5,8

7,1

4,0

8,5

1,2

1,0

0,8

11,9

7,9

5,1

16,3

9,2

9,8

24,8

24,0

27,7

22,7

11,7

16,4

Сведения о физико-химических свойствах свидетельствуют о том, что даже у темно-серых лесных почв происходит оподзоливание. Для них характерна прежде всего высокая гидролитическая кислотность (Нг).

Светло-серые лесные почвы формировались при достаточно сильном воздействии подзолистого процесса и сравнительно слабого влиянии гумусоаккумулятивного процесса, поэтому в верхних горизонтах они имеют кислую реакцию среды, не насыщены основаниями (V = 70 - 80 %). Ёмкость поглощения в гумусовом горизонте составляет 14-18 мг-экв./100 г почвы и возрастает в иллювиальном горизонте в связи с обогащением его илистой фракцией.

Подтип серых лесных почв также характеризуется кислой реакцией и некоторой ненасыщенностью основаниями. Ёмкость поглощения в горизонте А1 колеблется в пределах от 18 до 30 мг-экв./100 г, а насыщенность основаниями составляет 70-80 %. Гидролитическая кислотность у типа серых лесных почв обычно около 5 мг-экв. на 100 г навески.

Более благоприятные физико-химические свойства у тёмно-серых лесных почв. Ёмкость поглощения колеблется в пределах 20-45 мг-экв./100 г, насыщенность основаниями ППК достаточно высокая - 80-90 %, а гидролитическая кислотность обычно 2-5 мг-экв./100 г почвы [19].

Агрохимические данные (таблица 6) указывают на достаточно высокий уровень плодородия горных темно-серых лесных почв Челябинской области. В соответствии с классификацией Л.A. Гришиной и Д.С. Орлова [12, 44] темно-серые горно-лесные почвы относятся к группе средне- и высокообеспеченных органическим веществом, так как его содержание превышает 6 %, а запас в метровом слое более 400 т/га.

В пахотном слое темно-серых горно-лесных оподзоленных почв содержится 0,287-0,315 % азота. Однако 95-97 % его количества находится в органической, недоступной для микроорганизмов и, следовательно, для растений форме. Только 2,8-5,2 % валового содержания азота входит в состав легкогидролизуемых соединений, которые могут быть быстро минерализованы почвенной микрофлорой и являются ближайшим резервом азотного питания сельскохозяйственных культур.

Серые горно-лесные оподзоленные почвы, за редким исключением, хорошо обеспечены обменным калием, на который приходится 0,45-1,09 % емкости поглощения почвенного поглощающего комплекса. Содержание наиболее доступных растениям подвижных фракций колеблется от 78 до 133 мг/г (по Масловой), чаще всего бывает достаточным для нормального уровня калийного питания растений. Однако площади пахотных почв с высокими классами обеспеченности калием постепенно снижаются.

Таблица 6 - Агрохимические свойства горных серых лесных почв (по данным мониторинга А.П. Козаченко)

Местонахождение	Генетический горизонт	Мощность горизонта, см	Гумус общий, %	Азотный режим почвы	Фосфатный режим почвы	Обменный K2О по Масловой, мг/кг
				Nобщ, %	Nлг, мг/кг	Рвал, мг/кг	Р2О5 подв., мг/кг
Катав-Ивановский район	Ап	23	6,38	0,315	86,8	950	19	133
	ВА2	24	2,28	0,245	78,4	500	6	103
	В1	38	1,71	0,175	81,2	325	6	113
Нязепетровский район	Ап	26	6,93	0,277	127	1625	94	78
	А2В	6	3,57	0,228	116	700	31	86
	ВА2	33	3,07	0,172	112	-	25	110
	В1	22	-	0,088	108	-	22	130

Иначе обстоит дело с фосфором. Содержание этого элемента составляет 0,095-0,162 %. Содержание подвижных фосфатов находится в большинстве случаев также в дефиците - 6-94 мг Р2О5 на 1 кг почвы, хотя агрохимические обследования выявляют площади серых лесных почв с более высокой обеспеченностью.

2.3.2 Почвы города Челябинска

Первые описания почвенного покрова города Челябинска относятся к 1863 году. Принадлежат они Орлову А.В.: «почвы городской земли черноземные, а местами глинисто-черноземные, верхний слой ее покрыт тонко песком разной породы, это видно из того, что при отражении солнечных лучей на землю, некоторые песчинки отбрасывают серебристый видно в дождливое время вся почва превращается в чернозем. Верхний слой песка называют слюдой. В самом городе почва влажная и мягкая, что конечно для него не находка, потому что в это время маленького ненастья, не говоря уже о весне или осени, грязь нестерпимая [22].

За последние 140 лет, минувших со времени вышеприведенного описания, Челябинск из тихой слободы превратился в огромный город, территория которого имеет форму овала, вытянутого с севера на юг более чем на 37 км, и с востока на запад на 20 км, с общей площадью в административных границах 49481 га, где первичный почвенный покров сохранился фрагментарно на поверхности под группировками естественной растительности и под слоем насыпных техногенных грунтов в местах не очень плотной городской застройки.

Земли города Челябинска распределены по категориям [46]:

- земли населенных пунктов 14392 га (29,1 % от общей площади города);

- земли промышленности 11581 га (23,4 % от общей площади города);

- земли водного фонда 10354 га (20,9 % от общей площади города);

- земли сельскохозяйственного назначения 8564 га (17,3 % от общей площади города);

- земли государственного лесного фонда 3833 га (7,8 % от общей площади города);

- земли запаса 757 га (1,5 % от общей площади города).

В свою очередь почвы Челябинска в зависимости от степени и качества антропогенного воздействия можно разделить на группы:

- почвы селитебной и промышленной зон, характеризующиеся наиболее высоким техногенным загрязнением, практически не сохранившие естественного строения;

- почвы рекреационной зоны, парков и лесопарков, наиболее близкие по свойствам и плодородию к природному типу;

- почвы сельскохозяйственного назначения (хозяйство «Чуриловское», коллективные сады, приусадебные участки), плодородие которых регулируется в процессе эксплуатации (внесением органических и минеральных удобрений, мелиорацией, коррекцией pH и тому подобными методами).

Почвы селитебной зоны содержат большое количество строительного мусора, имеющего в основном щелочную реакцию (известь, цемент, бетон).

Плодородный гумусовый слой удаляется или перекапывается при строительстве. Температура почвы летом достигает 34-37 °С на глубине 20 см и 50-55 °С под самым асфальтом и в приствольных лунках у деревьев. Годовой перепад температуры в корнеобитаемом слое 40-50 °С (в естественных условиях средних широт 20-25 °С). Хотя над городом выпадает на 10-15 % больше осадков, чем в среднем по зоне, большая часть воды стекает в канализационную сеть. Поэтому влажность почвы и воздуха снижена, угнетены грибы и микроорганизмы, отвечающие за минерализацию и конденсацию органического вещества. В тоже время сточные воды оказываются сильно загрязнены [37].

Степень загрязнения территории Челябинска тяжелыми металлами свидетельствует о серьезности экологической ситуации в городе. На сегодняшний день лишь 0,1 %) городских земель можно считать относительно «чистыми», 73,9 % имеют опасный, а 26 %чрезвычайно опасный уровень загрязнения. К последней категории относятся промзоны таких предприятий, как ОАО «Мечел», ЧЭМК, ЧТЗ, ЧТПЗ, ЧКПЗ, «Станкомаш», Сигнал, АМЗ, все ТЭЦ.

Основными загрязнителями почв являются цинк, свинец, кобальт, кадмий, никель и медь. В ряде территорий содержание в земле цинка в 15-25 раз превышает предельно допустимую концентрацию, а свинца - в 12-78 раз. Повышенный уровень содержания свинца зафиксирован вдоль основных транспортных магистралей и по долине реки Миасс, что связано с эксплуатацией автотранспорта, работающего на этилированном бензине.

Одной из причин высокого биологического загрязнения почв в городе является нарушение в системе плановой очистки территории от бытового мусора, неудовлетворительное состояние канализационных сетей, наличие стихийных свалок бытового мусора, отсутствие площадок для выгула собак, в качестве которых используются дворовые территории, парки, скверы, детские площадки

Городские почвы практически стерильны на глубине до 1 метра. В таких условиях гумусовый слой не восстанавливается, поэтому при озеленении жилых районов города создают искусственный плодородный слой. Зачастую для этого используют верхний слой почв, снятый при строительстве, что отнюдь не является наилучшим решением проблемы. Поскольку не учитываются реально существующие потребности почв в элементах питания.

На большей части территории промышленных площадок и санитарно-защитных зон строение почв не нарушается, но для них характерно чрезвычайно опасное загрязнение тяжелыми металлами в результате осаждения из атмосферы выбросов промышленных предприятий, просачивания загрязняющих веществ с грунтовыми водами. Содержание основных загрязнителей (свинца, кадмия, цинка) в поверхностном слое (0-10 см) даже у дерново-подзолистых почв рекреационной зоны на 50-100 % выше, чем в нижележащем слое (10-20 см). В почвах сельскохозяйственного назначения, подвергающихся техногенному загрязнению, в результате регулярной перекопки и распашки, загрязняющие вещества относительно равномерно распределяются в корнеобитаемом слое. Повышение концентрации загрязняющих веществ по данным ЧелябинскНИИГипрозема, наблюдается до глубины 50 см.

Снижение плодородия и загрязнение почв негативно отражается на состоянии зеленых насаждений, поэтому для озеленения городских территорий рекомендуется использовать наиболее устойчивые к техногенному загрязнению виды (тополь канадский, ива белая, кизильник, сирень и т.д.) [37].

Для проведения исследовательской работы в Челябинске были отобраны образцы из различных районов города. Отбирались как смешенные образцы, так и пробы из разрезов в 6-ти районах города:

1. Советском районе (ул. Блюхера, район областной больницы, напротив автозаправки «Мост»);

2. Калининском районе (ул. 40 лет Победы, возле дома 18);

3. Металлургическом районе (пересечение ул. Жукова и ул. Богдана Хмельницкого, возле кинотеатра «Россия»);

4. Тракторозаводскомрайоне (пересечение ул. Хохрякова с ул. Чоппа);

5. Центральном районе (Городской сад имени Пушкина);

6. Ленинском районе (пересечение ул. Дзержинского с ул. Гагарина), здесь были отобраны 2 пробы: 1-ая - верхний слой, снятый и готовый для транспортировки, 2-ая - привезенная на место первой почвы.

Физические свойства урбаноземов города Челябинска

Гранулометрический состав почвы - важный показатель, который определяет продуктивность городской почвы, степень ее фильтрационной и водоудерживающей способности.

Лучшими физическими, физико-механическими свойствами обладает суглинистая почва, хотя оптимальный механический состав для различных сельскохозяйственных культур не одинаков. Легкие по механическому составу почвы хорошо аэрируются, но обладают малой водоудерживающей способностью, хуже противостоят засухе, водной эрозии и дефляции.

Важный фактор - содержание мелкозема, он определяет степень влагоемкости и поглотительной способности почвы. Для городских экосистем характерно привнесение в почву песка и гравия, используемого в градостроительстве поэтому почвы характеризуются высокой щебнистостью, сильной каменистостью, содержание камней составляет около 20-36 % от массы почвы (таблица 7). Высокая каменистость обусловлена привнесением в почву песка и гравия при градостроительстве в виде строительного материала, промышленных отходов, механических загрязнителей.

Таблица 7 - Гранулометрический состав почвы Калининского района г. Челябинска, в процентах

№	Мелкозем	Гравий	Щебень	Камни	Каменистость
1	38,89	37,03	8,13	15,81	Сильнокаменистая
2	26,92	31,81	9,55	23,20	Сильнокаменистая
3	47,10	22,145	8,49	22,16	Сильнокаменистая
4	56,84	14,64	6,24	21,42	Сильнокаменистая
5	51,08	21,22	6,05	20,68	Сильнокаменистая
6	58,28	31,05	2,72	5,85	Сильнокаменистая
7	52,20	29,51	4,56	5,44	Сильнокаменистая
8	55,99	24,02	4,37	6,2	Сильнокаменистая
9	38,22	48,69	5,11	7,77	Сильнокаменистая
10	34,88	47,23	6,96	9,43	Сильнокаменистая
11	29,95	49,33	7,67	12,37	Сильнокаменистая
12	26,46	51,38	7,66	17,79	Сильнокаменистая

В связи с этим можно предположить, что в условиях интенсивных механических нагрузок на верхний слой урбаноземов биохимические процессы в нем приводят к усилению процессов выветривания первичных минералов, синтезу вторичных глинистых минералов и накоплению их в почвенном профиле.

Большое значение имеет соотношение песчаных, пылеватых и илистых частиц, поскольку в пылеватой и илистой фракции содержится больше элементов питания. Эти фракции также максимально сорбируют загрязнители техногенного характера.

Урбаноземы Челябинска, как показатели исследования, характеризуются достаточно высоким содержанием пылеватой фракции (таблица 8), то есть частиц размером 0,01-0,001 мм и менее.

Таблица8 - Гранулометрический состав урбаноземов города Челябинска

Номер и расположение разреза	Глубина взятия образца, см	Содержание физического песка, %	Содержание глины, %	Содержание пыли, %	Содержание физической глины, %	Названиепочвы
Тракторозаводской район	0-20	59	18,2	22,8	41	Суглиноксредний
	20-40	53	31,8	15,2	47	Суглиноктяжелый
	40-60	53	31,8	15,2	47	Суглиноктяжелый
Металлургический район	0-20	65	29,5	5,5	35	Суглиноксредний
	20-40	52	25,0	23,0	48	Суглиноктяжелый
	40-60	44	54,5	1,5	56	Суглиноктяжелый
Калининский район	0-20	62	22,7	15,3	38	Суглиноксредний
	20-40	64	27,2	8,3	35	Суглиноксредний
	40-60	57	38,6	4,4	43	Суглиноксредний
Ленинский район	0-20	62	22,7	15,3	38	Суглиноксредний
	20-40	68	22,7	9,3	32	Суглиноксредний
	40-60	63	35,6	1,4	37	Суглинок средний

Химические свойства урбаноземов г. Челябинска

Урбаноземы города Челябинска были проанализированы по следующим показателям: pH водной вытяжки; содержание гумуса; содержание подвижных форм фосфора, нитратного азота и аммонийного (таблица 9).

Гумус - аморфное органическое вещество, которое синтезируется в почве в результате микробиологического и физико-химического преобразования органических соединений растительного и животного происхождения. По составу гумус является темноокрашенным азотосодержащим органическим веществом почвы, образовавшимся при разложении и гумификации органических остатков. Поэтому содержание гумуса является важным показателем плодородия, также гумус составляет от 80 до 90 % находящегося в почве органического вещества.

В состав органического вещества почвы входят гумусовые вещества, составляющие главную и специфическую часть гумуса, а также негумифицированные вещества, органические остатки и продукты их распада [22].

Содержание гумуса - один из главных критериев при оценке почвы: чем больше гумуса в почве, тем выше бонитет почвы. Из данных, приведенных в таблице 9 видно, что в Тракторозаводском районе содержание гумуса низкое. С глубиной оно постепенно уменьшается от 2,20 до 1,22, такая стратиграфия характерна для черноземных и лугово-черноземных почв.

Таблица 9 - Характеристика урбанозёмов г. Челябинска

Район города	Слой почвы, см	Свойства почв
		гумус, %	pH	N-NO3, мг/кг	N - 1 NH4, мг/кг	P2O5 подвижная форма, мг/кг
Тракторозаводской район	0-20	2,20	8,55	18,06	0,18	538,8
	20-40	1,27	7,90	13,55	0,08	207,7
	40-60	1,22	8,20	7,91	0,28	426,1
Металлургический район	0-20	5,55	7,40	51,90	0,88	1350,5
	20-40	2,62	7,85	92,64	0,47	491,0
	40-60	2,02	8,15	11,28	0,15	278,4
Калининский район	0-20	2,04	7,70	22,59	0,11	108,3
	20-40	2,04	7,10	10,17	0,39	172,8
	40-60	5,46	6,80	29,34	0,48	109,5
Ленинский район	0-20	4,80	7,90	101,61	0,36	148,7
	20-40	6,23	7,65	305,05	0,12	192,0
	40-60	4,74	7,90	60,93	0,53	226,4

Аналогичная картина наблюдается в разрезе №2, расположенном в Металлургическом районе. Однако, содержание гумуса здесь соответствует среднему уровню и составляет в слое 0-20 см 5,55 %, являясь благоприятным условием для произрастания разнотравно-луговой растительности.

В разрезе № 3, расположенном в Калининском районе наблюдается нехарактерное для природных почв Челябинска профильное распределение гумуса. Скорее всего, это свидетельствует о наличии погребенных почв в профиле. Так содержание гумуса с глубиной увеличивается от 2,04 % в слое 0-40 см до 5,46 % в слое 40-60 см, и соответствует низкому уровню данного показателя.

Схожая ситуация отмечена в Ленинском районе, здесь погребенная почва находится в слое ниже 20 см, поскольку в верхнем слое содержание гумуса составляет 4,8 % (средний уровень), тогда как в слое 20-40 см оно увеличивается до 6,23 %. Далее содержание гумуса уменьшается и в слое 40-60 см составляет 4,74 %.

Таким образом, следует отметить, что содержание гумуса в исследуемых разрезах варьирует как по глубине, так и по районам исследования. А среднее его значение соответствует низкому уровню данного показателя.

Реакция почвенной среды - рН (актуальная кислотность почвы) определяет подвижность тех или иных элементов, сохранность органического вещества. Во многих случаях данные о рН важны для выбора дальнейшего пути рекультивации почвы.

Наблюдается изменение значения pH водной вытяжки по профилю. Так, в Тракторозаводском районе наблюдается сильнощелочная реакция в верхнем слое, с глубиной она падает. Также pH варьирует по районам отбора проб.

Урбаноземы Челябинска, как показали исследования, характеризуются достаточно высоким содержанием пылеватой фракции (таблица8) то есть частиц размером 0,001 мм и менее.

Элементы питания - это, прежде всего, азот и фосфор, которые находятся в почве в усвояемых и неусвояемых для растений формах. Способность почвы обеспечивать растения элементами питания зависит от содержания подвижных (доступных растению) форм азота и фосфора. Доступность, или усвояемость, тех или иных соединений питательных веществ зависит от обеспеченности почвы водой и воздухом, форм соединений, содержания этих и других элементов [3, 39].

Оценку содержания подвижного фосфора в почвах г. Челябинска можно сделать по данным таблицы 10, которые свидетельствуют, что содержание подвижных форм фосфора сильно варьирует как по профилю, так и по районам города. Выявлены две повышенные аномалии содержания фосфора в Тракторозаводском районе - 53,88 мг/100 г почвы и в Металлургическом районе - 135,05 мг/100 г почвы

Таблица 10 - Содержание подвижного фосфора в почвах г. Челябинска

Номер место расположения разреза	Глубина взятия образца, см	Р2О5 мг/кг
Тракторозаводской район	0-20	53,88
	20-40	20,77
	40-60	42,61
Металлургический район	0-20	135,05
	20-40	49,10
	40-60	27,84
Калининский район	0-20	10,83
	40-60	17,28
	20-40	10,95
Ленинский район	0 -20	14,87
	20-40	19,20
	40-60	22,64

Следовательно, обеспеченность подвижным фосфором и урбаноземов г. Челябинска изменяется от средней до высокой.

Содержание аммонийного и нитратного азота в почве весьма динамично и во многом зависит от микробиологической деятельности. Поэтому судить об обеспеченности почв азотом по единому определению сложно и не всегда корректно, лишь повторные определения в течение вегетационного периода дают представление об азотном режиме почвы. Этим объясняется то, что показатели обеспеченности почв по данным определения аммиачного и нитратного азота либо отсутствуют, либо недостаточны для составления группировок обеспеченности почв этим элементом, в частности для почв Южного Урала [29].

По степени обеспеченности нитратным азотом (классификация Кочергина А. Е.) содержание нитратного азота в урбаноземах Челябинска можно отнести к очень высокому уровню во всех исследуемых образцах (таблица 11). В Ленинском районе отмечена сравнительно высокая аномалия содержания нитратного азота (101,61-305,05 мг/100 г) в слое 0-40 см.

Таблица11 - Содержание аммонийного и нитратного азота в урбаноземах г. Челябинска

Номер место расположения разреза	Глубина взятия образца, см	Содержание, мг/100 г почвы
		N аммонийный	NО3	N нитратный
Тракторозаводской район	0-20	0,18	79,92	18,06
	20-40	0,08	59,97	13,55
	40-60	0,278	35,02	7,91
Металлургический район	0-20	0,885	229,67	51,90
	20-40	0,471	409,91	92,64
	40-60	0,148	49,93	11,28
Калининский район	0-20	0,112	99,95	22,59
	20-40	0,387	44,98	10,17
	40-60	0,479	129,83	29,34
Ленинский район	0-20	0,358	449,58	101,61
	20-40	0,125	1349,78	305,05
	40-60	0,533	269,62	60,93

Содержание аммонийного азота в урбаноземахг. Челябинска варьируют в широких пределах от 0,08 (Тракторозаводской район) до 0,885 (Металлургический район) мг/100 г почвы. Наибольшая обеспеченность аммонийным азотом характерна для почв Металлургического района.

Таким образом, для урбаноземов Челябинска характерно очень высокое и повышенное содержание аммонийных и нитратных форм азота. Однако поскольку содержание азота в почве является динамичным показателем, полученная характеристика азотного состояния урбаноземов одномоментная (отражает состояние на момент отбора проб).

2.3.3 Почвы пригорода Челябинска (на примере учхоза ЧГАУи СХП «Каштакское»)

Поля СХП «Каштакское» и учхоза ЧГАУ прилегают к северной части городской черты Челябинска. Почвы, преимущественно выщелоченные чернозёмы. Их физические, физико-химические и химические свойства показаны в таблице 12.

В пахотном слое и горизонте АВ на полях учхоза среднесуглинистый, в СХП «Каштакское» тяжелосуглинистый состав. Актуальная кислотность в Апах и АВ учхоза близка к нейтральной, в СХП - имеет среднюю и слабокислую реакцию. Гидролитическая кислотность (Нг) колеблется в пределах 1,78-2,46 мгэкв на 100 г почвы, степень насыщенности основаниями составляет 83-94 %.

Таблица 12 - Гранулометрический состав и физико-химические свойства выщелоченных чернозёмов учхоза ЧГАУ и СХП «Каштакское» [34]

Поле севооборота, площадь, га	Генетический горизонт, глубина взятия образца, см	Гранулометрический состав, размер частиц, мм	рНвытяжки	Нг, мг-экв на 100 г почвы	Обменные основания, мг-экв на 100 г почвы
		<0,01	<0,001	водн.	сол.		Са2+	Mg2+
Учхоз ЧГАУ
Iiзп-1	Ап, 0-23	41,9	21,7	6,86	5,90	2,46	18,4	10,6
	АВ, 23-32	41,3	18,7	7,06	5,98	2,21	17,7	10,8
	В1, 32-62	32,2	16,3	7,43	6,39	0,81	7,5	7,4
Iiзп-2	Ап, 0-28	42,5	18,3	6,44	5,51	4,82	17,5	7,2
	АВ, 28-40	42,4	19,5	6,69	5,62	2,74	17,8	6,9
	В1 40-68	47,7	25,0	7,08	5,86	1,15	15,7	7,1
СХП «Каштакское»
V-3,130	Ап, 0-38	54,8	26,3	7,05	6,14	1,78	22,9	5,8
	АВ, 38-59	55,5	30,8	6,83	5,72	2,57	20,5	5,0
	В1, 59-72	56,4	28,7	7,23	6,50	0,80	22,0	4,2
V-0,26	Ап, 0-35	50,2	29,2	6,28	5,40	6,97	23,2	10,0
	В1, 35-80	53,3	27,8	7,44	6,78	0,60	21,2	12,3

Чернозёмы учхоза и СХП «Каштакское» имеют различия по степени гумусированности (таблица 13). В пахотном горизонте СХП содержится 7,42 %, тогда как в чернозёме учхоза - 6,20 %.

Таблица 13 - Агрохимическая характеристика выщелоченных чернозёмов учхоза ЧГАУ и СХП «Каштакское» [34]

Поле севооборо-	Генетический горизонт,	Содержание, %	Содержание подвижных элементов, мг/кг почвы
та, площадь, га	Глубина взятия образца, см	гумус	азот	Njiг	Р2О5	К2О
Учхоз ЧГАУ
Iiзп-1	Ап, 0-23	6,20	0,26	70,6	120	105
	АВ, 23- 32	4,82	0,25	65,5	118	95
	В1, 32-62	0,87	0,05	45,5	12,1	25
Iiзп-2	Ап, 0-28	7,97	0,35	93,6	357	500
	АВ, 28- 40	4,62	0,20	64,2	60	130
	В1, 40-68	1,42	0,08	44,1	49	80
СХП «Каштакское»
V-3,130	Ап, 0-38	7,42	0,29	68,2	84	145
	АВ, 38- 59	2,56	0,12	57,5	19	70
	В1, 59-72	0.92	0,08	58,8	18	60
V-0,26	Ап, 0-35	3,19	0,32	117,0	29	175
	В1, 35-80	2,41	0,11	69,8	10	75

Концентрация валового азота и содержание легкогидролизуемой фракции азота в почвах учхоза коррелируют с содержанием гумуса и находится в таком же соотношении, как у природных аналогов чернозёма. Содержание подвижного фосфора в пахотном слое чернозёма второй площадки почти в 6 раз больше, чем в подпахотном горизонте АВ, и в 3 раза по сравнению с аналогичным слоем первой опытной площадки. Такая же картина наблюдается с обменным калием.

Нетипичную высокую обеспеченность фосфором и калием чернозём учхоза ЧГАУ можно объяснить действием чрезвычайно высоких доз калийных и фосфорных удобрений.

Чернозёмы СХП «Каштакское» гумуса содержат от 13,19 (поле V-0) до 7,42 % (поле V-3), а азота - 0,32 % и 0,29 %. Причина такого азотно-гумусного состояния - несбалансированное применение азотных удобрений, которое привело к чрезвычайному насыщению органического вещества почвы азотом к усилению минерализации органического вещества, в том числе гумуса.

загрязнение почва тяжёлый металл

3. Элементарный состав и степень загрязнения почв Челябинской области тяжелыми металлами

Тяжелыми металлами называют элементы с атомной массой свыше 50 и плотностью более 8 г/см3. К ним относят такие элементы как Cr, Mn, Co, Ni, Pb, Cd, V, Cu и нетипичные металлические элементы Hg, As.

Многие химические элементы в почвах содержатся в микроколичествах, они составляют группу микроэлементов. К ним относятся марганец, молибден, медь, цинк, кобальт, никель, ванадий и другие. Наиболее полные данные по содержанию микроэлементов в почвах Мира приведены в трудах академика А. П. Виноградова [8] (таблица 14).

Таблица 14 - Содержание микроэлементов в почвах Мира

Элементы	Содержание, мг/кг	Элементы	Содержание, мг/кг
Cr	200,0	Cu	20,00
Mn	850,0	Zn	50,00
Co	5,0	V	100,00
Ni	40,0	Mo	2,00
Cd	0,5	Sn	10,00
Pb	10,0	Hg	0,01

Количество микроэлементов в почвах определяется, прежде всего, их содержанием в исходной почвообразующей породе и влиянием почвообразовательного процесса на их дальнейшее перераспределение. Установлено наличие тесной связи между содержанием микроэлементов в почвах и состоянием и урожайностью растений, продуктивностью животных и здоровьем человека.

В связи с особенностями состава почвообразующих пород, наличием различных рудных месторождений существуют территории с резко недостаточным и избыточным содержанием микроэлементов. Это так называемые биогеохимические природные аномалии. Для зоны Урала характерна природная гетерогенная среда. Это обусловлено тем, что в палеозое Уральская складчатая область была ареной вулканизма и местом накопления мощных осадочных пород. Степень неоднородности материнских пород по составу тяжелых металлов, широкая протяженность аномальных зон с концентрациями элементов, часто превышающими ПДН, позволили обосновать наличие Южно-Уральского субрегиона с повышенным фоном тяжелых металлов. Вследствие недостатка или избытка некоторых элементов получают распространение различного рода нарушения нормального обмена веществ у растений, животных и человека, развиваются специфические заболевания - эндемии [14]. Помимо отмеченных природных факторов формирования территорий с аномальным содержанием микроэлементов, их образование может быть связано с региональным и локальным техногенным загрязнением. Главными источниками поступления техногенных элементов (кадмия, хрома, меди, марганца и др.) в почву являются остатки от сжигаемого угля и химические средства защиты растений и животных. Городские свалки и сточные воды загрязняют почву медью, свинцом, цинком, ртутью, кадмием, ванадием. Значительная доля тяжелых металлов поступает с удобрениями. Сельскохозяйственный техногенный фон изменяется в зависимости от химизации и направления использования почв [45].

Выбросы предприятий цветной металлургии содержат до 10-20 химических элементов, вокруг них образуются локальные геохимические аномалии с сильным загрязнением почв ванадием, вольфрамом, кадмием, кобальтом, медью, молибденом, никелем, хромом и другими элементами. Уровень промышленного загрязнения определяется мощностью предприятий - загрязнителей, продолжительность их действий и системой очистных сооружений. Зона существенного загрязнения почв химическими элементами в окрестностях промышленных предприятий занимает территорию с радиусом примерно 10 км и гораздо большей протяжённостью - примерно 20-30 км в направлении господствующих ветров. В целом площадь воздействия выбросов промышленных предприятий на почвы может достигать тысячи квадратных километров. В нормальной почве микроэлементы находятся в составе преимущественно минералов, органического вещества и почвенного поглощающего комплекса, а в техногенных выбросах в форме оксидов, сульфидов, карбонатов и даже в виде микроскопических капель металлов. Нормальное распределение микроэлементов, в частности тяжёлых металлов, в почвах характеризуется увеличением их содержания сверху вниз, от поверхности к почвообразующей породе. При техногенном загрязнении, наоборот, максимальное содержание элементов-загрязнителей отмечено в самом поверхностном слое. На целине и в лесу - в слое 0-5 (иногда 10) см, на пашне - в пахотном слое [28, 47].

В настоящее время дискуссионным остаётся вопрос о степени токсичности химических элементов. По ГОСТу 17.4.1.02-84 к первому классу опасности для живых организмов отнесены мышьяк, кадмий, ртуть, цинк, свинец, железо. К классу умеренно опасных химических элементов отнесены кобальт, никель, молибден, медь и хром. В группу малоопасных элементов входят ванадий, вольфрам, марганец. По-видимому, наиболее токсичными следует считать те элементы, содержание которых в живых организмах очень мало, и достаточно небольшого абсолютного увеличения их концентрации, чтобы сделать её опасной для процессов метаболизма. С этой точки зрения особо токсичными будут ртуть, кадмий, кобальт, мышьяк, молибден [48].

Оценка уровня химического загрязнения почвы проводится в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 (таблица 15)

Таблица 15 - Оценка уровня химического загрязнения почвы

Категории загрязнения	Суммарный показатель загрязнения (Zc)	Содержание в почве
		I класс опасности	II класс опасности	III класс опасности
		органические соединения	неорганические соединения	органические соединения	неорганические соединения	органические соединения	неорганические соединения
Чистая	-	до ПДК	от фона до ПДК(ОДК)	от фона до ПДК	от фона до ПДК(ОДК)	до ПДК	до ПДК (ОДК)
Допустимая	<16	от 1 до 2ПДК	от 2 фоновых значений до ПДК(ОДК)	От 1 до 2 ПДК	от 2 фоновых значений до ПДК(ОДК)	От 1 до 2 ПДК	от 2 фоновых значений до ПДК (ОДК)
Умеренно опасная	16-32					от 2 до 5ПДК	от ПДК до Кmах
Опасная	32-128	от 2 до 5ПДК	от ПДК до Кmах	от 2 до 5пдк	от ПДК до Кmах	>5ПДК	> Кmах
Чрезвычайно опасная	>128	>5ПДК	> Кmах	>5ПДК	> Кmах

* в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03

К max- максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из четырех показателей вредности (транслокационному, миграционному водному, миграционному воздушному или общесанитарному).

Zc-суммарный показатель загрязнения

3.1 Загрязнение почв Карабаша тяжелыми металлами

Город Карабаш является одним из самых загрязненных городов России и старейшим центром цветной металлургии Урала и горнодобывающей промышленности. Интенсивная работа медеплавильного комбината на протяжении десятков лет привела к накоплению в черте города значительных объемов отходов производства в виде шлаковых отвалов, шламо- и хвостохранилищ, пиритных хвостов обогащения, прудов-отстойников. Занимаемые ими площади оцениваются в 2,5 и более квадратных километров при объеме накопленной горной массы более 30 млн. т. Загрязнение почв, воздуха, водных объектов городской территории ближайших окрестностей медью, свинцом, цинком, кадмием, ртутью, мышьяком в десятки раз превышают ПДК. Данная территория по своему физическому состоянию, содержанию гумуса, почвенной биоты, техногенному загрязнению почв, донных осадков токсичными металлами по предварительной оценке Минприроды России отнесена к зоне экологического бедствия [24].

В настоящее время город Карабаш можно рассматривать как типичную для горнозаводского Урала геотехническую систему, включающую в себя как сам комбинат, к и действующую ныне шахту, породные и шлаковые отвалы, старые и новые хвостохранилища. отстойники шахтных вод, подсобные транспортные и теплоэнергетические предприятия. В эту же систему входят и кварталы жилой застройки, где проживает 16,8 тыс. жителей. Средняя плотность населения составляет 11,3 чел/км всего по официальным данным в черте города имеется 3800 га земли. Из них на личные подсобные хозяйства приходится 432 га. Озерами, прудами в черте города занято 282 га, парками, скверами - 252 га. Селитебная зона города располагается на 1206 га, Промзонакомбината, и основные автомагистрали занимают в черте города более 1300 га [46].

3.1.1 Источники загрязнения

В 70-80 годах в воздушный бассейн города ежегодно поступало до 160 тыс. т диоксида серы, 25-30 тыс. т пыли, 5,2 тыс. т цинка, 3,3 тыс.т свинца, 2,4 тыс.т мышьяка, до 1 тыс. т меди. С 1988 г. происходит постепенное снижение выбросов в связи с сокращением производства, однако их объем остается высоким. В 1990 г. например, концентрации свинца в атмосферном воздухе превышали ПДК в 50-120 раз, мышьяка - в 9-28 раз.

Резкое сокращение выбросов от 1988 к 1994 г. способствовало улучшению состояния атмосферы в городе, сокращению поступления загрязняющих веществ атмосферными путями в почвы, воды, растительность. Даже за этот короткий промежуток времени на отдельных оголенных участках наметились признаки появления низших форм растительности, но общего оздоровления экологической ситуации в городе не произошло.

В почвах Карабаша, используемых населением под частные огороды, сады, индивидуальные выгоны, зафиксировано более 10 элементов-загрязнителей, из которых 5 относятся к I классу опасности, 4 - ко II классу и 2 - к III классу опасности. Согласно критериям экологической оценки состояния почв по степени загрязнения ртутью, цинком, свинцом, мышьяком, кадмием, медью подавляющее количество почв города характеризуют зону экологического бедствия.

Загрязнение почв тяжелыми металлами в недопустимых пределах зафиксировано не в отдельных точках, а на значительных площадях, охватывающих промзону, селитебные территории - практически всю площадь города. По отдельным ингредиентам (ртуть, цинк, свинец, мышьяк, медь) ореолы загрязнения выходят за пределы городской черты и попадают на сенокосы, пастбища и другие угодья. Подвижные формы некоторых тяжелых металлов (кадмий, свинец, цинк) также указывают на недопустимо высокий уровень загрязнения почв и продуктов растениеводства [49].

Характеристика Карабашской геотехнической системы

1. КМК и его цеха;

2. Шахта «Центральная;

3. Котельная шахты.

Приоритетная роль в загрязнении всех составляющих природной среды города и его окрестностей принадлежит КМК.

В процессе обогащения получения медного цинкового концентратов, металлургического передела из руд извлекается медь и цинк. В 50-60-х гг. на территории комбината действовал завод по производству мышьяка. Все остальные элементы, за исключением доли, содержащейся в черновой меди и концентратах, поступали в окружающую среду в составе общих дымовых выбросов комбината, хвостов обогащения, шлаков, сточных вод.

За время существования КМК с дымовыми выбросами в атмосферу поступало 12 млн. т. твердых веществ, содержащих различные токсичные элементы и соединения, среди которых преобладают серосодержащие вещества. В пределах городской черты и в долине р. Сак-Элга сформировались отвалы гранулированного литого шлака, пиритные хвосты обогащения, объем которых, по данным КМК на 01.01.90 г. составлял около 21,5 млн. т, а занимаемая ими площадь - более 620 га.

В отходах, по данным комбината, содержание меди составляет до 0,43 %,цинка - до 2,25 %, серы (в хвостах обогащения) - до 33,4 %, железа - до 32 %,селена - до 35 г/т, таллия до 46 г/т, висмута - до 43 г/т, кадмия - до 39 г/т, кремнезема - до 36 %, оксидов магния и алюминия - до 6-7 %, промышленные содержания благородных металлов - золота и серебра. Эти данные позволяют рассматривать некоторые виды отходов комбината как вторичные (техногенные) месторождения минерального сырья, а по набору и содержаниям токсичных элементов (ртути, мышьяка и др.) - как источник повышенной опасности для окружающей среды (таблица 16).

На комбинате существует еще ряд источников неорганизованных выбросов: рудный двор, хвостохранилища [24].

Таблица 16 - Химический состав отходов производства Карабашского медеплавильного комбината

Элемент	Единица измерения	Шлаки гранулированные	Шлаки литые	Хвосты обогащения в хвостохранилищах № 1, 2, 3	Хвосты обогащения в хвостохранилище № 4	Шламы после нейтрализации шахтных вод
Медь	%	0,31	0,43	0,25	0,2	1,2-1,7
Цинк	%	2,23	1,65	0,33	0,4	2,0-3,0
Сера	%	0,44	1,1	33,4	25,0	9,0-10,0
Железо	%	32,0	52,2	25,4	15,0	10,0-16,0
Селен	г/т	6,6	0,0014 %	35,0	35,0	-
Теллур	г/т	8,7	0,0004 %	36,0	46,0	-
Висмут	г/т	9,7	0,0157 %	11,0	43,0	-
Кадмий	г/т	2,9	0,0005 %	39,0	36,0	-
Германий	г/т	3,8	3,39	1,14	2,1	-
Иридий	г/т	8,5	4,6	-	-	-
Золото	г/т	0,05	0,53	0,97	0,95	-
Серебро	г/т	3,4	7,05	7,39	4,01	-
Свинец	%	0,069	0,086	0,065	0,02	0,01-0,05

Воздействие хвостов на окружающую природную среду заключается в следующем: ежегодный вынос пыли с поверхности хвостохранилищ составляет 320 тонн. Пыль мелкодисперсная, состав аналогичен составу хвостов. При окислении минералов серы кислородом воздуха в почву и поверхностные источники поступают загрязняющие вещества: сульфаты цинка, меди, железа, свинца, марганца и другие элементы. Скорость окисления вынесенных с поверхности частиц не определена и зависит от погодных условий, но она значительно выше скорости окисления аналогичных по составу хвостов, находящихся в хвостохранилищах [24, 49].

3.1.2 Оценка загрязнения тяжелыми металлами

Эволюция почвенного покрова зависит как от характера антропогенных воздействий, так и от особенностей природных свойств экосистем, их устойчивости к различным видам нагрузок и способности к восстановлению. Она носит глобальный характер с существующей перестройкой многих закономерностей распределения почв и структур как планеты в целом, так и отдельных регионов. Ярко проявляющаяся региональная специфика антропогенных преобразований может быть изучена только при сочетании общих фундаментальных подходов с конкретными дифференцированными.

В настоящее время необходимо получение информации о предельно допустимых антропогенных нагрузок на экосистемы, почвенно-растительный покров с целью сохранения их генофонда, качества жизни для человека, прежде всего следует дать определение понятию «нормирование».

По мнению Важенина И.Г. под нормированием следует понимать такую антропогенную нагрузку, которая при длительном (многолетием) воздействии на почву не вызывает каких-либо патологических изменений в почвенной биоте, в свойствах ее абиотической части, особенно в почвенном поглощающем комплексе [2].

Нормирование содержания, в частности, металлов в почвах предусматривает установление их предельно допустимых количеств (ПДК). Под ПДК тяжелых металлов следует понимать такие их концентрации, которые при длительном воздействии на почву и произрастающие на ней растения не вызывает каких-либо патологических изменений или аномалий в ходе биологических почвенных процессов, а также не приводят к накоплению токсичных элементов сельскохозяйственных культурах и, следовательно, не могут нарушить биологический оптимум для животных и человека.

Различают следующие виды экологического нормирования: ландшафтное, биотическое, почвенное.

Нормирование содержания любого ингредиента для почвенно-растительного покрова встречает огромные трудности в связи с тем, что в отличие от сравнительно гомогенных водной и воздушной сред, биота, почва, ландшафт являются гетерогенными компонентами биосферы в пространстве и во времени [25, 30].

Загрязнители можно разбить на четыре группы: почвохимически активные, биохимически активные, загрязнители, сочетающие в себе признаки обеих групп, и индифферентные.

В первую группу почвохимически активных загрязнителей включены вещества (оксиды щелочноземельных катионов, минеральные кислоты, щелочи, нефтепродукты и др.), воздействующие на щелочно-кислотные, окислительно-восстановительные условия, меняющие педохимическую обстановку, морфологию почвенного профиля

Во вторую группу биохимически активных загрязнителей включены вещества, активно воздействующие на биоту почвы. Это - дефолианты, пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.

В третью группу входят соединения, вещества, являющиеся почвохимически и биохимически активными одновременно. Это в первую очередь тяжелые металлы в высоких концентрациях, способные к гидролизу и оказывающие негативное воздействие не только на биоту, но и на физико-химические свойства почв, и ряд других ингредиентов, составляющие первые две группы

В четвертую группу входят оксиды кремния, железа, глинистые минералы и др., являющиеся индифферентными и не оказывающие существенного влияния на почвенно-растительный покров. Следует однако говорить, что индифферентными они являются постольку поскольку имеющиеся в нашем распоряжении методы не прослеживают их влияние [16].

В соответствии с этой классификацией нормирование загрязнителей должно проводиться с учетом направленности, степени их воздействия на состав почв, их морфологию, на почвенную и наземную биоту.

Существуют три способа загрязнения почв: агрогенный, гидрогенный и аэрогенный. Если первые два способа загрязнения воздействуют на природные или сельскохозяйственные экосистемы в основном периодически и только через корневую систему, то третий непрерывно действующий способ загрязнения атакует и непосредственно наземный растительный покров.

Аэрогенный перенос загрязнении является наиболее масштабным способом воздействия на природную среду, в связи с тем, что аэрогенный поток является непрерывно действующим., очень важно знать. Эффекты его непосредственного воздействия на наземную биоту, а также скорость поступления и трансформации загрязнителей в почвах.

Почва в отношении аэрогенного потока техногенных веществ является мощным фильтром, очищающим биосферу, геохимическим барьером, как правило, прочно фиксирующим загрязнители в результате процессов трансформации их соединений и существенно ослабляющим поступление их через корневую систему в надземную растительную массу и миграцию в грунтовые воды, в то же время в почве происходит дифференциация форм загрязнителей и перераспределение их с внутрипочвенным и поверхностным стоком с образованием подчиненных ландшафтах вторичных техногенных аномалий.

Пространственную картину распределения загрязняющих веществ дает совмещенный анализ не только таких компонентов, как почвенный и растительный покров, но и снежный покров, при этом выделяются территории, где процессы загрязнения носят реликтовый характер (загрязнены только почвы), территории с устойчивым характером загрязнения (загрязнения почвы и снега), территории с новыми прогрессирующими процессами загрязнения (загрязнен только снег).

На территориях реликтового загрязнения преобладающим является корневое воздействие загрязняющих веществ на растительный покров, на территориях с устойчивым характером загрязнения наблюдается корневое и внекорневое воздействие, на территориях с прогрессирующими процессами загрязнения - аэрогенное. Если внекорневое воздействие загрязняющих веществ на растительный покров значительно интенсивнее корневого, то нормирование должно проводиться прежде всего по техногенному давлению и/или концентрации их в атмосферных осадках [47].

Аналитические данные о степени загрязнения почв оцениваются с учетом показателей (таблица 17), включающей ПДК этих веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности.

Таблица 17 - ПДК тяжелых металлов в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности

Элемент	ПДК, мг/кг почвы с учетом фона (кларк)	Показатель вредности
		транс-локационный (накопление в растениях)	миграционный водный	общесанитарный
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	5,0
Хром	6,0	-	-	-
Валовое содержание
Марганец	1500	3500	1500	1500
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
Медь	55 (ориентировочно)
Никель	85 (ориентировочно)
Цинк	100 (ориентировочно)

Эти данные в литературе часто подвергаются критике из-за того, что разрабатывались без учета свойств почв и трансформации соединений тяжелых металлов во времени.

Модельные эксперименты по разработке ПДК проводились на легких песчаных почвах при внесении в них хорошо растворимых солей тяжелых металлов и явно недостаточном времени инкубации почв. При крайне низкой величине поглотительной способности песчаных почв, кислой реакции и небольшого периода инкубации (отсутствие равновесия между твердой фазой почв и почвенным раствором) ожидать получения надежных результатов по ПДК тяжелых металлов в почвах вряд ли возможно. По ряду элементов существует разсогласованность в силу названных выше причин между ПДК и фоновым содержанием. В последние годы медики-гигиенисты проводят нормирование не только по общему содержанию, но и по концентрации их подвижных форм, что безусловно ослабляет зависимость значения ПДК от специфики изучаемого объекта, однако приемы извлечения пока недостаточно обоснованы и унифицированы (таблица 18).

Доказано, что наиболее обобщающими показателями, влияющими на критические концентрации тяжелых металлов в почвах, являются их кислотно-основные свойства и содержание гумуса. Для таких металлов, как кадмий, свинец, зависимость между величинами pH почв и критическими значениями концентраций тяжелых металлов носит линейный характер [17].

Таблица 18 - Классификация почв по степени загрязнения тяжелыми металлами, мг/кг воздушной массы почвы, числитель - содержание подвижных форм, знаменатель - общее содержание

Металл	Уровень загрязненности
	низкий	средний	высокий	очень высокий
Свинец	5-10/100-150	10-50/150-500	50-100/500-1000	>100/>1000
Кадмий	0,5-1,0/1-2	1,0-3,0/2-5	3-5/5-10	>200/>10
Цинк	20-50/150-200	50-100/200-500	100-200/500-1000	>200/>1000
Медь	5-10/100-150	10-50/150-250	50-100/250-500	>100/>500
Никель	5-10/100-150	10-50/150-250	50-100/250-500	>100/>500
Ртуть	не опр./1-2	не опр./2-5	не опр./5-10	не опр./>10

3.1.3 Фоновые концентрации тяжелых металлов в почвах Карабаша

ВНИИР были предложены следующие фоновые концентрации: медь - 130 мг/кг, цинк 500 мг/кг, свинец - 300 мг/кг и кадмий - 3 мг/кг.

Металлургические предприятия - один из главных промышленных источников загрязнения почв тяжелыми металлами. В результате длительной промышленной деятельности вокруг них возникают геохимические аномалии с повышенным содержанием элементов-загрязнителей в почве. Конфигурация загрязненной территории вокруг источников выбросов обычно близка к форме розы распределения ветров в данной местности, на уровень загрязнения почвы кроме природных факторов влияют длительность работы производства и особенности его технологического процесса. В зависимости от размера и веса частиц пыль, содержащая тяжелые металлы, оседает на поверхности почвы, образуя некоторое распределение концентраций в почве.

Наиболее существенные загрязнения почв наблюдаются в радиусе первых километров от источника, но иногда радиус загрязнения может достигать десятков километров.

Район исследования (располагается в горно-лесной зоне, в озерно-лесной подзоне сосново - лиственных пород). Почвенный покров представлен серыми лесными почвами [28].

3.1.4 Формы нахождения тяжелых металлов в выбросах и почве

Содержание тяжелых металлов в атмосфере колеблется в широком диапазоне и зависит от расстояния от источника эмиссии, характера подстилающей поверхности и метеорологических условий в момент измерения. Летучесть металлов обусловлена тем, что они связаны в атмосфере с субмикронными частицами, которые в воздухе ведут себя практически как газ. Загрязненные вещества в атмосфере захватываются дождевыми каплями или снежинками и выпадают с осадками или постепенно оседают на поверхность Земли в виде сухих выпадений.

За счет атмосферных выбросов предприятий цветной металлургии в почвенном покрове накапливается большое количество тяжелых металлов, примерно 10-15 % от количества, поступающего в атмосферу. Поступление тяжелых металлов в почву возле источника эмиссии происходит обычно в форме нерастворимых соединений. Наиболее сильное загрязнение наблюдается в радиусе 3-4 км от предприятия (таблицы 19).

Для определения состава выбросов был выполнен рентгенофазовый анализ тонкодисперсных продуктов, осевших на электрофильтрах в объединенном дымоходе ЗАО «Карабашмедь». При этом было раздельно проанализировано вещество, выбрасываемое шахтными печами и конвертером.

Пыль конвертера представлена англезитом PbSO4, цинкитом ZnO, ганингитом ZnSО4H2О.Анализ взвеси (осадка) на фильтрах после фильтрации проб снега свидетельствует о наличии вышеперечисленных фаз в пределах черты города Карабаша. В то же время, состав взвеси фоновой территории, которой, с достаточной степенью условности можно считать район д. Новотагилка в 20 км к югу от Карабаша представлен породообразующими минералами - силикатами. Это свидетельствует о том. Что основным источником загрязнения снегового покрова в черте города Карабаша и ближайших окрестностей являются твердофазные продукты выбросов ЗАО «Карабашмедь».

Таблица 19 - Содержание тяжелых металлов в твердой фазе продуктов выбросов Карабашскогомедеплавильного комбината

В миллиграммах на килограмм

Место отбора	Мn	Cu	Zn	Ni	Co	Pb	Cd
Пыль после циклонов шахтной печи №3циклонов	745	93803	68310	221	252	23042	498
Пыль после циклонов шахтной печи №2	1671	104940	50490	323	252	8960	186
Пыль после электрофильтров шахтной печи №1	1023	24000	91063	205	80	32525	623
Среднее значение без конвертера	1146	74247	69954	249	194	21509	435
Пыль после циклонов конвертера	173	30690	230422	262	5	97763	401
Среднее значение	903	63358	110071	252	147	40572	427

Данный вывод подтверждается анализом состава взвеси на фильтрах снеговых проб и анализом состава твердофазных продуктов выбросов, выполненных с использованием сканирующей электронной микроскопии. На фотографиях продуктов выбросов шахтных печей хорошо фиксируются отдельные фазы, отмеченные рентгенофазовым анализом. Так, в составе выбросов шахтных печей присутствуют частички сажи размером около 30 микрон. На фоне этих довольно крупных частиц фиксируются частички сульфидов цинка и меди - сфалерита и халькопирита размером 5-6 микрон, что позволяет считать (с учетом только параметров размерности) такие частички потенциально опасными для здоровья человека. В составе выбросов шахтных печей отмечены также сульфат кальция - гипс с размерностью частиц порядка 15-20 мкм, сульфиды железа, цинка и меди (пирит, сфалерит и халькопирит соответственно) с размерностью частиц 12-25 мкм и новообразованные фазы, представленные медно-цинковой шпинелью размером 15 мкм.