Геохимическая трансформация природных компонентов

В городах Беларуси

Геохимическая трансформация воздушной среды. Выбросы в атмосферу от техногенных источников обогащают воздушную среду городов химическими элементами и соединениями, изменяя соотношения газовых компонентов в атмосферном воздухе. Содержание примесей в атмосферном воздухе городов Беларуси обусловливается большим количеством факторов: территориальным распределением стационарных и передвижных источников выбросов; параметрами эмиссий от источников (объемом, составом, высотой и др.); метеоклиматическими условиями рассеивания; ландшафтными и архитектурно-планировочными условиями рассеивания и переноса поллютантов (орографическими особенностями территории, плотностью и этажностью застройки и др.); региональным и трансграничным переносом загрязняющих веществ и др.

Сопоставление содержания химических веществ в атмосферном воздухе городов с аналогичными характеристиками фоновых территорий свидетельствует о значительном обогащении атмосферного воздуха в городах различными соединениями [162]. В городах Беларуси в среднем за 1991–2002 гг. содержание оксида углерода в атмосферном воздухе было в 73 раза выше, чем на фоновых территориях. Для диоксида азота превышение составило 25,9 раз. Содержание диоксида серы и взвешенных веществ в городах Беларуси в среднем в 3,9 раза выше, чем в Березинском заповеднике, аммиака – в 2,9 раза. Коэффициенты обогащения сильно различаются для разных городов в зависимости от объемов эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу и условий их рассеивания. Так, обогащение атмосферного воздуха диоксидом азота в г. Светлогорске составило в среднем 15,7 раз, а в Могилеве – 55,7 раз; взвешенными веществами в Бресте – 1,7 раза, а в Орше – 6,6 раза. Значительное место в атмосфере городов стали занимать малые газы (находящиеся в атмосфере в концентрации менее 1*10^-6 объемных долей) реакционноспособные газы: оксид углерода, метан, оксиды азота, аммиак, диоксид серы, сероводород, хлор, фтористый водород, озон, непредельные углеводороды и другие.

Для анализа трансформации воздушной среды городов Беларуси используются различные методы – физические, геохимические, биологические, а также методы моделирования, на основе которых проводят интегральную оценку качества воздуха и степени экологического риска. Геохимические методы используют для изучения химического состава сопряженных с воздухом сред (снега, осадков, растительности, почв) и по их результатам определяют пространственную структуру загрязнения атмосферного воздуха. На территории Беларуси также применяется лихеноиндикационный метод, оценивающий степень загрязнения атмосферы по накоплению поллютантов в растениях-индикаторах, а также по структуре сообществ эпифитных лишайников.

Города Беларуси, занимающие площадь около 1% территории страны, поставляют в окружающую среду более 4/5 общего объема загрязняющих веществ. В 18-ти крупных промышленных центрах Беларуси ведется мониторинг загрязнения воздуха. В перечень входят областные центры, а также города Полоцк, Новополоцк, Бобруйск, Оршу, Речицу, Пинск, Светлогорск, Мозырь, Новогрудок, Солигорск, Жлобин и Лида.

В городах установлена 61 станция, на которых проводятся регулярные наблюдения за содержанием в воздухе приоритетных загрязняющих веществ. Во всех городах определяются концентрации основных загрязняющих веществ (взвешенных веществ, диоксидов серы и азота, оксида углерода), а также специфических поллютантов (формальдегида, аммиака, фенола, сероводорода, сероуглерода). При выборе приоритетного перечня специфических веществ учитываются объемы выбросов каждого вещества, размеры города, ПДК, коэффициенты рассеивания и другие показатели. В 2009 г. во всех контролируемых городах определялось содержание в воздухе свинца и кадмия, в 16 городах – бензо(а)пирена, в 9 городах – летучих органических соединений (ЛОС). В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения проводятся регулярные наблюдения за концентрациями твердых частиц диаметром 10 микрон и менее (ТЧ10) в Минске, Могилеве, Витебске, Жлобине и Гомеле. В ряде городов регулярно проводятся наблюдения за химическим составом атмосферных осадков [119].

К основным источникам загрязнения атмосферного воздуха в городах относятся автотранспорт, теплоэнергетика, химическая, нефтехимическая отрасли промышленности. Загрязнение атмосферы каждого города формируется под влиянием выбросов от источников на территории города, а также регионального и трансграничного их переноса. В целом, среди городов Беларуси по объему выбросов от стационарных источников выделяются Новополоцк и Минск (63,9 и 49,4 тыс. т в 2009 г. соответственно). Более 10 тыс. т загрязняющих веществ выброшено также в Новолукомле, Гомеле, Гродно, Бобруйске и Могилеве [119].

В составе выбросов преобладают оксид углерода, углеводороды, оксиды азота и диоксид серы. Большая часть выброшенных в атмосферу оксида углерода, углеводородов и оксидов азота обусловлена работой автотранспорта. А преобладающая часть диоксида серы и твердых частиц поступает в атмосферу от стационарных источников. С передвижными источниками связаны также выбросы высокотоксичного бензо(а)пирена (0,95 т в 2009 г.). Выбросы свинца автотранспортом практически отсутствуют, поскольку этилированный бензин в Беларуси с середины 1990-х годов не производится и не импортируется.

При выбросах автотранспорта весь объем загрязняющих веществ остается в приземном слое атмосферы и дальнейшее осаждение примесей происходит вблизи источника выброса преимущественно в виде сухих выпадений. Эмиссия же крупными стационарными источниками обычно осуществляется на высоту более 100 м и загрязняющие вещества могут переноситься воздушными потоками на значительные расстояния. Более всего это относится к диоксиду серы и его производным (сульфатам и серной кислоте), которые могут оказывать влияние на формирование химического состава атмосферных осадков на расстояниях порядка сотен и тысяч километров от источников эмиссии. Среди крупных городов наибольшие уровни выбросов SO₂ характерны для Новополоцка, Новолукомля и Минска.

В атмосферном воздухе городов Беларуси большинство загрязняющих веществ находятся в концентрациях не превышающих величин ПДК. Однако при неблагоприятных условиях рассеивания в большинстве городов фиксируются высокие концентрации пыли, оксида углерода, диоксида азота, фенола, аммиака, формальдегида и других загрязняющих веществ. Для большинства городов вклад формальдегида в суммарный индекс загрязнения составляет 50-80%. Основной источник формальдегида - автомобильный транспорт.

Оценить пространственную структуру загрязнения воздушной среды на территории города достаточно сложно, поэтому при проведении подобных исследований используют как данные инструментальных наблюдений, так и результаты расчетного моделирования, а также биоиндикационного картографирования.

Для моделирования пространственного распределения загрязняющих веществ наиболее часто используется комплексная вычислительная программа ЭКОЛОГ. Расчет рассеивания примесей производят при различных направлениях и скоростях ветра, определяют максимальные приземные концентрации по каждой примеси и по их группам с указанием вкладов в эти концентрации основных предприятий-загрязнителей и транспорта.

Однако при использовании расчетных методов определения загрязнения воздуха в городах сложно учесть влияние неоднородности территории, связанной с ландшафтно-планировочной структурой урбанизированного пространства (наличием сложных элементов рельефа, застройки, системы озеленения, дорог и др.).

На рис. 21.13 приведены результаты оценки пространственной структуры загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Светлогорска, выполненной сочетанием различных методов. Расчет рассеивания вредных веществ выполнен по программе ЭКОЛОГ, лихеноиндикационная оценка осуществлена по индексу полеотолерантности с учетом связи лихеноиндикационных показателей со степенью загрязнения воздуха, выявленной для условий Беларуси [98, 103].

 

Рис. 21.13. Степень загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Светлогорска. По данным лихеноиндикации: 1 – допустимая (ИП < 7,5), 2 – слабая (7,5–8,0), 3 – умеренная (8,0–8,5), 4 – сильная (8,5–9,0), 5 – опасная (>9,0); по данным моделирования: 6 – опасная-сильная, 7 – умеренная-слабая; 8 – очистные сооружения и шламохранилища.

 

Уровень загрязнения атмосферного воздуха в селитебной части города по комплексу загрязняющих веществ оценивается как «умеренный» и «слабый», хотя среднегодовые концентрации формальдегида превышают ПДК примерно в 2 раза, а при неблагоприятных условиях рассеивания загрязняющих веществ могут наблюдаться его концентрации, превышающие допустимые уровни в 3,5 раза, сероуглерода – в 2,7. Как «сильный» и «опасный» оценивается уровень загрязнения воздуха на территории предприятий города и на большей части их санитарно-защитных зон. Вытянутость зоны загрязнения в восточном направлении связана с влиянием преобладающего западного воздушного переноса.

 

Геохимическая трансформация поверхностных и подземных вод. В городах и зонах их влияния поверхностные воды испытывают наиболее интенсивную техногенную нагрузку, поскольку здесь сосредоточены основные источники воздействия: промышленные предприятия, системы водоснабжения и водоотведения, различные транспортные коммуникации, накопители коммунальных и промышленных отходов и пр.

Среди рек Беларуси, подвергающихся влиянию урбанизированных территорий, наибольшую химическую нагрузку от техногенных объектов испытывают Березина (г. Бобруйск) и Свислочь (г. Минск). Достаточно большая нагрузка приходится также на реки Неман ниже Гродно, Днепр ниже Могилева и Речицы, Западная Двина ниже Витебска и Новополоцка, Припять ниже Мозыря, Уза ниже Гомеля. При этом к приоритетным загрязняющим веществам речных вод относятся: азот аммонийный для рек Немана, Припяти, Днепра, Ясельды и Случи; хром – Свислочи, Немана, Березины; фосфаты – Западной Двины, Западного Буга; цинк – для Сожа. Если сравнивать города по объему сбрасываемых сточных вод, то более четверти суммарной химической нагрузки формируется в г. Минске. Анализ качества поверхностных вод по индексу загрязнения (ИЗВ) свидетельствует, что воды большинства рек Беларуси классифицируются как чистые или умеренно загрязненные. Исключение составляют реки Свислочь ниже Минска и Уза (г. Гомель), воды которых отнесены к категории грязных и загрязненных соответственно [90].

Одним из существенных источников загрязнения водотоков и водоемов в пределах городов является сток дождевых и талых снеговых вод. Концентрации техногенных примесей, содержащихся в поверхностном стоке, поступающем в дождевую сеть, изменяются в широком диапазоне и зависят как от уровня благоустройства, так и от функционального назначения территории. В настоящее время общепризнанным является тот факт, что степень загрязнения поверхностного стока с застроенной территории близка, а по некоторым показателям значительно превышает загрязненность хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. Изучение поверхностного стока на территории г. Минска показало его существенное по сравнению с фоном обогащение нефтепродуктами, взвешенными веществами [164]. В пределах промышленных, транспортных и жилых зон города в водах содержится большое количество хлоридов, натрия, калия, аммонийного азота, реакция водсоответствует слабощелочному типу. Максимальное значение рН зафиксировано в водах поверхностного стока жилой зоны – 10,6 (сильнощелочные воды). Сток с транспортных зон высоко минерализован (с превышением ОДК в 1,5–24 раза). Поверхностный сток в период снеготаяния содержит азот во всех трех формах. В стоке ландшафтно-рекреационных зон преобладает нитратная форма, свидетельствующая о благоприятных условиях окисления, в то время как для вод транспортной и жилой зон характерно преобладание аммонийной формы азота, указывающей на слабопротекающие окислительные процессы. Максимальные концентрации аммонийного азота в воде характерны для стока с территории жилых зон, где фиксируются превышения ПДК в 1,3–14,4 раза. Превышение ПДК по нитритному азоту наблюдается в водах всех функциональных зон: 1,5–4,5 ПДК в зеленой зоне, 5,5–51 – в жилой, 12–89 ПДК – в транспортной.

Существенной трансформации подвергается химический состав вод малых рек и водоемов [127]. Среди малых водоемов по происхождению выделяются старичные озера в поймах рек, сопряженные с болотами водоемы (в том числе обводненные карьеры после добычи торфа), обводненные карьеры после добычи минерального сырья, пруды, затопленные в результате подпруживания ложбин и другие категории. Они невелики по площади (иногда менее 1 га), их уровненный режим сильно колеблется в зависимости от водности года (сезона), поэтому в некоторых случаях они значительно мелеют, иногда пересыхают. Глубина также существенно отличается: от 1 до 6–8 м. Среди водотоков на урбанизированных территориях помимо сохранившихся полностью или частично ручьев и малых рек, типичны также мелиоративные канавы, которые в отдельных микрорайонах являются последними сохранившимися элементами гидрографической сети.

Гидрохимические свойства малых водных объектов городов существенно различаются, что определяется их происхождением и типом питания, местоположением, видом использования прилегающих территорий и характером поступления загрязняющих веществ. Например, диапазон общей минерализации вод – от 60 до 1740 мг/дм³, реакция среды – от слабокислой до щелочной. Очень низкая минерализация воды и нейтральная реакция среды характерны для озер атмосферного питания. По сравнению с фоновыми аналогами воды городских водоемов и водотоков отличаются повышенным содержанием практически всех компонентов. Реакция вод, как правило, слабощелочная, состав – смешанный: гидрокарбонатный магниево-кальциевый, хлоридно-гидрокарбонатный натриево-магниево-кальциевый и др. Водоемы, расположенные в зонах влияния промышленных предприятий, отличаются повышением общей минерализации, увеличением концентрации сульфатов, хлоридов и других веществ. В целом достаточно четко прослеживается повышение содержания минеральных веществ в поверхностных водах с близостью водного объекта к источникам воздействия (рис. 21.14).

 

 

 

Рис. 21.14. Содержание хлоридов и ионов калия в водах р. Свислочи и малых водоемов, расположенных в различных функциональных зонах городов [127]

 

Наиболее значительная трансформация химического состава вод характерна для водоемов и водотоков, испытывающих влияние интенсивных источников воздействия: очистных сооружений, полигонов твердых коммунальных и производственных отходов [98]. Воды водоемов здесь классифицируются как грязные и отличаются высокой минерализацией, азональным, не характерным для территории Беларуси, классом вод, превышением ПДК по сульфатам, натрию, общей минерализации и другим веществам. Такие мини-водоемы, являющиеся своеобразными «накопителями» загрязненных фильтратов и сточных вод, представляют собой потенциальные источники загрязнения подземных вод.

Химический состав подземных вод городов формируется в результате взаимодействия природных (климат, рельеф, структура и свойства почв и покровных отложений) и техногенных факторов. В естественных условиях на территории Беларуси формируются подземные воды преимущественно гидрокарбонатного магниево-кальциевого состава с минерализацией от 0,1 до 0,8 г/дм³ [130].

Пресные подземные воды, содержащиеся в разновозрастных геологических формациях, являются основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения, однако на протяжении десятилетий они испытывают отрицательные антропогенные воздействия. Трансформация химического состава подземных вод в городах проявляется в повышении концентраций химических компонентов и нарушении соотношений между ними. При этом на сравнительно небольшой и однородной в ландшафтном отношении территории наблюдается резко выраженная мозаичность химического состава воды, что в природных условиях практически не встречается.

Наибольшему воздействию подвергаются залегающие первыми от поверхности грунтовые воды. Через грунтовые воды загрязняющие вещества могут мигрировать как в напорные воды (в области питания последних), так и в поверхностные воды (на тех участках, где грунтовые воды дренируются реками).

Гидрогеохимические аномалии на городских территориях очень контрастны как по уровню содержания химических веществ, так и по химическому составу. Их структура характеризуется тесной связью с ландшафтной структурой территории – наиболее обширные аномалии тяготеют к элементарным ландшафтам подчиненных позиций. В местах наиболее интенсивных утечек загрязненных вод формируются «ядра» аномалий – зоны с наиболее высокими уровнями загрязнения подземных вод. Они могут располагаться на некотором удалении от источника загрязнения. Для них характерен азональный состав с явным преобладанием ионов-загрязнителей. Вокруг одного или нескольких ядер формируется ореол загрязнения, для которого характерен переходный от техногенного к природному состав вод и повышенные по сравнению с фоновыми концентрации ионов [129].

Высокая степень загрязнения грунтовых вод выявлена в ландшафтах агроселитебных зон малых и средних городах, реже - крупных. Значительную химическую нагрузку такие ландшафты испытывают за счет поступления бытовых сточных вод. Часто проблема усугубляется близким залеганием грунтовых вод, слабой защищенностью подземных вод от загрязнения. Установлено, что первый от поверхности водоносный горизонт чаще всего характеризуется повышенной минерализацией вод (более 500 мг/дм³), слабощелочной реакцией, трансформированным составом (например, сульфатно-гидрокарбонатным магниево-кальциевым и др.), повышенным содержанием практически всех макрокомпонентов, особенно натрия и хлоридов [157].

Наиболее интенсивные и обширные по площади гидрогеохимические аномалии формируются в зонах воздействия промышленных комплексов, связанных с переработкой больших объемов минерального сырья и образованием многотоннажных отходов: Солигорских калийных комбинатов, Гомельского химического завода, Светлогорского ПО «Химволокно».

В зоне воздействия ОАО «Беларуськалий» глубина проникновения рассолов составляет 100–120 м на всю мощность зоны активного водообмена. Максимальные концентрации солей в подземных водах фиксируются скважинами, расположенными в непосредственной близости от источников засоления и на удалении до 100–300 м от них. Границы ореолов засоления с минерализацией около 1 г/дм³ прослеживаются на удалении 0,5–0,7 км, максимум до 1 км. Скорость продвижения ореолов засоления по разным источникам оценивается в несколько десятков метров в год [165].

В зоне воздействия Гомельского химического завода загрязнению подверглись грунтовый, а также напорные нижне- и среднеплейстоценовый и палеогеновый водоносные горизонты. Наиболее загрязнены грунтовые воды, минерализация которых изменяется от 0,3 г/дм³ на периферии до 24,9 г/дм³ в ядре аномалии. В зоне воздействия цеха по производству фосфорной кислоты минерализация грунтовых вод достигает 50 г/дм³. Среди элементов-загрязнителей – сульфаты (до 1000–2000 мг/дм³), фтор (до 30–60 ПДК), фосфор (до 200 мг/дм³) и аммоний (100–300 мг/дм³) [166].

Площадь и структура гидрогеохимической аномалии зависит от местных гидрогеологических условий. Так, обширная гидрогеохимическая аномалия в грунтовых водах сформировавшаяся на участке между промплощадкой Светлогорского ПО «Химволокно» и шламохранилищами предприятия, вытянута по ложбине стока и оконтурена изолинией, фиксирующей воды с общей минерализацией 0,5 г/дм³. В ее центральной части минерализация вод составляет 1,0–1,3 г/дм³. Состав вод в центре – сульфатный натриевый. На периферии в формировании ионного состава вод возрастает доля гидрокарбонатов, нитратов, кальция и магния, формируются воды смешанного состава: сульфатно-гидрокарбонатно-нитратные натриевые, сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-натриево-магниевые, сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-натриевые. Также на достаточно обширной территории трансформирован состав напорных подземных вод с минерализацией более 500 мг/дм³.

Геохимическая трансформация почв. Республиканским центром радиационного контроля и мониторинга окружающей среды ежегодно проводятся работы по обследованию почв городов, а также, в рамках локального мониторинга земель, почв промплощадок отдельных предприятий. Регулярный почвенно-геохимический мониторинг городов предусматривает периодическое (один раз в пять лет) обследование состояния почв по ограниченному числу точек опробования. В почвах определяются кислотность, концентрации тяжелых металлов (валовое содержание и подвижные формы кадмия, цинка, свинца, меди, никеля и марганца), сульфатов, нитратов, фтора, нефтепродуктов, выборочно – бензо(а)пирена, ПХБ. Результаты контроля свидетельствуют, что основными загрязняющими веществами почв городов выступают нефтепродукты и тяжелые металлы (кадмий, цинк и свинец), в меньшей степени – сульфаты и нитраты [119].

Эколого-геохимическое изучение почв городов в Беларуси осуществляют научно-исследовательские коллективы: Институт природопользования НАН Беларуси, БелНИЦ Экология, Институт почвоведения и агрохимии и др. Выявлены основные факторы и параметры геохимической трансформации городских почв, приоритетные элементы-загрязнители, формы их нахождения. Перспективными направлениями исследований остаются на сегодняшний день совершенствование методов оценки загрязнения почв, уточнение региональных фоновых концентраций элементов, вопросы классификации городских почв и их крупномасштабного картографирования [142].

Поступление загрязняющих веществ в почвы городов связано с техногенными факторами. Перераспределение химических веществ в почвах городов Беларуси обусловлено особенностями климатических, геоморфологических и других природных факторов. В целом, природные факторы в городах Беларуси направлены преимущественно на рассеяние элементов, а не на их концентрацию в почвах. Этому способствуют климатические условия, промывной водный режим водораздельных территорий, расчлененность рельефа. Факторами накопления техногенных веществ выступают особенности физико-химических свойств городских почв и растительного покрова, которые в городах, как правило, сильно трансформированы.

Важным индикатором состояния почвы является реакция почвенного раствора, с которой тесно связаны устойчивость химических соединений, их подвижность и, как следствие, аккумуляция в почвенном профиле. Для растений токсичность почвенной среды определяется значениями рН_KCl 4,3–4,5 (сильнокислая) и выше 8–8,5 (сильнощелочная). На территории городов значения рН изменяются в пределах весьма широкого диапазона, определяя реакцию почвенного раствора от сильнокислой до слабощелочной. В среднем, согласно данным [94], в крупных городах (Минск и Гомель) реакция почвенной среды характеризуется как близкая к нейтральной, в средних – как слабокислая (Светлогорск), что свидетельствует о типичном для городов подщелачивании почв. Так, в Минске величина рН > 7 характерна для 30 % отобранных почвенных проб, в Гомеле – 18 %, в Светлогорске – 2 %. Достаточно четко тенденция подщелачивания прослеживается при рассмот­рении кислотности почв различных функциональных зон городов. Менее значимые изменения, по сравнению с фоном, зафиксированы для почв рекреационных зон городов отличающихся наименьшими техногенными нагрузками (рис. 21.15).

 

Рис. 21.15. Кислотность почв различных функциональных зон в городах Беларуси [129]

Городские почвы по сравнению с фоном существенно обогащены гумусом и обменными основаниями [129]. Среднее содержание гумуса в минеральных почвах городов составляет 3,56–4,70 %, тогда как для дерново-подзолистых ненарушенных автоморфных почв Беларуси характерно его содержание в пределах 0,1–3 %. Наибольшее количество гумуса обнаруживается в почвах промышленных и селитебных ландшафтов, где исходные почвы значительно преобразованы, часто присутствует насыпной гумусовый горизонт. Увеличение содержания обменных оснований сопровождается увеличением сорбционной емкости почв. Максимальные значения емкости поглощения городских почв достигают 21–27 мг-экв/100 г (при фоновой величине 6–9). Насыщенность почв основаниями достигает 95–99 %.

Макроэлементный валовый состав городских почв, в среднем близок к фоновым значениям. При этом наблюдается увеличение концентраций подвижных соединений фосфора, калия, легкогидролизуемого азота и серы, хотя уровни их содержания значительно различаются. Например, содержание подвижного фосфора в почвах Минска составляет в среднем 22,8 мг/100 г, максимальное – 72,4.

В почвах сорока городов Беларуси к настоящему времени оценено содержание тяжелых металлов. Список приоритетных загрязнителей в этой группе элементов в большинстве городов возглавляет свинец, среднее содержание которого составляет 8–59 мг/кг почвы [119, 129]. Наиболее обогащены свинцом почвы в городах Минск, Орша, Слоним, Витебск и Волковыск (средние значения близки или превышают ПДК). Среднее содержание цинка в почвах городов составляет 14,5–64,6 мг/кг; повышенным его содержанием характеризуются почвы городов Гродно, Витебск, Гомель, Речица и Пинск. Никель содержится в количествах от 2,3 до 40 мг/кг; в большей степени этот элемент накапливается в почвах Гомеля, Минска, Витебска и Могилева. Среднее содержание меди в почвах изученных городов составляет 3,1–51,6 мг/кг; повышенные значения характерны для Минска, Гомеля, Могилева и Витебска. Существенно различается и среднее содержание кадмия – от 0,19 до 1 мг/кг; повышены его концентрации в почвах городов Слуцк, Гродно, Кричев, Ельск, Брест и Полоцк.

Неравномерное распределение техногенных нагрузок на территории городов и неоднородность ландшафтно-геохимических условий обусловливают формирование сложных пространственных структур загрязнения городских почв.

Особенности формирования педогеохимических аномалий тяжелых металлов в городах выявлены в результате детальной почвенно-геохимической съемки городов Гомель, Минск, Светлогорск и Пинск [98, 129]. Тяжелыми металлами наиболее обогащены почвы промышленной, транспортной и селитебной зон городов. Свинец и цинк практически повсеместно формируют достаточно обширные поля загрязнения с превышением фоновых концентраций в 1,5 и более раз. Аномалии с опасным уровнем загрязнения почв (выше ПДК) распространяются обычно на центральные старообжитые части городов и зоны воздействия близлежащих промышленных предприятий. Такой тип структуры аномалий имеет, как правило, смешанное атмогенно-вейстогенно-агрогенное происхождение и характерен для большинства городов Беларуси (рис. 21.16).

 

 

Рис. 21.16. Распределение свинца в почвенном покрове г. Минска, мг/кг

(1 – <10; 2 – 10–20; 3 – 20–40; 4 – 40–80; 5 – >80)

 

К накапливающимся элементам в почвах городов относятся также медь и никель, однако формируемые аномалии чаще всего локальны и приурочены к промышленным предприятиям. В ряде городов формируются локальные аномалии кадмия и ртути, источником формирования которых являются, как правило, отходы производства и потребления (рис. 21.17).

Установлено, что связь между ландшафтными условиями и формированием педогеохимических аномалий в городах неоднозначна. В крупных городах с продолжительным периодом интенсивного техногенного воздействия наиболее высоким накоплением тяжелых металлов отличаются автономные ландшафты. При условии сильной расчлененности рельефа межландшафтное перераспределение тяжелых металлов обусловливает более высокие их концентрации в почвах подчиненных элементарных ландшафтов.

В зонах интенсивного техногенного воздействия в пределах супераквальных ландшафтов формируются ореолы засоления почв в результате разгрузки загрязненных грунтовых вод.

 

 

 

Рис. 21.17. Распределение кадмия в почвах г. Гомеля, мг/кг

(1 – < 0,05; 2 – 0,05–0,10; 3 – 0,10–0,20; 4 – 0,20–0,40; 5 – > 0,40)

 

 

Хемотрансформация растительности в условиях города. Загрязнение атмосферного воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод в условиях города сопровождается накоплением химических веществ в растительности. Уровни накопления химических элементов в растительности обусловливаются генотипом и видом растений, содержанием и формами нахождения элементов в почвах, грунтовых водах, атмосферных осадках и воздухе, ландшафтно-геохимическими особенностями территории и другими факторами.

На территории городов Беларуси выполнялись работы по выявлению биогеохимических аномалий [97, 98, 163]. Для индикационных целей использовались доминирующие на территории городов древесные растения, чаще всего тополь, липа, береза. Результаты исследований свидетельствуют, что вокруг источников интенсивного хозяйственного воздействия в естественной растительности городов формируются высококонтрастные аномалии тяжелых металлов. Так, в листьях березы в зоне воздействия Гомельского химзавода отмечено содержание меди, никеля, цинка в 5-10 раз выше фоновых значений. При этом в березе многие элементы достигли избыточных или токсичных концентраций (табл. 21.16).

 

Таблица 21.16

Содержание тяжелых металлов в различных породах древесных растений