Экология почв военных полигонов - Дмитрий Александрович Пантелеев

% – для щелочной почвы (рН 9,3) и 7,5–46 % – для кислой (рН 5,4–6,4). Сурьма более мобильна, чем свинец, особенно в щелочной почве. Это объясняется более высокой растворимостью Sb(III) и Sb(V). Вертикальное выщелачивание Sb варьировалось от 13–100 %.

Томичем и др. [254] сообщалось о более высоких концентрациях Pb в самом глубоком слое (60–100 см) для образцов, собранных из зоны уничтожения боеприпасов, мин и взрывных устройств, расположенных в Боснии и Герцеговине. Авторы приписали это неожиданное открытие естественному происхождению Pb из-за естественных литогенных и педогенных процессов, а не антропогенному загрязнению. Концентрации Cd заметно снижались по глубине профиля; однако концентрации Ni были аналогичны или выше по сравнению с концентрациями в поверхностных и приповерхностных слоях почвы, что указывает на его относительно высокую мобильность. Концентрирование Zn по профилю уменьшалось. Однако Саулюс и Грейсьют [237] сообщили о более высоких концентрациях Pb, Zn и Cu в приповерхностных слоях, которые они связывали с течением времени и миграцией металлов.

В работе Кочетовой Ж.Ю., Базарского О.В. [36] представлены результаты исследования фильтрации тяжелых металлов в различных по природе срезах почв, находящихся под влиянием авиационно-ракетных объектов и комплекса металлургического производства, расположенных в г. Воронеж. Оценены влияние фракционного состава почв, наличия естественных геофизических барьеров на аккумуляцию металлов; запасы элементов до глубины 1 м, характер их профильного распределения. Авторами доказано, что на профильное распределение металлов оказывают влияние в первую очередь масштабы и длительность техногенной нагрузки, а не особенности подвижности элементов и свойства почв. Для изучения фильтрации тяжелых металлов в трех разрезах почв отбирали пробы послойно до 1 м с шагом 10–30 см.

Разрез 1 заложен в промышленной зоне района между испытательным комплексом ракет-носителей и металлургическим цехом. В этой точке мониторинга почвы испытывают значительное техногенное воздействие в виде атмосферных выпадений в результате ракетной деятельности, промышленных и автомобильных выбросов; в виде вытаптывания и замусоривания территории. Верхняя часть профиля (примерно до 40 см) – механически трансформирована. Она сложена из слоев привозного грунта и строительного мусора. Нижележащие горизонты сохранили свою морфологию, однако претерпевают химическую трансформацию из-за токсикантов, просачивающихся с водами вглубь горизонта.

Разрез 2 заложен в жилой зоне на территории дачного поселка. Здесь почвы испытывают значительную техногенную нагрузку от реконструируемого на тот момент времени аэродрома государственной авиации в виде облаков пыли, образующихся при перемещении грунтов и проведении строительных работ; вследствие перемещения загрязнителей с водными стоками и атмосферными выпадениями. Однако, морфология почвогрунта в целом не претерпела существенный изменений.

Разрез 3 заложен вблизи комплекса металлургического производства на территории леса (дубрава). Местность относится к лесной зоне с техногенной нагрузкой в виде атмосферных выпадений в первую очередь от металлургического и испытательного комплексов. Общее строение профиля на участке, также как и во втором случае, не претерпело изменений. Для разрезов почв проведены исследования гранулометрического состава (таблица 13).

Таблица 13. Гранулометрический состав почв разрезов 1–3

Для урбанозема (разрез 1) характерно неравномерное распределение среднезернистого песка по слоям, до глубины 30–40 см встречаются осколки битого кирпича и гравий. В черноземе (разрез 2) наблюдаются близкие значения содержания разных фракций по высоте разреза до глубины 30 см, но превалируют частицы, называемые мелкой пылью. Ниже по профилю увеличивается содержание более мелкой илистой фракции. Такое расположение слоев и распределения фракций частиц в почве характерно для ненарушенного чернозема типичного в Воронежском регионе. Фракционный состав почвы на территории леса (разрез 3) также отличается равномерным распределением и плавными переходами от слоя к слою фракций частиц, их можно отнести к темно-серым лесостепным с преобладающим размером частиц 0,05–0,005 мм.

Для почв с естественным сложением верхняя часть профилей характеризуется низкими значениями плотности, что обусловлено высоким содержанием органических веществ (рисунок 13, линии 2 и 3): плотность верхнего слоя чернозема слегка уплотненна вследствие высокого техногенного загрязнения со стороны аэродрома; верхний горизонт темно-серой лесостепной почвы имеет плотность (d, мг/см3)<1. Для чернозема на глубине 30–35 см отмечается повышение содержания глинистых частиц и, соответственно, плотности. Наибольшей плотностью верхних слоев характеризуется участок урбанизированного грунта (рисунок 13, линия 1).

Рис. 13. Распределения плотности почв в разрезах 1–3

Во всех вариантах изученных разрезов почв распределение плотности соответствует особенностям морфологического строения профиля, связанного со сменой горизонтов.

Коэффициент фильтрации (Кф) верхнего слоя разреза 1 с внесенным чужеродным грунтом отличается высокими значениями по классификации Эггельсмана (рисунок 14, линия 1), при этом наблюдается значительное варьирование абсолютных величин в повторяющихся определениях при разных погодных условиях. После выпадения осадков водопроницаемость поверхности урбанизированного грунта снижается.

Для чернозема (разрез 2) затруднение прохождения влаги было определено на глубинах 30 и 80 см. За 3 года реконструкции взлетно-посадочной полосы аэродрома государственной авиации и складов ГСМ из-за значительного загрязнения керосином почвы на исследуемой территории значение Кф снизилось в ~2 раза, однако абсолютные значения продолжали оставаться высокими благодаря содержанию гумуса и наличию растительного покрова (рисунок 14, линия 2). В третьем разрезе грунтов на территории леса водоупорный горизонт располагается ниже загрязненного слоя. Повышенное содержание загрязнителей было зафиксировано на глубине 15–30 см, тогда как первый геофизический барьер находится на глубине ниже 30 см (рисунок 14, линия 3).

Рис. 14. Распределение коэффициента фильтрации почв в разрезах 1–3

По принятой классификации почв в зависимости от рН они относятся соответственно номерам разрезов к 1) слабокислым (рН=5,5–6,5); 2) нейтральным (рН=6,5–7,0) и 3) слабо щелочным (рН=7,0–7,5).

Исследования показали, что для всех изученных разрезов характерно более высокое содержание металлов в толще почв, чем в поверхностных слоях (рисунок 15). Во многих случаях концентрации тяжелых металлов на геофизических барьерах превышают предельно допустимые в разы, тогда как на поверхности их содержание соответствует норме.

Рис. 15. Профильное распределение концентраций тяжелых металлов в почвах разрезов 1–3

Равномерно высокие концентрации металлов по всей глубине профиля установлены в наиболее преобразованном грунте со слабо кислой реакцией среды и подверженном высокой техногенной нагрузке от испытательного и металлургического комплексов (разрез 1). Максимальные концентрация Pb и Zn (174 и 232 мг/кг соответственно) определены в срезе грунта 80–100 см. Содержание свинца на глубине выше, чем на поверхности в 5 раз; цинка – в 2 раза. Ni в максимальных количествах, превышающих поверхностные в 3 раза, обнаружен в срезе 40–60 см. Наиболее равномерно в этом разрезе распределена концентрация меди, ее среднее значение составило 84 мг/кг, с небольшим повышением концентрации на глубине 40–60 см. В