Пермь – крупнейший индустриальный город на Западном Урале с миллионным населением, с высокой концентрацией промышленных предприятий (нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, машиностроения, деревообрабатывающей, легкой и пищевой промышленности) и автотранспорта, выбрасывающих в атмосферу сотни примесей и химических соединений. Приоритетной проблемой Пермского региона является комплексная геоэкологическая оценка города.

Материалы и методы.

Методологической основой геоэкологического изучения городской среды является системный подход и анализ компонентов природно-техногенной системы города. Важнейшей практической задачей изучения геоэкологии города является информационное обеспечение для его геоэкологической безопасности [3, 4]. Антропогенное воздействие, приводящее к изменению химического состава одного или нескольких компонентов окружающей среды города, является геохимическим [5]. Поэтому, одним из важнейших методов определения экологической обстановки селитебных зон является геохимический метод, позволяющий оценить геохимическое состояние территории, которое в основном зависит от уровня техногенного загрязнения, формирующего аномальные геохимические зоны. При этом оптимальной группой показателей площадной оценки экологической обстановки могут быть почвенный и снежный покров. Почвы являются первым геохимическим барьером на пути миграции токсичных веществ и их концентрации. Снежный покров является непосредственным накопителем техногенных химических элементов за весь зимний период, которые при таянии снега в теплое время попадают в поверхностные и подземные воды, загрязняют их. Геохимическое состояние территории, которое в основном зависит от уровня техногенного загрязнения, формирующего аномальные геохимические зоны, играет важную роль среди критериев оценки экологического риска.

Изучение химического состава атмосферных осадков Пермской области в т.ч. – г. Перми было начато Г.А. Максимовичем в 1945 г. и обобщено в монографии [6], при этом отмечалось пятикратное увеличение средней минерализации снега в Перми по сравнению районами Приуралья, не затронутыми техногенезом (что остается актуальным и в настоящее время), а также – отсутствие спектральных анализов по снегу. Изучение состава снежного покрова эпизодически продолжалось многими исследователями. Наиболее полное изучение проведено А.К. Лаптевой и М.А. Шишкиным [7].

Автором статьи изучение химического состава снежного покрова на территории г. Перми проводилось более 10 лет в составе исследований различных организаций – геоэкологической партии ФГУП «Геокарта-Пермь», кафедры биогеоценологии и охраны природы Пермского государственного университета и Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН под руководством профессора, д.г.-м.н. А.А. Оборина [8]. В составе геоэкологической партии автор принимала участие в проведении эколого-геохимической съемки масштаба 1:50 000 на территории г. Перми  (отв. исп. д.г.-м.н. И.С. Копылов). Основными объектами исследований были почвы и снежный покров, являющиеся накопителями токсичных химических элементов, а, следовательно – индикаторами антропогенного загрязнения. Пробы отбирались на участках, прилегающих к промышленным предприятиям и транспортным магистралям, в районах жилых массивов, а также в лесопарковых зонах. При этом исключались пробы с видимым загрязнением. Всего изучено более 1000 проб почв и 300 проб снега по спектральному анализу, где определялись 34 элемента, из которых в снежном покрове установлено присутствие 16 элементов, в почвах – 25 элементов. Изучен характер и распределение тяжелых металлов почвенного и снежного покрова, составлен комплект карт [9].

Результаты и их обсуждение

В результате проведенных исследований установлено, что в снежном покрове селитебной зоны города средние содержания тяжелых металлов (по сравнению с фоном на контрольных участках и в среднем по Пермскому краю) превышают фон: по Cd – в 120, Cr – 109, Sn – 82, Ni – 37, Pb – 27, Sr – 21, Ba – 25, Cu –13, P– 10, Co – 9, Zn, Mn, V – в 4 раза. Содержания микроэлементов в снежном покрове г. Перми (по данным ФГУП «Геокарта-Пермь» в сравнении с фоновыми районами Пермского края приведены в таблице.

В почвах также отмечается превышение средних концентраций металлов в 1,5-15 раз по сравнению с фоном. Наиболее опасными в почвах г. Перми являются элементы: 1 класса опасности – Cd (до 1000 ПДК), Pb (до 1000 ПДК), Zn (до 27 ПДК), Ве (до 10 ПДК); 2 класса опасности – Ni (до 1000 ПДК), Мо (до 1000 ПДК), Co (до 400 ПДК), Cu (до 106 ПДК), Cr (до 23 ПДК). Все они имеют высокий фон 1,2-4 ПДК (кроме Co) и создают контрастные аномалии. Малоопасные и не лимитируемые элементы – Mn, Zr, Ti (все – до 3 ПДК), имеют широкое распространение, но невысокие концентрации, другие элементы – As (до 20 ПДК), Sb (до 10 ПДК), создают точечные высококонтрастные аномалии.

Таблица – Содержание микроэлементов в снежном покрове г. Перми (n ^. 10 ^–3 %)

Крупные аномальные зоны сконцентрированы в Индустриальном (Осинцовский промузел, центральная часть), Свердловском (центральная и северо-восточная части) и Мотовилихинском (Мотовилихинские заводы) районах города [9]. Эти зоны классифицируются (по ИМГРЭ [10]), с учетом критериев [11] как участки с критической или чрезвычайно опасной экологической ситуацией.

Необходимо отметить, что территория г. Перми располагается в пределах Среднекамской аномальной геохимической зоны [12, 13], поэтому повышенная концентрация некоторых микроэлементов связана не только с техногенным воздействием, но и с их природным накоплением в почвах, обусловленным различными природно-геологическими факторами [14-17] и в первую очередь – геодинамической активностью этого района [18, 19]. Однако аномалии в снежном покрове имеют однозначно техногенный характер.

По анализу данных медицинской статистики по заболеваемости населения среди детей и взрослых г. Перми наблюдается постоянный рост различных видов заболеваний. Районы с повышенной заболеваемостью населения, как правило, приурочены к участкам с концентрацией токсичных элементов. Более высокая сходимость геохимических аномалий в почвах и снежном покрове отмечается с результатами анализов содержания химических элементов в биосредах детей, поскольку детский контингент более чувствителен к антропогенным нагрузкам, менее адаптирован к изменениям условий окружающей среды. В Индустриальном районе установлены компоненты, являющиеся химическими факторами риска – Pb, Ni, Zn, Mn; в Мотовилихинском – Mn, Ni, Cr, Zn, Cu; в Свердловском – Mn, Cr, Zn, Ni; в Дзержинском – Mn, Ni, Pb. Медико-геоэкологический анализ показал, что для аномальных зон существует пространственно-корреляционная связь между геохимическими параметрами окружающей среды и уровнем содержания токсикантов в биосредах людей, отмечаются тенденции увеличения заболеваемости населения и изменения ее структуры.

Результаты проведенных исследований показывают, что Пермская селитебная зона является объектом социально-экологической опасности. Необходимым условием оптимизации качества городской среды является мониторинг антропогенных изменений, включая загрязнение и реакцию на него в атмосфере, гидросфере, почве и криосфере, а также медико-геоэкологический мониторинг. Для обеспечения геоэкологической безопасности населения города необходимо создание единой геоинформационной системы городской среды г. Перми, базовые основы которой изложены в работе [20], где блок экологической геохимии должен занимать одно из приоритетных мест.