Оценка состояния почв территории профилактория технического обслуживания автотранспортного предприятия по показателям содержания тяжелых металлов

Введение

В современных условиях развития промышленности и транспорта экологическая безопасность территорий становится одним из приоритетных направлений научных исследований. Особое внимание уделяется изучению влияния автотранспортных предприятий на состояние окружающей среды, поскольку они являются значительными источниками загрязнения окружающей среды.

Почвенный покров выступает важнейшим компонентом экосистемы, выполняющим функции биологического фильтра и накопителя различных веществ. При этом почвы территорий автотранспортных предприятий подвергаются интенсивному техногенному воздействию, что приводит к накоплению в них различных загрязняющих веществ, в первую очередь тяжелых металлов [1,2,3].

Проблема загрязнения почв тяжелыми металлами на территории автотранспортных предприятий приобретает особую значимость в связи с высокой токсичностью данных элементов даже в малых концентрациях, способностью тяжелых металлов к накоплению в живых организмах, отсутствием естественных механизмов их разложения в природной среде, необратимостью процессов загрязнения почвенного покрова.

Техногенное воздействие автотранспортных предприятий на почвенный покров характеризуется выбросами выхлопных газов, содержащих соединения свинца, кадмия, цинка и других тяжелых металлов, образованием отходов при техническом обслуживании транспортных средств, использованием смазочных материалов и технических жидкостей, механическим загрязнением почвы. Отработавшие газы автомобильных двигателей содержат около 200 веществ, большинство из которых токсичны [4,5,6,7].

В связи с этим необходимо проведение контрольных мероприятий по определению вредного воздействия автотранспорта на окружающую природную среду.

Целью исследования явился анализ содержания тяжелых металлов в почвенном покрове предприятия МУП «Троицкое ПАТП».

Научная значимость исследования заключается в необходимости оценки уровня загрязнения почв тяжелыми металлами, выявления закономерностей распределения загрязняющих веществ, разработки мер по снижению негативного воздействия на почвенный покров, создания системы мониторинга состояния почв. Практическая ценность работы определяется возможностью использования полученных данных для разработки мероприятий по охране почв, оптимизации технологических процессов на автотранспортных предприятиях, совершенствования системы экологического контроля, прогнозирования последствий техногенного воздействия на окружающую среду.

Материалы и методы

Исследовательская работа проводилась в специализированной лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии Челябинской области в г. Троицке», где осуществлялся комплексный анализ качества почвенного покрова городской территории.

Объектом исследования выступили образцы почвы, отобранные в соответствии с действующими государственными стандартами (ГОСТ 17.4.3.01-2017 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб»; ГОСТ 17.4.4.02-2017 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»). Исследовательская площадка включала территорию участка профилактория технического обслуживания (ТО).

Аналитические исследования были направлены на определение содержания следующих тяжелых металлов в почвенных пробах: свинец, кадмий, цинк, медь, никель.

Методология анализа базировалась на использовании атомно-абсорбционной спектрофотометрии, принцип которой заключается в полном разложении органических компонентов посредством контролируемого сжигания проб в электропечи с последующей атомизацией распыленного раствора.

Анализ проб проводили в трехкратной повторности. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью компьютерной программы «Excel».

Результаты исследования сравнивали с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) тяжелых металлов в почве населенных пунктов (ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологи- ческие требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий»).

Результаты

Антропогенное воздействие автотранспортного предприятия и его производственных процессов приводит к загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами. Важно отметить, что загрязнение почв происходит не напрямую, а опосредованно через осаждение частиц из атмосферного воздуха и загрязнение ливневыми стоками. Мониторинг загрязнения на предприятии включает контроль содержания пяти основных тяжелых металлов: свинец, кадмий, цинк, медь, никель.

Точка отбора проб была определена на цветнике около профилактория технического обслуживания.

Такой выбор локации обусловлен наибольшей степенью подверженности техногенному воздействию, что позволяет получить репрезентативные данные о характере и интенсивности загрязнения почвенного покрова на территории предприятия.

Количественные показатели содержания тяжелых металлов в почве около профилактория технического обслуживания автотранспортного предприятия отражены в таблице 1.

Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в почве профилактория технического обслуживания Металл Сезон года ПДК Зима Весна… — см. PDF статьи.

Следует отметить, что во все периоды наблюдения содержание свинца в почве находилось на достаточно низком уровне - на порядок ниже уровня, установленного ПДК.

Загрязнение почвы кадмием обусловлено преимущественно автомобильными выбросами в атмосферу. Механизм накопления токсичного вещества в окружающей среде включает первичное загрязнение почвы через осаждение кадмия из выхлопных газов, последующее распространение загрязняющего вещества, проникновение в водные источники, попадание в пищевые цепочки через растения и сельскохозяйственную продукцию. Процесс аккумуляции кадмия в организме человека происходит постепенно через употребление загрязнённой воды, продуктов питания, выращенных на загрязнённых почвах, контакт с загрязнённой средой. Важно отметить, что кадмий характеризуется высокой способно- стью к накоплению в живых организмах, что создаёт серьёзную угрозу для здоровья человека, развитию болезней почек, размягчению костей, онкологическим заболеваниям. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что в течение всего года концентрация кадмия в почве оставалась в пределах ПДК. Максимальное значение концентрации этого элемента в почве установлено в весенний период 0,22 мг/кг, что составило 11% от допустимого значения.

Содержание кадмия в почве в разные периоды года было неодинаковым. Как уже было указано выше, максимальная его концентрация в почве приходилась на весенний период, зимой она была меньше на 29,1%. Содержание кадмия в почве в летний и осенний периоды оставалось практически на одном уровне и составила 0,25 и 0,26 мг/кг, что ниже весеннего значения на 19,4 и 16,2%, а ПДК – в 8 раз. Пути поступления цинка в почву на территории предприятия аналогичны путям поступления в окружающую среду кадмия. Это, в первую очередь, выхлопные газы автотранспорта. Кроме этого, цинк может выделяться в атмосферу, а из нее попадать в почву во время проведения технологических процессов по обслуживанию автотранспорта. Содержание в почвенном слое цинка в зимний период было самым невысоким, что составило 0,31 мг/кг. К весне концентрация данного элемента в почве увеличивалась на 0,04 мг/ кг или 12,9% и оставалась на этом уровне до окончания летнего периода. Осенью значение данного показателя снизилось на 5,8%. Результаты исследования демонстрируют крайне низкое содержание цинка в проанализированных образцах почвы. Количественный анализ свидетельствует о том, что среднегодовое содержание цинка составляло 1/68 от предельно допустимой концентрации при установленном нормативе ПДК равном 23,0 мг/кг, находится в пределах естественных фоновых значений и не представляет угрозы для окружающей среды и здоровья человека.

Источники поступления меди в окружающую среду на территории автотранспортного предприятия связаны с технологическими процессами обслуживания автотранспорта и производственными операциями по ремонту транспортных средств. Токсическое воздействие избыточного содержания меди на организм человека может проявляться в виде развития анемии, общей интоксикации организма, нарушений метаболических процессов. Результаты исследования содержания меди в почве показали, что среднегодовое содержание меди в почве профилактория технического обслуживания составил 1,8% от предельно допустимой концентрации. Концентрация этого металла имела стабильно низкие значения во все периоды наблюдений, тем не менее была подвержена сезонным изменениям. В зимний период она составила 2,24 мг/кг, что на 0,33 мг/кг или 14,7% меньше, чем в весенний период, когда этот показатель имел максимальное значение. Летом происходило снижение содержания меди на 3% - до 2,50 мг/кг, а затем ее содержание вновь возрастало до 2,52 мг/кг, то есть на 0,8%.

Результаты исследования почвы показали наличие незначительных концентраций никеля. Токсическое воздействие никеля на организм человека способствует развитию аллергии, дерматитов, при длительном воздействии возникает риск развития онкологических заболеваний. Уровень содержания никеля в почвенном слое демонстрировал стабильную картину с низкими показателями изменчивости. Если в зимний период концентрация составляла 0,030 мг/кг, то в весенний период произошло незначительное ее повышение на 33,3%, летом вновь снизилось на 5% и оставалось на этом уровне и в течение осеннего периода. При этом среднегодовая концентрация никеля в почве составляла 1/109 часть от ПДК.

Заключение

Исходя из результатов исследований можно сделать вывод, что почвенный покров на территории профилактория технического обслуживания автотранспортного предприятия относительно определяемых элементов характеризуется как экологически благополучный. Концентрации всех определяемых тяжелых металлов в течение всего года находилось в рамках предельно допустимых концентраций.

Анализ сезонной динамики показал, что наименьшие концентрации тяжелых металлов в почве исследуемого участка установлены в зимний период, что может быть обусловлено замедлением миграционных процессов. Увеличение содержания тяжелых металлов в весенний период связано с изменением условий физико-химической миграции, а также интенсивной инфильтрацией через почву талых вод. Несмотря на то, что содержание тяжелых металлов находилось в пределах нормативных документов, их присутствие в почве выше фоновых концентраций вызывает опасение, так как тяжелые металлы обладают свойством аккумулироваться в организме и оказывают на него неблагоприятное воздействие.

Таким образом, нельзя оставлять без внимания наличие в почве на территории предприятия тяжелых металлов в концентрациях выше фоновых и, как следствие, проводить постоянный мониторинг состояния почвенного покрова.