CC BY
46
УДК 550.47+504.53
ПРОБЛЕМА АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ БОЛЬШОГО
СОЛОВЕЦКОГО ОСТРОВА
Трофимова Анна Николаевна
аспирант 1 года обучения, 06.06.01 Биологические науки (Экология) ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» Россия, г. Архангельск Попова Людмила Федоровна д.б.н., к.х.н., профессор кафедры химии и химической экологии ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» Россия, г. Архангельск
Аннотация: Резкий рост потока туристов на территорию Соловецкого архипелага приводит к увеличению антропогенной нагрузки и химическому загрязнению почвенно-растительного покрова Большого Соловецкого острова. В рамках образовательного проекта «Комплексное развитие территории с уникальным природным и историко-культурным наследием на примере Соловецкого архипелага» были определены физико-химические параметры и проанализирован уровень загрязнения почв поселка Большой Соловецкий тяжелыми металлами (Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sr) и нефтепродуктами (НП).
В целом в поверхностном слое почв в основном накапливаются такие тяжелые металлы (ТМ) как Pb, Zn, Fe и Ti, в почвах отдельных территорий Mn и V. При этом установлено высокое содержание (1-607 ПДК) подвижных форм Pb, Zn и Cu. Для большинства исследуемых почв отмечается допустимый уровень загрязнения техногенными поллютантами (ТМ и НП), однако почвы отдельных пробных площадей можно отнести к чрезвычайно опасным.
Ключевые слова: Тяжелые металлы, нефтепродукты, почвы, остров Большой Соловецкий.
THE PROBLEM OF ANTROPOGENIC SOIL POLLUTION OF BOLSHOY SOLOVETSKY ISLAND
Trofimova Anna Nikolaevna
1st year Ph. D. student, 06.06.01 Biological sciences (Ecology) Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov» Russia, Arkhangelsk
Popova Ludmila Fedorovna
supervisor
d.b.s., c.ch.s., professor of chemistry and chemical ecology department Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov» Russia, Arkhangelsk
Annotation: The growth of tourism on the territory of Solovetsky Islands leads to increase in anthropogenic impact and chemical pollution of soil and vegetation cover on Bolshoy Solovetsky Island. As a part of educational project "Complex development of the territory with unique natural, historical and cultural heritage using Solovetsky Islands as an example" the Bolshoy Solovetsky settlement was estimated for physical-chemical parameters and tested for the level of soil pollution with heavy metals (Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sr) and oil-products.
All in all, the surface level may store such heavy metals as Pb, Zn, Fe and Ti, on some territories Mn and V can be found. Under these circumstances, a high concentration (1-607 TLV) of labile soil elements such as Pb, Zn and Cu has been found. An accepted level of anthropogenic pollution (with heavy metals and oil-products) was notices in almost all of the investigated territories; however soil in particular territories can be marked as highly dangerous.
Key words: heavy metals, oil-products, soils, Bolshoy Solovetsky Island
Соловецкий музей заповедник, как известно, включен в список объектов культурного наследия ЮНЕСКО. Экологический мониторинг природных сред Соловецких островов проводился неоднократно. Однако в настоящие время, актуальность исследований влияния антропогенной нагрузки на экологическое состояние окружающей среды Соловецких островов сильно возросла в связи с тем, что резко вырос поток туристов. Ежегодно Соловки посещает более 20 тысяч человек, поэтому большинство экосистем Архипелага испытывают все большую антропогенную нагрузку. Экологическую обстановку отягощает отсутствие сооружений водоочистки и мусоропереработки.
Основными техногенными поллютантами являются нефтепродукты (далее НП) и тяжелые металлы (далее ТМ), загрязняющими воду и почвенно-растительный покров.
Цель исследования - оценить влияние антропогенной нагрузки на уровень химического загрязнения почв поселка Большой Соловецкий.
Отбор почвенных проб осуществлялся в рамках образовательного проекта «Комплексное развитие территории с уникальным природным и историко-культурным наследием на примере Соловецкого архипелага» (Летняя школа на Соловках) в период с 1 по 10 июля 2015 года.
В поселке Большой Соловецкий было заложено 6 пробных площадей (далее 1111), характеризующихся различной антропогенной нагрузкой, в качестве контрольной (фоновой) - 1111 без антропогенной нагрузки. С этих 1111 были отобраны: образцы поверхностного слоя (0-20 см) почв согласно ГОСТ 17-4-4-02-84 [1].
Химический анализ отобранных образцов были выполнен на базе лаборатории биогеохимических исследований при кафедре химии и химической экологии Высшей школы естественных наук и технологий с использованием оборудования ЦК1 НО «Арктика» (САФУ) при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (уникальный идентификатор работ RFMEFI59414X0004).
Гранулометрический состав почв определяли методом отмучивания по общепринятой методике [2]. Кислотность почвенного раствора (рН водной вытяжки) -согласно ГОСТ 26423-85 [3], определение органического вещества - согласно ГОСТ 26213-91 [4].
Валовое содержание ТМ (Co, Ni, Mn, V, Pb, Zn, Cu, Fe, Cr, Ti, Sr) в почвах определяли методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) согласно М 049-1/04 [5] с использованием спектрофотометра «СЛЕКТРОСКАН-МАКС». Методом атомно-абсорбционной спектроскопии с применением атомно-абсорбционных спектрометров «ContrAA-700» и «AA-7000» определяли: содержание подвижных форм ТМ (Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Mn) согласно РД 52.18.289-90 [6] из ацетатно-аммонийной буферной вытяжки.
Определение массовой доли нефтепродуктов в пробах почв проводили флуориметрическим методом согласно ПНД Ф 16.1.21-98 [7] на анализаторе жидкости «Флюорат - 02».
Оценку экологического состояния почв поселка Большой Соловецкий ТМ и НП проводили по санитарно-гигиеническим показателям, таким как ПДК, так и с помощью биогеохимических коэффициентов и шкал экологического нормирования.
Анализ физико-химических параметров показал, что исследованные почвы поселка Большой Соловецкий имеют тяжелый гранулометрический состав (суглинистая), чем почва фоновой территории, рН водной суспензии исследованных почв в основном находится в пределах 7,11-7,78, при средних фоновых значениях 5,01 рН. В связи с тем, что почвы поселка имеют сдвиг рН в щелочную сторону, данный параметр является одним из ключевых в снижении миграции химических элементов и увеличении их аккумуляции по сравнению с природными почвами.
Содержание органического углерода довольно высокое и колеблется от 7,6 до 45,6 %. Такие высокие показатели могли стать результатом промышленного загрязнения (компоненты нефти и продукты ее крекинга, попавшие в почву и сорбированные почвенными частицами в местах разлива нефтепродуктов, углерод техногенного происхождения, попадающий в почву их строительного и бытового углеродсодержащего мусора, региональное загрязнение почв атмосферными углеводородными выбросами, выбросы технического углерода - сажи и др.). Кроме того это может быть связано с высоким содержанием торфа в почвах (ПП 4).
Анализ валового содержания (далее ВС) ТМ показал, что почвы 80% ПП сильно загрязнены Pb (2-318 ПДК) и 67% ПП - Zn (2-9 ПДК). На отдельных ПП наблюдается повышенное (до 1,5 ПДК) содержание Mn. Валовое содержание других ТМ ниже ПДК, поэтому по санитарно-гигиеническим показателям исследованные почвы по степени загрязнения ТМ можно отнести к категории «допустимая», исключение составляют ПП № 3 и 4 (Сухой Док). Их по уровню химического загрязнения следует считать «чрезвычайно опасными» из-за крайне высокого валового содержания ТМ первого класса опасности Pb и Zn. В целом, вследствие антропогенного воздействия в поверхностном слое почв поселка Большой Соловецкий в основном накапливаются РЬ, Zn, Fe и Т^ в почвах отдельных ПП - Mn и V. Ряд накопления ТМ в почвах исследованных ПП поселка Большой Соловецкий выглядит следующим образом: Pb ^п >Fe >Т >Mn >У >№ >Си >Со >а- ^г.
Рассчитанный на основе коэффициентов концентрации суммарный показатель загрязнения Хо , нормативно закрепленный в МУ 2.1.7.730-99 [8], показал на 67% ПП допустимый уровень загрязнения (1 < Хо < 15) ТМ по их валовому содержанию (Хо = 4-8), а на 33% ПП - опасный уровень загрязнения (33 < Хо < 128) ТМ по их валовому содержанию (Хо = 58-66).
Анализ содержания подвижных форм ТМ (далее ПФ) показал, что основные поллютанты почв поселка Большой Соловецкий - Pb, Zn и Си. Подвижными формами РЬ загрязнены (1,1-607 ПДК) почвы 100% ПП, Zn (1,1-13,5 ПДК) - 67% ПП, Си (1,1-3,0) -50% ПП. Отсутствует загрязнение ПФ ТМ: Mn, № и Со. Согласно суммарному показателю загрязнения (Хо) на 67% ПП допустимый уровень загрязнения (1< Хо <15) ТМ по их валовому содержанию (Хо = 1-7), а на 33% ПП - чрезвычайно опасный уровень загрязнения (Хо > 128) содержанию ПФ ТМ (Хо = 619-882).
Содержание нефтепродуктов в исследованных почвах колеблется от 25 мг/кг до 5813 мг/кг при норме в 300 мг/кг. Таким образом, уровень загрязнения НП большинства проанализированных почв можно считать допустимым, почвы Сухого Дока имеют от среднего до очень высокого уровня загрязнения НП.
Таким образом, первичное обследование почв Большого Соловецкого острова показало существенное влияние антропогенной нагрузки на химическое загрязнение почв,
поэтому данную работу необходимо продолжить. Для этого нужно провести поиск источников антропогенного загрязнения, осуществить закладку тест-полигонов для проведения эколого-химического мониторинга и разработки рекомендаций по улучшению экологической ситуации.
Список литературы:
1. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки почв для химического, бактериологического и гельминтологического анализа. Постановление Госкомитета СССР по стандартам от 19.12.1984, № 4731. - М.: Стандарт информ, 2008. - 8 с.
2. Ващенко, И.М. Практикум по основам сельского хозяйства. / И.М. Ващенко, К.П. Ланге, М.П. Меркулов. - М.: Просвещение, 1982. - 399 с.
3. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. Постановление Госкомитета СССР по стандартам от 08.02.1985, № 283. - М.: Изд-во Стандартов, 1985. - 10 с.
4. ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества. Постановление Комитета стандартизации и метрологии СССР от 29.12.1991, № 2389. Взамен ГОСТ 26213-84. - М.: Изд-во Стандартов, 1992. - 8 с.
5. М 049-П/04. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. СПб.: ООО НПО «Спектрон», 2004. 20 с.
6. РД 52.18.289-90. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. [Электронный ресурс]. Утвержден Государственным комитетом СССР по гидрометтиорологии. - М., 1990. -Режим доступа: http://www.libussr.ru/doc ussr/usr 16135.htm (дата обращения 10.12.2016)
7. ПНД Ф 16.1.21-98. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». - М. : НПФ «Люмэкс», 1998. - 17 с.
8. МУ 2.1.7.730-99. Методические указания: Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 7.02.1999: ввод. в действие с 05.04.1999. - М. 1999. - 20 с.
