esoilБюллетень Почвенного института имени В.В. ДокучаеваDokuchaev Soil Bulletin0136-16942312-4202V.V. Dokuchaev Soil Science Institute10.19047/0136-1694-2022-111-157-184esoil-707Research ArticleСтатьиОценка уровня загрязнения тяжелыми металлами почв г. Кондопога и г. Костомукша (Республика Карелия)Assessement of the heavy metal contamination of soils in Kondopoga and Kostomuksha (Republic of Karelia)https://orcid.org/0000-0003-2387-2656НовиковС. Г.NovikovS. G.

Научный сотрудник лаборатории лесного почвоведения ИЛ КарНЦ РАН

канд.биол.наук

novikovsergey.nsg@gmail.comИнститут леса КарНЦ РАН, ФИЦ “Карельский научный центр РАН”РоссияForest Research Institute of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2022250920220111157184Copyright © Новиков С.Г., 20222022Новиков С.Г.Novikov S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/707

Исследования проводились на территории г. Кондопоги и г. Костомукши, основная промышленность которых представлена целлюлозно-бумажным производством и добычей железной руды соответственно. На землях различного пользования были отобраны почвенные образцы из верхнего слоя 0–10 см, в которых определяли содержание тяжелых металлов (Pb, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn) методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (вытяжка “царская водка”). А также были заложены почвенные прикопки, в данном случае отбор проб проводили по слоям – 0–5, 5–10, 10–20 см, в отобранных образцах определяли их физико-химические свойства и содержание тяжелых металлов. Показано, что почвы обследованных городов имеют низкий уровень загрязнения тяжелыми металлами. На территории г. Кондопога выявлены локальные участки на землях общего пользования, где содержание отдельных элементов превышает установленные в Российской Федерации нормативы (Pb – 6 ПДК, Cu – 9 ОДК, Zn – 16 ОДК), концентрации подвижных форм меди и цинка достигают 2–3 ПДК. Почвы г. Костомукши отличаются невысокими уровнями накопления исследуемых тяжелых металлов, в целом их концентрации не превышают уровень регионального фона на всех выделенных категориях землепользования. И лишь в отдельных случаях концентрация поллютантов (Pb, Ni, Cu, Zn) достигает 1–2 ПДК/ОДК. Полученные данные могут быть использованы при проведении мониторинга состояния городских почв, а также для разработки рекомендаций, направленных на сохранение окружающей среды.

Surveys were carried out in Kondopoga and Kostomuksha, where the main industries are pulp-and-paper making and iron ore mining and concentration, respectively. Samples were taken from the top 0–10 cm soil layer in sites belonging to different land use categories and the content of heavy metals (Pb, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn) in the samples was determined by atomic absorption spectrophotometry (Aqua Regia extract). In addition, subsidiary soil pits were made for sampling at 0–5, 5–10, and 10–20 cm depths. These samples were analyzed for physico-chemical properties and heavy metal content. The results showed a relatively low level of heavy metal pollution of soil in the mentioned towns. Surveys in Kondopoga revealed limited general-use areas containing some elements in concentrations exceeding Russian national maximum allowable (MAC) and tentative allowable (TAC) levels (Pb – 6x MAC, Cu – 9x TAC, Zn – 16x TAC), and with labile copper and zinc concentrations up to 2x–3x MAC. Soils of Kostomuksha exhibited relatively low levels of the analyzed heavy metals with concentrations generally not exceeding the regional background in all land use categories. It was only occasionally that pollutant concentrations (Pb, Ni, Cu, Zn) reached 1–2x MAC/TAC. The resultant data can be used in the monitoring of urban soils and for working out recommendations for environmental protection.

городские почвыпочвенный мониторингуровень загрязненияurban soilssoil monitoringpollution levelИЛ КарНЦ РАНKarelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences (Forest Research Institute)ReferencesСоколов А.В. Агрохимические методы исследования почв: руководство. М.: Изд-во Наука, 1975. 656 с.Sokolov A.V. (Ed.), Agrokhimicheskie metody issledovaniya pochv: rukovodstvo (Agrochemical methods of soil research: a guide), Moscow: Izd-vo Nauka, 1975, 656 p.Байдина Н.Л. Инактивация тяжелых металлов гумусом и цеолитами в техногеннозагрязненной почве // Почвоведение. 1994. № 9. С. 121–125.Baidina N.L., Inaktivatsiya tyazhelykh metallov gumusom i tseolitami v tekhnogennozagryaznennoy pochve (Inactivation of heavy metals by humus and zeolites in a technogenically polluted soil), Pochvovedenie, 1994, No. 9, pp. 121–125.Балакшин П.Н. Экологические проблемы в целлюлозно-бумажной промышленности РФ // Лесной журнал. 2004. № 1. С. 100–102.Balakshin P.N., Ekologicheskie problemy v tsellyulozno-bumazhnoy promyshlennosti RF (Environmental problems in pulp-and-paper industry of RF), Lesnoy zhurnal, 2004, No. 1, pp. 100–102.Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. М., 1976. 248 с.Beus A.A., Grabovskaya L.I., Tikhonova N.V., Geokhimiya okruzhayushchey sredy (Geochemistry of the environment), Moscow, 1976, 248 p.Брондер Л., Солохина А., Веревкина Е., Никифоров В. Доклад объединения Bellona “Промышленное загрязнение территорий российской части Баренцева региона”. Санкт-Петербург: ЭПЦ “Беллона”, 2014. 149 с.Bronder L., Solohina A., Verevkina E., Nikiforov V., Doklad ob’edineniya Bellona “Promyshlennoe zagryaznenie territoriy rossiyskoy chasti Barentseva regiona” (Report of the Bellona association “Industrial pollution of the territories of the Russian part of the Barents region”), St. Petersburg: ERC “Bellona”, 2014, 149 p.Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2009 г. / А. Н. Громцев (гл. ред.) и др. Петрозаводск: Мин-во сельского, рыбного хоз-ва и. экологии РК, 2010. 296 с.Gromtsev A.N. (Ed.), State report on the state of the environment of the Republic of Karelia in 2014, Petrozavodsk: Ministry of Nature Management and Ecology of the Republic of Karelia, 2015, 272 p.Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2014 г. / А. Н. Громцев (гл. ред.) и др. Петрозаводск: Мин-во по природопользованию и экологии Республики Карелия, 2015. 272 с.Gromtsev A.N. (Ed.), State report on the state of the environment of the Republic of Karelia in 2015, Petrozavodsk: Ministry of Nature Management and Ecology of the Republic of Karelia, 2016, 300 p.Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2015 г. / А. Н. Громцев (гл. ред.) и др. Петрозаводск: Мин-во по природопользованию и экологии Республики Карелия, 2016. 300 с.Gromtsev A.N. (Ed.), State report on the state of the environment of the Republic of Karelia in 2017, Petrozavodsk: Ministry of Natural Resources and Ecology of the Republic of Karelia, 2018, 292 p.Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2017 г. / А. Н. Громцев (гл. ред.) и др. Петрозаводск: Мин-во природных ресурсов и экологии Республики Карели, 2018. 292 с.Gromtsev A.N. (Ed.), State report on the state of the environment of the Republic of Karelia in 2020, Petrozavodsk: Ministry of Natural Resources and Ecology of the Republic of Karelia, 2021, 277 p.Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2020 г. / А. Н. Громцев (гл. ред.) и др. Петрозаводск: Мин-во природных ресурсов и экологии Республики Карели, 2021. 277 с.Gromtsev A.N. (Ed.), State report on the state of the environment of the Republic of Karelia in 2009, Petrozavodsk: Ministry of Agriculture, Fisheries and Ecology of the Republic of Kazakhstan, 2010, 296 p.Демин В.В. Роль гуминовых кислот в необратимой сорбции и биогеохимии тяжелых металлов в почве // Известия ТСХА. 1994. Вып. 2. С. 79–86.Demin V.V., Rol' guminovykh kislot v neobratimoy sorbtsii i biogeokhimii tyazhelykh metallov v pochve (The role of humic acids in the irreversible sorption and biogeochemistry of heavy metals in soi, Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy, 1994, No. 2, pp. 79–86.Джувеликян Х.А. Подвижные формы тяжелых металлов в черноземах незагрязненных ландшафтов // Вестник Самарского Государственного Университета, Серия: Химия, Биология, Фармация. 2005. № 1. С. 107–112.Dzhuvelikyan H.A., Podvizhnye formy tyazhelykh metallov v chernozemakh nezagryaznennykh landshaftov (Mobile forms of heavy metals in chernozems of uncontaminated landscapes), Vestnik Samarskogo Gosudarstvennogo Universiteta, Seriya: Himiya, Biologiya, Farmaciya, 2005, No. 1, pp. 107–112.Зырин Н.Г. Узловые вопросы учения о микроэлементах: Автореф. дис. … докт. биол. наук. М.: Изд. МГУ, 1968. 37 с.Zyrin N.G., Uzlovye voprosy ucheniya o mikroelementakh: Avtoref. dis. … dokt. biol. nauk (Key issues of the doctrine of microelements, Extended abstract of Dr. biol. sci. thesis), Moscow State University, 1968, 37 p.Калашникова О.В. Техногенное загрязнение почв и состояние древесных насаждений в г. Москве: Дис. … канд. биол. наук. М., 2003. 141 с.Kalashnikova O.V., Tekhnogennoe zagryaznenie pochv i sostoyanie drevesnykh nasazhdeniy v g. Moskve: Dis. … kand. biol. nauk (Technogenic pollution of soils and the state of tree plantations in Moscow: Cand. biol. sci. thesis), Moscow, 2003, 141 p.Лаптева Е.М., Холопов Ю.В., Шахтарова О.В., Бондаренко Н.Н., Кострова С.Н. Почвы и почвенный покров в зоне влияния аэротехногенных выбросов целлюлозно-бумажного производства // Известия Коми НЦ УрО РАН. 2021. №5 (51). С. 46–60. DOI: 10.19110/1994-5655-2021-5-46-60.Lapteva E.M., Holopov Yu.V., SHahtarova O.V., Bondarenko N.N., Kostrova S.N., Pochvy i pochvennyy pokrov v zone vliyaniya aerotekhnogennykh vybrosov tsellyulozno-bumazhnogo proizvodstva (Soils and soil cover in the zone of influence of airborne industrial emissions from pulp and paper production), Izvestiya Komi NTs UrO RAN, 2021, No. 5 (51), pp. 46–60, DOI: 10.19110/1994-5655-2021-5-46-60.Личутина Т.Ф., Боголицын К.Г., Гумакова М.А. Экологическая оценка деятельности предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Перспективные направления утилизации отходов // Российский химический журнал. 2011. Т. LV. № 1. С. 101–107.Lichutina T.F., Bogolicyn K.G., Gumakova M.A., Ekologicheskaya otsenka deyatel'nosti predpriyatiy tsellyulozno-bumazhnoy promyshlennosti. Perspektivnye napravleniya utilizatsii otkhodov (Environmental assessment of the activities of pulp and paper industry enterprises. Promising areas of waste disposal), Rossiyskiy himicheskiy zhurnal, 2011, Vol. LV, No. 1, pp. 101–107.Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. 61 с.Guidelines for the determination of heavy metals in agricultural soils and crop production, Мoscow: TsINAO, 1992, 61 p.Новиков С.Г. Оценка загрязнения тяжелыми металлами почв города Кондопога // Труды четвертой международной научно-практической конференции молодых ученых “Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование”. М.: Буки-Веди, 2015. С. 117–120.Novikov S.G., Otsenka zagryazneniya tyazhelymi metallami pochv goroda Kondopoga (Assessment of heavy metal contamination of urban soils in Kondopoga), Trudy chetvertoy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh “Indikatsiya sostoyaniya okruzhayushchey sredy: teoriya, praktika, obrazovanie” (Proc. 4th Intern. scientific and practical conference of young scientists “Indication of the state of the environment: theory, practice, education”), Moscow: Buki-Vedi, 2015, pp. 117–120.Новиков С.Г. Содержание тяжелых металлов в почвах города Костомукши // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 5; URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=25327.Novikov S.G., Soderzhanie tyazhelykh metallov v pochvakh goroda Kostomukshi (Heavy metals in soils of the town of Kostomuksha), Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, 2016, No. 5, URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=25327.Пантелеева Я.Г. Геохимические изменения окружающей среды в зоне влияния горнопромышленного комплекса ОАО “Карельский окатыш” (г. Костомукша, республика Карелия): Автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. СПб., 2009. 20 с.Panteleeva Ya.G., Geokhimicheskie izmeneniya okruzhayushchey sredy v zone vliyaniya gornopromyshlennogo kompleksa OAO “Karel'skiy okatysh” (g. Kostomuksha, respublika Kareliya): Avtoref. dis. … kand. geol.-mineral. Nauk (Geochemical changes in the environment in the zone of influence of the mining complex OJSC “Karelsky Okatysh” (Kostomuksha, Republic of Karelia), Extended abstract of Cand. geol.-mineral. sci. thesis), St. Petersburg, 2009, 20 p.Пляскина О.В., Ладонин Д.В. Загрязнение городских почв тяжелыми металлами // Почвоведение. 2009. № 7. С.877–885.Plyaskina O.V., Ladonin D.V., Zagryaznenie gorodskikh pochv tyazhelymi metallami (Heavy metal pollution of urban soils), Eurasian Soil Science, 2009, Vol. 42, No. 7, pp. 816–823.Почва, город, экология / Г.В. Добровольский (ред.). М.: Фонд “За экономическую грамотность”, 1997. 320 с.Dobrovolsky G.V. (Ed.), Pochva, gorod, ekologiya (Soil, City, Ecology), Moscow: Fond “Za ekonomicheskuyu gramotnost'”, 1997, 320 p.Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П., Смирнова Р.С., Башаркевич И.Л., Онищенко Т.Л., Павлова Л.Н., Трефилова Н.Я., Ачкасова А.И., Саркисян С.Ш. Геохимия окружающей среды. М.: Мир, 1990. 319 с.Saet Yu.E., Revich B.A., Yanin E.P., Smirnova R.S., Basharkevich I.L., Onishchenko T.L., Pavlova L.N., Trefilova N.Ya., Achkasova A.I., Sarkisyan S.Sh., Geokhimiya okruzhayushchey sredy (Environmental geochemistry), Moscow: Mir, 1990, 319 p.Свод правил “Инженерно-экологические изыскания для строительства” (СП 11-102-97). М., 1998.Code of rules “Engineering and environmental surveys for construction” (11-102-97), Мoscow, 1998.Стурман В.И. Экологическое картографирование. М.: Аспект Пресс, 2003. 251 с.Sturman V.I., Ekologicheskoe kartografirovanie (Ecological mapping, Moscow): Aspekt Press, 2003, 251 p.Федорец Н.Г., Бахмет О.Н., Солодовников А.Н., Морозов А.К. Почвы Карелии: геохимический атлас. М.: Наука, 2008. 47 с.Fedorec N.G., Bahmet O.N., Solodovnikov A.N., Morozov A.K., Pochvy Karelii: geokhimicheskiy atlas (Soils of Karelia: geochemical atlas), Moscow: Nauka, 2008, 47 p.Щербо А.П., Киселев А.В. О проблеме эколого-гигиенических маркеров в аспекте доказательной медицины // Гигиена и санитария. 2004. № 6. С. 5–8.Shcherbo A.P., Kiselev A.V., O probleme ekologo-gigienicheskikh markerov v aspekte dokazatel'noy meditsiny (Ecological and hygienic markers in evidence-based medicine), Gigiena i sanitariya, 2004, No. 6, pp. 5–8.Bidwell A.M., Dowdy R.H. Cadmium and zinc availability to com following termination of sewage sludge applications // J. Environm. Qual. 1987. No. 164. P. 438–442.Bidwell A.M., Dowdy R.H., Cadmium and zinc availability to com following termination of sewage sludge applications, J. Environm. Qual., 1987, No. 164, pp. 438–442.Bruemmer G.W., Gerth J., Herms U. Heavy metal species, mobility and availability in soils // Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde. 1986. Bd 149. No. 4. P. 382–398.Bruemmer G.W., Gerth J., Herms U., Heavy metal species, mobility and availability in soils, Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde, 1986. Bd 149, No. 4, pp. 382–398.Gavrilescu D., Puitel A.C., Dutuc Gh., Craciun G. Environmental impact of pulp and paper mills // Environmental Engineering and Management Journal. 2012. Vol. 11. Iss. 1. Р. 81–85. DOI: 10.30638/eemj.2012.012.Gavrilescu D., Puitel A.C., Dutuc Gh., Craciun G., Environmental impact of pulp and paper mills, Environmental Engineering and Management Journal, 2012, Vol. 11, Iss. 1, pp. 81–85, DOI: 10.30638/eemj.2012.012.Hakanson L. An Ecological Risk Index for Aquatic Pollution Control – A Sedimentological Approach // Water Research. 1980. Vol. 14. Iss. 8. P. 975–1001.Hakanson L., An Ecological Risk Index for Aquatic Pollution Control – A Sedimentological Approach, Water Research, 1980, Vol. 14, Iss. 8, pp. 975–1001.Islam S., Ahmed K., Habibullah-Al-Mamun, Masunaga S. Potential ecological risk of hazardous elements in different land-use urban soils of Bangladesh // Science of The Total Environment. 2015. Vol. 512–513. P. 94–102Islam S., Ahmed K., Habibullah-Al-Mamun, Masunaga S., Potential ecological risk of hazardous elements in different land-use urban soils of Bangladesh, Science of The Total Environment, 2015, Vol. 512–513, pp. 94–102.Kabala C., Chodak T., Szerszen L., Karczewska A., Szopka K., Fratczak U. Factors influencing the concentration of heavy metals in soils of allotment gardens in the city of wroclaw, Poland // Fresenius Environmental Bulletin. 2009. Vol. 18. Iss. 7. P. 1118–1124.Kabala C., Chodak T., Szerszen L., Karczewska A., Szopka K., Fratczak U., Factors influencing the concentration of heavy metals in soils of allotment gardens in the city of wroclaw, Poland, Fresenius Environmental Bulletin, 2009, Vol. 18, Iss. 7, pp. 1118–1124.Mukhopadhyay M.J., Sharma A. Manganese in cell metabolism of higher plants // The Botanical Review. 1991. Vol. 57. No. 2. Р. 117–149.Mukhopadhyay M.J., Sharma A., Manganese in cell metabolism of higher plants, The Botanical Review, 1991, Vol. 57, No. 2, pp. 117–149.Novikov S. Ecological condition of soils in small towns of the Republic of Karelia // Urbanization: a challenge and an opportunity for soil functions and ecosystem services 9th international congress. Proc. Soils of Urban Industrial Traffic Mining and Military Areas (SUITMA 9). Moscow, 2017. P. 392–394.Novikov S., Ecological condition of soils in small towns of the Republic of Karelia, Urbanization: a challenge and an opportunity for soil functions and ecosystem services 9th international congress. Proc. Soils of Urban Industrial Traffic Mining and Military Areas (SUITMA 9), Moscow, 2017, pp. 392–394.Peng C., Cai Y., Wang T., Xiao R., Chen W. Regional probabilistic risk assessment of heavy metals in different environmental media and land uses: An urbanization-affected drinking water supply area // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. 37084.Peng C., Cai Y., Wang T., Xiao R., Chen W., Regional probabilistic risk assessment of heavy metals in different environmental media and land uses: An urbanization-affected drinking water supply area, Scientific Reports, 2016, Vol. 6, 37084.Ramakrishnaiah H., Somashekar R.K. Heavy metal contamination in roadside soil and their mobility in relations to pH and organic carbon // Soil and Sediment Contamination: An International Journal. 2002. Vol. 5. Iss. 1. P. 643–654.Ramakrishnaiah H., Somashekar R.K., Heavy metal contamination in roadside soil and their mobility in relations to pH and organic carbon, Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 2002, Vol. 5, Iss. 1, pp. 643–654.Rashed M.N. Monitoring of contaminated toxic and heavy metals, from mine tailings through age accumulation, in soil and some wild plants at Southeast Egypt // Journal of hazardous materials. 2010. Vol. 178. Iss. 1–3. P. 739–746.Rashed M.N., Monitoring of contaminated toxic and heavy metals, from mine tailings through age accumulation, in soil and some wild plants at Southeast Egypt, Journal of hazardous materials, 2010, Vol. 178, Iss. 1–3, pp. 739–746.Shacklette H.T., Boerngen J.G. Element concentrations in soils and other surficial materials of the conterminous United States. U.S. Geological Paper 1270, 1984. 105 p.Shacklette H.T., Boerngen J.G., Element concentrations in soils and other surficial materials of the conterminous United States, U.S. Geological Paper 1270, 1984, 105 p.Tomlinson D.C., Wilson J.G., Harris C.R., Jeffery D.W. Problems in the assessment of heavy metals levels in estuaries and the formation of a pollution index // Helgoland Marine Research. 1980. Vol. 33. Iss. 1. P 566–575.Tomlinson D.C., Wilson J.G., Harris C.R., Jeffery D.W., Problems in the assessment of heavy metals levels in estuaries and the formation of a pollution index, Helgoland Marine Research, 1980, Vol. 33, Iss. 1, pp. 566–575.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.