МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
"РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМ "
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2006

УДК 631.6

АНАЛИЗ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ПОЧВЫ АГРАРНОГО РЕГИОНА НА ПРИМЕРЕ ТАЛДОМСКОГО РАЙОНА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Т.Н. Низам-заде – канд. геогр. наук

ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»,

г. Москва, Россия.

 

Аграрный регион, представляющий собой механизм устойчивого культивирования природных богатств, от других регионов и отраслей отличается тем, что он более тесно соединен общественными и природными факторами. Возделывание сельскохозяйственных культур и разведение различных видов животных, зверей и птиц, есть наиболее активные формы взаимодействия человека и природы.

Взаимодействие общества с окружающей природной средой вызвало множество отрицательных последствий, в результате чего, это привело к необходимости последовательного формирования равновесного природопользования. Уровень технологических и технических систем, характер социально-экономических отношений с одной стороны, степень и направленность воздействия, с другой – предопределяют масштабы антропогенного воздействия на первичную биосферу. В последнее время воздействие это значительно усилилось. Привычная нам природная среда преимущественно находится в нарушенном состоянии, имеют место кризисные явления и даже разрушение природных систем. Это явно говорит о противоречии между достижениями научно-технического прогресса, определяющего функциональные особенности нынешней биотехносферы, и динамикой экологических параметров.

Уровень или мощность техногенного воздействия человека на окружающую среду достигли таких размеров, когда устанавливается устойчивая тенденция постоянного уменьшения и ухудшения жизненно необходимых природных ресурсов, таких как: плодородие почвы, генетическое разнообразие животного и растительного мира, гидрологический режим поверхностных и подземных вод, газовый и элементный состав воздуха, пресные и морские воды, естественные ландшафты экологически чистых территорий.

Например, антропогенное давление на природную среду в центральных областях Нечерноземной зоны России привело к возникновению различных деградационных процессов. Из них наибольшее беспокойство вызывает загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, радионуклеидами, ядохимикатами, специфическими органическими веществами. Оно связано с выбросами промышленных предприятий и транспорта, применением на сельскохозяйственных угодьях удобрений и пестицидов, а также с воздействием различных сельскохозяйственных производств: животноводческих ферм, навозохранилищ, площадок компостирования, тепличных комбинатов, складов для хранения удобрений, предприятий по переработке продукции растениеводства и животноводства.

В данной работе приводятся результаты исследований почвенного покрова конкретного административного района Московской области (Талдомского), наименее развитого в промышленном отношении с преобладанием сельскохозяйственного производства.

Талдомский район расположен на севере Московской области. С севера и северо-запада он граничит с Тверской областью, на юго-востоке – с Загорским, а на юге – с Дмитровским районами Московской области. Изучаемая территория находится в Талдомском физико-географическом районе Верхневолжской провинции. Рельеф в исследуемой территории в целом плоский и пологоволнистый, а на севере – часто средне- и мелкохолмистый.

Согласно почвенно-геоморфологическому районированию территории Московской области /«Почвенная карта Московской области», 1985/, почвенный покров Талдомского района находится в северном природно-сельскохозяйственном районе Верхневолжского плоскоравнинного среднезаболоченного округа Среднерусской провинции южно-таежной подзоны дерново-подзолистых почв. Для района характерны сочетания пятнистости и комплекса дерново-подзолистых и болотно-подзолистых почв плоских и пологоволнистых нерасчленных и слаборасчленных озерно-ледниковых и зандровых равнин.

Как результат антропогенного воздействия, главными источниками загрязнения почв служат атмосферные выпадения различных промышленных  предприятий, отходы сельскохозяйственного производства и переработки сельскохозяйственной продукции, минеральные удобрения, автотранспорт, химические вещества, используемые в сельском хозяйстве  (пестициды, ядохимикаты и др.), тепловые установки, сточные воды всех производств и коммунально-бытовые. Все перечисленные загрязнители оказывают негативное влияние на почвы, что в конечном итоге приводит к неблагоприятным последствиям в виде трансформаций экосистем, в результате которых изменяются структура растительного покрова и животного мира, ландшафтов, естественно все это пагубно сказывается на здоровье населения.

В Талдомском районе реально существующие источники загрязнения почв можно подразделить на группы:

1) выпадение газопылевых выбросов из атмосферы;

2) принос загрязняющих веществ с осадками различных сточных вод;

3) поступление загрязняющих веществ в связи с внесением на сельскохозяйственные угодья органических и минеральных удобрений, пестицидов, ядохимикатов, стимуляторов роста и др.

4) поступление загрязнителей как бытовых промышленных, так и сельскохозяйственных отходов и др. (рис. 1).

 

 

 


Рис. 1. Поступление и трансформация тяжелых металлоав в почвах

Для оценки загрязнения почв использовались фоновые уровни, предельно допустимые концентрации и суммарный показатель концентрации загрязняющих веществ (табл. 1, 2, 3). В результате исследований установлены основные очаги загрязнения в Талдомском районе.

Наиболее значительные по площади и суммарному показателю (Zc) очаги загрязнения тяготеют к г. Талдому, пос. Вербилки, пос. Запрудня и пос. Северный, полигонам твердых бытовых отходов.

Таблица 1

ПДК некоторых химических веществ в почвах /Смольянинов и др., 1996/

 

 

 

Элемент

Форма содержания

ПДК, мг/кг

Ванадий

Валовая

150

Марганец

 

1500

Марганец + Ванадий

 

1000+100

Мышьяк

 

2,0

Олово

 

4,5

Ртуть

 

2,1

Свинец

 

32,0

Сурьма

 

4,5

Хром (+3)

 

90,0

Сернистые соединения

 

160,0

Сероводород

 

0,4

Нитраты

 

130,0

Фтор

Водорастворимая

10,0

Свинец

Подвижная

6,0

Никель

 

4,0

Хром

 

6,0

Медь

 

3,0

Цинк

 

23,0

Кобальт

 

5,0

Марганец для черноземов

 

700,0

Марганец для дерново-подзо-листых почв

                       при рН 4,0

                       при рН 5,1-6,0

                       при рН > 6,0

 

 

300,0

 

400,0

 

500,0

 

Существенный очаг умеренноопасного загрязнения (Zc-16-20,3) площадью 1,5x1,0 км отмечается к юго – юго-востоку от г. Талдом и располагается между селами Дубровки, Рассадники и Григорово. Загрязняющие элементы этого ареала: цинк, молибден, медь, причем коэффициент концентрации по цинку достигает 5,4. Относительно небольшой очаг умеренноопасного загрязнения площадью 1,5x0,6 км наблюдается непосредственно к востоку от восточной окраины с. Ахтимнеево.

Показателем уровня аномалии является коэффициент концентрации (Кс), который рассчитывается как отношение содержания элемента в среде (С) к среднему фоновому его содержанию (Сф)

Кс = С/Сф.

Аномалии, как правило, имеют полиэлементный характер, поэтому необходимы суммарные показатели загрязнения (Zc), характеризующие влияние ряда элементов /Критерии оценки экологической обстановки..., 1992/

Zc = Σ Kc (n-l),

где  n – число учитываемых аномальных элементов. имы суммарные показатели 1992/

Таблица  2

Регламентирующие величины содержания некоторых химических элементов

по показателям вредности, мг/кг почвы с учетом фона  /Кирюшин, 1996/

 

 

 

Элемент

ПДК

Показатели вредности

Транслокационный

Водный

Общесанитарный

1

2

3

4

5

Водорастворимые формы

F

10,0

10,0

10,0

25,0

Подвижные формы

Сu

3,0

3,5

72,0

3,0

Ni

4,0

6,7

14,0

4,0

Zn

23,0

23,0

200,0

37,0

Со

5,0

25,0

1000

5,0

F

2,8

 

-

-

Сг

6,0

-

-

6,0

Рb

6,0

-

-

-

Валовое содержание

Sb

4,5

4,5

4,5

50,0

Мn

1500

3500

1500

1500

V

150

170

350

150

Рb

30

35

260

30

As

2

2

15

10

Hg

2,1

2,1

33,3

5,0

Pb+Hg

20+1

20+1

30+2

30+2

Сu

55

-

-

-

Ni

85

-

-

-

Zn

100

-

-

i

 

 

При Zc < 16 загрязнение почв характеризуется как слабое, неопасное; 16-32 – среднее, умеренно-опасное; 32-128 – высокое, опасное; >128 – очень высокое, чрезвычайно опасное (см. табл. 3).

В центральной части территории, в 0,5 км к северу от д. Вороново, определен очаг среднего, или умеренного загрязнения (Zc – 17,0-20,0) на сильно растянутом склоне безымянного ручья. Однако в эпицентре уровень загрязнения возрастает до сильного (Zc – 113,5). Коэффициент концентрации меди 108,1, бария 3,5, лития 1,9. Следовательно, загрязнение центра очага относится к опасному.

В 2 км к северо-востоку от очага загрязнения в районе д. Вороново и в 0,5 км к югу от д. Чупаево наблюдается средний, или умеренно-опасный уровень загрязнения площадью 0,5x0,5 км. Суммарный показатель загрязнения составляет 23,0. Загрязняющие элементы   медь, никель и барий.

В 1,0 км от дд. Разоново - Семеновское расположен участок умеренного загрязнения (Zc в эпицентре 27,8) площадью 0,6x0,5 км. В данном очаге коэффициент концентрации серебра достигает 20, кобальта 2,9, никеля 2,5,  хрома 2,4.

Таблица 3

Оценка степени опасности экологической обстановки по суммарному показателю

концентраций загрязняющих веществ

 

 

 

Zc

Уровень

загрязнения

Оценка

экологической обстановки

Изменения показателей здоровья

>8

Минимальный

Относительно удовлетворительная

Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных изменений

8-16

Слабый

16-32

Средний

Напряженная

Увеличение числа заболеваний

32-128

Высокий

Критическая

Увеличение числа заболеваний, особенно среди детей, не только с хроническими болезнями, но и нарушениями   функционального состояния сердечно- сосудистой системы

> 128

Максимальный

Катастрофическая

Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивных функций женщин (увеличение токси-коза беременности, числа преждевре-менных родов, гипотрофия новорож-денных)

9, никеля - 2,5 и хрома - 2,4.

Практически аналогичный очаг, но с несколько меньшими показателями суммарного загрязнения почв отмечается в центральной части района. Он наблюдается к востоку от д. Новое Село. Очаг с суммарным показателем загрязнения, достигающим 8, выявлен около лесополосы вдоль железной дороги. Загрязняющие элементы – хром, молибден, барий. Ширина полосы загрязнения колеблется от метра до десятков метров. Суммарный показатель загрязнения достигает 7, а среди загрязняющих элементов преобладают кобальт, хром, молибден, барий.

В северной части территории, в районе от д. Башарино на западе по направлению к д. Зверово на востоке, отобраны образцы почв на анализ. В результате исследований был выявлен очаг загрязнения шириной до 40 м, приуроченный к лесозащитной полосе вдоль железной дороги, с суммарным показателем 8. Среди загрязняющих элементов преобладают кобальт, хром, медь, цинк, барий. С внешней стороны лесополосы, несколько более удаленной от железной дороги, ширина очага составляет 10-30 м, а суммарный показатель загрязнения – 5,5. Среди загрязняющих элементов доминируют кобальт, хром, молибден и иттрий.

Источниками, вносящими свой вклад в загрязнение почв, являются также автодороги. Анализ результатов исследования почв вдоль автодороги с различной интенсивностью движения позволяет сделать вывод, что наибольший вклад в загрязнение почв вносят крупные автодороги с интенсивным движением, например, Дмитров – Талдом, Талдом – Загорск, ТалдомКимры и др.

Наши исследования на примере участка автодороги Дмитров – Талдом (от д. Григорово до долины р. Куйменки) показали, что вдоль дороги с интенсивным движением развиваются очаги загрязнения с суммарным показателем до 9,5, то есть экологическая обстановка определяется как относительно удовлетворительная. Загрязняющие элементы – марганец, никель, кобальт, хром, медь, свинец, иттрий.

Однако более обширные очаги с умеренным показателем загрязнения до 10-12 приурочены к опушкам лесных массивов, расположен­ных к северо-востоку и юго-западу от автодороги, где их ширина достигает 200-300 м, а среди загрязняющих элементов преобладают никель, хром, кобальт, свинец, марганец, медь и в меньшей степени барий, цирконий, иттрий, иттербий.

Значительно отличаются от вышеописанных территорий два участка – у д. Есаулово и д. Измайлово автодороги Талдом – Загорск. Суммарный показатель загрязнения в данных очагах - 6-10. Отмечается более широкий набор загрязняющих элементов, среди которых преобладают марганец, никель, кобальт, ванадий, цирконий, ниобий, цинк, иттрий, иттербий, барий. В значительных количествах содержатся также медь, литий, цезий.

На автодорогах с относительно слабым движением отмечается незначительное загрязнение. В непосредственной близости от этих автодорог загрязнение практически отсутствует. Характерно лишь формирование очага загрязнения вдоль опушек леса с суммарным показателем загрязнения до 6 и загрязняющими элементами, представленными в основном иттрием, иттербием, оловом и барием, реже стронцием. Выявлена тенденция к накоплению меди в современных болотных отложениях.

В юго-восточной части территории вдоль грейдерной дороги Разоново – Семеновское – Окаемов были исследованы современные болотные отложения и торфяная залежь. В торфе с поверхности определено слабое загрязнение (суммарный показатель Zc – до 8,5). Загрязняющие элементы – марганец, никель, кобальт, хром, медь, фосфор и барий. Значительная часть этих элементов, по-видимому, вымывается, поэтому в торфе глубже 10 см отмечаются лишь никель, кобальт, медь и фосфор, a Zc не превышает 5.

Высокая концентрация промышленного производства обусловила высокий уровень загрязнения территории г. Талдом. Среди загрязнителей, содержащихся в почвах, определены опасные металлы:  никель; кобальт; вольфрам; молибден; хром; цинк; свинец; титан. На территории города выделяются две обширные аномалии со средним (Zc = 16-32) и высоким (Zc = 32-128) уровнями концентраций химических элементов. Размеры равны, соответственно, 3-4 км2. Аномалия со средним загрязнением занимает юго и юго-восточную части города, а с высоким – северную и центральную части, выходя с востока и запада за его границы.

На территории пос. Вербилки и пос. Северный выделяются аномалии среднего (Zc = 16-32) уровня загрязнения. Площадь ее достигает 3,5 км2 содержание таких опасных химических элементов, как свинец, кобальт, вольфрам, серебро и марганец, превышает фоновые значения в несколько раз.

Аномалия среднего (Zc >16) загрязнения площадью в 3 км2 наблюдается в южной части пос. Запрудня. Она занимает промышленную зону. Основными опасными элементами являются медь, цинк, стронций, хром.

Загрязнение почв промышленными и бытовыми отходами распространено в районе г. Талдом, г. Дубна, пос. Вербилки, Запрудня. При обследовании почв около полигонов ТБО этих населенных пунктов и прилегающих к ним участков в радиусе 200 м было выявлено, что во всех почвах присутствует хром, свинец, цинк, медь. Количество этих загрязнителей превышает не только фоновые концентрации, но и предельно допустимые концентрации (ПДК). Кроме того, установлено присутствие в этих почвах железа, фосфора, титана, алюминия, ртути и никеля, содержание которых в несколько раз превышает фоновые уровни.

В результате проведенных анализов по изучению степени загрязненности почвенного покрова исследуемого района было установлено, что почвы сильно загрязнены марганцем, кадмием, стронцием, свинцом, никелем, кобальтом и медью вблизи животноводческих и сельскохозяйственных производств. Наибольшие количества свинца определены около автомагистралей Дмитров – Талдом и Талдом – Загорск (до 50-100 м по обе стороны дорог), особенно около деревень Григорово, Есаулово и Измайлово, в пойме р. Куйменки, свалок ТБО.  Превышения по цинку наблюдаются вдоль железной дороги между селами Дубровки, Рассадники и Григорово. Уровень загрязнения на этих участках относится к среднему или умеренно-опасному. Аномалии среднего загрязнения выявлены также в южной и юго-восточной частях г. Талдома, на территории пос. Вербилки и Северный, на юге пос. Запрудня, в районе деревень Вороново – Чупаево, Разоново – Семеновское. Основные загрязнители почв данных аномалий – медь, цинк, стронций, хром (пос. Запрудня) или свинец, кобальт, вольфрам, марганец (пос. Серный, Вербилки), медь, никель, литий, барий (Вороново – Чупаево), кобальт, никель и хром (Разоново – Семеновское).

Участки относительно удовлетворительного загрязнения почв наблюдаются в 2,5 км к востоку от с. Ахтимнеево по ниобию, никелю, хрому, иттербию, кобальту; в районе д. Башарино – по кобальту, хрому, цинку, барию; вдоль шоссейных дорог в болотных почвах и вдоль опушек леса (до 6 м от дорог) – по иттрию, иттербию, олову, барию, марганцу, никелю, ниобию, стронцию.

Загрязнение почв специфическими органическими веществами – нефтепродуктами, бензапиренами, ацетоном, толуолом, ксилолом, бутилацетатом, бутанолами определено вблизи АЗС, гаражей, ремонтных мастерских, различных вспомогательных производств сельскохозяйственных предприятий. Их количество не превышает предельно-допустимых концентраций.

Составлена карта – схема загрязнения почвенного покрова района, на которой показаны участки с различной степенью деградации почв в зависимости от уровней содержания токсичных веществ – от удовлетворительной до критической.