Assessment of chemical pollution level of soils in Petropavlovsk-Kamchatsky City

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The level of chemical pollution of the surface part of soils with heavy metals (Co, Mo, Cd, Ba, Cu, Ni, Pb, Cr, Zn and Mn) and petroleum products in Petropavlovsk-Kamchatsky in 2023 was determined. The use of various ecological and geochemical approaches for a comprehensive assessment of the state of the urban environment revealed different degrees of pollution in the study areas depending on the pollutant and the calculated indices. The maximum content of class I hazard pollutants in the soil was 1546 mg/ kg for petroleum products, 3.37 mg/kg for Cd, 248 mg/kg for Pd, and 571 mg/ kg for Zn. Anthropogenic sources of their intake were identified. In general, the comprehensive assessment conducted using geochemical, toxicological indices and phytotesting determined the city’s soils as slightly polluted. At the same time, in certain areas associated with the automobile infrastructure and fuel and energy complex enterprises, a high degree was established both by comprehensive indices and by external pollutants (Pb, Zn). The maximum soil pollution with brittle metals was noted when calculating the ecological and geochemical indices and amounted to 13% (by the Zc index) to 80% (by the NPI index) of the total number of measurements. The excess of oil products in soils was insignificant and 6.6% of soils were determined as polluted. Comparative analysis of integral indicators of the current ecological state of soils. Petropavlovsk-Kamchatsky has identified a number of methodological problems in assessing the level of pollution. For the regional center and Kamchatka Territory as a whole, one of the main difficulties is taking into account regional geochemical levels of both heavy metals and oil products in soils. Given the influence of active volcanism, both in the geological past and in the present of the peninsula, identifying background values for the content of a number of pollutants is an urgent task for conducting objective environmental monitoring of the soil cover in the region.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. A. Ilyushenko

aKamchatka State Technical University

Email: annaklimovae@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003

D. O. Martynenko

aKamchatka State Technical University; Institute of Volcanology and Seismology of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: annaklimovae@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003; Petropavlovsk-Kamchatsky, 683006

V. G. Avdoschenko

Kamchatka State Technical University

Email: annaklimovae@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003

A. V. Sergeeva

Institute of Volcanology and Seismology of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: annaklimovae@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683006

A. A. Kuzmina

Institute of Volcanology and Seismology of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: annaklimovae@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683006

A. V. Klimova

aKamchatka State Technical University; Kamchatka Branch of Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: annaklimovae@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003; Petropavlovsk-Kamchatsky, 683001

References

  1. Авдощенко В.Г., Климова А.В. Оценка загрязнения почв тяжелыми металлами почв города Петропавловска-Камчатского, Камчатский край // Вестник Камчат. ГТУ. 2022. № 61. С. 65–80.
  2. Васильева Т.Н., Галактионова Л.В. Оценка состояния урбаноземов по содержанию поллютантов // Аграрный вестник Урала. 2023. Т. 23. № 12. С. 2–11. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2023-23-12-2-11
  3. Водяницкий Ю.Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами. М.: МГУ им. Ломоносова, 2017. 192 с.
  4. Доклад о состоянии окружающей среды в Камчатском крае в 2022 году. Петропавловск-Камчатский: Министерство природных ресурсов и экологии Камчатского края, 2023. 418 с.
  5. Жарикова Е.А. Тяжелые металлы в городских почвах: оценка содержания и экологического риска // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 1. С. 164–173. https://doi.org/10.18799/24131830/2021/1/3009
  6. Жарикова Е.А., Голодная О.М., Попова А.Д. Экологическое состояние почв придорожной полосы автомагистрали Уссурийск–Пограничный на приграничной территории // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. 2022. № 4–2. С. 21–27. https://doi.org/10.18522/1026-2237-2022-4-2-21-27
  7. Журба О.М., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф., Алексеенко А.Н. Полициклические ароматические углеводороды и нефтепродукты в пробах почв территории городской застройки Восточной Сибири // Гигиена и санитария. 2023. Т. 102. № 12. С. 1281–1285. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-12-1281-1285
  8. Захарихина Л.В. Провинции почв Камчатки, различающиеся составам и возрастом вулканических пеплов, на которых они образованы // Вестник Томского гос. ун-та. Биология. 2009. № 2. С. 95–110.
  9. Захарихина Л.В. Литвиненко Ю.С. Вулканизм и геохимия почвенно-растительного покрова Камчатки. Сообщение 2. Специфика формирования элементного состава вулканических почв в холодных гумидных условиях // Вулканология и сейсмология. 2019. № 3. С. 25–33. https://doi.org/10.31857/S0203-03062019440-51
  10. Карпачевский Л.О., Алябина И.О., Захарихина Л.В., Макеев А.О., Маречек М.С., Радюкин А.Ю., Шоба С.А., Таргульян В.О. Почвы Камчатки. М.: ГЕОС., 2009. 224 с.
  11. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 235 с.
  12. Корляков И.Д., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Тяжелые металлы и металлоиды в почвенном покрове г. Улан-Удэ // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2019. № 3. С. 120–137. https://doi.org/10.15593/2409-5125/2019.03.09
  13. Кошельков А.М., Матюшкина Л.А. Оценка химического загрязнения почв водоохранных зон малых рек города Хабаровска // Региональные проблемы. 2018. Т. 21. № 2. С. 76–85. https://doi.org/10.31433/1605-220X-2018-21-2-76-85
  14. Мартыненко Д.О., Терлецкая М.Д., Ильюшенко Н.А., Позолотина Л.А., Климова А.В. Содержание нефтепродуктов в почвах города Петропавловска-Камчатского (Камчатский край) // Сб. матер. VIII конф. молодых ученых “Почвоведение: Горизонты будущего”. 16–20 сентября 2024 г. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2024. С. 143–148.
  15. Медведев И.Ф., Деревягин С.С. Тяжелые металлы в экосистемах. Саратов: Ракурс, 2017. 178 с.
  16. МР 2.1.7.2297-07 Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности: Методические рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008. 15 с.
  17. Пиковский Ю. И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. М.: МГУ, 1993. 208 c.
  18. Пиковский Ю.И., Геннадиев А.Н., Чернянский С.С., Сахаров Г.Н. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. 2003. № 9. С. 1132–1140.
  19. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами (Утвержден Минприроды России, 18.11.1993). М: Минприроды, Госкомзем, 1993. 12 с. https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_5189/f64b02c54bf48ee1680040ce0cf98d7b041d97ad (дата обращения 30.10.2024).
  20. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И., Безуглова О.С. и др. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России // Почвоведение. 2014. № 10. С. 1155–1164.
  21. Распоряжение Правительства РФ от 20.10.2023 № 2909-р (ред. от 23.12.2023) “Об утверждении перечня загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды и признании утратившими силу некоторых Постановлений Правительства РФ”. https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_460257/ (дата обращения 30.10.2024).
  22. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П., Смирнова Р.С., Башаркевич И.Л., Онищенко Т.Л., Павлова Л.Н., Трефилова Н.Я., Ачкасов А.И., Саркисян С.Ш. Геохимия окружающей среды. М: Недра, 1990. 335 с.
  23. СанПиН 1.2.3685-21. “Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания” (с изменениями на 30 декабря 2022 года). https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_375839/fa69e15a74de57cbe09d347462434c11fcfeeaca (дата обращения 30.10.2024).
  24. Синцов А.В., Бармин А.Н., Зимовец П.А., Валов М.В., Синцова Н.В. Современное содержание тяжелых металлов в почве урбанизированных территорий Юга России // Геология, география и глобальная энергия. 2022. № 2. С. 103–109.
  25. Хеттипатирана Т., Мельник М.И. Определение содержания тяжелых и токсичных металлов в почвах с использованием атомно-эмиссионного спектрометра с микроволновой плазмой // Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова. 2014. № 6. С. 728–733.
  26. Хомич В. С. Загрязнение почв нефтепродуктами в Белар уси // Природные ресурсы. 2005. № 2. С. 43–53.
  27. Яковлев А.С. Евдокимова М.В. Подходы к нормированию загрязнения почв в России и зарубежных странах // Почвоведение. 2022. № 5. С. 631–641. https://doi.org/10.31857/S0032180X22050136
  28. Crommentuijn T., Polder M.D., Van de Plassche E.J. Maximum permissible concentrations and negligible concentrations for metals, taking background concentrations into account // RIVM Report 601501001. Bilthoven, 1997. 260 p.
  29. Demetriades A., Birke M. Urban geochemical mapping manual: sampling, sample preparation, laboratory analysis, quality control check, statistical processing and map plotting // Brussels: EuroGeoSurveys, 2015. 162 p. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2017.10.024
  30. Denny M., Baskaran М., Burdick S., Tummala С., Dittrich Т. Investigation of pollutant metals in road dust in a post-industrial city: Case study from Detroit, Michigan // Front. Environ. Sci. Toxicol. Pollut. Environ. 2022. V. 10. Р. 1–16. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.974237
  31. Gong Q., Deng J., Xiang Y. et al. Calculating pollution indices by heavy metals in ecological geochemistry assessment and a case study in parks of Beijing // J. China University Geosciences. 2008. V. 19. P. 230–241. https://doi.org/10.1016/S1002-0705(08)60042-4
  32. Håkanson L. An ecological risk index for aquatic, pollution control: A sedimentological approach. // Water Res. 1980. V. 14. P. 975–1001. https://doi.org/10.1016/0043-1354(80)90143-8
  33. Jiang H.H., Cai L.M., Wen H.H., Luo J. Characterizing pollution and source identification of heavy metals in soils using geochemical baseline and PMF approach // Scient. Rep. 2020. V. 10. P. 6460. https://doi.org/10.1038/s41598-020-63604-5
  34. Kabata-Pendias А. Trace Elements in Soils and Plants. Boca Raton: CRC Press Tailor and Francis Group, 2011. 534 p.
  35. Kowalska J.B., Mazurek R., Gąsiorek M., Zaleski T. Pollution indices as useful tools for the comprehensive evaluation of the degree of soil contamination – A review // Environ Geochem Health. 2018. V. 40. P. 2395–2420. https://doi.org/10.1007/s10653-018-0106-z
  36. Kuppusamy S., Maddela N. R., Megharaj M., Venkateswarlu K. Total petroleum hydrocarbons: environmental fate, toxicity, and remediation. Springer Nature: Switzerland AG, 2020. 264 p. https://doi.org/ 10.1007/978-3-030-24035-6.
  37. Li G., Sun G.X., Ren Y., Luo X. S., Zhu Y. G. Urban soil and human health: A review // Eur. J. Soil Sci. 2018. V. 69. P. 196–215. https://doi.org/10.1111/ejss.12518
  38. Nowrouzi M., Pourkhabbaz A. Application of geoaccumulation index and enrichment factor for assessing metal contamination in the sediments of Hara Biosphere Reserve, Iran // Chem. Speciation Bioavailability. 2014. V. 26. P. 99–105. https://doi.org/10.3184/095422914X13951584546986
  39. Martin T.D., Creed J.T., Brockhoff C.A. Method 200.2. Revision 2.8: Sample Preparation Procedure for Spectrochemical Determination of Total Recoverable Elements. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-08/documents/method_200-2_rev_2-8_ 1994.pdf
  40. Mengdie Q., Wu Y., Zhang S., Li G., An T. Pollution Profiles, Source Identification and Health Risk Assessment of Heavy Metals in Soil near a Non-Ferrous Metal Smelting Plan // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2023. V. 2. P. 1–15. https://doi.org/10.3390/ijerph20021004
  41. Varol M. Assessment of heavy metal contamination in sediments of the Tigris River (Turkey) using pollution indices and multivariate statistical techniques // J. Hazard. Mater. 2011. V. 195. P. 355–364. https://doi.org/0.1016/j.jhazmat.2011.08.051

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Additional materials
Download (805KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. Map-scheme of the soil research area in Petropavlovsk-Kamchatsky (sites 1–27) and the background area near Lake Bannoe (sites 28–30).

Download (983KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Assessment of soil pollution in Petropavlovsk-Kamchatsky with oil products. (a) – differentiation by street categories. (b) – depending on the scale used (average values): according to Khomich, according to Pikovsky and the recommended permissible level (RPL).

Download (309KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Indices of geoaccumulation of metals (Igeo) in the studied soils of the city

Download (144KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Comprehensive assessment of heavy metal pollution of soils in Petropavlovsk-Kamchatsky, grouped by main sources of pollutants

Download (592KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. Comparison of various methods for assessing the ecological state of the studied soils of Petropavlovsk-Kamchatsky.

Download (637KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».