Загрязнение почвенного покрова кампуса СПбГУ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Правовые основы санитарной охраны почв 6
1.2. Экологическая оценка и нормирование качества почв в России 11
1.3. Зарубежный опыт экологической оценки загрязнения почв 17
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ И ПРИРОДНЫХ
УСЛОВИЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА 22
2.1. Рельеф, климат, геологическое строение и растительность Санкт-Петербурга 22
2.2. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге 28
3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 39
5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 41
5.1. рН водной суспензии 41
5.2. Микробиологическая активность почв (базальное дыхание) 43
5.3. Содержание органического углерода и гумуса 44
5.4. Оценка загрязнённости почв 47
6. ВЫВОДЫ 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 52
ПРИЛОЖЕНИЕ А 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 60
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Правовые основы санитарной охраны почв 6
1.2. Экологическая оценка и нормирование качества почв в России 11
1.3. Зарубежный опыт экологической оценки загрязнения почв 17
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ И ПРИРОДНЫХ
УСЛОВИЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА 22
2.1. Рельеф, климат, геологическое строение и растительность Санкт-Петербурга 22
2.2. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге 28
3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 39
5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 41
5.1. рН водной суспензии 41
5.2. Микробиологическая активность почв (базальное дыхание) 43
5.3. Содержание органического углерода и гумуса 44
5.4. Оценка загрязнённости почв 47
6. ВЫВОДЫ 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 52
ПРИЛОЖЕНИЕ А 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 60
Термин "городская почва" может пониматься с различных точек зрения. В более узком смысле - это те почвы, которые находятся под антропогенным прессом и (или) сформированы деятельностью человека в городе, что является пусковым механизмом и постоянным регулятором городского почвообразования (Добровольский и др., 1997). В расширенном виде урбанизированные земли можно определить как совокупность земельных участков, подверженных комплексному инженерному улучшению для целей выполнения специфических хозяйственно-экономических функций (Кухтин, 2014). В результате градостроительной и хозяйственной деятельности почвы урбанизированных территорий подвергаются деградации. Целями охраны земель являются предотвращение и ликвидация истощения, загрязнения, деградации, порчи, уничтожения земель и почв и иного негативного воздействия на земли и почвы, а также обеспечение рационального использования земель (Статья 12 Земельного кодекса РФ).
Значительная часть урбоэкосистем подвержена влиянию негативных процессов, действующих на экологические функции почв. По прогнозам экологов, эти воздействия будут только усиливаться - в будущем будут уменьшаться площадь озеленения и увеличиваться запечатанность территории, ухудшаться почвенно-гидролитические условия, расти загрязнение приземного воздушного слоя и превышение норм рекреационного использования. Урбоэкосистема характеризуется меньшей рекреационной ценностью, нарушенным биокруговоротом, сокращением биоразнообразия и по составу, и по структурно-функциональным характеристикам. Состояние стабильности и устойчивости природного комплекса в городе затруднительно и постоянно требует больших затрат материальных и энергетических ресурсов (Добровольский и др., 1997). Анализ экологического состояния городских земель крупных мегаполисов показывает, что в крупных городах, как правило, происходит быстрое падение качества всех компонентов окружающей среды, повышается степень экологического риска вследствие усиления урбанизации и техногенного воздействия на природную среду (О состоянии.., 1993).
Исследования, которые направлены на анализ экологического состояния почвенного покрова в мегаполисе, необходимы как для оценки текущего качества городской экосистемы, так и для прогноза его динамики. Почвенный покров городских экосистем аккумулирует в себе токсичные соединения и впоследствии является вторичным источником загрязнения природной среды. Одним из основных типов загрязнения почв является поступление техногенных тяжёлых металлов и металлоидов,
что в дальнейшем негативно влияет на здоровье человека. Экологическая ситуация в Санкт-Петербурге определяется выбросами более 1000 предприятий, среди которых представлены крупнотоннажные ресурсо- и энергоёмкие экологически опасные производства, а также крупного железнодорожного узла, мощного автотранспортного парка (Лодыгин и др., 2008).
Устойчивость почв, как и других природных экосистем, понимают как их способность противостоять воздействиям, или сравнительно быстро возвращаться в исходное состояние. Обратимость изменений, или способность почв к самовосстановлению, зависит от буферных свойств самой почвы и от характера воздействия. Преобладающая часть агрогенных воздействий носит обратимый характер. Техногенные же воздействия, как правило, необратимы, либо требуют гораздо больше времени и усилий для возвращения почвы в первоначальное состояние. Необратимый характер большей части техногенных вмешательств в почвы объясняется тем, что они либо принципиально нарушают само существование почвы (экранирование почвы асфальтом в городах), либо наполняют почву чужеродными веществами, изменяющими её функционирование. Поступление в почву тяжёлых металлов представляет опасность для многих живых существ, в том числе человека. Таким образом, почвы городских экосистем являются менее устойчивыми, чем почвы, подверженные другим типам антропогенных воздействий, в частности, почвы агроэкосистем (Герасимова и др., 2003)
Естественные почвы Санкт-Петербурга в процессе развития города претерпели существенные изменения. В историческом центре Санкт-Петербурга преобладают насыпные урбаноземы, которые представляют систему стратифицированных гумусированных и минеральных горизонтов урботехногенного происхождения (Уфимцева и др., 2011). На данных почвах расположен Василеостровский кампус СПбГУ. В случае Петергофского кампуса доминируют урбоестественные почвы с сильно трансформированной верхней частью профиля.
Актуальность исследования. Санитарно-гигиеническое состояние почв Санкт- Петербурга исследовано фрагментарно. Особенно слабо изучены химические параметры почв территорий образовательных учреждений города. Изучение санитарно-гигиенического состояния почв кампусов Санкт-Петербургского государственного университета является актуальной задачей в формировании концепции экологизированного менеджмента организации.
Цель исследования - комплексная оценка экологического и санитарно-гигиенического состояния почвенного покрова территорий кампуса СПбГУ. Для выполнения цели поставлены следующие задачи:
1. Сбор и анализ информации о российском и зарубежных подходах к экологической оценке и нормированию качества городских почв;
2. Сбор и анализ данных об экологической ситуации, уровнях техногенной нагрузки, природно-климатических условиях на исследуемых территориях Санкт- Петербурга;
3. Определение физико-химических параметров почв и интерпретация результатов определения;
4. Определение уровней загрязнения почв приоритетными неорганическими токсикантами и их сравнение с имеющимися нормативными документами;
5. Оценка санитарно-экологического состояния почв с помощью показателей загрязнения почв.
Значительная часть урбоэкосистем подвержена влиянию негативных процессов, действующих на экологические функции почв. По прогнозам экологов, эти воздействия будут только усиливаться - в будущем будут уменьшаться площадь озеленения и увеличиваться запечатанность территории, ухудшаться почвенно-гидролитические условия, расти загрязнение приземного воздушного слоя и превышение норм рекреационного использования. Урбоэкосистема характеризуется меньшей рекреационной ценностью, нарушенным биокруговоротом, сокращением биоразнообразия и по составу, и по структурно-функциональным характеристикам. Состояние стабильности и устойчивости природного комплекса в городе затруднительно и постоянно требует больших затрат материальных и энергетических ресурсов (Добровольский и др., 1997). Анализ экологического состояния городских земель крупных мегаполисов показывает, что в крупных городах, как правило, происходит быстрое падение качества всех компонентов окружающей среды, повышается степень экологического риска вследствие усиления урбанизации и техногенного воздействия на природную среду (О состоянии.., 1993).
Исследования, которые направлены на анализ экологического состояния почвенного покрова в мегаполисе, необходимы как для оценки текущего качества городской экосистемы, так и для прогноза его динамики. Почвенный покров городских экосистем аккумулирует в себе токсичные соединения и впоследствии является вторичным источником загрязнения природной среды. Одним из основных типов загрязнения почв является поступление техногенных тяжёлых металлов и металлоидов,
что в дальнейшем негативно влияет на здоровье человека. Экологическая ситуация в Санкт-Петербурге определяется выбросами более 1000 предприятий, среди которых представлены крупнотоннажные ресурсо- и энергоёмкие экологически опасные производства, а также крупного железнодорожного узла, мощного автотранспортного парка (Лодыгин и др., 2008).
Устойчивость почв, как и других природных экосистем, понимают как их способность противостоять воздействиям, или сравнительно быстро возвращаться в исходное состояние. Обратимость изменений, или способность почв к самовосстановлению, зависит от буферных свойств самой почвы и от характера воздействия. Преобладающая часть агрогенных воздействий носит обратимый характер. Техногенные же воздействия, как правило, необратимы, либо требуют гораздо больше времени и усилий для возвращения почвы в первоначальное состояние. Необратимый характер большей части техногенных вмешательств в почвы объясняется тем, что они либо принципиально нарушают само существование почвы (экранирование почвы асфальтом в городах), либо наполняют почву чужеродными веществами, изменяющими её функционирование. Поступление в почву тяжёлых металлов представляет опасность для многих живых существ, в том числе человека. Таким образом, почвы городских экосистем являются менее устойчивыми, чем почвы, подверженные другим типам антропогенных воздействий, в частности, почвы агроэкосистем (Герасимова и др., 2003)
Естественные почвы Санкт-Петербурга в процессе развития города претерпели существенные изменения. В историческом центре Санкт-Петербурга преобладают насыпные урбаноземы, которые представляют систему стратифицированных гумусированных и минеральных горизонтов урботехногенного происхождения (Уфимцева и др., 2011). На данных почвах расположен Василеостровский кампус СПбГУ. В случае Петергофского кампуса доминируют урбоестественные почвы с сильно трансформированной верхней частью профиля.
Актуальность исследования. Санитарно-гигиеническое состояние почв Санкт- Петербурга исследовано фрагментарно. Особенно слабо изучены химические параметры почв территорий образовательных учреждений города. Изучение санитарно-гигиенического состояния почв кампусов Санкт-Петербургского государственного университета является актуальной задачей в формировании концепции экологизированного менеджмента организации.
Цель исследования - комплексная оценка экологического и санитарно-гигиенического состояния почвенного покрова территорий кампуса СПбГУ. Для выполнения цели поставлены следующие задачи:
1. Сбор и анализ информации о российском и зарубежных подходах к экологической оценке и нормированию качества городских почв;
2. Сбор и анализ данных об экологической ситуации, уровнях техногенной нагрузки, природно-климатических условиях на исследуемых территориях Санкт- Петербурга;
3. Определение физико-химических параметров почв и интерпретация результатов определения;
4. Определение уровней загрязнения почв приоритетными неорганическими токсикантами и их сравнение с имеющимися нормативными документами;
5. Оценка санитарно-экологического состояния почв с помощью показателей загрязнения почв.
В результате проведённых исследований определено содержание тяжёлых металлов и мышьяка в почвах двух территорий кампуса СПбГУ. Для обеих территорий характерно повышенное содержание мышьяка, цинка, никеля, хрома. Превышение ПДК для свинца и меди более характерно для проб, отобранных на Университетской набережной.
Большинстве проб, отобранных на Университетской набережной, по степени опасности характеризуется суммарным уровнем загрязнения 32
Показатели микробиологической активности схожи у почв двух исследуемых территорий; содержание гумуса характеризуется как среднее также на обеих территориях кампуса.
Таким образом, для почвенного покрова на Университетской набережной более характерно превышение валового содержания тяжёлых металлов, уровень загрязнения выше, чем для почвенного покрова в ПУНКе. Причина этого вероятно в том, что на почвы исторической части Санкт-Петербурга оказывается антропогенное воздействие в течение гораздо большего временного периода - около трёхсот лет. Рост жилищного и промышленного строительства, возрастающее количество автомобильного транспорта приводят к усилению комплексного техногенного воздействия на Санкт-Петербург. Загрязнение характерно для территорий крупных городов, где происходит максимальное накопление технофильных элементов и токсичных органических соединений, замыкание техногенных циклов миграции химических веществ.
Основными источниками токсических элементов в городах являются энергетические и промышленные предприятия, жилищно-коммунальное хозяйство, автотранспорт. Исследования, проведённые в различных городах, связывают повышенное загрязнение почвенного покрова тяжёлыми металлами с большим количеством работающих промышленных предприятий и высокой степенью транспортной нагрузки. Для тяжёлых металлов характерна стабильность в окружающей среде, а также высокая способность к биоаккумуляции.
Большинстве проб, отобранных на Университетской набережной, по степени опасности характеризуется суммарным уровнем загрязнения 32
Показатели микробиологической активности схожи у почв двух исследуемых территорий; содержание гумуса характеризуется как среднее также на обеих территориях кампуса.
Таким образом, для почвенного покрова на Университетской набережной более характерно превышение валового содержания тяжёлых металлов, уровень загрязнения выше, чем для почвенного покрова в ПУНКе. Причина этого вероятно в том, что на почвы исторической части Санкт-Петербурга оказывается антропогенное воздействие в течение гораздо большего временного периода - около трёхсот лет. Рост жилищного и промышленного строительства, возрастающее количество автомобильного транспорта приводят к усилению комплексного техногенного воздействия на Санкт-Петербург. Загрязнение характерно для территорий крупных городов, где происходит максимальное накопление технофильных элементов и токсичных органических соединений, замыкание техногенных циклов миграции химических веществ.
Основными источниками токсических элементов в городах являются энергетические и промышленные предприятия, жилищно-коммунальное хозяйство, автотранспорт. Исследования, проведённые в различных городах, связывают повышенное загрязнение почвенного покрова тяжёлыми металлами с большим количеством работающих промышленных предприятий и высокой степенью транспортной нагрузки. Для тяжёлых металлов характерна стабильность в окружающей среде, а также высокая способность к биоаккумуляции.
Содержание магистерской диссертации – Загрязнение почвенного покрова кампуса СПбГУ
Выдержки из магистерской диссертации – Загрязнение почвенного покрова кампуса СПбГУ