Эколого геохимическая оценка состояния почв

Эколого геохимическая оценка состояния почв

Библиографическая ссылка на статью:
Даль Л.И. Эколого-геохимическая оценка почвенного покрова нефтегазовых районов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2015/11/58841 (дата обращения: 09.12.2021).

Проблема изучения и оценки эколого-геохимического состояния почвенного покрова нефтегазовых районов имеет важное теоретическое и прикладное значение с целью охраны окружающей среды для любых территорий. Проводится сравнительный анализ эколого-геохимических условий двух нефтегазовых районов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, имеющих разные стадии освоения. Первый – расположен в Приуралье (Пермский край), в междуречье рек Камы и Сылвы, между гг. Пермь и Кунгур; второй – в Восточной Сибири (центральная часть Красноярского края), в бассейне р. Камо. Оба района, площадью по 4-5 тыс.км 2 , характеризуются близкими физико-географическими и геологическими условиями – преимущественно таежными холмистыми ландшафтами с подзолистыми почвами на карбонатно-терригенных породах. Район Пермского Приуралья более освоенный, разрабатывается 15 месторождений нефти (всего в Пермском края открыто более 200 нефтегазовых месторождений), существует также другая техногенная нагрузка, в основном локального характера. Второй район – слабо освоенный, но здесь открыто крупнейшее в Восточной Сибири Юрубчено-Тохомского месторождение (где пробурено более 200 скважин).

Материалы и методы.

Методологической основой геоэкологического и эколого-геохимического изучения природной среды является системный подход и анализ компонентов природно-техногенной системы окружающей среды. Антропогенное воздействие, приводящее к изменению химического состава одного или нескольких компонентов окружающей среды территорий, является геохимическим [1]. Поэтому, одним из важнейших методов определения экологической обстановки является геохимический метод, позволяющий оценить геохимическое состояние территории, которое в основном зависит от уровня техногенного загрязнения, формирующего аномальные геохимические зоны. При этом оптимальной группой показателей площадной оценки экологической обстановки могут быть почвенный и снежный покров [2]. Почвы являются первым геохимическим барьером на пути миграции токсичных веществ и их концентрации. Геохимическое состояние территории, которое в основном зависит от уровня техногенного загрязнения, формирующего аномальные геохимические зоны, а также от природно-геологических факторов, играет важную роль среди критериев оценки экологического риска 4. Особая роль отводится геодинамическим активным зонам, где наблюдается наибольшая концентрация геохимических аномалий 9.

Автор принимала участие в составе геоэкологической партии ФГУП «Геокарта-Пермь» (руководитель работ д.г.-м.н. И.С. Копылов), в проведении региональных геоэкологических исследований, эколого-геохимической, ландшафтно-геохимической съемки на территории Пермского края (области) и участие в обработке материалов при составлении эколого-литогеохимических карт районов Красноярского края, ландшафтно-геохимической типизации территории, оценке влияния техногенных факторов на здоровье населения [10, 11]. Основными объектами исследований были почвы (а также другие компоненты окружающей среды – ландшафты, подземные и поверхностные воды, снежный и растительный покров, приземный воздух), являющиеся накопителями токсичных химических элементов, а, следовательно – индикаторами антропогенного загрязнения. Оценка состояния почвенного покрова проводилась по изучению микроэлементного состава спектральным анализом и нефтепродуктам. Было проанализировано несколько тысяч проб. Изучен характер и распределение тяжелых металлов почвенного покрова, характеристики которых в сравнении с предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) приведены в публикациях 13 составлен комплект карт с учетом методических рекомендаций 16.

Результаты и их обсуждение

В результате проведенных исследований были получены следующие результаты.

В Пермском Приуралье в рассматриваемом районе нефтегазовых месторождений (Лобановское, Козубаевское, Баклановское, Ильичевское, Юрманское, Обливское, Кукуштанское, Южно- Кукуштанское, Лазуковское, Троельжанское, Елкинское, Ожгинское, Кыласовское, Ергачинское, Кокуйское) [18, 19] в пределах крупных аномальных геохимических зон преимущественно природного характера установлены аномалии с превышением ПДК в почвах по: Cr, Mn, Ni, Co, Mo, Ti, Zr, Cu, V, Pb, P, Ba, Ga, Sr, Zn – до 4-5, реже до 10-15 ПДК. Наиболее крупные из них, с площадями 100-500 км 2 выделяются по Cu, Cr, Mn, Ni, Co, Ti, Ba. Преобладает северо-восточное простирание аномалий, параллельно направлению крупных тектонических зон и нефтегазоносных структур.

В Восточной Сибири (Юрубчено-Тохомская зона нефтегазонакопления, Юрубченское и Оморинское месторождения нефти) установлены аномалии в почвах с превышением ПДК по: Mn, Ni, Ti, Zr, Cu, V, Pb, P, Ba, Ga, Sr- до 1,5-2, реже до 4 ПДК. Характеристика аномалий и условия их образования изложены в работах [20, 21]. Наиболее крупные аномалии с площадями 100-400 км 2 (установлены в районах нефтегазовых месторождений) по: Pb, Cu, Cr, Ti, Ba, Mn, Co.

По результатам исследований составлены моноэлементные карты распределений элементов, геоэкологические и эколого-геохимические карты районов масштаба 1:200 000.

Сделаны следующие выводы.

1. В обоих нефтегазовых районах наиболее опасными являются элементы: Pb, Cu, Cr, Ti, Ba, Mn, Co. Все они имеют высокий фон и создают контрастные аномалии.

2. Техногенное воздействие нефтепромыслов и отдельных скважин на почвы имеет в целом, локальный характер.

3. Отмечается сильная загрязненность тяжелыми металлами на некоторых участках скважин. Статистический анализ показал более высокие средние значения микроэлементов на участках скважин по сравнению с фоновыми, однако, эти различия в целом, не очень существенны.

4. Анализ содержания нефтепродуктов в почвах показал на повышенное их содержание в пределах изученных площадок скважин районов месторождений с превышением ПДК и фона от 2-3 до 20 раз.

5. Наблюдается также приуроченность многих аномалий к зонам тектонических нарушений геодинамических активных зон и локальных поднятий. Поэтому, не исключая, техногенного влияния на формирование крупных аномалий, контролирующую роль на территориях в целом играет природный фактор, обусловленный ландшафтно-геохимическими, геодинамическими, структурно-тектоническими и биогеохимическими миграционными процессами.

6. Влияние тяжелых металлов в почвах и других компонентов (особенно – в приповерхностной гидросфере) вносит существенный вклад на комплексный интегральный показатель состояния окружающей среды. Поэтому практически все территории в районах нефтегазовых месторождений с учетом методик оценки [15, 17, 22-24] характеризуются как зоны экологического риска или кризиса.

Библиографический список

1. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др. М.: Недра, 1990. 335 с.
2. Даль Л.И. Эколого-геохимическая оценка снежного покрова городской среды как показатель социально-экологического риска // Исследования в области естественных наук. 2015. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2015/05/10240 (дата обращения: 01.07.2015).
3. Копылов И.С. Научно-методические основы геоэкологических исследований нефтегазоносных регионов и оценки геологической безопасности городов и объектов с применением дистанционных методов / автореферат дис. … доктора геолого-минералогических наук. Пермь, 2014. 48 с.
4. Копылов И.С. Геологические факторы формирования геоэкологических условий // Исследования в области естественных наук. – 2015. № 6 [Электронный ресурс]. URL:http://science.snauka.ru/2015/06/10233 (дата обращения: 29.06.2015).
5. Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Осовецкий Б.М. Региональные факторы формирования инженерно-геологических условий территории Пермского края // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 84. С. 102-112.
6. Копылов И.С. Теоретические и прикладные аспекты учения о геодинамических активных зонах // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 4.
7. Копылов И.С. Линеаментно-геодинамический анализ Пермского Урала и Приуралья // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6.
8. Копылов И.С. Геодинамические активные зоны Приуралья, их проявление в геофизических, геохимических, гидрогеологических полях // Успехи современного естествознания. 2014. № 4. С. 69-74.
9. Копылов И.С. Геоэкологическая роль геодинамических активных зон // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 7. С. 67-71.
10. Даль Л.И. Эколого-геохимическая оценка почвенного покрова нефтегазовых районов (на примере Красноярского края и Пермской области) // Экология и проблемы защиты окружающей среды: тез. докл. Всерос. конф. Красноярск, 2003. С. 94-95.
11. Копылов И.С., Даль Л.И. Типизация и районирование ландшафтно-геохимических систем // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2; URL: www.science-education.ru/122-21150 (дата обращения: 06.08.2015).
12. Копылов И.С. Эколого-геохимические закономерности и аномалии содержания микроэлементов в почвах и снежном покрове Приуралья и города Перми // Вестник Пермского университета. Геология. 2012. № 4 (17). С. 39-46.
13. Копылов И.С. Закономерности формирования почвенных ландшафтов Приуралья, их геохимические особенности и аномалии // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 4.
14. Копылов И.С. Аномалии тяжелых металлов в почвах и снежном покрове города Перми как проявления факторов геодинамики и техногенеза // Фундаментальные исследования. 2013. № 1-2. С. 335-339.
15. Требования к производству и результатам многоцелевого геохимического картирования масштаба 1:1000000 / А.А. Головин, А.И., Ачкасов и др.. М.: ИМГРЭ, 1999. 104 с.
16. Копылов И.С. Концепция и методология геоэкологических исследований и картографирования платформенных регионов // Перспективы науки. 2011. № 8 (23). С. 126-129.
17. Копылов И.С. Принципы и критерии интегральной оценки геоэкологического состояния природных и урбанизированных территорий // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 6.
18. Атлас Пермского края / Под редакцией А.М. Тартаковского. Пермь, 2012. 124 с.
19. Копылов И.С., Коноплев А.В. Геологическое строение и ресурсы недр в атласе Пермского края // Вестник Пермского университета. Геология. 2013. № 3 (20). С. 5-30.
20. Копылов И.С. Влияние геодинамики и техногенеза на геоэкологические и инженерно-геологические процессы в районах нефтегазовых месторождений Восточной Сибири // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3.
21. Копылов И.С. Геоэкология нефтегазоносных районов юго-запада Сибирской платформы: монография / Пермь, 2013. 166 с.
22. Копылов И.С., Даль Л.И. Геоэкологические оценка состояния природной среды Коми-Пермяцкого округа // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2.
23. Копылов И.С., Карасева Т.В., Гершанок В.А. Комплексная геоэкологическая оценка горно-промышленных районов Северного Урала // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 84. С. 113-122.
24. Копылов И.С., Наумов В.А., Спасский Б.А., Маклашин А.В. Геоэкологическая оценка горно-промышленных и нефтегазоносных закарстованных районов Среднего Урала // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5.

Количество просмотров публикации: Please wait

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Источник

Оценка химического загрязнения почв и грунтов

При оценке экологического состояния почв/грунтов очень важным представ¬ляется оценка содержания как естественных элементов и соединений, так и соединений-ксенобиотиков. Оценка загрязненности почв и грунтов проводится путем сравнения (сопоставления) содержания загрязняющих элементов и веществ в изучаемых почвах, с их фоновым содержанием с одной стороны, и с другой — с их предельно-допустимым содержанием (ПДК).

ПДК какого-либо вещества в почве — это концентрация, не вызывающая при длительном воздействии на почву и растения патологических изменений (аномалий) в ходе биологических процессов, не приводящая к накоплению токсических элементов в растениях и не представляющая опасность для здоровья и жизни человека. Значения ПДК определяют экспериментально, как правило, на песчаных почвах, по нескольким показателям вредности, в основном для валовых форм, что не позволяет сделать вывод о мощности потока и доступности загрязняющих веществ растениям. Это делает применение таких стандартов спорным как с экологической, так и экономической точки зрения. Более того, в настоящее время практически везде признается, что покомпонентная оценка экосистем не дает удовлетворительных результатов. Необходимы комплексные экосистемные нормативы, которые могли бы охарактеризовать состояние рассматриваемой экосистемы в целом.

Поскольку гигиеническая опасность той или иной концентрации загрязняющих веществ зависит от почвенных условий, создание унифицированных норм ПДК встречает значительные трудности. Не случайно, в настоящее время установлены ПДК всего лишь немногим более сотни веществ, по которым контролируется качество почв.

Принципы нормирования химических веществ в почвах тоже отличаются от таковых для водоемов, атмосферного воздуха, пищевых продуктов. Это связано, главным образом, с тем, что в основе норматива ПДК для почвы положено опосредованное ее воздействие на организм человека через продукты питания.

Прямое поступление вредных веществ из почвы в организм человека ограничено и чаще всего происходит через другие среды, сопредельные с почвой. Так, поступление загрязняющих веществ в организм человека про¬исходит по путям: почва-растение-человек, почва-растение-животное-человек, почва-вода-человек, почва-атмосферный воздух-человек.

Поэтому вопрос оценки загрязненности почв на основе ПДК весьма непрост. В настоящее время во многих урбанизированных регионах России, и особенно в Москве, состояние почв и грунтов, оцененное по принятым санитарно-гигиеническим методам (ПДК), близко к критическому, когда содержания многих загрязняющих веществ превышают эти ПДК от нескольких до десятков раз. Кроме того, эта ситуация осложняется пространственной неоднородностью содержания загрязняющих веществ и дискретностью источников загрязнения.

Перечень показателей химического загрязнения почв и грунтов определяется исходя из приоритетности компонентов химического загрязнения в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния», СанПиН № 2.1.7.1287-03 «Санитарно-Эпидемиологические требования к качеству почвы», ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения».

Классы опасности химических элементов и веществ в почвах и грунтах

В настоящее время в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» химическое исследование почв и грунтов при проведении инженерно-экологических изысканий включает в себя стандартный и расширенный перечень показателей.
Стандартный перечень химических исследований почв и грунтов включает в себя определение:

• содержания тяжелых металлов 1 и 2 класса опасности: свинца (Pb), кадмия (Cd), цинка (Zn), ртути (Hg), меди (Cu), никеля (Ni) и мышьяка (As);
• содержания 3,4-бенз(а)пирена и нефтепродуктов.

Расширенный перечень исследований проводится при наличии определенных специфических источников загрязнения почв и грунтов путем определения более полной номенклатуры загрязняющих химических веществ. Выбор показателей химического загрязнения зависит от предполагаемого состава загрязняющих веществ с учетом характера источника загрязнения почв и грунтов.
Основным критерием оценки уровня загрязнения почв и грунтов химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических элементов (веществ) в почвах и грунтах (ГН 2.17.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» и ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве»).

Для эколого-геохимической оценки состояния почв и грунтов используются следующие показатели:

• коэффициент концентрации относительно ОДК (ПДК), характеризующий превышение содержания элемента в почвах и грунтах над его ОДК (ПДК). Коэффициент концентрации относительно ОДК(ПДК) равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его ОДК(ПДК):
  К_{ОДК(ПДК)} =С_i /ОДК(ПДК),
• коэффициент концентрации (К_сi) относительно фона, характеризующий интенсивность техногенной аномалии. Коэффициент концентрации равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его фоновому содержанию
  К_сi = С_i / С_ф, где
  С_i — фактическое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг;
  С_фi — фоновое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг.

Фоновые содержания валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг)

• суммарный показатель загрязнения (Z_c), характеризующий эффект воздействия группы элементов. Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов
  Z_с = К_ci + … + К_{cn — (n — 1)}, где
  n — количество учитываемых химических элементов;
  К_ci — коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.

Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком проводится по суммарному показателю загрязнения (Zc) (таблица 4.10). Для расчета Z_c следует использовать не менее семи химических элементов — Pb, As, Cd, Zn, Hg, Cu, Ni.

Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком по суммарному показателю загрязнения (Zс)

Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения проводится исходя из его ПДК (или допустимого уровня) и класса опасности. Для органических соединений их фоновое содержание в почвах и грунтах приравнивается к 0,1ПДК

Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения

При многокомпонентном загрязнении оценка уровня химического загрязнения почв и грунтов допускается по наиболее токсичному веществу с максимальным содержанием в почвах и грунтах. В таблице приведен пример установления категории загрязнения с учетом всех показателей загрязнения.

Почвы и грунты, характеризующиеся чрезвычайно опасной категорией загрязнения, в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287-03, подлежат вывозу и утилизации на специализированных полигонах.

Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды осуществляется на основании показателя К, который характеризует степень опасности отходов при его воздействии на окружающую природную среду и определяется расчетным путем, в соответствии с Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, утвержденными приказом МПР России от 15.06.2001 № 511, по следующей формуле:

где: К – показатель степени опасности отходов для окружающей природной среды;
К₁, К₂, К_n – показатели степени опасности отдельных компонентов отходов, рассчитанные по уравнению: К_i = С_i / W_i
С_i — фактическое содержание загрязняющего химического компонента в почве (грунте), мг/кг;
W_i – коэффициент степени опасности i-го компонента опасных отходов, мг/кг;
n — число определяемых загрязняющих химических компонентов.
Решение об отнесении почв/грунтов к классу опасности отходов определяется по величине индекса опасности по таблице 4.12.