В настоящее время придается большое значение оценке техногенного загрязнения объектов окружающей среды, что имеет прямое отношение к здоровью человека. Главные промышленные источники загрязнения размещены, как правило, в городах, поэтому в Декларации МСОП, принятой на XV конгрессе почвоведов (г. Акапулько, Мексика) в 1994 году, к числу приоритетных направлений отнесено изучение экологической обстановки на городских территориях.
Почвы являются накопителем токсичных техногенных веществ и одновременно стартовым звеном в их перемещении в сопредельные среды - воздушную и водную, а также по пищевым цепочкам. Среди загрязняющих почву химических компонентов особо опасны тяжелые металлы, избыточное поступление которых в живые организмы инактивирует физиологически важные органические соединения.
Поскольку тяжелые металлы поступают в организм человека в основном с растительной пищей, а обогащение последней происходит главным образом из почвы, почвенно-агрохимические исследования на техногенно загрязненных территориях приобретают важность, особенно в местах, где население питается в течение многих лет преимущественно продуктами растениеводства.
Поступившие в организм человека тяжелые металлы выводятся очень медленно. Они способны к накоплению главным образом в почках и печени. В связи с этим растительная продукция даже со слабозагрязненных почв способна вызвать кумулятивный эффект - постепенное увеличение концентрации тяжелых металлов в организме человека.
В данной работе предпринята попытка экологической оценки размещения садово-огородных участков и дачных хозяйств в черте города Вологды. Оценка подразумевает выяснение опасности выращивания пищевых культур в городской черте в связи с загрязнением почв тяжелыми металлами. Выполнению работы способствовали две причины. Во-первых, в течение последнего времени регистрируется интенсивное развитие приусадебного хозяйства городского типа, в том числе и в форме разовых или двух-трехлетних посадок картофеля на свободных землях в городской черте. Во-вторых, появились результаты исследования состояния почв города, полученные при выполнении программы "Экология г. Вологды"1.
Все территориальные структуры подразделяются на городские и сельскохозяйственные. При этом городские ландшафты исторически всегда вписывались в сельскохозяйственные. Но в последнее время в промышленно развитых городах отмечается ситуация, когда сельскохозяйственный ландшафт "пытается втиснуться" в городской. В связи с этим одной из характерных черт развития города Вологды (а также и многих других городов) в последние десятилетия является образование сети дачных и садово-огородных хозяйств. Постоянно увеличивается количество осваиваемых под огородничество земель, а также идет расширение площадей садоводческих товариществ (например, "Дренаж", "Швейник" и другие в районе деревни Доронино).
Результаты социологического исследования "Мониторинг общественного мнения", проведенного Вологодским центром гуманитарных исследований и консультирования "Развитие" (телефонное интервьюирование 300 человек), показали высокую заинтересованность вологжан ведением приусадебного хозяйства. 48 процентов опрошенных имеют дачные участки, 9,9 процента - огороды и 1 процент - частный дом в городе. В первую очередь приусадебные хозяйства используются для выращивания продуктов питания (82 процента опрошенных), из них для 63,7 процента населения выращенные продукты составляют существенную часть рациона, а для 18,3 процента - данная продукция является дополнением к столу. Лишь 15 процентов опрошенных вологжан используют дачу для отдыха2.
Приведенные выше данные позволяют говорить о формировании своеобразного типа "городского крестьянина". Эта категория граждан тяготеет к земле, а земельные участки использует не столько для отдыха, сколько для занятия огородничеством и садоводством. К этому их вынуждают невысокий уровень жизни и стремление сократить расходы на те продукты питания, которые можно вырастить самому: картофель, свеклу, морковь, капусту, лук и др. Но не все "городские крестьяне" осознают проблему увеличения техногенного пресса на городские земли и в связи с этим не принимают во внимание возможно высокое содержание в почвах тяжелых металлов. Техногенные элементы из почвенных растворов передаются по пищевой цепочке человеку, который в данной ситуации является замыкающим звеном и накопителем техногенных элементов, что может привести к возникновению различного рода заболеваний и сокращению продолжительности жизни.
Территориальная структура приусадебных участков за последние годы существенно изменилась. Тем не менее в городской черте выявлены три постоянные категории земель под посадки пищевых культур:
- огороды в массивах старой деревянной малоэтажной городской застройки и в деревнях, включенных в городскую черту;
- садово-огородные участки или дачи;
- свободные площадки в городе, неофициально или полуофициально осваиваемые под посадки картофеля и овощных культур.
Ретроспективный анализ позволил определить общие направления в изменении географии приусадебных хозяйств Вологды. В 1987 году (рис.1) среди возделываемых участков в городе явно преобладали (примерно 60 процентов) земли, относящиеся к первой категории пользования. Деревянные дома с садово-огородными хозяйствами были практически во всех районах города: в Прилуках, в Лукьянове, по рекам Содеме, Шограшу и Вологде, на улицах Южакова, Гагарина, Дзержинского, Текстильщиков, Воровского, Пролетарской, Саммера и Мудрова, а также в центральной части Вологды. Отмечается скопление деревень на юго-западной и южной окраинах города: Охмыльцево, Чернышово, Сорошнево, Родимцево, Бурцево, Чертяково, Сметьево, Емельянове, Евково, Щеглино. На северо-востоке расположены Баранково и Доронино; на севере - Рыбкино и Ершово.
Рис. 1
Дачные участки занимали меньшую площадь и были сосредоточены небольшими массивами по периферии города: районы Кувшиново, Лукьяново, около деревень Доронино и Баранково, а также по улице Ленинградской. Земли третьей категории пользования (неофициальные посадки картофеля и овощных культур) размещены были в основном по берегам рек (Вологда, Содема, Шограш), вдоль железнодорожного полотна (район Горки) и автомобильных дорог (Пошехонское, Ленинградское шоссе), а также во внутриквартальных участках (район Можайского, Заречья).
Таким образом, характерной чертой 1980-х годов являлась практически повсеместная деятельность вологжан, связанная с возделыванием земли и выращиванием продуктов питания внутри города.
К 1991 году (рис. 2) наблюдается общая тенденция сокращения количества деревянных домов с садово-огородными участками, а также снижения в оставшихся деревнях числа дворов до 6-8 в каждой. И, наоборот, характерна тенденция увеличения площадей, занятых под дачи и неофициальные посадки картофеля.
Рис.2
В целом районы расположения деревянных домов с огородами остаются те же, но снижается их количество (сносятся и заменяются каменными строениями). Лишь в центре города отмечается почти полное отсутствие земель пользования первой категории. Дачные массивы разрастаются по площади и по числу садоводческих товариществ. Наряду с этим появляются новые территории, занятые под дачи: районы Лоста, Прилуки, около деревень Абрамцево, Ананьино, вдоль железнодорожного полотна в районе деревни Горка. Отмечается наличие широкой полосы неофициальных посадок картофеля по Пошехонскому шоссе, вблизи нового района Бывалово.
На период 1999-2001 годов (рис. 3) сохраняются прежние тенденции. Отличительной чертой является сокращение площади возделываемых земель всех категорий в центральной части города (как Правобережья, так и Левобережья) и одновременное усиление сельскохозяйственной значимости городской периферии.
Рис.3
Таким образом, можно говорить о следующих процессах в эволюции приусадебного хозяйства города Вологды:
- идет уменьшение доли садово-огородных хозяйств в массивах старой деревянной малоэтажной городской застройки и в деревнях, включенных в городскую среду;
- наблюдается увеличение числа и площадей ареалов, занятых дачными участками и свободными площадками, неофициально или полуофициально используемыми под посадки картофеля и овощных культур;
- происходит смещение всех категорий возделываемых земель из центра города на его периферию. На настоящий момент центральная часть города, являясь наиболее застроенной и освоенной, практически не имеет "сельскохозяйственных угодий".
Экологическое состояние городской среды определяется многими факторами, например, наличием многоотраслевого промышленного комплекса, транспорта - автомобильного и железнодорожного, густотой транспортной сети и т.д. Все отдельные источники загрязнения - локальные (точечные) и линейные можно объединить в зону техногенного влияния города на окружающую среду3. Такое влияние города сказывается далеко за его пределами, а граница техногенного влияния города не совпадает с его административной границей и часто выходит за ее пределы4. При наложении границы техногенного влияния городской среды на размещение современной сети приусадебных участков видно, что значительная часть возделываемых земель входит в зону влияния города или вплотную примыкает к ней.
В благоприятном положении оказались только массивы дачных участков в Кувшинове, Баранкове, Доронине и урочище Кирики-Улиты. В Лукьянове и Лосте часть дач попала в зону техногенного влияния города. Особенно неблагоприятное расположение имеют дачные участки в районе Окружного шоссе и вдоль железнодорожного полотна, где наблюдается высокая интенсивность движения транспорта. Старые деревянные дома с огородами находятся в худшем положении. Значительная их часть расположена в районе улиц Гагарина, Ярославской, в восточном Заречье и в поселке Водников. Отдельно стоящие деревянные дома встречаются в центре города - улицы Кирова, Герцена. Эти дома находятся в зоне промышленного загрязнения, и выращивание здесь продуктов питания небезопасно.
Небольшие деревни - Охмыльцево, Чернышево, Чертяково, Сметьево и др. - обычно насчитывают 3-7 домов с огородами. Большая часть деревень лежит на границе зоны техногенного влияния города. Деревня Говорово в связи с разрастанием города оказалась окруженной каменными строениями.
Свободный захват земель горожанами производится вблизи собственного жилья, в полосе отвода железнодорожного полотна, по берегам малых рек (Содема, Шограш и Хрулев ручей), впадающих в реку Вологду, а также вдоль автодорог. Особенно опасно размещение огородов вдоль Окружного и Старого шоссе, а также вдоль железнодорожного полотна, так как здесь наблюдается интенсивное загрязнение близлежащих территорий постоянно движущимся транспортом. Несмотря на заметную тенденцию смещения огородов из центральной части города на его периферию, скорость разрастания зоны геохимического загрязнения городской среды все же оказывается выше, и огороды вновь попадают под влияние города.
Тем не менее создание сети садово-огородных хозяйств позволяет рассмотреть особую структуру выгод для хозяйства и социальной сферы города:
- экономические выгоды - садовый участок является альтернативным, а для многих категорий горожан и значительным источником сельхозпродукции;
- социальные выгоды - дачное хозяйство относится к сфере рекреации, обеспечивая гарантированный летний семейный отдых;
- морально-нравственные - владение участком укрепляет общественный статус семьи, дачник получает удовольствие от работы на свежем воздухе, проходя цикл психофизической реабилитации.
При выполнении целевой комплексной программы "Экология г. Вологды" в 1991-1994 годах были выявлены специфические особенности почв города5. Обращает на себя внимание тот факт, что почвы города Вологды имеют тысячелетнюю историю освоения, прошли эволюцию от типичных подзолистых почв к дерново-подзолистым и дерновым. В настоящее время, в связи с интенсивным воздействием человека на почвенный покров, возник новый дерновый тип со своеобразным почвообразовательным процессом. Однако современные почвообразующие процессы не сформировали пока морфологически четко выраженного профиля - он как бы "растворен" в неорганизованной массе наносов и мусора, то есть почвы городов находятся на разных эволюционных стадиях.
На территории города Вологды выделены следующие типы почв:
- дерновые мощные антропогенно сильноизмененные почвы (А1&;gt;80 см) распространены в центральной части города и приурочены к территориям наиболее раннего освоения;
- дерновые среднемощные антропогенно среднеизмененные насыпные почвы (А1=40-80 см) неширокой полосой окаймляют дерновые мощные разновидности;
- дерновые маломощные антропогенно слабоизмененные (А1=40 см) распространены на расстояние 1-2 километра от центра города, неширокой полосой сопровождают дерновые среднемощные разновидности;
- дерново-слабоподзолистые антропогенно почти не измененные суглинистые почвы (А1&;lt;10 см) распространены в южной и юго-восточной частях города, реже - в пределах урбанизированных территорий;
- дерново-среднеподзолистые антропогенно неизмененные суглинистые почвы приурочены к склонам водоразделов, поэтому не встречаются в восточной и северо-восточной частях города.
Необходимо отметить, что в профиле почв центральной части города обнаруживаются слои искусственного происхождения, скелетный материал представлен большим количеством строительного и бытового мусора (кирпичная крошка, битое стекло, уголь, древесные остатки и др.). К отрицательным формам рельефа, где близко залегают почвенно-грунтовые воды, приурочены болотные и полуболотные почвы. При избыточном увлажнении таких почв основная масса химических соединений из окисных форм переходит в закисные. Распространены они восточнее Льнокомбината, севернее деревни Доронино и небольшими участками восточнее деревни Ананьино.
По механическому составу наиболее легкие (песчаные и супесчаные) почвы сосредоточены в северо-западной части Вологды (район Кувшинова), в поймах рек Вологды, верховий Содемы и Шограша. Близкие к суглинкам почвы встречаются в центральной части города, легко- и среднесуглинистые преобладают в южной части города (район Бывалово, деревня Сметьево). Наиболее тяжелые по механическому составу (глинистые и тяжелосуглинистые) почвы приурочены к западной части кольцевой дороги, далее на восток к стадиону "Локомотив".
Гумус играет огромную роль в ограничении поступления загрязняющих веществ в растения городских биоценозов. Дерновые мощные почвы центральной части города приобрели характер черноземовидных и имеют нейтральную реакцию среды (pН=4,1-5,2). По окраинам городских территорий содержание гумуса в почвах колеблется от 2,5 до 5,0 процента, так как среда меняется в сторону подкисления за счет меньшего антропогенного воздействия. Низкое содержание гумуса характерно для северо-запада городской территории.
Таким образом, поскольку на пути техногенного потока в почвенном профиле наблюдается смена кислой среды нейтральной или щелочной, происходит формирование своеобразного щелочного геохимического барьера техногенного происхождения. Происходящее при этом изменение условий миграции элементов в почвах имеет серьезные последствия. На нейтральных геохимических барьерах накапливаются цинк, медь, кобальт, свинец, кадмий, а на кислых осаждаются аниногенные элементы - мышьяк и молибден. Тяжелые металлы накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Среди тяжелых металлов наиболее токсичны цинк, свинец, кадмий, ртуть и др.
Оценивая содержание тяжелых металлов в почве города Вологды (табл. 1), можно сказать, что большая часть территории имеет опасные уровни загрязнения. Так, обнаружено6 повышенное по сравнению с фоновым содержание некоторых тяжелых металлов: марганца и кобальта - в 1,5-2 раза; цинка, никеля и кадмия - в 2-3 раза, меди - в 2-4 раза, свинца в 5-7 раз. Следует отметить, что содержание некоторых металлов в почвах города превышает и ПДК: по свинцу - в центре города и вдоль улицы Чернышевского; вдоль железной дороги - по цинку; в Заречной части города, в долинах рек Шограш и Вологда, в районе юго-восточного промузла - по меди. Фактически все городское пространство представляет собой обширную геохимическую аномалию, выходящую за официальную границу города.
Наиболее загрязненными оказываются почвы в районе улицы Чернышевского, между улицей Гагарина и железной дорогой, в районе путепровода на улицу Конева. Вся центральная часть города находится в границах ареала, где надфоновые значения имеют несколько металлов. Локальные геохимические аномалии зафиксированы в нескольких местах города: в районе старых свалок между улицей Клубова и Ленинградским шоссе и в Можайском микрорайоне у перекрестка Пошехонского шоссе и улицы Петина; в районе областной больницы на Пошехонском шоссе и на улицах Новгородской и Казакова; в районе улицы Элеваторной; в районе Рыбкино - Прилуки - Слобода; вдоль железной дороги от Головино до Горки; в долине реки Шограш полосой от урочища Кирики-Улиты до Евкова.
Таким образом, в городе Вологде складывается неблагоприятная ситуация по загрязнению почв тяжелыми металлами. Необходимо также учитывать суммарное воздействие загрязнителей, которое может носить необратимый характер. На большей части городских земель не рекомендуется производить посадки картофеля и овощных культур, так как высока степень опасности накопления тяжелых металлов растениями, употребляемыми затем в пищу местным населением. Подвижность тяжелых металлов в почве и их поступление в растения очень изменчивы и зависят от вида растений, климатических и почвенных условий, изменяя которые можно влиять на накопление тяжелых металлов в растительной продукции.
В ряду приоритетных следует назвать следующие мероприятия по снижению уровня доступных для растений токсикантов.
1. Как правило, токсичные микроэлементы содержатся в верхних горизонтах почвы. В связи с этим рекомендуется глубокая вспашка почвы с целью ее перемешивания с нижними слоями и "биологического разбавления".
Таблица 1
СОДЕРЖАНИЕ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ГОРОДА ВОЛОГДЫ
(по результатам обследования 1991-1994 гг.)
Параметры оценки |
Фоновое содержание, мкг/кг |
Пределы содержания, мкг/кг |
Районы максимальной концентрации |
Районы средней концентрации |
Металлы |
||||
Цинк |
40 |
20,0-60,0 |
Центральная часть города |
Террасы южной части города, частично -
правый берег Вологды, район Бывалово |
Медь |
10 |
5,0-50,0 |
Центральная и привокзальная части
города |
Левый берег Вологды от Прилук вдоль
железной дороги к улице Петина, окраины
города, районы Лукьяново и Кувшиново |
Марганец |
200 |
60,0-660,0 |
Центральная часть города |
Южная и западная части города |
Свинец |
8 |
5,0-40,0 |
Вдоль улиц центральной части города |
В удаленных от дорог местоположениях |
Никель |
10 |
5,0-81,0 |
Вдоль железной дороги |
Центральный, Заречный |
Кобальт |
6,5 |
1,7-14,3 |
Участок между ул. Клубова и
Ленинградским шоссе |
Участок между Ленинградским шоссе и ул.
Ленинградской, 6-й микрорайон |
Хром |
40 |
16.8-66,0 |
Вдоль дорог с интенсивным движением
транспорта |
Прилуки, Кувшиново, Лукьяново,
Восточное Заречье |
Кадмий |
0,35 |
0,16-1,1 |
Вдоль улиц с троллейбусными линиями в
районе станции Рыбкино |
Восточное Заречье, Ковырино |
2. Известкование кислых почв, глинование и внесение органических удобрений снижают подвижность тяжелых металлов и их токсическое действие на почвенную биоту и растения. Но при этом подвижность ртути, кадмия, свинца, цинка, меди, никеля, хрома уменьшается, а мобильность молибдена, мышьяка, селена возрастает. В случае загрязнения почв молибденом, мышьяком и селеном известкование почв противопоказано, необходимо проводить их закисление.
3. Целесообразно регламентирование вносить фосфорные удобрения С целью увеличения содержания в почве фосфорнокислых солей тяжелых металлов, характеризующихся низкой растворимостью.
4. К снижению подвижности токсичных элементов приводит внесение органических удобрений, в первую очередь фторокомпостов, сидератов, соломы, увеличивающих содержание гумуса в почве.
5. Для выращивания на участках с повышенным содержанием тяжелых металлов необходим подбор сельскохозяйственных культур, устойчивых к загрязнению. Различную толерантность к металлам проявляют не только растения разных семейств, но и разные сорта одного вида.
6. Следует применять специальные способы приготовления продуктов питания из овощей, выращенных на загрязненных почвах, так как в процессе приготовления пищи тяжелые металлы частично теряются. Даже простое мытье зеленых культур позволяет удалить значительную часть атмосферной пыли. Некоторое количество металлов удаляется при снятии кожуры с картофеля и овощей. При приготовлении съедобной части растений, в том числе при варке, содержание тяжелых металлов уменьшается наполовину и более (табл. 2).
Таблица 2
ПОТЕРИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КАРТОФЕЛЕ И ОВОЩАХ ПРИ ИХ ПРИГОТОВЛЕНИИ
(В ПРОЦЕНТАХ)
Культура |
Металл |
|
|
|
|
Hg |
Cd |
As |
Pb |
Картофель |
95 |
33 |
98 |
89 |
Морковь столовая |
52 |
17 |
76 |
32 |
Капуста цветная |
37 |
8 |
59 |
54 |
Фасоль |
70 |
17 |
61 |
28 |
Кольраби |
49 |
И |
15 |
43 |
Примечание: за 100 процентов принято количество тяжелых металлов в сырой необработанной продукции.
Таким образом, в настоящее время существует ряд мероприятий по снижению содержания тяжелых металлов в почве, а тем самым и в произрастающей на ней растительности. Проведение данных мероприятий на огородных, дачных и приусадебных участках вполне доступно широкому кругу людей. При этом следует помнить, что и в самом растительном организме имеются защитные приспособления (избирательное поглощение ионов, перекачка ионов металла из клетки, перевод их в буферную форму и др.), которые препятствуют поступлению избыточного количества тяжелых металлов в надземную часть и особенно в органы запасания растений.
Наиболее же рациональным выходом из сложившейся ситуации может быть создание новых садово-огородных хозяйств вне зоны геохимического загрязнения. Экологически чистые хозяйства необходимо размещать в пригороде Вологды, вдали от источников загрязнения окружающей среды.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Скупинова Е. А. Эколого-геохимический анализ состояния городской среды Вологды // Медико-педагогические аспекты здоровья детского населения г. Вологды: Межвузовский сборник научных трудов. Вологда: ВГПУ, изд-во "Русь", 1995. С. 76-84.
2 Мониторинг общественного мнения // Премьер [Вологда]. 2001. 18-24 апреля.
3 Отчет о научно-исследовательской работе по теме "Разработка и исполнение целевой комплексной программы "Экология г. Вологды". Вологда: Научно-исследовательское бюро ВГПИ, 1991-1994. Т. 1-4. 43 п. л.
4 См. статью Скупиновой Е. А. и Ширковой В. А. в настоящем альманахе.
5 Отчет о научно-исследовательской работе...
6 Скупинова Е. А. Эколого-геохимический анализ...
7 Ильин В. Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение. Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.