Долины и дельты крупных рек и побережья морей, как правило, территории с высокой плотностью населения. Урбанизация, развитие промышленности и транспорта, интенсификация сельского хозяйства приводят к значительной антропогенной нагрузке на пойменные и прибрежные экосистемы. Это проявляется, в частности, в том, что в ландшафты поступает значительное количество загрязняющих веществ.
Фото: Сергей Иванов, Коммерсантъ
Фото: Сергей Иванов, Коммерсантъ
Почвы выполняют важнейшую защитную функцию, играя роль барьерной среды, но в то же время, в динамичных речных и приморских ландшафтах почвы сами могут становится источниками вторичного загрязнения сопредельных компонентов экосистем.
Загрязнение является одним из наиболее значимых факторов деградации почвенных ресурсов мира наряду с ухудшением свойств почв в результате длительного сельскохозяйственного использования, эрозии, засоления, заболачивания и опустынивания. Деградация почв приводит к снижению биопродуктивности. Дикорастущая флора быстрее адаптируется к происходящим изменениям свойств почв и менее болезненно переносит стрессовые ситуации. Более чувствительно реагируют культурные сельскохозяйственные растения, что создает риски для продовольственной безопасности.
Пристальное внимание уделяется изучению тяжелых металлов и металлоидов в окружающей среде, например, хрома, марганца, никеля, меди, цинка, мышьяка, кадмия и свинца. Тяжелые металлы при высоких концентрациях проявляют токсические свойства и способны к биоаккумуляции, что представляет не только экологическую опасность, но и вызывает негативные последствия для здоровья человека — от хронических общетоксических эффектов на уровне отдельных органов и систем до увеличения риска возникновения злокачественных новообразований. Важно отметить, что тяжелые металлы, как и любые другие химические элементы, по меткому выражению В. И. Вернадского, «есть везде», поэтому для оценки загрязнения необходимо определить нормальный диапазон содержаний элементов в изучаемой природной среде, так называемый геохимический фон. Верхняя пороговая граница этого диапазона отделяет аномальные содержания элементов, на основе чего и определяется уровень загрязнения. Существуют два основных подхода к определению фона элементов в почвах, первый из которых заключается в сравнении изучаемых почв с ненарушенными природными, второй основан на методах математической статистики.
Ученые Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского Южного федерального университета провели мониторинг состояния почв нижнего Дона и побережья Таганрогского залива по содержанию тяжелых металлов. Для лабораторных исследований отбирались образцы поверхностного слоя почв (0–20 см).
Содержания тяжелых металлов определялись с помощью рентгеноспектрального анализа с использованием аттестованного отечественного оборудования. Принцип действия состоит в рентгеновском облучении образца и измерении вторичного флуоресцентного излучения на длинах волн, соответствующих исследуемым элементам, с последующим расчетом массовых долей металлов по градировочной характеристике. Данный метод современного массового элементного анализа почв наряду с атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) и масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) является наиболее распространенным в практике геохимических исследований. Его преимуществами являются простота подготовки проб для анализа, высокая разрешающая способность и достаточная точность результата.
В исследовании применялись картографические и геохимические методы и многомерный статистический анализ данных. В зависимости от пространственного распределения в почвах и источников поступления изученные элементы разделены на три группы. Выявлено, что повышение содержания хрома, никеля, меди и цинка наблюдаются в почвах вблизи крупных городов, а именно Новочеркасска, Таганрога и Азова. Повышенные содержания кадмия и свинца отмечены лишь на отдельных участках побережья Таганрогского залива, вдали от промышленных источников. Пространственное распределение марганца и мышьяка в почвах имеет переходный характер. С помощью различных геохимических показателей установлено, что в менее чем 10% проб характеризуются умеренным загрязнением отдельными элементами. Оценка суммарного загрязнения показала, что 34% изученных почв относятся к слабо загрязненным и 5% со средним загрязнением, из них только в 2,3% случаев наблюдается снижение качества почв.
С одной стороны, результаты проведенных исследований внушают умеренный оптимизм относительно состояния почв поймы одной из крупнейших рек юга России и прибрежной зоны Азовского моря. С другой стороны, они свидетельствуют о необходимости долгосрочного мониторинга почв и экосистем этого региона.
Предотвращение загрязнения почв нижнего Дона и побережья Азовского моря невозможно без контроля хозяйственной деятельности человека как на территории исследования, так и на обширных пространствах всего бассейна одной из крупнейших рек юга России.
Работы выполнены при поддержке Российского научного фонда (проект №20-14-00317).