Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Объекты и методы исследований 8
Глава II. Физико-географические условия Талдомского района 13
II.1. Геоморфологические и ландшафтные особенности территории 13
II.2. Геологическое строение территории 18
II.3. Гидрологическая характеристика и гидрогеологические условия 21
II.4. Климатические особенности и метеорологический режим территории 29
II.5. Почвенный покров 35
II.6. Растительный и животный мир 47
Выводы 55
Глава III. Загрязнение приземной атмосферы 56
III.1. Принципы нормирования качества приземной атмосферы 56
III.2. Основные источники загрязнения атмосферы 59
III.3. Загрязняющие атмосферу вещества 70
Выводы 86
Глава IV. Загрязнение поверхностных и подземных вод 88
IV.1. Антропогенное воздействие на водные объекты 88
IV.2. Критерии оценки качества поверхностных и подземных вод 94
IV.3. Качественная характеристика поверхностных и подземных вод 102
Выводы 121
Глава V. Загрязнение почвенного покрова 123
V. l Принципы нормирования загрязняющих веществ в почвах 123
V.2. Основные пути поступления загрязняющих веществ в почвы 133
V.3. Загрязнение почв исследуемой территории 139
V.4. Основные свойства химических загрязняющих веществ и их трансформация в почвах 144
Выводы 166
Заключение 167
Литература 176
- Гидрологическая характеристика и гидрогеологические условия
- Основные источники загрязнения атмосферы
- Критерии оценки качества поверхностных и подземных вод
- Основные свойства химических загрязняющих веществ и их трансформация в почвах
Введение к работе
Актуальность темы. Антропогенное давление на природную среду в центральных областях Нечерноземной зоны России привело к возникновению различных деградационных процессов. Из них наибольшее беспокойство вызывает загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, радионуклидами, ядохимикатами, специфическими органическими веществами. Оно связано с выбросами промышленных предприятий и транспорта, применением на сельскохозяйственных угодьях удобрений и пестицидов, а также с воздействием различных сельскохозяйственных производств: животноводческих ферм, навозохранилищ, площадок компостирования, тепличных комбинатов, складов для хранения сырья и удобрений, предприятий по переработке продукции растениеводства и животноводства.
Вследствие загрязнения проявляются различные экологические проблемы или ситуации в отдельных регионах - от напряженных и конфликтных до кризисных и катастрофических. Поэтому необходима разработка мероприятий по стабилизации экологической обстановки, что возможно только на основе организации сбалансированного соотношения между эксплуатацией, консервацией и улучшением природных ресурсов территории. Следовательно, требуется систематизация всей экологической информации, изучение экологического состояния территории и на этой основе создание проектов сохранения экологического равновесия в природе и формирования таких структур антропогенных ландшафтов, которые смогли бы нейтрализовать деградационные процессы окружающей среды.
В данной работе приводятся результаты исследований приземной атмосферы, поверхностных и подземных вод, почвенного покрова конкретного административного района Московской области - Талдомского, наименее развитого в промышленном отношении, как участка детализации комплексной экологической оценки территории региона с преобладанием
сельскохозяйственного производства. Подробно изучены все источники загрязнения, количественный и качественный состав их выбросов, в особенности от сельского хозяйства, с применением современных методов исследования.
Цель и задачи исследования. Основной целью диссертации является комплексная экологическая оценка окружающей среды аграрного региона на примере Талдомского района Московской области.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
исследовать характер антропогенной нагрузки на воздушную среду, водные объекты, почвы и выявить причины деградации окружающей среды;
определить качественный и количественный состав основных контролируемых параметров загрязнителей всех компонентов ландшафтов и установить закономерности их распределения в них;
районирование территории исследуемого региона по состоянию окружающей среды.
Методологической основой для проведения диссертационной работы послужили теория и практика экологического районирования и оценки загрязнения природной среды, изложенные в работах ведущих отечественных ученых: Глазовской М.А., Горшкова СП., Градусова Б.П., Ковды В.А., Николаева В.А., Соколова В.Е., Хабарова А.В., Штильмарка Ф.Р., Январе-вой Л.Ф. и др.
Научная новизна. Впервые для конкретного сельскохозяйственного региона дана оценка состояния воздушной среды, поверхностных и подземных вод, почвенного покрова под воздействием сельскохозяйственных производств, исследована динамика их изменения и установлена связь характера и степени загрязненности окружающей среды с экологическими показателями. Выявлены закономерности аккумуляции и трансформации
основных загрязнителей в приземной воздушной среде, водах и почвах.
Практическая значимость и реализация результатов исследования. Комплексная экологическая оценка аграрного района позволяет выделить территории с различными экологическими ситуациями, наметить пути оздоровления и управления экологическим состоянием окружающей среды.
Фактический материал диссертационной работы используется в учебном процессе на кафедре почвоведения и экологии Государственного университета по землеустройству.
Основные положения, выносимые на защиту:
анализ антропогенной нагрузки на окружающую среду аграрного региона;
обоснование качественного состава и количественных соотношений загрязняющих веществ в приземной атмосфере, поверхностных и подземных водах, почвах и установление закономерностей их миграции, аккумуляции и трансформации в этих средах;
экологическое районирование территории;
комплексная оценка негативных последствий воздействия сельскохозяйственного производства на окружающую среду.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях Государственного университета по землеустройству (Москва, 1997, 1998), международной конференции «Проблемы антропогенного почвообразования» (1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы три научные работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на і > Ъ> страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Она содержит 35 таблиц и 16 рисунков. Список литературы содержит 200 наименований, из которых 23 на иностранных языках.
Гидрологическая характеристика и гидрогеологические условия
В гидрографическом отношении все реки Талдомского района принадлежат к бассейну р. Волги. Он богат речной сетью. На его территории насчитывается более 100 рек, речек и малых рек (протяженность менее 100 км). Густота речной сети составляет 0,2-0,35 км/км (Залогин, 1996).
Питание рек складывается из снегового, дождевого и грунтового.
Снеговое питание колеблется от 50-66%, грунтовое - от 15 до 35% и дождевое - от 10 до 22%. В многоводные годы возрастает дождевое питание, но снижается снеговое и грунтовое. В маловодные годы доля грунтового питания возрастает почти в два раза и снижается снеговое. Таким образом, многоводные годы - дождливые, а маловодные - малоснежные и сухие. Грунтовое питание рек поддерживает сток в летнюю и зимнюю межени.
Ледостав на реках района длится 135-145 дней. Он происходит в среднем после двадцатого октября. Вскрытие рек приходится преимущественно на 15-20 апреля. Подъем уровня воды в половодье зависит при прочих равных условиях от площади водосбора или от длины рек. На реках протяженностью до 100 км подъем уровня составляет 200-600 см. На крупных реках с площадью водосбора свыше 5000 км средняя продолжительность половодья - до 60 суток.
Максимальный и минимальный сток рек изменяется в широких пределах. На самых малых реках с площадью водосбора до 10 км макси-мальный модуль стока достигает 790 л/с на км . На реках с площадью водосбора 50-100 км он составляет 575-500 л/с на км . Самые малые реки могут пересыхать и промерзать.
Самая большая река района - р. Дубна (правый крупный приток р. Волги), протяженность которой на исследуемой территории составляет 167 км. Ширина русла реки колеблется от 13 м до 40 м, а скорость течения воды - 0,1 -0,2 м/сек.
Режим р. Дубны в своем нижнем течении целиком подчиняется режиму Угличского водохранилища. В период весеннего половодья обычно наблюдается несколько пиков, вызванных выпадением дождей в период спада половодья или поздневременным снеготаянием. Многолетняя амплитуда колебания уровня воды по длине реки изменяется от 1,5 до 4,0 м. По величине годового стока: 79,9% его приходится на весну (март - апрель), 15,3% - на лето и осень (июнь - октябрь), 4,8% - на зиму (декабрь -февраль). Среднегодовой сток 50-ти % обеспеченности составляет 6,45 л/с км2. Река имеет пойму и три надпойменные террасы. Всюду р. Дубну окружают огромные массивы непроходимых болот. Она имеет много притоков, из которых наиболее крупные: Куйменка, Сестра, Куновка, Канава Нушполка, Свистушка, Павловка, Якоть, Пахета.
Р. Куйменка берет свое начало в болотах. Она течет в р. Дубну с левой стороны. Почти на всем своем протяжении подвергается регулированию. Ее русло расчищено и углублено.
Р. Сестра также является левым притоком р. Дубны. Она протекает на границе, разделяющей Талдомский район Московской области от Тверской области. Берега ее невысокие, долина широкая. Длина реки на территории района составляет 25 км. Пойма р. Сестра местами заболочена.
Р. Куновка - правый приток р. Дубны. Длина реки составляет 34 км. Свое начало она берет в Дмитровском районе Московской области. Протекая через пос. Запрудня в основном по лесному массиву и принимая воды канавы Казенная, она в д. Малое Стариево впадает в р. Дубну.
Р. Свистушка, Персенка, Якоть, Павловка и Канава Нушполка свое начало берут в болотах.
Вторая по величине река после р. Дубны на территории района -р. Хотча. Она является правым притоком р. Волги. Протекает по исследуемому району в северо-западном направлении. Ее протяженность - 65 км. Абсолютная отметка устья до затопления составляет 104 м. В настоящее время река подтоплена и абсолютная отметка уреза воды в устьевой части составляет 113 м. Скорость течения воды - 0,1 м/сек. Река имеет плохо выраженную пойму и на отдельных участках - первую и вторую озерно-аллювиальные террасы.
Притоками р. Хотча являются р. Шухрома, р. Вьюлка, р. Погожиц, р. Перль и другие мелкие речки.
Многочисленные постоянные и временные водотоки зарождаются в болотах. Заболоченность территории крайне высокая - иногда более 80%.
В северо-западной части района в результате строительства плотин образовалось Иваньковское водохранилище.
Грунтовые воды находятся на различной глубине. На повышенных участках водоразделов - на глубине 2-3 м, а в понижениях поднимаются до 1 м и выше.
В пределах изученной территории имеются многочисленные озера водно-ледникового происхождения, из которых наиболее крупные - Золотая Вешка, Глебовское, Сольниковское, Кузнецовское, расположенные в основном среди торфяников смешанного типа. Часть озер в поймах и на террасах рек своим происхождением обязаны подтоплению рек при создании Угличского водохранилища. Характерным примером такого озера является оз. Озерцы в пойме р. Хотча у д. Кишкиниха.
Оз. Пашонское и Варва - старичного типа; расположены в пойме р. Дубны. Озеро Вонюха образовалось в связи с расширением при впадении р. Шухрома в р. Хотча.
Группа водохранилищ имеет искусственное происхождение. К ним в основном относятся пруды, находящиеся почти в каждом поселке, и карьеры после торфоразработок, заполненные водой.
В гидрогеологическом отношении исследуемая территория относится к Подмосковной котловине и приурочена к северной окраине центральной зоны Московского артезианского бассейна (Конюхова, Край-нов, Островский, 1995; Коренева и др., 1995). Для него, как видно из низов осадочной толщи (рис. № 2), характерно наличие карбонатного комплекса (Сзд - Pi-г), сложенного известняками и доломитами гжельского яруса каменноугольной системы, ассельского и татарского ярусов перми мощностью до 90-110 м. Воды горизонтов имеют напор в 60-118 м, а в среднем - 60-80 м.
Воды гидрокарбонатные магниево-калыдиевые. Водообильность комплекса достаточно высокая - удельные дебиты скважин составляют 1-9 л/сек, в среднем 2-4 л/сек. В соответствии с высокой проницаемостью трещиноватых пород коэффициент фильтрации их колеблется от 1-5 м/сут. до 10-80 м/сут. Воды комплекса могут быть использованы для питьевого водоснабжения.
Кровлей и основным водоупором комплекса является толща глинистых юрских отложений - водоупорный келловей - киммериджский тер-ригенный горизонт (J3K-KT). Этот водоупорный горизонт относится к глинистым толщам келловейского, оксфордского и киммериджского ярусов общей мощностью 20-75 м. Юрский терригенный горизонт служит региональным водоупором Московского артезианского бассейна, изолирующим подъюрскую водоносную карбонатную серию (Афанасьев, Фомин, 1998; Гродзинский и др., 1995; Грибанова, Портнова, 1993; Израэль, 1984).
Основные источники загрязнения атмосферы
Талдомский район является в основном аграрным. На его территории находятся следующие сельскохозяйственные предприятия: ЗАО "Талдом", ГСП "Нива", ЗАО "Доброволец", МУСП "Правда", МУСП "Спутник", МУСП "Красное знамя", МУСП "Измайловский", МУСП "Всходы", АО "Северный". Источники загрязнения воздушной атмосферы в исследуемом районе - различные виды производств: сельскохозяйственные (животноводческие фермы, навозохранилища, площадки компостирования), автотранспортные хозяйства, механические мастерские, котельные и другие теплоэнергетические установки, склады для хранения сырья и удобрений (Уорк, Уорнер, 1980).
Объекты животноводства
Общее поголовье крупного рогатого скота (КРС) по району (в т.ч. у населения), включающее различные группы животных (лактирующие коровы, быки, нетели, молодняк), составляет 14790 голов, а свиней (основные свиноматки, хряки, молодняки) - 25571 (табл. № 9).
Источниками загрязнения атмосферного воздуха служат животноводческие помещения, выгульные площадки, прифермные и полевые навозохранилища.
В животноводческих помещениях в процессе жизнедеятельности образуются в основном дурнопахнущие (одорирующие) загрязняющие вещества, поступающие через неплотности окон, проемы дверей, коньки крыш, воздушные шахты помещений с общеобменной вытяжкой вентиляций. Максимальные концентрации их наблюдаются в зоне нахождения животных на расстоянии 1,5 м от пола.
Образующийся в животноводческих помещениях навоз (экскременты животных вместе с остатками растительных кормов и подстилкой) удаляется в основном механическим способом, а в свиноводческих фермах самотечным методом помещается в прифермное навозохранилище, затем на поля к местам запахивания. В качестве подстилки используются преимущественно торф и древесные опилки (примерно 2-3 м в сутки).
Из помещений дойных стад навоз ежедневно вывозится на бетонированные площадки компостирования из плит и боковых блоков высотой до 1 м. Из этих навозохранилищ навоз после компостирования поступает на поля и в тепличные хозяйства.
На территории ферм исследуемых хозяйств также находятся ветеринарные и санитарные пункты ЗАО "Талдом"-2, ГСП "Нива"-1, ЗАО
Животные, предназначенные на сдачу, отводятся по графику к месту требования. Отходы отвозятся на утильзаводы. При забойном пункте имеется холодильник мощностью до 0,5 т мяса. В качестве хладагента применяется фреон.
Для обогрева родильных отделений используется тепло, получаемое из котельной. В некоторых фермах молодняка имеется электротеплогенератор. Помещения, где содержатся коровы, не отапливаются.
Все животноводческие помещения, оборудование в них, инвентарь, разгрузочно-погрузочные площадки, транспорт и спецодежда подвергаются ветеринарной дезинфекции по утвержденному графику, составленному с учетом движения поголовья в соответствии с технологией производства.
В отсутствии животных в помещениях проводятся механическая очистка и мойка поверхностей, особенно пола, а также орошение всех поверхностей специальными дезинфицирующими растворами: плотность орошения не менее 1 л на 1 м при экспозиции 3 часа (Общесоюзные нормы технологического проектирования помещений для крупного рогатого скота, 1979; Общесоюзные нормы технологического проектирования систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения, подготовки и использования навоза и помета, 1982).
В обязательном порядке дезинфицируется место захоронения трупов животных.
Нами были проведены расчеты в соответствии с методическими указаниями "Расчет количественных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от основного производства животноводческих и птицеводческих комплексов" (1994) с учетом дополнений к данной методике (1996).
В результате проведенных расчетов и исследований определены основные девять загрязняющих веществ: аммиак, сероводород, димети-ламин, капроновая кислота, пропаналь, метилмеркаптан, диметилсуль-фид, фенол и взвешенные вещества (табл. № 12).
Механические мастерские. В мастерских источниками загрязнения являются металлообрабатывающие участки, на территории которых производится ремонт автотранспортных средств, изготавливаются различные детали и изделия, правится инструмент и т.п. Эти работы выполняются на токарных, сверлильных и заточных станках. Во всех мастерских агропромышленного комплекса имеется 18 станков, работающих по 0,5-3,0 часа в день. Они не имеют вентиляционных систем общеобменной вентиляции. Поэтому вся пыль (металлическая и абразивная) выбрасывается в рабочую зону и через раскрытую дверь в атмосферу. Площадь две-рей равна 2м , а скорость потока воздуха — 1 м/сек.
Массовые выделения пыли приняты для станков в соответствии с "Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ в выбросах предприятий (1987): заточных 0,02-0,0475 г/сек (пыль металлическая и абразивная), токарных - 0,008 г/сек (пыль металлическая), сверлильных - 0,001 г/сек (пыль металлическая).
Сварочные участки. Сварочные работы проводятся как внутри, так и на улице перед входом. Они связаны с ремонтом и обслуживанием автотранспортных средств. В основном применяется электродуговая сварка с использованием пропано-бутановой смеси, резка металлов.
Газовая сварка применяется при изготовлении тонких стальных изделий толщиной до 5 мм, при сварке цветных металлов и их сплавов, исправлении дефектов в чугунных и бронзовых литых изделиях и различных ремонтных работах.
При газовой сварке стали ацетилено-кислородным пламенем выделяются оксиды азота в количестве 22 г на 1 кг ацетилена, а при газовой сварке стали с использованием пропано-бутановой смеси - 15 г на 1 кг смеси.
За год по всем участкам газовой сварки сельскохозяйственных предприятий района расходуется 36 баллонов объемом 50 л с пропано-бутановой смесью (всего 756 кг П-Б смеси) и 24 баллонов с ацетиленом объемом 40 л с давлением 150 атмосфер (всего 156,6 кг ацетилена), а суммарный расход электродов составляет 65 т/год. Марки используемых электродов - ОЗС и АНО диаметром проволоки 3-4 мм. На сварочных постах вредные вещества (частицы сварочного аэрозоля, оксиды марганца, азота, углерода и хрома, фториды) выбрасываются на уровне 2,5-4,4 м от поверхности пола.
Участки ремонта топливной аппаратуры и мойки деталей. При регулировке работы форсунок и проверке давления, при распылении жидкого топлива из помещения выделяются углеводороды. Для удаления паров топлива из помещения используется вентиляционная установка по отсасыванию загрязненного воздуха производительностью 760 м/час (0,21 м/сек). Загрязненный воздух выбрасывается в атмосферу на высоте 2,5 м над уровнем земли. По учетным данным расход дизельного топлива при испытаниях равен 800 т/год. Время проведения испытания аппаратуры составляет 1670 час/год.
Критерии оценки качества поверхностных и подземных вод
Анализ гидрохимических особенностей поверхностных и подземных вод проведен на основе собственных полевых исследований, данных стационарной сети гидрохимических наблюдений, литературных (Богомолов, 1966; Сорокина, Борисенко, 1990; Сорокина, Никифорова, 1987; Конюхова, Крайнов, Островский, 1995; Коренев, Конюхова, Островский, 1995 и др.) и фондовых материалов различных организаций, главным образом, Талдомского комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов, органов санитарно-эпидемиологической и земельной служб.
Для оценки степени загрязнения водных объектов было отобрано 190 проб воды из водоемов, колодцев, озер и рек. По отобранным образцам проведен общий солевой и количественный химический анализ с определением рН, плотного остатка, гидрокарбонатного иона (НСО ), иона хлора (СГ), сульфат-иона (SO ), иона аммония (NH ), азота общего (N-общ.), азота органического (N-opr.), водорастворимого гумуса, кислорода, фосфора, ионов-кальция, магния, натрия и калия [Унифицированные методы анализа вод, 1971; Филенко, 1983], тяжелых металлов, фтора, йода, фенолов, формальдегида, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), цианидов, остаточных пестицидов и других специфических веществ с использованием современных методов исследования (хромато-масс-спектрометрического, атомно абсорбционного, электронномикроскопического и различных химических традиционных). На основе полученных данных изучения состава вод дана оценка экологического состояния водных объектов.
В химическом составе природных вод выделены: главные ионы, или макроэлементы (Cr,S02, C02 HC03,K+,Na+,Ca2+,Mg2+); растворенные газы (кислород, азот, диоксид углерода, сероводород, метан и др.); биогенные вещества (соединения азота, фосфора, железа, кремния, марганца, углерода, водород); органические вещества (органические кислоты, сложные эфиры, фенолы, гумусовые соединения, белки, аминокислоты, амины); микроэлементы; загрязняющие вещества, содержащиеся в малых количествах - радионуклиды, пестициды, СПАВ и специфические соединения (Сает, 1982; Сает, Ревич, Смирнова, 1988; Мур, Рома-мурти, 1987; Богдановский, 1994; Крайнов, Закутин, 1993; Лепехин, 1995 и др.).
Качество вод должно соответствовать требованиям и нормативам, приведенным в "Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" (1994), "Санитарных правилах и нормах охраны поверхностных вод от загрязнения" (1988), в более поздних правилах и инструкциях (1995 - 1998 г.г.). Общие требования к качеству вод в зависимости от категории водопользования и перечень предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде содержатся в "Общем перечне ПДК..." (1990). Для хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования установлены предельно допустимые концентрации для 1345 ингредиентов, объединенных в группы по лимитирующим признакам вредности (Эльпинер и др., 1998): общесанитарный (воздействие вещества на процессы естественного самоочищения воды водоемов); органолептический (воздействие вещества на свойства воды, обнаруживаемые органами чувств и обонянием); санитарно-токсикологический (воздействие вещества на здоровье населения). Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемой для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целей, приведены в таблице № 17.
Требования, предъявляемые к качеству поверхностных вод на законодательном уровне, рассмотрены в "Методике расчета предельно-допустимых сбросов... со сточными водами" (1990); "Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" (1994). Природная система "поверхностные воды - донные отложения" является интегральным показателем загрязнения окружающей среды, т.к. отражает воздействие всех компонентов антропогенной нагрузки (Эльтнер, 1995). Она наименее защищена от загрязнения. Опасность загрязнения поверхностных вод и донных отложений связана также с возможностью дальнейшего проникновения загрязнителей через систему "поверхностные воды - донные отложения" в подземные воды, которые относятся к основным источникам питьевого водоснабжения. Сами поверхностные воды водотоков и водоемов используются в хозяйственно-бытовых и рыбохозяйственных целях. Опробование поверхностных вод и донных отложений проводилось неравномерно по территории и сосредоточено в пределах территорий, подверженных загрязняющему влиянию того или иного источника или же их группы. Были исследованы водные объекты в пределах городских и сельских пунктов, мелкие реки и ручьи в местах их пересечения с автомобильными и железными дорогами, дренажные канавы в пределах сельскохозяйственных угодий, ТБО, складов химических удобрений, очистных сооружений, навозохранилищ, АЗС и складов ГСМ.
Для оценки водных объектов по степени загрязнения нами использовался суммарный показатель концентрации элементов: слабоза-грязненные ( 2), загрязненные (2,1 - 4), среднезагрязненные (4,1 - 8), сильнозагрязненные (8,1 - 16), очень сильнозагрязненные ( 16). Донные отложения оценивались по суммарному показателю загрязнения (Zc): 8 - минимально загрязненные, 8-16 - слабозагрязненные, 16 -32 - среднезагрязненные, 32 - 64 - сильнозагрязненные и 64 - 128-очень сильнозагрязненные.
Основные свойства химических загрязняющих веществ и их трансформация в почвах
Нами рассмотрены основные токсические элементы и вещества, определенные в почвах Талдомского района. Особое внимание уделено изучению поведения тяжелых металлов, вредных для живых организмов, в зависимости от реакции среды, гранулометрического и минералогического состава, содержания гумуса, водного и теплового режимов, наличия механических, физико-химических или биологических барьеров (Обухов, Цаплина, 1990; Мотузова, 1992; Орлов, 1992; Овчаренко, 1995; Прохоров, 1999).
Свинец поступает в почвы в зонах воздействия автотранспорта, автопредприятий, свалок твердых промышленных и бытовых отходов, АЗС, предприятий металлообработки.
Среднее содержание его в земной коре - 1,6-10"3% (Виноградов, 1957), а в почвах Русской равнины - от 2,6 до 43,0 мг/кг. ПДК валового содержания свинца - 30 мг/кг. Фоновый уровень составляет для валовых форм 10 мг/кг, а подвижных - 2-3 мг/кг. В Талдомском районе фоновая концентрация равна 15,0 мг/кг для валовых форм и 0,5-1,0 мг/кг подвижного свинца. Наибольшее количество валового свинца (44,1-57,8 мг/кг) определено в почвах около автомагистрали Дмитров - Талдом, Талдом - Загорск (до 100 м по обе стороны дорог), особенно около д. Григорово, д. Есаулово и д. Измайлово, пойме р. Куйменки.
На автодорогах с меньшим движением его количество снижается до 19,3 мг/кг. Высокое (38,4-65,8 мг/кг) содержание свинца характерно для всех почвогрунтов северной и центральной частей г. Талдом, пос. Вербилки.
Повышенные концентрации свинца определены в почвах около свалок ТБО: "Вербилки" (20,3 мг/кг), "Талдомской" (8,9-21,4 мг/кг), "Дубна правобережная" (26,4-31,3 мг/кг), "Пупиха" пос. Запрудня (17,8-24,4 мг/кг). Радиус его повышенного содержания в почвах достигает 250 м от свалок.
В кислой среде (рН меньше 6,0) свинец присутствует в почвах в виде комплексов, РЬ +2, РЬ+4, а в среде близкой к нейтральной (рН - 5,6-6,5) или нейтральной (рН - 6,6-7,0) - в основном в виде РЬ ОН+ и РЬ(ОН)2-п Н20. В почвах он сорбируется преимущественно органическими и минеральными коллоидами, вступает в химические реакции с образованием труднорастворимых гидроксидов, фосфатов, карбонатов (Химия тяжелых металлов, 1985; Зырин, Черных, 1989). Поэтому свинец и аккумулируется в верхних гумусовых горизонтах почв (на глубине 30-50 см).
Свинец отрицательно влияет на биологическую активность почв (Гришина, 1988), вследствие чего накапливаются неполностью разложившиеся органические вещества, например, целлюлоза. Высокие концентрации его в почвах подавляют рост растений, вызывают хлороз (Лабий, 1986). Поступая по трофическим цепям в организм человека, свинец изменяет сосуды, состав крови, вызывает заболевания, вплоть до раковых (Ковда, 1985).
Кадмий также, как и свинец, относится к глобальным опасным техническим загрязнителям почв. Источниками загрязнения этим элементом являются в районе преимущественно промышленные и бытовые твердые отходы, минеральные удобрения, особенно фосфорные, пылевые выпадения, сточные воды различных предприятий. ПДК для валового кадмия - 0,5 мг/кг (в песчаных и супесчаных почвах) - 1,0 мг/кг (в суглинистых). В почвообразующих породах его количество колеблется от 0,03 мг/кг (пески и супеси) до 0,08 мг/кг (покровные суглинки), а в дерново-подзолистых почвах - от 0,1 мг/кг до 0,13 мг/кг в зависимости от гранулометрического состава (Цинк и кадмий в окружающей среде, 1992). В Московской области фоновый уровень равен 0,3 мг/кг для валовых форм кадмия и 0,1 мг/кг - для подвижных. На большей части исследуемой территории содержание кадмия ниже даже фоновых значений - 0,22-0,29 мг/кг. Повышенная концентрация его наблюдается в почвах вблизи свалок - ТБО "Дубна левобережная", "Вербилки" (0,39-0,56 мг/кг), около животноводческих ферм (0,38-0,49 мг/кг) и АОЗТ "Металлист" (до 0,62 мг/кг).
Кадмий в почвах определяется в основном в гумусовых горизонтах до глубины 50 см, т.к. поглощается органическими кислотами и глинистыми минералами с образованием сложных, часто нерастворимых соединений, если рН превышает 6,5 (Cherna, 1989; Hardimann, Ja-coby, Banin, 1984; Grossmann, 1987 и др.). В кислых же почвах, особенно при рН менее 5,5, кадмий подвижен и вполне может поступать в грунтовые воды (Чернов, Лянгузова, Кордюкова, 1991).
По пищевым цепям он попадает в организм человека, вызывая тяжелые заболевания - поражает костную и нервную системы, оказывает мутагенное и канцерогенное действия (Ковальский, 1974; Ковда, 1977 и др.). Кадмий - ингибитор биологического восстановления NO2 до N0, задерживает рост растений.
Цинк поступает в почвы из атмосферы с пылегазовыми выбросами от предприятий, железнодорожного транспорта, автотрасс с интенсивным движением машин, полигонов твердых бытовых отходов.Он обладает высоким кларком в земной коре - 8,3-10"J% из-за большого количества его химических соединений. В результате выветривания первичных минералов цинк переходит в водорастворимые формы, поглощаясь органическими и минеральными адсорбентами в виде Zn+2, [Zn(OH)4] " и Zn02\ с образованием прочносвязанных комплексов (Цинк и кадмий в окружающей среде, 1992; Boren, Banerju, Bottan, 1990; Xian, 1987,1989). Цинк наиболее доступен в песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом, с кислой реакцией среды (рН ниже 5,5).
Фоновая концентрация цинка в почвах Московской области равна 50 мг/кг, а ПДК - 100 мг/кг. Для подвижных форм цинка фон составляет 5-Ю мг/кг (Журавлева и др., 1985).
В почвах Талдомского района содержание валового цинка колеблется от 52,0 мг/кг до 64,6 мг/кг, что считается вполне нормальным для развития почвенной биоты. Однако, наблюдаются и повышенные количества цинка в почвах вдоль железной дороги (между селами Дубровки - Рассадники и Григорово), на участке автодороги между деревнями Есаулово и Измайлово - 77,8-99,6 мг/кг.
Значительный уровень загрязнения цинком отмечается в почвог-рунтах г. Талдом, в южной части пос. Вербилки от промышленного производства - 84,2-103,7 мг/кг. В зоне полигонов твердых бытовых отходов содержание цинка составляет 64,9-240,4 мг/кг. Повышенное количество цинка характерно и вблизи животноводческих ферм (до 97,2 мг/кг), АЗС, гаражей, медницких участков, котельных, механических мастерских (73,0-94,6 мг/кг).
Избыток цинка изменяет физико-химические свойства почв, снижает биологическую продуктивность растений, вызывает у человека заболевания органов дыхания, печени и почек, а недостаток - хлороз и мелколиственность растений (Покаржевский, 1985; Adams, Crath, Sanders, 1985).
Никель считается безбарьерным элементом, т.к. обладает высокой миграционной способностью (Тонкопий и др., 1987) и может активно мигрировать на большие расстояния. Источниками поступления его в почвы являются выбросы металлообрабатывающих предприятий, сжигание топлива, автотрассы с интенсивным движением, железнодорожный транспорт.
Кларк никеля в земной коре - 5,8Т0 3%. ПДК валовых форм - 85 мг/кг (ориентировочно), а подвижных - 4,0 мг/кг. Фоновый уровень составляет для валового никеля 20,0 мг/кг.
В почвенных растворах никель представлен в виде аквакатиона [Ni(H20)6]+2. В почвах района его содержится от 22,8 мг/кг до 43,6 мг/кг, т.е. от среднего до высокого количества. Очень высокий уровень никеля отмечается около вспомогательных производств хозяйств (до 65,0 мг/кг). Повышенные величины (до 39,4 мг/кг) характерны также для участка между деревнями Есаулово и Измайлово вдоль автодороги Талдом - Загорск, дороги Разореново - Семеновское, территории г. Талдома.
Распределение никеля по профилям почв зависит от содержания физической глины, гумуса, реакции среды (Кобата - Пендиас, 1989). Повышение рН способствует закреплению этого элемента в почвах (В rummer, Gerth,fjfller, 1988). Растения, выращенные на загрязненных никелем почвах, концентрируют его в количествах превышающих ПДК для продуктов питания - более 0,5 мг/кг (табл.№ 32).
Токсичность никеля значительно выше по сравнению с цинком (Рэуце, Кырстя, 1986), поэтому он и более опасен для здоровья людей и животных.