Содержание подвижных форм Cd и Pb в почвах земель сельскохозяйственного назначения и нормирование их загрязнения

Институт проблем освоения Севера, Россия, 625026, Тюмень, ул. Малыгина, 86, *, e-mail: , ****, e-mail:

Сельскохозяйственные земли нуждаются в рациональном подходе при эксплуатации (Захарченко, Пасько, 2019), так как они определяют экологическую и продовольственную безопасность региона (Threshold and guideline…, 2007). Пахотные земли вокруг крупных промышленных агломераций подвержены наибольшему риску загрязнения тяжелыми металлами (далее ТМ) по сравнению с удаленными от них землями (Jarva, 2016). Экологическое законодательство Финляндии, которая граничит на севере с Ленинградской областью и обладает с ней сходными природноклиматическими условиями, признает важным экологический контроль сельскохозяйственных земель, территорий детских садов, где содержание загрязняющих веществ должно быть близким к естественному фону (Threshold and guideline…, 2007). Фоновая концентрация химического элемента, соответствующая естественному содержанию без антропогенного воздействия, плюс антропогенное воздействие до пороговых значений baseline (upper limit of baseline – ULBL), можно принять как безопасное (Jarva, 2016; Семенков, Королева, 2019; Плеханова, Золотарева, 2020; Яковлев, 2022).

Подвижные Pb и Cd в большей степени отражают загрязнения почв, чем валовые, так как они легкорастворимы и могут попадать в сельскохозяйственную продукцию. Их валовое содержание имеет устоявшиеся по времени использования экологических нормативов ПДК, чего нельзя сказать о подвижных формах. Для подвижного Pb ПДК/ОДК содержания в почвах составляет 6 мг/кг (Ориентировочно допустимые концентрации, 2009; Водяницкий, 2011), а для подвижного Cd норматив отсутствует (ГН 2.1.7.2041– 06…). Следовательно, как точку отсчета загрязнения почв необходимо использовать фоновые значения. Естественное содержание ТМ в почвах включает антропогенное загрязнение, а также естественные аномалии, например, содержание мышьяка в почвах Финляндии (Threshold and guideline…, 2007; Jarva, 2016; Плеханова, Золотарева, 2020). В геохимии такой фон назвали Baseline (Jar-va, 2016). Он допускает поступление загрязняющих веществ и превышение естественного фона до некоторых пределов по содержанию микроэлементов ( Guideline value ), установленных Постановлением Правительства Финляндии 214/2007 (Threshold and guideline…, 2007). Пределы регионального Baseline полезны при оценке промышленного загрязнения почв (Mimba et al., 2018; Li et al., 2019). В экологическом почвоведении обосновывается возможность принять за норму природно-антропогенный фон (ПАФ)

(Яковлев, 2022). Из этого вытекает необходимость пересмотра региональных нормативов, согласно постановлению Правительства РФ от 13 февраля 2019 г. № 149 (О разработке, установлении и пересмотре нормативов, 2019).

Целью работы является агрохимическая характеристика почв с оценкой содержания подвижных Pb и Cd для контроля экологической безопасности сельскохозяйственных земель.

Выявление загрязненных ТМ земель являлось сопутствующей целью агрохимического исследования, поэтому исключается субъективный фактор, а также сокрытие неудобных фактов загрязнения ими сельскохозяйственных земель Ленинградской области.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Ленинградская область расположена на северо-западе европейской части России, вдоль берега Финского залива. Растительность относится к подзонам средней (на севере области) и южной тайги. В структуре почвенного покрова выделены шесть основных типов почв: подзолистый, болотно-подзолистый, дерново-глеевый, торфяно-болотный, дерново-карбонатный, дерновоаллювиальный.

Центр агрохимической службы “Ленинградский” провел агрохимический анализ почв 224 полей девяти районов (Волосов-ский, Волховский, Гатчинский, Кингисеппский, Ломоносовский, Лужский, Приозерский, Тихвинский и Тосненский) в соответствии с общепринятыми рекомендациями (Методические указания…, 2003). Картографической основой служили копии землеустроительных планов масштаба 1 : 10 000. При отборе проб почв использован GPS-навигатор Garmin GPSMAP 78s. Результаты обработаны при помощи программного обеспечения BaseCamp. Отбор объединенных почвенных проб произведен по элементарным участкам тростевым буром на глубину гумусового (пахотного) горизонта. Каждая объединенная проба составлена из 40 точечных проб и имеет массу не менее 400 г. Общее число проб – 1113 шт.

В каждой точке наблюдения учтены: площадь и вид угодий, характер растительности, гранулометрический состав и тип почвы. Кислотность солевой вытяжки рН (КС1), гидролитическая кислотность и сумма обменных катионов определены по ГОСТ 26583-85, содержание подвижных P2O5 и K2O – по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 54650 2011), органического вещества – по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 23740-2016); подвижных ТМ – по РД 52.18.289 (РД 52.18.289).

Иотн =

Хфак-Хмин

Хопт-Хмин

где Xопт – относительное значение показателя, Хфак – наблюдаемое значение показателя, Хмин - минимальное значение. При превышении оптимального значения текущим, отношение приравнено единице.

В расчетах использованы следующие минимальные значения агрохимических показателей: рН КС1 – 3.5; содержание Р 2 О 5 и К 2 O – 20 мг/кг почвы и 100 мг/кг (для торфяно-болотных почв); содержание гумуса – 0.5%. При превышении значением фактического показателя значения оптимального, относительный индекс приравнен 1.0. После нормирования (1) по всем показателям рассчитан индекс окультуренности (И окульт ) (Кулаковская, 1990):

Индекс окульт =

ИрН+Ир205+Ик2о+Игум

где И рН – относительный индекс pH, И Р2О5 – индекс содержания подвижного фосфора, И К2О – индекс содержания подвижного калия, И гум – индекс содержания органического вещества.

Расчет комплексного агрохимического показателя (КАП) осуществлен поэтапно по формулам (3–6) (Кулаковская, 1990):

Хфак-Хмин ^/ = ----------- ,

Хмакс-Хмин где Bi – значения показателя, нормированные на мини-макс, Xфак – наблюдаемое значение, Хмин – минимальное, Хмакс – максимальное. Далее рассчитан обобщенный показатель (ОП) как средняя величина Bi (3):

ОП =— , И где ОП – обобщенный показатель, ΣBi – сумма используемых показателей Bi, n – количество показателей.

По разнице значений, полученных по формулам (3) и (4), рассчитан коэффициент оптимальности (Копт) (Кулаковская, 1990):

Копт=1-^^^^,(5)

пОП где ABS(Σ(OПi-Bi)) – сумма отклонений значений ОП от Bi по абсолютной величине (5), деленное на сумму ОПi, по формуле (6) вычислено значение КАП:

КАП = ОП * Копт .(6)

Статистический анализ выборки и корреляционный анализ проведены с использованием программ Microsoft Excel и Statistica 12, Qgis и MapInfo 15.2. Для выявления фонового содержания ТМ использованы стандартизация и кластеризация, применяемые в иерархическом кластерном анализе (Orange 3.29.3), Евклидово расстояние и метод Ward (Захарченко и др., 2023; Захарченко, 2024). Далее для каждого кластера рассчитано среднее значение агрохимических показателей.

Значение порогового содержания (upper limit of baseline – ULBL) микроэлемента x определялось по формуле (Jarva, 2016 ) :

ULBL_X = 1^ + 1,5ф₇₅ - Р₂₅).          (7)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проблема определения фонового содержания ТМ вызвана использованием их подвижных форм и выделением с помощью ацетатно-аммонийного буфера, что позволяет ускорять химикоаналитические работы, и тем самым охватывать большие территории при обследовании сельскохозяйственных земель. Для оценки загрязнения почв подвижным Pb используют ПДК = 6 мг/кг, а ПДК/ОДК подвижного кадмия (Cd) отсутствует (ГН 2.1.7.2041– 06). Решением проблемы может стать установление региональной пороговой нормы содержания вещества. Разница между фоновым и пороговым значениями отразит антропогенное загрязнение выбросами веществ. Этот способ является наиболее продуктивным для выделения фоновых и загрязненных кластеров (Семенков, Королева, 2019). Предварительно следует отсеять внешние факторы, способные исказить результаты. Известно, что ПДК почв в отно- шении валового содержания Pb и Cd разделяют по гранулометрическому составу и pHKCl. Можно предположить, что для подвижных форм также выполняется эта зависимость (рис. 1).

Рис. 1. Результаты дисперсионного анализа содержания Pb ( A ) и Cd ( B ) от гранулометрического состава почв: 1 – песчаные, 2 – супесчаные, 3 – легкий суглинок, 4 – средний суглинок, 5 – тяжелый суглинок, 6 – торфяник.

Fig. 1. Results of the dispersion analysis of Pb ( A ) and Cd ( B ) content from the granulometric composition of soils: 1 – sandy, 2 – sandy loam, 3 – light loam, 4 – medium loam, 5 – heavy loam, 6 – peat.

Видно, что “ящики с усами” 1 и 2 (песчаные и супесчаные почвы) не соприкасаются, значит, они достоверно отделяются от суглинистых (3–5) по содержанию Pb и Cd, что следует учитывать при кластеризации исходных данных. Все значения песчаных и супесчаных почв ниже ПДК подвижного Pb. Средние значения для легкого и среднего суглинка равны ПДК. Для тяжелого суглинка средние значения ниже ПДК, но попадают в доверительный интервал. Торфяники выделяются средним значением > ПДК и сопровождаются существенным разбросом значений, и охватывают как загрязненные подвижным Pb участки, так и “чистые” от него участки. Из этого следует, что перед использованием кластерного анализа следует исключить исходные данные, относящиеся к пескам, супесям и торфяникам. Используемые в анализе суглинки по содержанию Pb разделились на пять кластеров, послед- ний из которых (С5) имеет значения ниже ПДК, но на верхнем пределе доверительного интервала захватывает его (табл. 1).

Выделяются два кластера с чрезвычайно высоким (С1) и высоким (С2) уровнями загрязнения сельскохозяйственных земель подвижным свинцом (С1 = 26 ± 2.5 и С2 = 17 ± 0.8). Их общая площадь составляет 1 367.7 га или 3.5% от площади суглинистых почв. Эти почвы достоверно отличаются по благоприятным агрохимическим показателям от показателей кластеров С3–С5. Органическое вещество загрязненных земель меняется в пределах 6– 6.6%, рН KCl – 6.1–6.3, P 2 O 5 – 411–433 мг/кг, K 2 O – 183–194 мг/кг. Кластер С4 объединяет участки с фоновым содержанием подвижного свинца – 3 ± 0.08 мг/кг площадью 12 373 га (31.4% от общей площади). Аналогичный результат для фоновых наблюдений составляет (0.165–2.733 мг/кг), он получен в схожих условиях (Ку-лаковская, 1990). Расчет верхнего предела базовой линии (7) содержания подвижного свинца составляет:

ULBL Pb = 6.7 + 1.5 × (6.7 – 3.5) = 11.5 мг/кг.

Кластеры, в которых содержание Pb выше ULBL Pb , имеют достоверно (р < 0.05) высокие агрохимические показатели содержания P 2 O 5 , K 2 O и органического вещества (гумус). Выше ULBL Pb (2 766 га пашни или 6%) почвы представляются как опасные для сельскохозяйственного использования. Кластеры С4–С5 можно отнести к относительно чистой базовой линии по содержанию подвижного свинца, С3 – требует дополнительных исследований и контроля за содержанием Pb в продукции .

В Постановлении (214/2007) (Threshold and guideline…, 2007) используются показатели валового содержания свинца в почвах, которые существенно выше подвижных форм. Фоновое валовое содержание находится в пределах 0.1–5 мг/кг, что соответствует пределам кластеров С4 и С5. Пороговое значение существенно выше (60 мг/кг) того, что следует из законодательства РФ (ГОСТ 23740-2016, 2013) (32 мг/кг для супесей и 65 мг/кг – для суглинков при pH KCl <5.5, при pH >5.5 ПДК = 130 мг/кг).

Таблица 1. Агрохимические характеристики кластеров содержания подвижного свинца (ПДК = 6 мг/кг) в суглинистых почвах

Table 1. Agrochemical characteristics of mobile lead clusters (MPC = 6 mg/kg) in loamy soils

Кластер	N (шт.)	Площадь		Содержание
		га	%	органического вещества, %	pH KCl, ед.	P 2 O 5, мг/кг	K 2 O, мг/кг	Pb, мг/кг
C1	8	330.0	0.84	6.6±1.2	6.3±0.6	433±144	183±8	26.34±2.5
C2	25	1037.7	2.64	6.0±0.6	6.1±0.2	411±68	194±3	16.98±0.8
C3	145	6517.6	16.57	5.1±0.3	5.7±0.1	306±26	144±1	8.97±0.27
C4	339	12372.7	31.45	4.7±0.2	5.8±0.1	229±15	118±9	3.09±0.08
C5	410	19081.1	48.50	4.8±0.2	5.7±0.07	237±15	113±6	5.53±0.08

Следует иметь в виду, что данное Постановление (Threshold and guideline…, 2007) касается селитебных и промышленных территорий. Нижний предел ULBL равен 200 мг/кг, он характеризует риск для здоровья человека, а верхний (750 мг/кг) – экологические проблемы и необходимость рекультивации земель.

Поля, загрязненные подвижным свинцом, расположены в Ленинградской области с севера на юг (рис. 2А).

На севере выявлены два поля дерново-подзолистых почв с высоким уровнем загрязнения (рис. 2A). В районе пос. Глобицы обнаружено восемь полей (рис. 2B). Подзолистые, серые почвы и карболитоземы наиболее распространены в районе Красного Села (рис. 2C). Высокий уровень загрязнения характерен для точек 22 и 43, меньший, но опасный уровень загрязнения отмечается для точек 13–15 и 20. На юге выявлено три точки дерново-подзолистых почв с очень высоким уровнем загрязнения подвижным Pb. Особенно высок уровень загрязнения Pb в подзолистых почвах в точках 676 и 1206.

В отличие от подвижного свинца, ПДК для кадмия не определена, но для оценки загрязненности почв можно с помощью иерархического кластерного анализа выделить фоновые значения (табл. 2).

Медианное значение 0.08 мг/кг совпадает со средним значением подвижного кадмия в кластере С2. Соответственно, участки кластера С1 можно классифицировать как фоновые (М = 0.052±0.001), участки С1 и С2, отнесенные к базовой линии, – как неопасные. Кластер С3 отражает высокий уровень антропогенного воздействия на почву, что требует повышенного внимания к качеству сельскохозяйственной продукции. Нижний квартиль базовой линии (Р 25 ) содержания Cd равен 0.06; предельное значение базовой линии (7) (Jarva, 2016; Плеханова, Золотарева, 2020):

ULBL Cd = 0.01+1.5×(0.1–0.06) = 0.16 мг/кг.

Площадь земель с загрязнением почв выше этого значения составляет 2866 га (6.2% от площади). Значения С4 и С5 больше ULBL Cd . Следовательно, все эти участки необходимо признать загрязненными Cd и нуждающимися в экотоксикологическом обследовании почв и сельскохозяйственной продукции.

Рис. 2. Картосхема сельскохозяйственных полей, подверженных загрязнению подвижным свинцом.       Цветом показан       диапазон содержания подвижного Pb.    Форма знаков отражает почвы по классификации 2004 г. Общее расположение точек наблюдения – А, район пос. Габицы – B, район Красное Село – С.

Fig. 2. Cartography of agricultural fields exposed to      mobile      lead contamination. The color shows the range of mobile Pb content. The shape of the signs reflects the soils according to the 2004 classification. The general location of the observation points – A, the area of the Gabitsy village – B, Krasnoe Selo – С.

Таблица 2. Агрохимические характеристики кластеров содержания подвижного кадмия в суглинистых почвах

Table 2. Agrochemical characteristics of mobile cadmium clusters in loamy soils

Кластер	N (шт.)	Площадь		Содержание
		га	%	органического вещества, %	pH KCl, ед.	P 2 O 5, мг/кг	K 2 O, мг/кг	Cd, мг/кг
C1	307	9947.7	25.29	4.1±0.1	5.6±0.09	248±17	106±7	0.050±0.001
C2	352	15837.7	40.26	4.7±0.2	5.7±0.08	246±16	127±7	0.080±0.001
C3	196	10161.3	25.83	5.5±0.3	5.8±0.11	255±23	138±1	0.11±0.001
C4	4	126.3	0.32	7.7±6.5	5.5±0.47	102±109	64±89	0.38±0.04
C5	68	3266.1	8.30	6.7±0.6	5.9±0.18	287±41	133±18	0.17±0.01

Максимальный уровень среднего содержания Cd в кластере С4 равен 0.38 ± 0.04 мг/кг. Следует отметить, что содержание органического вещества (гумуса) достоверно (р <0.05) выше в кластерах с уровнем загрязнения ТМ более ULBL (С4, С5). По данным Постановления правительства Финляндии (214/2007) (Threshold and guideline…, 2007), фоновое значение валового Cd равно 0.03 мг/кг, и оно изменяется в пределах 0.01–0.15 мг/кг. Отмечается, что в почвах Европейского Севера фоновое содержание подвижного Cd находится в пределах 0.004–0.095; пороговое значение равно 1 мг/кг; нижнее нормативное значение валового содержания – 10, а верхнее – 20 мг/кг. Такие уровни загрязнения встречаются на селитебных и промышленных территориях и вызывают экологические риски деградации почв. ОДК валового Cd, используемое в России для песков и супесей, равно 0.5 мг/кг, для кислых суглинистых почв – 1.0 мг/кг, близких к нейтральным суглинкам – 2 мг/кг.

Географическое расположение точек, в которых обнаружено превышение содержания Сd относительно предела базовой линии во многом совпадает с распределением свинцового загрязнения (рис. 3).

Обозначилась точка с высоким загрязнением почв Cd на севере от Санкт-Петербурга, среди озер (рис. 3A); к востоку от него (пос. Сибола) также присутствуют точки загрязнения Cd (рис. 3B). Загрязненные земли наиболее часто встречаются вблизи Красного Села, в центральном и южном регионах Ленинградской области (дерново-подзолистые, редко серые почвы) и в районе Кингисеппа (почвы – глеевые). На юге области подвижным Cd загрязнены серые почвы и карболитоземы.

Показательно, что загрязнение подвижными Pb и Cd наблюдается на участках с высоким индексом окультуренности и высокими значениями комплексного агрохимического показателя (рис. 4).

Окультуренность считается “очень низкой” при значении ниже 0.40, “низкой” – в пределах 0.41–0.60 (как в нашем случае), “средней” – 0.61–0.80 и “высокой” – 0.81–1.00.

Рис. 3. Картосхема расположения сельскохозяйственных земель, загрязненных подвижным Cd. Цветом показан диапазон содержания. Форма знаков отражает род почв по классификации 2004 г. Общее расположение точек наблюдения – А , район пос. Сибола – B .

Fig. 3. A cartographic diagram of the location of agricultural lands contaminated with mobile cadmium. The color shows the range of content. The shape of the signs reflects the soil type according to the 2004 classification. General location of observation points – A , area of the village Sibola – B .

Рис. 4. Зависимость индекса окультуренности (ед.) от уровня загрязнения почв свинцом ( A ), кадмием ( B ) относительно ULBL: 0 – фоновый, 1 – базовая линия, 2 – ≥ ULBL.

Fig. 4. Dependence of the cultivation index (units) on the level of soil contamination with lead ( A ), cadmium ( B ) relative to ULBL: 0 – background, 1 – baseline, 2 – ≥ ULBL .

Низкая окультуренность наблюдается в случае фонового и базового уровней содержания подвижного Pb, причем достоверные различия (при р > 0.95) наблюдаются между 1-ым и 2-ым уровнем загрязнения (рис. 4А). В случае c Cd наблюдается линейное увеличение комплексного показателя, различия между уровнями загрязнения достоверны (рис. 4B). Предположительно, сам процесс окультуривания земель сопровождается внесением больших доз азотных, фосфатных и калийных удобрений, и с ними вместе в почву попадают ТМ (особенно Cd) (Бакаева, Еремейшви-ли, 2015; Комаров и др., 2019).

Для выделения базовой линии содержания ТМ (фоновые территории с незначительным антропогенным воздействием) следует удалить точки наблюдения, отражающие содержание подвижных ТМ выше ULBL (загрязненные). Тем самым определены территории в малой степени подверженные антропогенному воздействию (табл. 3). Агрохимические свойства таких точек наблюдения формируют образ модельной экологически безопасной почвы, который можно использовать для сравнительного анализа с почвами, подверженными интенсивному воздействию.

Комплексный агрохимический показатель (КАП) изменяется в пределах 0–100%, поэтому значение 0.33% отнесено к “низкому” (ГОСТ 23740-2016, 2013). Содержание органического вещества, равное 4.7 ± 0.2%, относится к категории “среднее” (диапазон 4.1–6.0%). Максимальное значение – “очень высокое” (> 10%). рН KCl имеет оптимальное значение 5.8 ± 0.1, учитывая, что почвы в большинстве относятся к кислым дерново-подзолистым. Минимальное значение – “очень кислое” – 3.7 (< 4.0), а максимальное значение – 7.6 – “щелочное”. Гидролитическая кислотность (Нг) равна 3.6 ± 0.3 ммоль(экв)/100г, является “слабокислой” (3.1–4.0) и в максимуме – “очень кислой” (> 6 ммоль(экв)/100 г.). Средняя сумма поглощенных оснований (ммоль /100 г) равна 16.0 ± 1.3, она является “повышенной” (15.1–20.0), и в максимуме – “очень высокой” (> 30). Почвы базовой линии (Jarva, 2016) характеризуются очень высоким содержанием подвижного фосфора (253 ± 20 мг/кг) и относятся к градации “с высоким содержанием”.

Таблица 3. Статистические показатели агрохимических свойств базовой геохимической линии сельскохозяйственных земель (без торфяных почв) относительно содержания Pb и Cd

Table 3. Statistical indicators of agrochemical properties of the basic geochemical line of agricultural lands (without peat soils) relative to the content of Pb and Cd

Агрохимические показатели	N	Mean ± Δ	Median	P 25	P 75
Комплексный агрохимический показатель, %	980	33.5 ± 0.6	34.1	30.5	37.0
Органическое вещество, %	976	4.7 ± 0.2	4.4	3.7	5.2
pH KCl	980	5.8 ± 0.1	5.7	5.2	6.4
Нг, ммоль(экв)/100 г	475	3.6 ± 0.3	3.3	2,4	4.3
S, ммоль /100 г	517	16.0 ± 1.3	15.0	12.0	19.0
P 2 O 5 , мг/кг	980	253 ± 20	216	125	353
K 2 O, мг/кг	980	122 ± 9	106	68	157
Pb, мг/кг	980	4.8 ± 0.2	4.5	3.4	6.0
Cd, мг/кг	980	0.079 ± 0.003	0.08	0.06	0.10

По среднему содержанию калия (122 ± 9 мг/кг) отмечена “очень высокая обеспеченность” (120–180 мг/кг), значение максимума расценивается как “загрязнение” (600 мг/кг). Среднее содержание ТМ можно отнести к фоновым значениям, не превышающим установленного предела ULBL. С практической точки зрения в таблице 3 отражены региональные агрохимические свойства, в пределах которых почвы считаются безопасными, а их превышение позволяет относить почвы к загрязненным.

По географическим координатам точек отбора проб проведен анализ космических снимков (Google Earth Pro). Большая часть участков на снимках имеет дешифровочные признаки пашни (полосы следов от сеялок и других ходовых агрегатов), однако на поверхности ряда участков заметны бугристая поверхность, кустарниковая и/или древесная растительность. Участки с признаками пашни (1) составляют 79.6% от площади, а вторые – целинные (2) – 20.4%. Представляют интерес изменения содержания ТМ (Pb и Cd) в случае снижения интенсивности использования земель (рис. 5).

По снижению индекса окультуренности и КАП выявлено, что на залежных землях (целина) снижена антропогенная нагрузка (рис. 5А и 5Б); при ее снятии (целина) среднее содержание свинца не увеличивается, но существенно возрастает размер доверительного интервала (рис. 5В). В одних случаях происходит рост содержания подвижного Pb, в других – снижение. Существует мнение, что загрязнения валовыми Pb и особенно Cd в большей степени определяются внесением калийных и фосфатных удобрений (Водяницкий, 2011; Зубков, Зубкова, 2012; Елсуков и др., 2022; Mayer et al., 2022), что согласуется с данными таблицы 1. Однако не все так однозначно. На целине, с одной стороны, наблюдается снижение окультуренности и КАП, с другой, – достоверное увеличение подвижного Cd в почве (рис. 5D). В залежных землях, возможно, присутствует внутрипочвенная миграция Cd к поверхности при отсутствии ежегодного перемешивания за счет отвальной вспашки.

Рис. 5 . Зависимость содержания Pb ( А ), Cd ( B ), индекс окультуренности ( C ) и комплексный агрохимический показатель ( D ) от использования сельскохозяйственных земель ( 1 – пашня, 2 – целина).

Fig. 5. Dependence of the content of Pb ( A ), Cd ( B ), the index of cultivation ( C ) and the complex agrochemical indicator ( D ) on the use of agricultural land ( 1 – arable land, 2 – virgin land).

После снижения антропогенной нагрузки происходят: достоверный рост органического вещества на 0.6%, снижение солевого pH на 0.1 ед. и увеличение суммы поглощенных оснований на 1.8 ммоль /100 г. На целинных почвах достоверно снижается содержание P2O5 (на 88 мг/кг) и K2O (на 16.2 мг/кг). Подкисление почв усиливает подвижность Cd в почве и его поступление в куль- турные растения (Зубков, Зубкова, 2012). Можно предположить, что при снятии антропогенной нагрузки на пахотные почвы происходит увеличение содержания гумуса, снижение pHКСl за счет пролонгированного использования накопленных минеральных удобрений. При отсутствии вспашки и перемешивания слоев возможно накопление Cd за счет осаждения из загрязненных воздушных масс.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

• 1.    Подвижные Pb и Cd аналогично валовым имеют меньшие значения в песчаных и супесчаных почвах и достоверно большие – в суглинистых.

• 2.    С помощью иерархического кластерного анализа выделены пределы фонового содержания подвижного Pb для суглинистых почв сельскохозяйственных полей (< 5.53 ± 0.08) и обусловлены естественными процессами.

• 3.    Содержание тяжелых металлов выше фона, вызванные антропогенными выбросами, внесенными удобрениями допускается в виде базовой линии до некоторого предела, выше которого почвы считаются загрязненными. Предельное пороговое значение концентрации (ULBL Pb ) подвижного Pb в суглинках равно 11.5 мг/кг. Площадь земель, превышающих эту величину, равняется 6% от общей площади. Кластеры, загрязненные подвижным Pb, имеют достоверно более высокое содержание органического углерода (%), подвижного фосфора и калия, pH KCl .

• 4.    Географическое распределение сельскохозяйственных полей с загрязнением подвижным Pb присутствует как в северных, так центральных и южных регионах Ленинградской области. Наиболее часто встречаются загрязненные поля в районе Красного Села.

• 5.    Кластеры фонового значения содержания Cd составляют менее 0.050 до 0.080 мг/кг, предельное пороговое значение концентрации подвижного Cd равно 0.16 мг/кг. Почвы, превышающие этот порог, занимают 6.2% от общей обследованной площади. Кластеры, загрязненные подвижным Cd, имеют достоверно более высокое содержание органического углерода (%). Географически загрязненные земли распространены с севера на юг относительно

• 6.    Показано увеличение обобщенных показателей качества земель, индекса окультуренности и комплексного агрохимического показателя с переходом содержания Pb и Cd от фоновых за пределы ULBL.

• 7.    Традиционные агрохимические показатели характеризуют базовую линию почв ниже порога загрязнения тяжелыми металлами: КАП = 33.5%; окультуренность – 0.54; органическое вещество – 4.7%; pH KCl – 5.8; гидролитическая кислотность – 3.6 ммоль(экв)/100 г; сумма обменных оснований – 16 ммоль /100 г; подвижный P 2 O 5 – 253 мг/кг; подвижный K 2 O – 122 мг/кг; Pb – 4.8 мг/кг; Cd – 0.08 мг/кг.

• 8.    В случае залежных земель или при их исключении из пашни наблюдается достоверное снижение индекса окультуренно-сти и КАП. На залежных землях показано увеличение разброса значений по Pb, установлено на них достоверное увеличение содержания Cd относительно пашни.

Санкт-Петербурга. Наиболее высокое загрязнение отмечается на юго-западе от него.