Лекция 5. Антропогенно-измененные почвы. Городские почвы. Почвы территорий

Взаимосвязь состояния почв и других компонентов природной среды со здоровьем

человека.

ГЕОХИМИЯ ПРИРОДНЫХ СРЕД

Тема 2. Геохимия почв

- почвы, имеющие созданный в результате деятельности человека поверхностный органо-минеральный

слой, полученный перемешиванием, насыпанием, погребением и (или) загрязнением материалами урбаногенного происхожде-ния (строительно-бытовой мусор и др.) (Строганова М.Н., Агаркова М.Г., 1992).

намывных или перемешанных грунтах и культурном слое;
наличие включений строительного и

бытового мусора в верхних горизонтах;
высокая степень разных видов загрязнения;
изменение кислотно-щелочного баланса и окислительно-восстановительного потенциала;
изменение физико-механических свойств почв (понижение влагоемкости, повышение уплотненности и др.).

urbanus – город).
Горизонт «урбик» – поверхностный органо-минеральный насыпной, перемешанный горизонт,

с урбоантропогенными включениями (более 5% строительно-бытового мусора, промышленных отходов), мощностью более 5 см.

и населенных пунктах в течение столетий, но может быть сконструирован

при образовании газонов, скверов и т. д.
• Почвообразующим материалом служит культурный слой, насыпные или перемешанные грунты и фрагменты (осколки) естественных почв.
• Цвет – различные оттенки темно-бурых тонов.
• Сложение – рыхлый, слоистый; верхняя часть бывает переуплотнена из-за повышенной нагрузки.
• Гранулометрический состав – преобладает легкий или облегчен за счет включений.
• Структура выражена слабо.
• Каменистость – формируется за счет строительно-бытовых включений.
• Характерно нарастание горизонта вверх за счет пылевых выпадений из атмосферы и антропогенного привноса материала.
Наблюдается высокая вариабельность свойств по текстуре, плотности сложения, обилию включений, химическим свойствам.
• Величина рН преимущественно более 7.
• Содержание гумуса варьирует, но чаще высокое (5–10%), состав гумуса чаще гуматный.

городские почвы урбаноземами.
Урбаноземы – генетически самостоятельные почвы, обладающие как чертами

зональных почв, так и специфическими свойствами.

Антропгенно-преобразованные почвы

дерново-подзолистая почва; б – дерново-подзолистая слабонарушенная почва;
в – дерново-подзолистая

сильнонарушенная почва;
г, д – урбаноземы;
е – культуроземы;
U – искусственно образованные почвенные слои;
1, 2,… - порядок расположения слоев в профиле;
Ud – дерновый слой;
Uh – гумусированный слой;
U↑↓ - перемешанный слой, состоящий из фрагментов и пятен естественных горизонтов, входящих в виде отдельностей в общую массу мелкозема

почвоподобных поверхностных образований, предложенная группой сотрудников Почвенного института им. В.

В. Докучаева.
Классификация основана на особенностях профильно-генетического (морфологического) строения почвенного профиля, а также на характере почвообразующих пород и грунтов.

Классификация городских почв

почвоподобных
образований –
урботехноземы

в профилях почв городов занимает насыпной грунт.
В целом для

города характерно переуплотнение корнеобитаемого слоя, захламление поверхности, ухудшение почвенно-гидрологических условий (Строганова, 1997).

Свойства городских почв

почвы запечатано асфальтобетоном или жилыми и промышленными постройками, следствием чего

большая доля загрязненных осадков минует почвенное тело и непосредственно уходит через канализацию в водоемы и речную сеть.
Одним из негативных последствий, создающимся в результате запечатывания почвы, является парниковый эффект - переувлажнение почвы, что способствует повышению влажности в подвалах и разрушение фундаментов.

- природные источники), кадмия - 84-89%, меди - 56-87%, никеля

- 66-75%, ртути - 58% и т.д.
Уровень техногенного выпадения ТМ из атмосферы в разных регионах мира неодинаков и зависит от наличия разрабатываемых месторождений, степени развитости горно-обогатительной и промышленной индустрии, транспорта, урбанизированности территорий и др.

тыс. т/год (Израэль и др., 1989, Вронский, 1996)

показывает (Вронский, 1996):
73% Cu, 55% Cd связаны с выбросами

предприятий по производству Cu и Ni;
54% эмиссии Hg приходится на сжигание угля;
46% Ni — на сжигание нефтепродуктов;
86% Pb поступает в атмосферу от автотранспорта.
Некоторое количество ТМ в окружающую среду поставляет и сельское хозяйство, где применяются пестициды и минеральные удобрения, в частности в суперфосфатах содержатся значительные количества Cr, Cd, Co, Cu, Ni, V, Zn и др.

из них выводятся (Майстренко и др., 1996):
Периоды полуудаления:
Zn

— до 500 лет;
Cd — до 1100 лет;
Cu — до 1500 лет;
Pb — до нескольких тысяч лет.

– это искусственные образования, существенно отличающиеся от природных аналогов.
На

территории города почвы подвергаются механическому, химическому и биологическому загрязнению.
Основной вклад в состав городской пыли вносят выбросы тепловых электростанций, предприятий металлообрабатывающей промышленности и стройиндустрии.

– поступление с пылью с аномальным содержанием элементов;
2 –

поступление с пылью, содержащей элементы на уровне местного
геохимического фона.

их постепенное депонирование, ведущее к изменению химических и физико-химических свойств

субстрата.
Это объясняется тем, что при техногенном загрязнении основная часть тяжёлых металлов поступает в почвы в форме труднорастворимых или нерастворимых соединений (на долю, например, водорастворимых форм Zn и Cd приходится всего 6-7%, а среди техногенных соединений Pb, поступающих в почвы, водорастворимые формы вообще отсутствуют).

2006)
а – естественные ненарушенные почвы; б – культуроземы; в –

урбаноземы

– естественные ненарушенные почвы (1 – почвы заповедника, 2 –

почвы городских лесов, лесопарков и т. п.; 3 – городские дерново-карбонатные почвы; 4 – границы ареалов с различными значениями рН); б – культуроземы; в – урбаноземы

(Сает и др., 1990)

промышленности и применении разнообразных технологий в городских почвах накапливаются не

только так называемые «приоритетные» элементы (Zn, Cd, Pd, Cu), которые обычно и изучают, но и большое число других.
Загрязнение почв вокруг промышленных предприятий происходит, в основном аэрогенным путем.

концентрацией подвижных форм ТМ.
При этом зоны высокого и опасного загрязнения

ими почв простираются на 5-7 км.
Основными загрязнителями, связанными с угольной золой, являются Pb, As, Zn, Cd, Se, Mo, B, Ge, Be, U, Sn, W.

территории (заказник «Томский») (по данным ИНАА, мг/кг)
Коэффициенты концентраций
элементов, относительно

локального фона, в почвах г. Томска

Томска
Радиотехнический
завод
Радиотехнический
завод
Эмальпровод
Шпалопропиточный
завод
Шпалопропиточный
завод
1 –

ОАО «Томский электромеханический завод»; 2 – ОАО «Томский электроламповый завод» (ТЭЛЗ); 3 – ОАО «Томский инструмент» (ТИЗ); 4 – ОАО «Томский радиотехнический завод» (РТЗ); 5 – Кирпичный завод; 6 – ОАО «Манотомь» (МЗ);
7 – ГРЭС-2; 8 – ОАО «Сибэлектромотор»; 9 – Эмальпроизводство ЗАО «Сибкабель» (ЭмПр); 10 – НПО «Вирион»; 11 – ЗАО «Томский приборный завод»; 12 – Спичечная фабрика «Сибирь»; 13 – ЗАО «Сибкабель»; 14 – ОАО «Томский шпалопропиточный завод»; 15 – ОАО «Фармстандарт-Томскхимфарм»; 16 – Томский дрожжевой завод

ТИЗ – ОАО «Томский инструмент»; РТЗ – ОАО «Томский радиотехнический

завод»; МЗ – ОАО «Манотомь»; ЭмПр – Эмальпроизводство ЗАО «Сибкабель»; ШЗ – ОАО «Томский шпалопропиточный завод»; ДЗ – Томский дрожжевой завод; ТЭЛЗ – ОАО «Томский электроламповый завод»

и степень их загрязнения
ПЗ – ЗАО «Томский приборный завод»; ФЗ

– ОАО «Фармстандарт-Томскхимфарм»; СибК – ЗАО «Сибкабель»; СибМ –
ОАО «Сибэлектромотор»; СпичФ – Спичечная фабрика «Сибирь»; КЗ – ООО «Континентъ» (Кирпичный завод); РТЗ –
ОАО «Томский радиотехнический завод»; ТЭМЗ – ОАО «Томский электромеханический завод»; ЭмПр – Эмальпроизводство
ЗАО «Сибкабель»; ДЗ – Томский дрожжевой завод; ШЗ – ОАО «Томский шпалопропиточный завод»; ТЭЛЗ – ОАО «Томский
электроламповый завод»; МЗ – ОАО «Манотомь»; ТИЗ – ОАО «Томский инструмент».

408 (2010) 1076–1084

area of Greater Athens and Piraeus
(A. Argyraki, E. Kelepertzis

/ Science of the Total Environment 482–483 (2014) 366–377)

482–483 (2014) 366–377)

chemical elements in urban soil in the city of Athens

(A. Argyraki, E. Kelepertzis / Science of the Total Environment 482–483 (2014) 366–377).

аномалии.
Почвы придорожной зоны содержат цинка и меди в несколько

десятков и даже сотен раз больше, чем почвы, удаленные от автомагистралей.
В придорожной полосе накопление ТМ в кормовых и овощных растениях часто достигает уровня, оказывающего вредное влияние на организм человека и животных.

Загрязнение почв от Транспорта

взвешенном состоянии.
Загрязнение происходит: Pb, V, Cu, Ni, Co, Cr,

Cd, Zn и др.

Содержание ТМ в почвах г. Орла, мг/кг (Воробьев, 2003)

железнодорожных магистралей (Алексеенко, 2005)
Содержание металлов в n·10-3%

и техногенного происхождения.
Изучение радиоактивного фона важно для определения вклада

техногенных загрязнителей от предприятий ядерного и топливно-энергетического комплексов.
Техногенные радионуклиды находятся в почвах преимущественно в форме прочно закрепленных соединений, что снижает их подвижность и доступность растениям (Собакин и др., 1998).

являются предприятия ядерно-топливного цикла, тепловые электростанции, а также котельные промышленных

предприятий и частного сектора, работающие на углях.
Угли как природные образования содержат в тех или иных количествах естественные радиоактивные элементы.
При их сжигании происходит концентрирование многих химических компонентов в золошлаках (Новикова и др., 1985; Рихванов и др., 1997).

повышенным содержанием урана и тория, как производимыми на территории, так

и привозимыми извне (Рихванов, 1997).
Кроме того, более высокие содержания данных элементов могут быть обусловлены и естественными причинами, связанными с исходным составом почвообразующих пород, а также с нахождением близко к поверхности залежей циркон-ильменитовых песков и бурых углей, обогащенных радиоактивными, редкими, в т.ч. редкоземельными элементами.

заказник «Томский» (Язиков, 2006); ЮЗЗ – юго-западная зона;
СВЗ –

северо-восточная зона; в км указано расстояние от г. Томска

Th

U

распределение
Детектор лавсан. Увел. 150-180Х
Средняя плотность треков
Высокая плотность треков
Неравномерное распределение
Сгустки треков

в виде скоплений

«Звезды»

радиоактивных элементов в почвах территории г. Томска и фонового участка
Фон

– заказник «Томский»

Плотность равномерного распределения

Плотность неравномерного распределения

49

радиоактивных элементов в пробах почв территории г. Томска и населенных

пунктов Томского района

Равномерный характер распределения

Неравномерный характер распределения

50

комбината по результатам аэрогамма-съемки (сентябрь 1993 г.)
Плотность треков от осколков

деления радиоактивных элементов равномерного и неравномерного характера распределения в пробах почв района исследований

В числителе приведена плотность треков на мм2 ± стандартная ошибка,
в знаменателе – среднее количество точечных скоплений/количество «звезд», шт.
в среднем на 8 см2 площади детектора

51

2006)
Районы: НГДР – нефтегазодобывающий; РНХП – с нефтехимическим производством; РЯТЦ

– с предприятиями ядерно-топливного цикла; РРП – с многопрофильным производством; УДР – угледобывающий; РМП – с металлургическим производством; ГДР – горнодобывающий (железорудный); РММО –машиностроения и металлообработки; РРМП – с редкометалльным производством; СХЗ – сельскохозяйственный; 11 – кларк в земной коре по А.П. Виноградову, 1962

фон

НГДР

РММО

ГДР

Почва

РНХП

РЯТЦ

РРП

РМП

УДР

СХР

этим изменениями в состоянии его здоровья.
Взаимосвязь состояния почв и других

компонентов природной среды со здоровьем человека

различной интенсивности (в % по сравнению с относительно не загрязненными

территориями (Сает и др., 1990)

показателя загрязнения (Сает и др., 1990)

– средняя;
32-128 – высокая;
более 128 – очень высокая
Схема

СПЗ почв г. Томска элементами трех классов опасности (Рихванов и др., 1993)

3

По результатам исследований почв г. Томска сотрудниками кафедры ГЭГХ (Рихванов и др., 1993) выявлена корреляция между содержанием ТМ в почвах и встречаемостью хронических заболеваний: печени, почек, крови и органов кроветворения, нервной системы и органов дыхания.

1993)
а) органов дыхания; б) печени; в) крови и органов кроветворения;

районы: 1 – Лагерный сад; 2 – Южная; 3 – Центральный-2;
4 – Черемошники; 5 – Каштак; 6 – Центральный-1; 7 – пр. Фрунзе;
8 – Иркутский тракт; 9 – Спичечная фабрика

в районах города с повышенным уровнем загрязнения воздуха, чаще болеют

бронхитом, пневмониями, отитом, аллергическими заболеваниями.
В детских садах, расположенных вблизи источников загрязнений выявлен повышенный уровень заболеваемости детей, особенно органов дыхания, по сравнению с удаленными от источника контрольными детскими учреждениями (Воробьева и др., 1992; Даутов и др., 1993).

(в случаях на 100 тыс.) (Волкотруб и др., 2002).

Статистикой случаев смерти от онкологических заболеваний выявлено, что максимальная частота смертности наблюдается в кварталах, расположенных вблизи предприятий, имеющих вредные выбросы.

города (Кировский и Советский районы):
1. Томская ГРЭС-2
2. ОАО «Томский

радиотехнический завод»
3. ООО «Континентъ» (Кирпичный завод)
4. ОАО «Томский инструмент»
5. ОАО «Томский электроламповый завод»
6. ОАО «Томское пиво»
7. ОАО «Томский электромеханический завод»
8. ОАО «Сибэлектромотор»
9. ОАО «Манотомь»
10. ФГУП «Томский электротехнический завод» и НПО «Полюс»
11. Эмальобмоточное производство ЗАО «Сибкабель»
12. ОАО «Завод пищевых продуктов Томский»
23. ТЭЦ-3
28. ООО «Завод крупнопанельного домостроения ТДСК»
Северная часть города (Ленинский и Октябрьский районы):
13. ЗАО «Сибкабель»
14. ЗАО «Томский подшибник»
15. ЗАО «Карьероуправление»
16. ОАО «Томский комбикормовый завод»
17, 21. Заводы пищевых продуктов
18. ЗАО «Томский приборный завод»
19. Спичечная фабрика «Сибирь»
20. ОАО «Фармстандарт-Томскхимфарм»
22. ОАО «Томский шпалопропиточный завод»
24. ООО «Томскнефтехим»
25. ООО «Томский завод резиновой обуви»
26. ОАО «ЖБК-100»
27. ОАО «ЖБК-40»

(Экологический…, 2005)