ИСТИНА

Цель проекта – выявить закономерности формирования, локализацию и динамику техногенных геохимических аномалий неорганических поллютантов в депонирующих средах городских ландшафтов. В качестве объектов исследования выбраны города, различающиеся источниками загрязнения и численностью населения: Западный административный округ (ЗАО) г. Москвы с высокой плотностью дорожной сети и транспортных потоков, средний (Улан-Удэ) и небольшой (Серпухов Московской обл.) города, где размещены промышленные предприятия с разной специализацией. На основе геохимической характеристики источников загрязнения и сочетаний природных и техногенных факторов будут определены условия формирования техногенных аномалий ТММ в депонирующих средах и механизмы их закрепления на физико-химических геохимических барьерах. Информация о техногенной нагрузке на городские ландшафты в холодное время года будет получена на основе пространственного анализа аномалий поллютантов в снежном покрове, в теплое время – в дорожной пыли, которая является очень надежным и контрастным индикатором загрязнения городской среды. Впервые будут получены данные о содержании ТММ в гранулометрических фракциях пыли, что позволит выявить их источники и наиболее опасные с экологической точки зрения фракции, концентрирующие ТММ. Путем геохимического картографирования городов будут определены площадь и конфигурация геохимических аномалий поллютантов в поверхностных горизонтах почв и выявлены особенности аэротехногенных геохимических барьеров. В почвенных катенах и разрезах по сочетаниям ландшафтно-геохимических факторов и концентрациям подвижных и валовых форм ТММ будут диагностированы доминирующие классы физико-химических барьеров и вскрыты механизмы фиксации ТММ основными фазами-носителями, приводящие к формированию техногенных геохимических аномалий. С помощью статистического анализа данных о засолении и загрязнении городских почв ТММ предполагается оценить влияние противогололедных реагентов на миграционную способность ТММ. Отдельно будет изучена барьерная роль городской застройки, изменяющая ветровой режим и условия осаждения аэрозолей. Изучение микроэлементного состава древесной и травянистой растительности позволит определить роль корневого и фолиарного поглощения ТММ, оценить видовую избирательность накопления по отношению к катионофильным и анионофильным элементам и распределение ТММ между ассимилирующими и многолетними органами растений. В результате изучения сообществ водорослей городских почв будут определены следующие параметры: общее видовое богатство, структура сообществ, комплекс доминирующих видов, соотношение экологических групп в сообществе, которые существенно различаются в разных функциональных зонах города. Для выявления контрастности аномалий ТММ в городском ландшафте в целом и для оценки вклада его отдельных компонентов в общую аномальность будет составлен эколого-геохимический портрет города, отражающий приоритетные загрязнители территории и представляющий сумму коэффициентов концентрации элементов в разных компонентах.

The aim of the project is to reveal the patterns of formation, localization and dynamics of technogenic geochemical anomalies of inorganic pollutants in the depositing environments of urban landscapes. As objects of study chosen city, different sources of pollution and population: Western Administrative District (JSC) in Moscow with a high density of the road network and traffic flows, average (Ulan-Ude) and small (Serpukhov, Moscow reg.), The city that hosts industrial enterprises with different specializations. Based on the geochemical characteristics of pollution sources and combinations of natural and technogenic factors, the conditions for the formation of technogenic anomalies of TMM in depositing media and mechanisms for their fixation on physical and chemical geochemical barriers will be determined. Information on the technogenic burden on urban landscapes in the cold season will be obtained on the basis of a spatial analysis of the anomalies of pollutants in the snow cover, in warm weather in road dust, which is a very reliable and contrast indicator of urban pollution. For the first time, data on the content of TMM in granulometric fractions of dust will be obtained, which will allow to identify their sources and the most dangerous from the ecological point of view fractions that concentrate TMM. By geochemical mapping of cities, the area and configuration of geochemical anomalies of pollutants in the surface horizons of soils will be determined, and features of aerotechnogenic geochemical barriers will be revealed. The soil Caten and sections of combinations landscape geochemical factors and the concentration of mobile and total forms TMM be diagnosed dominant classes physicochemical barriers and opened locking mechanisms TMM main carrier phase, resulting in the formation of man-made geochemical anomalies. With the help of statistical analysis of data on salinization and contamination of urban soils of TMM, it is proposed to evaluate the effect of anti-ice reagents on the migratory ability of TMM. Separately, the barrier role of urban development will be studied, changing the wind regime and the conditions for the precipitation of aerosols. The study of trace-element composition of woody and herbaceous vegetation will determine the role of root and foliar absorption TMM, to evaluate the species selectivity of accumulation in relation to kationofilnym and anionofilnym elements and distribution of assimilates between TMM and perennials authorities. As a result of study of algal communities of urban soils, the following parameters will be determined: common species richness, community structure, complex of dominant species, ratio of ecological groups in the community, which differ significantly in different functional zones of the city. To determine the contrast of TMM anomalies in the urban landscape as a whole and to assess the contribution of its individual components to the overall anomaly, an ecological and geochemical portrait of the city will be compiled reflecting the priority pollutants of the territory and representing the sum of the concentration coefficients of elements in different components.

1.Данные полевых и химико-аналитических работ. Будут получены данные, характеризующие основные физико-химические свойства почв, содержание легкорастворимых солей и ТММ в почвах, донных отложениях и дорожной пыли на территории г. Серпухова, подвижных форм ТММ в почвах ЗАО и ЮЗВАО и валового содержания ТММ в гранулометрических фракциях дорожной пыли ЗАО г.Москвы в пробах, отобранных в 2015-2016 гг. модельных территориях. 2.Картографические материалы, в т.ч. космические снимки высокого разрешения, характеризующие техногенную нагрузку, городскую застройку и планировку, а также природные условия на всех модельных территориях. 3.Количественные данные, характеризующие сезонную динамику антропогенного засоления почв ЗАО Москвы в связи с применением противогололедных смесей. 4.Альгологические данные о биогенности почв основных функциональных зон ЗАО г. Москвы с разной техногенной нагрузкой. 5.Моно- и полиэлементные карты,отражающие техногенную нагрузку ТММ, конфигурацию и площадь их аномалий в снежном покрове, древесной растительности и донных отложениях г. Улан-Удэ. 6.Публикации (6 статей).

Исполнителями получены значимые результаты в разработке методологии и методики оценки экологического состояния городской среды (Экогеохимия городских ландшафтов, 1995; Касимов, Никифорова, 2004; Регионы и города России..., 2014). На основе этих подходов дана оценка состояния окружающей среды ряда городов СССР и России, а также Польши, Кубы, Монголии,Эквадора. Перспективность и оригинальность применяемого подхода проявили себя при установлении для ряда городов специфических различий в уровнях и типах загрязнения городских почв различных функциональных зон, при изучении поведения ТММ и полициклических ароматических углеводородов в городских почвах. Предложена и апробирована система методов многомерного анализа геохимических данных. С ее помощью установлены пространственно-временные тренды в загрязнении почв и городских растений валовыми и подвижными формами ТММ, выявлены эколого-индикационные свойства окружающей среды, контролирующие накопление поллютантов. В эколого-геохимических оценках городов обоснованы и использованы различные методы математического и картографического моделирования (Касимов и др., 1995; Кошелева, Никифорова, 2007; Kasimov et al., 2008; Касимов и др., 2012, 2013). Предложен и апробирован на примере Восточного округа г. Москвы способ выявления парагенезисов ТММ путем сравнения геохимической специализации компонентов городского ландшафта, разработана типология техногенных геохимических аномалий ТММ в городских ландшафтах (Власов, Касимов, 2016). В качестве удобного способа обобщения и визуализации экогеохимической информации о состоянии урбанизированных территорий предложен их эколого-геохимический портрет, разработана и апробирована методика картографирования педогеохимических барьеров. В 2013-2016 гг. проведены эколого-геохимические работы на территории Западного, Северо-Западного и Восточного округов г. Москвы; для Серпухова и Улан-Удэ получены данные, дающие представление о свойствах и характере загрязнения компонентов городских ландшафтов.

Конкретные результаты по изучаемым урбанизированным территориям будут включать геохимическую характеристику источников загрязнения, сочетания природных и техногенных факторов, при которых формируются техногенные аномалии ТММ в депонирующих средах, и механизмы закрепления ТММ на физико-химических геохимических барьерах. Информация о техногенной нагрузке на городские ландшафты в холодное время года будет получена на основе пространственного анализа аномалий поллютантов в снежном покрове, в теплое время – в дорожной пыли. Дорожная пыль относительно мало изучена, хотя является очень надежным и контрастным индикатором загрязнения городской среды. Впервые будут получены данные о содержании ТММ в гранулометрических фракциях пыли, что позволит выявить их источники и наиболее опасные с экологической точки зрения фракции, концентрирующие ТММ. Путем геохимического картографирования городов будут определены площадь и конфигурация геохимических аномалий поллютантов в поверхностных горизонтах почв и выявлены особенности аэротехногенных геохимических барьеров (ГХБ). Емкость поверхностных ГХБ будет определена в зависимости от свойств поверхностных горизонтов и интенсивности выпадений поллютантов, которые в городской среде резко отличаются от природных аналогов из-за поступления пылевых частиц из атмосферы и от автодорог, солей из противогололедных реагентов, внесения искусственных грунтов и удобрений для газонов. В почвенных катенах и разрезах по сочетаниям ландшафтно-геохимических факторов и концентрациям подвижных и валовых форм ТММ будут диагностированы доминирующие классы физико-химических барьеров и вскрыты механизмы фиксации ТММ основными фазами-носителями, приводящие к формированию техногенных геохимических аномалий. С помощью статистического анализа данных о засолении и загрязнении городских почв ТММ предполагается оценить влияние противогололедных реагентов на миграционную способность ТММ. Отдельно будет изучена барьерная роль городской застройки, изменяющая ветровой режим и условия осаждения аэрозолей. Известно, что на автомагистралях господствуют сильные ветры и развивается эффект каньона, что приводит к выдуванию мелких частиц пыли за пределы транспортной зоны, тогда как в защищенных от ветров дворах жилой зоны создаются благоприятные условия для выпадения атмосферных частиц пыли. Экспериментальная проверка этой гипотезы должна показать геохимические различия между селитебной и транспортной зонами и локализацию техногенных аккумуляций ТММ в городских почвах. Изучение микроэлементного состава древесной и травянистой растительности позволит определить роль корневого и фолиарного поглощения ТММ, оценить видовую избирательность накопления по отношению к катионофильным и анионофильным элементам и распределение ТММ между ассимилирующими и многолетними органами растений. Решение этих вопросов даст возможность выявить как наиболее устойчивые, так и наиболее чувствительные к загрязнению виды, а также подходящие для биоиндикации органы растений. В результате изучения сообществ водорослей городских почв будут определены следующие параметры: общее видовое богатство, структура сообществ, комплекс доминирующих видов, соотношение экологических групп в сообществе, которые существенно различаются в разных функциональных зонах города. Совместный анализ этих параметров и данных об основных физико-химических свойствах, засолении и загрязнении ТММ городских почв позволит выявить особенности сообществ почвенных водорослей в разных функциональных зонах города и оценить возможность их использования для оценки экологической опасности загрязнения городской среды. Будет апробирован ряд новых методов и приемов экспериментального изучения условий формирования техногенных аномалий и механизмов закрепления в них неорганических поллютантов, включая анализ фракционного состава и форм ТММ в почвах, донных отложениях, снеговой взвеси и дорожной пыли, а также отклика биоты на загрязнение городской среды. Полученный опыт позволит существенно расширить методическую базу геохимических исследований урбанизированных территорий. Оверлей геохимических карт для разных компонентов ландшафта позволит выявить различные типы аномалий поллютантов, отражающие характер динамики загрязнения отдельных территорий и зон города. При сравнении геохимической специализации пылевой составляющей снега, дорожной пыли, донных отложений, поверхностных горизонтов почв и растительности в городских ландшафтах будут определены ТММ с повышенными уровнями накопления одновременно в нескольких компонентах. Общность аккумуляции этих ТММ даст возможность определить техногенные геохимические парагенезисы поллютантов в сопряженных транзитных и депонирующих средах городских ландшафтов. Для выявления контрастности аномалий ТММ в городском ландшафте в целом и для оценки вклада его отдельных компонентов в общую аномальность будет составлен эколого-геохимический портрет города, отражающий приоритетные загрязнители территории и представляющий сумму коэффициентов концентрации элементов в разных компонентах.