Примечание. Ко - коэффициент опасности; Ах - коэффициент биологического поглощения.
Участки отбора проб (точки): 20 - 5 км на северо-запад от ТЭЦ-2 (4 км к ю-з от ТЭЦ-3 и нефтехимического завода, 4,8 км к западу от ПФ ТОО "Кастинг" (завод по переплавке стали)); 21 - 3,6 км на запад от ТЭЦ-3 и нефтехимичесекого завода (6 км к с-з от ПФ ТОО "Кастинг" (завод по переплавке стали); 24 - 10 км на восток от нефтехимического завода и ТЭЦ-3 (12 км к с-в от ТЭЦ-2,17 км к северу от АО АК (алюминиевый завод), 1,5 км к западу от с. Моялды); 27 - 5 км к северу от АО ТНК Казхром (завод ферросплавов) (3 км к северу от АО ЕЭК (электростанция), 20 км к западу от АО АК (алюминиевый завод)); 28 - 3 км к северу от АО ТНК Казхром (завод ферросплавов) (1 км к северу от АО ЕЭК (электростанция), 20 км к западу от АО АК (алюминиевый завод)); 30 - 1,5 км к северу от АО ТНК Казхром (завод ферросплавов) (1 км к югу от АО ЕЭК (электростанция)); 35 - 50 км к югу от г. Павлодара (25 км к югу от АО ТНК Казхром (завод ферросплавов), 27 км к югу от АО ЕЭК (электростанция)); 37 - 10 км на восток от г. Павлодара (рядом с пос. Жетекши); 40 - 10 км на восток от АО АК (алюминиевый завод); 41-11 км к югу от ТЭЦ-1 (18 км к востоку от АО ЕЭК (электростанция)); 42 - 10 км к северу от АО ЕЭК (электростанция) (15 км к западу от АО АК (алюминиевый завод)); 43 - 10 км к северу от ТЭЦ-3 и ПНХЗ (нефтехимический завод) (в 16 км к северу от ПФ ТОО "Кастинг" (завод по переплавке стали)); 44 (условно-фоновый участок) - 50 км к северу от Павлодара (40 км к северу от ПНХЗ (нефтехимический завод), 46 км на север от ПФ ТОО "Кастинг" (завод по переплавке стали)).
[Note. Ко - metal concentration in soil in fractions of MPC:
actual level of element content in the soil maximum permissible concentration Ax- biological absorption coefficient of Artemisia austriaca:
content of chemical elementxin the ash of the plant
content of elementxin the soil
Sampling sites (points): 20 - 5 km to the north-west of the Thermal power plant-2 (4 km to s-w from Thermal power plant-3 and petrochemical plant, 4,8 km to the west from steel casting plant); 21 - 3,6 km west from Thermal power plant-3 and petrochemical plant (6 km to n-w from steel casting plant); 24 - 10 km east from petrochemical plant and Thermal power plant-3 (12 km from Thermal power plant-2,17 km north from aluminum plant, 1,5 km to west from the village of Moyaldy); 27 - 5 km north of ferroalloys plant (3 km north of Aksu Thermal Power Plant, 20 km west of aluminum plant); 28 - 3 km north of ferroalloys plant (1 km north of Aksu Thermal Power Plant, 20 km west of aluminum plant); 30 - 1,5 km north of ferroalloys plant (1 km south of Aksu Thermal Power Plant); 35 - 50 km south of Pavlodar (25 km south of ferroalloys plant, 27 km south of Aksu Thermal Power Plant; 37 - 10 km east of Pavlodar (near the settlement Zhetekshi); 40 - 10 km east from aluminum plant; 41-11 km south of Thermal power plant-1 (18 km east of the Aksu Thermal Power Plant); 42 - 10 km north of Aksu Thermal Power Plant (15 km west ofaluminum plant); 43 - 10 km north of Thermal power plant-3 and petrochemical plant (16 km north of steel casting plant); 44 (conditional-background site) - 50 km north of Pavlodar (40 km to north from petrochemical plant, 46 km to north from steel casting plant.]
Концентрации железа в почве выше фона (т 44) или почти равны ему, а в растениях по сравнению с ними - малы, и этот металл Artemisia austriaca элемент аккумулирует незначительно.
Стронций: концентрации в почве стабильно невысоки (не более 0,6 ПДК), в растениях - весьма низки по сравнению с другими металлами, рассмотренными нами (кроме меди).
Содержание никеля в почве в целом находится в пределах 0,8 ПДК (одно значение выше 1, в т 42), в растениях - в основном не выше 0,4, и одно значение - 0,69 (т 30, здесь же выше средних концентрации никеля и в почве). Таким образом, A. austriaca аккумулирует никель слабо.
Марганец: и в почве, и в растениях содержание не слишком высоко (Ко и AMn в пределах 0,56 и 0,7), в т 30 - самая высокая из имеющихся концентраций в растениях, там же - выше средней в почве (в почве также - в т 35 и 42; в т 20 - в полыни). Марганец A. austriaca аккумулирует в целом довольно слабо.
Концентрации меди в почве в основном не превышают 0,53 (в т 40 - чуть выше), в растениях концентрации минимальны в сравнении с остальными рассмотренными нами металлами.
Титан: коэффициент опасности перехода металла из почвы в растения не слишком высок, максимальное значение - 0,91 (ANi при этом - низкий), в среднем - чуть выше 0,6; в растениях самое высокое значение ANi - в т 30 (и Ко здесь - несколько выше средних значений).
Можно проследить постепенное увеличение коэффициента биологического поглощения свинца, титана, никеля, железа (для остальных металлов картина менее выражена) от точки 20 к точке 30 (приближение к действующим предприятиям). Уменьшение - от точки 30 к точке 37 (удаление от источников эмиссий - в т 35 (для титана, железа, никеля, меди, свинца и стронция) и в т 37 - для хрома, марганца и цинка) и от т 40 к т 44 (также в сторону фонового участка).
Высокие значения ACr показаны в 6 из 12 рассмотренных точек (20, 27, 28, 30, 40, 41), AZn также высок в точках 20, 21, 24, 28, 30, 40 (в точках 20, 28 и 40 - для обоих элементов), при этом значения коэффициента биологического поглощения выше 1 для хрома в диапазоне от 1,76 до 8,04, а для цинка - все превышают 1 незначительно.
Чаще всего высокий уровень загрязнения почвы металлами отмечается в точках 42, 27 и 30 (10, 5 и 1,5-1 км от действующих предприятий, соответственно). Наибольшие значения Ах характерны в основном также для т 30 (1,5 км к северу от АО ТНК Казхром (1 км к югу от АО ЕЭК)) для титана, марганца, железа, никеля, меди, особенно - для хрома
и цинка, практически максимально из проанализированных проб - для свинца. То есть выявлено соответствие высоких уровней коэффициента биологического поглощения Artemisia austriaca и повышенных концентраций металлов в почвенных пробах с этого участка (также - для т 27, где коэффициент биологического поглощения не слишком высок, но выше фона).
Распределение загрязнения по слоям почвы (0-5 см и 10-15 см): в 49% случаев Ко (коэффициент опасности), следовательно, и концентрация металла в почвенной пробе, были выше в слое 10-15 см; в 40% случаев - в слое 0-5 см; в 11 % случаев концентрации в слоях были одинаковы. Многие исследователи отмечают, что для техногенных территорий (без учета типа почв) характерна приуроченность максимальных концентраций поллютантов, поступающих от ТЭЦ и предприятий металлургии, к верхнему почвенному горизонту (до 10-20 см), непосредственно контактирующему с приземным слоем атмосферы [Ильин, 1991; Мудрый, 1997; Панин, 2002; Лузгин, 2004]. Этому способствует подщелачивание среды за счет ингредиентов, присутствующих в выбросах [Город как техногенный субрегион биосферы, 1985, с. 139].
Имеющая место неоднородность почвенного покрова территории исследований (легкие суглинки и супесь) может оказывать некоторое влияние на уровень аккумуляции загрязнителей, как и незначительные изменения нанорельефа, обусловленные природными и антропогенными факторами, характерными для изучаемого нами региона.
Меньшие значения коэффициента биологического поглощения поллютантов A. austriaca отмечаются в основном в 50 км на юг от г. Павлодара (25 км к югу от АО ТНК Казхром, 27 км к югу от АО ЕЭК) для титана, железа, никеля, меди, свинца и стронция; в почве - для цинка; в 10 км к востоку от г. Павлодара (рядом с пос. Жетекши) - для хрома, марганца и цинка (там же - наименьшие концентрации свинца, никеля, меди, железа и титана в почве); хрома и марганца в почве - в 10 км к северу от ТЭЦ-3 и ПНХЗ (в 16 км к северо-западу от ПФ ТОО "Кастинг").
Наибольшие значения коэффициента биологического поглощения отмечаются в основном в 1,5 км к северу от АО ТНК Казхром (1 км к югу от АО ЕЭК) для титана, марганца, железа, никеля, меди, особенно - для хрома и цинка, практически максимально из проанализированных проб - для свинца, там же отмечено и высокое содержание большинства металлов в почвенных пробах. Латеральное распределение поллютантов по территории в почвах и растениях в основном характеризуется увеличением их содержания в рассматриваемых средах по мере приближения к источникам выбросов, что отмечают в своих работах и другие исследователи [Загрязнение почв..., 2009, с. 8; Парфенова, 2011; Байсеитова, Сартаева, 2014; Накопление тяжелых металлов, 2015, с. 90; ].
Заключение
Мы рассмотрели содержание в почвенных и растительных (Artemisia austriaca) пробах, собранных на разных расстояниях от действующих промышленных предприятий, девяти металлов: титана, хрома, марганца, железа, никеля, свинца, цинка, меди и стронция. Был проведен сравнительный анализ соответствия концентраций поллютантов в почве и растениях одних и тех же точек. Были выявлены особенности распространения загрязнения на исследуемой территории. Считаем необходимым продолжать наблюдения с целью увеличения объема данных для анализа, что позволит понять специфику накопления элементов A. austriaca и более глубоко раскрыть вопрос индикации загрязнения.
Выводы
Анализ содержания тяжелых металлов в почве и растениях (A. auatriaca) исследуемой территории проводили, выбрав участки на разных расстояниях от действующих промышленных предприятий г. Павлодара и г. Аксу (Павлодарская область, Казахстан) (из имеющихся были отобраны точки, для которых определено содержание тяжелых металлов в почве и в пробах A. austriaca).
Чаще высокий уровень загрязнения почвы металлами отмечается на расстоянии 10-5-1,5-1 км от действующих предприятий. Наибольшие значения коэффициента биологического поглощения A. austriaca различных металлов в основном также отмечены на участке в 1-1,5 км от промышленных предприятий для титана, марганца, железа, никеля, меди, особенно - для хрома и цинка, практически максимально из проанализированных проб - для свинца. Распространение поллютантов соответствует направлению преобладающих в регионе ветров и снижается с увеличением расстояния от источников загрязнения, что соответствует и литературным данным.
Хром и цинк накапливаются в A. austriaca более активно, чем титан, железо, марганец, никель, медь, свинец, стронций. Их это растение аккумулирует слабо.
A. austriaca, являясь дигрессионно-активным видом, в условиях антропогенного воздействия часто становится доминантом или субдоминантом в растительных сообществах (в регионах, где исторически она была представлена в незначительном обилии). В связи с этим ее способность к аккумуляции некоторых тяжелых металлов (согласно результатам наших исследований - цинка и хрома) можно использовать (с учетом расстояния от источника эмиссий, возраста растений, особенностей нанорельефа и погодных условий) для определения наличия загрязнения промышленных (или прилегающих к ним) территорий, особенно в районах действия металлургических предприятий.
Библиографический список / References
1. Байсеитова Н.М., Сартаева Х.М. Накопление тяжелых металлов в растениях в зависимости от уровня загрязнения почв // Молодой ученый. 2014. № 2 (61). [Baiseitova N.M., Sartaeva Kh.M. Accumulation of heavy metals in plants depending on soil contamination. Molodoi uchenyi. 2014. No. 2 (61) (In Russ.)]
2. Берикова А.Т., Каниболоцкая Ю.М. Антропогенная трансформация растительного покрова в зоне воздействия АО "ЕЭК" и АО "ТНК "Казхром" // IX Торайгыровские чтения: Международная научная конференция. Павлодар, 2017. С. 75-78. [Berikova A.T., Kanibolotskaya Yu.M. Anthropogenic transformation of vegetation cover in the exposure area JSC "EEC" and JSC "MNC "KazHrom". IXToraigyrovskie chteniya. Pavlodar, 2017. Pp. 75-78. (In Russ.)]
3. Бигалиев А.Б., Шаймарданова Б.Х. Городская растительность в качестве биоиндикаторов техногенной нагрузки // Вестник КазНУ им. Аль Фараби. Серия экологическая. 2005. № 1 (16). С. 20-25. [Bigaliev A.B., Shaimardanova B. Kh. Urban vegetation as bioindicators of man-made load. Eurasian Journal of Ecology. 2005. No. 1 (16). Pp. 20-25. (In Russ.)]
4. Бижанова Г.К. Антропогенная трансформация растительности песчаных пустынь Казахстана: Дис. ... д-ра биол. наук. Алматы, 1998. [Bizhanova G.K. Antropogennaya transformatsiya rastitel'nosti peschanykh pustyn' Kazakhstana [Anthropogenic transformation of the vegetation of the sandy deserts of Kazakhstan]. Dr. Hab. dis. Almaty, 1998.]
5. Биогеохимические и геоботанические исследования. Л., 1972. [Biogeokhimi- cheskie i geobotanicheskie issledovaniya [Biogeochemical and geobotanic research]. Leningrad, 1972.]
6. Город как техногенный субрегион биосферы / Сает Ю.Е. и др. Труды био- геохимической лаборатории. Т. 20. М., 1985. С. 133-165. [Saet Yu.E. et al. City as a man-made subregion of the biosphere. Trudy biogeohimicheskoj laboratorii. Vol. 20. Moscow, 1985. Pp. 133-165. (In Russ.)]
7. Горчаковский П.Л. Тенденции антропогенных изменений растительного покрова Земли // Ботанический журнал. 1979. Т. 69. № 12. С. 1697-1714. [Gorchakovskii P.L. Trends in anthropogenic changes in Earth's vegetation cover. Botanicheskii zhurnal. 1979. Vol. 69. No. 12. Pp. 1697-1714. (In Russ.)]
8. Загрязнение почв тяжелыми металлами. Способы контроля и нормирования загрязненных почв: Учебно-методическое пособие / Сост. Х.А. Джуве- ликян, Д.И. Щеглов, Н.С. Горбунова. Воронеж, 2009. [Zagryaznenie pochv tyazhelymi metallami. Sposoby kontrolya i normirovaniya zagryaznennykh pochv [Soil contamination by heavy metals. How to control and normalize contaminated soils]. Kh.A. Dzhuvelikyan, D.I. Shcheglov, N.S. Gorbunova (compilers). Voronezh, 2009.]
9. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе "почва-растение". Новосибирск, 1991. [Il'in V.B. Tyazhelye metally v sisteme "pochva-rastenie" [Heavy metals in the soil-plant system]. Novosibirsk, 1991.]
10. Козыренко М.А., Каниболоцкая Ю.М. Тяжелые металлы в почве и растениях // XII Сатпаевские чтения: Международная научная конференция. Павлодар, 2012. С. 182-185. [Kozyrenko M.A., Kanibolotskaya Yu.M. Heavy metals in soil and plants. XIISatpaevskie chteniya. Pavlodar, 2012. Pp. 182-185. (In Russ.)]
11. Леонова Ю.М. Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара: Дис. ... канд. биол. наук. Алматы, 2010. [Leonova Yu.M. Antropogennaya transformatsiya rastitel'nosti v zone vliyaniya promyshlennykh ob"ektov g. Pavlodara [Anthropogenic transformation of vegetation in the area of influence of industrial facilities in Pavlodar]. PhD dis. Almaty, 2010.] Лузгин Б.Н. Загрязнение почв металлами (на примере Алтайского региона) // География и природные ресурсы. 2004. № 3. С. 151-154. [Luzgin B.N. Soil contamination with metals (on the example of the Altay region). Geography and Natural Resources. 2004. No. 3. Pp. 151-154. (In Russ.)]
12. Марынич О.В. Антропогенная трансформация степной растительности (на примере Центрального Казахстана): Дис. ... канд. биол. наук. Алматы, 1999. [Marynich O.V. Antropogennaya transformatsiya stepnoi rastitel'nosti (na primere Tsentral'nogo Kazakhstana) [Anthropogenic transformation of steppe vegetation (on the example of Central Kazakhstan)]. PhD dis. Almaty, 1999.]
13. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв при контроле загрязнения окружающей среды металлами. М., 1981. [Metodicheskie rekomendatsii po provedeniyu polevykh i laboratornykh issledovanii pochv pri kontrole zagryazneniya okruzhayushchei sredy metallami [Methodological recommendations for field and laboratory soil studies in metal pollution control]. Moscow, 1981.]