CC BY
14
УДК 504.064 DOI: 10.24412/1816-1863-2022-2-6-12
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ СПОРТИВНО-СТРЕЛКОВОГО КЛУБА В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ
Л. П. Капелькина, д. б. н, главный научный сотрудник, кареШпа @таИ.гы, Т. В. Бардина, к. б. н, старший научный сотрудник, Ьагйта^@таИгы,
A. О. Герасимов, к. б. н, старший научный сотрудник, гессЫ@гатЬ1ег.гы, Н. В. Маячкина, к. б. н, старший научный сотрудник, когзкып25@таИ.гы,
B. И. Бардина, научный сотрудник, у1сы1а128@таИ.гы,
«Санкт-Петербургский, Федеральный исследовательский центр РАН» (СПб ФИЦРАН), Санкт-Петербург, Россия
Проведено обследование территории спортивно-стрелкового клуба «Олимпиец», расположенного в северной части Санкт-Петербурга. Исследован участок, на котором осуществляется стрельба свинцовой дробью по летающим мишеням — тарелочкам. Определено содержание свинца в почве, поверхностной и грунтовой воде, оценено состояние растительного покрова. В настоящее время отсутствуют санитарные правила, позволяющие оценивать состояние объектов, функционирование которых связано с загрязнением окружающей среды. На участке, где осуществляется стрельба свинцовой дробью по летающим мишеням, содержание валовой формы свинца в почве очень высокое и превышает значение допустимой концентрации в десятки и сотни раз. В то же время содержание свинца в поверхностной и грунтовой воде на территории стрельбища вследствие образования оксидной пленки на поверхности каждой отдельной дробинки практически соответствует природному фону или незначительно превышает его. При полевом обследовании территории стрельбища и прилегающего к нему лесного массива установлено относительно слабое влияние свинцовой дроби на биоценозы. Экотоксикологические исследования проб воды и почвы, проведенные методами элюатного и контактного биотестирования с использованием различных биотестов, не выявили наличия значительной токсичности проб. При отсутствии нормативной базы: требований и ограничений к содержанию и эксплуатации объектов, деятельность которых связана с загрязнением природной среды, обеспечение нормального функционирования экосистем, экологической безопасности территорий и здоровья людей — основополагающее (приоритетное) направление.
A study of the sports shooting club "Olympiez" territory located in the northern part of St. Petersburg was carried out. The area where lead shot is fired on flying clay pigeon targets has been investigated. The content of lead in soil, surface and ground water was determined; the condition of vegetation cover was estimated. Currently, there are no sanitary rules that allow assessing the condition of facilities whose operation is associated with environmental pollution. On the territory where lead shot is fired on flying targets, the content of total forms of lead in the soil is very high and exceeds the maximum permissible concentration by dozen and hundreds of times. At the same time, the lead content in surface and ground water at the shooting range corresponds to the natural background or slightly exceeds it due to the formation of an oxide film on the surface of each individual pellet. During a field survey of the shooting range territory and the adjacent forest, a relatively weak effect of lead shot on biocenoses was established. The ecotoxicological laboratory studies of water and soil samples, carried out by eluate and contact biotesting methods using various bioassays, did not reveal the presence of significant toxicity of the samples. Because of absence of sanitary and environmental standards, namely: requirements and restrictions on the maintenance and operation of facilities such as a shooting range, the ensuring of normal functioning ecosystems, the environmental safety of territories and human health is a priority and an important task.
Ключевые слова: стрельбище, свинец, биотестирование, геохимические особенности, экологическое состояние.
Keywords: shooting range, lead, biotesting, geochemical features, ecological state.
6
Введение
Спортивно-стрелковый клуб (ССК) «Олимпиец» расположен в северной части Санкт-Петербурга и занимает площадь 15 га. Он является первой стрелковой площадкой в Санкт-Петербурге, внесенной во Всероссийский реестр объектов спорта
Министерства спорта РФ, и функционирует на местности уже более 60 лет (рис. 1).
Площадка предназначена для олимпийских видов стрельбы, включая стрельбу свинцовой дробью по летающим мишеням. Часть территории, на которой осуществляется стрельба свинцовой дробью, носит название «стрельбище». Террито-
рия вплотную примыкает к парку «Со-сновка», бывшему лесопарку с тем же названием. Участок с трех сторон окружен лесными насаждениями.
С эколого-геохимической точки зрения участок стрельбища на территории ССК является уникальным объектом. Осуществление данного вида спортивной деятельности обусловливает значительное загрязнение почв свинцом. В то же время к настоящему моменту не разработаны требования по содержанию и эксплуатации объектов, деятельность которых связана с загрязнением среды обитания. При отсутствии или несовершенстве нормативной базы (требований) по экологической оценке и эксплуатации подобных объектов поиск эффективных и надежных методов экологического контроля является необходимым и важным направлением.
Методы, результаты и обсуждение
Цель работы — оценить экологическое состояние территории, установить степень загрязнения почв, а также поверхностной и грунтовой воды свинцом для получения информационной основы по совершенствованию методов контроля и требований к содержанию и эксплуатации объектов, деятельность которых связана с загрязнением среды обитания. В задачи работы входило обследование территории ССК, и прежде всего стрельбища, отбор и
анализ проб воды и почвы, оценка состояния растительного покрова, проведение биотестирования проб.
На обследуемой локальной территории с участка стрельбища титановым буром осуществлен отбор проб почвы с глубины 0—5 см и 5—20 см согласно ГОСТ 17.4.4.02—2017. В отобранных пробах почв дробинки видны невооруженным глазом. Пробы природной воды были отобраны из водоема, расположенного в восточной части территории, пробы грунтовой воды из имеющейся на территории ранее пробуренной скважины в центральной части стрельбища. Анализы по определению свинца в воде выполнены атом-но-абсорбционным методом, а в почве — атомно-эмиссионным методом в аккредитованной лаборатории ФГУП ВНИИ метрологии им. Д. И. Менделеева.
Результаты определения валовых форм свинца показали наличие в пробах почв огромного количества свинца, содержание которого в центральной, наиболее загрязненной свинцовой дробью части стрельбища, достигало 11,2—12,8 г/кг, что превышает в 350—400 раз утвержденные значения ОДК для почв супесчаного и песчаного гранулометрического состава. Максимальные количества свинца зафиксированы на глубине 5—20 см. Это обусловлено тем, что за полтора-два года до проведения исследований на наиболее
7
О ^
т О ш
загрязненную центральную часть стрельбища был завезен плодородный грунт и выполнен посев многолетних трав.
Содержание свинца в поверхностной воде составляет 0,003 мг/л, в грунтовой воде — 0,025 мг/л, что практически соответствует верхним значениям природного фона, который по сообщению Давыдовой С. В. составляет 0,001—0,023 мг/л [1]. Подобные, относительно низкие концентрации свинца в природной и грунтовой воде стрельбища мы связываем со способностью свинцовой дроби образовывать на поверхности каждой отдельной дробинки оксидную пленку, исключающую растворение и поступление свинца в окружающую среду. Вследствие этого, несмотря на значительное содержание валового свинца в почве стрельбища, в грунтовой и поверхностной воде (в водоеме) не наблюдается высокого уровня содержания свинца. Следует отметить, что дробовой свинец в окружающей среде не активен. Он образует в природных условиях, как правило, нерастворимые в воде устойчивые соединения, которые обычно не включаются в природный круговорот.
В настоящее время степень загрязнения природной среды принято оценивать по кратности превышения предельно допустимых и ориентировочно допустимых концентраций, классу опасности веществ, допустимой повторяемости концентраций
заданного уровня [2]. Как правило, состояние компонентов природной среды находится в прямой зависимости от содержания загрязняющих веществ. Тем не менее в практике оценки состояния объектов природной среды могут встречаться различные нестандартные отклонения, затрудняющие получение адекватной и корректной оценки их состояния.
В основе действующих нормативных документов лежат конкретные значения, ограничивающие содержание свинца в объектах окружающей среды, производственном и продовольственном сырье, продуктах питания, промышленных отходах. Однако для таких объектов, как стрельбище нормативные документы, регламентирующие содержание свинца в почве, в нашей стране отсутствуют. Они не отражены в недавно вышедших новых нормативных документах СанПиН 1.2.3685—21 и СанПиН 2.1.3684—21 [3, 4], отсутствуют в зарубежных источниках, а также в литературе по управлению качеством почв [5—7]. В таблице 1 представлены нормативы и среднее содержание свинца в объектах природной среды.
Свинец в природных водах заповедников, по данным Росгидромета за 2018 год, содержится в концентрациях 0,0013— 0,0031 мг/л [8], в бытовых сточных водах содержание свинца составляет в среднем 0,48 мг/л, в осадке метантенков — 2 мг/кг.
Таблица 1
Нормативы и среднее содержание свинца в объектах природной среды: почве и в различных видах вод
Объект Единица измерения Показатель Класс опасности Нормативный документ, литературный источник
Почва — ОДК, валовое содержание с учетом фона мг/кг 32—130* 1 СанПиН 1.2.3685—21
Вода питьевой системы, подземных и поверхностных водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования — ПДК мг/л 0,01 2 СанПиН 1.2.3685—21
Вода рыбохозяйственного значения мг/л 0,006 2 Приложение к Приказу Министерства сельского хозяйства № 552 от 13.12.2016
Среднее содержание в различных типах почв мг/кг 4—42 «Свинец в окружающей среде» [9]
Среднее содержание в поверхностных водах мг/л 0,001—0,023 Давыдова С. В. [1]
8 * — Показатель для песчаных и супесчаных почв.
Особенности его поведения в различных природных средах рассмотрены в монографии «Свинец в окружающей среде» [9].
Свинец, присутствующий в почве в виде нерастворимых соединений, не способен оказывать вредного влияния на компоненты природной среды и в почвах стрельбища находится в виде относительно инертного металла. В таком виде он практически не способен проникать в живые организмы: растения, животных и человека. Неоднозначность применения к данному объекту действующих нормативов (ПДК, ОДК) обусловливает необходимость разработки методов, основанных на принципиально иной основе, а именно на оценке состояния и особенностей функционирования экосистем. Растения и животные являются важными элементами биологического мониторинга и наиболее чувствительными индикаторами состояния природной среды.
Экологические критерии следует рассматривать как меру антропогенного воздействия на экосистемы, при которой сохраняются или не выходят за пределы естественных колебаний основные функциональные характеристики живых обитателей: устойчивость, видовое разнообразие, общее состояние растительного покрова, продуктивность и другие показатели.
При проведении визуального обследования территории ССК зафиксировано более 60 видов травянистых, древесных и кустарниковых растений. На разных участках, в зависимости от рельефа территории, гидрологического режима, освещения и условий эксплуатации участков, видовой состав растений различается.
Общее состояние растительного покрова удовлетворительное. Преобладающими видами травянистых растений на территории стрельбища являются злаки. Проективное покрытие на разных участках неодинаково и изменяется в зависимости от эксплуатации конкретного участка. Участков, лишенных растительности, на период проведения обследования зафиксировано немного. Они находятся в основном в местах, где отмечено падение большого количества тарелочек-мишеней. На участке стрельбища, примыкающем к лесному массиву и не затронутом стрельбой, где травостой не скашивается, наблюдается естественное возобновление сосны обыкновенной 2—4-летнего возраста, а также
березы и ивы. Семена этих деревьев заносятся на участок из прилегающего л есного массива ветром. Известно, что хвойные породы наиболее чувствительны к загряз -нению среды, тем не менее состояние обнаруженного самосева вполне удовлетворительное. На территории стрельбища, не затронутой стрельбой, наблюдаются следы жизнедеятельности ежей и кротов. Зафиксированы характерные поверхностные повышения грунта, вынесенного кротами на поверхность почвы из более глубоких слоев.
В санитарной зоне стрельбища, в парке, среди древесных растений доминируют сосна обыкновенная и береза бородавчатая. Состояние лесного массива удовлетворительное, напочвенный покров в нормальном состоянии. Лесной опад (лесная подстилка) имеет мощность 1—2 см, что соответствует зональным лесным массивам, произрастающим в естественных не нарушенных условиях. В насаждении, несмотря на определенное периодическое шумовое воздействие, проживают белки и птицы. Лесная экосистема находится в функционирующем состоянии. В насаждении, несмотря на периодическое шумовое воздействие, встречены белки и птицы. Некоторые незначительные отклонения в состоянии древесных растений обусловлены негативным влиянием мегаполиса, включающем атмосферное загрязнение и повышенные рекреационные нагрузки.
Экотоксикологическая оценка проб воды и почвы была проведена методами элюатного биотестирования по аттестованным методикам с использованием следующих тест-организмов: дафний — Daphnia magna Straus (ФР 1.39.2007.03222), инфузорий — Paramecium caudatum (ФР 1.39.2015.19243. ПНД Ф Т 16.2:2.2—98) и овса — Avena sativa (МР 2.1.7.2297—07). Контактное биотестирование проведено путем посева семян пшеницы Triticum vulgaris непосредственно на субстрат по методике ФР.1.39.2006.02264.
Результаты элюатного биотестирования проб воды и почвы представлены в таблице 2.
Биотестирование на дафниях выявило наличие острой токсичности в пробе почвы с глубины 5—20 см (А = 99,3 %). Токсичность исчезала при разбавлении вытяжки в 10 раз. В д ругих пробах почв и воды токсичность на данном тест-организме
Ф О Ф
О
О -1
9
Таблица 2
х Результаты элюатного биотестирования проб
Вид проб, глубина отбора почв, см Смертность (A) Daphnia magna, % Индекс токсичности (Т) Paramecium caudatum, группа токсичности Фитоэффект (Е) Avena sativa, %
Природная вода Грунтовая вода Почва, 0—5 Почва, 5—20 0,7 0,7 22,0 89,3 0,19 ± 0,04 I 0,25 ± 0,04 I 0,11 ± 0,02 I 0,21 ± 0,04 21,9 ± 1,1 6,1 ± 0,3 13,7 ± 07 32,3 ± 1,7
Примечание: погрешность в пределах норматива методик; при показателе смертности (А) Daphnia magna более 50 % проба является токсичной; I группа для теста по Paramecium саЫаШт (Т) является допустимой степенью токсичности; фитоэффект фиксируется при значениях (Е) выше 20 %.
Таблица 3
Результаты контактного фитотестирования почв
Вид проб, глубина Всхожесть пшеницы Triticum vulgare L Длина корней пшеницы Triticum vulgare L Степень токсичности
отбора почв, см Среднее значение, % Ni, % Средняя длина, мм N2, %
Контроль 96,7 ± 1,18a — 36,7 ± 3,44a — —
Почва, 0—5 83,3 ± 4,25b -13,9 18,6 ± 1,02b -29,3 IV (малотоксичная)
Почва, 5—20 87,5 ± 5,10b -9,5 24,9 ± 1,02е -32,2 IV (малотоксичная)
Примечание: средние значения ± стандартные отклонения; N — степень контролируемого параметра (всхожесть семян и длина корней) в сравнении с контролем; различные латинские буквы означают достоверное различие величин.
10
не была выявлена. При биотестировании на инфузориях степень токсичности во всех исследуемых пробах оказалась допустимой. Слабый фитотоксический эффект, выявленный на семенах овса в воде из водоема и в почве на глубине 5—20 см, исчезал при разведении проб в 10 раз. По результатам элюатного биотестирования пробы воды и почвы относятся к малотоксичным.
Контактное фитотестирование, проведенное на семенах пшеницы, выявило наличие слабой токсичности (IV степень) в исследуемой почве. Результаты контактного биотестирования представлены в таблице 3.
Заключение
Исследования, проведенные на территории стрельбища ССК «Олимпиец», позволяют сделать следующие выводы.
— Содержание валовых форм свинца в почве на территории стрельбища очень высокое и превышает значения ОДК в 350—400 раз. Содержание свинца в поверхностной и грунтовой воде вследствие образования оксидной пленки на поверхности дроби практически соответствует природному фону либо незначительно превышает его.
— Полевое обследование территории свидетельствует об относительно слабом воздействии свинцовой дроби на биоценозы ССК и их удовлетворительном состоянии.
— Экотоксикологические исследования, проведенные с использованием различных биотестов, не выявили наличия значительной токсичности в пробах.
Для стрельбищ отсутствуют требования и ограничения по их содержанию и эксплуатации. Нами предлагается определять
состояние объекта на основе экосистем-ного подхода — оценивать состояние и функционирование экосистем как на самом стрельбище, так и на прилегающих к нему территориях и далее судить по нему о безопасности и безвредности для человека факторов среды обитания. Приоритетными направлениями должны являться контроль за состоянием компонентов природной среды, прогноз возникновения и развития возможных негативных экологических ситуаций, оценка риска для здоровья факторов среды и своевременное
научно обоснованное принятие управленческих решений по их предотвращению.
В заключение отметим, что накопление и анализ нестандартных фактов и ситуаций позволит яснее понять сложность функционирования экосистем в меняющихся условиях окружающейся среды и даст возможность для разработки и совершенствования нормативной базы — требований и ограничений к содержанию и эксплуатации объектов, деятельность которых связана с загрязнением природной среды на локальных участках.
а> о ф
О
О -1
Библиографический список
1. Давыдова С. В. Доклад о свинцовом загрязнении окружающей среды и его влиянии на здоровье населения. Государственный Комитет РФ по охране окружающей среды. — М.: РЭФИА, 1997. — 48 с.
2. Капелькина Л. П. Проблемы нормирования загрязняющих веществ в почвах. Санитарно-гигиенические и экологические аспекты // Ресурсный потенциал почв — основа продовольственной и экологической безопасности России. — 2011. — С. 402—404.
3. СанПиН 1.2.3685—21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». — URL: https://base.garant.ru/ 400274954/, дата доступа: 02.05.2022.
4. СанПиН 2.1.3684—21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий». — URL: https://base.garant.ru/400289764/2021, дата доступа: 02.05.2022.
5. Пашков У. В., Фомин Г. С., Красный Д. В. Международные стандарты ИСО 14000. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1997. — 464 с.
6. Фомин Г. С., Фомин А. Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам: Справочник. — М.: Изд-во «Протектор», 2001. — 304 с.
7. Управление качеством городских почв (под общей ред. член-корр. РАН С. А. Шобы и д. б. н. А. С. Яковлева). — М.: МАКС-Пресс, 2010. — 96 с.
8. Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2018 г. / под ред. проф. Г. М. Черноголовой. — М.: Росгидромет, 2019. — 98 с.
9. Свинец в окружающей среде / отв. ред. В. В. Добровольский. — М.: Наука, 1987. — 179 с.
10. Bardina T. V., Chugunova M. V., Kapelkina L. P., Bardina V. I., Gerasimov A. O. Ecological State Assessment of Urban Soils by Bioassay // Water Air Soil Pollution. — 2022. — Vol. 233. — р. 7.
ECOLOGICAL AND GEOCHEMICAL FEATURES OF THE SPORTS AND SHOOTING CLUB TERRITORY IN SAINT PETERSBURG
L. P. Kapelkina, Doctor Habil. (Biology), chief researcher, kapelkina @mail.ru, T. V. Bardina, Ph. D, senior researcher, [email protected], A. O. Gerasimov, Ph. D. (Biology), senior researcher, [email protected], N. V. Mayachkina, Ph. D. (Biology), senior researcher, [email protected], V. I. Bardina, researcher, [email protected],
St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia
References
1. Davydova S. V. Doklad o svincovom zagryaznenii okruzhayushchej sredy i ego vliyanii na zdorov 'e naseleniya Gosudarstvennyj Komitet RFpo ohrane okruzhayushchej sredy. [Report on lead pollution in the environment and its impact on public health. State Committee of the Russian Federation for Environmental Protection]. Moscow: REFIA, 1997. 48 p. [in Russian].
11
2. Kapelkina L. P. Problemy normirovaniya zagryaznyayushchih veshchestv v pochvah. Sanitarno-gigienicheskie i ekologicheskie aspekty [The problems of regulation of pollutants in soils. Sanitary-hygienic and ecological Q aspects]. Resource potential of soils — the basis of food and environmental safety in Russia. St. Petersburg.
g 2011. P. 402—404 [in Russian].
^ 3. SanPiN 1.2.3685—21 " Gigienicheskie normativy i trebovaniya k obespecheniyu bezopasnosti i (ili) bezvred-
O nosti dlya cheloveka faktorov sredy obitaniya" ["Hygienic standards and requirements for ensuring the safe-
ty and (or) harmlessness of environmental factors for humans"]. URL: https://base.garant.ru/400274954/, дата доступа: 02.05.2022 [in Russian].
4. SanPiN 2.1.3684—21 "Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k soderzhaniyu territorij gorodskih i sel'skih poselenij, k vodnym ob'ektam, pit'evoj vode i pit'evomu vodosnabzheniyu, atmosfernomu vozduhu, pochvam, zhilym pomeshcheniyam, ekspluatacii proizvodstvennyh, obshchestvennyh pomeshchenij, organizacii iprovedeniyu sanitarno-protivoepidemicheskih (profllakticheskih) meropriyatij" ["Sanitary and epidemiolog-ical requirements for the maintenance of the territories of urban and rural settlements, for water bodies, drinking water and drinking water supply, atmospheric air, soils, residential quarters, operation of industrial, public quarters, organization and implementation of sanitary-antiepidemic (preventive) events"]. URL: https://base.garant.ru/400289764/2021, дата доступа: 02.05.2022 [in Russian].
5. Pashkov U. V., Fomin G. S., Krasny D. V. Mezhdunarodnye standarty ISO 14ÜÜÜ [International standards ISO 14000]. Moscow: IPK Standards Publishing House, 1997. 464 p. [in Russian].
6. Fomin G. S., Fomin A. G. Pochva. Kontrol' kachestva i ekologicheskoj bezopasnosti po mezhdunarodnym standartam. Spravochnik [The soil. The quality control and environmental safety according to international standards. Reference book]. Moscow: Publishing house "Protector", 2001. 304 p. [in Russian].
7. Upravlenie kachestvom gorodskih pochv (pod obshchej red. chlen-korr. RANS. A. Shoby i d.b.n. A. S. Yakov-leva) [Quality management of urban soils (under the general editorship of S. A. Shoba and A. S. Yakov-lev)]. Moscow: MAKS-Press, 2010. 96 p. [in Russian].
8. Obzor fonovogo sostoyaniya okruzhayushchejprirodnoj sredy na territorii stran SNGza 2Ü18g. (pod red. prof. G. M. Chernogolovoj) [A review of background conditions of natural environment in the CIS countries territory through 2018 year. Ed (s) by G. M. Chernogolova]. Moscow: Roshydromet, 2019. 98 p. [in Russian].
9. Svinec v okruzhayushchej srede (otv. red. V. V. Dobrovol'skij). [The lead in the environment (responsible editor V. V. Dobrovolsky)]. Moscow: Nauka, 1987. 179 p. [in Russian].
10. Bardina T. V., Chugunova M. V., Kapelkina L. P., BardinaV. I., Gerasimov A. O. Ecological State Assessment of Urban Soils by Bioassay. Water Air Soil Pollution. 2022. 233, 7.
12
