Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическая характеристика территории Владимирской области . 8
1.1. Географическое положение, границы, административное деление 8
1.2. Рельеф, геологическое строение, полезные ископаемые 9
1.3. Экзогенные геологические процессы 12
1.4. Климат 16
1.5. Гидрогеологические условия и гидрология области 18
1.6. Почвы 19
1.7. Растительный и животный мир 20
1.8. Ландшафты 22
Глава 2. Критерии оценки загрязнения окружающей среды . 30
2.1. Тяжелые металлы в окружающей среде 30
2.2. Нормирование выбросов загрязняющих веществ 37
2.3. Комплексные показатели состояния природных сред 42
2.4. Фоновые содержания тяжелых металлов в природных средах 47
Глава 3. Методика и объемы геоэкологических исследований на территории Владимирской области. 52
3.1. Геоэкологические исследования на территории Владимирской области . 52
3.1.1. Полевые исследования 5 2
3.1.2. Лабораторные работы 54
3.1.3. Камеральные работы 5 5
3.2. Геоэкологические исследования на территории города Коврова. 62
3.2.1. Полевые и лабораторные исследования 62
3.2.2. Камеральные работы 64
Глава 4. Результаты геоэкологических исследований территории Владимирской области . 71
4.1. Комплексное загрязнение почв химическими элементами 71
4.2. Комплексное загрязнение донных осадков 76
4.3. Загрязнение поверхностных вод 83
4.4. Загрязнение подземных вод 87
4.5. Загрязнение снежного покрова 92
4.6. Загрязнение растительности 99
4.7. Оценка техногенных изменений природных ландшафтов 103
4.8. Геоэкологическая оценка состояния природной среды и рекомендации по дальнейшим геоэкологическим исследованиям на территории области 108
Глава 5. Оценка загрязнения почвогрунтов на территории г. Коврова 118
Выводы 152
Литература 156
- Географическое положение, границы, административное деление
- Тяжелые металлы в окружающей среде
- Геоэкологические исследования на территории Владимирской области
- Комплексное загрязнение почв химическими элементами
Введение к работе
Преобразование природы человеческой деятельностью, постоянно усиливающееся в ходе научно-технической революции, привело к необходимости оценки негативных изменений состояния окружающей природной среды.
Актуальность темы. Необходимость решения назревших экологических проблем привела к созданию с начала 1980-х годов Общегосударственной системы наблюдений и контроля загрязнения окружающей среды (ОГСНК). Соответствующие постановления и нормативные требования к экологическим исследованиям были разосланы в различные регионы РФ, в том числе и во Владимирскую область [48,56]. В 1985 - 1986 годах Владимирский областной комитет охраны природы начал проводить исследования состояния поверхностных вод, донных отложений рек и почв на территории области.
Последние десятилетие XX века в России совпало со сменой общественно - политического строя, изменив экономическую политику государства, что не могло не сказаться на всех сферах деятельности, в том числе сфере научных исследований в области экологии и охраны окружающей среды. По финансовым проблемам геоэкологические исследования на территории Владимирской области прекратились. Этот переходный период сопровождался значительным спадом производства, что, в свою очередь, привело к снижению поступления загрязняющих веществ во все природные среды. Однако отрывочные данные мониторинга природной среды свидетельствовали о том, что улучшения ее состояния, адекватного снижению антропогенной нагрузки не произошло.
В 1993 году на территории Владимирской области возобновились комплексные геоэкологические исследования. Эти работы, первые в области, полностью покрывают всю ее площадь, исследуют все компоненты природной среды, оценивая загрязнение всех компонентов в отдельности и экологическое состояние природной среды в целом. Автор принимал непосредственное участие в этих исследованиях в 1993 - 1995 годах и в 1997 - 1999 годах, являясь ответственным исполнителем нескольких этапов работ. Результаты исследований положены в основу данной диссертационной работы.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является решение задачи комплексной геоэкологической оценки состояния природной среды Владимирской области и исследование закономерностей антропогенного загрязнения почв на территории промышленного центра на примере города Коврова. Геоэкологической оценкой состояния назовем установление количественных и качественных характеристик исследуемого объекта, определенных показателей состояния на основе их соответствия определенным уровням или нормам.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: - выявить пространственную структуру распределения очагов загрязнения, - установить источники вредных воздействий на природную среду, - определить размеры зон их влияния на компоненты природной среды, - оценить это влияние на состояние природной среды Владимирской области.
Объект исследований - основные компоненты природной среды: почвы, поверхностные и подземные воды, донные отложения рек, снежный покров, растительность.
Предмет исследований - процессы влияния источников загрязнения на состояние природной среды Владимирской области.
Исходные материалы: фондовые, литературные и теоретические материалы о состоянии природной среды Владимирской области за последние 50 лет, данные экологического мониторинга окружающей среды и полевых исследований на территории области в 1993 - 1999 годах.
Научная новизна и предмет защиты. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
впервые проведена комплексная оценка состояния природной среды Владимирской области;
оценка загрязнения почвогрунтов промышленного центра проведена с применением различных методов исследования, результаты которых были сопоставлены между собой.
На защиту выносятся:
Результаты анализа данных экологического мониторинга, на основе которых сделана комплексная геоэкологическая оценка состояния природной среды на территории Владимирской области.
Результаты изучения обширного фондового и литературного материала о Владимирской области и его обобщение в виде комплекта тематических карт, отражающих современную экологическую ситуацию на территории Владимирской области.
3. Результаты применения новых методов исследования к решению
проблемы оценки загрязнения почв на территории промышленного центра (на
примере города Коврова).
Проведенные исследования позволят решить актуальные практические задачи разработки и проведения в области и промышленных центрах природоохранных мероприятий, а также задачи экологического обоснования схем развития и размещения производительных сил, генеральных планов городов и территориальных производственных комплексов области.
Практическое значение работы заключается в следующем:
согласованы разнородные данные о состоянии природной среды на территории Владимирской области, полученные из различных источников;
составлен комплект тематических карт Владимирской области, которые отражают современную экологическую обстановку на ее территории;
сформирована обширная база данных о загрязнении почвогрунтов на территории города Коврова;
выявлены районы с неблагоприятным состоянием почвогрунтов;
сделаны первые шаги к формированию городской ГИС.
Основания для выполнения работы. Рассмотренные в диссертации проблемы разрабатывались автором в рамках региональной программы «Геоэкологические исследования и картографирование масштаба 1:1000000 - 1:500000 центральных областей РФ [51,56]. Исследования велись «Территориальным центром государственного мониторинга геологической среды и водных объек-
7 тов по Владимирской области», где автор работал и с которым сотрудничал в период с 1993 по 2003 год.
Внедрение результатов работы. Полученная в диссертации оценка загрязнения почвогрунтов города Коврова химическими веществами на основе сформированной обширной базы данных является составной частью создаваемой в городе ГИС.
Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в Трудах международного экологического конгресса «Новое в экологии и БЖД», С. -Петербург, 2000; в межвузовском сборнике научных трудов «Проблемы экологии Волжско - Окского междуречья», Ковров, 1998; практические результаты диссертации доложены и обсуждены на научном семинаре «Актуальные проблемы г. Коврова в условиях конверсии», Ковровская государственная технологическая академия, Ковров, 1997, диссертация рассмотрена и оценена на кафедре геоэкологии факультета географии и геоэкологии С.-Петербургского государственного университета, С.-Петербург, 2003.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из 5 глав. В первой главе дана физико - географическая характеристика территории Владимирской области. Во второй главе приведен литературный обзор по вопросам содержания загрязняющих веществ в окружающей среде, нормирования выбросов, расчета комплексных показателей состояния природных и определения фоновых содержаний тяжелых металлов в различных природных средах. Описание использованных методов исследования даны в третьей главе диссертации. Результаты комплексных геоэкологических исследований на территории Владимирской области представлены в четвертой главе. Пятая глава посвящена оценке загрязнения почвогрунтов на территории города Коврова - крупного промышленного центра Владимирской области.
В целом, диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, изложена на 160 страницах машинного текста, включает 30 рисунков, 27 таблиц, список литературы из 65 наименований.
Географическое положение, границы, административное деление
От западной границы России до Уральских гор простирается обширная Восточно-европейская (Русская) равнина, в центральной части которой расположена Владимирская область. На западе область граничит с Московской областью, на юге - с Рязанской, на востоке - с Горьковской, на севере - с Ивановской и Ярославской областями.
Владимирская область расположена в умеренных широтах между 55 10 и 5655 с.ш. и 3830 и 4250! в.д. Вся эта территория относится к лесной зоне. Область занимает площадь 29 тыс. квадратных километров.
Владимирская область занимает центральное положение в издавна наиболее освоенной европейской части России и принадлежит к старо промышленным районам, на особенностях размещения хозяйства которых в значительной степени сказались черты всего последующего развития. На территории области в XIII и XIV веках сформировалось ядро Русского государства - Влади-миро-Суздальская Русь, имевшая выгодное центральное положение в междуречье рек Волги, Оки и Клязьмы, по которым проходили главные торговые пути.
Сегодня особенно большое значение имеет близость области к Москве -столице России, крупнейшему городу по численности населения и объему промышленного производства, а также крупному научному и культурному центру страны.
Территорию области пересекают крупная ж/д магистраль Москва - Нижний Новгород и автострада Москва - Уфа. В настоящее время Владимирская область разделена на 16 административных районов: Александровский, Вязни-ковский, Гороховецкий, Гусь-Хрустальный, Камешковский, Киржачский, Ков-ровский, Кольчугинский, Меленковский, Муромский, Петушинский, Селива-новский, Собинский, Судогодский, Суздальский и Юрьев-Польский. Центром области является город Владимир, в котором размещаются областные организации и учреждения.
Рельеф области равнинный, пологоволнистый, местами всхолмленный, максимальная высота поверхности 271 м на крайнем северо-западе области, минимальная - 67 м на востоке в пойме р. Оки. По генетическим, морфологическим, гипсометрическим особенностям рельефа в пределах области выделяется ряд районов [19].
Клинско-Дмитровская гряда своей восточной периферией захватывает крайнюю северо-западную часть области. Абсолютные высоты междуречий в пределах гряды 220 - 271 м, глубина вреза главных речных долин 30 - 50 м. Волнистый рельеф гряды сформировался за счет перекрытия чехлом московской морены древней доледниковой возвышенности.
Юрьевское Ополье - также относительно возвышенная часть области, расположено к востоку и юго-востоку от Клинско-Дмитровской гряды, в бассейнах рек Пекши, Колокши, Рпени, Каменки. Высоты междуречий здесь составляют 170 - 236 м, глубина вреза главных долин 60 - 80 м. Современная волнистая, местами всхолмленная равнина сформировалась за счет перекрытия днепровской и московской моренами древней относительно возвышенной эро-зионно-денудационной равнины.
Клязьминская низина. Под этим редко используемым названием подразумевается плоская низменная равнина приустьевых частей бассейнов рек Шерна и Киржач на западе области. Высота плоских междуречий здесь составляет 140 — 160 м, глубина вреза рек 15 - 30 м. Генетически поверхность низины составлена из фрагментов высоких среднечетвертичных третьей и четвертой надпойменных террас и участков флювиогляциальной равнины времени отступания московского ледника.
Нерльско-Клязьминская низменность является юго-западной окраиной Балахшинской низменности, расположена в приустьевой части левобережья р. Нерли, представляет собой плоскую равнину с высотой междуречий ПО - 135 м, глубиной вреза главных долин 15 - 30 м. Поверхность низменности состав лена из участков средне - и верхнечетвертичных речных террас и водно-ледниковых равнин времени отступания московского ледника.
Мещерская низменность входит в пределы Владимирской области северной своей частью, включает бассейны рек Поль, Бужа, Гусь, Судогда, Колпь; на правобережье р. Клязьмы представляет собой плоскую равнину с высотой междуречий 120 - 140 м, глубиной вреза крупных долин 20 - 30 м. Генетически она составлена из участков среднечетвертичных речных террас и водно-ледниковых равнин московского возраста.
Окско-Цнинское плато широкой (20 - 30 км) полосой пересекает область с севера на юг к востоку от Мещерской низменности. Представляет собой волнистую приподнятую равнину с высотой междуречий 150 - 184 м, глубиной вреза главных долин 20 - 40 м. Своим образованием оно обязано древнему ва-лообразному поднятию, перекрытому днепровской мореной и водно-ледниковыми отложениями днепровского и московского возраста.
Гороховецкие горы расположены на правом берегу р. Клязьмы на отрезке между городами Вязники и Гороховец. Абсолютные высоты междуречий составляют 160 - 190 м. Генетически Гороховецкие горы представляют собой приподнятую доледниковую равнину, перекрытую чехлом днепровской морены.
Лужская низина расположена на левобережье р. Клязьмы на крайнем северо-востоке области. Это плоская заболоченная поверхность с абсолютными высотами 80 - 95 м, составленная из фрагментов верхне- и среднечетвертичных террас и водно-ледниковых равнин московского возраста.
Таким образом, Владимирская область, как часть Восточно-Европейской равнины, имеет типично платформенный рельеф.
В основании равнины залегает Русская плита с докембрийским кристаллическим фундаментом, имеющим неровную поверхность. В центральной части древний фундамент залегает на большой глубине и образует большую впадину - Московскую синеклизу, заполненную породами осадочного происхождения различных геологических периодов и различной мощности. В пределах
Московской синеклизы расположена западная половина территории Владимирской области, восточная половина расположена в пределах Токмовского свода, являющегося западной частью Волго-Уральской антеклизы.
Эти крупные структуры осадочного чехла Русской платформы осложнены менее крупными структурами II порядка. Юго-восточный склон Московской синеклизы осложнен Владимиро-Шиловским прогибом, а Токмовский свод - Окско-Цнинским валом и Касимово-Вязниковским прогибом. Окско-Цнинский вал представляет собой меридионально вытянутую полосу пологих поднятий. Владимиро-Шиловский прогиб тянется вдоль западного крутого склона Окско-Цнинского вала, Касимово-Вязниковский прогиб - вдоль восточного, более пологого.
Кроме перечисленных выше структур в пределах области происходит сопряжение трех региональных неотектонических структур III порядка: Верхневолжской, Окской, Окско-Клязьминской.
Верхневолжская структура включает два воздымающихся неотектонических блока: Клинско-Дмитровский и Кольчугинский, соответствующие в рельефе возвышенностям Клинско-Дмитровской гряды и Юрьевского Ополья. Кроме этого в ее пределах выделены относительно опускающиеся блоки: Игатур-ский, соответствующий в рельефе Клязьминской низине и опущенной части южного склона Клинско-Дмитровской гряды, а также два фрагмента неотектонического блока, определившего заложение Нерльской низины.
Тяжелые металлы в окружающей среде
Согласно англо-русскому глоссарию терминов Центра международных проектов ГКНТ РФ к тяжелым металлам относятся металлы "сравнительно большой атомной массы" [60]. По другой классификации [30] к тяжелым металлам относится свыше 40 химических элементов таблицы Менделеева с атомными весами, превышающими 50 атомных единиц. По содержанию в земной коре большинство тяжелых металлов относится к редким, а по распределению - к рассеянным элементам. Строение электронных оболочек, для которых характерна незавершенность внешних р и d орбиталей, объясняет переменную валентность многих тяжелых металлов, их высокую реакционную способность, склонность к комплексообразованию, поляризации. Это обусловливает их высокую биологическую и физиологическую активность.
Не все тяжелые металлы представляют одинаковую опасность для биоты. По токсичности, распространенности, способности накапливаться в пищевых цепях лишь немногим более десяти элементов признаны приоритетными загрязнителями биосферы. Среди них ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, медь, ванадий, олово, цинк, сурьма, молибден, кобальт, никель. Три элемента (ртуть, свинец и кадмий) считаются наиболее опасными и подлежат первоочередному контролю в объектах окружающей среды. В последнее десятилетие интерес к проблеме тяжелых металлов в окружающей среде чрезвычайно возрос в связи с растущим антропогенным загрязнением биосферы соединениями этих элементов [43,31].
Свинец. Свинец в природе чаще всего существует в виде свинцового блеска и в настоящее время добывается более чем в 50 странах мира. Наиболее богатые месторождения находятся в СНГ, США, Австралии, Канаде, Перу и Китае. В общей сложности человек использует этот металл уже около 7 тыс. лет. Ежегодное производство свинца на сегодняшний день в 500 раз выше, чем его общее количество, содержащееся в живых организмах планеты. В окружающей среде свинец может находиться в двух формах: неорганической и органиче 31 ской. Последняя более токсична, но обладает меньшей кумулятивной способностью. Токсичность свинца обусловлена денатурирующим действием его на ткани и клетки организма. Металл обладает мутагенной активностью, но менее выраженной по сравнению с другими тяжелыми металлами [6, 21,29].
Основная область применения свинца на сегодня - это производство аккумуляторов, на что уходит в различных странах от 40 до 70 % всей добычи. Около 30 % идет в качестве добавок к бензину для повышения октанового числа и на производство проката и труб. Незначительная часть используется для изготовления боеприпасов, типографских шрифтов и хрусталя. Мировое производство свинца составляет около 3 млн. тонн в год. Все природные среды (атмосфера, гидросфера, почвенный покров и т.д.) подвержены загрязнению свинцом, причем установлено, что около 99 % свинца, присутствующего в настоящее время в тропосфере, имеет антропогенное происхождение.
В атмосферном воздухе населенных пунктов свинец присутствует в виде трех основных форм. Первая и наиболее значительная по объему - это неорганические соединения металла, в основном адсорбированные на пылевых частицах, находящихся во взвешенном состоянии. Вторая форма представлена аэрозолями тетраэтилсвинца, содержащегося в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. Органические соединения свинца также адсорбированы на пылевых частицах. Обычно в пыли крупных промышленных городов уровень свинца колеблется в пределах от 500 до 2000 мкг/г [23].
Соединения свинца, оседающие из воздуха с пылевыми частицами, накапливаются в почве. Особенно интенсивно этот процесс протекает вблизи металлургических предприятий. Загрязнение тяжелыми металлами, и свинцом в частности, наблюдается в водных объектах, куда они попадают со стоками, а также за счет седиментационных процессов. Как правило, растворимость металлов в воде незначительна, однако они могут присутствовать в водоемах в виде взвеси, адсорбируясь на частицах различной природы, а также накапливаясь в донных отложениях. Так, в донных отложениях эстуария р. Луары обна 32 ружено от 12,9 до 80,5 мг/кг свинца, от 0,01 до 0,80 - кадмия, от 14,8 до 56 мг/кг никеля.
Кадмий. К числу наиболее токсичных тяжелых металлов относится кадмий. Интерес медиков к этому элементу особенно возрос около 25 лет назад, когда в Японии в бассейне реки Дзунцу была выявлена новая болезнь "итай-итай". Имея длительный инкубационный период (20 лет) болезнь проявлялась поражением костной системы и наблюдалась лишь в указанном регионе. Исследователи связывают заболевание с воздействием на население соединений кадмия.
По данным ВОЗ с конца XIX века степень загрязнения окружающей среды кадмием возросла в 5 раз. Собственные минералы кадмия: гринокит, отавит и монтепонит в природе довольно редки и не образуют скоплений. Основным сырьем добычи металла являются цинковые и полиметаллические руды. Поэтому главным источником загрязнения окружающей среды кадмием является не его производство, а другие отрасли промышленности, например, черная металлургия и плавка цинковых руд. Кадмий попадает в природные среды с производственными выбросами предприятий цветной металлургии, химической, электротехнической отраслей промышленности, а также при сжигании жидких сортов топлива, мусора, шламов. Кадмий содержится в каменном угле в концентрации от 0,2 до 2 мг/кг, а также в нефти (от 0,001 до 2 мг/кг). Ежегодно в мире только с дымом электростанций и котельных выбрасывается в воздух до 1000 тонн этого металла [1]. В воздухе непромышленных городов РФ кадмий обнаружен в концентрации 0,005 мкг/м , в промышленных центрах - 0,019 мкг/м3 [11]. В сточных водах предприятий цветной металлургии обычно обнаруживают оті до 5 мг кадмия на 1 л, в речной воде его концентрация колеблется в довольно широких интервалах. Значительная часть металла попадает в речную воду с промышленными, отчасти городскими стоками. Кадмий, как и другие металлы (свинец, алюминий, никель) может попадать в питьевую воду в процессе очистки и обеззараживания воды, а также за счет коррозии водопроводных систем [12]. Сведений о влиянии кадмия на биоту явно недостаточно. Больше изучены токсичные свойства соединений этого металла, тогда как сам кадмии практически не ядовит. В организм человека кадмий и его соединения поступают с водой и продуктами питания. Дыхательный путь имеет второстепенное значение. Выведение из организма осуществляется с мочой и через кишечник, однако скорость экскреции обычно меньше, чем поступления, что способствует накоплению металла в тканях и органах.
Ртуть. Высокотоксичным тяжелым металлом, помимо свинца и кадмия, является ртуть, относящаяся к первому классу опасности. Главным источником ее поступления в окружающую среду считают процесс естественного испарения из земной коры, который сопровождается более или менее равномерным распределением металла в природных средах. Естественное ежегодное испарение ртути из земной коры составляет от 2500 до 125000 тонн. В Мировом океане содержится более 70 млн. тонн этого элемента [21]. Антропогенные источники, вероятно, менее значимы в глобальных масштабах, однако чрезвычайно опасны в отношении локального загрязнения. Более 50 % потребления ртути приходится на электротехническую промышленность, изготовление химикалий и красителей, а также на с/х производство, в частности на производство ртуть содержащих пестицидов, применяемых для протравки семян.
Геоэкологические исследования на территории Владимирской области
Опробование почв. Опробование почв проводилось в соответствии с "Требованиями к ГЭИК" и ГОСТом 17, 4.4.02-84. Густота сети опробования оп-ределялась из расчета 1 проба на 100 км, при этом 80% точек размещались равномерно по всей территории, а 20% сгущали сеть в районах потенциального загрязнения почв. Было отобрано 167 почвенных проб, характеризующих северную половину территории области. Опробование проводилось методом "конверта", в центре и по углам квадратных площадок со стороной в 200 м, отбирались 5 точечных проб. Они тщательно смешивались в единую пробу массой 5-7 кг. Глубина опробования 5-10 см, удаленность отбора точечных проб от дорог не менее 70-80 м.
Опробование донных осадков. Основным требованием к размещению точек опробования донных осадков было получение информации о фактическом загрязнении возможно большего числа крупных водотоков и водоемов, имеющих очевидные потенциальные источники загрязнения. Было отобрано 149 проб из поверхностного слоя донных осадков и 65 проб из придонного слоя поверхностных вод. Вес проб донных осадков 1-1,5 кг, объем водных проб 2,5 литра.
Снеговое опробование. Снеговое опробование проводилось для оценки влияния зимнего атмосферного загрязнения в крупных промышленных центрах на природную среду и ландшафты окружающей местности [41]. Точки снегового опробования располагались на удалении 1-10 км от границ промышленных центров, концентрируясь с учетом преобладающих зимних ветров в пределах предполагаемых шлейфов атмосферного рассеивания загрязняющих веществ.
Большинство точек отбора проб снега размешалось на удалении (не менее 300 400 м) от линий интенсивного автомобильного движения, незначительная часть (по 1-3 у каждого промышленного центра), преднамеренно, для сопоставления с первыми, располагалась в близи напряженных автодорог. Опробование снега проводилось вблизи мест отбора проб почвы.
Снеговое опробование осуществлялось в первой половине: марта 1995 года. Снежный покров отбирался на всю его мощность. Вес пробы составлял 10-15 кг. При лабораторной обработке снеговые пробы растапливались при комнатной температуре и профильтровывались. В лабораторию отправлялись по 2,5 литра талой воды. Общее количество проб снега - 60. Отбирались они в окрестностях промышленных центров области: Александров, Кольчугино, Владимир, Ковров, Гусь-Хрустальный, Муром.
Гидрохимическое опробование. Для оценки экологического состояния поверхностных и подземных вод области, выявления очагов их загрязнения гидрохимическое опробование проводилось равномерно по площади области со сгущением сети опробования в районах интенсивной хозяйственной деятельности. Всего было отобрано 109 водных проб, из них 65 проб из поверхностных вод, 20 проб из вод четвертичных отложений и 24 пробы из глубоких дочетвер-тичных водоносных горизонтов. Объем водной пробы составлял 2,5 литра.
Ландшафтно-индикационные наземные исследования. Исследования осуществлялись в виде автомобильных маршрутов, общая длина которых составила около 2900 км. Ландшафтно-индикационные исследования проводились с целью: - проверки на местности результатов дешифрирования космоснимков масштаба 1:500 000 -1 000 000 и результатов дешифрирования аэрофотоснимков; - обследования участков интенсивного развития экзогенных процессов; - обследования территорий активной хозяйственной деятельности и повышенной техногенной нагрузки на окружающую среду.
Определение содержания и присутствия загрязняющих веществ в пробах почв, вод и снега проводилось в двух лабораториях. Спектральный эмиссионный полуколичественный анализ на содержание 44-х химических элементов осуществлялся в Центральной химической лаборатории ГГП "Центргеология" (г. Москва); остальные анализы - в лаборатории НПП "Мембранная технология" (г. Владимир, подразделение бывшего Всесоюзного НИИ синтетических смол). Обе лаборатории аттестованы на проведение этих анализов.
Все отобранные пробы почв (167) и донных осадков (149), а также 23 водные пробы были подвергнуты спектральному эмиссионному полуколичественному анализу на содержание 44 химических элементов. В это число входят основные загрязняющие вещества, такие как соединения тяжелых металлов, пестициды, некоторые органические соединения и др.
Количественное определение содержания токсичных химических соединений в пробах природных вод осуществлялось методом атомно - абсорбционной спектроскопии (ААС) на спектрофотометре С 115- Ml. Чувствительность метода для Fe, Zn, Си, Mn, Ni, Со составляет 0.001-0.005 мг/л; для Сг - 0.007-0,015мг/л; для Sr и Рв - 0.01-0.05 мг/л. Этому анализу были подвергнуты 86 водных проб и 60 снеговых.
Для всех снеговых проб (60) и части проб природных вод (15), отобранных в районах повышенной техногенной нагрузки, проводилось качественное определение присутствия в них широкого спектра химических элементов (44 элемента). Качественные определения осуществлялись эмиссионным методом (ЭС) сжигания озоленного сухого остатка проб в вольтовой дуге. Этот метод позволил дополнительно к количественным определениям обнаружить присутствие бария в 11 водных пробах и молибдена в 1 пробе; по одной снеговой пробе содержали титан, барий и бром.
Для получения стандартных характеристик качества вод, определенных ГОСТом 2874-82 ("Питьевая вода"), проверочного дублирования в определении содержания некоторых токсичных элементов 8 водных проб были подвергнуты общему химическому анализу воды.
Комплексное загрязнение почв химическими элементами
Общее загрязнение почв всеми определявшимися химическими элементами оценивается нами по суммарному показателю загрязнения (СПЗ). Спектральным эмиссионным анализом выявлено 9 случаев, когда эта характеристика отражает опасное состояние почв (СПЗ превышает 16). Наиболее высокое значение характеристики отмечено в пробе, отобранной на пашне вблизи восточной окраины г. Костерево: СПЗ = 23,2; формула загрязнения: Sr 10,0; Pb 3,6; Р 3,0; V 2,5; Ga2,l; Ті 2,0; Nb 2,0; Mn 1,8; Y 1,8; Yb 1,8; Ba 1,8; Ni 1,5; Zn 1,4; Zr 1,3; Co 1,3; Cu 1,1; Mo 1,1 (цифры показывают отношение между реальными и фоновыми содержаниями элементов). В г. Костерево размещено химическое производство (завод технических пластмасс), станция железной дороги, через город проходит напряженная автотрасса Москва - Владимир, окрестности интенсивно используются в сельском хозяйстве, в первую очередь, в животноводстве (в д. Липна крупная ферма КРС). Все это определило столь разнообразное загрязнение почв, в котором, очевидно, преобладают сельскохозяйственный (Sr, Р) и транспортный (Pb, Ga, Ті, Nb) источники. Близкое по характеру опасное загрязнение почв отмечено в 5 км к востоку от г. Костерево на левом берегу р. Пекши: СПЗ = 17,4; формула загрязнения: Sr 10,0; Pb 3,6; Си 2,2; Nb 2,0; V 1,9; Ga 1,8; Ті 1,6; Ni 1,5; Ba 1,3; Zr 1,3; Zn 1,2; Y 1,1; Yb 1,1. Возможно в восточных окрестностях города уже сформировался обширный площадной очаг опасного загрязнения почв.
Существует опасное загрязнение почв к востоку от г. Кольчугино: СПЗ = 22,3; формула загрязнения: Си 11,2; Zn 4,1; Ag 2,9; Pb 1,9; Y 1,8; Sr 1,7; Ті 1,7; Sn 1,6; V 1,6; Ga 1,6; Co 1,4; Ba 1,4; Mo 1,3; Be 1,3; Yb 1,3; P 1,2; Nb 1,2; Mn 1,1; Zr 1,1; Cr 1,1; при этом зафиксировано превышение ПДКвал по Си в 15,5 раза и по Zn в 2 раза. В загрязнении явная преобладающая роль промышленного источника: г. Кольчугино - известный центр обработки цветных металлов. Высокое значение СПЗ отмечено в пробе, отобранной на пашне юго-западнее пос.
Галицы Гороховецкого района: СПЗ = 22,1; формула загрязнения РЬ 7,1; Ті 4,1; Nb 1,0; Мп 3,0; Ga2,l; Ва 1,9; Y 1,8; Yb 1,8; Zr 1,7; Zn 1,2; Си 1,1. Место отбора проб расположено недалеко от железной и автомобильной дорог. Их влияние определило характер загрязнения, преобладание элементов свойственных выбросам транспорта. Преимущественно транспортное происхождение также имеет опасное загрязнение у с. Ельцино, расположенного в 15 км к востоку по автотрассе от г. Кольчугино: СПЗ = 16,9; формула загрязнения Sc 3,5; V 2,6; Zr 2,5; Pb 2,5; Ва 2,4; Be 2,4; Ті 2,3; Co 2,2; Си 1,9; Y 1,8; Мп 1,6; Nb 1,5; Ga 1,5; Cr 1,4; Zn 1,3; Ni 1,3; Mo 1,2; Yb 1,2.
Комплексный характер, с преобладанием транспортного и сельскохозяйственного источников (удобрения, пестициды, отходы животноводства) [7], имеет опасное загрязнение, выявленное около трех сельских населенных пунктов: с. Пировы Городищи в 5 км к востоку от г. Вязники (СПЗ = 21,7; формула загрязнения: Sr 10,0; Ni 2,7; V 2,6; Nb 2,5; Си 2,5; Ті 1,9; Ga 1,9; Mo 1,7; Mn 1,5; Co 1,5; Pb 1,5; Yb 1,5; Ba 1,5; Zr 1,4; Cr 1,1); с. Малолучинское в 9 км к востоку от г. Юрьева-Польского (СПЗ = 21,4; формула загрязнения: Be 14,3; Sr 5,0; Y 1,9; Yb 1,9; Ті 1,4; Си 1,4; Sc 1,4; Mn 1,3; Ni 1,2; Cr 1,2; Co 1,1); с. Филлиповское на крайнем западе Киржачского района (СПЗ = 20,6; формула загрязнения: Р 7,1; Be 7,3; Sn 3,6; Pb 2,7; Zn 2,5; Mo 2,2; Sc 1,6; Mn 1,2; V 1,2; Li 1,1; Ba 1,1; Zr 1,1). В двух первых случаях пробы отобраны на пашне , в последнем - на пойменном лугу - пастбище ниже села в долине р. Шерны с густой сетью осушающих пойменные и террасовые болота каналов. Сложное происхождение, с возможным участием промышленного источника, имеет опасное загрязнение почв, отмеченное на используемом под сенокосы осушенном болоте на северо - западной окраине пос. Красный Химик, восточного пригорода г. Судогды (СПЗ = 17,8; формула загрязнения: Y 3,5; Yb 3,6; Р 3,0; Со 3,0; Ga 2,5; Мп 2,4; Ni 2,3; Си 2,2; Ті 2,0; Zn 1,9; Sc 1,5; V 1,3; Ва 1,3). В пос. Красный Химик расположен крупный химический комбинат по выпуску стекловолокна, через поселок проходит автотрасса Владимир - Муром.
Атомно-абсорбционным анализом выявлено 5 случаев опасного и даже очень опасного (СПЗ от 32 до 128) загрязнения почв. Наиболее высокое значение СПЗ отмечено в пробе, отобранной на восточной окраине г. Кольчугино: СПЗ = 119,2; формула загрязнения CU 74,8; Zn 25,6; Ni 9,6; Cr 4,7; As 3,0; Cd 2,7; Pb 2,6; Co 1,9; Sr 1,3; Mn 1,3. При этом по ряду элементов зафиксировано превышение ПДК раств. форм по Си в 104 раза, по Zn в 6,9, по Ni в 2,6, по РЪ в 2,3 раза. В сравнении со спектральным эмиссионным анализом этой же пробы выявлены высокие содержания Ni, AS, Cd. В остальных четырех пробах обнаружено, в принципе, однотипное загрязнение, имеющее транспортный источник. Решающую роль в нем играют Сг и Ni, а также меняющиеся местами по значимости Mn, As, Zn. Отобраны эти пробы в следующих местах: у д. Сукма-ниха в 5 км к юго-востоку от Колчугино (СПЗ = 44,4; формула загрязнения: Сг 22,7; Ni 9,6; Mn 5,0; Zn 3,2; As 3,0; Co 2,5; Pb 2,2; Cu 2,1; Sn 2,1; Cd 2,0); у noc. Металлист в 7 км к северо-западу от г. Кольчугино (СПЗ = 16,9; формула загрязнения: Сг 8,3; Ni 3,0; As 3,0; Mn 2,4; Со 1,9; Sn 1,8; Си 1,5; Pb 1,5; Zn 1,5; Cd 1,30); вблизи с. Андреевское, расположенного в 15 км восточнее по автотрассе от г, Александрова (СПЗ = 23,2; формула загрязнения: Ni 7,7; Сг 6,7; Zn 3,0; As 3,0; Sn 2,6; Mn 2,3; Си 2,2; Co 2,1; Cd 1,7; Pb 1,5; Sr 1,4); в с. Бол. Всегодичи в 4 км к северу от г. Коврова (СПЗ = 18,9; формула загрязнения: Сг 13,0; Ni 3,3; As 3,0; Zn 1,9; Sn 1,7; Pb 1,3; Cd 1,3; Co 1,2; Mn 1,1; Cu 1,1).
В остальных (180) точках опробования загрязнение оценивается как допустимое (СПЗ ниже 16). Пробы с несколько повышенным, но не опасным загрязнением (СПЗ от 8 до 16) разбросаны по всей территории без четких закономерностей (27 точек). Можно отметить, что судя по положению на местности, а также по составу элементов (Be, Pb, Zn, Mn, Nb) большая часть из них обязана своим загрязнением интенсивному движению автотранспорта. Треть относительно загрязненных проб связана с местами обильного внесения на поля органических удобрений. Последние пробы все обогащены Sr, все отобраны на полях со скудными дерново-подзолистыми песчаными почвами недалеко от животноводческих предприятий (большинство из них размещено в пределах
Нерльской низины). В двух случаях эти пробы выявили существование обширного по площади, но пока не опасного загрязнения: на полях орошения животноводческими стоками вблизи пос. Красногвардейский к северо-востоку от г. Суздаля (2 пробы) и на таких же полях вблизи д. Палашкино в 20 км юго-западнее г. Камешково (1 проба). Интересно также, что большинство проб, обогащенных фосфором (Р) тяготеют к районам осушения заболоченных земель.
Распространение загрязнения почв на территории области показано на карте (рис. 4.1). В 53 точках, где суммарный показатель свидетельствует о допустимом загрязнении (СПЗ менее 16), обнаружены превышения ПДК: в 32 точках по цинку, в 6 точках по марганцу, в 14 точках по меди, в 9 точках по свинцу, в 8 точках по никелю, в 1 точке по кобальту. Считать состояние почв в этих случаях благополучным было бы неверно. Превышения ПДК в этих точках составляют 1-5 раз, поэтому на карте загрязнения эти почвы приравнены к почвам имеющим опасное загрязнение (СПЗ = 16 - 32). Размещены эти точки, в большинстве, на территории Юрьевского Ополья, на западе области в районе городов Александров и Киржач, а также вдоль автотрассы Александров - Владимир - Сениниские Дворики - Ковров. 127 (64%) анализов зафиксировали действительно благополучное состояние почв при отсутствии превышений ПДК и низких (менее 16) значениях СПЗ. Такое состояние сельскохозяйственных земель свойственно преобладающей части исследованной территории, исключая юго-восток Юрьевского Ополья, районы городов Киржач - Александро - Кольчуги-но, часть бассейна р. Нерехты. В 77 (39%) случаях анализы выявили поразительно чистое состояние почв, отсутствие превышений не только ПДК, но и порога фитотоксичности при очень низких (менее 8) значениях суммарного показателя загрязнения.
