Ecological and geochemical zoning of St. Petersburg

Podlipsky I.I., (St. Petersburg State University, St. Petersburg),

Ionkina D.S. (St. Petersburg State University, St. Petersburg)

Изучение состояния окружающей среды и прогнозирование ее изменений под антропогенным воздействием, на сегодняшний день, является одной из важнейших задач экологии. Особенно, если речь идет о крупных городах с многомиллионным населением, где естественная миграция загрязняющих веществ серьезно осложнена и нарушена. Главным объектом исследований, как правило, становятся городские почвы, накапливающие в себя большую часть поллютантов. Для того чтобы дать количественную оценку степени загрязнения, необходимо знать фоновые значения исследуемых элементов для территории проведения испытаний.

Целью данной выпускной квалификационной работы является: эколого-геохимическое зонирование г. Санкт-Петербурга с целью расчета фонового уровня содержаний тяжелых металлов, мышьяка и органических поллютантов в компонентах окружающей среды.

Методика проведенных исследований включала несколько последовательных этапов сбора и анализа литогеохимической информации: сбор и разработка классификационных признаков [1] и систематизация собранных фондовых данных (по составу работ, по объемам исследований, по глубине буровых работ и т.д.) (всего 2896 шт. проб грунтов); подсчёт средних содержаний и оценка однородности распределения содержаний элементов и веществ, гомогенизация и нормализация общей выборки стандартными методами; установление принадлежности проб к различным категория, в зависимости от фактора классификации: типа четвертичных отложений (генетическая классификация), гранулометрический состав пород, типа ландшафта, типа почв, глубины залегания грунтовых вод, функциональное зонирование (согласно Генерального плана Санкт-Петербурга до 2025 года) и последующее разделение всей генеральной совокупности на выборки (33 шт.); определение статистической значимости различий выделенных выборок с использованием критерия Стьюдента (с поправкой Бонферрони) и Фишера; расчет параметров моментных характеристик одномерных функций распределения гомогенезированных выборок всех элементов и веществ (среднее, дисперсия, эксцесс, асимметрия, коэффициент вариации и др.), расчет фоновых содержаний (медианные значения нормализованных 33-х выборок и использование в качестве «фоновой» нижнего предела выделенного предела) и сопоставление полученных результатов с утвержденными ранее фоновыми значениями.

Согласно проведенному анализу по критерию Стьюдента (с поправкой Бонферрони) и Фишера, средние всех выборок (33 шт.) имеют статистически значимые различия по всем элементам и веществам. Наибольшее отклонение от табличных значений по t-критерию установлено при делении генеральной совокупности по типам функциональных зон [3].

В таблице представлены фоновые значения характерные для каждой из выделенных зон.

Таблица.

Фоновые значения, мг/кг

Для большей наглядности был рассчитан суммарный показатель загрязнения для районов города с использованием утвержденных и рассчитанных фоновых значений (рис.). Как видно из диаграммы, при использовании фоновых значений, полученных в ходе выполнения данной работы, суммарный показатель загрязнения имеет большие значения (в среднем на 4,5 усл.ед.), чем при использовании утвержденных фонов.

В целом, показатели отличаются незначительно, но данный факт может играть большую роль при граничных значения Z_c при установлении уровня загрязнения. Например, в случае с Центральным районом: Z_c 1 = 24,1 – «умеренно-опасная», тогда как Z_c 2 = 33,1, что говорит об «опасной» категории загрязнения почво-грунтов в данном районе. Таким образом, использование рассчитанных фоновых значений приводит к более строгой оценки категории загрязнения.

Рис. Z_c: утвержденный фон - Z_c 1 и рассчитанный - Z_c 2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Подлипский И.И., Ионкина Д.С. Эколого-геохимическое зонирование г. Санкт-Петербурга и прилегающих территорий Ленинградской области. Основы классификации исходной информации. / Геология в развивающемся мире: сб. науч. тр. (по материалам X науч.-практ. конф. студ., асп. и молодых ученых с междунар. участием): в 2 т. / отв. ред. П.А. Белкин; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2017. Т.2. с. 297-298;

2. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге в 1992 году (аналитический обзор). СПб., Ленкомэкология, 1993, 46 с.;

3. Stanislav V. Dubrova, Ivan I. Podlipskiy, Vitaliy V. Kurilenko, Willington Siabato Functional city zoning. Environmental assessment of eco-geological substance migration flows. // Environmental Pollution 197 (2015) pp. 165-172;