Экология почв военных полигонов - Дмитрий Александрович Пантелеев

высоте воронок загрязнителей с установленными ПДК/ОДК приведено в таблице 16. Суммарный показатель загрязнения почв с учетом условно-естественных концентраций загрязнителей возможно рассчитать только для кромок воронок, так как их фоновые концентрации на глубине 8 и 25 м определить не представляется возможным. Суммарный показатель загрязнения почвы на кромке первой воронки существенно отличается от двух воронок, образовавшихся в результате разрыва авиационного снаряда: I) 59,1; II) 35,1; III) 37,2. Вызвано это, прежде всего тем, что в воронке I обнаружено 18 металлов, концентрации которых существенно превышают фоновые. Тогда как в II и III воронках их количество составляло 15, а концентрации по отдельным металлам (Fe, Cu, Zr, Sb, Cs) были незначительно выше условно-естественных концентраций. Однако на поверхности всех воронок уровень загрязнения почв металлами соответствует рангу «опасное загрязнение». Обращает внимание и тот факт, что Zc для воронок с различным временем образования практически одинаков, что подтверждает известные данные о медленном самовосстановлении почв при загрязнении их металлами.

Таблица 16. Распределение концентраций нормируемых загрязнителей почв по высоте воронок различной природы (мг/кг)

Фактические концентрации металлов в почве полигона имеют широкий разброс (могут отличаться в ~20 раз) и зависят от времени и причины образования воронок. На рисунке 25 представлены минимальные и максимальные на исследуемом участке полигона коэффициенты концентрации металлов. Значительное превышение фоновой концентрации характерно для цезия, галлия, ниобия, сурьмы и скандия, которые применяются в военном деле для производства различных авиастроительных сплавов, управляемых снарядов, бронебойных пуль и взрывчатых веществ, вакуумных ламп для инфракрасной сигнализации и контроля, лазерных видоискателей, указателей цели. Интересно, что эти металлы не относят к приоритетным загрязнителям объектов военной деятельности, поэтому сведений об их содержании в почвах других полигонов в литературе нет. Однако уже установлено негативное влияние на организм человека некоторых из них, выявлены профессиональные заболевания при контакте с металлами и их солями.

Рис. 25. Кратность превышения фоновых концентраций металлов в приповерхностном слое почв на военном полигоне

Интересны результаты, полученные при анализе вертикального распределения концентраций металлов в воронках. Суммарный показатель загрязнения грунтов в этом случае невозможно рассчитать из-за отсутствия значений фоновых концентраций на различной глубине подобных незагрязненных грунтов. Поэтому оценивали вероятность максимального накопления загрязняющих веществ по профилям воронок. Для этого по каждому загрязняющему веществу в каждой точке пробоотбора по высоте воронок проводили нормировку уровня загрязнения по максимально полученному значению. В каждой точке пробоотбора по высоте воронки подсчитывали число единичных значений и делили на общее число загрязнителей. Таким образом определяли вероятность максимальной экологической опасности загрязнения по высоте воронок. Полученные зависимости для исследуемых воронок представлены на рисунке 26.

Рис. 26. Вероятность максимального содержания металлов по профилю воронок I–III

В воронках II и III (от авиационных снарядов) максимальное содержание металлов (с вероятностью 74 и 78 %) обнаружено на кромке. Исключение составляют Cs, Sb, Sn, которые в этих воронках сконцентрированы на половине высоты или дне. Сu и Pb практически равномерно распределены по высоте воронок. Это можно объяснить тем, что при поверхностном взрыве боеприпасов металлы в основном оседают на кромках. Концентрационное распределение металлов для этих воронок идентично, но с течением времени из-за миграции металлов их концентрации выравниваются на середине и дне воронке.

В воронке I наблюдается иная картина экологической опасности профилей: концентрационный максимум установлен на середине высоты воронки в 58 % случаев, на кромке зафиксированы максимумы концентраций только для Ga и Zr. На дне этой воронки установлены относительно высокие концентрации Fe, Ni, Cu, As, Sn, Cs. Надо отметить, что здесь же находится большое количество осколков боеприпасов. Взрыв в воронке I подобен взрыву заглубленного боеприпаса, о чем свидетельствуют глубина воронки и глыбы грунта, разбросанные в радиусе 20 м от нее.

Распределение концентраций нитратного азота по высоте воронок аналогично распределению большинства металлов (табл. 4), за исключением воронки III, в которой концентрация нитратов по всей высоте распределена равномерно в минимальном количестве из установленных на полигоне. ПДК нитратного азота не превышена ни в одной из точек отбора, при этом коэффициент концентрации на кромке воронок Кк=127–255; максимум зафиксирован на поверхности свежей воронки от боеприпаса.

Развернутый геохимический анализ почв воронок от утилизации боеприпасов и авиаснарядов по 23 показателям показал превышение установленных нормативов только по мышьяку и хрому (металлы I и II классов опасности). Вместе с тем, отмечено высокое фоновое содержание хрома в почвах исследуемой территории, которое в 144 раза превышает ПДК. В соответствии с коэффициентами опасности, уровень загрязнения почв металлами соответствует рангу «очень сильно загрязненные».

Максимально высокие коэффициенты концентрации металлов зафиксированы на кромке воронки для утилизации боеприпасов для цезия, галлия, ниобия, сурьмы и скандия: КК(Cs)=22; КК(Ga)=12; КК(Nb)=10; КК(Sb)=8; КК(Sc)=7,7. Эти металлы наименее изучены как загрязнители почв объектов военной деятельности, их концентрации в почвах на сегодняшний день не нормируются, но есть сведения об их необратимом негативном воздействии на организм человека.

Суммарный показатель загрязнения почв, рассчитанный с учетом коэффициентов концентрации исследуемых загрязнителей, для воронок различной природы соответствует рангу «опасное загрязнение». Суммарный показатель загрязнения почв кромки воронки, образованной при утилизации снарядов, ~в 1,7 раз превышает Zc кромок воронок от авиаснарядов. Несмотря на отличное время образования последних, суммарные показатели загрязнения почв практически не различаются, что соответствует данным о длительной саморегенерации почв, загрязненных металлами.

Предельно допустимая концентрация нитратного азота (как маркера долгосрочного загрязнения почв взрывчатыми веществами) не превышена ни в одной из точек пробоотбора. Максимальная его концентрация была зафиксирована на кромке новой воронки от авиаснаряда Кк(NO3-)=255. В старой воронке обнаружены равномерно распределенные по высоте минимальные для полигона концентрации NO3- (~2,8 мг/кг). В воронке от утилизации боеприпасов, также как и в случае с металлами, самая высока концентрация нитратного азота была определена на середине ее высоты (~4,4 мг/кг).

Расхождение между распределением металлов и нитратного азота по профилю воронок I, II и III можно объяснить различными типами взрывов. В первом случае взрыв подобен заглубленному, а во втором и третьем – поверхностному.

Закономерности накопления взрывчатых веществ и продуктов их трансформации в почвах объектов военной деятельности требуют дополнительного исследования. Для этого не хватает организации специализированных лабораторий, разработки новых методик точного и экспрессного их анализа. Взрывчатые вещества относятся к токсикантам, их концентрации в объектах окружающей среды строго нормируются. В связи с происходящими событиями в мире, обострившимися вооруженными конфликтами, надо понимать, что рано или поздно возникнет необходимость