Основными депонирующими средами урболандшафтов являются почвы и донные отложения водотоков. Цель работы - определить содержание основных химических элементов в этих компонентах городской среды, определить степень загрязнения и экологического риска. Валовое содержание элементов в почвах и донных отложениях определяли методом рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре EDX-800HS (Shimadzu). Выявлено снижение кислотности (до слабощелочной среды) и повышение содержания фосфора (до крайне высокого уровня) в почвах и донных отложениях по мере возрастания антропогенной нагрузки. В процессе урбанизации в верхних горизонтах почв в наибольшей степени накапливаются Pb, Zn, Mn, Cu, Ni, Cr, а в донных отложениях - Zn, Cu, Mn, Pb, V. Значения различных геоэкологических показателей состояния городской среды (Igeo, PI и NPI) свидетельствуют о деградации поверхностного слоя почв и сильной степени загрязнения тяжелыми металлами, загрязнение донных отложений варьирует от среднего до сильного. Показатель химического загрязнения Zc при этом характеризует уровень загрязнения почв и донных отложений как допустимый. Потенциальный экологический риск PERI на исследованной территории оценивается как незначительный, уровень экологического риска для бентосных организмов реки оценивается как средненизкий.
Идентификаторы и классификаторы
Почвы и донные отложения являются признанными индикаторами состояния экосистем городов, поскольку они являются заключительным этапом миграции загрязняющих веществ из атмосферного воздуха и окружающих территорий. Их химический состав зависит от многих факторов, но в условиях урболандшафтов решающую роль играет степень техногенной нагрузки. Являясь депонирующими средами, почвы и донные отложения способны не только закреплять и удерживать поллютанты, но также могут служить источником вторичного загрязнения окружающей среды, оказывать влияние на состояние биоты и здоровье населения (как прямое, так и опосредованное). Часто загрязнение компонентов городских водотоков ведет к перемещению поллютантов в сопредельные экосистемы. Установлено, что в городах донные отложения формируются при поступлении материала от эрозии поверхностного горизонта городских почв (24–52 %), речных берегов (18–33 %), прибордюрных отложений автомагистралей (19–22 %), сточных вод (до 18 %) [Collins, Walling, 2002]. Признание того, что почвы являются ключевым звеном в массобмене между атмосферой, растительностью, грунтовыми и поверхностными водами, создает устойчивый спрос на качественные сведения об их экологическом состоянии [Savenko, 2007; Owens, Xu, 2011; Фоновое содержание химических …, 2019; Костюкова, 2022]. Но сопряженный анализ вещественного состава этих компонентов с установлением степени экологического риска в городских экосистемах России встречается нечасто [Касимов, Корляков, Кошелева, 2017; Власов, Шинкарева, Касимов, 2019; Source identification and …, 2021], а территория российской части Дальнего Востока в этом отношении практически не исследована [Сорокина, Зарубина, 2013].
Список литературы
1. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А. В. Соколова. М.: Наука, 1975. 656 с.
2. Богданов Н. А. Анализ информативности интегральных показателей химического загрязнения почв при оценке состояния территорий // Гигиена и санитария. 2012. № 1. C. 10-13. EDN: PFQXHD
3. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России / Т. В. Прокофьева [и др.] // Почвоведение. 2014. № 10. С. 1155-1164. DOI: 10.7868/S0032180X14100104 EDN: SNWNIZ
4. Власов Д. В., Шинкарева Г. Л., Касимов Н. С. Металлы и металлоиды в донных отложениях водоемов восточной части Москвы // Вестник Московского университета. Серия 5, География. 2019. № 4. С. 43-52. EDN: QCMEMW
5. Водяницкий Ю. Н. Органическое вещество в городских почвах // Почвоведение. 2015. № 8. С. 921-931. DOI: 10.7868/S0032180X15080110 EDN: TZMCPL
6. Григорьев Н. А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: Уро РАН, 2009. 383 с. EDN: QKJCYX
7. Еремченко О. З., Москвина Н. В. Свойства почв и техногенных поверхностных образований в районах многоэтажной застройки г. Пермь // Почвоведение. 2005. № 7. С. 782-789. EDN: HSGAYJ
8. Жарикова Е. А. Тяжелые металлы в городских почвах: оценка содержания и риска // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 1. С. 164-173. DOI: 10.18799/24131830/2021/1/3009 EDN: IZRGUI
9. Касимов Н. С., Корляков И. Д., Кошелева Н. Е. Распределение и факторы аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в речных донных отложениях на территории г. Улан-Удэ //Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2017. Т. 25, № 3. С. 380-395. DOI: 10.22363/2313-2310-2017-25-3-380-395 EDN: YTYZFR
10. Костюкова М. С. Оценка современного экологического состояния почв западного побережья озера Байкал (на примере почв прибрежной части озера, дельты и бассейна реки Голоустной) // Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле. 2022. Т. 41. С. 77-93. DOI: 10.26516/2073-3402.2022.41.77 EDN: QOZBJS
11. Кошельков А. М., Матюшкина Л. А. Оценка химического загрязнения почв водоохранных зон малых рек города Хабаровска // Региональные проблемы. 2018. Т. 21, № 2. С. 76-85. DOI: 10.31433/1605-220X-2018-21-2-76-85 EDN: XSAFBZ
12. Лебедев И. В., Каманина И. З., Каплина С. П. Содержание тяжелых металлов в водотоках города Липецка // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2022. № 1. C. 74-82. DOI: 10.17308/geo.2022.1/9088 EDN: NDQART
13. Проблемы загрязнения водотоков урбанизированных территорий и пути их решения на примере реки Вторая Речка (Владивосток, Приморский край) / Т. С. Вшивкова [и др.] // Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова. 2021. № 9. С. 43-59. DOI: 10.25221/levanidov.09.06 EDN: YYGVAJ
14. Сорокина О. А., Зарубина Н. В. Содержание химических элементов в аллювиальных почвах и донных отложениях реки Уркан (бассейн реки Амур) // Почвоведение. 2013. № 6. С. 681-690. DOI: 10.7868/S0032180X13060105 EDN: PZVKHB
15. Состав и свойства донных отложений р. Мойки и Обводного канала (Санкт-Петербург) / А. Ю. Опекунов [и др.] // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7, Геология. География. 2012. № 2. С. 65-80. EDN: OZGGKD
16. Фоновое содержание химических элементов в почвах и донных отложениях севера Западной Сибири / М. Г. Опекунова [и др.] // Почвоведение. 2019. № 4. С. 422-439. DOI: 10.1134/S0032180X19020114 EDN: ZADGVN
17. Collins A. L., Walling D. E. Selecting fingerprint properties for discriminating potential suspended sediment sources in river basins // Journal of Hydrology. 2002. N 261. P. 218-244. EDN: AUBRMJ
18. Debnath A., Singh P. K., Sharma Y. C. Spatial distribution of heavy metals in the sediments of River Ganges, India: Occurrence, contamination, source identification, seasonal variations, mapping, and ecological risk evaluation // Marine pollution bulletin. 2024. N 198. P. 115910. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2023.115910 EDN: YLCYYR
19. Distribution of heavy metals in sediment cores of Lake Pamvotis (Greece): a pollution and potential risk assessment / K. Ioannides [et al.] // Environmental Monitoring and Assessment. 2015. N 187. P. 4209. DOI: 10.1007/s10661-014-4209-4 EDN: ILCFEG
20. Ecological Risk of the River Halda: A Perspective from Heavy Metal Assessment / M. A. Alam [et al.] // International journal of aquaculture and fishery science. 2022. Vol. 8. N 3. P. 066-079. DOI: 10.17352/2455-8400.000080
21. Essien J. P., Antai S. P., Olajire A. A. Distribution, Seasonal Variations and Ecotoxicological Significance of Heavy Metals in Sediments of Cross River Estuary Mangrove Swamp // Water Air and Soil Pollution. 2009. Vol. 197, N 1. P. 91-105. DOI: 10.1007/s11270-008-9793-x EDN: DFSMJG
22. Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control a sedimentological approach. Water Research. 1980. Vol. 14, N 8. P. 975-1001.
23. Heavy Metals in Sediments of Urban Streams: Contamination and Health Risk Assessment of Influencing Factors / E. Wojciechowska [et al.] // Sustainability. 2019. Vol. 1, N 3. P. 563. DOI: 10.3390/su11030563
24. MacDonald D. D., Ingersoll C. G., Berger T. A. Development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2000. N 39. P. 20-31. EDN: VXANQH
25. Metal and trace element assessments of bottom sediments from medium Tiete River basin, Sao Paulo State, Brazil: part II / D. I. T. Favaro [et al.] // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2018. N 316. P. 805-818. DOI: 10.1007/s10967-018-5821-5 EDN: HPMHGL
26. Owens P. N., Xu Z. Recent advances and future directions in soils and sediments research // Journal Soils Sediments. 2011. N 11. P. 875.
27. Organic matter and heavy metal in river sediments of southwestern coastal Korea: spatial distribution, pollution, and ecological risk assessment / H. J. Yang [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2020. N 159. P. 111466. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2020.111466 EDN: LVDJNA
28. Phosphorus-enriched soils of urban and suburban Nanjing and their effect on groundwater phosphorus / G. L. Zang [et al.] // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2001. N 164. P. 295301.
29. Pollution and ecological risk assessment of trace metals in surface sediments of the Ulsan-Onsan coast / С. I. Sun [et al.] // Journal of the Korean Society for Marine Environment and Energy. 2015. Vol. 18, N 4. P. 245-253. DOI: 10.7846/JKOSMEE.2015.18.4.245
30. Pollution indices as useful tools for the comprehensive evaluation of the degree of soil contamination. A review /j. B. Kowalska [et al.] // Environmental Geochemistry and Health. 2018. N 40. P. 2395-2420. DOI: 10.1007/s10653-018-0106-z EDN: PMPIPG
31. Savenko V. S. Chemical composition of sediment load carried by rivers // Geochemistry International. 2007. Vol. 45, N 8. P. 816-824. DOI: 10.1134/S0016702907080071 EDN: LKGTCV
32. Singovszka E., Balintova M. Enrichment Factor and Geo-Accumulation Index of Trace Metals in Sediments in the River Hornad, Slovakia // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. N 222. P. 012023. DOI: 10.1088/1755-1315/222/1/012023
33. Sojka M., Jaskula J., Siepak M. Heavy Metals in Bottom Sediments of Reservoirs in the Low-land Area of Western Poland: Concentrations, Distribution, Sources and Ecological Risk // Water. 2019. Vol. 11, N 1. P. 56. DOI: 10.3390/w11010056
34. State of the environment of urban and mining area in the Selenga Transboundary River Basin (Mongolia-Russia) / N. Kasimov [et al.] // Environmental Earth Sciences. 2016. Vol. 75, N 18. P. 1283. EDN: XFOEDP
35. Source identification and assessment of heavy metal contamination in urban soils based on cluster analysis and multiple pollution indices / H. Lee [et al.] // Journal Soils Sediments. 2021. N 21. P. 1947-1961. DOI: 10.1007/s11368-020-02716-x EDN: CRXWXO
36. The response ranges of pulmonary function and the impact criteria of weather and industrial influence on patients with asthma living in Vladivostok / L. V. Veremchuk [et al.] // Journal of Environmental Health Science & Engineering. 2020. N 18. P. 235-242. DOI: 10.1007/s40201-020-00458-z EDN: CWVVHU
37. Trace metal contamination in urban soils of China / X. S. Luo [et al.] // Science of the Total Environment. 2012. Vol. 421-422. P. 17-30. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2011.04.020 EDN: PHRBNV
38. Varol M. Assessment of heavy metal contamination in sediments of the Tigris River (Turkey) using pollution indices and multivariate statistical techniques // Journal of Hazardous Materials. 2011. N 195. P. 355-364. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2011.08.051
39. Yi Y., Yang Z., Zhang S. Ecological risk assessment of heavy metals in sediment and human health risk assessment of heavy metals in fishes in the middle and lower reaches of the Yangtze River basin // Environmental Pollution. 2011. Vol. 159, N 10. P. 2575-2585. DOI: 10.1016/j.envpol.2011.06.011
Выпуск
Другие статьи выпуска
Исследуются особенности сезонной изменчивости содержания растворенных органических веществ под воздействием процесса массового развития цианобактерий в Куйбышевском водохранилище. Использованы данные мониторинга на приплотинном плесе водохранилища в период 2017-2022 гг. Отбор проб воды осуществлялся ежемесячно с поверхностного горизонта 0,5 м. Установлено среднее годовое содержание растворенных органических веществ по следующим показателям: биохимическое потребление кислорода (1,6 мгО/дм3), перманганатная окисляемость (7,5 мгО/дм3) и химическое потребление кислорода (25 мгО/дм3). Летом 2021 г. дополнительно определялись: структура, численность и биомасса фитопланктона. Указано, что сезонная изменчивость включает четыре периода, которые отличаются направлениями изменений содержания растворенных органических веществ. Определен вклад процесса массового развития цианобактерий в формирование сезонной изменчивости содержания растворенных органических веществ. Делается вывод, что проблема органического загрязнения Куйбышевского водохранилища будет только обостряться в условиях активизации процесса массового развития цианобактерий из-за глобального потепления климата.
Разработана методика восполнения дефицита вычислительных данных за счет расширенного использования обычной продукции отечественных производителей вторичных (прошедших тематическую обработку) спутниковых данных. На основе требований нормативных документов определены комплексы критериальных измерений метеорологических показателей и показателей характеристик изменения погоды, ограничивающих или резервирующих возможностей применения государственной охраны. Сделан вывод, что большинство параметров климата, требуемых для обеспечения полетов, представлены в образцах продукции специализированных отечественных организаций. Проведена сравнительная проверка процесса обработки спутниковых данных с фактическими метеорологическими условиями. Адекватность выпускаемой тематической продукции по результатам проверок показала приемлемые показатели по точности, информативности и периодичности для практического использования при метеорологическом обеспечении государственного управления. Не разрешенным оказался вопрос с отдаленностью. Разработана методика комплексного использования спутниковой информационной продукции и ее соответствия в метеорологических условиях полетов, преимущественно для решения задач государственной авиации. Для реализации представленной методики разработана компьютерная программа.
Произведена оценка эколого-хозяйственного баланса в границах 18 административных образований, входящих в пределы трансграничного водосбора залива Петра Великого. Актуальность исследуемой проблемы обусловлена тем, что прибрежные территории, являясь весьма привлекательным объектом для хозяйственного освоения, подвергаются повышенной антропогенной нагрузке. В результате автоматической классификации спутниковых снимков Sentinel-2 была составлена карта землепользования для 18 рассматриваемых в работе административных единиц. В данной карте было отображено пространственное распределение 10 классов землепользования: водные объекты, застроенные земли, карьеры, кустарники и редколесья, леса, луга, неиспользуемые рисовые чеки, неиспользуемые сельскохозяйственные земли, рисовые чеки, а также сельскохозяйственные земли. Каждому типу землепользования была дана оценка антропогенной нагрузки по шестибалльной шкале, на основе чего были получены показатели эколого-хозяйственного баланса - коэффициенты абсолютной и относительной напряженности, площадь земель со средо- и ресурсостабилизирующими функциями, а также коэффициент естественной защищенности. Выявлено, что в целом на изучаемой территории значения эколого-хозяйственного баланса являются весьма благоприятными. Однако в пределах отдельных муниципальных образований наблюдается напряженная экологическая обстановка.
Представлены результаты исследований содержания нефтепродуктов в атмосферных осадках в 2023 г. на станциях мониторинга Южного Прибайкалья (Иркутск, Листвянка, Большие Коты, Байкальский природный биосферный заповедник). Установлено, что максимальные концентрации нефтепродуктов наблюдались в осадках осенне-зимних месяцев, что связано как с низким выпадением влаги в этот период, так и с увеличением объема нефтесодержащих выбросов во время отопительного сезона. Дана оценка степени загрязнения дождевых и снеговых вод нефтепродуктами относительно санитарно-гигиенических норм для водоемов рыбохозяйственного назначения. Выявлено максимальное повышенное содержание нефтепродуктов в осадках на станции Иркутск. В Больших Котах случаи загрязнения осадков выше принятых норм не отмечены. На станции в Байкальском заповеднике отмечено единичное превышение нормы. Оценено поступление нефтепродуктов из атмосферы на акваторию озера на уровне 200-250 т/год. Полученные результаты сопоставимы с данными государственного мониторинга оз. Байкал.
Рассматривается широкий круг вопросов по освоению ресурсов и формированию инфраструктуры лечебно-оздоровительного отдыха на территории Иркутской области. Установлено, что в настоящее время полноценно функционируют четыре санаторно-курортные зоны - Усть-Кутская, Иркутско-Черемховская, Прибайкальская и Братская. На основе актуализированной информации проведен анализ территориальной дифференциации инфраструктуры лечебно-оздоровительного отдыха в разрезе муниципальных районов, который показал приуроченность учреждений к исторически сложившимся на территории области двум основным полосам расселения вдоль основных транспортных магистралей. Проведена группировка районов по ряду показателей: транспортно-временная доступность учреждений отдыха, обеспеченность коечным фондом. В исторической ретроспективе отражены тенденции развития санаторно-курортной практики в регионе. Практическая значимость работы заключается в использовании полученных результатов для разработки стратегий социального экономического развития региона и отдельных муниципальных образований в процессе формирования соответствующих разделов региональных подпрограмм «Развитие внутреннего и въездного туризма в Иркутской области», стратегии развития санаторно-курортного комплекса Иркутской области.
Отмечается, что активное использование спутниковых снимков, географических информационных систем, методов интеллектуального анализа данных привело к появлению новых методов оценки опасности наводнений, которые обычно превосходят более традиционные подходы. Указывается, что исходными материалами для построения предикторов и оценки опасности затопления послужили данные дистанционного зондирования, полученные из следующих открытых источников: Landsat 8-OLI, снимки ASTER GDEM. Достаточная точность метода аналитической иерархии и возможность интеграции с географическими информационными системами определила широкое использование подобных подходов для оценки риска чрезвычайных ситуаций природного происхождения. Доказывается, что геопространственные технологии обеспечивают наилучший потенциал для анализа и предоставления результатов, необходимых для оперативного и эффективного принятия решений о наводнениях. Предполагается, что карты риска наводнений могут быть эффективными инструментами для снижения ущерба от природных стихий.
Приведены результаты исследования на самом низовом уровне городского деления (хороо), где четко прослеживаются зависимости между следующим факторами: изменением численности населения, плотностью населения и характером застройки. Показывается, что население города постепенно смещается в хороо с новыми многоквартирными строениями вокруг центра, где относительно хорошие социальные условия. Однако большая доля городского населения все еще остается в старых юрточных хороо с низким качеством жизни.
По результатам полевого обследования и съемки с помощью GNSS-оборудования определены некоторые морфометрические характеристики плотин (длина, высота и их соотношение) и прудов (длина), созданных евразийским бобром (Castor fiber L.) в десяти малых реках Волжско-Камского региона. Анализ бобровых плотин показал статистически значимое увеличение их высоты по мере увеличения уклонов русел рек. Критическое значение уклона русла, при котором происходит статистически значимое изменение высот бобровых плотин, составляет 1,45 %. Наибольшие средние высоты бобровых запруд приурочены к рекам, бассейны которых сложены с поверхности преимущественно суглинистыми отложениями, особенно в тех случаях, где сформированные на них почвы мало распаханы. Выявлено также статистически значимое уменьшение длины плотин и прилегающих к ним прудов с ростом уклонов рек. Критическое значение уклона русла, при котором происходит статистически значимое изменение длин бобровых плотин, изменяется от 0,54 до 1,07 % в зависимости от выбранного теста. Для длин прудов это значение составляет от 0,47 до 0,65 %. Рассмотрены внутрирегиональные изменения морфометрии указанных бобровых сооружений. Отмеченные выше особенности соотносятся с ранней стадией расселения Castor fiber L. в исследуемых реках.
Представлены результаты комплексного геоморфологического анализа типов рельефа Верхнеангарской котловины (бассейн оз. Байкал) для геоинформационной диагностики опасных гравитационных процессов. Дана физико-географическая характеристика исследуемой территории, обозначены тектонические и геологические особенности формирования рельефа. Для метрической оценки и последующего картографирования рельефа в программной среде ArcGIS на базе изолиний и отметок высот топографической основы масштаба 1:100 000 создана цифровая модель рельефа исследуемой территории и растровые покрытия морфометрических параметров уклона и экспозиции. Для геоморфометрического анализа модели рельефа выбраны пять репрезентативных полигонов, характеризующих схожие типы рельефа сводово-глыбовых гор и обладающие одинаковыми физико-географическими условиями для формирования и развития гравитационных процессов. Для визуализации каждого полигона выполнено картографирование уклона и экспозиции склонов, а также представлен космический снимок. В процессе анализа и геоморфологического дешифрирования репрезентативных полигонов установлены планово-высотные метрические параметры типов рельефа со схожими морфометрическими характеристиками, способствующие формированию и развитию опасных гравитационных процессов и определяющие условия и риски хозяйственной деятельности на горных территориях: высокогорный эрозионно-экзарационный, высокогорный денудационно-эрозионный, среднегорный эрозионно-денудационный, среднегорный денудационно-эрозионный, низкогорный денудационный.
Издательство
- Издательство
- ИГУ
- Регион
- Россия, Иркутск
- Почтовый адрес
- 664003, Иркутская обл, г Иркутск, Кировский р-н, ул Карла Маркса, д 1
- Юр. адрес
- 664003, Иркутская обл, г Иркутск, Кировский р-н, ул Карла Маркса, д 1
- ФИО
- Шмидт Александр Федорович (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@isu.ru
- Контактный телефон
- +7 (904) 1502889
- Сайт
- https://api.isu.ru