 19,35 6,77 2,00 8,43 8,15

110 ОПр.

Г-7 0-5 10,27 6,70 6,05 36,38 4,36 10,70 30,10 10,70

4* 5-10 1,60 6,16 4,69 18,00 3,92 2,00 24,08 8,35

Г-8 0-5 10,88 7,29 6,98 49,00 2,36 8,58 30,10 13,48

Г-9 0-5 13.74 6,60 6,13 28,72 2,51 8,95 25,28 7,86

Г-10 0-5 5,58 6,22 5,29 18,03 здо 14,95 30,10 8,09

" 5-10 1,70 6,10 4,61 13,80 2,83 5,36 13,72 6,10

Г-11 0-10 9,66 8,12 7,47 63,09 2,04 3,98 20,70 10,88

4( 10-20 1,70 8,27 7,52 50,04 0,72 6,23 5,53 10,60

Таблица 6. Физические и агрофизические свойства ТПО

аэропорта «Домодедово»

№ скважины Глубина образца (см) Плотность г/см1 Размер частиц, мм; соде ржание< фракций, %

1,00,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0.0050,001 <0,001 <0,01

Г-4 0-10 1,06 24,3 20,6 29Д 6,8 5,1 4,0 15,9

Г-5 0-5 0,99 26,8 26,4 34,0 4,5 4,8 3,5 12,8

44 5-10 1,20 25,9 25,1 35,2 4,1 5,8 3,9 13,8

Г-6 0-5 0,98 29,1 22,1 32,4 4,7 6,9 4,8 16,4

к 5-10 1,18 25,1 28,6 29,0 7,0 5,3 5,0 17,3

к 20-30 1,25 13т4 19,8 33,9 11,9 10,4 10,6 32,9

" 50-60 1,36 11,2 18,6 33,4 13,0 12,6 11,2 36,8

54 100-110 1,42 10,6 15,4 28,6 17,9 13,8 13,7 45,4

Г-7 0-5 0,97 28,9 26,5 31,0 3,4 4,6 5,6 13,6

« 5-10 1,26 24,6 25,3 31,7 10,7 3,5 4,2 18,4

Г-8 0-5 1,06 30,2 24,7 30,1 7,2 3.9 3,9 15,0

Г-9 0-5 1,02 31,0 25,6 29,2 6,8 2,9 4,5 14,2

Г-10 0-5 0,96 28,4 27,4 30,3 4,6 5,1 4 а 13,9

5-10 1,15 26,5 26,4 31,7 5,4 6,2 3,8 15,4

Г-11 0-10 1,08 24,9 28,5 30,7 5,2 5,6 5,1 15,9

10-20 1,26 16,2 19,5 38,9 6,7 8,9 9,8 25,4

Глава 4 Техногенное 1агрязненне почв Домодедовского района Московской

ойласти

Почвы - основной компонент окружающей среды, в котором наиболее ярко проявляется долговременный характер техногенного загрязнения территории химическими элементами и их соединениями. Основными факторами формирования техногенных аномалий на территории Домодедовского района являются региональные выпадения осадков и воздействие локальных источников типа автомобильных трасс, полигонов ТБО, отстойников.

Региональные выпадения загрязняющих веществ из атмосферы связаны с их поступлением от промышленных предприятий г, Москвы и Московской области. Локальные источники расположены на территории округа «Домодедово» или вблизи его границ, К ним относятся промышленные предприятия г. Домодедово, аэропорт «Домодедово», торфоразработки и транспортные магистрали, проходящие по территории округа.

Санкционированные полигоны и несанкционированные свалки, минеральные удобрения, также являются дополнительными источниками загрязнения почв,

В целом территория Домодедовского района весьма неоднородна по характеру загрязнения почв. 11а представленной в доработанном виде комплексной эколого-геохимической карте (Государственный доклад..., 1997; рис. 2) основное загрязнение сосредоточено в северной части, в округе «(Домодедово». По суммарной оценке загрязнения почв (2с), опасный уровень загрязнения (Хс>32) локализован в виде отдельных контуров вблизи трассы М-4 «Дон» и других автотрасс.

Большая часть территории округа в экологическом плане имеет умеренно опасное — Ес=16-32 или допустимое - 2с<16 состояние загрязненности почвенного покрова. Причем основными компонента ми-загрязнителя ми почв являются подвижные формы 0(1, РЬ и 2л.

Более поздние исследования загрязненности почв окружающих аэропорт подтвердили и уточнили эти данные; подвижные формы С<1, РЬ и ¿п присутствуют в почвах в виде аномальных содержаний, обычно не превышающих ПДК (Информационный отчет..., 2004), По содержанию Сс1 превышение ПДК было зафиксировано только в районе полигона ТБО и отстойников (д Жирошкино). Остальные локально-точечные аномалии приурочены к северной и южной зонам, окружающим аэропорт и ведущей к нему автотрассе. По средневзвешенному показателю эти аномалии составляют менее 10% от общей площади.

По содержанию РЬ превышение ПДК отмечено вдоль бетонной кольцевой дороги, а остальные локально-точечные аномалии разбросаны по всей площади. Причем только юго-восточная зона за пределами аэропорта представляет собой единый контур. По средневзвешенному показателю аномалии составляют более 20% от общей площади, что указывает на большую по площади загрязнет {ость РЬ по сравнению с СУ. Основной источник аномалий свинш в пределах населенных пунктов, агроландшафтов и обочин автодорог -транспорт.

По содержанию Ъл превышение ПДК отмечено на участках, которые приурочены к полигону ТБО, отстошшкам, бетонной кольцевой дороге, автотрассе в аэропорт. Остальные локально-точечные аномалии разбросаны но всей площади и по средневзвешенному показателю составляют около 5% от общей площади.

Наиболее крупные аномалии цинка выявлены на объездной автомобильной дороге в районе полигона ТБО и торфоразработок, где источником загрязнения может быть сам торф и продукты его флотации.

Величина суммарного показателя загрязнения (СПЗ) Г|"'|'|'|ш.'|.ш1 18 »-эв Г-бопмдг

Рис.2 Доработанная комплексная экалос'о-геохи.ии ческая карта района «Домодедово», отражающая пространственное распределение величины суммарного показателя загрязнения (СПЗ) природной среды.

Влияние аэропорта на загрязнение почв ТМ не выявлено, поскольку основные загрязняющие компоненты в эмиссии огг авиационных двигателей — углеводороды и окислы азота и серы. Ареал возможного загрязнения почв в результате деятельности авнапредприятия «^Домодедово» прежде всего, должен быть приурочен к территории аэропорта и, кроме того, вполне может ограничиваться этой территорией (Материалы коллоквиума......2001).

Данные по загрязнению снежного покрова пылевыми выбросами также не дают ответа на вопрос о влиянии аэропорта на окружающую среду с точки зрения загрязнения почв тяжелыми металлами. Характер этого загрязнения в целом локально-точечный (особенно для кадмия), хотя есть аномалии высоких содержаний свинца и цинка, возможно имеющие связь с деятельностью аэропорта «Домодедово» и связанного с ним авнапредприятия,

Глава 5. Геохимическая оценка загрязнения почв н техногенных поверхностны! образований округа и аэропорта «Домодедово»

Загрязнение почвенного покрова обследованной территории подвижными формами кадмия, свинца и цинка представлено в табл. 7,8 и9и на рис, 3-5.

Таблица 7. Среднее содержание píe) кадмия, свинца и цинка (мг/кг) в почвах аэропорта «Домодедово», слой (НО см

Почвы Тяжелые металлы Дерново-подзолистые почвы ТПО (квазнземы)

Подвижные формы Хс ПДК Хс ПДК

Кадмий 0,49 0,5 2,73* 0.5

Свинец 0,32 6,0 0,92 6,0

Цинк 8,70 23,0 20,90 23,0

Валовое содержание Хс ОДК Хс ОДК

Свинец Ш 130 66 32

Цннк 3SS 220 3S9 55

*/ курсивом и жирным шрифтом даны содержания ТМ превышающие ПДК и ОДК

Наиболее загрязненными являются квазнземы аэропорта. Превышение ПДК более чем в 5 раз наблюдается только по кадмию. По цинку данные приближаются к ПДК, а по свинцу существенно ниже. В пределах самого аэропарта среднее содержание свинца в дерново-подзолистых почвах минимально даже в сравнении с теми же почвами окружающей местности. Одним из объяснений данного феномена может быть фиксация свинца в поверхностном горизонте квазиземов, вследствие нейтрально-слабощелочной реакции среды, а также в результате принципиально разных нагрузок автотранспорта на почвенный покров в пределах и за пределами аэропорта.

Таблица 81 Среднее содержание (Хс) кадмия, свинца и цинка (мг/кг) в почвах округа «Домодедово» (без аэропорта), слой 0-10 см

Почвы Тяжелые металлы Дерново-подзолистые почвы Агродерново-подаолистые почвы ТПО ПДК

Подвижные формы Хс

Кадмий 0,20 0,22 0,91 1.0

Свинец 4,48 2,76 1,72 6,0

Цинк 3,12 3,33 9,02 23,0

Валовое содержание свинца и цинка в почвах и НТО аэропорта, превышает ПДК, что свидетельствует в пользу фиксации ТМ органическим веществом в условиях высокого рН и резкой смены гранулометрического состава на глубинах 20-30 см, к которым в ряде случаев приурочены максимумы содержания ТМ

Загрязнение почв окружающих аэропорт по сравнению с почвами аэропорта заметно ниже и не представляется экологически опасным. При этом оно носит локальный характер и «привязано» по всем ТМ к описанным очагам техногенного загрязнения.

Выявленные аномалии содержания подвижных форм кадмия, свинца и цинка практически подтвердили их приуроченность к ранее установленным загрязненным зонам округа, а также обусловленность загрязнения антропогенными факторами,

2

Рис. 3. Аномалии содержания подвижного надмт в почвах (0-10 см) округа «Домодедово»

Таблица 9. Фоновое содержание аномальные юлщентрацнм (О, ПДК н среднее взвешенное содержание в почвах округа Домодедово (кроме аэропорта) подвижных форм кадмии, свинца и пинка (мг/кг) в слое 0-10 см

Тяже- Фоновое Среднее С С С

лые содержа- взвешен- аномали аномали аномали ПДК >дцк

метал- ние, мг/кг ное й 1-го й 2-го й 3-го

лы порядка порядка порядка

С(1 0.197 0.21 0.270 0.371 0.510 1 1,255

РЬ 3.400 2,78 5.055 7.517 11.176 6 нет

Ъа 2.754 3,00 3,332 4.030 4,875 23 нет

Исследованиями отмечена тенденция к расширению зон загрязнения ТМ, которые из локально-точечных трансформируются в очаговые с более высоким средним содержанием.

Влияние аэропорта «Домодедово» как техногенного загрязнителя почв округа подвижными формами кадмия, свинца и цинка по полученным данным практически локализовано территорией самого аэропорта. Вместе с тем угроза загрязнения не только почв, но и вод тяжелыми металлами существует в силу радиально направленных от аэропорта геохимических потоков.

Рис. 4. Аномалии содержания подвижного свинца в почвах (0-Ю см) округа «Домодедово»

Коэффициенты радиальной дифференциации (Я) Сс1, РЬ и 2л по отдельным разрезам (рис. 6 и 7) отражают общие тенденции характерные дтя почв и ТПО, а также фиксацию ТМ преимущественно в поверхностном слое 0-10 см. В ряде агродерново-подзолисгых почв

округа кадмий имеет второй максимум, приуроченный к слою 20-30 см и глубже, что вероятно связано с удобрением осадками сточных вод и торфом с местных отстойников и торфяников.

Характерная для большинства почв округа фиксация тяжелых металлов в верхнем горизонте почв связана с биогеохимическим и сорбщюнным барьерами, которые наиболее контрастны в ТПО аэропорта. Повышенные концентрации кадмия, цинка и особенно свинца, отмеченные в горизонте 20-30 см проявляются как правило на сорбционном барьере. В большинстве разрезов и буровых на этом уровне происходит смена супесчано-легкосугл инистого гранулометрического состава на средне- и тяжелосуглинистый,

4 8? 5

— 4 03

3.332

2,754

Рис. 5. Аномалии содержания подвижного цинка в почвах (0-10 см) округа «Домодедово»

Разрез No 11 (дерноео-подзолистая почва)

И>

и-

fa «

to

иг

en о»

2п j IrtJ

i1~w[ w

Cd

11Ж1

ГГЙП ш

) 1

1 т

>«0 1 .и

1 т

т т

во

(Л

1

1

i

[ »66 1

Разрез №27 (агродерновсмодэалилая почва)

Pt>

2п

Cd

3 С

мТ

м»-

Г"

74 -«-

Рис.б Коэффициенты радиальной дифференциации РЬ, 2п и СУ йт# дерново-подзалистых (разрез ЛЫ1) и агродерново-подзолистых (разрез №27) почв округа

Домодедово.

На рис. б и 7 тачным фонам выделены интервалы высоких (П>3) значений коэффициента

Ж

io 1

eti

Й

разрез Г-6 (ТПО - кеззизем)

РЬ

2л

» -

и» -

аа-

(00— 110-

DC

2D С

Cd

¥ис.7 Коэг/хрициенты радиальной дифференциации РЬ, 2п и Cdд.чяразреза Г-6 (ТПО-кеозшам) на территории аэропорта «Домодедово»

выводы

1. Почвенный покров аэропорта «Домодедово» состоит из почв естественного профиля и антропогенного - ТПО. Естественные лсгкосугл инистые дерново-подзолистые почвы формируются по периферии взлетно-посадочных полос, рулежных дорожек, стоянок самолетов и административно-технических зданий. Они мало отличаются по своей морфологии и химико-физическим свойствам от окружающих аэропорт фоновых почв, при этом по содержанию органического вещества, подвижных кадмия и цинка превосходят их более чем в два раза. Более легкие по гранулометрическому составу (супесчаные) ТПО аэропорта «Домодедово» представляют собой квазиземы с трехчленным профилем, который состоит из поверхностного высокогумусированиого орган о-минерального горизонта мощностью 7-10 см, расположенного под ним насыпного минерального горизонта и на глубине 30-50 см остаточного профиля естественной фоновой дерново-подзолисгой почвы.

2. Содержание подвижных форм кадмия, свинца и цинка в слое 0-10 см фоновых дерново-подзолистых и агродерново-подзолистых почв вне территории аэропорта в целом не превышает ПДК (по РЪ в 15%, С<1 в У/а и по 1п превышений не обнаружено). Превышения ПДК по С(1 характерны только для ТПО аэропорта, а также участков приуроченных к автотрассе М-4 «Дон», При этом содержание Сс1 в ТПО в среднем выше по сравнению с дерново-подзолистыми почвами аэропорта в 5,6 раза, а по сравнению с теми же почвами за его пределами в 11,4 раза

3. Выявленные аномалии загрязнения подвижными формами С<1, РЬ и 2п носят локальный характер и обусловлены в основном влиянием автотранспорта, полигонами ТБО, очистными сооружениями, торфоразработками. Прямое воздействие авиационного транспорта и инфраструктуры авиапредприятия на загрязнение почв подвижными формами ТМ в целом ограничено территорией самого аэропорта. Частично влияние аэропорта распространяется на окружающую территорию через поверхностные и в основном внутрипочвенные геохимические потоки.

4.Кадмий и свинец фиксируются преимущественно в поверхностном гумусовом горизонте. Вниз по профилю их содержание резко падает. Распределение подвижного цинка более равномерное с абсолютными максимумами на глубинах 0-10 или 20-30 см и относительными в горизонтах А2В и ВI.

5. Максимальные концентрации подвижных форм Хп, Сс1 и РЬ в супесчано-легкосуглинистых дерново-подзолистых и агродерново-подзолистых почвах Домодедовского округа типичны для слоя (0-10 см). В 25% максимумы содержания приурочены к глубинам 20-30 см горизонтов А1А2 и Л2 и 40-50 см - АВ и В1. Аналогичный характер распределения выявлен в почвах Пушкинского, Раменского и Озерского районов Московской области и отражает тенденцию к элювиально-иллювиальному распределению ТМ по профилю почв и наличие подповерхностных геохимических барьеров,

6. Высокое содержание ТМ в ТПО аэропорта обусловлено как сбросом их в почвы в период эксплуатации самолетов, заправки, подготовки к полетам и т.д., так и блокирующим воздействием высоких рН и органики. В целом это приводит к потере подвижности ТМ и опосредованно снижает загрязняющий эффект на окружающей аэропорт территории.

Список публикаций по теме диссертации.

1. Белобров В.П., Голубев C.B., Журков Д.Д. Почвогруиты и зеленые газоны аэропорта «Домодедово». Вестник МГГТУ №2 2005. С, 61-64,

2. Голубев C.B. Тяжелые металлы в некоторых почвах Московского региона. Школа экологической геологии и рационального недропользования. Материалы VII межвузовской научно-практической конференции, СПб:, 2006, С. 171-172.

3. Голубев C.B. Тяжелые металлы в антропогенно-преобразованных дерново-подзолистых почвах Подмосковья. Современные проблемы повышения плодородия почв и их защиты от деградации. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 75-легию Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси и III съезда почвоведов. Минск, 2006, С. 74-76.

4. Голубев C.B. Оценка загрязнения тяжелыми металлами почв района аэропорта «Домодедово». Школа экологической геологии и рационального недропользования: Материалы VUI межвузовской научно-практической конференции. СПб:. 2007, С. 194-195.

5. Голубев C.B., Белобров В.П, Техногенное загрязнение почв в зоне влияния аэропорта «Домодедово» // Агрохимический вестник. №5 2007. С. 26-28,

Подписано в печать 01.10.2007 Гарнитура Times Тираж - 120 экз. Отпечатано в ООО "АртФлаг"