ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ Г. МОСКВЫ)

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ Г. МОСКВЫ)

Научная статья

Ерофеева В.В.^1, *, Аникина Е.В.²

¹ ORCID: 0000-0002-0236-1876;

² ORCID: 0000-0002-1872-1792;

¹ Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия;

^{1, 2} Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (erofeeva-viktori[at]mail.ru)

Аннотация

В статье анализируются данные о качестве почв на территории г. Москва. Объектом исследования явились данные о состоянии загрязнения почв в г. Москве за 2018г. Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы ГПБУ «Мосэкомониторинг». А также данные, представленные Правительством г. Москвы Департаментом экологии и природопользования г. Москвы в Докладе о состоянии окружающей среды в г. Москве в 2018г. Значительную часть в оценке качества окружающей природной среды занимает сложившаяся экологическая ситуация, которая представляет собой взаимодействие различных условий окружающей природной среды, включая отрицательные и положительные, которые создают в экологической системе обстановку разной степени благополучия и неблагополучия. Активный рост урбанизации может привести к резкому снижению качества компонентов окружающей среды. Актуальность данной темы обусловлена тем, что Москва – развивающийся мегаполис, в котором необходимо постоянно контролировать качество почв. В результате исследования установлено, самые загрязнённые административные округа города Москвы – это Южный административный округ, Юго-Восточный административный округ и Северо-Восточный административный округ. В данных административных округах наиболее часто наблюдаются превышения ПДК с.с. по различным загрязнителям.

Ключевые слова: окружающая среда, ПДК, урбанизированные экосистемы, почва, водные объекты Москва, человек.

AN ASSESSMENT OF SOIL POLLUTION IN URBAN ECOSYSTEMS (WITH MOSCOW AS PRIMARY EXAMPLE)

Research article

Erofeeva V.V.^1, *, Anikina E.V.²

¹ ORCID: 0000-0002-0236-1876;

² ORCID: 0000-0002-1872-1792;

¹ Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia;

^{1, 2} Peoples ' Friendship University of Russia, Moscow, Russia

* Corresponding author (erofeeva-viktori[at]mail.ru)

Abstract

The article analyzes the data on the soil quality on the territory of Moscow. The subject of the study is the data on the state of soil pollution in Moscow for 2018 of the Department of Nature Management and Environmental Protection of the City of Moscow of the State Environmental Budgetary Institution "Mosekomonitoring" as well as the data provided by the Moscow City Government Department of Ecology and Nature Management in the Report on the State of the Environment in Moscow in 2018. The current environmental situation plays a significant part in the assessment of the quality of the natural environment, which is the interaction between various environmental conditions, including negative and positive, which create an environment with varying degrees of favorability and unfavorability. The rapid growth of urbanization can lead to a sharp decline in the quality of environmental components. The relevance of this topic lies in the fact that Moscow is a developing metropolis, in which it is necessary to constantly monitor the quality of the soil. The study establishes that the most polluted administrative districts of the city of Moscow are the Southern Administrative District, the South-Eastern Administrative District, and the North-Eastern Administrative District. In these administrative districts, the most frequently observed exceedances of the daily average threshold limit value for various pollutants.

Keywords: environment, threshold limit value, urbanized ecosystems, soil, water bodies, Moscow, person.

Введение

Москва – один из самых прогрессивно развивающихся городов Земного шара, сочетающий функции столицы Российской Федерации и крупнейшего политического, экономического, научного, учебного и культурного центра страны [1], [3], [4].

Окружающая среда – это комплекс физических, географических, биологических, социальных, культурных и политических условий, окружающих человека или иное существо. Окружающая среда рассматривается как часть среды, которая взаимодействует с живым организмом [5], [7], [8].

Почва – основа городской экологической системы, в которой происходит взаимодействие воздушных и водных компонентов среды. Состояние и здоровье почвы определяет здоровье человека и зелёных насаждений. Городские почвы являются важным фактором экологического и санитарного состояния городов. Они выполняют важные средообразующие функции, влияют на изменение химического состава атмосферных осадков и подземных вод, являются биологическими адсорбентами – поглощают токсические соединения и становятся биогеохимическими барьерами для токсических соединений (тяжёлых металлов, пестицидов, нефтепродуктов) на пути их миграции из атмосферы в грунтовые воды и речную сеть, регулируют газовый состав атмосферы за счёт поглощения и выделения почвой газов (метана, аммиака, углекислого газа). От почв зависит динамика тепла и влаги в приземных слоях городского воздуха. Благодаря специфическим свойствам почвы выполняют в городе санитарные функции, уничтожая патогенные микроорганизмы и разлагая органические остатки и продукты обмена живых организмов. Для управления почвенными процессами в городских системах необходимо изучать и контролировать экологическое состояние почвенного покрова городов, разрабатывать методики комплексной оценки качества городских почв, включающие морфологические, физические, химические и биологические показатели [9], [10].

В Москве преобладают почвы со слабощелочной и нейтральной реакцией среды и высоким содержанием доступных для растений элементов питания (фосфора и калия). Содержание подвижных форм тяжёлых металлов в почвах города Москвы в среднем не превышает установленные нормативы. За прошедшие 5 лет их содержание в почве снизилось в 1,5-2 раза, количество проб с превышениями норматива снизилось в среднем на 25%. Валовое содержание тяжёлых металлов в почвах тяжёлого гранулометрического состава не превышает установленные санитарно-гигиенические нормативы. В почвах лёгкого гранулометрического состава отмечены превышения нормативов по среднему валовому содержанию цинка (1,5 ОДК) и мышьяка (2 ОДК).

Активный рост урбанизации может привести к резкому снижению качества компонентов окружающей среды. Актуальность данной темы обусловлена тем, что Москва – развивающийся мегаполис, в котором необходимо постоянно контролировать качество атмосферного воздуха.

Методы и принципы исследования

Объектом исследования явились данные о состоянии загрязнения почв в г. Москве за 2018г. Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы ГПБУ «Мосэкомониторинг». А также данные, представленные Правительством г. Москвы Департаментом экологии и природопользования г. Москвы в Докладе о состоянии окружающей среды в г. Москве в 2018г. Качество почвы и химические элементы оценивались в соответствии с санитарно-эпидемиологическими требованиями по степени опасности [11].

Суммарный показатель загрязнения (Zc) рассчитывался по формуле: Zс = S k_k - (n-1). где К_к - коэффициент концентрации элементов-загрязнителей, n - число аномальных элементов.

Zс представляет собой сумму превышений коэффициентов концентраций химических элементов, накапливающихся в техногенных аномалиях.

Результаты и обсуждение

Оценка состояния почвенного покрова города Москвы на основе комплексного геохимического показателя – суммарного показателя загрязнения (Zc) показала, что почвы на 92% ППН относятся к категории слабого (допустимого) загрязнения (Zc < 16), 6% – к умеренно-опасной категории (Zc = 16-32), к опасной категории загрязнения (Zc = 32-128) относятся почвы на 2% площадок наблюдений. В 2018 г. по сравнению с 2017 г. в почвах города в 1,5 раза (до 0,02 мг/кг или 1 ПДК) снизилось среднее содержание бенз(а)пирена. Впервые за многолетний период наблюдений средняя концентрация загрязнителя в городских почвах не превысила установленную ПДК.

50% почв г. Москвы имеют слабощелочную и щелочную реакцию (рН=7,6-8,5), 45% имеют близкую к нейтральной и нейтральную реакцию (рН=6,6-7,5), 5% - кислую. Наблюдается типичная для городских почв тенденция к подщелачиванию почв, обусловленная поступлением кальция в почву из обломков строительного мусора, кирпича и цемента под действием осадков, а также действием щелочных агентов противогололёдных реагентов.

Тяжёлые металлы и мышьяк. Один из источников загрязнения окружающей среды – это тяжёлые металлы. Экологическая опасность загрязнения тяжёлыми металлами состоит в том, что, будучи извлеченными из недр Земли, где они находились в устойчивом состоянии, тяжёлые металлы включаются в производственные процессы. Некоторая их часть входит в состав продукта, а большая часть в форме отходов оказывается в почве в составе соединений, в том числе подвижных, что ведёт к росту миграции тяжёлых металлов, накоплению их в сопряжённых природных средах в количестве, опасном для живых организмов. Парадокс этих элементов состоит в том, что в определённых количествах они необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности растений и организмов, но избыток может привести к негативным последствиям. Среди тяжёлых металлов приоритетными загрязнителями считаются свинец, кадмий, цинк. Их техногенное накопление в окружающей среде идёт высокими темпами.

Накопление валового содержания свинца в городских почвах происходит в верхней части профиля, этому способствует преимущественно нейтральная и слабощелочная реакция почв и высокое содержание в них органических соединений. Связывая свинец, органическое вещество почвы препятствует его миграции в сопредельные среды и ограничивает поступление в растения, а повышение рН почвы ведёт к большему связыванию свинца почвой за счёт образования труднорастворимых соединений (гидроокислов, карбонатов). Превышения нормативов по валовому содержанию тяжёлых металлов чаще встречаются в почве зон транспортной инфраструктуры (превышение норматива по содержанию цинка отмечено в 18,2%, кадмия и мышьяка – в 9,1%) и, в меньшей степени, в почве жилых функциональных зон (норматив по валовому содержанию меди и мышьяка превышен в 4,1%, никеля – в 2%, цинка – в 8,2%, кадмия – в 10,2%).

Изучение загрязнения почв различных функциональных зон подвижными формами тяжёлых металлов показало, что ПДК подвижного цинка чаще всего превышается в жилых и общественных функциональных зонах. Наиболее высокие концентрации подвижных форм меди и свинца также характерны для почв общественных функциональных зон. Доля проб с превышениями содержания подвижных никеля и хрома во всех функциональных зонах в целом не превышает 8,0%.

Изучение динамики показателя суммарного загрязнения почв за трёхлетний период наблюдений показало, что среднее значение комплексного геохимического показателя не превышало допустимый уровень загрязнения почв Москвы. Традиционно более загрязнены комплексом тяжёлых металлов почвы в ЦАО и ЮВАО. В ходе мониторинговых наблюдений на территории города выявляются отдельные точки, в которых суммарный уровень загрязнения почв тяжёлыми металлами превышает допустимый. В 2018 г. на 18 ППН, расположенных преимущественно в ЦАО, ЮВАО и СВАО, отмечен умеренно опасный уровень загрязнения (Zc = 16-32), на 6 ППН (в ЮВАО и ВАО) – опасный уровень загрязнения (Zc = 32-128) рисунок 1. Основной вклад в формирование высокого уровня загрязнения почв на этих территориях внесло присутствие высоких валовых содержаний меди, цинка, свинца, кадмия и ртути (рисунок 2).

Рис. 1 – Распределение суммарного показателя загрязнения (Zn) по административным округам

 

Рис. 2 – Динамика химического загрязнения почвенного покрова г. Москвы

 

Бенз(а)пирен. Бенз(а)пирен относится к классу полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), преимущественно образующихся при сгорании углеводородного топлива. Бенз(а)пирен является приоритетным токсикантом окружающей среды во всех странах с развитой транспортной инфраструктурой. Активно мигрируя, бенз(а)пирен легко включается в круговорот веществ в природе: с атмосферными осадками, содержащими твёрдые частички, он заносится на территории, удалённые от основного источника, попадает в водоёмы и при испарении вновь поднимается в воздух.

Гигиеническое обоснование ПДК химических веществ, в том числе бенз(а)пирена в почве («Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве» Минздрав, 1982), основано на четырёх показателях вредности: переходе химических соединений в контактирующие с почвой среды в количествах, не превышающих ПДК для пищевых продуктов (транслокационный показатель); ПДК для воды водоёмов и атмосферного воздуха (миграционный водный и миграционный воздушный показатели), а также в количествах, не влияющих на самоочищающую способность почвы и почвенный микробоценоз (общесанитарный показатель).

Самое низкое содержание бенз(а)пирена отмечено в почвах СВАО, СЗАО и ЮЗАО (0,01 мг/кг или 0,5 ПДК) (рис. 3).

Рис. 3 – Среднее содержание бенз(а)пирена в почвах г. Москвы

 

В большей степени загрязнены территории ВАО, САО и ЮВАО, где средняя концентрация загрязнителя составила 0,004 мг/кг или 2 ПДК; содержание бенз(а)пирена в почвах ЦАО не превышает 0,03 мг/кг или 1,5 ПДК.

Нефтепродукты. Загрязнение компонентов окружающей среды углеводородами нефти и нефтепродуктов является одной из актуальных экологической проблем. Попадая в почвенный покров, нефтепродукты вызывают изменение его физических, химических, биологических свойств и характеристик, нарушают протекание естественных биохимических процессов.

Среднее содержание нефтепродуктов в почвах Москвы в 2018 г. составило 103 мг/кг, максимальное выявленное содержание – 876 мг/кг, минимальное выявленное содержание – 5 мг/кг сухого веса почвы. В соответствии с критериями, установленными «Порядком определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами» (утверждённым Письмом Минприроды РФ от 27.12.1993 г. № 04-25/61-5678) почвы города Москвы (100% проб) относятся к категории с допустимым уровнем загрязнения нефтепродуктами (< 1000 мг/кг почвы).

Сравнительный максимум содержания нефтепродуктов выявлен в почвенном покрове САО (189,5 мг/кг). Наименее загрязнены нефтепродуктами почвы СЗАО – 77 мг/кг, ЗАО и ЮВАО, там концентрация загрязнителя не превышала 80 мг/кг почвы, на остальной территории города Москвы среднее содержание нефтепродуктов в почве варьировалось от 98 мг/кг до 145,5 мг/кг (рис. 4).

Рис. 4 – Среднее содержание нефтепродуктов в почвах АО г. Москвы

 

Загрязнение почв города Москвы нефтепродуктами достигло в 2018 г. минимального уровня за период наблюдений с 2005 г.: средняя концентрация этого загрязнителя в почве снизилась в 5 раз. В значительной степени появлению устойчивой положительной тенденции к снижению содержания нефтепродуктов способствует новая транспортная политика города Москвы – развитие и модернизация общественного транспорта, ограничение движения грузового транспорта, расширение сети платных парковок, развитие транспортно-пересадочных узлов, контроль качества моторного топлива.

Заключение

На современном этапе развития общества сохранение, восстановление и укрепление здоровья населения Российской Федерации остается важной проблемой обеспечения национальной безопасности. Человечество во все большей степени испытывает последствия своей деятельности, причем за некоторые из них оно расплачивается своим здоровьем.

Проблема сохранения и укрепления здоровья населения особенно актуальна для города Москвы, где очень высокий темп жизни, в результате которого внимание к важным деталям немного притупляется. Треть территории города занимает промышленная зона.

Анализ данных ГПБУ «Мосэкомониторинг» в г. Москве выявил самые загрязнённые административные округа города – это Южный административный округ, Юго-Восточный административный округ и Северо-Восточный административный округ. В данных административных округах наиболее часто наблюдаются превышения ПДКс.с. по различным загрязнителям.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

 

Список литературы / References

1. Федеральный закон от 10.01.2002 №7-ФЗ «Об охране окружающей среды».
2. Михайлова Е.В. Гигиеническая оценка влияния антропогенных факторов окружающей среды на здоровье детей и подростков промышленного города / Е.В. Михайлова: Дис. кан. мед.наук Ч. – 2005.
3. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2016 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2017. 206 с.
4. Доклад о состоянии окружающей среды в городе Москве. 2018-20 гг.
5. Маковецкая Г.А. Загрязнение почв городских территорий / Г.А. Маковецкая, Т.И. Стуколова, Т.В. Козлова и др. // Экология и здоровье. Самара, 1994. С. 5-6.
6. Ерофеева В.В. Эпидемиологическая обстановка по токсокарозу в Российской Федерации / В.В. Ерофеева, В.П. Пухлянко // Вестник российского университета дружбы народов. Серия: экология и безопасность жизнедеятельности . –2014. –№4. –С. 31-35.
7. Окружающая среда // Российский энциклопедический словарь. / глав. ред. А. М. Прохоров. — М.: «Большая российская энциклопедия», 2000.
8. Кучма В.Р. Условия формирования здоровья начеления: проблемы и пути решения / В.Р. Кучма, T.М. Сухарева, А.Ю. Макарова и др. // Медицина труда и промышленная экология. — 2001. № 8. c. 683.
9. Erofeeva, V. V. Influence of environmental factors on the development and survival of Toxocara sp. eggs in various soil substrates / V. V. Erofeeva, V. I. Vasenev. // Green Technologies and Infrastructure to Enhance Urban Ecosystem services. : Springer, 2020. — С. 52-57.
10. Ерофеева В.В. Оценка эколого-эпидемической опасности распространения яиц гельминтов в почвах городских территорий / В.В. Ерофеева, Г.Н. Доронина. 2017. Т. 19. № 7. С. 17-19.
11. Санитарные правила и нормы 2.1.7.2041-06. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. М: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006, 15 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Federalnyj zakon ot 10.01.2002 №7-FZ «Ob ohrane okruzhayushej sredy» [The on environmental protection]. [in Russian]
2. Mihajlova E.V. Gigienicheskaya ocenka vliyaniya antropogennyh faktorov okruzhayushej sredy na zdorove detej i podrostkov promyshlennogo goroda [Hygienic assessment of the impact of anthropogenic environmental factors on the health of children and adolescents in an industrial city] / E.V. Mihajlova: Dis. kan. med.nauk Ch. – 2005. [in Russian]
3. O zabolevaemosti geogel'mintozami v Rossijskoj Federacii v 2013 godu: Pis'mo Federal'noj sluzhby po nadzoru v sfere zashhity prav potrebitelej i blagopoluchija cheloveka ot 29 sentjabrja 2014 N 01/11370-14-27. [On the state of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2016: State Report. Moscow: Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare]; 2017. 206 p. [in Russian]
4. Doklad o sostoyanii okruzhayushej sredy v gorode Moskve [State of the Environment Report for the City of Moscow]. 2018-20 gg. [in Russian]
5. Makoveckaya G.A. Zagrjaznenie pochv gorodskih territorij [Soil pollution in urban areas] / G.A. Makoveckaya, T.I. Stukolova, T.V. Kozlova et al. // Ekologiya i zdorove [Ecology and health]. Samara, 1994. p. 5-6. [in Russian]
6. Erofeeva V.V. Epidemiologicheskaya obstanovka po toksokarozu v Rossijskoj Federacii. [Epidemiological situation for toxocariasis in the Russian Federation] / V.V. Erofeeva, V.P. Puhlyanko // Vestnik rossijskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: ekologiya i bezopasnost zhiznedeyatelnosti. [Bulletin of the Russian University of Friendship of Peoples. Series: ecology and life safety]. 2014. №4. p. 31-35. [in Russian]
7. Okruzhayushaya sreda [Environment] // Rossijskij enciklopedicheskij slovar [Russian encyclopedic dictionary]. / ed. A. M. Prohorov. — M.: «Bolshaya rossijskaya enciklopediya», 2000. [in Russian]
8. Kuchma V.R. Uslovija formirovanija zdorov'ja nachelenija: problemy i puti reshenija [Conditions for the formation of the health of the population: problems and solutions] / V.R. Kuchma, T.M. Suhareva, A.Yu. Makarova et al. // Medicina truda i promyshlennaya ekologiya [Occupational medicine and industrial ecology]. — 2001. № 8. p. 683. [in Russian]
9. Erofeeva, V. V. Influence of environmental factors on the development and survival of Toxocara sp. eggs in various soil substrates / V. V. Erofeeva, V. I. Vasenev // Green Technologies and Infrastructure to Enhance Urban Ecosystem services. Springer, 2020. P. 52-57.
10. Erofeeva V.V. Ocenka ekologo-epidemicheskoj opasnosti rasprostraneniya yaic gelmintov v pochvah gorodskih territorij [Assessment of the ecological and epidemic danger of the spread of helminth eggs in the soils of urban areas] / V.V. Erofeeva, G.N. Doronina. 2017.Vol. 19. No. 7.P. 17-19. [in Russian]
11. Sanitarnye pravila i normy 2.1.7.2041-06. Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k kachestvu pochvy [Sanitary and epidemiological requirements for soil quality]. M: Federal'nyj centr gigieny i epidemiologii Rospotrebnadzora, 2006, 15 p. [in Russian]