CC BY
426
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 1 (23) 2013. с. 102-112.
МЕТОД ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬ ПО ИНДЕКСУ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ
Николай Александрович Богданов Институт географии РАН, г. Москва Юрий Сергеевич Чуйков Астраханский государственный университет, г. Астрахань
[email protected] Владимир Семенович Рыбкин Астраханская государственная медицинская академия, г. Астрахань
Геоэкология, диагностика земель, тяжелые металлы, почвы
В статье излагается методика диагностики земель по индексу загрязнения почв LAND EVALUATION METHOD WITH THE HELP OF INDEX OF SOIL POLLUTION
Nikolay Aleksandrovich Bogdanov Institute of geography, RAS, Moscow Yuriy Chuikov Astrakhan State University, Astrakhan [email protected] Vladimir Semenovich Rybkin Astrakhan State Medical Academy, Astrakhan
Geoecology, diagnosis of land, heavy metals, soil
In the article describes methods of diagnosis index of land soil pollution
Трансформации окружающей среды особенно заметны на территориях, освоенных градостроительством. Ландшафт здесь «обогащается» не только архитектурным рельефом (формы зданий и сооружений и др.), который изменяет характер перераспределения потоков воздуха, тепла, влаги, минеральных и органических веществ. Возникает новый уровень организованности ландшафта. В многоуровенном функционировании урбанизированной территории принимают участие промышленные предприятия, транспортные средства, объекты теплоэнергетики и прочие техногенные объекты. Под таким функционированием подразумевается взаимодействие природных и антропогенных компонентов урбосреды а также между ними и окружающими землями.
В таком обновленном качестве ландшафт нередко подвергается функциональным «расстройствам», обусловленным особенностями работы новых структурных компонентов урбосреды. Изменениям исходного состояния подвержены, прежде всего, атрибуты поверхностной морфолитосистемы - органо-литогенной основы ландшафта (физико-механические и химические свойства, токсикологические и прочие характеристики грунта). Почвы превращаются в полигенетический комплекс рыхлых отложений.
Функционирование урбанизированных территорий сопровождается циркуляциями возникающих при этом техногенных литопотоков - потоков обломочного материала, тяжелых металлов и минералов, взвесей, химических веществ и их форм. Например, в химически агрессивной городской среде (часто формируемой жидкими, твердыми и газообразными отходами) развиваются оползни, суффозия и карст; разрушаются
техногенные объекты. Ухудшается и гигиеническая сторона качества жизни. Битуминозные и кислотные испарения от разливов на почве поллютантов, метилирование ряда токсичных микроэлементов, возгонка паров ртути и другие опасные явления негативно сказываются на состоянии сопредельных сред, трофических цепей и здоровье человека.
Анализ химических преобразований морфолитосистемы позволяет не только фиксировать трансформации элементного состава, объема и динамических характеристик техногенных литопотоков, обусловленных изменчивостью технологии эксплуатации антропогенных объектов, но диагностировать качество земель и наблюдать количественные стороны превращения освоенных территорий из одного в другое экологическое их состояние [7, 8].
Выявление тенденций пространственно -временной изменчивости состояния среды обитания для оценки качества жизни, в том числе и в эколого -гигиеническом аспекте -одна из фундаментальных задач наук о земле. Проблема является предметом исследования не только географии, геологии, но и гигиены. Данный аспект и в антропогенной геоморфологии представляется одной из приоритетных отраслей, которая нуждается в развитии.
Новое научное направление можно назвать экохимической геоморфологией. Широкое применение в ней найдут, помимо используемых ныне методов, и химические исследования, а также методические приемы физиологии и гигиены. В арсенале методов важное место займет эколитодиагностика - как способность распознавания экологогигиенического состояния земель на основе оценки и фиксирования энергомассопереноса (метаболизма) в зоне взаимодействия природных и техногенных факторов. Оценки опираются на закономерности литодинамики - перераспределение, рассеяние и накопление вещества литопотоков в биосфере [3].
В отношении химизма морфолитосистемы, перефразируя суть основных задач диагностики географической среды, сформулированных А.А. Григорьевым [11], выделим ключевые проблемы. Изучения требуют: 1) химические и токсикологические
характеристики, свойства пород и отложений; 2) обмен (метаболизм, литодинамика) и 3) баланс веществ. Первая из проблем позволяет судить о: а) приоритетных химических соединениях, формирующихся и накапливающихся в данных геоморфологических условиях; б) долгопериодных, сезонных и внутрисезонных изменениях химического комплекса пород и отложений; в) достижении экстремальных и фоновых (усредненных) уровней развития химических процессов в морфолитосистеме. Вторая касается ее «физиологии» и направлена на выявление: а) процессов, создающих химическую структуру; б) влияния исходных или приобретенных химических свойств морфолитосистемы на сопредельные среды и здоровье человека. Третья - тесно взаимосвязана с предыдущими проблемами, поскольку призвана оценить баланс химических веществ в одном из важнейших компонентов географической среды - в ее органо-литогенной основе [4].
Химизм морфолитосистемы во многом определяет и эколого -гигиенический аспект состояния территорий. Интенсивность техногенеза зачастую настолько высока, что организм человека не успевает адаптироваться к новым химическим условиям. Ответная реакция организма на ухудшение медико-экологической ситуации нередко проявляется в патологических состояниях, в том числе и в онкологических заболеваниях. Накопление в грунтах, выполняющих определенные формы рельефа, тяжелых металлов (РЬ, Н^, Сё, Ы, V, N1, Би и др.), Аб, иных высокотоксичных веществ, обладающих способностью к кумуляции в организме, вызывает экологически, а по существу - геоморфологически обусловленные заболевания, выявляемые эколитодиагностикой. За единицу изучения принимается элементарный ландшафт или элемент рельефа, в пределах которого обнаруживаются барьеры накопления тех или иных веществ, влияющих на здоровье человека. В частности - для Гурьевской области, графики зависимостей между
локализацией онкопатологий и распространенностью сильнозасоленных низин соровых солончаков показали: с увеличением их площади растет заболеваемость населения раком пищевода. Для подвижных форм Ca и Mg выявлена менее четкая прямая онкологоэпидемиологическая зависимость [10]. Широко известен и повреждающий характер химического и физического воздействия биологически активных малых доз.
Загрязнение земель, особенно морфолитосистемы, оказывает выраженное воздействие на формирование популяционного здоровья населения, что особенно ощутимо на городских территориях. В первую очередь данное неблагополучное их состояние сказывается на детях. Интенсивное накопление токсичных микроэлементов и других поллютантов происходит еще в плаценте.
В результате, появляется комплекс нозологий: врожденные уродства, снижение иммунитета, развитие болезней с хронизацией патологического процесса, задержки умственного и физического развития. Вырастает поколение ослабленных людей, восприимчивых к инфекции, с высоким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний и онкопатологий. Среди взрослого населения растет частота онкологических процессов, химической гиперчувствительности и скрытых хронических отравлений, вторичных иммунодефицитов, хронических заболеваний систем органов дыхания и кровообращения, болезней печени и крови, дистрофических процессов.
Распространенность экологически (или геоморфологически) обусловленной патологии зависит от степени и длительности воздействия загрязненной окружающей среды на той или иной территории. Такое состояние городской среды вносит весомый вклад в развитие предболезненных и патологических состояний [13, 14].
В данном контексте, участки загрязненного литосубстрата могут идентифицироваться как геоморфологически проблемные зоны, таящие угрозу как жизни и здоровью населения, так сохранности и безаварийному функционированию антропогенных объектов. Превышение уровня нормативных концентраций химических веществ в почвах и рыхлых отложениях служит причиной вторичного загрязнения сопредельных сред (поверхностных и подземных вод, донных наносов водных объектов, атмосферного воздуха, биоты), снижает качество продуктов питания, а в конечном итоге -ухудшает здоровье человека [3, 7 -9, 13, 14].
Состояние измененной в урбосфере органо-литогенной основы рельефа с присущими ей токсикологическими характеристиками - один из многочисленных показателей качества жизни и санитарно-эпидемиологической безопасности. Она обеспечивается соответствием качества окружающей среды гигиеническим нормативам при условии отсутствия явных патологических, экологически обусловленных изменений здоровья населения. Риск неблагоприятного развития ситуации имеет при этом приемлемый уровень. Достижение такого уровня безопасности - главный момент в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия, которое способствует развитию социально-экономической среды, стимулирует духовную и физическую активность населения. Обеспечение такого рода благополучия неразрывно связано с качеством медико-экологической ситуации, управление которой опирается на рациональное природопользование и целенаправленное вмешательство в систему «состояние окружающей среды - здоровье человека». Одной из основ оптимизации такого вмешательства и является эколитодиагностика.
Для определения качества среды обитания множественные трансформации химических свойств органо-литогенной основы рельефа группируются в систему диагностических признаков антропогенного преобразования земель. Комплекс признаков представляется в виде трех основных классов трансформации химических свойств морфолитосистемы: 1) изменения исходного качества, 2) появление новых свойств, 3) формирование геохимических барьеров нового типа. Для каждого из трех выделенных классов диагностических признаков присущи свои определенные критерии оценки как
развития денудационно-аккумулятивных процессов, так и гигиенической опасности морфолитосистемы [4].
1. Изменение исходных, фоновых (в т.ч., природных) свойств, благодаря смещению вектора развития процессов в сторону преобладания техногенно обусловленных явлений, химических веществ, их изотопов и форм нахождения элементов (как правило, более токсичных, канцерогенных, мутагенных и миграционно активных):
а) кислотно-щелочной баланс (рН-реакция среды) - в кислотных условиях разрушаются цементирующие связи между минеральными частицами отложений, растворяются карбонатные породы, развиваются карст, суффозия, обвалы, сели, оползни; в щелочных грунтах депонируются тяжелые металлы, придающие морфолитосистеме токсичные, гигиенически опасные свойства;
б) защита рельефа от деформаций уплотнением грунта химическими веществами
- хемогенное рельефообразование (корки до 0,5 м и натеки в заброшенных горных выработках, где из насыщенных растворов кристаллизуются >30 техногенных новообразований - минералов: глоккерит, познякий, ксенасит и т.п.);
в) замедление денудации при определенных концентрациях в грунте, например -битуминозных веществ, благодаря увеличению связности частиц и густоты проективного покрытия в связи с интенсификацией роста растений (в отдельных случаях);
г) ухудшение гигиенического состояния рыхлых отложений, снижающее уровень
санитарно-эпидемиологического благополучия населения - увеличение доли опасных для здоровья живых организмов и миграционно подвижных форм химических веществ: металлоорганических соединений, низкотемпературных токсичных термоформ ^, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ: бенз(а)пирена-БП и др.),
легкорастворимых солей (хлоридов, сульфатов и др.), изотопов макро - и микроэлементов и др.
2. Появление новых свойств — новообразований и химических веществ, не характерных прежде для данной территории, и гигиенически опасных:
а) природно-антропогенные рыхлые образования в результате искусственного перераспределения грунтовых масс. Появление «техноземов», «урбаноземов», «урбик»-прослоев в грунте на интенсивно осваиваемых территориях;
б) чуждые ингредиенты или ксенобиотики (несовместимые с жизнью вещества), негативно влияющие на эколого-гигиеническое состояние земель. К опаснейшим из них относятся: гептил, диоксины, фураны, полихлорбифенилы, гексахлоран, пестициды, тяжелые металлы, редкие и радиоактивные элементы;
в) новые критерии темпов осадконакопления - реперы: прослои радиоактивных элементов, датирующие определенные события - ядерные взрывы или аварии на АЭС; трассеры потоков наносов и индикаторы динамически застойных зон, угрожающих здоровью экосистем и санитарно-эпидемиологическому благополучию населения. В качестве примера могут служить очаги накопления загрязняющих веществ в донных наносах и поверхностном микрослое водных объектов, где ослабление сил поверхностного натяжения (например, присутствием синтетических поверхностно активных веществ-СПАВ) обеспечивает повышенные темпы седиментации оседающих из атмосферы или флотирующих частиц;
г) специфические трассеры энергомассопереноса. Наиболее распространенный в урбосфере ПАУ-канцероген бенз(а)пирен, по существу, включен в состав литопотоков. Микрочастицы БП адсорбируются тонкодисперсными наносами и взвесями; накапливаются в грунте на механических, физико-химических, биохимических барьерах (седиментационных, кислородных, щелочных, сорбционных и др.). Нахождение БП в определенных горизонтах разреза рыхлых отложений свидетельствует также и о хороших фильтрационных свойствах верхней толщи осадков (пески). Накопление сульфидов железа («ордзанд») характеризует повышенную кислотность и промывной режим грунтов.
Засоление низин и аккумуляция в них определенного комплекса химических соединений указывают на характер движения склоновых масс и перераспределение веществ в системе водосборных бассейнов;
д) изменчивость активности экзодинамических процессов (плоскостной смыв, линейная эрозия, дефляция, фильтрация и т.п.), способность грунтов к самоочищению диагностируются по концентрации - рассеянию химических веществ, длительное и устойчивое поступление которых на рельеф прекратилось. Пример - деградация контрастных поверхностных литохимических аномалий Аб, ^, Pb, Zn и др. металлов в результате газификации котельных, перепрофилирования или закрытия промышленных предприятий [7];
е) избыточное накопление химических веществ в рыхлых отложениях на землях разного функционального назначения провоцирует: 1) денудацию, 2) аккумуляцию или создает 3) бронирующий эффект защиты рельефа от деформаций, определяет формирование принципиально новых геопатогенных очагов и зон в местах скопления разного рода отходов и других отправлений жизнедеятельности человека. С оздание региональных баз информации о фоновом содержании поллютантов как в биосубстратах человека (клинические ПДК [13]), продуктах питания, так и в жизненно важных природных средах, в частности - в морфолитосистеме, необходимо для биологического и медико-социального мониторинга.
3. Возникновение новых или усиление роли уже существующих геохимических барьеров: щелочные - на урбанизированных территориях, в районах функционирования предприятий стройиндустрии, черной металлургии и др. техногенных объектов; сорбционные - с изменением гранулометрического состава грунта; глеевые - в зонах подтопления; механические - на участках возникновения препятствий для перемещения грунта в зонах создания линейных и площадных положительных и отрицательных форм рельефа. Формирование комплексных техногенных барьеров: появление одного из них (например, механического - здания или дамбы, прорези фарватера или дороги) ведет к возникновению барьера другого типа (физико-химического или химического). Исследование образования таких барьеров относится к разряду мало изученных проблем.
Перечисленные диагностические признаки качества земель часто проявляются одновременно. Значительная часть изменений вызвана техногенными перемещениями грунта.
Экзогенные факторы окружающей среды и эндогенные процессы метаболизма в организме человека взаимосвязаны.
Арсенал приемов диагностики состояния территорий содержит важные инструменты
- интегральные показатели загрязнения почв и рыхлых отложений, позволяющие получать более или менее достоверные представления об уровне, структуре и степени накопления комплекса химических веществ (в, основном, микроэлементов). Расчеты опираются как на фоновые концентрации веществ, так и на гигиенические нормативы. Среди таких индикаторов, использующих фон, но обладающих гигиенически обоснованной шкалой опасности загрязнения, наиболее известен «суммарный показатель загрязнения почв микроэлементами (МЭ)» СПЗ или 2е [12]. В ряде случаев применяется индекс загрязнения «почв» ИЗП, использующий нормативные лимитирующие показатели [2, 5, 6].
Фоновые концентрации химических веществ, если они правильно и корректно определены, являются важными критериями санитарно-эпидемиологического благополучия населения. Жители данной местности исторически адаптированы к таким количествам веществ в рыхлых отложениях, а не к абстрактным, бессмысленным с гигиенической точки зрения, кларкам (в земной коре, литосфере, почвах Мира). Так, фоновые концентрации Zn, Си, Аб, Мп, N1, Со в почвах Астраханской области ниже в 1,82,3 раза их кларка в земной коре, а рассеяние ^ достигает 13,3 раз (табл. 1).
Приоритетные микроэлементы в почвах Астраханской области: кларки в
земной коре (Кз.к.), региональный фон (Ф), интенсивность рассеяния (Кз.к / Ф)
Элемент К з.к.* Ф[2] К з.к./Ф
мг/кг
Mn 1000 450 2,2
Сг 83 65 1,3
V 90 84 1,1
№ 58 25 2,3
Со 18 8 2,3
Си 47 23 2,0
Ag 0,07 0,05 1,4
2п 83 45 1,8
Pb 16 13 1,2
8п 2.5 2 1,3
А« 1.7 0,8 2,1
0,08 0,006 13,3
* Добровольский В.В. География микроэлементов: глобальное рассеивание. М.: Мысль, 1983
Однако широкое применение показателя 2с не исключает ряда недостатков, присущих результатам оценок, основанных на фоновых характеристиках. К существенным недостаткам относятся следующие моменты: а) изначальная
ориентированность 2е на атомно-эмиссионный приближенно-полуколичественный анализ не позволяет включать в расчеты количественно определяемые вещества (например, Н^, Сё, Лб, подвижные формы металлов, углеводороды, азотистые и др. соединения); б) неопределенность современного понятия «фон» («местный», «региональный», «загрязнения», «урбанизированный» и т.п.); в) зависимость объективности фоновых характеристик от множества субъективных факторов (правильность выбора фоновых участков, представительность и достоверность отбора проб, способ их хранения и подготовки к анализу; техническая оснащенность, аттестованность лабораторий, пределы обнаружения веществ, метод расчета фонового содержания - простое осреднение или вычисление генерального среднего; квалификация специалистов, производящих комплекс работ и т.п.); г) невозможность определения фона в связи со спецификой геологогеоморфологических и почвенно-геохимических условий; ^) субъективизм выбора расчетного спектра МЭ для отражения особенностей загрязнения территории (например, преимущественно природный и в меньшей мере техногенный генезис Бг, Т1, Мп, Бс, 2г, В и др. МЭ на землях древних песчаных аллювиально-морских равнин); е) изменения фоновых концентраций поллютантов (табл. 2).
Комплекс неопределенностей снижает результативность диагностики территорий с использованием показателей, использующих фон, в т. ч. и 2е [6].
Многолетняя изменчивость фоновых концентраций металлов (Сф) и значения 2е, рассчитанные с учетом исходного (1997 г.) и современного (2012 г.) фона (мониторинг
почв в районе АГК) *
Сф, год Металлы, мг/кг ге (2012)**
Мп Сг V N1 Со Си Ай Zn РЬ 8п Мо
1997 350 41 57 14 5 40 0,05 20 4 2 1 9,2 (4,9-27,4)
2012 250 80 47 18 8 48 0,08 50 15 2,5 1,2 2,3 ( от -0,3 до 13,1)
ИЗМЕНЕ] II ИЯ
2012 / 1997 0,7 2,0 0,8 1,3 1,6 1,2 1,6 2,5 3,8 1,3 1,2 Занижение гигиенической опасности - в 4 раза
* АГК - Астраханский газовый комплекс, 73 пробы в зоне АГК(0 -5) км;
** Zc: перед скобками - среднее, в скобках - диапазон значений, занижение опасности -отношение средних значений ге по зоне обследования при расчете на фон 1997 и 2012 гг.
Вычисления показателя ИЗП опираются на нормативные «реперы» (предельно и ориентировочно допустимые концентрации веществ - ПДК и ОДК, соответственно). Такого рода зонирование позволяет гигиенически обоснованно дифференцировать территорию по степени опасности проживания. Показатель вычисляется по формуле: ИЗП=Е1т(С1/Спдк)/п = Е‘т(Ко)/п , где в скобках - отношение содержания вещества в точке отбора пробы к нормативу (или Ко - коэффициент опасности), п - любое, но фиксированное на обследуемой площади количество ингредиентов. Данное условие обеспечивает сравнимость результатов оценки территории. По существу, ИЗП представляет собой интегральный уровень ПДК. Значения ИЗП >1,0 диагностируют «загрязненный» грунт и чем они выше, тем хуже состояние окружающей среды.
Следует избегать включения в один расчетный спектр токсиканты, взаимоподавляющие свое воздействие (например, Н§ и соединения серы), но использовать комплексы соединений, способствующие увеличению опасности загрязнения (например, Н§ и углеводороды).
Показатель ИЗП апробирован в разных ландшафтных и климатических условиях. Принцип его расчета позволяет диагностировать территорию, как методом ключевых профилей, так и по регулярной сети отбора поверхностных проб грунта на землях разного функционального назначения [2, 5, 6].
Метод ключевых профилей применен на более чем 100 км участке Николаевской ж/д в неоднородных геолого-геоморфологических и почвенно-геохимических условиях гумидного климата северной тайги с избыточным увлажнением и промывным режимом почв (Карельский перешеек). Специфика природных условий исключила возможность выбора единого регионального фона. Использование показателя 2е при диагностике полосы отвода линейного источника загрязнения было также невозможно. Показатель ИЗП обеспечил сравнимость результатов оценок. Для контрольных профилей построены модели зональности эколого-гигиенического их состояния. В отношении подвижных форм тяжелых металлов (N1, Сг, Си, 2п) установлено: подветренный сектор полосы отвода ж/д оказался в категории «загрязненного» грунта (удаление до 120 м); наветренная сторона - такое состояние земель наблюдалось в ближней зоне (в радиусе до 20 м -подщелачивание грунта от кислых рН =3 -4,5 до нейтральных значений рН =6,0). Барьер накопления - опушки леса, где рассеивание поллютантов затруднено (табл. 3).
Модель зонирования эколого-гигиенического состояния полосы отвода участков железной дороги «Санкт-Петербург - Бусловская» ______и «Советский - Приморск» на Карельском перешейке*_________
Зональность химического загрязнения в полосе отвода
Западная часть полосы (наветренная) Ж.Д. полотно Восточная часть по (подветренная) лосы
100-120 32 - 47 16 - 20 5 - 12 Зоны, м 3 -10 15 - 20 25 - 75 95 - 120
0,96 0,60 1,57 0,93 ИЗП 3,11 1,13 1,05 0,98
Проблемный Загрязн енный Проб- лемны й Категория загрязнени я грунта Загрязненный Проблемны й
Интегральная схема зональности загрязнения обобщенной полосы отвода
Зоны, м 3 - 12 15 - 20 25 - 75 95 - 120
ИЗП 2,02 1,35 0,87 0,97
Категория загрязнения грунта Загрязненный Проблемный
* в расчеты включены средние значения показателя ИЗП для подвижных форм
тяжелых металлов N1, 2п, Си, Сг
Метод оценок по регулярной сети отбора проб применен на урбанизированных территориях (20 поселков в дельте р. Волги). МЭ нормировались как на региональный фон, так и на гигиенически обоснованные уровни (для расчетов 2е и ИЗП, соответственно, в том числе - и на «целевой» безопасный уровень 0,3 мг/кг, принятый для в Западной Европе [1]). В расчеты ИЗП(VZnPbHgAs) включены главные ингредиенты спектра Zc(MnCrVNiCoCuAgZnPbSn) и высокотоксичные и Ав (табл. 4, рис.1).
Таблица 4
Соотношение статистических характеристик интегральных показателей загрязнения почво-грунта на территориях поселков ________________________в дельте Волги_________________________
Поселок, общее количество проб (К), площадь обследован ия* Соотношения характеристик показателей по категориям загрязнения грунта в градациях значений ИЗП** Аномалии с опасным уровнем загрязнения почв
<0,75 «чистый» 0,75-1,0 «проблемный» >1,0 «загрязненный» ИЗП >1,0 Zc >32
Мумра, 180, 11 км2, гк =0,95 ИЗПсредн.=0,51 ИЗПсредн.=0,85 ИЗПсредн=1,59 12 шт. 3 шт.
п =86% п =7,3% п =6,7%
Гп =0,84 Гп =0,40 Гп =0,93
Zc =7,9(-2,8 - 19) Zc =16,7(10,3 - 21,6) Zc =36,2(4,3 - 84)
Оранжереи , 102, 9,2 км2, ГК =0,79 ИЗПсредн=0,47 ИЗПсредн.=0,83 ИЗПсредн=1,20 6 шт. 5 шт.
п =88% п =6% п =6%
гп =0,86 Гп = -0,81 Гп =0,52
Zc =6,9(-0,6 - 18,2) Zc =24(4,9 - 65,6) Zc =32,5(10,9 - 44)
Трудфронт 65, 2,5 км2, гк =0,95 ИЗПсредн.=0,48 ИЗПсредн.=0,83 ИЗПсредн=1,29 5 шт. 1 шт.
п =78% п =14% п =8%
Гп =0,92 Гп = 0,52 Гп = -0,18
Zc =7,5(0,1 - 16) Zc =19,7(12 - 28) Zc =30,1(25,4 - 38,3)
* - гк - парная корреляция значений «ИЗП^о> по всей выборке проб (К);
** - п: доля проб в данной градации значений ИЗП,%; гп - корреляция значений «ИЗП^о для количества проб п в этой градации ИЗП; Zc - «среднее (амплитуда)» значений в пределах выборки проб, п.
Рис. 1. Структура распределения гигиенически опасных очагов загрязнения почв микроэлементами: с использованием показателей
Zc (а) и ИЗП (б)
1 - точки отбора проб почво-грунта и максимальные значения показателей в аномалиях, 2 - котельные, 3 - рабочие зоны промышленных и хозяйственных объектов: поселки Мумра, Товарный, Бакланий, Зюзино (Икрянинский район Астраханской области)
Исследованием статистически значимых количеств проб с гигиенически опасными уровнями загрязнения установлено: а) основные категории рангов шкалы гигиенической опасности показателей совпали (табл. 5); б) «чистый» грунт характеризовали до 88%, а «загрязненный» - 6-8% проб, независимо от площади поселков, что характерно и для крупных городов (Могилев, Псков, Иваново, Астрахань и др.); в) в градации «загрязненного» грунта тесная прямая зависимость (г =0,79-0,95) между значениями показателей может и отсутствовать (до г = -0,18), что свидетельствует о несоответствии количества и местоположения гигиенически опасных очагов накопления, выявленных данными показателями.
Таблица 5
Соотношение категорий химического загрязнения почвогрунта в значениях ___________________интегральных показателей ИЗП и 2е__________________________
Категории загрязнения ИЗП <0,75 «чистый» 0,75-1,0 «проблемный» >1,0 «загрязненный»
ге <16 «допустимая» 16-32 «умеренно опасная» >32 «опасная»
С помощью показателя ИЗП выявлено в 4 раза большее количество гигиенически опасных (ИЗП >1,0) очагов (диаметров до 300 м) накопления токсичных МЭ, чем таковых с использованием показателя Zc (ореолы в значениях Zc >32). Контуры аномалий ИЗП более четко, чем таковые Zc, фиксируют зоны влияния источников загрязнения.
Таким образом, можно заключить следующее.
1. Интегральный показатель ИЗП, опирающийся на гигиенические нормативы, зачастую безальтернативен и более результативен в диагностике эколого -гигиенического состояния территорий, чем показатели, использующие во многом субъективные данные о фоновом содержании веществ (например, Zc).
2. Принцип расчета ИЗП обеспечивает комплексный характер оценок и учет как химических (минеральных и органических веществ), так биологических и радиационных нормативных характеристик рыхлых отложений, в том числе и зарубежных аналогов.
3. Данная технология оценок представляет явное преимущество ИЗП перед другими интегральными показателями загрязнения почвогрунта. Она способствует адаптации отечественной с зарубежными системами нормирования и диагностики экологогигиенического состояния земель разного функционального назначения в различных природных условиях.
Литература
1. Бессонов В.В., Янин Е.П. Способы оценки и ремедиации загрязненных ртутью городских почв // Ртуть. Проблемы геохимии, экологии, аналитики. - М.: ИМГРЭ, 2005. - С.160-180.
2. Богданов Н.А. Экологическое зонирование: научно-методические приемы (Астраханская область). - М.: Едиториал УРСС, 2005. - 176 с.
3. Богданов Н.А. Эколого-литодинамический анализ последствий освоения прибрежной зоны: ЮгоВосточная Балтика // Очерки по геоморфологии урбосферы / отв. ред. Э.А. Лихачева, Д.А. Тимофеев - М.: Медиа-ПРЕСС, 2009. С. 217-244.
4. Богданов Н.А. Химические свойства морфолитосистемы и диагностика территорий //Антропогенная геоморфология: материалы XXXII Пленума Геоморфологической Комиссии РАН (г. Белгород, 25-29 сентября 2012 г.). М.; Белгород: ИД «Белгород», 2012. С. 173-177.
5. Богданов Н.А. Сравнение информативности интегральных показателей загрязнения почв тяжелыми металлами и другими микроэлементами // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2012. № 3(20). С. 126-131. (Казахстан, г. Семей: Изд-во «Тенгри»). Журнал зарегистрирован в Международном центре по регистрации сериальных изданий ISSN (ЮНЕСКО, Париж, Франция. Международный номер: ISSN 1991-8801)
6. Богданов Н.А. Результативность диагностики состояния территорий с использованием интегральных показателей загрязнения почв и грунтов, опирающихся на фон и гигиенические нормативы //«Нучно-методологические и законодательные основы совершенствования нормативно-правовой базы профилактического здравоохранения: проблемы и пути их решения» / Материалы Пленума Научного совета по экологии и гигиене окружающей среды Российской Федерации. РАМН, Минздравсоцразвития (Москва, 13-14 декабря 2012 г.) / под. Ред. акад. РАМН Ю.Ф. Рахманина. М.: ФГБУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина Минздрасоцразвития России, 2012. С. 69-72.
7. Богданов Н.А., Бармин А.Н., Иолин М.М. Анализ микроэлементного состава почвогрунта при диагностике изменчивости состояния урбанизированных территорий // Проблемы региональной экологии. 2011. № 4. С. 76-81.
8. Богданов Н.А., Миколаевская Е.Л., Морозова Л.Н., Чуйкова Л.Ю., Чуйков Ю.С. Санитарногигиеническое состояние территории Астрахани: химическое загрязнение. Астрахань: Нижневолжский экоцентр, 2011. - 204 с.
9. Богданов Н.А., Чуйков Ю.С., Шендо Г.Л., Рябикин В.Р. К вопросу об изменении санитарногигиенического состояния территорий и здоровья населения на примере Икрянинского района Астраханской области. // Астраханский вестник экологического образования. № 2(20), 2012. - С. 110-121.
10. Вопросы изучения геохимии ландшафтов. М.: Моск. филиал Геогр. Общ. СССР, 1975. 46 с.
11. Григорьев А.А. Закономерности строения и развития географической среды. Избранные теоретические работы. М.: Мысль, 1966. - 382 с.
12. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов по их содержанию в снежном покрове и почве. // Главное санитарно -профилактическое управление МЗ СССР. - Утв. 15 мая 1990 г. - № 5174-90. - М.: ИМГРЭ, 1990. - 15 с.
13. Рыбкин В.С., Чуйков Ю.С. Микроэлементозы как возможные и реальные экологически обусловленные заболевания в Астраханском регионе. - Астраханский медицинский журнал. № 1. 2012, с. 815.
14. Рыбкин В.С., Чуйков Ю.С., Богданов Н.А., Шендо Г.Л. Экологически обусловленные заболевания в Астраханской области // Материалы XI Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей / под ред. акад. РАМН, проф. Г.Г. Онищенко; акад. РАМН, проф. А.И. Потапова. Т. I. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителя и благополучия человека РАМН, 2012. С. 673-676.
