Анализ условий формирования водного баланса речных бассейнов Новосёлова м.В., научн. Рук. Гриневский с.О., доц.,

к.г.-м.н. (МГУ, Москва)

Формирование водного баланса на поверхности речных бассейнов происходит под влиянием комплекса природных факторов, в совокупности определяющих геоэкологические условия территории:

- климатических (осадки, температура и влажность воздуха и др.), которые определяют атмосферное питание речных бассейнов, интенсивность накопления и таяния твердых осадков, их испарение с поверхности земли;

- ландшафтных (морфология поверхности, тип растительности), определяющих условия задержания осадков, их испарение и транспирацию;

- гидрологических, характеризующих условия формирования поверхностного (склонового) стока;

- почвенных (состав, строение и свойства почвенного покрова), определяющих условия для впитывания влаги и стекания по поверхности;

- гидрогеологических (состав и строение пород зоны аэрации, глубина залегания уровня грунтовых вод), которые определяют процессы влагопереноса в ненасыщенной зоне, формирование инфильтрационного питания подземных вод, испарения из почвы и восходящего подтока влаги к корням растений.

Исследование роли отдельных факторов формирования водного баланса поверхности в целом и инфильтрационного питания грунтовых вод - в частности, проведено на примере речных бассейнов Калужской области на основе математического моделирования.

Расчетная модель включает 2 блока:

- моделирование водного баланса на поверхности земли – выпадение и трансформация осадков, процессов поверхностного стока, испарения с поверхности земли и впитывания влаги в почву;

- моделирование влагопереноса в зоне аэрации – процессов транспирации, испарения из почвенного слоя, инфильтрационного питания подземных вод.

Моделирование проведено для типичных природных условий на поверхности речных бассейнов, определяющих условия формирования их водного баланса.

Исходной информацией для моделирования являлись:

- метеоклиматические характеристики суточного разрешения по шести метеостанциям, расположенным на территории Калужской области;

- характеристики растительности двух основных природных ландшафтов – леса и поля (луга);

- гидрофизические параметры почвенного покрова и пород зоны аэрации;

- среднемноголетние глубины залегания уровня грунтовых вод и др.

По результатам моделирования анализировались среднемноголетние характеристики составляющих водного баланса речных бассейнов и их сезонная динамика в зависимости от ландшафтных, геолого-почвенных и гидрогеологических условий, что позволяет оценить роль отдельных факторов в формировании ресурсов подземных и поверхностных вод. Получено, что количественные показатели поверхностного стока, суммарной эвапо­транс­пирации и инфильтрационного питания подземных вод существенно различаются, главным образом, в зависимости от ландшафтных и геолого-почвенных условий. В целом, на лесных участках поверхностное испарение и транспирация выше, чем в полевых условиях, а поверхностный сток и испарение из почвы наоборот, что в итоге приводит к тому, что условия формирования инфильтрационного питания и ресурсов подземных вод на залесенных участках более благоприятны, чем на территориях с полевой растительностью.

Результаты проведенных исследований могут служить основой для экологических оценок техногенного воздействия на природные ландшафты и ресурсы поверхностных и подземных вод.

Настоящая работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 08-05-0072-а.

Формы нахождения тяжелых металлов

в почвах Украинского Полесья

Огарь Т.В., научн. рук. Самчук А.И., д.хим.н.

(ИГМР им. Н.С. Семененка НАН Украины, Киев)

К свойствам почв, что в значительной мере влияет на миграцию и аккумуляцию токсичных элементов следует отнести следующие: сорбционная емкость, буферность, рН и фильтра­ционная способность. Способность почвы поглощать микроэлементы и образовывать мобильные формы зависит главным образом от величины значения почвенного и поглощающего комплекса (ППК). Главная функция которого участие микроэлементов в реакциях обмена и комплексообразование с помощью активных форм К+, Na+, Ca2+, Mg2+, H+, а так же гуминовой и фульвовой кислот.

Формы нахождения токсичных элементов в почвах изучали методом постадийного растворения или вытяжек. Результаты исследования показали что, в дерново-подзолистых песчаных почвах доля обменных форм микроэлементов Zn и Cu составляет -10-14%; Pb, Cr, Ni -3-6%; абсорбированных на гидроксидах Fe Mg – 6-10%; органических или связанных с гумусовыми кислотами – 34-98%; труднорастворимых – 35-49%; водорастворимых – 0,02-0,1%. В луговых черноземах и торфянистых почвах возрастает доля форм связанных с гумусовыми кислотами и уменьшается доля легкообменных по сравнению с дерново-подзолистыми песчаными. В техногенных почвах уменьшается доля форм микроэлементов связанных с гумусовыми кислотами и увеличивается формы нахождения связанные с гидроксидами Fe, а также обменные.

На поведение токсичных металлов в почвах существенное влияние оказывает органическое вещество и особенно гумусовые кислоты. Они влияют на процессы растворимости, образования нерастворимых и растворимых комплексных соединений, коагуляцию и экранирование поверхности минеральных частиц пленками гелей.

Содержание гуминовых кислот в почве зависит от ландшафтно-геохимических и климатических условий. Так и в усло­виях Украинского Полесья повышенная влагоносность и кислотность способствует процессу подзолообразования, окислению гумусовых кислот в подзолистых почвах и образованию фульво- и оксидкарбоновых кислот. Они образуют с тяжелыми металлами комплексы растворимые в широком интервале рН и мигрирующие по профилю почв. С гуминовыми кислотами образуются растворимые и малоподвижные в кислой среде комплексы. Это способствует накоплению подвижных форм микроэлементов в приповерхностном гумусовом горизонте.

Особый интерес предоставляет определение подвижных форм микроэлементов. Чаще всего это соединения растворимые как в воде, разбавленных кислотах так и в буферных растворах. При определении подвижных форм микроэлементов использо­вали как «мягкие» растворители (вода+етиловый спирт, ацетатно-амонийный буферный раствор) так и жесткие растворители (1 НСl, 1 НNO₃). Такой подход позволяет прогнозировать поток тяжелых металлов из почвы и определить формы доступные для растений. Содержание подвижных форм определялось как сумма значений концентрации металлов водорастворимой, обменной и карбонатной форм. Таким образом, подвижность изученных элементов определялось как отношение содержания сумы фракций к общему содержанию. По полученным результатам были составлены следующие ряды подвижности разных типов почв: лесной дерново-подзолистый - Ni (1,8) > Cr (5,0) > Со (5,0) > Pb (5,0) > Cu (10,0) > Zn (11,1); луговой чернозем - Ni (4,3) > Со (5,0) > Pb (7,0) > Cr (7,5) > Cu (11,0) > Zn (16,0); техногенный - Со (3,8) > Pb (9,5) > Cr (10,7) > Ni (11,4) > Cu (22,0) > Zn (28,3).

Для оценки техногенной нагрузки в мировой практике ши­роко используется геохимический подход сравнения содержания элементов с их кларками. Отношение валового содержания называется коэффициентом концентрации. Рассчитав коэффициенты получим следующие ряды подвижности элементов: дерново-подзолистый песчаный- Pb (2,8) > Cr (1,4) > Ni (1,3) > Cu (1,3) > V (0,98) > Zn (0,9); лесной - Cu (3,3) > Ni (1,7) > Cr (1,5) > Zn (1,3) > Pb (1,1) > V (0,7); луговой - Cu (5,1) > Pb (2,2) > V (2,0) > Ni (1,4) > Zn (1,2) > Cr (1,1); чернозем - Pb (2,2) > V (1,6) > Cr (1,5) > Ni (1,4) > Zn (1,4) > Cu (1,3); техногенный - Cu (9,1) > Pb (5,8) > Zn (4,4) > Cr (2,9) > V (2,7) > Ni (2,2).

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ТЕРРИТОРИИ ПОЛИГОНА ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ЗАВОДА ИМ. КОЗИЦКОГО

(Санкт-Петербург, Васильевский остров)

Орлова А.Н., научн. рук. Беляев А. М., доц., к.г.-м.н. (СПбГУ, Санкт-Петербург)

Территория полигона промышленных отходов (ППО) завода им. Козицкого располагается в Санкт-Петербурге, в юго-западной части Васильевского острова и представляет собой вытянутую вдоль Финского залива площадку площадью 12 га. В настоящее время Полигон эксплуатируется в качестве снеговой свалки. Береговая часть ППО представляет собой свалку строительного и бытового мусора, на поверхности которой наблюдается оползневая система параллельных трещин протяженностью 100-170 м. Загрязнение акватории дельты Невы и Финского залива органическими и неорганическими поллютантами происходит из-за размыва свалочных масс.

Исследования посвященр эколого-геохимической оценке почво-грунтов территории ППО для выработки рекомендаций по его рекультивации.

С этой целью решались следующие задачи:

• Опробование почво-грунтов на территории полигона ППО на поверхности и на глубину;

• Оценка уровня химического и эпидемиологического загрязнения почво-грунтов полигона;

• Рекомендации для разработки плана рекультивации.

На территории полигона было отобрано 12 проб почво-грунта с поверхности для химического анализа (на определение содержания тяжелых металлов (Hg, Pb, Zn, Ni, Cu, Cr, Co, Mn) и токсичных элементов (As, Cd), а также на определение содер­жания органических загрязнителей (полихлорбифенилы, бенз(а)пирен, нефтепродукты).

Комплекс буровых работ включал бурение 6-ти скважин суммарным объемом 70 погонных метров для оценки распределения основных химических загрязнителей на глубину.

Установлена вертикальная зональность распределения загрязняющих веществ от поверхности до подстилающих природных грунтов. Основное загрязнение полигона приходится на нижние горизонты (слои) свалочных масс, что, возможно, связано с миграцией основных загрязнителей на глубину под воздействием дождевых и ливневых потоков. На границе техногенных грунтов и природного слоя концентрации загрязнителей снижаются, что обусловлено выносом их грунтовыми водами в Финский залив.

• По значению суммарного показателя загрязнения (Zc) поверхностные почво-грунты территории полигона ППО относятся к категории загрязнения «умеренно опасные» и могут использоваться в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок;

• почво-грунты с глубины относятся к категории загрязнения «чрезвычайно опасная» и в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 должны вывозиться для захоронения на специализированных полигонах.

По содержанию бенз(а)пирена поверхность полигона промышленных отходов завода им. Козицкого можно отнести от «опасной» до «чрезвычайно опасной» категории загрязнения.

По содержанию бенз(а)пирена в почво-грунтах глубинных горизонтов полигон промышленных отходов завода им. Козицкого относится к «чрезвычайно опасной» категории загрязнения. Характер распределения содержаний бен(а)пирена в почво-грунтах глубинных горизонтов свидетельствует о его миграции с подземными водами в сторону акватории Финского залива.

Наиболее загрязненной частью полигона ППО является его восточная часть, почво-грунты которой подлежат полному удалению и захоронению на специализированных полигонах.

Содержания СН₄ < 0,1% и СО₂ < 0,5% в почвенном воздухе, что считается безопасным в газо-геохимическом отношении.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на территории полигона находится в интервале от 10 до 34 мкР/ч. Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения на высоте 1 м от 0,10 до 0,19 мкЗв/ч.

Уровни загрязнения почво-грунтов территории полигона завода им. Козицкого» по микробиологическим и санитарно – паразитологическим показателям относятся к категории «опасная».

Таким образом, полигон ППО завода им. Козицкого представляет собой опасный источник загрязнения вод Финского залива и дельты реки Невы бенз(а)пиреном, мышьяком, кадмием и тяжелыми металлами (медь, цинк, свинец, хром, кобальт, никель).

Для предотвращения поступления свалочных масс и миграции загрязняющих веществ в акваторию Финского залива на территории полигона ППО необходимо провести:

частичное удаление почво-грунтов (с захоронением загрязненных почво-грунтов);

перекрытие территории чистыми грунтами мощностью 0,5 м (экранирование);

создание физических (дамба, бетонирование) и геохимических барьеров (засыпка известью и бентонитовой глиной), предотвращающих миграции элементов-загрязнителей с грунтовыми водами;

создание горизонтальных экранов с использованием экранирующих материалов (пленки ПХВ высокой прочности, геомембран и бентоматов).

Кроме того необходима также организация системы мониторинга за эффективностью проведенных мероприятий.

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

НА НЕИНФЕКЦИОННУЮ ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ В КРОНШТАДТСКОМ РАЙОНЕ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

Панкова Е.С., Осмоловская Н.Г., Куриленко В.В.

(СПбГУ, Санкт-Петербург)

Глобальное загрязнение окружающей среды, превышающее возможности естественного самоочищения – жизненно важная проблема современности. Наибольшая опасность в действии чужеродных веществ состоит в том, что нередко масштабы их вредности нельзя предвидеть, и их непосредственное влияние на живые организмы гораздо безобиднее, чем отдаленные последствия интоксикации.

В историческом центре Кронштадта военные объекты занимают площадь в 22,8 гектара. Кроме того, более 280 лет все промышленные и хозяйственно-бытовые отходы никуда не вывозились и складировались в различных местах острова Котлин. В настоящее время Кронштадтский район является одним из наиболее загрязненных в Санкт-Петербурге.

Нами были отобраны пробы воды, высших водных растений, мелкозернистого песка и почв в прибрежной зоне острова Котлин на 11 станциях. Данная территория активно используется населением в целях рекреации. Для оценки накопления тяжелых металлов непосредственно в организме человека были отобраны пробы волос детей в детском саду №662 Кронштадтского района. Затем пробы были проанализированы на содержание в них тяжелых металлов.

По результатам проведенных анализов показано, что береговая зона острова Котлин серьезно загрязнена тяжелыми металлами, наибольшее загрязнение отмечено в заселенной части острова, в районе гаражной застройки и несанкционированной свалки (ПДК по Ni превышено в 6,3 раза, по Pb – в 16,8 раз, по Cu – в 34,3 раза, по Zn – в 8,7 раз). В прибрежных водах концентрации Ni, Cu, Zn и Mn не превышали ПДК, концентрация Fe незначительно превышала ПДК. Произрастающие в береговой зоне растения интенсивно накапливают металлы.

На всех станциях прибрежья о. Котлин нами были обнаружены 7 видов высших водных растений: тростник (Phragmites australis (Cav.)), Камыш озерный (Scirpus lacustris L.), кубышка (Nuphar lutea (L.) Smith.), Стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia), Рдест плавающий (Potamogeton natans), Сусак зонтичный (Butomus unibillatus) и Горец перечный (Водяной перец) (Polygonum hydropiper (Persicaria hydropiper)).

Наиболее подходящим видом для проведения фиторемедиации прибрежной зоны нам представляется тростник, поскольку в нем накапливается значительное количество тяжелых металлов, тростник быстро растет и образует обширные заросли, имеет достаточно длительный период вегетации и может быть легко скошен.

Регулярное скашивание макрофитов в прибрежной зоне позволило бы снизить концентрацию тяжелых металлов в воде, улучшить кислородный режим, понизить трофический уровень, а также предотвращать вторичное загрязнение рассматриваемой водной системы.

Данные о неинфекционной заболеваемости населения были любезно предоставлены нам администрацией Кронштадтского района Санкт-Петербурга.

Анализ биосубстратов детей (волос) показал, что концен­трация никеля в них превышала допустимый уровень более чем в четыре раза, цинка – в 1,1 – 1,7 раза, кадмия – в 2 – 4,4 (5 – 11) раза, что может быть связано с загрязнением острова Котлин, особенностями питания и индивидуальными особенностями детей, с курением членов семьи.

Ведущую роль в заболеваемости всех возрастных групп насе­ления Кронштадтского района играют болезни органов дыха­ния, значительны показатели заболеваемости по классам болез­ней кожи и подкожной клетчатки, костно-мышечной системы и соединительной ткани, глаза и его придаточного аппарата, что может быть связано с загрязнением окружающей среды тяже­лыми металлами.

В настоящее время высокий уровень заболеваемости среди детей чаще всего связывается с загрязнением почвы. В 90-е годы прошлого века были проведены исследования заболеваемости населения острова Котлин и показаны достоверные связи высоких уровней заболеваемости с загрязнением территории острова. Были даны рекомендации о необходимости рекультивации почв городской части острова, о запрете продажи местной растениеводческой продукции на рынке, но никакие меры не были предприняты до сих пор [1].

Литература

1. Белкина Г.Ю. Кронштадтский район // Экологическая обстановка в районах Санкт-Петербурга. Под ред. Голубева Д.А., Сорокина Н.Д. –СПб.: Формат, 2003. –С. 263 – 303.

СОДЕРЖАНИЕ РЯДА ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ

В ПОЧВАХ ПОСЁЛКА АБРАУ И Ю. ОЗЕРЕЙКА

Петров А. Ю., научн. рук. Алексеенко В. А., проф.,

д.г.-м.н. (НИИ ГБ ЮФУ, Новороссийск)

В данной работе рассматриваются посёлки Краснодарского края Новороссийского района Абрау и Южная Озереевка. Эти посёлки излюбленные места рекреации жителей г. Новороссийска. Они характеризуются небольшим количеством жителей (до 12000 человек) и наличием только пищевой промышленности (винзавод в Абрау). Для оценки эколого-геохимического состояния почв посёлков Абрау и Ю. Озерйка было проведено опробование почв территории поселков. В общем, было отобрано 70 литохимических проб. Спектральный анализ проводился в аттестованной и аккредитованной лаборатории, полученные результаты были подвержены статистической обработке. Они достоверны с вероятностью 95%. Данные спектрального анализа проб приведены в таблице 1.

Таблица 1. Средние содержания ряда тяжёлых металлов