CC BY
2Йассин Мохамед Йассин Сомиман, аспирант [email protected] Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия
РОЛЬ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИИ В СНИЖЕНИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СВИНЦОМ ПОЧВ В САДАХ ЕГИПТА
Зеленые насаждения, загрязнение, свинец, почва, сады, Египет.
Urban plants, pollution, lead, soil, garden, Egypt.
Введение. Антропогенные загрязнения почвы тяжелыми металлами, в том числе свинцом (Pb), который можно рассматривать как потенциально наиболее распространенный загрязнитель почвы в египетских условиях, в основном являются результатом промышленной деятельности. Исследованием таких загрязнений в последнее время уделяется особое внимание. Антропогенные тяжелые металлы, как считается, легко накапливаются в верхних слоях почвы. В результате возникает целый ряд экологических проблем, таких как токсикация растений и животных, накопление токсичных веществ в пищевой цепи, общее нарушение стабильности экосистемы и, как результат - многофакторное неблагоприятное воздействие на здоровье человека [6].
В настоящее время общество вынуждено вырабатывать ограничительные экологические нормы и разрабатывать стратегии сведения к минимуму отрицательных последствий техногенных выбросов загрязнителей рассматриваемой категории. Такие разработки должны быть выполнены в соответствии с результатами исследований, посвященных изучению распределения этих веществ в почве [9].
В Египте в настоящее время принята стратегия повышения осведомленности населения об опасности, которую загрязнители в виде тяжелых металлов могут представлять для окружающей среды и здоровья людей. В настоящее время усиливается давление на общество, с целью обеспечения соблюдения экологических норм и инициируются разработки страте-
гий управления экономикой в целях сведения к минимуму отрицательных экологических последствий развития промышленности и общественно коммунальных инфраструктур. Эти стратегии должны быть построены в соответствии с результатами исследований распределения антропогенных микроэлементов в почве [10], в значительной степени это относится и к тяжелым металлам.
В настоящее время, в связи с возросшей техногенной нагрузкой, значительно изменилась экологическая ситуация в мегаполисах Египта, в том числе - Александрии. Исследователи отмечают возрастающее антропогенное влияние на состояние растений в садово-парковых ансамблях г. Александрия. Тот факт, что загрязнение почв свинцом связано с ростом числа автотранспортных средств, доказывается сокращением содержания свинца в пробах почвы и в листьях растений по мере удаления точек взятия пробы от автомобильных дорог [4]. Результаты исследований концентрации тяжелых металлов (Cu, Zn, Ni и Pb) в аллювиальных почвах Египта показали, что Pb и Cu наименее подвижны в образцах почвенных столбцов [8]. Это обстоятельство свидетельствует об их способности к аккумуляции на заражаемых участках почвы. Проводилась оценка влияния городского транспорта на содержание тяжелых металлов в почвах Египта и его воздействия на природную среду. Результаты выявили широкие участки загрязнения тяжелыми металлами, особенно Pb [7]. Были собраны образцы почвы и растений (Trifolium alexandrinum) в стороне от дороги из Каира в Александрию. Концентрация свинца в почве составила 3,9-26,7 мг/кг, и в растениях - от 5,4 до 6,9 мг/кг [3]. Результаты египетских исследований показывают, что содержание свинца в растениях придорожного клевера в значительной степени зависит от плотности движения и расстояния от дороги. Концентрация свинца около 40 мкг/г были обнаружены в смывах с образцов растений клевера, взятых из районов, прилегающих к трассе Каир - Александрия.
По данным имеющихся исследований [2] концентрация свинца в образцах различных растений, в том числе кукурузы и пшеницы вблизи дорог колебался от 1,35 мг/кг (в стеблях пшеницы у дороги Идвены) до 18,6 мг/кг (в подсолнечнике вблизи шоссе Каир - Александрия). Прямой сброс неочищенных бытовых и промышленных сточных вод приводит к высокой скорости загрязнения прибрежных вод Александрии, что также
приводит к заражению тяжелыми металлами почвы прилегающих к побережью территорий [5].
Материалы и методы. Сад Антониадиса расположен к востоку от города Александрии на севере Египта. Его площадь составляет около 19 га. На территории сада находится несколько видов ландшафтов: Английский, Французский, Итальянский, Греко-римский, Андалузский. На большей части территории сада произрастают большие группы редких пальм, различные виды деревьев, кустарников, цветов и другие декоративные растения.
Для изучения содержания свинца в почве и растениях сада Антониадиса было отобрано 35 образцов почвы из 7 линий вокруг сада, по 5 образцов из каждой линии с интервалом 5 м между точками взятия проб. Образцы почвы отбирались с глубины от 0 до 20 см. Линии отбора проб располагались по периметру сада, при этом линии 1; 2 и 3 располагались с южной стороны, а линии 5; 6 и 7 - с северной. Приблизительно в средней части восточной границы сада располагалась линия 4 (рис. 1). С южной и северной стороны к территории сада прилегают автомобильные трассы. При этом, интенсивность движения автотранспорта по автотрассе, расположенной с южной стороны сада, превосходит тот же показатель для автотрассы с северной стороны.
ЛинияЗ
Рис. 1. План расположения линий отбора образцов почвы и биоматериала в саду Антониадиса (площадь сада - 19 га = 189000 м2, среднее расстояние между
линиями 100 м)
В ходе исследований определялась концентрация свинца в пробах почвы и биоматериала, отобранного из травяного покрова на соответствующих участках пробоотбора. Специально подготовленные образцы подвергались исследованию с использованием рентген-флуоресцентного спектроанализатора «Спектроскан» на содержание Pb. Полученные результаты заносились в таблицу.
При обработке полученных результатов применяли метод вариационно-статистического анализа с использованием критерия достоверности P < 0,05 с помощью компьютерной программы CoStat.
Результаты и обсуждение. Результаты исследований (см. таблицу) свидетельствуют о том, что в целом содержание свинца в исследуемых почвах близко к предельно допустимым концентрациям (ПДК) по нормативам [1], принятым в Российской Федерации - 32 мг/кг, а на некоторых исследованных участках даже ниже. Вместе с тем, содержание свинца в почве южных участков сада, прилегающих к автотрассе с высокой интенсивностью движения автотранспорта, превышает установленный уровень ПДК. Минимальная концентрация свинца в почве отмечается на участках, наиболее удаленных от автотрасс (линия 4 и 6, см. таблицу). Максимальное содержание свинца отмечается на приближенных к автотрассам участках сада (линии 1, 2 и 7). То же самое можно заметить при оценке распределения концентрации свинца в почве между точками взятия проб на каждой из линий - концентрация свинца снижается при удалении точки отбора пробы от автотрассы. Таким образом, очевидно, что основным источником поступления свинца в почву сада является автотранспорт.
Изменение уровня содержания свинца в исследуемых пробах биоматериала подтверждает отмеченную выше закономерность - уровень концентрации свинца в растениях в большинстве случаев выше в зонах, прилегающих к автотрассам, и зависит от интенсивности движения автотранспорта.
Сопоставление результатов оценки содержания свинца в пробах почвы и в соответствующих им пробах биоматериала показывает в большинстве случаев прямую корреляционную зависимость содержания свинца в растительности от его концентрации в почве (рис. 2). Анализируя полученные результаты по данным таблицы, можно заметить также, что максимальное количество свинца в растениях травяного покрова сада, независимо
Расстояние от автомобильной дороги, м Линия 1 (А) Линия 2 (Б) Линия 3 (В) Линия 4 (Г) Линия 5 (Д) Линия 6 (Е) Линия 7 (Ж)
РЬ* РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ
5 38,90± 2,50 0,057± 0,004 41,10± 1,23 0,053± 0,009 37,70± 1,44 0,062± 0,005 28,50± 2,33 0,043± 0,002 37,20± 2,12 0,043± 0,005 24,40± 2,34 0,036± 0,002 43,40± 2,30 0,033± 0,002
10 38,80± 1,89 0,041± 0,002 33,30± 3,44 0,033± 0,003 33,30± 0,89 0,029± 0,002 35,90± 1,34 0,041± 0,005 28,80± 1,09 0,021± 0,009 19,60± 1,34 0,017± 0,001 34,50± 3,00 0,037± 0,003
15 32,30± 2,70 0,050± 0,003 29,10± 1,45 0,012± 0,002 35,70± 1,12 0,038± 0,003 22,20± 0,98 0,027± 0,001 30,60± 0,99 0,026± 0,001 19,90± 0,99 0,012± 0,001 26,70± 1,34 0,015± 0,002
20 23,40± 1,45 0,028± 0,007 30,20± 1,23 0,029± 0,001 29,50± 3,22 0,042± 0,002 23,10± 0,77 0,018± 0,001 26,40± 0,65 0,011± 0,001 17,70± 1,56 0,014± 0,002 29,10± 2,44 0,022± 0,003
25 10,00± 1,60 0,017± 0,001 28,20± 2,12 0,022± 0,002 30,10± 2,11 0,041± 0,004 22,60± 1,01 0,013± 0,002 14,40± 1,45 0,007± 0,001 20,60± 1,00 0,020± 0,003 19,80± 0,89 0,012± 0,002
* РЬ, мг/кг - свинец в почве; ** РЬ, мг/кг - свинец в растении. А-Ж - см. рис. 2.
Рис. 2. Взаимосвязь между концентрацией Pb в почве и в травяном покрове на соответствующих участках сада Антониадиса: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, линии 1-7 соответственно (таблица)
от максимальных значений количества свинца в почве, не превышает 0,050-0,057 мг/кг, что косвенно может свидетельствовать о некой предельной величине насыщения свинцом, существующей для конкретных видов растений.
Выводы и рекомендации
Результаты проведенных исследований показывают, что почвы исторических садов г. Александрии загрязнены свинцом техногенного происхождения. Содержание свинца в почве сада Антониадиса в большинстве образцов не превышает ПДК, однако значительно выше естественных фоновых значений.
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:
1. Основным источником поступления свинца в почву сада Антониадиса является автотранспорт.
2. Значительная часть поступающего в почву свинца аккумулируется в биомассе растительности сада, что снижает уровень загрязнения почвы.
3. Концентрация свинца в биомассе травяного покрова сада хорошо коррелирует с величиной его содержания в соответствующих пробах почвы, при этом не превышает некоторой предельной величины.
4. Состояние почвы на исследованных участках сада можно признать удовлетворительным, однако содержание свинца в ней находится на предельно допустимом уровне. Дальнейший рост интенсивности автомобильного движения вблизи границ сада в самом скором времени приведет к превышению предельно допустимых норм содержания свинца в почве.
На основании вышеизложенных выводов можно сделать следующие рекомендации:
1. При формировании видового состава проектируемых садовопарковых ансамблей особое внимание следует уделять способности растения к усвоению свинца из почвы в максимальных количествах без вреда для жизнеспособности.
2. С целью повышения эффективности вывода свинца из почвы растениями необходима регулярная очистка сада от погибших растений, стрижка кустарников, деревьев и травяной растительности, с целью обеспечения максимальной регенерации биомассы.
3. Особое внимание следует уделять ландшафтному и растительновидовому оформлению участков зон городского озеленения, непосредственно прилегающих к автотрассам, местам парковки и обслуживания автотранспорта.
Библиографический список
1. Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочнодопустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2042-06 [Текст]. - М., 2006.
2. Balal, M. Uptake of lead near roads in Egypt [Text] / M. Balal, M. Saleh // Atmospheric-Environment. 1978. N 12(6/7). - P. 1561-1562.
3. El-Gamel, I.M. Impact of lead pollution on the contamination of water, soil and plants [Text] / I.M. El-Gamel, H.I. Abdel-Shafy, K.T. Hindy // Environmental-Management-and-Health. 1993. N 4(1). - P. 21-25.
4. El-Oraby, S. Influence of motor traffic contamination on leaf composition, fruit weight and fruit quality of Anna apples and Florida prince peach trees [Text] /
S. El-Oraby, E.Z. Ali, A.M. El-Siginy // Annals-of-Agricultural-Science. -Moshtohor. 2000. Vol. 38(3). - P. 1623-1634.
5. Elsokkary, I.H. Synopsis on contamination of the agricultural ecosystem by trace elements: an emerging environmental problem [Text] / I.H. Elsokkary // Egyp-tian-Journal-of-Soil-Science. 1996. N 36(1/4). - P. 1-22.
6. Ma, L.Q. Concentrations and distributions of 11 elements in Florida soils. [Text] / L.Q. Ma, F. Tan. W.G. Harris // J. Environ. 1997. N 26. - P. 769-775.
7. Rashed, M.N. Total and extractable heavy metals in indoor, outdoor and street dust from Aswan city, Egypt [Text] / M.N. Rashed // Clean-Soil,-Air,-Water. 2008. Vol. 36(10/11). - P. 850-857.
8. Shafei, A.M. Heavy metals mobility and distribution under different soil conditions. 1 - Mobilization of Cu, Zn, Ni and Pb in alluvial soils as affected by different solutions [Text] / A.M. Shafei // Annals-of-Agricultural-Science. - Moshtohor. 2001. Vol. 39(3). - P. 1875-1886.
9. Stalikas, C.D. Multi element concentrations in vegetable species grown in two typical agricultural areas of Greece [Text] / C.D. Stalikas, A. Mantalovas, G.A. Pi-lidis.. - Sci. Total Environ. 1997. N 206. - P. 17-24.
10. Zaghloul, A.M. Distribution of Lead and Zinc Metals in some Egyptian Soils [Text] / A.M. Zaghloul, , El-D. Camiliaand, R.A. Youssef // Journal of Applied Sciences Research, 2006. N 2(5). - P. 284-289.
Анализ данных показывает, что почва сада Антониадиса в значительной степени загрязнена свинцом. Геоморфологические данные рассматриваемого района Египта подтверждают, что свинец привносится на поверхность почв, большей частью, в результате антропогенной деятельности. Сравнение средних концентраций свинца в почве с его содержанием в части растений показало, что средние концентрации свинца у части растений ниже, чем в почве. Уровни содержания свинца в почве и в растениях постепенно снижаются с увеличением расстояния отбора проб от активно эксплуатируемых автотрасс.
* * *
Data analysis shows that the garden soil in Antoniadis garden is heavily contaminated with lead. Geomorphological data the area in Egypt confirm that lead is brought to the soil mainly as a result of human activities. Comparison of average concentrations of lead in soil to its content in plant parts showed that the average lead concentration of all the plants is lower than in the soil. Lead levels in soil and plants are gradually declining with increasing distance from actively exploited highways.
