Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2021, № 4, стр. 77-86

ВВЕДЕНИЕ

Изучение техногенного загрязнения окружающей среды – одна из актуальных проблем в экологических исследованиях. Урбанизация и техногенное воздействие способствуют изменению свойств городских почв, распределению элементов по почвенному профилю и их активному включению в процессы биогеохимической миграции. Урбанизированным территориям в настоящее время уделяется пристальное внимание исследователей. Это обусловлено серьезным нарушением комфортности среды обитания в городских экосистемах. Техногенные элементы и их соединения в городских почвах в значительной степени подвергаются различного рода трансформациям и практически не выводятся из экосистемы, постоянно накапливаясь в трофических цепях, что отличает городские почвы от естественных.

В промышленных центрах России, ближнего и дальнего зарубежья ведутся большие эколого-геохимические исследования. В Амурской области подобные исследования также имеют место. Изучением экологического состояния Благовещенска, в том числе загрязнения почв тяжелыми металлами (ТМ), занимались многие исследователи [2, 9, 11, 12]. Работы этих авторов направлены, в основном, на определение валового содержания ТМ в почвах и их кислоторастворимых форм. Для выяснения поведения ТМ в почвах, их подвижности и доступности для живых организмов необходимы знания о других формах существования ТМ, более значимых и информативных в отношении действия на биоту.

Практически не изучены формы соединений ТМ при различной степени загрязнения почв малопромышленных городов Амурской области, в которых отсутствуют крупные промышленные предприятия, но имеется много мелких и средних источников загрязнения, свойственных урбанизированным территориям. Исследования проводили в городах Амурской области с наибольшим количеством населения: Благовещенск, Белогорск и Свободный, которые являются территориями опережающего развития Приамурья.

Благовещенск – административный центр Амурской области, находится на государственной границе с КНР, занимает площадь 321 км² с населением 226 тыс. человек [1]. Объем промышленного производства в нем сравнительно небольшой. Работающие предприятия в городе – заводы стройматериалов, железо-бетонных изделий, “Амурский металлист”, судостроительный, асфальтовый и домостроительный комбинаты, предприятия пищевой промышленности. Основные загрязнители атмосферного воздуха в Благовещенске – стационарные источники промышленных предприятий, ТЭЦ, котельных предприятий коммунального хозяйства и автотранспорт. В Благовещенске намечено строительство предприятий по производству микробиологических удобрений и комбикормов, создается комплекс по переработке нефти и транспортировке нефтепродуктов.

Свободный – второй по занимаемой площади город Приамурья – 225 км², с населением 58 тыс. человек [1], расположен на правом берегу р. Зея. Основные предприятия – электроаппаратный и вагоноремонтный заводы, а также предприятия пищевой промышленности. В Свободном формируется новый уникальный центр газопереработки и газохимии. В активной стадии строительство одного из крупнейших в стране и мире Амурского газоперерабатывающего завода. Также ведется строительство нового стартового комплекса для ракет-носителей на космодроме “Восточный” вблизи Свободного. В Свободненской зоне опережающего развития будут сформированы строительный комплекс, высокотехнологичное приборостроение и машиностроение, ориентированные на обеспечение потребностей строительства и функционирования космодрома.

Белогорск расположен на левом берегу нижнего течения р. Томь – бассейна р. Зея, занимает площадь 136 км²_, с населением 65 тыс. человек [1]. Действующие предприятия – ОАО Комбинат “Восточный”, ООО ЗЖБК “Монолит”, ООО “Строительная Компания “Мост-Восток”, вагонное и локомотивное депо. Белогорск – крупный транспортный узел Транссибирской магистрали. В городе осуществлен ввод первой очереди завода по глубокой переработке сои. Планируется осуществить пуск завода по изготовлению металлоконструкций, а также предприятий, специализирующихся на выпуске пиломатериалов и древесного угля, строительных материалов, переработке промышленных отходов.

Перспективы развития Амурской области по реализация этих масштабных проектов диктуют необходимость детального изучения экологического состояния городов Благовещенск, Белогорск и Свободный, в частности, изменения форм соединений ТМ в почвах в зависимости от уровня техногенной нагрузки. Данная работа может служить в качестве отправной точки при изучении изменения окружающей среды в Амурской области от воздействия вновь создаваемых промышленных предприятий.

Цель данной работы – изучение фракционного состава соединений тяжелых металлов (Cu, Zn, Mn, Cr, Ni, Co, Pb, Cd) в почвах малопромышленных городов Амурской области в зависимости от уровня техногенного загрязнения окружающей среды.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектами исследования служили почвы разных функциональных зон городов: промышленной, транспортной, селитебной, рекреационной и фоновой. В Благовещенске использовали 34 пробные площадки, в Белогорске и Свободном – по 10. В качестве фона в Благовещенске была выбрана территория заповедного урочища Мухинка, расположенная в 38 км северо-восточнее города, в Белогорске и Свободном – участки лесных массивов в 20 км от городов, которые испытывают минимальное антропогенное воздействие.

Отбор образцов почв проводили по ГОСТ Р 53123-2008. Валовое содержание ТМ в почвах определяли после разложения смесью концентрированных кислот: фтористоводородной, азотной и соляной с последующим растворением в растворе 1 М соляной кислоты. Для характеристики техногенной составляющей почв использовали кислоторастворимые формы ТМ в вытяжках 1 М соляной кислоты.

Для выделения форм ТМ различной подвижности использован метод последовательной экстракции ТМ из одной навески почвы. Доля каждой выделенной фракции, в %, рассчитывалась относительно валового содержания. Были определены формы (или фракции) соединений ТМ в почвах.

I. Водорастворимая фракция содержит соединения ТМ, переходящих в водную вытяжку. Для извлечения этой фракции брали почву и бидистиллированную воду в соотношении 1:10, встряхивали 1 ч. Раствор центрифугировали и концентрировали упариванием в 10 раз.

II. Специфически сорбированная фракция ТМ. Эту фракцию выделяли ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4.8 в соотношении почва:раствор – 1:10 в течение 1 ч при непрерывном встряхивании. При этом выделяются из почвы легко подвижные формы ТМ, которые отличаются высокой миграционной способностью и биологической доступностью.

III. Фракция ТМ, связанная с аморфными оксидами и гидроксидами Fe и Mn, содержит металлы, образующие прочные комплексы на поверхности гидратированных оксидов Fe и Mn и высвобождающиеся при их разрушении. Фракцию выделяли с помощью 0.04 М раствора гидроксиламина солянокислого в 25% растворе уксусной кислоты при температуре 96°С в течение 6 ч, периодически помешивая через каждые 15 мин. [15]. Фракция характеризует содержание потенциально-подвижных форм ТМ.

IV. Фракция, связанная с органическим веществом. К ней относятся металлы, образующие комплексы с органическим веществом, а также подвергающиеся частичному разрушению сульфиды ТМ. Фракцию выделяли после разрушения органического вещества почвы 30% раствором пероксида водорода в кислой среде (рН 2) при 85°С в течение 2 ч и последующим экстрагированием ТМ раствором ацетатно-аммонийного буфера (рН 4.8) в течение 1 ч.

V. Остаточная фракция. Содержит ионы ТМ, прочно закрепленные в кристаллических решетках минералов почвы. Содержание металлов в остаточной фракции рассчитывали по разности между валовым их содержанием и суммой других выделенных фракций.

Для оценки степени загрязнения почв ТМ использовали нормативы содержаний химических веществ в почвах – ПДК (ГН 2.1.7.2041-06) и ОДК (ГН 2.1.7.2511-09) и показатель суммарного загрязнения (Zс), который рассчитывали по формуле: Zc = ΣКс – (n – 1), где Zс – суммарный показатель загрязнения; Кс – коэффициенты концентраций элементов; n – число химических элементов с Kс > 1. Коэффициент концентрации Кс рассчитывали по формуле:

где Сi – содержание определяемого элемента в почве; Сф – фоновое содержание этого элемента.

Потенциальную подвижность элементов (MFp) расчитывали по формуле:

где F1, F2, F3, F4 – концентрация элемента в водорастворимой, специфически сорбированной, гидроксидной и органической фракциях ТМ, Cвал – валовое содержание поллютанта.

Измерение концентраций ТМ проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре “Hitachi”-180-50, iCE-3000 Series в ацетилено-воздушном пламени, на ААС “Анналист 400” в Центре лабораторного анализа и технических измерений” по Амурской области (Аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.511649). Статистическая обработка экспериментальных данных проведена с использованием программы Мicrosoft Office Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В городских почвах отмечены повышенные валовые содержания ТМ, которые в урбаноземах варьирует в широких пределах и превышают фоновые концентрации (табл. 1).

В Белогорске и Свободном концентрации ТМ в почвах, кроме Cr, ниже ПДК и ОДК. На трех площадках Белогорска (мелькомбинат, завод ЖБИ и горпарк) и Свободного (вагоноремонтный и электроаппаратный заводы и городская больница) отмечено превышение ПДК Cr в 2 раза.

В Благовещенске превышение ПДК для почв зафиксировано по Mn в урбаноземах района судостроительного завода, где концентрация Mn достигала 1647 мг/кг (ПДК 1500 мг/кг). Выявлено превышение ПДК Cr на 3 площадках промышленной зоны в 1.2–2 раза, которое объясняется загрязнением почв хромом, содержащимся в отходах мелких предприятий по деревообработке и производству мебели (район спичфабрики), где хром выщелачивается из красок и пропитанной ими древесины [5]. На одной площадке, где отмечено максимальное содержание Cr (200 мг/кг) возможно влияние полигона бытовых отходов (по розе ветров). Повышенные концентрации Zn отмечены в урбаноземах промышленной зоны (до 739 мг/кг – силикатный завод), что превышает ОДК для почв почти в 3.5 раза. Источниками накопления Zn на данных территориях могут быть промышленные выбросы, коррозия металлических частей зданий и автотранспортное загрязнение. На почвы набережной р. Амур, где содержание Zn в почве 191 мг/кг, может оказывать влияние находящийся рядом электроаппаратный завод или пылевые потоки из Китая.

Концентрация Cd урбаноземах Благовещенска незначительна (<1.0 мг/кг), за исключением 5 площадок промышленной зоны, где содержание Cd выше кларка, но ниже ОДК и варьирует от 1.0 до 2.2 мг/кг, что обусловлено техногенным привносом данного элемента. Cd содержится в лакокрасочных материалах, батареях и аккумуляторах, а также применяется как антикоррозийный материал. В небольших количествах Cd выделяется при сжигании топлива [5].

Валовые концентрации Pb в урбаноземах Благовещенска превышают фоновый показатель в 1.8–38 раз. Максимальные валовые концентрации Pb (в мг/кг) зафиксированы в индустриоземах спичфабрики и силикатного завода – 177 и 311, где превышение ОДК составляет 1.3–2.4 раза соответственно. Pb попадает в почву при сгорании жидкого топлива, при разрушении аккумуляторных пластин и частично с отходами предприятий деревообрабатывающей промышленности (Pb₃O₄– свинцовый сурик, пигмент красок) [5].

Концентрации Cu и Ni в урбаноземах Благовещенска не превышают ОДК, хотя наблюдается некоторая аккумуляции этих элементов, отражающая антропогенное влияние, к которому относятся выбросы котельных и автотранспорта [6].

Концентрации химических элементов в почвах городов варьируют в широком диапозоне в зависимости от хозяйственного использования городских территорий. Особенно значимые превышения фона в урбаноземах Благовещенска были выявлены для Pb, Zn, Cu и Mn, Свободного – для Co, а Белогорска – для Cr.

Города Амурской области являются малопромышленными городами, в связи с чем отмечены невысокие показатели суммарного химического загрязнения почв ТМ (Zс). Оценка степени загрязнения почв ТМ по шкале загрязнения [13] показала, что 61% исследованных площадок Благовещенска имеют, в основном, допустимый уровень загрязнения (Zс < 1 6). Умеренно опасный уровень загрязнения (Zс = 16–32) выявлен на 5 пробных площадках, расположенных в промышленной и транспортной зонах и Первомайском парке, где источниками загрязнения почв ТМ являются расположенные рядом нефтебаза и котельные. Опасный уровень загрязнения почв ТМ (Zс = 32–128) отмечен в индустриоземах спичфабрики (Zс = 45) и силикатного завода (Zс = 67).

Все исследованные пробные площадки Свободного имеют допустимый уровень загрязнения почвы ТМ, в Белогорске на трех участках отмечен умеренно опасный уровень загрязнения. Возможными источниками загрязнения могут быть расположенные рядом автодороги и котельные.

Обобщая данные по накоплению ТМ в почвах, можно отметить, что урбаноземы трех городов имеют повышенное содержание ТМ по сравнению с фоном. Повышенное содержание Cu, Zn, Ni и Co в урбаноземах Свободного по сравнению с Белогорском, возможно, связано с техногенным поступлением ТМ, худшим состоянием автодорог или составом почвообразующих пород. Урбаноземы Благовещенска характеризуются более высоким содержанием ТМ, чем Белогорска и Свободного, что свидетельствует о более высокой степени загрязнения его атмосферы ТМ в связи с повышенной техногенной нагрузкой, обусловленной большей насыщенностью города промышленными предприятиями и транспортными средствами.

ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ ТМ В ПОЧВАХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Валовое содержание характеризует общее содержание ТМ в почвах, но наибольшую экологическую опасность представляют подвижные формы ТМ. Подвижность химических элементов в почвах подразумевает их способность переходить из твердых фаз почвы в почвенный раствор под воздействием определенных экстрагирующих реагентов [7].

Были определены следующие фракции соединений ТМ в почвах.

I. Водорастворимая фракция ТМ считается более агрессивной, характеризует степень подвижности элементов в почве, их миграционную активность в ионной форме и часто используется для оценки возможных масштабов загрязнения гидросферы. Для животных и растений наиболее доступны химические элементы именно в водорастворимой форме [14]. На долю этой фракции в урбаноземах обследуемых городов приходится до 1.8% от валового количества Cu, Zn, Cr, Mn, Ni, Со и Cd. Доля водорастворимого Pb на отдельных площадках промышленной зоны Благовещенска достигает 3.0% от его валового содержания, а в Свободном – 3.8%. В урбаноземах Благовещенска в водорастворимую фракцию (в мг/кг) больше переходят (в среднем) Ni и Co, Свободного – Pb, Cu и Cr, а Белогорска – Мn.

II. Специфически сорбированная фракция ТМ. В данной фракции в урбаноземах трех городов в 10–100 раз больше подвижных форм ТМ, чем в водорастворимой, а Mn – до 400 раз, что делает загрязнение почв этими элементами наиболее опасным. Наибольшей подвижностью в ацетатно-аммонийной вытяжке отличались Zn и Mn, наименьшей – Cr и Cu. Для Mn и Zn зафиксировано превышение ПДК на двух площадках Благовещенска, для Рb – на шести, в основном, это площадки промышленной и транспортной зон.

В урбаноземах Свободного отмечено незначительное превышение ПДК для данной фракции по Cu и Рb. В урбаноземах Белогорска превышение ПДК для ТМ в специфически сорбированной фракции не зафиксировано. Таким образом, наибольшая доля ТМ в данной фракции выявлена для Zn, Cd, Pb и Mn, что может приводить к накоплению этих металлов в растениях, а наименьшая – для Cu и Cr.

III. Фракция ТМ, связанная с аморфными оксидами и гидроксидами Fe и Mn, характеризует содержание потенциально-подвижных форм ТМ. В урбаноземах Благовещенска среди элементов в этой фракции первое место занимает Mn, его концентрация достигает 660 мг/кг, что составляет 80% от его валового количества. Следующий по содержанию в данной фракции – Zn, концентрация которого достигает 74 мг/кг (60% от валового). Подобная картина наблюдается и для почв Свободного и Белогорска, где доля соединений Mn в III фракции достигает 80% от валового содержания в Белогорске и 92% – в Свободном. Доля Zn на некоторых площадках Белогорска доходит до 74% и до 79% – в Свободном, а доля Co – до 72% от его валового содержания.

Концентрации соединений Zn, Cr, Ni, Co, Cd в III фракции преобладают в урбаноземах Свободного, превышая их содержания в урбаноземах Благовещенска и Белогорска до 3 раз. Возможно, это связано с переувлажнением почв Свободного во время пробоотбора, когда количество осадков было почти в 2 раза больше, чем в Благовещенске и Белогорске.

При переувлажнении происходит частичное разрушение почвенных конкреций и восстановление Fe³⁺ до Fe²⁺, соединения которого более подвижны, а вместе с ними освобождаются и соединения других ТМ, соосажденных с оксидами и гидроксидами Fe и Mn [8]. Таким образом, в урбаноземах исследованных городов наиболее преобладающими в III фракции являются Mn, Zn, Co, Pb и Ni, а наименее – Cr и Cu.

IV. Фракция ТМ, связанных с органическим веществом почв. Для IV фракции в урбаноземах трех городов характерно более высокое содержание Cu и Pb. Их доля достигает 42% и 27% от валового количества, соответственно. Средние концентрации Cu, Cr, Ni и Co в данной фракции больше в урбаноземах Свободного. В урбаноземах Благовещенска только содержание Pb в IV фракции больше в 2.5 раза, чем в других городах.

Наибольшее сродство ТМ с данной фракцией почв характерно для Cu, Pb, Zn и Ni. Наименее связаны с органическим веществом почвы Mn и Cr.

V. Остаточная фракция ТМ. В остаточной фракции урбаноземов обследуемых городов больше удерживается Cr, в городах Благовещенск и Белогорск – Cu, до 98% от валового содержания, в то время как в Свободном доля Cu в этой фракции составляет только 65% от валового количества. В урбаноземах Благовещенска содержание Pb и Cd в инертной фракции достигает 90% – в селитебной зоне и 75% – в промышленной. Доля Ni, Co и Zn в остаточной фракции урбаноземов трех городов варьирует от 1.5 до 90% в зависимости от типа почв и характера загрязнения, доля Mn не более 40%.

Доля ТМ, прочно закрепленных в кристаллических решетках минералов почвы, убывает в ряду: Cr > Cu > Cd > Ni > Pb > Co > Zn > Mn.

Техногенное загрязнение урбаноземов способствует увеличению доли подвижных форм ТМ; по сравнению с фоновыми территориями, снижается доля ТМ в остаточной фракции и увеличивается их содержание в специфически сорбированной фракции, во фракциях, связанных с аморфными соединениями Fe и Mn и органическим веществом. Это объясняется тем, что ТМ, попадая в почву, взаимодействуют с глинистыми минералами, гидроксидами и оксидами железа и марганца, органическим веществом, меняя свою подвижность.

Для оценки потенциальной подвижности тяжелых металлов Д.В. Власовым [4] был предложен коэффициент подвижности MFp и следующие критерии риска включения ТМ в пищевые цепи: риск отсутствует – менее 5%, низкий – 5-25%, средний – 25-50%, высокий – 50-75%, очень высокий – более 75%.

В почвах трех городов наибольшую потенциальную опасность среди изученных элементов представляют Zn, Cd и Mn, MFp которых соответствует высокому уровню опасности (табл. 2). Средний риск включения в пищевые цепи характерен для Pb, Ni, Co, в Свободном добавляется Cu.

Кислоторастворимые формы ТМ. Для оценки уровня техногенного загрязнения городских почв было использовано отношение содержания ТМ в вытяжке 1 М HCl к их валовому содержанию, выраженное в процентах [3].

В урбаноземах трех городов содержится 9-72% кислоторастворимых форм Cu; 5.8-85% – Zn; 14-73% – Mn; 0.3-27% – Cr; 6-43% – Ni; 5-54% – Co; 9-74% – Pb; 10-66% – Сd, что в 3–10 раз больше фоновых показателей. Повышенная доля ТМ, экстрагируемых 1 М HCl, указывает на техногенность происхождения элемента.

Наибольший вклад техногенной составляющей в валовое содержание ТМ в урботехноземах в Благовещенске вносит Zn, тогда как в Белогорске и Свободныйом – Pb, а наименьший во всех городах – Cr (табл. 3).

Доля кислоторастворимых форм ТМ, от валового содержания, для разных элементов различна и убывает в ряду: Благовещенск: Zn > Pb > Mn > > Cu > Cd > Co > Ni > Cr; города Белогорск и Свободный: Pb > Mn > Cu > Zn > Co > Ni > Cr > Cd.

Таким образом, Zn, Pb, Mn, Cu – основные техногенные загрязнители урбаноземов исследуемых городов. Для всех исследуемых элементов, кроме хрома, наблюдается связь между валовым содержанием ТМ и их кислоторастворимыми формами, что подтверждается корреляционным анализом (табл. 4).

Максимальный процент кислоторастворимых форм ТМ наблюдается на тех же площадках городов, где отмечено повышенное валовое содержание ТМ,– это промышленные зоны и районы с наибольшим транспортным потоком.

На фоновых участках трех городов ТМ находятся в прочнофиксированном состоянии, поэтому солянокислая вытяжка извлекала, в среднем, до 15% элементов. Доля кислоторастворимых форм ТМ на фоновых участках убывает в ряду: Cu > Mn > Zn > Ni ~ Co.

Соединения ТМ, поступившие в почву из техногенных источников, постепенно трансформируются и перераспределяются между теми почвенными компонентами, взаимодействие с которыми наиболее характерно для данного ТМ [10]. Количество ТМ, извлекаемых из почвы при последовательном экстрагировании и с помощью 1 М соляной кислоты, показало преимущественные пути перехода ТМ из состава почвенных компонентов в солянокислую вытяжку. На рис. 1 показаны зависимости, выявленные для почв Благовещенска.

С возрастанием техногенного привноса ТМ, которое определяется содержанием кислоторастворимой формы, происходит аккумуляция Mn в наибольшей степени во фракции, связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn (рис. 1).

Cu в наибольшей степени переходит в солянокислую вытяжку из состава органических почвенных компонентов. Для Cu наблюдается связь между ее содержанием в 1 М HCl вытяжке с содержанием во фракции, связанной с органическим веществом почв (см. рис. 1). В промышленной зоне Благовещенска доля подвижных соединений Cu в данной фракции достигает на отдельных площадках 42% от ее валового содержания.

Cr, Co, Ni образуют устойчивые соединения как с органической, так и с минеральной частью почвы, что выразилось в относительно высокой процентной доле фракций, связанных с органическим веществом и гидроксидами Fe и Mn (см. рис. 1). При увеличении содержания кислоторастворимых форм Cr, Co, Ni в почвах увеличивается содержание этих элементов во фракциях, связанных с органическим веществом и с железистыми минералами.

Для Zn проявилась связь между его содержанием в кислотной вытяжке и во фракции, связанной с гидроксидами Fe и Mn (см. рис. 1). Техногенное воздействие в урбоэкосистеме способствует увеличению накопления Zn и в специфически сорбированной фракции, что представляет экологическую опасность. В специфически сорбированной фракции доля Zn в урбаноземах транспортной зоны Благовещенска достигает 20% от валового количества. Можно предположить, что кислоторастворимые соединения элемента при их трансформации в почве являются источником элементов, переходящих в непрочно связанные с почвой фракции.

С ростом техногенной нагрузки Pb активно взаимодействует с органическим веществом почвы и железистыми минералами. С увеличением концентрации Pb увеличилось его доля и в специфически сорбированной фракции, которая в транспортной зоне Благовещенска достигает 22% от валового содержания.

Cd характеризуется высокой подвижностью и с увеличением техногенного привноса Cd возрастает его содержание в специфически сорбированной фракции и связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn (см. рис. 1). Так, в ацетатно-аммонийную вытяжку в промышленной и транспортной зонах Благовещенска переходит до 23% Cd от валового содержания, а в оксидную – до 47%.

Таким образом, при поступлении ТМ из техногенных источников Cu закрепляется в почве преимущественно за счет взаимодействия с органическим веществом; Mn концентрируeтся в оксидной фракции; Cr, Co, Ni и Pb взаимодействуют как с органическим веществом, так и с гидроксидами Fe и Mn. Cd и Zn при высоких уровнях загрязнения закрепляются в почве как за счет специфической сорбции, так и за счет взаимодействия с гидроксидами Fe и Mn.

Было проведено сравнение количества ТМ, извлекаемых реагентами в подвижные фракции (I–IV), с количеством ТМ, извлекаемых 1 М соляной кислотой. Было выявлено, что количество Pb, экстрагируемое при фракционировании в почвах Благовещенска, примерно равно количеству, переходящему в 1 М солянокислую вытяжку (табл. 5).

Количество Cu и Zn, переходящее в 1 М солянокислую вытяжку из почв Благовещенска, больше извлекаемых в подвижные фракции. В почвах Белогорска и Свободного солянокислой вытяжкой больше извлекается Pb, в Белогорске добавляется Cu. Для Mn, Cr, Ni, Co, Cd наблюдали обратную зависимость – при фракционировании больше извлекается этих элементов, чем переходит в солянокислую вытяжку. Превышение содержания соединений Cu, Pb и Zn в солянокислой вытяжке свидетельствует об их техногенном происхождении. Следовательно, при техногенном загрязнении почв ТМ использование 1 М солянокислого раствора позволяет извлекать из почв техногенные соединения и продукты их трансформации.

Таким образом, анализ фракционного состава ТМ выявил механизмы их закрепления в почвенных компонентах исследуемых городов. Зная механизмы закрепления ТМ в почве, можно ограничить их миграцию и доступность растениям при формировании почвогрунтов при озеленении городов. Например, для связывания избыточного количества мобильных форм ТМ, закрепленных в большей степени во фракции, связанной с органическим веществом почв (Cu, Cr, Pb, Ni, Co), можно применять гуминовые препараты. Повышенное содержание элементов, преобладающих во фракции, связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn, (Zn, Mn, Cd) можно снизить известкованием или внесением цеолитов. Глинистые минералы оказывают существенное влияние в закреплении соединений ТМ в почвах, поэтому при формировании почвогрунтов целесообразно внесение глины. Это особенно актуально для рекреационных зон исследованных городов, которые по экологическому состоянию почвенно-растительного покрова не соответствуют требованиям, предъявляемым к зонам отдыха.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что основными загрязнителями почв трех городов, относительно фона, являются соединения Pb, Zn, Cu и Mn. Наибольший вклад техногенной составляющей, по содержанию кислоторастворимых форм, в валовое содержание ТМ в урбаноземах Благовещенска отмечен для Zn, Pb и Mn, а Белогорска и Свободного – для Pb и Cu.

2. Анализ фракционного распределения ТМ показал, что в урбаноземах поступающие в почву металлы закрепляются, в основном, в следующих фракциях:

Cu – во фракции, связанной с органическим веществом;

Mn – связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn;

Zn и Cd – связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn и специфически сорбированной;

Ni, Co, Pb и Cr – связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn и органическим веществом почв.

С возрастанием техногенной нагрузки уменьшается содержание элементов в остаточной фракции и увеличивается доля подвижных форм ТМ.

3. В почвах трех городов, по сравнению с фоновой почвой, увеличилась потенциальная подвижность тяжелых металлов. Наибольшую опасность среди изученных элементов представляют Zn, Cd и Mn, коэффициент подвижности которых соответствует высокому уровню опасности. Средний риск включения в пищевые цепи отмечен для Pb, Ni, Co.