Ландшафтно-геохимические исследования.
Город Пикалево расположен в юго-восточной части Ленинградской области, на территории Бокситогорского района, в 45 километрах от Бокситогорска по автомобильному шоссе, у железнодорожной станции Пикалево-II. Площадь территории, подведомственной городу - 38,1 квадратных километров (0,04% территории Ленинградской области). Численность постоянного населения на 1 января 2002 года составила 25,6 тысяч человек (1,6% населения Ленинградской области). Расстояние от Пикалева до Санкт-Петербурга - 246 км.
Город расположен на склонах Тихвинской гряды. Большая часть территории города находится на высотных отметках 170-180 метров над уровнем моря, занимая одно из самых высоких положений в рельефе Ленинградской области. Недалеко от станции Пикалево находится известковый рудник с дробильно-сортировочной фабрикой. Около Пикалева на реке Рядань построена плотина, образовавшая водохранилище.
Основу экономики г. Пикалево составляют цветная металлургия, лесная и деревообрабатывающая промышленность. Главные промышленные предприятия города - ОАО ПО "Глинозём" (переработка нефелинового концентрата с Кольского полуострова), в состав которого входят цементный завод, шиферный завод и теплоэлектроцентраль; завод железобетонных изделий.
Исследуемая площадь представляет собой территорию города Пикалево, включая весь жилой массив, промышленную зону, железнодорожную станцию Пикалево-1, и ограничена с северо-востока железнодорожными путями Санкт-Петербург-Вологда, с юго-запада – водохранилищем и рекой Рядань. Общая площадь обследования составила 14,84 км2. Территория обследования представлена на 20% селитебным типом ландшафтов: зонами жилой застройки и рекреационными зонами. Промышленные и дорожные ландшафты примыкают к жилой зоне с севера. Источники интенсивного техногенного воздействия на данной территории распределены неравномерно: промышленные объекты сконцентрированы в основном в северной части города; транспортные магистрали представлены коридором автотрассы и железнодорожной ветки Санкт-Петербург - Вологда.
Естественный почвенный покров в пределах города в значительной степени замещен на сложную смесь привозных и «искусственных» грунтов, которые за продолжительный период времени обогатились, кроме того, золовой составляющей. Поэтому для обозначения этих образований в дальнейшем используется термин «почво-грунты», которые по своему составу наиболее близки песчаным разностям дерново-подзолистых почв.
Tехногенные ландшафтыс учетом особенностей техногенного вида миграции для г. Пикалево можно подразделить на следующие группы: сельскохозяйственные, селитебные, промышленные, дорожные, свалочные.
Селитебныеландшафты на обследованной площади включают зоны жилой застройки, составляющие около 20% от площади работ и незначительные рекреационные зоны, представленные небольшими скверами.
Промышленные ландшафты занимают значительную часть (около 29%) обследованной территории и представлены единой промышленной зоной, расположенной к северу и к северо-востоку от жилой зоны.
Техногенное поступление химических элементов в окружающую среду из промышленных зон происходит за счет производственных отходов, дымов и выбросов в атмосферу, потерь при погрузке и транспортировке сырья, из водных растворов, из-за диффузии и простейшего химического перемещения из зон складирования и утилизации материалов и отходов.
Транспортные ландшафты представлены автомобильными и железными дорогами, и сопровождающими их дренажными системами. Их отличительной особенностью является значительная протяженность при малой ширине. Этот тип ландшафтов пересекает остальные и, следовательно, характеризуется сложным набором элементов-загрязнителей.
На исследованной территории дорожные ландшафты протягиваются в виде коридора с северо-запада на юго-восток и составляют около 27% от площади работ. Ландшафты железных дорог представлены веткой Октябрьской железной дороги, ограничивающей участок с северо-востока. Большая доля поступлений химических элементов в почвы на территории железных дорог связана с потерями при транспортировке и перегрузке сырья, вследствие чего могут появляться локальные аномалии элементов-загрязнителей с очень высокими концентрациями, однако, ввиду того, что рассматриваемая ветка характеризуется низким грузооборотом и эксплуатацией преимущественно электровозного парка, влияние этого фактора незначительно.
Автотранспорт наряду с промышленными предприятиями является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Автомобильная дорога с примыкающей полосой - это ландшафт, в котором за счет выхлопных газов и других воздействий автомашин меняется состав атмосферы, почв, растений. Воздействие автомагистралей распространяется на всю обследуемую территорию, однако, наибольшее воздействие все-таки происходит вдоль автомагистралей с наиболее интенсивным (особенно грузовым) движением. Крупными автомагистралями на обследованной площади являются улица Советская и Ленинградское шоссе.
Свалочные ландшафтыпредставлены городской свалкой, комплексом водоочистных сооружений, находящихся в западной части участка, а также отвалами переработанной породы на ПО «Глинозем», находящимися в северо-восточной части участка. Общая площадь свалочных ландшафтов составляет 18% обследованной территории.
Сельскохозяйственные ландшафтыпредставлены двумя сходными по виду землепользования территориями – дачными массивами на юго-востоке города и деревенскими северо-западными окраинами города. Эти ландшафты занимают 6% обследованной территории. Техногенное поступление в почвы целого ряда элементов в сельскохозяйственных ландшафтах связано с внесением минеральных и органических удобрений. Верхний горизонт почв на приусадебных участках подвергается постоянному техногенному механическому перемешиванию в результате перекапывания, при этом происходит усреднение содержаний элементов, находящихся в почвах, увеличивается возможность взаимодействия с водами и вероятность перехода части элементов из минеральной формы в водные растворы.
Загрязнение почво-грунтов тяжелыми металлами.Статистические характеристики распределения содержаний элементов в почвах обследованной части г. Пикалево приведены в таблице 32, на основании которой можно констатировать крайне неравномерное распределение содержаний свинца, цинка, кадмия ртути и меди, и плащеобразном характере загрязнения большей части остальных элементов.
Ряд накопления для почв города Пикалево в целом имеет вид:
Cr6 – Mn4 -(Cd, Cu, Sr)3 – (Hg, Pb, As, Zn, Sb, V, W)2.
Следует обратить внимание на коэффициенты вариаций, фиксирующие неоднородность выборок – то есть равномерность или неравномерность загрязнения. Например, для большей части элементов 1-го класса опасности величина коэффициента превышает 1 и свидетельствует о наличии локальных пятен с высокими содержаниями при средних содержаниях на большей части территории.
В Таблице 32 приведены коэффициенты концентраций и вариаций химических элементов раздельно по типам геохимических ландшафтов (видам использования). На основании этой таблицы видно, что ряды накопления для различных типов ландшафтов города имеют вид:
сельскохозяйственный: Cr3 – Mn4 – V3 -(As, Zn, Mo, Cu, Sb)2
селитебный: Сr5 – Mn4 – (Hg, Cd, Zn, Mo, Cu, Sb)3 – (Pb, V, Sr)2
транспортный: Сr7 – Mn6 – Cu5 –Sr4 -Mo3 -(Hg, Pb, Cd, Zn, Sb, V, Ba)2
промышленный: Cr8 – (Pb, Mn)4 –(Hg, Cu, Sb, Sr)3 – (As, Zn, Ni,)2
свалочный: (Cr, Cu)8 – (Cd, Mn, Sr)4 –(As, Sb, Ba)3 – (Hg, Zn, Mo, V)2
Таблица 32
Статистические значения содержания тяжелых металлов в почвах города Пикалево (n=150) (в мг/кг)
| Элемент | Фонов.значение | Минимальное | Максимальное | Среднее |
| элементы 1 класса опасности | ||||
| Hg | 0,03 | 0,01 | 0,71 | 0,07 |
| Pb | 19,11 | 4,00 | 679,60 | 33,61 |
| As | 2,62 | 1,50 | 46,00 | 5,05 |
| Cd | 0,17 | 0,025 | 3,17 | 0,46 |
| Zn | 43,1 | 15,0 | 1000,0 | 100,6 |
| элементы 2 класса опасности | ||||
| Ni | 15,3 | 5,0 | 150,0 | 19,6 |
| Co | 4,1 | 2,5 | 15,0 | 5,3 |
| Cr | 12,5 | 0,0 | 500,0 | 74,6 |
| Mo | 1,08 | 0,5 | 5,0 | 2,65 |
| Cu | 18,0 | 1500,0 | 58,92 | |
| Sb | 0,15 | 0,07 | 2,35 | 0,36 |
| элементы 3 класса опасности | ||||
| Mn | 117,7 | 150,0 | 3000,0 | 508,3 |
| V | 16,2 | 5,0 | 100,0 | 36,22 |
| Sr | 111,0 | 66,6 | 1500,0 | 292,43 |
| Ba | 202,0 | 66,6 | 2000,0 | 225,71 |
| W | 1,0 | 0,66 | 10,0 | 1,53 |
| прочие элементы | ||||
| Ti | 1522,0 | 30,0 | 4000,0 | 1728,17 |
| Zr | 139,8 | 50,0 | 300,0 | 147,41 |
| Nb | 5,4 | 3,84 | 16,66 | 6,04 |
| Ag | 0,01 | 0,02 | 3,0 | 0,08 |
| Sn | 1,37 | 0,5 | 30,0 | 2,33 |
| Ge | 0,59 | 0,38 | 2,0 | 0,64 |
| Ga | 11,0 | 1,5 | 41,66 | 5,42 |
| Be | 0,7 | 0,76 | 3,0 | 1,27 |
| Y | 16,7 | 4,16 | 41,66 | 14,52 |
| P | 302,9 | 150,0 | 10000,0 | 642,30 |
| Li | 15,8 | 5,0 | 70,0 | 21,18 |
| Bi | 0,19 | 0,05 | 1,28 | 0,13 |
| Tl | 0,29 | 0,11 | 3,35 | 0,39 |
| Zc | 3,20 | 104,48 | 24,13 |
Рассматривая поведение химических элементов в различных типах ландшафтов можно отметить следующие закономерности:
1. Во всех типах ландшафтов города Пикалево отмечаются повышенные коэффициенты концентрации хрома и марганца, и во всех, кроме, сельскохозяйственных –меди.
2. Жилой тип ландшафта аналогичен транспортному по значениям концентраций свинца и кадмия, что, по-видимому, связано с тем, что отдельные транспортные магистрали в черте города Пикалево проходят вблизи жилых массивов.
3. Наименее подвержены загрязнению тяжелыми металлами сельскохозяйственные ландшафты г. Пикалево, представленные деревенскими массивами в северо-западной части контура обследования, а также дачными массивами в юго-восточной части. В них наблюдаются более низкие и равномерные содержания тяжелых металлов, чем в остальных видах ландшафтов.