В данной статье авторы анализируют актуальность масштаба загрязнения почв тяжелыми металлами в Российской Федерации
Ключевые слова: загрязнение почв тяжелыми металлами, тяжелые металлы, источники загрязнения почв.
Тяжелые металлы (ТМ) являются вторыми (после пестицидов) по степени опасности загрязнителями наземных экосистем, значительно опережающими двуокись углерода и серы среди веществ. Существует множество природных и техногенных источников поступления ТМ. Среди антропогенных источников ТМ одним из основных являются промышленные предприятия, не оснащенные достаточно эффективными системами очистки выбросов. Источники загрязнения природной среды ТМ могут быть стационарными и подвижными. К стационарным относятся зоны промышленно-производственных объектов, строительства и складирования материалов или отходов. К подвижным: транспортные системы, включая объекты их обеспечения [2]. Также к антропогенным источникам можно отнести: выхлопные газы транспортных средств, внесение удобрений, сжигание угля, добыча и выплавка руды.
Среди природных источников основным является ветровая эрозия. [3]. Мониторинг ТМ в природе обязателен, так как при попадании в организм человека они могут вызвать серьезные нарушения в его работе [1].
Масштабы загрязнений почвы ТМ в Российской Федерации весьма значительны. Мониторинг загрязнения почвы ТМ проводится Росгидрометом в основном в районах, прилегающих к источникам промышленных выбросов. За период 2012–2021 гг. к опасной категории загрязнения почв отнесено 4,3 %, к умеренно опасной категории — 9,2 % обследованных населенных пунктов. Почвы 86,5 % обследованных населенных пунктов (в среднем) относятся к допустимой категории загрязнения ТМ [4].
В Красноярском крае и городе Норильск основным источником загрязнения ТМ являются крупные металлургические предприятия (ПАО «ГМК Норильский никель» и его подразделения), производящие никель, медь, кобальт и металлы платиновой группы. В 2015 году министерство природных ресурсов Красноярского края отнесло территорию городского округа Норильск к зоне чрезвычайной экологической ситуации. Зона воздействия с высоким уровнем загрязнения простирается до 25 км от города [5].
В Мурманской области районы наибольшего загрязнения почвы ТМ находятся вблизи предприятий цветной металлургии, в частности компании ПАО Кольская горно-металлической компания «Норильский никель», расположенных в городах Заполярный и Мончегорск. В радиусе 3 км от предприятия содержание приоритетных загрязнителей (Ni, Cu, и Co) в верхнем слое почвы достигает в среднем 60 и 30 ВДК. Площадь с максимальным загрязнением достигает 3,2 тыс. кв. км.
Наибольшая плотность промышленных источников комплексного загрязнения почвы ТМ наблюдается на среднем и южном Урале. В некоторых городах содержание металлов в почвах в 5–10 и более раз превышает уровни ВДК (города Кировград, Реж, Асбест, Ревда). В городской среде Челябинска насчитывается около 600 промышленных предприятий. Примерно 12 % территории города можно отнести к зоне экологического бедствия, где содержание Zn и Pb в почве в 25 раз превышает ВДК [6].
В Сибири высокий уровень техногенной нагрузки ТМ наблюдается в городе Белово Кемеровской области, где на протяжении 80 лет работал цинковый завод. В городе Братск Иркутской области, основным источником загрязнения являются алюминиевые заводы и завод ферросплавов; в городе Свирск — металлургический завод; Иркутск — строительные, машиностроительные заводы; в городе Черемхово — заводы тяжелого машиностроения, механической сборки, химического производства и карьеры. В почвах Свирска, уровни ПДК для Pb превышены от 9–63 раз.
На Дальнем Востоке наиболее неблагоприятным регионом является Приморский край. В Дальнегорске и Рудной пристани основным загрязняющим предприятием является Дальневосточный горно-химический комбинат. Также там расположен завод АО «ГМК «Дальполиметалл». Вокруг этой территории в 30-километровой зоне содержание Pb составляет 17–42 ПДК [7].
Неблагоприятная экологическая ситуация в отношении загрязнения почвы ТМ сложилась также и на юге России. Во Владикавказе основными источниками загрязнения являются АО «Электроцинк» и «Победит». Содержание ТМ в почвах превышает ВДК для Zn в 27 и 40 раз, Cd в 94 и 324 раза, Pb в 10–30 раз и Ni в 3–4 раза [6,7].
Помимо загрязнения почв в городах и их окрестностях часто отмечается повышенный фон загрязнения ТМ и в сельской местности. Общая площадь загрязнения почв сельхозугодий тяжелыми металлами в РФ составляет 3,6 млн. га. Из них более 3,3 млн га загрязнено особо токсичными и токсичными элементами, относящийся к I и II классам опасности [8]. По данным мониторинга в 2008 году процент обследованных пахотных почв, превышающих нормативы по содержанию ТМ составлял около 2 % (таблица 1) [9]. Чаще всего превышение содержания ТМ в почвах сельскохозяйственного назначения наблюдается на территориях, прилегающих к наиболее крупным городам, крупным автомагистралям или промышленным предприятиям.
Таблица 1
Доля загрязненных сельхозугодий в Российской Федерации
|
Элементы ТМ |
Исследуемая территория |
С содержанием ТМ выше предельных значений |
||
|
тыс. га |
процент от общей площади |
тыс. га |
процент от общей площади |
|
|
Pb |
16380,7 |
12,9 |
273,0 |
1,7 |
|
Cd |
14257,7 |
11,3 |
27,7 |
0,2 |
|
Hg |
7037,2 |
5,6 |
- |
- |
|
Ni |
8667,5 |
6,8 |
56,0 |
0,7 |
|
Cr |
5957,5 |
4,7 |
33,3 |
0,6 |
|
Zn |
24783,5 |
19,6 |
54,0 |
0,2 |
|
Co |
9256,6 |
7,3 |
94,3 |
1,0 |
|
Cu |
22326,0 |
17,6 |
449,2 |
2,0 |
Накопление ТМ в почвах сельхозугодий может быть также результатом длительного использования фосфоритов, апатитов и проч. фосфорных удобрений, часто содержащих ТМ, пестицидов и проч. агрохимикатов, деятельности сельскохозяйственной техники, а также атмосферных осадков [10]. В таблице 2 показаны основные источники поступления ТМ в почву в Ставропольском крае [11].
Таблица 2
Среднегодовое поступление ТМ в агроценоз Ставропольского края в 1990–2002 гг.
|
Источник ТМ |
Pb, гр/га -1 |
Cd, гр/га -1 |
Zn, гр/га -1 |
Cu, гр/га -1 |
Ni, гр/га -1 |
|
Минеральные удобрения |
0,409 |
0,045 |
2,236 |
1,667 |
1,124 |
|
Органические удобрения |
2,224 |
0,844 |
9,281 |
1,841 |
6,75 |
|
Гипсование |
0,462 |
0,055 |
0,737 |
0,539 |
0,094 |
|
Атмосферные осадки |
89,939 |
0,872 |
413,84 |
77,16 |
38,81 |
Таким образом, обзор данных экологического мониторинга, освещенных в литературных источниках, свидетельствует о том, что проблема загрязнения почв тяжелыми металлами для Российской Федерации весьма актуальна. ТМ являются одними из основных загрязняющих веществ, от которых зависит как стабильность функционирования природных экосистем, так и качество среды в населенных пунктах и, в конечном итоге, здоровье населения. ТМ попадают в окружающую среду в результате широкого спектра техносферной активности человека: начиная промышленными предприятиями и заканчивая внесением удобрений в почву. Актуальным является постоянный контроль качества природной среды, в том числе мониторинг содержания тяжелых металлов в почвах, особенно сельскохозяйственного назначения. В РФ данный мониторинг проводится Росгидрометом в основном в районах, прилегающих к источникам промышленных выбросов ТМ в окружающую среду.
Литература:
- Загрязнение почв тяжелыми металлами. Способы контроля и нормирования загрязненных почв / Джуввеликян Х.А [и др.]. Воронеж: Изд-во Ворон. гос. ун-та, 2009. 6 с.
- Геоэкологическая оценка современного содержания свинца в почвенном покрове урбанизированных территорий нижнего поволжья / Синцов А. В. [и др.] // Геология, география и глобальная энергия. Геоэкология. 2021. № 2(81). С. 137–144.
- Geochemical accumulation and source tracing of heavy metals in arable soils from a black shale catchment, southwestern China / [Wei W. et al.] // Sci. of The Total Env. 2023. Vol. 857(2). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.159467.
- Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Российской Федерации» за 2021 год [Электронный ресурс]: официальный сайт Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. URL:https://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_2021_/ (дата обращения: 11.03.2023).
- Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае» за 2015 год [Электронный ресурс]: официальный сайт Министерства экологии и рационального природопользования Красноярского края. URL:http://www.mpr.krskstate.ru/envir/page5849/0/id/22605 (дата обращения: 12.03.2023).
- Current state and dynamics of heavy metal soil pollution in Russian Federation — A review / [Barsova N. et al.] // Env. Pollution. 2019.Vol 249. P 200–207. DOI: 10.1016/j.envpol.2019.03.020.
- Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Российской Федерации» за 2016 год [Электронный ресурс]: официальный сайт Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. URL: https://www.mnr.gov.ru/docs/o_sostoyanii_i_ispolzovanii_vodnykh_resursov_rossiyskoy_federatsii/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_ispolzovanii_vodnykh_resursov_rossiyskoy_federatsii_v_2016_god/ (дата обращения: 11.03.2023).
- Алексахин Р. М., Лунёв М. И. Техногенное загрязнение сельскохозяйственных угодий (исследования, контроль и реабилитация территорий) // Плодородие. 2011. № 3
- Проблемы деградации и восстановления продуктивности земель сельскохозяйственного назначения в России / Г.А Романенко [и др.]. М.: Изд-во Федерального гос. научн. ун-та «Росинформагротех», 2008. 68 с.
- Мотузова Г. В., Карпова Е. А. Химическое загрязнение бисоферы и его экологические последствия. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2013. 302 с.
- Podkolzin O. A. Heavy metals in agrocenoses of the Stavropol territory // Agrochem. Herald. 2005. Vol 5. P. 9–11.
