Статья: Изменения содержания тяжелых металлов в почвах Костомукшского региона под влиянием техногенеза

Анализ пространственного распределения загрязнений ТМ по территории города и ГОКа выявил несколько наиболее загрязненных участков, где содержания большинства изученных элементов резко возрастают. На территории ГОКа такой является площадка вблизи железнодорожной ветки, среди исследованных городских площадок наибольшее загрязнение поверхностных горизонтов почв отмечено во дворах жилых домов в центре и в юго-восточной части города.

Кроме того, в почвах этих площадок отмечены изменения в распределении ТМ по горизонтам в сравнении с фоновыми территориями. Так на площадках, расположенных в городе, такие металлы как Cr, Co, Ni, Zn, Cd, Pb сосредоточены в верхних горизонтах почв, что можно объяснить поступлением металлов из атмосферы от мобильных и стационарных источников. На территории ГОКа изменение накопления ТМ имеет более сложный характер, часть элементов закрепляется в верхних горизонтах (V, Cr, Cu, Fe), а другие, наоборот, активно накапливаются в нижних (Zn, Cd, Pb, Mn). Это связано с загрязнением поверхностных горизонтов в результате постоянного поступления металлов из атмосферы с газопылевыми выбросами от карьера, комбината и железнодорожного транспорта, а также с нарушением почвенного профиля при разработке и обустройстве территории.

Для анализа вертикальной и латеральной миграции ТМ в зоне антропогенного воздействия были проанализированы пробы из почвенных разрезов, расположенных в 5 км к юго-западу от территории КГОКа (табл. 4).

Таблица 4 - Валовое содержание ТМ в почвенных разрезах возле КГОКа, мг/кг

Выявлено отличие в распределении ряда элементов по горизонтам от фоновых территорий. В частности, в поверхностных горизонтах данных разрезов идет накопление Fe, Pb, Ni и Cd, во всех горизонтах увеличивается содержание Co, в иллювиальных горизонтах идет активное накопление Mn. Накопление Zn в почвах имеет неустойчивый характер и зависит от положения в рельефе. Для остальных металлов характерно быстрое вымывание из поверхностных горизонтов, миграция и накопление именно в нижележащих иллювиальных горизонтах.

Исследования содержания подвижных форм ТМ в фоновых почвах на территории Костомукшского заповедника позволили выделить две группы металлов (табл. 5).

Таблица 5 - Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах, мг/кг [11]

Первая группа, объединяющая Mn, Zn, Cd, Pb и Ni, характеризуется преимущественным накоплением в поверхностных горизонтах почв и резким снижением концентраций в иллювиальных горизонтах. Вторая группа включает Fe, Cо и Cr, чьи концентрации, наоборот, возрастают в иллювиальных горизонтах. Стоит отметить, что несмотря на различия в аккумуляции содержание подвижных форм большинства ТМ в почвах заповедника существенно ниже ПДК. Исключение составляет только Mn, концентрации которого в поверхностных горизонтах превышают ПДК в 3 раза Степень подвижности ТМ зависит от формы рельефа, а также от почвенного горизонта. В поверхностных горизонтах исследованных почв подвижность элементов выше, чем в иллювиальных. Это может быть обусловлено влиянием атмосферных осадков, а также возможным аэротехногенным переносом.

Заключение

Проведенные исследования подтвердили низкий природный региональный уровень валового содержания большинства изученных металлов в ненарушенных почвах по сравнению с кларками. Концентрации этих ТМ ниже предельно допустимых во всех почвенных горизонтах в фоновых природных комплексах. Исключения отмечены только для Zn и Ni, концентрации которых в отдельных пробах близки или даже незначительно превышают нормативы. На территориях, подверженных антропогенному воздействию происходит не только резкое увеличение концентраций большинства изученных ТМ, но и изменения в их аккумуляции различными горизонтами почв.

По распределению подвижных форм тяжелых металлов в почвенном профиле выделены две группы элементов. Металлы первой группы накапливаются в поверхностных горизонтах почв, тогда как металлы, относящиеся ко второй группе, тяготеют к более глубоким горизонтам.

Список литературы

1.Официальная статистическая информация ПАО «Северсталь» [Электронныйресурс] - URL.: http://karelskyokatysh.severstal.com/rus/customers/products/index.phtml (дата обращения: 23.11.2019).

2.Галахина Н.Е. Оценка воздействия предприятий горнодобывающей железорудной промышленности на водную среду с учетом природно-техногенных факторов формирования вод : дисс. … канд. хим. наук : 03.02.08 : защищена 18.04.18 : утв. 10.08.18 / Галахина Наталия Евгеньевна. - Петрозаводск: Ин-т водных проблем Севера КНЦ РАН, 2016. - 160 с.

3.Пантелеева Я.Г. Геохимические изменения окружающей среды в зоне влияния горнопромышленного комплекса ОАО “Карельский окатыш” : дисс. … канд. геол.-мин. наук : 25.00.09 : защищена 16.10.2009 : утв. 23.04.2010 / Пантелеева Яна Геннадьевна. - СПб: СПбГорный Университет, 2009. - 242 с.

4.Арестова И.Ю. Мониторинговые исследования фоновых территорий Костомукшского заповедника / Арестова И.Ю., Опекунова М.Г., Елсукова Е.Ю., Кукушкин С.Ю. // «Роль научно-исследовательской работы в управлении и развитии ООПТ» - Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию со дня образования Байкальского государственного природного биосферного заповедника (пос. Танхой, 14-15 октября 2019 г.). - Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2019 г. - с. 28-32.

5.Германова Н.И. Динамика биологической активности лесных почв в зоне действия Костомукшского ГОКа / Германова Н.И., Медведева М.В. // Биоэкологические аспекты мониторинга. Петрозаводск: КНЦ РАН, Институт леса, 2001. -- с. 192-201.

6.Федорец Н.Г. Воздействие эмиссий Костомукшского горно-обогатительного комбината на лесные подстилки сосняков в северотаежной подзоне Карелии / Федорец Н.Г., Солодовников А.Н. // Труды Карельского научного центра РАН, № 6. - с. 143-152.

7.Виноградова А.А. Антропогенная нагрузка на экосистемы Костомукшского природного заповедника: Атмосферный канал. / Виноградова А.А., Иванова Ю.А. // М., Изд-во Физматлит, 2013. - 84 с.

8.Новиков С.Г. Содержание тяжелых металлов в почвах города Костомукши / Новиков С.Г. // Современные проблемы науки и образования (электронный научный журнал), 2016, № 5.

9.Шишов Л.Л. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.

10.Елсукова Е.Ю. Биогеохимический мониторинг особо охраняемых природных территорий на примере Государственного природного заповедника “Костомукшский”/ Елсукова Е.Ю., Опекунова М.Г., Арестова И.Ю., Кукушкин С.Ю, Карандашева Н.И., Решетняк В.А. // Актуальные вопросы биогеографии: Материалы международной конференции (Санкт-Петербург, Россия, 9-12 октября 2018г.). - Санкт-Петербургский государственный университет. СПб, 2018.- с. 130-132.

11.Elsukova E. Ecological monitoring of special protected areas by the example of Kostomuksha Nature Reserve / Elsukova E., Opekunova M., Arestova I., Kukushkin S. // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM 17, Water Resources. Forest Marine and Ocean Ecosystems. - 2017. P. 805-812.