Статья: Загрязнение почв в зоне воздействия производства фосфорных удобрений

Результаты и обсуждения

Основными почвами на исследованной территории являются дерново- подзолисто-глеевые почвы на валунных суглинках. С точки зрения хозяйственного использования территории, выделяются промышленные земли ООО «ПГ «Фосфорит», лесные земли Кингисеппского лесничества и сельскохозяйственные земли. Всего было заложено 8 геоэкологических профилей и 2 отдельные эталонные площади. В процессе исследования выделено несколько типов различных объектов. Из них два природных - лесные и болотные экосистемы. Также три вида техногенных объектов - природно-территориальные комплексы (ПТК) на отвале фосфогипса (площадь около 1 км²), ПТК на месте хвостохранилищ (площадь 4, 2 и 0,3 км²) и ПТК на месте рекультивированных карьеров по добыче фосфоритов. Карьеры при рекультивации засыпались вскрышной породой (площадь отвалов 40 км²) (Рисунок 1). По химическим показателям лесные земли, земли фермерских хозяйств и болота (расстояние от отвала фосфогипса 4000 - 4600 м), согласно U-критерию Манна - Уитни не имеют статистически значимых различий между собой, их можно объединить в условно-фоновую территорию.

Также не имеют статистических различий ПТК на отвале фосфогипса и на месте хвостохранилищ, их мы объединили в группу техногенные объекты (таблицы 1, 2, 3).

Таблица 1. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах, мг/кг (в числителе - среднее значение, в знаменателе - минимальное - максимальное)

Таблица 2. Валовое содержание тяжелых металлов в почвах, мг/кг (в числителе - среднее значение, в знаменателе - минимальное - максимальное)

* по Янину, Е.П., 2007

Таблица 3. Содержание макроэлементов в почвах (в числителе - среднее значение, в знаменателе - min-max)

На условно-фоновой территории в 4-5 км к северо-западу от отвала фосфогипса заложен профиль 2. Он состоит из четырех пробных площадей: первая пробная площадь - на пастбище, три других - в лесных экосистемах на террасе реки Луга. Пастбище представлено злаково-разнотравным лугом на дерново-подзолистых почвах. Лесные экосистемы - это березовые леса на оглеенных почвах с вейником (Calamagrostis epigeios (L.) Roth), таволгой Filipendula ulmaria (L.) Maxim.), купырем Anthriscus sylvestris (L.) и хвощем лесным (Equisetum sylvaticum L.) в травяно-кустарничковом ярусе. Профиль 6 заложен на болоте «Пятницкий мох». Он включает две пробные площади в понижении с сосновым ерниково-тростниковым сфагновым сообществом на торфяных олиготрофных почвах. Профиль 7 расположен на расстоянии 4 км к западу от отвала фосфогипса, он состоит из трех пробных площадей. Первая - вейниковый луг. вторая пробная площадь - ольшаник, третья - еловое кислично-зеленомошное сообщество.

ПТК на месте рекультивированных карьеров, засыпанных отвалами вскрышной породы, извлеченной при добыче фосфатного сырья, находятся на расстоянии 400 - 3400 м от отвала фосфогипса. Профиль 3 заложен на отвале вскрышной породы на расстоянии от 400 м от отвала фосфогипса, а профили 4-5 - на расстоянии более 1,5 км. Суммарно на этих трех профилях - 17 пробных площадей. Они заложены на разных элементах рельефа (в основном это вершины отвалов и склоновые фации) и в разнообразных растительных сообществах (территории, рекультивированные елью, березой; участки самозарастания; смешанные леса и луговые сообщества). Природно-антропогенные комплексы, сформированные на поверхности крупных техногенных объектов хвостохранилища (расстояние от отвала фосфогипса 200 - 600 м) и отвале фосфогипса представлены двумя эталонными площадями и профилем 1. Эталонные площади заложены на территории рекультивированного хвостохранилища. Первая эталонная площадь находится в понижении между хвостохранилищем и другими техногенными объектами месторождения. Там произрастает ивовое сообщество.

Вторая эталонная площадь находится на самом хвостохранилище и представлена березовым кипрейно-вейниковым сообществом на слаборазвитых почвах. Профиль 1 заложен на склоне отвала фосфогипса и включает в себя три пробные площади, которые отображают геохимическую катену - вершина, средняя часть склона и подножие отвала фосфогипса. В верхней части склона растительный покров отсутствует, в средней части склона сформировалось осиновое щучковое сообщество, у подножия отвала - кипрейнотростниковое сообщество на литоземах серогумусовых. Осины в средней части склона - результат рекультивации.

В таблице 1 представлено содержание подвижных форм тяжелых металлов в пробах почв. Содержание подвижных форм ТМ зависит от многих факторов, в том числе от количества осадков, и меняется от года к году более активно, чем валовое содержание элементов, тем не менее их содержание нормировано и является важным показателем экологического состояния почв. Полученные результаты сравниваются с ОДК/ПДК для почв (Главный государственный..., 2021).

Также в качестве величины для сравнения использована медиана содержания подвижных форм элементов в почвах южной тайги Баренцрегиона (Salminen et al., 2004). В целом содержание подвижных форм тяжелых металлов не превышает фоновых значений для Баренцрегиона. Характерно, что содержание железа на условно-фоновой территории выше, чем на антропогенно-нарушенных. Среднее содержание железа на техногенных объектах составляет 34 - 41 мг/кг, а на природных территориях в пять раз больше - более 207 мг/кг. Содержание бария в среднем составляет 36 мг/кг, максимальное содержание наблюдается в почвах крупных техногенных объектов и достигает 147 мг/кг. Для исследованной территории характерно повышенное содержание подвижного кадмия. Среднее содержание подвижных форм кадмия в почвах, сформированных на техногенных объектах, составляет 2 - 5 мг/кг и достигает 31,5 мг/кг. При этом локальный фон кадмия в среднем 0,06 мг/кг. Превышение содержания подвижных форм кадмия в природно-антропогенных комплексах над природными наблюдается в сотни раз. Подвижные кобальт и хром в незначительных концентрациях, не превышающих нормативы, обнаружены только в почвах крупных техногенных объектов. Установлено, что превышений ПДК на условно-фоновой территории не выявлено по всем элементам, <за исключением меди. На рекультивированных отвалах вскрышной породы есть превышения ПДК по марганцу, меди и свинцу. В почвах на отвале фосфогипса и хвостохранилище зафиксированы превышения ПДК по марганцу, меди, свинцу, никелю и цинку.

В таблице 2 и на рисунке 3 представлено валовое содержание в почвах тяжелых металлов и значения кислотности. Полученные результаты сравниваются с ОДК/ПДК для почв (Главный государственный..., 2021). Для некоторых элементов величины ПДК/ОДК зависят от механического состава и кислотности почв. По механическому составу почвы крупных техногенных объектов являются супесями, условно-фоновых территорий и рекультивированных отвалов вскрышной породы - суглинками. рНксі от 3,9 до 6,7 (от сильнокислой до нейтральной реакции) при среднем значении 4,9 характерна для почв условно-фоновых территорий, рНт от 5,7 до 6,9 при среднем значении 6,4 (от слабокислой до нейтральной реакции) - для почв крупных техногенных объектов и рекультивированных отвалов вскрышной породы. Поэтому ПДК/ОДК для кадмия, меди, никеля, свинца и цинка для этих трех групп объектов разные. Также в качестве величин для сравнения были взяты медиана содержания элемента в почвах южной тайги Баренцрегиона (Salminen et al., 2004) и зональный фон для подзолистых почв (Сает и др., 1990). На исследованной территории антропогенная деятельность приводит к подщелачиванию почв (Елсукова и др., 2020).

Во всех почвах в данном регионе наблюдается повышенное содержание бария - в среднем 530 мг/кг, что в 10 раз больше среднего содержания в почвах мира (50 мг/кг). Среднее значение на условно-фоновой территории составляет 602 мг/кг, на отвале вскрышной породы - 531 мг/кг, а на отвале фосфогипса - 400 мг/кг. Максимальное содержание наблюдается на отвале фосфогипса и достигает 877 мг/кг.