Профильное распределение комплекса загрязняющих веществ в почвах придорожных территорий Ленинградского шоссе в Московской области

Аннотация

В работе изучается профильное распределение комплекса загрязняющих веществ (ЗВ) в придорожных почвах. Исследование проводилось в Московской области на территории Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ. Отбор проб почв осуществлялся по трансекте перпендикулярно Ленинградскому шоссе на расстоянии 2 м (обочина дороги), 7 м (в понижении рельефа перед лесополосой), 50 м (поле за лесополосой) и 175 м (центральная часть поля) от дорожного полотна на глубинах 0‒5 см, 15‒20 см, 30‒35 см, 45‒50 см. Зона 2‒7 м была представлена техногенными почвами, а 50‒175 м — дерново-подзолистыми почвами сельскохозяйственного назначения. Определялось содержание тяжелых металлов (ТМ), полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), нефтепродуктов (НП), а также хлоридов (Cl‒) как ключевых компонентов противогололедных реагентов (ПГР). Проводился анализ гранулометрического состава, содержания органического углерода, рН и электропроводности почв. Установлено, что распределение различных ЗВ в почвенном профиле не было одинаковым и зависело одновременно от свойств почв, природы поллютанта и дизайна территории. Зона 2–7 м характеризовалась интенсивным загрязнением всеми поллютантами. Для ПАУ выявлен убывающий либо бимодальный характер вертикального распределения (сверху вниз); для ТМ — убывающий по Сu и Zn, а по Ni и Pb, напротив, увеличение содержания наблюдалось в нижних слоях либо было равномерно по профилю; НП характеризовались убывающим распределением, Cl– — убывающим либо бимодальным. Среди свойств почв основными факторами дифференциации распределения ЗВ в профиле были содержание органического углерода и гранулометрический состав. Превышение предельно допустимых концентраций установлено по подвижным формам Сu и Zn, содержанию НП и ПАУ. В зоне 50–175 м динамика загрязнения почвенного профиля выглядела иначе. Концентрации всех ЗВ постепенно снижались с глубиной и менялись на уровне фоновых значений. Загрязнение выявлено только в поверхностном слое почв по ПАУ, концентрации которых незначительно (до двух раз) превышали значения регионального фона. Исследование показало, что нельзя недооценивать важность изучения профильного загрязнения почв вблизи автодорог. Содержание некоторых ЗВ (Ni и Pb, ПАУ и Cl‒) может иметь сложное распределение с увеличением глубины и даже демонстрировать рост концентраций в нижних слоях почв. Также показано, что важную роль в распределении поллютантов сыграл дизайн придорожной территории. Искусственно созданное понижение в нескольких метрах от Ленинградского шоссе способно перехватывать сток поллютантов с дорожного полотна, предотвращая их миграцию на расположенные выше по рельефу сельскохозяйственные территории, а наличие живой изгороди в виде лесозащитной полосы снижало миграцию поллютантов, переносимых воздушным путем. Интенсивная седиментация ПАУ перед лесополосой привела к снижению концентрации данного ЗВ в почвах за ней почти в 20 раз. Такой дизайн территории может быть эффективным решением для защиты сельскохозяйственных полей, прилегающих к автодорогам. Однако важно отметить необходимость ремедиационных мероприятий для снижения экстремально высоких уровней поллютантов в непосредственной близости у дороги, поскольку поверхностная пыль может выступать в качестве вторичного источника загрязнения почв вблизи дорог, а также воздействовать на пешеходов и водителей.

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М., 1986. 2. Воробьева Л.А., Глебова Г.И., Горшкова Е.И. и др. Физико-химические методы исследования почв / Под ред. Н.Г. Зырина, Д.С. Орлова. М., 1980. 3. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М., 2006. 4. Г.Н. 2.1.7.2511- 09. Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М., 2009. 5. ГОСТ 26213-91. Методы определения органического вещества. М., 1991. 6. ПНД Ф 16.1:2.2.22-98. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, органогенных, органоминеральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии. М., 2005. 7. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М., 1981. 8. Федеральный закон от 22.03.2003 № 34-ФЗ «О запрете производства и оборота этилированного автомобильного бензина в Российской Федерации». 2003. https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_41429/ (дата обращения: 25.04.2025). 9. Ahmed F., Fakhruddin A.N.M., Imam M.D.T. et al. Spatial distribution and source identification of heavy metal pollution in roadside surface soil: a study of Dhaka Aricha highway, Bangladesh // Ecol. Process. 2016. Vol. 5, № 2. https://doi.org/10.1186/s13717-016-0045-5 10. Bohemen H., Janssen Van De Laak W. The influence of road infrastructure and traffic on soil, water, and air quality // Environ. Manag. 2003. Vol. 31. https://doi.org/10.1007/s00267-002-2802-8 11. Bu Q.W., Zhang Z.H., Lu S. et al. Vertical distribution and environmental significance of PAHs in soil profiles in Beijing, China // Environ. Geochem. Health. 2009. Vol. 31. https://doi.org/10.1007/s10653-008-9171-z 12. CCME (Canadian Council of Ministers of the Environment). Canadian soil quality guidelines for carcinogenic and other polycyclic aromatic hydrocarbons (environmental and human health effects). 2010. Scientific Criteria Document (revised). 13. Chen J., Wang X.J., Tao S. et al. Vertical distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils in Tianjin area // Acta Scientiae Circumstantiae. 2004. Vol. 24. 14. Dierkes C., Geiger W.F. Pollution retention capabilities of roadside soils // Wat. Sci. Tech. 1999. Vol. 39, № 2. https://doi.org/10.1016/S0273-1223(99)00024-4 15. Gałuszka A., Migaszewski Z.M., Podlaski R. et al. The influence of chloride deicers on mineral nutrition and the health status of roadside trees in the city of Kielce, Poland // Environ. Monit. Assess. 2011. Vol. 176. https://doi.org/10.1007/s10661-010-1596-z 16. Grimmer G. Environmental carcinogens: polycyclic aromatic hydrocarbons. Chemistry, occurrence, biochemistry, carcinogenicity. CRC Press, 2017. 17. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. Boca Raton, 2011. 18. Kluge B., Wessolek G. Heavy metal pattern and solute concentration in soils along the oldest highway of the world – the AVUS Autobahn // Environ. Monit. Assess. 2012. Vol. 184. https://doi.org/10.1007/s10661-011-2433-8 19. Laumbach R., Kipen H. Respiratory health effects of air pollution: update on biomass smoke and traffic pollution // J. Allergy Clin. Immunol. 2012. Vol. 129, № 1. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2011.11.021 20. Leopold K., Denzel A., Gruber A. Mobility of traffic-related Pd and Pt species in soils evaluated by sequential extraction // Environmental Pollution. 2018. Vol. 242, Part B. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.07.130 21. Li F., Zhang Y., Fan Z., Oh K. Accumulation of de-icing salts and its short-term effect on metal mobility in urban roadside soils // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2015. Vol. 94. https://doi.org/10.1007/s00128-015-1481-0 22. Lisovitskaya O.V., Mozharova N.V. The effect of hydrocarbon contamination on the accumulation of lipids in soils // Eurasian Soil Science. 2013. Vol. 46. https://doi.org/10.1134/S1064229313060057 23. Maliszewska-Kordybach B., Smreczak B., Klimkowicz-Pawlas A. et al. Monitoring of the total content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in arable soils in Poland. Chemosphere // 2008. Vol. 73, № 2. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.07.009 24. Morin G., Ostergren J.D., Juillot F. et al. XAFS determination of the chemical form of lead in smelter contaminated soils and mine tailings: importance of adsorption processes // American Mineralogist. 1999. Vol. 84, № 3. https://doi.org/10.2138/am-1999-0327 25. Mykhailova L., Fischer T., Iurchenko V. Distribution and fractional composition of petroleum hydrocarbons in roadside soils // Applied and Environmental Soil Science. 2013. Vol. 2013. https://doi.org/10.1155/2013/938703 26. Nikiforova E.M., Kosheleva N.E., Vlasov D.V. Monitoring of snow and soils salinization by de-icing compounds in Eastern administrative okrug of Moscow // Fundamental Research. 2014. № 11. 27. Nikolaeva O., Rozanova M., Karpukhin M. Distribution of traffic-related contaminants in urban topsoils across a highway in Moscow // J. Soils Sediment. 2017. Vol. 17. https://doi.org/10.1007/s11368-016-1587-y 28. Sadiktsis I., Bergvall C., Johansson C. et al. Automobile tires – a potential source of highly carcinogenic dibenzopyrenes to the environment // Environ. Sci. Technol. 2012. Vol. 46, № 6. https://doi.org/10.1021/es204257d 29. Shamali De Silva, Andrew S. Ball, Trang Huynh. et al. Metal accumulation in roadside soil in Melbourne, Australia: Effect of road age, traffic density and vehicular speed // Environmental Pollution. 2016. Vol. 208, Part A. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.09.032 30. Takada H., Onda T., Harada M., Ogura N. Distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in street dust from Tokyo metropolitan area // Science Total. Environ. 1991. Vol. 107. https://doi.org/10.1016/0048-9697(91)90249-E 31. Wawer M., Magiera T., Ojha G., Appel E., Kusza G., Hu Sh., Basavaih N. Traffic-related pollutants in roadside soils of different countries in Europe and Asia // Water Air Soil Pollut. 2015. Vol. 226, № 216. https://doi.org/10.1007/s11270-015-2483-6 32. Werkenthin M., Kluge B., Wessolek G. Metals in European roadside soils and soil solution—a review // Environ. Pollut. 2014. Vol. 189. http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2014.02.025 33. WHO (World Health Organization). Air quality guidelines for Europe. WHO Regional Publications. European Series. № 91. 2000. 34. WHO (World Health Organization). Health-effects of Transport-related Air Pollution / M. Krzyzanowski, B. Kuna-Dibbert, J. Schneider (eds). 2005. https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/328088/9789289013734-eng.pdf?sequence=3&isAllowed=y (дата обращения: 18.05.2025). 35. WHO (World Health Organization). Health risks of heavy metals from long-range transboundary air pollution. World Health Organization. Regional Office for Europe, Denmark. 2007. 36. Wilcke W. Global patterns of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soil // Geoderma. 2007. Vol. 141, № 3–4. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2007.07.007 37. World reference base (WRB) for soil resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps (4th ed.). International Union of Soil Sciences, 2022. 38. Yunker M.B., Macdonald R.W., Vingarzan R., Mitchell R.H., Goyette D., Sylvestre S. PAH in the Fraser River Basin: a critical appraisal of PAH ratios as indicators of PAH source and composition // Org. Geochem. 2002. Vol. 33, № 4. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(02)00002-5 39. Zechmeister H.G., Hohenwallner D., Riss A., Hanus-Illnar A. Estimation of element deposition derived from road traffic sources by using mosses // Environ. Pollut, 2005. Vol. 138, № 2. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2005.04.005 40. Zehetner F., Rosenfellner U., Mentler A., Gerzabek M.H. Distribution of road salt residues, heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons across a highway-forest interface // Water Air Soil Poll. 2009. Vol. 198. https://doi.org/10.1007/s11270-008-9831-8