Почвенно-токсикологическое состояние особо охраняемого эколого-курортного региона КМВ

В геоморфологическом отношении район входит в состав предгорных наклонных равнин и возвышенностей. Согласно схеме геоморфологического районирования (Герасимова, 1974), район относится к области Восточно-Кубанской и Минераловодской наклонной аккумулятивной и денудационной равнин и островных гор-лакколитов, входящих в состав провинции предгорных депрессий и возвышенностей Крымско-Кавказской горной страны.

Работа с  фондовыми материалами показала, что экологическое состояние  почв в наиболее крупных населенных пунктах КМВ следующее: город Ессентуки – имеет природное условно благоприятное экологическое состояние; город Лермонтов – наиболее существенные аномалии с «неблагоприятным экологическим состоянием почв»; город Пятигорск – отличается наибольшим загрязнением по сравнению с почвами других городов КМВ.

Город Железноводск – самый маленький город по площади и по численности населения в системе курортов КМВ (Поволоцкая, 1975). Железноводск расположен недалеко от северо-восточной границы территории КМВ, на наклонной террасированной равнине, осложненной одиночными горами-интрузивами (г. Железная, Развалка, Бештау, Медовая). Город занимает южный и частично  восточный склоны г. Железной (850 м). Крутизна склонов горы в черте города составляет 5—15˚. Наиболее крупные водотоки на территории города – ручьи Джемуха и Кучук. Комбинация склонов различной крутизны, развитых в пределах города, затрудняет аккумуляцию экологически вредных веществ, как природных, так и антропогенных и способствует самоочищению геологической среды города.

Микроклимат города Железноводска обладает общими зональными чертами, характерными для района КМВ. Важную роль в формировании климата района Кавказских Минеральных Вод играют его широтное местоположение, обеспечивающее поступление значительного количества лучистой энергии, а также вторжение воздушных масс арктических, умеренных и тропических широт, высота над уровнем моря и особенности рельефа.

В целом, климат района в северной и северо-восточной  периферии континентальный, а по перемещению к югу и юго-западу континентальность ослабевает.

Для города Железноводска  и поселка Иноземцево, как и  для других городов, свойственна пространственная смена почв, почвоподобных тел и почвогрунтов фундаментами зданий, коммуникациями, карьерами и почвами, «запечатанными» под дорогами с асфальтовыми покрытиями. В пределах зон весьма ощутимо антропогенное влияние на окружающую среду. Почти целиком изменен естественный почвенно-растительный покров, большие участки территории покрыты асфальтом, на значительных площадях вскрыты грунты и коренные породы с целью добычи стройматериалов и строительства зданий. Оказывается мощное влияние на режим и качество подземных пресных и минеральных вод путем их эксплуатации, сопровождающейся загрязнением.

Структурные и  функциональные особенности городской  территории приводят к нарушению целостности почвенного покрова в городе, и соответственно, невозможности применения к ним выработанных для природных почв классификаций, характеристик и системы описания свойств.

М.Н.Строганова (1998) определяет городские почвы, как  почвы, имеющие созданный человеком  поверхностный органоминеральный  слой, полученный перемешиванием, насыпанием, погребением грунта (или) загрязнением материалами урбогенного происхождения (строительный мусор). Согласно классификации, предложенной М.Н.Строгановой с соавторами (1997, 1998), все почвы города Железноводска и поселка городского типа Иноземцево нами были разделены на три группы:

• естественных, ненарушенных почв;
• естественно-антропогенных поверхностно преобразованных (естественно нарушенных);
• антропогенных глубоко преобразованных урбаноземов.

В таблице 1 систематизированы сведения по почвенному покрову рассматриваемого региона. Систематизация проведена с использованием принципов, разработанных М.Н. Строгановой (1997, 1998), С.Н. Горбовым (2002).

Важной особенностью региона является тот факт, что  г. Железноводск является городом-здравницей в особо охраняемом эколого-курортном регионе Кавказских Минеральных Вод. Специфической особенностью города Железноводска является, что естественный  почвенный покров на значительной части города, сохранен или не претерпел кардинальных изменений.

На территории города Железноводска и поселка  Иноземцево естественные почвы представлены серыми лесными почвами, перегнойно-карбонатными (рендзинами), черноземами обыкновенными карбонатными.

Серые лесные почвы  в основном формируются на склонах гор Бештау и Железной, и лишь редко встречаются в равнинных условиях. Содержание гумуса от 3 до 7—9%.

В целом рендзины характеризуются следующими основными  свойствами: 1) содержание гумуса в поверхностных горизонтах от 7,13—8,86% до 9,31—13,07%; 2) реакция среды в верхних горизонтах типичных рендзин нейтральная (рН 6,6—7,6) и слабощелочная (рН 7,73); 3) в типичных рендзинах высокое содержание карбонатов отмечается уже в поверхностных горизонтах (CaCO₃+MgCO₃ от 3,20—8,05% до 10,86—18,25%).

    Таблица 1

Систематический список почв г. Железноводска

Блок почв	Естественные  почвы в пределах города	Естественно антропогенные почвы	Антропогенные преобразованные почвы
Класс почв	Естественные  почвы	Поверхностно  преобразованные естественные почвы	Антропоземы, антропогенные глубоко преобразованные почвы
Тип городских почв	Черноземы, серые  лесные, перегнойно-карбонатные (рендзины), луговые	Те же, но преобразованием затронуто менее 50 см профиля (урбо-почва)	Урбаноземы: преобразованием затронуто более 50 см профиля
Подтип почв	Черноземы обыкновенные (карбонатные), черноземы горные;                                  темно-серые лесные, лесные, светло-серые лесные; дерново-карбонатные  типичные неполноразвитые, дерново-карбонатные типичные	Те же, но нарушенные, скальпированные, насыпные и т.д.	Урбаноземы

 

На описываемой  территории черноземы обыкновенные карбонатные  характеризуются вскипанием от 10% соляной кислоты с поверхности. По мощности гумусового горизонта почвы относятся к среднемощным разностям с мощностью А+В=40—80 см и мощным – А+В=80—120 см. По степени гумусированности встречаются: малогумусные с содержанием гумуса 3,76—5,55% и среднегумусные – 6,93—7,23%. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН 7,70—7,98) и среднещелочная (рН 8,27). Почвы высококарбонатны: 8,61—10,95% карбонатов в верхнем горизонте. Карбонатность черноземов обыкновенных карбонатных возрастает с глубиной от 1,30—1,84% в верхнем горизонте до 13,76% в почвообразующей породе.

 

 

Глава 4. Тяжелые металлы как приоритетные загрязнители почв г. Железноводска и их распространение

 

Полноценное изучение городских почв предполагает детальное  исследование загрязнения их тяжелыми металлами и его оценку (Обухов и др.,1989, 1991; Приваленко, 1995; Безуглова и др., 1997), т.к. благодаря своим свойствам и огромной площади активной поверхности тонкодисперсной части, почвы сорбируют всевозможные продукты техногенеза.

Рассмотрены особенности  загрязнения территории города тяжелыми металлами (Zn, Pb, Cu, Cr, V, Mn, Ni, Co). Рассчитаны коэффициенты концентраций по приоритетным загрязнителям для различных функциональных зон города.

В рамках данной работы производилось построение электронной  карты элементарных ландшафтов г. Железноводска и п. Иноземцево с помощью ГИС ArcView 3.2   в масштабе 1:10 000. На основе карты были построены картограммы  концентраций ТМ в верхнем почвенном горизонте в  2002  и в 2003 г.г. по следующим элементам: стронций, цинк, свинец, никель, молибден, хром, медь.

При анализе  картограмм выявились следующие  основные закономерности. Среднее содержание меди в почвах исследуемой территории составляет 5,2 мг/кг, а цинка – 12,6 мг/кг. Концентрация свинца – 4,9 мг/кг и марганца – 66,2 мг/кг, никеля – 4,8 мг/кг, молибдена – 3,8 мг/кг, хрома – 22 мг/кг. Для изучаемой территории характерны, в основном, почвы с содержанием ТМ, относимым к «допустимым» по оценочной шкале. Необходимо отметить, что почвы, относимые к уровням загрязнения «умеренно опасно», «опасно», «очень опасно», «чрезвычайно опасно» не найдены.  Участки загрязненных почв локальны и территориально приурочены к районам интенсивного антропогенного воздействия. Ведущим компонентом в колебании величины суммарного показателя загрязнения (СПЗ) в почвах является хром (содержание варьирует от 4×10^-3 до 80×10^-3). В наиболее контрастных и локальных по площади аномалиях важный вклад в общую картину загрязнения почв вносят такие антропогенные элементы как цинк, медь, свинец.

Установлено, что  транспортно-селитебная, рекреационная  зоны характеризуются наличием педогеохимического загрязнения. В поверхностном горизонте естественных почв города обнаружены единичные случаи накопления подвижных форм цинка и меди в районе трассы в п. Иноземцево, превышающие предельно допустимые концентрации. Выраженного накопления подвижных форм  меди и цинка здесь не отмечено.

Были определены подвижные формы ТМ, извлекаемых  ацетатно-аммонийной вытяжкой, которые имеют важное индикационное значение (табл. 2). 

Таблица 2

Содержание  подвижных форм тяжелых металлов в почвах

г. Железноводска

№ проб	Место	Показатели, мг/100 г
		Zn	Cu	Cr	Ni
Ф1	Фоновая проба, Лечебный парк	0,502	0,054	0,125	0,210
Ф21	700 м на восток от Железноводска	0,320	0,060	0,098	0,158
Ф22	5 м вверх  по склону от Ф21	0,298	0,048	0,030	0,078
Ф23	20 м вниз по  склону от Ф21	0,362	0,040	0,020	0,194
Х9	Северный склон  г. Бештау, хлебозавод	2,574	0,362	0,112	0,136
Х10		6,510	0,680	0,090	0,120
Д13	ул. Ленина, гост. «Дружба»	0,460	0,042	0,042	0,154
Д28	ул. Ленина, пустырь	16,300	0,070	0,082	0,110
Д41	Иноземцево, (трасса Ростов – Баку)	13,770	0,118	0,136	0,132
U49	П. Иноземцево, берег речки	23,560	0,788	0,141	0,228
Ф52	Вершина г. Машук	0,210	0,040	0,106	0,222
С1	Окраина г. Железноводска, свалка	0,546	0,118	0,266	0,134
U1      0-20	Разрез 021, строительный котлован	1,768	0,178	0,196	0,140
U2    50-60		0,782	0,124	0,192	0,228
BC   90-100		0,710	0,186	0,210	0,160
C1    110-120		1,976	0,110	0,194	0,074
Ad   0-15	Разрез 022, п. Иноземцево, район частных домовладений	0,402	0,826	0,086	0,138
A1    25-35		0,248	0,568	0,042	0,074
B1    45-55		0,128	0,052	0,134	0,176
B2     60-70		0,066	0,062	0,062	0,238
BC     75-85		0,096	0,064	0,046	0,086
Ck    95-105		0,108	0,069	0,178	0,224

 

Было выявлено, что ведущие загрязнители почв г. Железноводска – стронций, молибден, свинец, цинк, серебро, медь, мышьяк, барий. Локальное превышение ПДК по стронцию (150 ПДК), свинцу (150 ПДК), цинку (40 ПДК), меди (15—100 ПДК), барию и мышьяку в селитебной зоне свидетельствует о тенденции к опасному накоплению соединений этих металлов на данной территории. Так, аномалии Zn (до 120 ПДК) и Cu (5 ПДК) были зафиксированы близ трассы Ростов – Баку.

 

 

Валовое содержание тяжелых металлов в пробах, отобранных на территории г. Железноводска приведено в таблицах 3—5.

 

Таблица 3

Содержание  валовых форм тяжелых металлов в  естественных почвах

г. Железноводска (2002 г.)

№ проб	СОДЕРЖАНИЕ  ТМ (n 10-3%)
	Mo	Zn	Cu	Pb	Ni	Cr	Sr
Дерново-карбонатные почвы (рендзины)
Ф1	0,1	10,0	6,0	3,0	6,0	40,0	30,0
Л2	0,1	20,0	5,0	5,0	4,0	30,0	40,0
Л3	0,1	10,0	5,0	5,0	5,0	40,0	50,0
Л4	0,1	10,0	4,0	4,0	5,0	60,0	150,0
Л6	0,1	15,0	4,0	4,0	4,0	20,0	30,0
Л7	0,1	8,0	6,0	2,0	6,0	15,0	30,0
Ф21	0,2	10,0	4,0	2,0	6,0	30,0	20,0
Ф22	0,2	5,0	4,0	2,0	6,0	30,0	20,0
Ф23	0,4	8,0	5,0	2,0	5,0	30,0	20,0
Черноземы обыкновенные карбонатные
Д38	0,4	10,0	5,0	2,0	5,0	10,0	40,0
Д39	0,4	8,0	5,0	1,0	4,0	10,0	40,0
Д40	0,4	6,0	3	0,8	3,0	6	30,0
И46	0,15	5,0	8,0	2,0	4,0	20,0	30,0
И49	0,15	50,0	20,0	20,0	4,0	60,0	30,0