Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование и рассмотрена методика математического моделирования воздействия полициклических ароматических углеводородов на основании сведений о динамике их сорбции почвами, олеофильности и растворимости в воде. Исследования касались определения уровня токсичности 16 видов указанных химических соединений и оценивались по воздействию их на процессы жизнедеятельности и репродуктивность Folsomia fimetaria. Рассмотрена методика подготовки проб и процедура проведения экспериментов. Обсуждены полученные при выполненном исследовании результаты. Отмечено, что только некоторые виды полициклических ароматических углеводородов (нафталин, аценафталин, аценафтилен, антрацен, флуорен, пирен и флуорантен) существенно влияют на развитие и репродуктивность Folsomia fimetaria. Оценена степень токсичности и механизм воздействия указанных видов соединений. Рассмотрена методика оценки степени токсичности различных видов полициклических ароматических углеводородов на основании моделирования указанных свойств с применением методики (QSAR), определяющей взаимосвязь структуры этих соединений и их активности.

Исследования показали, что почвы района накапливают свинец в количествах, в 2-3 раза превышающих фоновое содержание и в 1,5 раза превышающих ПДК для данного типа почв. Наиболее загрязненными являются пробы, отобранные возле автозаправочной станции и на перекрестке Ленинского проспекта с ул. Обручева. Так, валовое содержание свинца в данных пробах составляет 64,8 и 72,2 мг/кг, а содержание подвижных форм – 17,0 и 37,7 мг/кг соответственно. При этом наблюдается тенденция повышения содержания свинца в газонах вдоль Ленинского проспекта при приближении к центру города, что непосредственно связано с ростом интенсивности движения автотранспорта. По мере увеличения уровня загрязнения возрастает и вариабельность содержания элемента в почвах газонов до 20-30%. Сведения о содержании в почвах города различных соединений тяжелых металлов необходимы при оценке опасности загрязнения городской среды и составления прогнозов ее состояния. В обменно форме в почвах города присутствует 2-7% Pb от валового содержания, с органическим веществом в антропогенных почвах связано 17-58% Pb. Доля металлов, связанных с органическим веществом, зависит от запасов последнего в почвах. Содержание в почвах города доступных для растений подвижных форм соединений свинца более чем на порядок превышает фоновые значения, и является наиболее чувствительным показателем загрязнения почв тяжелыми металлами. Доля извлечения подвижных форм соединений свинца относительно валовых запасов составляет в среднем 28%, а в фоновых почвах – 10-12%. Таким образом, для почв города характерно не только повышенное содержание подвижных форм соединений металлов, но и значительная доля от их общего содержания. Основной причиной высокого содержания свинца в почвах вдоль Ленинского проспекта является высокая интенсивность автомобильного транспорта. В связи с этим необходимо развивать и ускорять природоохранные работы непосредственно в сфере транспортного хозяйства, обеспечивая своевременный ввод в эксплуатацию более экологичных транспортных средств с использованием экологически чистого топлива, а также проводить мероприятия, способствующие снижению уже существующих уровней загрязнения.

Устойчивость почв к загрязнению химически активными техногенными веществами определяется условиями разложения, рассеяния и удаления привнесенных веществ. Условия разложения зависят от количества солнечной энергии как катализатора фотохимических реакций; от гидротермического режима, с которым связана микробиологическая активность; от окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных условий. Вынос продуктов техногенеза зависит от величины стока, водопроницаемости, уклонов поверхности и дренированности территории. Для оценки устойчивости почв региона выбраны следующие критерии: 1. Механический состав почвообразующих отложений – определяет фильтрационные и сорбционные свойства, чем больше крупность материала, тем выше фильтрация отложений, чем тоньше состав, тем выше сорбционная способность; 2. Щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия – определяют различную степень миграции поллютантов по профилю почв; 3. Мощность органогенных горизонтов – определяет величину сорбционной емкости этих горизонтов; 4. Содержание гумуса в верхних почвенных горизонтах – определяет биогенную аккумуляцию токсинов. На основе анализа данных критериев и особенностей строения почвенных горизонтов СПР были оценены потенциалы самоочищения почв от минеральных и органических загрязняющих веществ. В целом, по Северодвинскому промышленному району около 80% территории занимают почвы с низким потенциалом самоочищения от загрязнения химически активными техногенными веществами, около 19% составляют почвы со средним потенциалом самоочищения и только 1% территории представлен почвами с высоким потенциалом самоочищения. Отсюда следует вывод, что почвы района в своем большинстве малоустойчивы к загрязнениям, наносимым воздействием техногенных объектов, и требуют к себе особо бережного отношения.

Аллювиальные почвы мелиорированной поймы представляют интерес не только как почвы наиболее динамично развивающегося ландшафта с регулярно обновляющимся элементным составом за счет свежего аллювия, но и как наиболее интенсивно используемые для производства овощей – продуктов прямого употребления человеком. Опасность химичекого техногенного загрязнения тяжелыми металлами (ТМ) и геохимической деградации природных и антропогенных почв стала одной из основных экологических проблем современности. Агрогенное загрязнение почв и окружающей среды по масштабам и последствиям сопоставимо с их техногенным загрязнением промышленностью и транспортом. Высокие дозы минеральных удобрений (МУ) способствуют эвтрофикации водоемов и загрязнению подземных вод. Усиление антропогенного пресса на почвы, основными негативными составляющими которого, помимо высоких доз агрохимикатов, являются интенсивные технологии с многократными физическими нагрузками на почвы при использовании тяжелой техники, а также нарушение технологических процессов и севооборотов, привело к физико-химической деградации аллювиальных почв. Мониторинг аллювиальных почв Средней Оки, находящейся в пределах досягаемости техногенных загрязнителей, выбрасываемых окружающими промышленными центрами (Тула, Серпухов, Ступино) проводится с 1970 года. Деградация аллювиальных почв началась с момента их сельскохозяйственного освоения под овощеводство. Распашке практически всей площади поймы (местами до уреза вод) предшествовало выравнивание и осушение территории, сведение естественной древесной, кустарниковой и травянистой растительности. Нивелирование поверхности с перемещением больших масс грунта, нарезка поливных чеков способствуют превращению комплекса аллювиальных почв в антропогенно преобразованную почву, различающуюся лишь гранулометрическим составом при картировании. Меняются все физико-химические параметры почвы, часто в негативном направлении, по сравнению с естественными почвами. Окультуривание оказывает сильное влияние на содержание и состав почвенного гумуса. Несмотря на регулярное внесение высоких доз МУ под овощные культуры (до 8-9 ц/га д. в.) и обогащение почв гумусом, поступающим со свежими аллювиальными отложениями во время весенних паводков, происходит постоянное снижение содержания гумуса, меняется его качественный состав, происходит ослабление биологической активности почв. Происходит перманентное снижение плодородия почв, выразившееся в ухудшении структуры, переуплотнении и распылении, нарушении водно-воздушного режима, слитизации пахотного и подпахотного горизонтов и снижении биологической активности почв.

В настоящее время стало очевидно, что оценка бонитета почв должна базироваться не только на традиционных показателях, учитывающих почвенные (главным образом, агрохимические) свойства и плодородие, экономико-географическую ситуацию района, но и общее экологическое состояние окружающей природной среды. И если показатели физической деградации почв (эродированность, уплотненность, каменистость и др.) применяются в существующих методиках бонитировки почв через поправочные коэффициенты, то показатели химического загрязнения почв в этих методиках не учитываются вовсе. В ходе многолетних почвенно-экологических исследований, проводимых научно-производственной экспедицией факультета почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова на территории Тульской области, был получен опыт эколого-бонитировочной оценки почв музея-усадьбы Л. Н. Толстого “Ясная Поляна”. Ее территория расположена в Щекинском районе Тульской области в центре крупной промышленной агломерации, поэтому на уровень загрязнения природной среды музея-усадьбы оказывают влияние выбросы АО “Щекиноазот”, Щекинское АООТ “Химволокно”, концерн “Тулчермет”, АО “Косогорский металлургический завод” и др. В результате исследований установлено: 1. Почвенный покров территории музея-усадьбы имеет участки трех категорий эколого-бонитировочной оценки – благополучной, удовлетворительной и неудовлетворительной. 2. Наибольшие площади (76,7%) занимают ареалы почв, получивших удовлетворительную оценку. Контура с благополучной оценкой почвенного покрова имеют наименьшую (0,8%) площадь. Ареалы почв с неудовлетворительной оценкой (22,5% площади) связаны с почвами овражно-балочных комплексов и участками значительного загрязнения почв бензолом, обнаруженного главным образом в пахотных почвах восточной и северо-восточной частей музея-усадьбы. 3. Малая площадь контуров, получивших благополучную оценку, обусловлена общим достаточно высоким загрязнением органическими токсикантами почв всей территории в 1997 г. 4. Улучшение эколого-бонитировочной оценки для почв, формирующихся в автоморфных и мезоморфных позициях, в том числе и на пашне, возможно при снижении общей загрязненности территории.