1. Введение

Экономика промышленных городов и регионов в основном определяется деятельностью предприятий, поэтому накопление тяжелых металлов (ТМ) в городских почвах является естественным результатом. В этой связи получение информации о содержании различных форм тяжелых металлов в почвах позволит оценить их экологическое состояние и представляется крайне важным для исследования. Анализ почв на тяжелые металлы проводят по двум критериям: валовому содержанию и присутствию подвижных форм соединений. По величине валового содержания устанавливают природные или техногенные аномалии. Однако валовое содержание тяжелых металлов в почвах не является достаточным показателем опасности их загрязнения и биодоступности.

По данным исследований, под воздействием промышленных предприятий и автотранспорта в почвах происходит накопление никеля, свинца и кадмия [1]. В 2011–2015 гг. на кафедре экологии и природопользования Южного федерального университета проводились исследования по содержанию свинца, никеля и других тяжелых металлов в почвах городов Ростовской области. Сообщалось, что накопление ТМ в почвах г. Новочеркасска не превышало норму [2], [3]. В 2020 году было изученоокрестностей г. Новочеркасска, и оказалось, что имелись локальные участки, которые относились к умеренно опасной категории загрязнения [4]. Загрязнение почв Pb, Ni, Cd представляет одну из наиболее важных современных экологических проблем, что объясняется их способностью аккумулироваться в почвах в высоких концентрациях и медленными процессами самоочищения, особенно в условиях высокой антропогенной нагрузки. Например, согласно известным данным, уменьшение концентрации ТМ в почвах в результате самоочищения в 2 раза в зависимости от типа почвы и свойств металла составляет для Cd – 13–110 лет, а для свинца 770–5900 лет при сохранении их токсических свойств [5].

Целью настоящей работы является исследование почв города Новочеркасска на содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов: Pb, Ni, Cd.

2. Методы и принципы исследования

Город Новочеркасск расположен на юго-западе России в Ростовской области и является одним из промышленных и экономических центров Дона.

Объектами для исследования были выбраны две территории г. Новочеркасска:

1 — область жилой застройки в зоне влияния промышленных предприятий;

2 — удаленная от промышленных объектов центральная часть города, включающая автотранспортную развязку и парковое пространство.

Точки отбора проб территории промышленного района находились в пределах санитарно-защитных зон (СЗЗ) предприятий. Заводы г. Новочеркасска — электродный (ЭПМ-НЭЗ) и электровозостроительный (НЭВЗ) — в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 [6] относятся к предприятиям I и II класса опасности, у которых минимальные значения санитарно-защитной зоны составляют 500-1000 метров. В СЗЗ не допускается размещение объектов для проживания людей, коллективных или индивидуальных дачных и садово-огородных участков. Но в границы санитарно-защитных зон Новочеркасского электродного завода и Новочеркасского электровозостроительного завода попадают селитебные и рекреационные территории микрорайонов Соцгород, Октябрьский, Молодежный [7].

Для исследования почвы на содержание тяжелых металлов в промышленном районе были заложены реперные участки:

- реперный участок № 1 — на территории санитарно-защитной зоны АО «ЭПМ-НЭЗ»;

- реперный участок № 2 — на территории санитарно-защитной зоны ООО ПК «НЭВЗ».

В центральной части города были выбраны следующие реперные участки:

- реперный участок № 3 — Александровский парк;

- реперный участок № 4 — проспект Баклановский (автотранспортная развязка).

Местоположения точек отбора проб представлены на рисунке 1.

Исследования проводили в летне-осенний период 2024 года. Городские почвы идентифицировали по классификации, предложенной учеными Московского государственного университета [8]. В соответствии с ней объектами нашего исследования являлись антропогенно-преобразованные почвы. Отбор проб почвы осуществлялся точечным способом по ГОСТ 17.4.3.01-2017 [9]. Глубина забора образцов составляла 0–10 см, т.е. анализировался только верхний слой почвы. Известно, что наиболее сохраненный почвенный покров парково-рекреационных зон г. Новочеркасска представлен черноземами обыкновенными карбонатными мощными и среднемощными преимущественно среднегумусными, а для участков промзон и авторазвязок характерны урбочерноземы [10], [11]. Поэтому содержание тяжёлых металлов (Ni, Pb, Cd) определяли, учитывая особенности карбонатных почв:

- валовое содержание (с прокаливанием в муфельной печи при температуре 400-450 °С в течение двух часов и последующим кислотным разложением);

- подвижные формы соединений Ni, Pb, Cd в почвах извлекали ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8. Для этого брали соотношение почва/раствор 1/10 и настаивали в течение суток (метод Крупского и Александровой), взбалтывая суспензию до прекращения выделения углекислого газа [12].

Все конечные определения тяжелых металлов проводили на атомно-абсорбционном спектрометре «Квант-2мт». Для оценки совокупного действия поллютантов был рассчитан суммарный показатель загрязнения Zc по [13]. В соответствии с методическими указаниями в расчет Zc входят только элементы, которые превышают фоновые концентрации. Элементы, концентрация которых не превышает фоновую, в расчёте не участвуют. Так как в МУ Zc

3. Основные результаты и их обсуждение

Исследование распределения тяжелых металлов в почвах конкретной местности выполняется, как правило, с целью определения их эколого-токсикологического состояния. Оценка загрязнения почв обычно проводится путём сравнения предельно допустимой концентрации (ПДК) или ориентировочно допустимого количества (ОДК) химического вещества с его фактическим содержанием. ПДК валового содержания для Ni в России отсутствует, а предельно допустимая концентрация Pb не может быть использована, так как ее значение (32 мг/кг) часто меньше фонового содержания свинца во многих почвах [14]. ПДК кадмия в почве в России не разработана [15]. Поэтому полученные в результате эксперимента данные по содержанию валовых форм тяжелых металлов в настоящей работе сопоставлялись только с ОДК. Значения ОДК были взяты для почв близких к нейтральным (суглинистым и глинистым) с pH более 5,5 [16]. Точность оценки загрязненности почв ТМ повышается при учете фонового содержания химических элементов в почвах на сравнительно чистых участках. В качестве фона была выбрана особо охраняемая природная территория (ООПТ) Персиановская степь, которая считается условно-чистой зоной.

В таблице 1 представлены результаты определения валового содержания тяжелых металлов на исследованных реперных участках № 1, № 2, № 3, № 4.

Сравнивая полученные результаты анализа содержания тяжёлых металлов в почве с ОДК, можно сделать вывод о том, что в пробах, отобранных на территории г. Новочеркасска, тяжёлые металлы находятся в допустимых концентрациях.

Минимальное значение Zc наблюдается в почве, взятой для анализа в Александровском парке. Максимальное значение Zc характерно для почв, отобранных рядом с Новочеркасским электровозостроительным заводом. При Zc < 16 загрязнение считается допустимым, при 16 < Zc < 32 — умеренно опасным, при 32 < Zc < 128 — опасным, при Zc > 128 — чрезвычайно опасным [17]. Почвы из всех мест отбора почвенных образцов относятся к допустимой категории загрязнения.

В таблице 2 представлено содержание подвижных форм тяжелых металлов в поверхностном слое почвы реперных участков и их ПДК [18].

Согласно полученным данным, наибольшее содержание подвижных форм свинца зафиксировано в зоне транспортной развязки. Такое распределение может быть связано с источником поступления элемента в почву. Металл может попадать в почву не только с атмосферными осадками, но и с транспортными выбросами выхлопных газов. Из таблицы 2 также следует, что наибольшую опасность в почве представляет кадмий (от 0,20 до 0,37 ПДК), т. е. по накоплению он ближе всех ТМ к ПДК. 

4. Заключение

Уровень загрязнения тяжелыми металлами почв разных функциональных зон г. Новочеркасска увеличивается в ряду: парковые зоны < авторазвязки < промзоны. Превышений ОДК и ПДК исследуемых тяжелых металлов в почве не установлено. Поэтому эколого-токсикологическое состояние почв обследуемых участков г. Новочеркасска можно оценить как удовлетворительное.

The additional file for this article can be found as follows: