Эколого-гигиеническая оценка почв селитебной зоны г. Перми

Введение. Представления о влиянии процессов антропогенеза на экологическое состояние почвы являются основой для усовершенствования системы контроля загрязнения окружающей среды и принятия архитектурно-планировочных решений.

Материалы и методы. В период 2016–2018 гг. выполнена экологическая оценка загрязнения 214 образцов городских почв. Почвенная съёмка проведена по случайно-упорядоченной сети из расчёта одна пробная площадка на 1 км². Концентрацию тяжёлых металлов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Анализ органических соединений проводили методом газовой хромато-масс-спектрометрии. Общее количество гетеротрофных и грамотрицательных бактерий, в том числе представителей семейства Enterobacteriaceae, определяли методом прямого высева на селективные агаризованные среды. Статистическая обработка данных выполнена в программе Statistica.

Результаты. Проведена оценка уровня химического загрязнения почв г. Перми водорастворимыми формами тяжёлых металлов. Концентрация тяжёлых металлов Cu, Pb, Zn, Fe, Cd, Ni, Mn в контрольных образцах песчаных/суглинистых почв составляла 0,09/0,15; 0,08/0,22; 0,22/0,39; 5,57/16,14; 0,02/0,01; 0,06/0,13; 0,74/3,14 мг/л соответственно. Значения показателя суммарного загрязнения (Zc) выше 16 зафиксированы на 4,7% пробных площадок, что соответствует умеренной степени загрязнения. Показано, что тип почв влиял на Zc (KW-H (3; 214) = 30,73; p = 0,00001) и составлял для суглинистых почв 6,24 ± 3,72; для торфов – 22,42 ± 12,32; для песчаных – 9,23 ± 5,70; для старых урбанозёмов – 8,37 ± 4,07. Выявлено, что медианные значения содержания гетеротрофов в почвах I (Zc: 0–4) и IV (Zc ≤ 16) групп соответствовали категории «бедные», II (Zc: 4–8) и III (Zc: 8–16) групп – «очень бедные» почвы. Корреляция между содержанием гетеротрофов и числом бактерий E. coli не выявлена. Для каждой группы почв по Zc не отмечено статистических различий по содержания фталатов.

Заключение. Экологическая оценка почв должна иметь комплексный характер, так как выявленные авторами виды антропогенного химического загрязнения, имеющие разную степень сопряжения между собой, влияют на количественные показатели почвенной микробиоты, что в будущем может определять способность поддержания гомеостаза данной экосистемы.

1. Edmondson J.L., Stott I., Davies Z.G., Gaston K.J., Leake J.R. Soil surface temperatures reveal moderation of the urban heat island effect by trees and shrubs. Sci. Rep. 2016; 6: 33708. https://doi.org/10.1038/srep33708

2. Lovett G.M., Traynor M.M., Pouyat R.V., Carreiro M.M., Zhu W.X., Baxter J.W. Atmospheric deposition to oak forests along an urban-rural gradient. Environ. Sci. Technol. 2000; 34(20): 4294-300. https://doi.org/10.1021/es001077q

3. Пукальчик М.А., Терехова В.А. Экотоксикологическая оценка городских почв и детоксицирующего эффекта нанокомпозиционного аппарата. Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2012; (4): 26-31

4. Kosheleva N.E., Vlasov D.V., Korlyakov I.D., Kasimov N.S. Сontamination of urban soils with heavy metals in Moscow as affected by building development. Sci. Total Environ. 2018; 636: 854-63. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.04.308

5. Касимов Н.С., Власов Д.В., Кошелева Н.Е., Никифорова Е.М. Геохимия ландшафтов восточной Москвы. М.; 2016.

6. Никифорова Е.М., Касимов Н.С. Геохимия городов и городских ландшафтов. В кн.: Добролюбов С.А., Касимов Н.С., Малхазова С.М., ред. Природно-антропогенные процессы и экологический риск. Том 4. М.: Городец; 2004: 474-507.

7. Кошелева Н.Е., Власов Д.В., Корляков И.Д., Касимов Н.С. Влияние застройки на загрязнение городских почв тяжелыми металлами. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2018; (1): 36-55. https://doi.org/10.15593/2409-5125/2018.01.03

8. Кошелева Н.Е., Касимов Н.С., Власов Д.В. Факторы накопления тяжёлых металлов и металлоидов на геохимических барьерах в городских почвах. Почвоведение. 2015; (5): 536. https://doi.org/10.7868/S0032180X15050032

9. Васильев А.А., Лобанова Е.С. Магнитная и геохимическая оценка почвенного покрова урбанизированных территорий Предуралья на примере города Перми. Пермь: Прокрость; 2015.

10. Копылов И.С. Аномалии тяжелых металлов в почвах и снежном покрове города Перми как проявления факторов геодинамики и техногенеза. Фундаментальные исследования. 2013; (1-2): 335-9.

11. Богданов Н.А. Анализ информативности интегральных показателей химического загрязнения почв при оценке состояния территорий. Гигиена и санитария. 2012; 91(1): 10-3.

12. Singh J.S., Gupta V.K. Soil microbial biomass: A key soil driver in management of ecosystem functioning. Sci. Total Environ. 2018; 634: 497-500. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.373

13. Mishra G.K. Microbes in heavy metal remediation: a review on current trends and patents. Recent Pat. Biotechnol. 2017; 11(3): 188-96. https://doi.org/10.2174/1872208311666170120121025

14. Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters. Environ. Monit. Assess. 2019; 191(9): 544. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3

15. Селивановская С.Ю. Активность и структура микробных сообществ при обработке почвы нетрадиционными мелиорантами. Учёные записки Казанского государственного университета. 2009; 151(1): 115-32.

16. Кузнецова М.В., Масленникова И.Л., Лаптева А.К., Шерстобитова Н.П., Шишкин М.А. Микробиологические особенности почвенного покрова жилой зоны города Перми. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016; (2-3): 723-9.

17. Еремченко О.З., Шестаков И.Е., Москвина Н.В. Почвы и техногенные поверхностные образования урбанизированных территорий Пермского Прикамья. Пермь; 2016.

18. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра; 1990.

19. Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкала для оценки некоторых ее показателей. Почвоведение. 1978; (6): 48-54.

20. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос; 2000.

21. Kumar S., Ghosh S., Mukherjee S., Sarkar S. Chromium and nickel migration study through fine grained soil. J. Hazard Mater. 2009; 170(2-3): 1192-6. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.05.097

22. Travar I., Kihl A., Kumpiene J. Utilization of air pollution control residues for the stabilization/solidification of trace element contaminated soil. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2015; 22(23): 19101-11. https://doi.org/10.1007/s11356-015-5087-1

23. Намазова В.Н., Романова Е.М. Сезонная динамика миграции тяжёлых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2008; (4): 163-6.

24. Седых В.А., Филиппова А.В., Саидов А.К. Изменение подвижности тяжёлых металлов в почвах при применении высоких доз органических удобрений. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012; (4): 209-12.

25. He Z.L., Yang X.E., Stoffella P.J. Trace elements in agroecosystems and impacts on the environment. J. Trace Elem. Med. Biol. 2005; 19(2-3): 125-40. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2005.02.010

26. Yang Y., Campbell C.D., Clark L., Cameron C.M., Paterson E. Microbial indicators of heavy metal contamination in urban and rural soils. Chemosphere. 2006; 63(11): 1942-52. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.10.009

27. Lü H., Mo C.H., Zhao H.M., Xiang L., Katsoyiannis A., Li Y.W., et al. Soil contamination and sources of phthalates and its health risk in China: A review. Environ. Res. 2018; 164: 417-29. https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.03.013

28. Garrido Frenich A., de las Nieves Barco Bonilla M., López Martínez J.C., Martínez Vidal J.L., Romero-González R. Determination of di-(2-ethylhexyl)phthalate in environmental samples by liquid chromatography coupled with mass spectrometry. J. Sep. Sci. 2009; 32(9): 1383-9. https://doi.org/10.1002/jssc.200900020

29. Cheng J., Wan Q., Ge J., Feng F., Yu X. Major factors dominating the fate of dibutyl phthalate in agricultural soils. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2019; 183: 109569. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109569

30. Rai P.K, Rai A., Singh S. Change in soil microbial biomass along a rural-urban gradient in Varanasi (U.P., India). Geology, Ecology and Landscapes. 2018; 2(1): 15-21. https://doi.org/10.1080/24749508.2018.1438743

31. Markowicz A., Płaza G., Piotrowska-Seget Z. Activity and functional diversity of microbial communities in long-term hydrocarbon and heavy metal contaminated soils. Arch. Environ. Prot. 2016; 4: 3-11.