Исследование почв, загрязненных тяжелыми металлами (г. Карабаш)
Источники, характер и степень загрязнения урбанозёмов и почв. Районы г. Челябинска, подверженные наиболее интенсивному загрязнению. Влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на растительность. Формы нахождения тяжелых металлов в выбросах и почве.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 02.10.2015 |
Размер файла | 183,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Обзор литературы
2. Источники и характер загрязнения почв Челябинской области
2.1 Источники загрязнения
2.2 Характер и степень загрязнения
2.3 Объекты исследований
2.3.1 Район г. Карабаша
2.3.2 Почвы города Челябинска
2.3.3 Почвы пригорода Челябинска (на примере учхоза ЧГАУи СХП «Каштакское»)
3. Элементарный состав и степень загрязнения почв Челябинской области тяжелыми металлами
3.1 Загрязнение почв Карабаша тяжелыми металлами
3.1.1 Источники загрязнения
3.1.2 Оценка загрязнения тяжелыми металлами
3.1.3 Фоновые концентрации тяжелых металлов в почвах Карабаша
3.1.4 Формы нахождения тяжелых металлов в выбросах и почве
3.2 Загрязнение почв пригорода и города Челябинска
3.2.1 Источники загрязнения
3.2.2 Загрязнение урбаноземов г. Челябинска
3.2.3 Загрязнение почв пригородной зоны г. Челябинска
4. Поступление в растение и токсическое действие тяжелых металлов
Выводы и предложения
Библиографический список
Введение
Экологический кризис в плане загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами касается прежде всего каждого из нас, потому что без решения вопроса, что мы должны изменить в себе, нам просто не выжить.
Из большого числа разнообразных химических веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы. В связи с увеличивающимся загрязнением биосферы особый интерес и важное практическое значение имеет, с одной стороны, познание механизмов и закономерностей поведения и распределения тяжелых металлов в окружающей среде, с другой, тот факт, что свыше 90 % всех болезней человека прямо или косвенно связано с состоянием окружающей среды, которая является либо причиной возникновения заболеваний, либо способствует их развитию. Тяжелые металлы вызывают сердечно-сосудистые расстройства, различные формы аллергии, обладают канцерогенным свойством. Они являются генетическими ядами, поскольку аккумулируются в организме с отдаленным эффектом действия, появляющимся в наследственных заболеваниях, умственных расстройствах и т.д.
Проблема тяжелых металлов в современных условиях производства - глобальная, поэтому необходимы соответствующие меры по предотвращению загрязнения окружающей среды. Её опасность состоит в том, что существует ряд альтернативных путей поступления и аккумуляции тяжелых металлов в цепочку: почва - растение - животное - человек.
Проблема возникает и в связи с загрязнением почвы редкими и рассеянными элементами, обладающими биоцидным действием, например, ртутью, кадмием, свинцом, селеном, которые нередко создают постоянный фон, обеспечивающий их стабильную концентрацию в продуктах питаниях и кормах. Важность понимания проблемы загрязнения продукции тяжелыми металлами определяется тем, что сельскохозяйственные культуры и животные находятся на более высоком уровне в пищевой цепи продукционного процесса и используются как продукты питания человека. Это приводит к накоплению тяжелых металлов вдоль пищевой цепи, к тяжелым заболеваниям человека и животных.
Почвы являются природным накопителем тяжелых металлов в окружающей среде и основным источником загрязнения сопредельных сред, включая высшие растения. Тяжелые металлы находятся в почве в виде различных химических соединений. В почвенном растворе они присутствуют в форме свободных катионов и ассоциатов с компонентами раствора. В большинстве своем это непрочные соединения, называемые слабыми комплексами. В твердой части почвы тяжелые металлы находятся в форме обменных катионов и поверхностных комплексных соединений, в виде примесей в структурах глинистых минералов, в форме собственных минералов, устойчивых осадков малорастворимых солей [15, 18].
К тяжелым металлам относятся свыше 40 химических элементов таблицы Менделеева с атомными массами, превышающими 50 атомных единиц, или химические элементы с удельным весом выше 5 г/см3. Не все тяжелые металлы представляют одинаковую опасность для живых организмов. По токсичности и способности накапливаться в пищевых цепях лишь немногим более десяти элементов признаны приоритетными загрязнителями: ртуть, свинец, кадмий, медь, ванадий, олово, цинк, молибден, кобальт, никель. Три элемента (ртуть, свинец, кадмий) считаются наиболее опасными.
В процессе эволюции растения, животные и человек приспособились к природному (фоновому) содержанию тяжелых металлов в почве. Однако интенсивное развитие промышленности, транспорта и использование различных химических средств привело к накоплению тяжелых металлов на различных территориях выше фоновых значений, что отрицательно влияет на растения и другие живые организмы [8].
Целью диссертационной работы является изучение степени и характера загрязнения почв Челябинской области тяжелыми металлами и его экологические последствия.
Основные задачи:
- установить основные источники загрязнения и районы, подверженные наиболее интенсивному загрязнению;
- дать характеристику по загрязнению почв тяжелыми металлами пригороду Челябинска, Челябинску и района Карабаша;
- изучить влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на растительность.
1. Обзор литературы
Тяжелыми металлами являются хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец и висмут.
Главным природным источником тяжелых металлов являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие минералы в виде высокодисперсных частиц включаются в качестве акцессорных (микропримесей) в массу горных пород. Примером таких минералов являются минералы титана (брусит, ильменит, анатаз), хрома (FeCr2O4). Многие элементы поступают в атмосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями [42, 43].
Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными путями. Важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах в черной и цветной металлургии, при обжиге цементного сырья, сжигании минерального топлива. Кроме того, источником загрязнения биоценозов могут служить орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения. Вторичное загрязнение происходит также вследствие выноса тяжелых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступления больших количеств тяжелых металлов при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих тяжелые металлы [20, 32, 35].
Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объемам водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорбируются на минеральных и органических осадках. В результате содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет, и когда абсорбционная способность осадков исчерпывается и тяжелые металлы поступают в воду, возникает особо напряженная ситуация. Этому способствует повышение кислотности воды, сильное зарастание водоемов, интенсификация выделения СО2 в результате деятельности микроорганизмов. Значительное загрязнение тяжелыми металлами, особенно свинцом, а также цинком и кадмием обнаружено вблизи автострад. Ширина придорожных аномалий свинца в почве достигает 100 м и более [26, 27].
Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии. Первый период полуудаления тяжелых металлов значительно варьируется у различных элементов и занимает весьма продолжительный период времени: для цинка - от 70 до 510 лет; кадмия - от 13 до 110 лет, меди от -310 до 1500 лет, свинца - от 770 до 5900 лет [14, 20, 35].
Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическими веществами почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения. Избыток влаги в почве способствует переходу тяжелых металлов в низшие степени окисления и в растворимые формы. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям [11]. Поэтому дренажные системы, регулирующие водный режим, способствуют преобладанию окисленных форм тяжелых металлов и тем самым снижению их миграционных характеристик. Растения могут поглощать из почвы микроэлементы, в том числе тяжелые металлы, аккумулируя их в тканях или на поверхности листьев, являясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи «почва - растение - животное - человек» [13, 16, 17, 34].
Различные растения сосредоточивают в себе разное число микроэлементов: в большинстве случаев - избирательно. Так, медь усваивают растения семейства гвоздичных, кобальт - перцы. Высокий коэффициент биологического поглощения цинка характерен для березы карликовой и лишайников, никеля и меди - для вероники и лишайников. Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при токсичных уровнях концентраций ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые из них образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость [39, 43].Особый интерес представляет изучение животных, являющихся чувствительным индикатором начальных стадий загрязнения тяжелыми металлами. Они аккумулируют элементы в доступных биологически активных формах и отражают фактический уровень загрязнения экосистем. Почвенные животные, особенно сапрофитные группы, благодаря тесной связи с почвенными условиями и ограниченной территорией обитания могут быть хорошими индикаторами химического загрязнения биосферы [10, 15, 21, 41].
Нормирование содержания тяжелых металлов в почве и растениях является чрезвычайно сложным из-за невозможности полного учета всех факторов природной среды. Так, изменение только агрохимических свойств почвы (реакции среды, содержания гумуса, степени насыщенности основаниями, гранулометрического состава) может в несколько раз уменьшить или увеличить содержание тяжелых металлов в растениях. Имеются противоречивые данные даже о фоновом содержании некоторых металлов. Приводимые исследователями результаты различаются иногда в 5-10 раз [31, 38, 40].
Предложено множество шкал экологического нормирования тяжелых металлов. В некоторых случаях за предельно допустимую концентрацию принято самое высокое содержание металлов, наблюдаемое в обычных антропогенных почвах, в других - содержание, являющееся предельным по фитотоксичности. В большинстве случаев для тяжелых металлов предложены ПДК, превосходящие верхнюю норму в несколько раз [1, 31, 38, 39, 42].
Для характеристики техногенного загрязнения тяжелыми металлами используется коэффициент концентрации, равный отношению концентрации элемента в загрязненной почве к его фоновой концентрации. При загрязнении несколькими тяжелыми металлами степень загрязнения оценивается по величине суммарного показателя концентрации (Zc). Предложенная ИМГРЭ шкала загрязнения почвы тяжелыми металлами приведена в таблице 1.
Таблица 1 - Схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени загрязнения химическими веществами (Госкомгидромет СССР, № 02 - 10 51-233 от 10.12.90)
Категория почв по степени загрязнения |
Zc |
Загрязненность относительно ПДК |
Возможное использование почв |
Необходимые мероприятия |
|
Допустимое |
<16,0 |
Превышает фоновое, но не выше ПДК |
Использование под любые культуры |
Снижение уровня воздействия источников загрязнения почв. Снижение доступности токсикантов для растений. |
|
Умеренно опасное |
16,1-32,0 |
Превышает ПДК при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показателе вредности, но ниже ПДК по транслока-ционному показателю |
Использование под любые культуры при условии контроля качества продукции растениеводства |
Мероприятия, аналогичные категории 1. При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным показателем производится контроль за содержанием этих веществ в поверхностных и подземных водах. |
|
Высоко- опасное |
32,1-128 |
Превышает ПДК при лимитирующем транслока-ционном показателе вредности |
Использование под технические культуры без получения из них продуктов питания и кормов. Исключить растения-концентраторы химических веществ |
Мероприятия аналогичные категории 1. Обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях, используемых в качестве питания и кормов. Ограничение использования зеленой массы на корм скоту, особенно растений- концентраторов. |
|
Чрезвычайно опасное |
> 128 |
Превышает ПДК по всем показателям |
Исключить из с.-х. использования |
Снижение уровня загрязнения и связывание токсикантов в атмосфере, почве и водах. |
Официально утвержденные ПДК и допустимые уровни их содержания приведены в таблице 2. В соответствие со схемой, принятой медиками-гигиенистами тяжелые металлы подразделяется на транслокационные (переход элемента в растения), миграционные (переход в воду), и общесанитарные (влияние на самоочищающую способность почв и почвенный микробиоценоз) [28].
Таблица 2 - Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности
Наименование веществ |
ПДК, мг/кг почвы с учетом фона |
Показатели вредности |
|||
транслокационный |
водный |
общесанитарный |
|||
Водорастворимые формы |
|||||
Фтор |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
|
Подвижные формы |
|||||
Медь |
3,0 |
3,5 |
72,0 |
3,0 |
|
Никель |
4,0 |
6,7 |
14,0 |
4,0 |
|
Цинк |
23,0 |
23,0 |
200,0 |
37,0 |
|
Кобальт |
5,0 |
25,0 |
>1000,0 |
5,0 |
|
Фтор |
2,8 |
2,8 |
- |
- |
|
Хром |
6,0 |
- |
- |
6,0 |
|
Валовое содержание |
|||||
Сурьма |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
50,0 |
|
Марганец |
1500,0 |
3500,0 |
1500,0 |
1500,0 |
|
Ванадий |
150,0 |
170,0 |
350,0 |
150,0 |
|
Свинец ** |
30,0 |
35,0 |
260,0 |
30,0 |
|
Мышьяк ** |
2,0 |
2,0 |
15,0 |
10,0 |
|
Ртуть |
2,1 |
2,1 |
33,3 |
5,0 |
|
Свинец + ртуть |
20+1 |
20+1 |
30+2 |
30+2 |
|
Медь* |
55 |
- |
- |
- |
|
Никель* |
85 |
- |
- |
- |
|
Цинк* |
100 |
- |
- |
- |
*- валовое содержание - ориентировочное;
**- противоречие; для мышьяка среднее фоновое содержание 6 мг/кг, фоновое содержание свинца обычно тоже превышает нормы ПДК.
Разработанные ОДК для валового содержания шести тяжелых металлов и мышьяка позволяют получить более полную характеристику о загрязнении почвы тяжелыми металлами, так как учитывают уровень реакции среды и гранулометрический состав почвы (дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК №6229-91) [21,31] (таблица 3).
Таблица 3 - Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами
Элемент |
Группа почв |
ОДК с учетом фона, мг/кг |
Агрегатное состояние в-ва в почвах |
Классы опасности |
Особенности действия на организм |
|
Ni |
Песчаные и супесчаные |
20 |
Твердое: в виде солей, в сорбированном виде, в составе минералов |
2 |
Для теплокровных и человека малотоксичен. Обладает мутогенным действием |
|
Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl<5,5 |
40 |
|||||
Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рНKCl>5,5 |
80 |
|||||
Cu |
Песчаные и супесчаные |
33 |
Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов |
2 |
Повышает клеточную проницаемость, нарушает метаболизм, взаимодействуя с -SH, -NH2 и COOH- группами |
|
Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl<5,5 |
66 |
|||||
Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5 |
132 |
|||||
Zn |
Песчаные и супесчаные |
55 |
Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов |
1 |
Недостаток или избыток вызывают отклонения в развитии. |
|
Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl<5,5 |
110 |
|||||
Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5 |
220 |
|||||
As |
Песчаные и супесчаные |
2 |
Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов |
1 |
Вещество, ингибирует различные ферменты, отрицательное действие на метаболизм. Возможно канцерогенное действие |
|
Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl<5,5 |
5 |
|||||
Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5 |
10 |
|||||
Cd |
Песчаные и супесчаные |
0,5 |
Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов |
1 |
Сильно ядовитое в-во, блокирует сульфгидрильные группы ферментов, нарушает обмен железа и кальция, нарушает синтез ДНК. |
|
Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl<5,5 |
1,0 |
|||||
Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5 |
2,0 |
|||||
Pb |
Песчаные и супесчаные |
32 |
Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов |
1 |
Разностороннее негативное действие, ингибирует ферменты, вызывает отравления, поражения нервной системы. |
|
Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl<5,5 |
65 |
|||||
Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5 |
130 |
Из таблицы 3 следует, что в основном предъявлены требования к валовым формам тяжелых металлов. Среди подвижных форм учитываются только медь, никель, цинк, хром и кобальт. Поэтому в настоящее время разработанные нормативы уже не удовлетворяют всем требованиям.
Валовое содержание является фактором, отражающим в первую очередь потенциальную опасность загрязнения растительной продукции, инфильтрационных и поверхностных вод, характеризует общую загрязненность почвы, но не отражает степени доступности элементов для растения. Для характеристики состояния почвенного питания растений используются только подвижные формы тяжелых металлов.
Подвижные формы тяжелых металлов в почве определяют, используя различные экстрагенты. Общее их количество устанавливают в вытяжке 1 н HCl, наиболее мобильная часть - в ацетатно-буферном растворе, а для оценки степени подвижности используют водную вытяжку.
Предложено несколько ориентировочных нормативных шкал [8]. В таблице 4 показана шкала предельно допустимых подвижных форм тяжелых металлов, определенных в вытяжке 1 н HCl.
Таблица 4 - Предельно допустимое содержание подвижной формы тяжелых металлов в почве
В миллиграммах на килограмм экстрагент 1 н HCl
Элемент |
Содержание |
Элемент |
Содержание |
Элемент |
Содержание |
|
Hg |
0,1 |
Sb |
15 |
Pb |
60 |
|
Cd |
1,0 |
As |
15 |
Zn |
60 |
|
Co |
12 |
Ni |
36 |
V |
80 |
|
Cr |
15 |
Cu |
50 |
Mn |
600 |
2. Источники и характер загрязнения почв Челябинской области
2.1 Источники загрязнения
Челябинская область находится на границе Европы и Азии и занимает площадь 87900 км2. По площади она больше Австрии, Ирландии, и многих других Европейских государств. Общая протяженность границ области составляет 2750 км. На севере Челябинская область граничит со Свердловской - 260 км, на востоке с Курганской - 410 км, на юге с Оренбургской - 200 км, на западе с республикой Башкортостан - 1150 км. Юго-восточная часть границы области (730 км) является государственной границей Российской Федерации. Водные ресурсы определяются расположением области на водоразделе трех бассейнов рек - Волги, Урала и Тобола.
На территории области расположились 30 городов, 30 рабочих поселков (городского типа), 258 сельсоветов, 1257 населенных пунктов. Самые молодые населенные пункты, официально признанные городами: Озерск, Снежинск и Трехгорный, - имеют статус закрытых территориальных образований (ЗАТО).
Население Челябинской области составляет 3565,8 тыс. человек. Большая часть населения живет в городах (81,3 %), что выше доли городского населения по России в целом [22, 36].
Для Южного Урала, как части большой горной страны, серединного хребта Евроазиатского субконтинента, характерны те же экологические проблемы, что и для других регионов страны: загрязнение атмосферы, деградации земельных и кормовых угодий, загрязнений поверхностных и подземных вод. Вместе с тем существует целый ряд проблем, свойственных только этому краю, связанных как с особенностями его природной среды, так и с экологической нагрузкой промышленных предприятий. Центральное расположение Челябинской области на стыке Европейской России, с её культурными и промышленными традициями, и Сибири, с её энергетическими и минеральными ресурсами, создавали и создают весьма благоприятные условия для экономического и культурного развития области.
Богатые природные условия, особое географическое положение (центр России, перекресток магистральных путей государства) поставили Челябинскую область в ряд регионов, где природа эксплуатируется наиболее интенсивно. На сегодняшний день область является крупнейшим промышленным центром страны. Наибольшее значение имеют металлургический и машиностроительных комплексы, где сосредоточено около 80 % основных производственных фондов области, более 40 % трудовых ресурсов и где расходуется основная часть топливно-энергетических и материальных ресурсов.
Челябинская область - это регион, имеющий интенсивное промышленное производство, в области чрезвычайно велико влияние на окружающую среду и почву предприятий горнодобывающей, горно-перерабатывающей и металлургической промышленности. На рубеже 80-90-х гг. прошлого века, когда предприятия демонстрировали активный рост промышленного производства, выбросы в атмосферный воздух всех источников составляли около 2,5 млн.тонн. В настоящее время выбросы снизились до 798,4 тыс.тонн. Это говорит о том, что предприятия занимаются решением экологических проблем. Ежегодный объем их затрат на эти цели оценивается в сумму около 2 млрд. рублей. Средства идут на внедрение систем газоочистки, модернизацию производства [1].
Область относится к регионам с серьезными нарушениями условий окружающей среды. На 1 января 2003 года область занимала 3-е место по объему образующихся токсичных отходов, 5-е место по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников и 10-е место по объемам сброса загрязняющих сточных вод в водные объекты.
Основными загрязнителями окружающей среды являются предприятия металлургической промышленности (ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», ОАО «Челябинский металлургический комбинат «Мечел», ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат», комбинат «Магнезит» и другие), предприятия энергетического комплекса (ТЭЦ, ГРЭС), предприятия горнодобывающей промышленности (рудники, шахты), сельского и жилищно-коммунального хозяйства и других отраслей.
В целом по области насчитывается более 15 тысяч промышленных предприятий и организаций, загрязняющих окружающую среду, из них более 600 (не считаю бывших колхозов и совхозов), имеют значительные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу более чем от 23 тысяч стационарных и около 850 тысяч передвижных источников (автомобили, трактора, тепловозы и т.д.).
Наибольшее количество тяжелых металлов (до 90 %) в почву поступает от предприятий черной и цветной металлургии. Загрязнение почв свинцом происходит, кроме того, при сжигании горючего автотранспортом. Значительные поступления тяжелых металлов в почву сельскохозяйственных угодий происходит при сжигании в котельных углей, использовании пестицидов и химических мелиорантов [46].
По данным многолетних космических наблюдений и результатам анализа снежного покрова в ареалах крупных промышленных центров загрязненность территории Челябинской области тяжелыми металлами отмечается на площади 29,5 тыс. кв. км. Особенно обширны ареалы загрязнения (11-13 тыс. км2) вокруг Челябинска и Магнитогорска. Если к этим территориям прибавить зоны интенсивного антропогенного изменения (Сатка, Бакал, Коркино, Еманжелинск), то общая территория загрязненности достигнет около 52 тыс. км2, т.е. почти 56 % территории области [1].
С кризисной ситуацией является Карабашско-Муслюмовский район. К нему относится часть территории Каслинского, Кунашакского, Сосновского и Аргаяшского административных районов с общей площадью 3400 км2. Всего в зоне кризисной ситуацией проживает около 180 тысяч человек (4,9 % населения области). Особенно сильно загрязнена территория г. Озерска и прилегающие к нему земли. В этом же контуре отмечены участки с сильным загрязнением почв тяжелыми металлами, особенно в районе г. Карабаша, экологическая ситуация в котором (единственном в России) соответствует статусу зоны экологического бедствия.
К районам с критической ситуацией относится Челябинско-Полетаевский, Бакало-Саткинский, Магнитогорский. Суммарная площадь районов составляет 7250 км. Здесь проживает 51,5 % всего населения области. В этих районах отмечается наибольшая концентрация промышленного производства, здесь расположено большинство предприятий черной и цветной металлургии, а также горно-обогатительные комплексы, во многом определяющие экологическую ситуацию. Для районов характерно сильное загрязнение почв тяжелыми металлами, превышающее ПДК в десятки и даже сотни раз. Происходит закисление почв [19].
Здесь отмечается также постоянное загрязнение атмосферы оксидами углерода, серы и азота. Наибольшему загрязнению подвержены территории промышленных центров. Так, например, по оценке Министерства охраны окружающей природной среды РФ, сделанной в 1996 году, Магнитогорск по уровню загрязнения окружающей среды и состоянию здоровья населения соответствует статусу зоны чрезвычайной экологической ситуации.
Воздух индустриальных центров области загрязнен бенз(а)пиреном, формальдегидом, фенолом, пылью, оксидами азота и другими вредными веществами В 1997 и 1998 гг. в целом по области выброшено бенз(а)пирена - 557 и 422 кг соответственно; из них по г. Челябинску - 472 и 335 кг, по г. Магнитогорску - 85 и 85 кг. Из других особо опасных токсических веществ с выбросами предприятий в атмосферу области поступают хром шестивалентный: 1997 г. - 47 тонн, 1998 г. - 82,89 тонн (увеличение связано с вводом в эксплуатацию ЭСПЦ - 3 на ОАО «Мечел») и ртуть металлическая (1996 г. - 2,3 тонны, 1998 г. - 2 тонны) [46].
В поверхностных водах в концентрациях, превышающих ПДК, присутствуют нитраты, тяжелые металлы, нефтепродукты. Из-за отсутствия очистных сооружений на многих предприятиях (либо их неэффективной работы, устарелости, маломощности) 86,7 % сбрасываемых вод является загрязненными, из них неочищенными - 12 %, недостаточно очищенными - 74,7 %.
Необходимо строительство новых очистных сооружений на ОАО «ЧЭЦЗ», ОАО «Челак» ОАО «Мечел», ливневой канализации и повышение эффективности работы очистных сооружений г. Челябинска [1].
Районы с напряженной ситуацией - это Троицкий, Верхнеуральско-Кизильский, Ашинско-Юрюзанский, Миасско-Аргаяшский, Еманжелинский. Эти районы занимают площадь 20,1 тысяч км2, здесь проживает 526 тысяч человек (14,5 % населения области).
Признаками напряженной экологической ситуации на этих территориях являются: широкие ореолы загрязнения почв токсическими веществами, развитие процессов эрозии и деградации почв; интенсивное закисление и загрязнение атмосферы оксидами углерода, азота, реже серы; площадные загрязнения поверхностных и подземных вод.
Районы с относительно удовлетворительной ситуацией - Нязепетровский, Катав-Ивановский, Уйский, Брединский. Удовлетворительная ситуация отмечена на 60 % территории области, где проживает 30,9 % ее населения (1122 тысячи человек).
Деятельность предприятий черной и цветной металлургии, горнодобывающей и угольной промышленности приводит к нарушению почвенного слоя - промышленной эрозии почв. На территории области действует около 90 горнорудных предприятий, 160 карьеров, 20 шахт. Изобилуют карьерами и отвалами окрестности городов Сатка, Верхний Уфалей, Копейск, Коркино, Еманжелинск, Пласт. Около города Бакал безжизненный «лунный» ландшафт создают 10 карьеров глубиной до 200 м и многочисленные отвалы высотой до 50-70 м.
В области ежегодно образуется около 500 млн. тонн промышленных и 5 млн. тонн бытовых отходов. В Челябинском промузле отходами 9 перерабатывающих предприятий и ТЭЦ занято 984,5 га земли. В городе ежегодно складируется более 60 млн. тонн отходов с повышенным содержанием хрома, меди, свинца, мышьяка, бария и других токсичных соединении. Геохимическое воздействие подобных «хранилищ» на атмосферный воздух, гидросферу и почвы приводит к возникновению районов экологического неблагополучия.
Уровень загрязнения атмосферного воздуха городов Челябинской области в 2000-е годы, как и в предыдущие, оставался неудовлетворительным.
По-прежнему, наиболее загрязнен атмосферный воздух Челябинска, Магнитогорска и Карабаша, которые включены в приоритетный список городов с очень высоким уровнем загрязнения атмосферы.
Основной причиной неудовлетворительного состояния атмосферного воздуха является использование устаревших технологий с высоким уровнем износа устаревшего технологического оборудования. Негативное влияние оказывает эксплуатация газоочистного оборудования с отступлением от проектных параметров, невыполнение воздухоохранных мероприятий.
По данным Комитета природных ресурсов по Челябинской области, всего на предприятиях области находится в эксплуатации свыше 6,5 тысяч установок отчистки газа, из них около 40 % к настоящему времени физически и морально устарели и требуют замены. За последние годы в целом по области отмечается снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух [1].
За 2009 год от стационарных источников выбросы в атмосферу составили 798,38 тыс. тонн загрязняющих веществ, по сравнению с 2008 годом произошло сокращение выбросов на 159,9 тыс. тонн.
Положительная тенденция по сокращению выбросов загрязняющих веществ в 2009 год достигнута в основном за счет реализации мероприятий по охране атмосферного воздуха в 2009-2010 гг., на ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат», ОАО «Челябинский металлургический комбинат», филиалом ОАО «ОГК-2» Троицкая ГРЭС и ЗАО «Карабашмедь».
В 2009 г. ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» выполнено 19 воздухоохранных мероприятий. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 2009 году по сравнению с 2008 годом снизились на 8000 тонн за счет выполнения воздухоохранных мероприятий и фактической загрузки технологического оборудования [1].
2.2 Характер и степень загрязнения
В Челябинске находятся более 120 промышленных предприятий, которые выбрасывают в атмосферный воздух загрязняющие вещества. Основными загрязнителями города являются предприятия металлургии (черной и цветной) и энергетики. На долю предприятий металлургии приходится: ОАО «Мечел» - 44,5 % от общих выбросов города, ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» - 23,1 %, АООТ «Челябинский электролитный цинковый завод» - 3,9 %, ОАО «Челябинский электродный завод» - 2,85 [48].
Карабаш остается городом с наиболее опасной экологической обстановкой. Ранее, в 1986-1988 гг. выбросы комбината составляли более 163 тыс. тонн, что грозило городу экологической катастрофой. В связи с этим природоохранными органами области была развернута работа о прекращении деятельности устаревших традиционных способов производства черновой меди. Их настойчивая работа совместно с общественностью города позволила добиться принятия решения о реконструкции и перепрофилировании Карабашского медеплавильного комбината на переработку медесодержащих отходов. На комбинате в течение 5 лет были выведены из эксплуатации 3 шахтных печи и 5 конверторов, выбросы снизились до 7000 тонн, а в 1996 году в связи с полной остановкой производства выбросы в атмосферу составили только 25,5 тонн. Позднее на базе АО «КМК» были созданы последовательно несколько совместных предприятий, которые пытались возродить производство, но из-за отсутствия инвестиций развалились [24].
В настоящее время создано закрытое акционерное общество ЗАО «Карабашмедь», основным учредителем которого является ОАО «Кыштымский медеэлектролитный завод». Это решение принято в связи с Постановлением правительства Челябинской области «О мерах по развитию цветной металлургии области на 1997-2005 годы». ЗАО «Карабашмедь» представило программу восстановления металлургического производства со строительством комплекса утилизации серы, что позволит решить в ближайшие годы социально-экономический и экологические проблемы Карабаша [24].
На предприятии проведены большие работы по восстановлению еще двух шахтных печей и двух конверторов, а также капитальный ремонт газоотходных систем и пылеулавливающего оборудования. Смонтирована и пущена в эксплуатацию система пневмотранспорта уловленной конвертерной пыли и установка, которая позволяет уменьшить пылевынос из шахтных печей, снизить нагрузку на пылеулавливающие установки и, в конечном итоге, сократить выброс твердых веществ (пыли) в атмосферу. В настоящее время в работе находятся 3 шахтных печи 3 конвертера [24].
Уровень содержания тяжёлых металлов в почвах Челябинской области, находящихся вблизи предприятий чёрной и цветной металлургии, в десятки и сотни раз выше предельно допустимой нормы. Из-за горных разработок серьёзно нарушены земли, сильно изменились естественные ландшафты. В результате многолетней деятельности по добыче железной руды с лица земли были полностью стёрты горы Высокая и Магнитная [24]. Почти полностью выработан Челябинский угольный бассейн: он превратился в карьеры, ямы и отвалы пустой породы.
Серьёзной проблемой экологии Челябинской области является и то, что немалое число нарушенных земель располагается практически в городских центрах - на месте отработанных месторождений полезных ископаемых. К примеру, в Нижнем Тагиле такие земли составляют 30 % от всей территории. Исследования, проведенные в последнее десятилетие, показали, что почвы не только промышленных, но и жилых (селитебных) зон городов насыщены тяжелыми металлами, бенз(а)пиреном, ртутью, нефтепродуктами и другими вредными компонентами [48].
Из большого числа разнообразных химических веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы. К наиболее токсичным металлам относятся кобальт, никель, медь, цинк, железо, кадмий, ртуть и другие. Как видно, к группе относятся и такие металлы, для которых доказана положительная физиологическая активность в метаболических процессах. Примером могут служить кобальт и медь. В небольших концентрациях они являются необходимыми для растений микроэлементами, в больших же количествах становятся токсичными. Поэтому необходимо говорить не об элементе вообще, а о его токсичной концентрации. Опасность проблемы состоит в том, что для тяжелых металлов существует ряд альтернативных путей поступления и аккумуляции их в продукции, они влияют на растения, животных и человека, когда находятся в подвижном состоянии, и происходит это преимущественно через почву или воду [24].
Частицы металлов и их соединений могут накапливаться в почве, не принося никакого вреда, но при резком изменении режима кислотности-щелочности (рН) почв химическая активность их резко возрастает. Они растворяются, переходят в активные растворы, коллоиды и вместе с органическим веществом почв образуют металлоорганические соединения. Эти соединения усваиваются растениями и могут по-разному на них воздействовать: вызвать мутации, замедлить или убыстрить рост, повлиять на вегетацию. Растения могут накапливать тот или иной элемент, иногда во вред горожанам. Тяжелые металлы могут попасть в человеческий организм и вызвать серьезные заболевания. Особенно сильными отравителями являются сера, медь, цинк, мышьяк, свинец, висмут, ртуть, германий и другие (всего в этой группе 19 элементов) [24, 28].
В городах западной зоны области повышенные концентрации тяжелых металлов (медь, цинк, никель), превышающие предельно допустимые концентрации (ПДК) для почв, обычно наблюдаются в районах, примыкающих к предприятиям-загрязнителям. В Бакале это участки застройки, расположенные близко к отвалам горнорудного предприятия; в Сатке - кварталы, примыкающие к металлургическому заводу. Здесь на отдельных участках содержание в почвах меди, цинка, никеля, кобальта (реже - кадмия, хрома) превышает ПДК в 10 и более раз.
В почвах Златоуста отмечена повышенная концентрация никеля и меди, превышающая ПДК на больших площадях в несколько раз. Особенно широко в почвах распространен никель. В городах северной части горнозаводской зоны сосредоточены основные предприятия по добыче и переработке цветных металлов. Не удивительно, что местные почвы содержат весь спектр этих металлов. Распределение очень высоких концентраций металлов в почвах здесь зависит не только от местоположения предприятия-загрязнителя, относительно преобладающего направления ветра (розы ветров). Влияет на распределение загрязняющих веществ и рельеф (долины, хребты, отдельные вершины), а также микроклимат городов - перепад температур воздуха, определяющий сложные движения приземных воздушных масс [1, 28, 34].
В Верхнем Уфалее наиболее сильно загрязнены почвы в районах, окружающих комбинат «Уфалейникель» на площади более 30 км2. Содержание никеля, кобальта, меди, мышьяка, в некоторых местах свинца, кадмия и хрома, превышает допустимые концентрации во много раз.
Также широк спектр загрязняющих почву металлов в Кыштыме, где с начала века работает медеэлектролитный завод. Почвы города загрязнены медью, цинком, никелем почти повсеместно, свинцом, кобальтом и кадмием лишь локально. Среднее содержание меди в четыре с лишним раза превышает довольно высокие для этой местности фоновые значения. Наиболее сильное загрязнение зафиксировано вокруг завода в радиусе 0,5-1 км. Наиболее пострадавшей в результате промышленного загрязнения оказалась территория Карабаша. Здесь с начала века работает крупный медеплавильный завод, выбрасывавший на город в течение десятилетий до 50 тыс. тонн промышленной пыли и газов, в составе которых тяжелые металлы и их оксиды - медь, цинк, свинец, мышьяк, кадмий, никель и другие элементы (всего 12). Специфические условия рельефа города (долина, окруженная горами), многолетнее несоблюдение экологических норм способствовали тому, что территория города (примерно 8 км2) превратилась в техногенную пустошь. В верхних слоях почвы содержание отдельных элементов превышает ПДК в сотни раз, причем эти аномально высокие содержания занимают очень значительную площадь (медь, цинк, мышьяк, свинец) [48].
Почвы Карабаша давно перестали быть почвами, превратились в искусственно созданные бедные «полиметаллические руды». Единственный из всех городов России, Карабаш со своим 17-ти тысячным населением признан территорией экологического бедствия.
На равнине, в лесостепной и степной зонах расположены крупнейшие промышленные центры Урала, России - Челябинск и Магнитогорск. В Магнитогорске, к примеру, кроме крупнейшего в Европе металлургического комбината действуют еще около 40 предприятий, среди которых калибровочный, метизно-металлургический и машиностроительный заводы, крупные автопарки. В окрестностях - карьеры по добыче железных руд и флюсов, цементный завод [24].
Все это вместе взятое не могло не отразиться на почвенном покрове города. Аномально высокое содержание тяжелых металлов (медь, цинк, свинец, хром, мышьяк, марганец) устанавливается повсеместно, как в промышленных зонах, так и в жилых кварталах. Превышения ПДК в жилой зоне составляют: по меди - 1,5-2 раза; по цинку - 2-4 раза, по свинцу - 1 - 5 раз; по марганцу - 1,5-2,5 раза; по мышьяку - 3-21 раз. Особенно сильно загрязнены мышьяком почвы северо-восточной и восточной частей города. Влияние Магнитогорского промышленного узла настолько велико, что даже в почвах, расположенных за окраинами города, на расстоянии до 10 км фиксируется повышенное, а иногда и аномально повышенное содержание тяжелых металлов.
Влияние Магнитогорской промышленной агромелиорации распространяется на прилегающие земли Агаповского и Верхнеуральского районов, охватывая территорию в 10870 км2. Почвы северной части Агаповского района, прилегающей к г. Магнитогорску, загрязнены тяжелыми металлами на площади 5175 га, загрязнение которых медью, цинком, свинцом, кадмием, ртутью в несколько раз превышает ПДК.
В городской черте Челябинска расположено около 600 промышленных предприятий, так или иначе влияющих на окружающую среду. Исследования, проведенные в последние годы, показали, что по степени загрязнения тяжелыми металлами около 60 км2 его территории (12 %) могут быть отнесены к зоне экологического бедствия. Наибольшее число загрязнителей и самое большое их содержание в почвах установлено в центральной части города. Аномальная зона прослеживается в меридиональном направлении почти на 20 км при ширине в 1,5-5 км. Такое распределение загрязнения можно объяснить географическим положением предприятий и движением нагретых воздушных масс в городе (в центре температура выше, чем на окраинах), которые как бы затягивают промышленную пыль с окраин в центр. В почвах Челябинска содержание тяжелых металлов на больших площадях превышает ПДК в 1-25 раз. Особенно интенсивно они загрязнены цинком, свинцом, хромом [24].
Загрязнение почв установлено в шахтерских городах - Копейске, Коркино, Еманжелинске и Пласте. Если в первых загрязнение связано с добычей и обогащением угля, влиянием челябинских предприятий, то Пласт обязан своим загрязнением добыче и переработке мышьяковых руд. Обжиговый завод, работающий в южной части города, выбрасывает в атмосферу оксид мышьяка (арсенолит), поэтому в зоне влияния завода (до 1 км) содержание мышьяка в почвах превышает ПДК в сотни раз, а далее - в десятки раз, цинка 3-30 ПДК и меди 2-4 ПДК [1].
Особо следует выделить загрязнение городов ртутью. Ртуть также, в экологическом смысле, относится к группе тяжелых металлов, но природа ее такова, что распределение ртути по площади, а часто и источники ее весьма трудно контролировать. Основными техногенными источниками ртути являются металлургия и цементные производства. Много ртути выделяется при сжигании различных видов топлива. Как отмечает З. Фурсов [28], долгое время занимающийся геохимией этого элемента, «ртуть и разные ее соединения находятся между собой в динамическом равновесии, которое может смещаться в ту или другую сторону за счет изменения солнечного излучения, температуры, химизма и других факторов...». Очень важен вывод, сделанный этим исследователем о том, что «с ростом загрязнения увеличиваются температура, ассортимент и концентрация газовых и аэрозольных (пылевых) компонентов в атмосфере, воде и почве, что может привести к существенному усилению выхода паров ртути с земной поверхности в атмосферу». Другими словами, чем больше мы загрязняем окружающую среду, тем больше паров ртути в ней накапливается.
На территории области высокие содержания паров ртути в приземном слое воздуха и почве установлены для Карабаша и Челябинска. В Карабаше обширная ртутная аномалия занимает едва ли не половину площади города.
На территории Челябинска небольшие по интенсивности аномалии ртути установлены и в центральной части города, и на севере. Они не связаны в большинстве случаев с каким-то производством, а скорее зависят от интенсивности работы транспорта и котельных установок [18, 19].
В состав загрязняющих веществ, выброшены в атмосферу в Челябинской области, входят ингредиенты первого и второго классов опасности - бенз(а)пирен, пятиокись ванадия, свинец, никель металлический, ртуть металлическая, хром шестивалентный, марганец и т.д. По данным государственного статистического учета в Челябинской области за 2009 год образовано 69,9 млн. тонн отходов I-IV классов опасности, из этого количества предприятиями использовано и обезврежено 34 % [19].
Ежегодно выбросы специфических загрязняющих веществ от предприятий Челябинской области составляют 750-800 тонн, из них свинца - 144 тонны, хрома - 222 тонны, никеля - 180 тонн, ванадия - 88 тонн, меди - 95 тонн, мышьяка - 151 тонна и т.д. Все они накапливаются в почве и создают неблагоприятную экологическую обстановку.
Природная геохимия Челябинской области также оказывает влияние на состояние почвы. Например, для свинцово-цинковых месторождений присуще повышенное содержание в почве цинка, мышьяка, серебра, меди и олова, для шеелитовых месторождений в скарнах - вольфрама, молибдена, свинца, цинка и т. д. В районах месторождения марганца (у г. Сатка, севернее Челябинска и южнее Магнитогорска) его содержание в почвах в 2-3 раза превышает фоновые показатели, достигая в отдельных пунктах 1650-1680 мг на 1 кг почвы.
С месторождением серпантинов в районе Миасса связано повышенное содержание в почвах никеля (до 1500 мг/кг) и хрома (до 3000 мг/кг). Высокая концентрация никеля в почвах в районе Верхнего Уфалея (около 760 мг/кг, что в десятки раз больше ПДК) также связана с геохимическими особенностями территории [19].
География загрязнения почв марганцем на территории Челябинской области в большой степени зависит от расположения предприятий черной металлургии. Такие гиганты как Челябинский металлургический, электрометаллургический и трубопрокатный заводы, Магнитогорский металлургический комбинат за год выбрасывают в атмосферу более 900 тонн марганцевой пыли, загрязняя окружающие территории марганцем
2.3 Объекты исследований
2.3.1 Район г. Карабаша
Город Карабаш располагается в центре Евроазиатского континента в восточных предгорьях Южного Урала. Климат Карабаша - умеренно-континентальный. На формирование его оказывает Уральский хребет, являющийся естественной преградой господствующему переносу воздушных масс, и Западно Сибирская равнина, полностью открытая для вторжения холодных масс воздуха Арктики. Благодаря влиянию хребта, осадков в Карабаше выпадает меньше, чем на этой же широте и в таком же удалении в западных предгорьях.
Климат города характеризуется холодной зимой и достаточно теплым летом. Безморозный период составляет 95 дней. По количеству осадков район относится к зоне достаточного увлажнения. При среднегодовом количестве осадков 430 мм в отдельные годы, в зависимости от атмосферной циркуляции, количество осадков может значительно отличаться от многолетнего. С октября по март преобладают обложные осадки в виде снега.
Город Карабаш и его окрестности входят в горно-лесную зону, а именно в озерно-лесную подзону сосново-лиственных пород.
Горно-лесная зона занимает северо-западную часть территории области. Общая площадь этой зоны составляет 21000 км2. Зона характеризуется наличием горного рельефа, высокой степенью лесистости, большим количеством осадков при недостатке тепла, преобладанием серых лесных почв и оподзоленных черноземов, ограниченных условиями для земледелия, ввиду неблагоприятных погодных условий.
Почвообразовательный процесс на территории области складывался различно, чему способствовали неодинаковые геологические, климатические и биологические условия. На процесс подзолообразования в горно-лесной зоне большое влияние оказывают свойства материнских пород. В г. Карабаше и прилегающих к нему территориях значительные площади занимают темно-серые лесные почвы [24].
Серые лесные почвы по совокупности морфологических признаков и свойств занимают переходное положение от дерново-подзолистых почв южно-таежной подзоны к черноземным почвам лесостепи. Они характеризуются большей гумусированностью по сравнению с дерново-подзолистыми почвами при наличии признаков и свойств, обусловленных проявлением подзолистого процесса, хотя и в более ослабленной форме, чем в почвах южно-таежной подзоны [4, 9].
По содержанию гумуса в аккумулятивном горизонте серые лесные почвы классифицируются тремя подтипами: светло-серые лесные - с содержанием гумуса менее 3 %, серые лесные - 3-5 %, темно-серые лесные - более 5 %. Процесс почвообразования в горно-лесной зоне и северной лесостепи Челябинской области сложился таким образом, что в составе пахотных земель встречаются в основном почвы с содержанием гумуса более 3 %, то есть они относятся к разновидностям серых и темно-серых лесных. Наиболее гумусированными при мощности перегнойного горизонта 24-35 см являются темно-серые лесные оподзоленные почвы, которые распространяются на открытых участках водоразделов. Серые лесные оподзоленные почвы в горно-лесной зоне залегают преимущественно на водораздельных склонах, ранее занятых лиственными и хвойно-лиственными лесами [19]. В северной лесостепной зоне серые лесные оподзоленные почвы приурочены к надпойменным террасам, зачастую с неоднородным и облегченным механическим составом почвообразующих и подстилающих пород.
Отличительной особенностью темно-серых горно-лесных оподзоленных почв является тяжелосуглинистый и глинистый механический состав (таблица 5). Пахотный слой этих почв характеризуется как иловато-крупнопылеватая легкая глина. В других генетических горизонтах гранулометрический состав несколько меняется, но почвенный профиль по этому показателю дифференцирован слабо и все подпахотные горизонты относятся к крупнопылевато-иловой средней глине [18].
Горные серые лесные оподзоленные почвы имеют, как правило, неоднородный по механическому составу почвенный профиль в силу развития подзолистого процесса и связанных с ним элювиально-иллювиальных процессов, а также неоднородности гранулометрического состава почвообразующих и подстилающих пород.
Таблица 5 - Гранулометрический состав серых лесных оподзоленных почв (по данным мониторинга, Козаченко 2001 год)
Почва, местоположение |
Генетический горизонт |
Мощность горизонта, см |
Содержание, % при размере фракций, мм |
|||||||
1 - 0,25 |
0,25- 0,05 |
0,05- 0,01 |
0,01- 0,005 |
0,005- 0,001 |
менее 0,001 |
менее 0,01 |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
8. Горно-лесная тёмно-серая оподзоленная, Нязепет-ровский район |
Ап А2В ВА2 В ВС |
0-26 26-38 38-56 56-88 88-109 |
6,2 5,6 5,6 5,4 4,4 |
11,1 7,6 8,1 7,6 11,5 |
29,2 22,1 20,9 19,2 22,2 |
18,8 16,3 14,0 17,0 9,0 |
17,3 14,3 10,6 8,9 11,6 |
17,4 34,1 40,8 42,8 41,1 |
53,5 64,7 65,4 68,7 61,9 |
|
29.Темно-серая горно-лесная, Катав-Ивановский район |
Ап ВА2 В ВС С |
0-23 23-47 47-85 85-114 114-150 |
10,2 11,4 12,2 9,3 6,4 |
4,6 2,6 2,9 1,6 1,0 |
28,0 20,9 19,2 14,3 15,5 |
15,8 12,7 4,9 11,2 10,0 |
25,4 22,9 17,5 18,6 23,6 |
16,0 29,5 43,3 45,0 43,4 |
52,2 65,1 65,6 74,8 77,0 |
|
7. Серая горно-лесная оподзоленная, Нязепетровский район |
Ап В ВС СД Д |
0-26 26-42 242-60 60-72 72-115 |
1,2 2,5 3,9 10,6 56,2 |
10,4 27,5 25,3 34,7 20,1 |
35,6 17,9 25,3 25,2 11,9 |
20,0 12,5 14,1 11,0 4,7 |
18,3 16,6 11,7 5,1 3,2 |
14,5 33,0 19,7 13,4 3,9 |
52,8 52,1 45,5 29,5 11,8 |
|
12. Серая лесная оподзоленная, Красноармейский район |
Ап ВА2 В1 В2 ВС С |
0-31 31-40 40-61 61-77 77-119 119-160 |
35,1 47,7 35,3 37,8 56,6 32,2 |
31,8 20,9 34,4 38,7 30,1 49,3 |
8,3 7,4 2,6 0,8 1,6 2,0 |
5,8 12,1 14,1 5,2 1,5 |
Подобные документы
Общая характеристика тяжёлых металлов, формы их нахождения в окружающей среде. Источники поступления тяжелых металлов в окружающую среду. Теория и методы биоиндикации. Биологические объекты как индикаторы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.
курсовая работа [179,0 K], добавлен 27.09.2013Рассмотрение биохимического метода очистки почв, его виды: биовентилирование, фиторемедиация (очистка с помощью зелёных растений), грибковые технологии, использование ила. Основные причины загрязнения тяжелыми металлами сельскохозяйственных земель.
курсовая работа [20,2 K], добавлен 16.05.2014Микробиологическая диагностика и индикация почв. Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы и обеззараживание почвы. Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов. Загрязнение почв тяжелыми металлами.
курсовая работа [45,7 K], добавлен 08.05.2012Содержание тяжелых металлов в дикорастущих и декоративных растениях при разном уровне их содержания в почве. Расчет коэффициентов биологического поглощения и транслокационных коэффициентов для амаранта и львиного зева по отношению к Cd, Cu, Ni, Co, Zn.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 23.09.2012Строение и жизнедеятельность бактерий. Микробная индикация биологического, фекального и техногенного загрязнения водных экосистем. Микробиологическое исследование почвы. Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы. Загрязнение почв тяжелыми металлами.
реферат [335,0 K], добавлен 01.10.2015Типы и виды деградации пригородных почв, оценка степени деградации. Способы рекультивации загрязненных почв. Характеристика г. Ижевска как источника химического загрязнения почв. Технологические приёмы рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами.
курсовая работа [57,5 K], добавлен 11.06.2015Методы оценки загрязнения почв в объективном представлении о состояние почвы. Оценка опасности загрязнения почв. Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы. Биодиагностика техногенного загрязнения почв.
реферат [54,0 K], добавлен 13.04.2008Общая характеристика агроэкологического мониторинга почв. Описание объектов и экотоксикологических показателей агроэкологического мониторинга почв реперных участков. Оценка загрязнений почв реперных участков тяжелыми металлами, пестицидами и изотопами.
курсовая работа [41,4 K], добавлен 11.08.2012Обзор источников техногенного загрязнения земель. Показатели и классы опасных веществ. Загрязнение почв радионуклидами и тяжелыми металлами. Уровни загрязнения территории Беларуси в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС. Экологические проблемы почвы.
курсовая работа [78,5 K], добавлен 08.12.2016Факторы, влияющие на распространение отработавших газов, химический состав и оценка негативного воздействия на окружающую среду. Загрязнения почв придорожных участков тяжелыми металлами, механизм трансформации. Расчет экономического ущерба от выбросов.
дипломная работа [81,2 K], добавлен 09.04.2015