Айдар А.Сиражиев, студент 5 курса
Чернова И.Ю., научный руководитель, доцент
Казанский государственный университет, геологический факультет, E-mail: inna.chernova@ksu.ru
Широко известно, что промышленное загрязнение почв хорошо коррелирует с их магнитной восприимчивостью (МВ). Это связано с тем, что вместе с тяжелыми металлами из атмосферного аэрозоля в почву попадают магнитные частицы [1]. Поэтому зоны загрязнения почв тяжелыми металлами и степень их загрязнения можно быстро, с небольшими затратами и достаточно надежно определить путем измерения МВ почв. Подобные исследования были проведены авторами для территории г.Казань, где уровень загрязнения почв тяжелыми металлами достаточно высок в связи с наличием множества промышленных предприятий, автотрасс с напряженным движением и других источников.
Исходными данными служили материалы, собранные в палеомагнитной лаборатории геологического факультета Казанского государственного университета (КГУ), а также собственные данные по отбору образцов почв в парках и лесопарках города. Значение магнитной восприимчивости замерялось с помощью полевого каппометра. Определение состава проб почв было выполнено атомно-адсорбционным методом на физическом факультете КГУ. Для сбора, анализа и картографического представления результатов исследования были использованы средства ArcGIS.
На рис. 1 представлена обзорная карта Казани и ее пригородов с точками мест сбора данных. Карта создана на основе космоснимков высокого разрешения с сайта Google.maps, которые были сшиты между собой и которым была дана пространственная привязка. Фиксация точек на карте производилась по координатам, полученным GPS-приемником, и с помощью текстовых описаний местоположения точек, что в большинстве случаев позволило более точно привязать точки отбора к местности. Общее число замеров магнитной восприимчивости составило 453.
Рис. 1. Карта фактического материала, центральная и северная части города.
На рис. 2 представлена карта распределения магнитной восприимчивости почв на территории города. Зоны повышенных значений МВ представляют собой вытянутые преимущественно с севера на юг области, пересекающие все административные районы города.
Рис. 2. Распределение значений магнитной восприимчивости на территории города.
Ферримагнитная фракция почв, содержание которой определяет магнитную восприимчивость проб, имеет сложный состав. Она представлена аллотигенными зернами ферримагнетиков, попавших в почвы из окружающих и подстилающих горных пород, аутигенными ферримагнетиками, формирующимися в почвах при биохимических процессах, микрометеоритами космического происхождения и, наконец, железистыми агрегатами (сферулами) техногенного происхождения [2].Для части образцов (около 10% от общего количества) был выполнен атомно-адсорбционный анализ и определено содержание некоторых химических элементов: железа, цинка, никеля, меди, свинца, кадмия. Для каждого образца был рассчитан коэффициент концентрации Кс=С/Сф, где С – содержание элемента в исследуемой пробе, Сф – фоновое содержание элемента. Для оценки общего уровня загрязнения почв тяжелыми металлами был рассчитан суммарный показатель загрязнения Zс= ?(Кс). Далее был проведен статистический анализ данных.
Распределения показателя суммарного загрязнения и значений магнитной восприимчивости для исследуемой коллекции проб были исследованы на нормальность. Ошибочные значения были отбракованы, после чего распределения стали близки к нормальным. По исправленным данным была построена зависимость суммарного загрязнения от удельной магнитной восприимчивости. Связь между магнитной восприимчивостью и суммарным загрязнением является статистически значимой и оценивается коэффициентом корреляции равным 0,65. Для расчета суммарного загрязнения использовалась формула, приведенная на рис. 3. По результатам расчета построена карта суммарного загрязнения почвы для территории г.Казань (рис. 4). Значками “опасность” на ней обозначены объекты, являющиеся основными источниками загрязнения в северной (свалка пос.Левченко, завод «Тасма», ОАО «Казаньоргсинтез», завод им. Ленина, ТЭЦ-3) и южной (завод «Радиоприбор», ОАО «Нэфис», ТЭЦ-1, ТЭЦ-2) частях города. Эта карта наглядно демонстрирует, что значительная часть территории Казани находится в зоне действия негативных процессов, влияющих на экологическое состояние почвенного покрова и функции почв. Вытянутость аномалий в направлении с северо-востока на югозапад обусловлена преобладающими направлениями ветра.
Рис. 3. Зависимость между суммарным загрязнением и магнитной восприимчивостью.
Рис. 4. Карта суммарного загрязнения почв на территории г.Казань.
Благодаря своей оперативности, низкой стоимости и высокой разрешающей способности рассмотренный выше метод может быть использован для постоянного контроля за процессами загрязнения урбаноземов. А каппаметрию можно с успехом применять для мониторинга окружающей среды, особенно в условиях промышленного города.
Литература
1. Большаков В.А., Краснова М.Н. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация // М., 1993.
2. Бабанин В.Ф., Трухин В.И. Магнетизм почв // М., Ярославль, 1985. С. 97-101, 185-216.
Express-evaluation of soil pollution in Kazan city
Sirazhiyev Aydar А., Chernova Inna Yu.
The authors carried out studies on the degree of heavy metal soil pollution in Kazan city and mapped the results by means of ArcGIS. It is shown that the major part of the city territory may be considered as a zone with poor ecological state and functionality of soil cover.
