Таблица 1
Содержание микроэлементов в фоновых почвах Белоярского района (валовое содержание, мг/кг)
| Элемент | Фоновое содержание | Условный мировой кларк почв [Малюга,1963] | КК |
| Мп | 4540 | 850 | 5,34 |
| V | 61,5 | 100 | 0,62 |
| Ti | 8550 | 4600 | 1,86 |
| Сг | 51 | 200 | 0,26 |
| Zr | 260 | 300 | 0,87 |
| Be | 0,45 | 6 | 0,08 |
| Y | 23 | 40 | 0,57 |
| Yb | 1,59 | - | - |
| Sc | 21 | - | - |
| Ba | 230 | 500 | 0,46 |
| Sr | 60 | 300 | 0,2 |
| Nb | 12,6 | 1,2 | 10,5 |
| Li | 17,4 | 30 | 0,58 |
| Ni | 19,7 | 40 | 0,49 |
| Co | 6,5 | 10 | 0,65 |
| Mo | 0,54 | 2 | 0,27 |
| Cu | 15 | 20 | 0,75 |
| Zn | 32 | 50 | 0,64 |
| Pb | 10,6 | 10 | 1,06 |
| Sn | 1,2 | 10 | 0,12 |
| Ag | 0,03 | 0,01 | 3,0 |
| As | - | 5 | - |
| P | 640 | 800 | 0,80 |
| Ge | 0,4 | 0,8 | 0,50 |
| Ga | 19,4 | 12 | 1,62 |
По сравнению с условным мировым кларком почв (среднее содержание для всех типов почв Земли) химические элементы в фоновой выборке образуют три группы.
Для элементов 1-й группы (Mn, Nb, Ag, Ti, Ga) характерно повышенное содержание в почве относительно кларка. КК составляет от 10,6 (Nb) до 1,62 (Ga). Повышенное содержание данных элементов обусловлено геохимическими особенностями почвообразующих пород. Исключение составляет марганец, который является одним из типоморфных элементов таежной зоны и активно накапливается в поверхностном горизонте почв вследствие процессов биологического поглощения. Марганец интенсивно поглощается таежной растительностью и затем концентрируется в спаде, лесной подстилке и гумусовом горизонте почв. Более обширная, 2-я группа элементов (Cr, Be, Sr, Ba, Sn, V, Mo, Ni, Li, Zn, Ge) обнаруживает недостаточность по отношению к клар-ку. Наконец, 3-я группа элементов (Р, Zr, Си) содержится в фоновых почвах в концентрациях, близких к кларку. В целом анализ свидетельствует об обед-ненности химического состава почв.
Затем были вычислены усредненные параметры для микроэлементного состава почв и грунтов на территории города и проведено сопоставление их с фоновыми почвами (табл. 2).
Таблица 2
Содержание микроэлементов в почвах г. Белоярского (валовые формы, мг/кг)
| Элемент | г. Белоярский | Фоновые участки | Кс | ||||
| X | S | V, % | X | S | V, % | ||
| Мn | 2010 | 995 | 49,3 | 4540 | 3210 | 70,8 | 0,44 |
| V | 24,8 | 21,4 | 86,0 | 61,5 | 33,9 | 55,3 | 0,40 |
| Ti | 4810 | 2930 | 61,0 | 8550 | 2810 | 32,9 | 0,56 |
| Cr | 68,0 | 32,3 | 47,6 | 51 | 24,6 | 48,4 | 1,33 |
| Zr | 218 | 121 | 55,3 | 260 | 133 | 51,1 | 0,84 |
| Be | 0,6 | 0,7 | 123,2 | 0,45 | 0,7 | 161,0 | 1,33 |
| Y | 25,0 | 10,0 | 40,7 | 23 | 6,7 | 29,3 | 1,08 |
| Yb | 1,2 | 0,34 | 27,5 | 1,59 | 0,9 | 56,8 | 0,76 |
| Sc | 23,5 | 13,6 | 58,1 | 21,0 | 14,4 | 69,0 | 1,12 |
| Ba | 265 | 111 | 42,1 | 230 | 48,2 | 21,0 | 1,15 |
| Sr | 59 | 93,9 | 159,7 | 60,0 | 96,6 | 161,0 | 0,98 |
| Nb | 12,4 | 1,9 | 15,3 | 12,6 | 0,5 | 17,6 | 0,98 |
| Li | 10,4 | 6,2 | 59,1 | 17,4 | 11,2 | 63,7 | 0,59 |
| Ni | 17,4 | 6,6 | 37,9 | 19,7 | 7,7 | 39,2 | 0,88 |
| Co | 3,7 | 1,4 | 39,0 | 6,5 | 1,4 | 58,6 | 0,57 |
| Mo | 0,45 | 0,5 | 109,7 | 0,54 | 0,31 | 106,3 | 0,92 |
| Cu | 13,5 | 4,3 | 32,2 | 15,0 | 1,3 | 24,3 | 0,90 |
| Zn | 101 | 187 | 184,8 | 32,0 | 19,3 | 60,4 | 3,15 |
| Pb | 21,1 | 11,4 | 54,3 | 10,6 | 0,7 | 25,6 | 1,99 |
| Sn | 1,2 | 0,46 | 73,0 | 1,2 | 0,05 | 59,2 | 1,0 |
| Ag | 0,02 | 0,027 | 110,0 | 0,03 | 0,02 | 69,8 | 0,66 |
| As | 2,06 | 2,5 | 123,0 | - | - | - | ? |
| P | 517 | 63,5 | 12,3 | 640 | 117 | 18,3 | 0,81 |
| Ga | 1,24 | 5,0 | 40,5 | 19,4 | 9,8 | 50,8 | 0,64 |
| Число образцов | 42 | 25 | |||||
Анализ состава и количества элементов свидетельствует, что в городских условиях в процессе техногенеза происходит изменение химических параметров почв. К загрязнителям можно отнести три элемента, относящихся к 1-му классу опасности: цинк, свинец и мышьяк. Содержания этих элементов в почвах г. Белоярского находятся на уровне ПДК, составляющих для свинца 20 мг/кг, для цинка - 150 мг/кг. В 10 из проанализированных образцов содержание свинца превышает допустимый уровень. Пространственно загрязненные участки сосредоточены в районах автомагистралей с оживленным движением транспорта и в районе компрессорной станции. Сходный характер имеет распределение в почвах цинка. Это дает основания для вывода, что главным источником загрязнения является автотранспорт. Большинство сортов бензина содержат в качестве антидетонационной добавки тетраэтилсвинец (0,41-0,82 г/л). При сжигании 1 л бензина в воздух попадает 200-400 мг свинца, в течение года один автомобиль выбрасывает в среднем 1 кг этого элемента [Геохимия...,1990]. Абсолютные показатели загрязнения этими элементами относительно невысоки, однако следует учитывать, что загрязнение происходило за относительно короткий промежуток времени (менее 20 лет). При сохранении существующей тенденции уровень загрязнения может существенно возрасти.
Следует отметить высокую концентрацию марганца в большинстве проанализированных образцов. Однако это объясняется главным образом естественными причинами, а именно высоким содержанием данного элемента в таежных ландшафтах как результатом биологического накопления. Характерно, что в городе, где почвы в значительной мере нарушены и поверхностный органогенный горизонт удален, содержание марганца ниже, чем в коренных почвах.
Концентрации меди, никеля, хрома в большинстве проанализированных образцов находятся в пределах экологической нормы. Можно даже отметить, что для никеля и хрома в основном характерен дефицит в почвах. Данный факт обусловлен преобладанием песчаных пород, в которых содержания этих элементов низки, а техногенное загрязнение выражено слабо. Обращает на себя внимание появление в пробах мышьяка, отсутствующего на фоне. При дальнейших исследованиях экологического состояния города необходим контроль в первую очередь трех элементов, имеющих максимальные коэффициенты концентрации: свинца, цинка, мышьяка.
Пространственный анализ загрязнения. Анализ химического состава почв проведен для участков с различным типом техногенного воздействия. На трассах газопроводов почвенный покров в значительной мере нарушен, растительность представлена вторично-производными злаковыми группировками, часто с подростом березы. Механические нарушения органогенного горизонта почв обуславливают пониженные по сравнению с фоном содержания марганца. Удаление подстилки и гумусового горизонта приводит к изменению состава поверхностного горизонта почв, а именно к уменьшению концентраций элементов с высокими показателями биологического накопления. Также низки в насыпных почвогрунтах содержания фосфора. Его концентрации значительно ниже, чем на участках с сохранившимся почвенным покровом. Недостаток фосфора может негативно сказаться при фиторекультивации нарушенных участков. Для более эффективного и быстрого задернения трасс газопроводов с искусственными почвогрунтами необходимо предусмотреть внесение фосфоросодержащих удобрений. В отношении элементов-загрязнителей следует отметить только повышенные в 1,5-3 раза содержания валовых форм свинца, который поступает с выхлопами двигателей автотранспорта. При анализе воднорастворимых форм этого элемента его концентрации оказались ниже предела чувствительности прибора. Это свидетельствует о сорбиро-вании свинца гумусовыми веществами почвы и закреплении в почвенном профиле. Обращает на себя внимание высокое содержание мышьяка в почвах трассы газопровода. Однако однозначного ответа на вопрос, что является этому причиной, дать нельзя из-за ограниченности числа проанализированных проб.
Для участков, на которых в недавнем времени проводились буровые работы, распределение микроэлементов в почвах в целом схожее. Также низки по сравнению с фоном содержания марганца и несколько повышены - свинца (который сорбируется гумусовыми веществами и не образует подвижных воднорастворимых форм). Содержание нефтепродуктов повышено, но ниже, чем в почвах на территории города. В одной пробе отмечено превышение ПДК по фенолу.
Наибольшее количество загрязнителей обнаружено в пробе грунта из отстойника городских очистных сооружений. Среди валовых форм тяжелых металлов наиболее высокие концентрации отмечены для свинца (в 9 раз выше фоновых значений), меди (3,3 раза) серебра (более чем в 600 раз), цинка (2,7 раза). Также высоки содержания подвижных форм. По меди ПДК превышена в 7 раз, содержание мышьяка составляет 30 мг/л, что значительно выше результатов по другим пробам. Содержания органических загрязнителей чрезвычайно высоки. Концентрация фенола превышает ПДК в 120 раз, СПАВ - в 31,5 раза. Превышен допустимый уровень содержания нефтепродуктов. Таким образом, высокая загрязненность вод и грунтов котлована отстойника ставит вопрос о необходимости надежной его гидроизоляции и последующей утилизации отходов с целью не допустить вторичное загрязнение.
В проанализированных пробах из зоны жилой застройки содержания загрязнителей в целом находятся в пределах фоновых значений и ПДК, за исключением одной пробы, в которой отмечено 4-кратное превышение ПДК по фенолу. Также несколько повышено по сравнению с фоном содержание валовых форм хрома. Отсутствие загрязнителей в исследованных образцах почв объясняется удаленностью от главных автомагистралей города.