7. Эколого-геохимическая характеристика грунтов Суботовского городища
Л.В.Демченко, В.И.Клочко, В.И.Маничев
В раскопе Суботовского городища отобраны почво-грунты, представленные лессами, лессовидными суглинками и суглинками. Геохимический анализ этих образцов дает лишь самую приблизительную характеристику экологического состояния среды обитания в далеком прошлом, особенно касающуюся загрязнения, связанного с древней металлургией, поскольку для более обстоятельной оценки геохимического состояния почв требуется более детальная съемка как самого городища, так и прилегающей к нему территории. Не исключено, что наиболее загрязняющий окружающую среду объект, каким могла быть медеплавильная мастерская, находился за пределами населенного пункта, о чем свидетельствует малочисленность находок шлаков, медных руд и ошлакованных руд в раскопе, где отбирались пробы.
Высокое содержание меди в отобранных при раскопе образцах грунта и сравнение с ее фоновым содержанием на прилегающей территории является важным показателем геохимического состояния среды обитания. Фоновые значения для лессовидных грунтов Черкасской области в целом не являются высокими и не превышают фоновых значений соседних областей, в частности Киевской. К примеру, сходные с изученными грунты в Каневском государственном заповеднике Черкасской области содержат медь в среднем 25 мг/кг, (при максимуме 40 мг/кг), что более чем в десять раз меньше, чем в Суботовском городище. Фоновые содержания меди в Киевской области также колеблются в пределах от 16 до 23 мг/кг. Однако, фоновые значения меди в грунтах чистых районов в основном связаны с органическим веществом и с минералами группы сульфидов, в то время как в грунтах Суботовского городища медьсодержащие минералы в составе литологических горизонтов не наблюдаются, а содержание органики ничтожно мало.
Известно, что медь относится ко второму классу токсичных элементов. В нормативном справочнике ПДК (предельно допустимая концентрация) [Справочник…, 1987] значение содержаний подвижных форм меди в почвах сельхозугодий составляет 3 мг/кг, т.е. в 2 раза меньше, чем получено нами аналитическим путем. Однако, опасность от присутствия меди в почве определяется главным образом формой ее нахождения. Если высокое содержание техногенной меди в грунтах представляет опасность для живых организмов, то медь в составе минералов и обломков пород не играет такой роли. Следовательно, установленная нами высокая степень загрязненности медью грунтов, характеризующая культурный слой, дает основание предполагать, что в период функционирования медеплавильной мастерской содержание меди в почве было намного большим, чем фиксируется в настоящее время. Столь значительное загрязнение могло оказывать негативное воздействие как на сельскохозяйственные культуры, так и через трофические цепи на человека.
Кроме меди, почвы загрязнены и другими токсичными химическими элементами, такими как фосфор, олово, никель, бериллий и др., т.е. теми элементами, которые в значительном количестве входили в состав используемых медных руд. Примером этого может служить сопоставление распределения ряда элементов в грунтах и шлаках : бериллий – шлак 10 мг/кг, грунт 5 мг/кг, фоновое 1 мг/кг; хром – шлак 120 мг/кг, грунт 80 мг/кг, фоновое 50 мг/кг; никель – шлак 500 мг/кг, грунт 50 мг/кг, фоновое 25 мг/кг; фосфор – шлак 1000 мг/кг, грунт 10000 мг/кг, фоновое 500 мг/кг; сурьма – шлак 50 мг/кг, грунт 80 мг/кг, фоновое содержание 32 мг/кг. В пользу первоначально высокого уровня загрязнения почвенного горизонта могут свидетельствовать литологогеохимические условия. Непосредственно в почвенном горизонте медь могла сорбироваться органическим веществом, что подтверждается спектральным составом землистого вещества с обломка гончарного изделия (800 мг/кг). Нижележащие слои лесса и лессовидного суглинка, в силу высокой плотности, слабой проницаемости и примеси глинистых минералов, явились барьером, где на протяжении трех последних тысячелетий накапливалась медь в результате переноса из мест с её повышенной концентрацией.
Наиболее загрязненные участки территории в период деятельности медеплавильной мастерской могли содержать более 600-800 мг/кг меди. По современным нормам загрязнения промышленных территорий содержание в почве меди более 250 мг/кг считается высоким [Ильин 1991].
Поскольку степень миграции тяжелых металлов в почво-грунтах определяется окислительно-восстановительной характеристикой среды, т.е. на миграцию меди влияет величина рН, которая в грунтах изучаемого объекта равна 5 и соответствует слабо окислительной обстановке, то это в целом должно благоприятствовать подвижности тяжелых металлов и в частности меди. Содержание подвижных форм меди в грунтах Суботовского городища составляет 5-6 мг/л, что в целом не превышает ранее установленных содержаний в почвах Украины (от 0.18 до 6 мг/л), но заметно превышает ПДК.
При наличии окислительно-восстановительных условий в грунтах Суботовского городища, соответствующих средней степени подвижности тяжелых металлов, вертикальная и горизонтальная миграция меди на участке, где могло располагаться медеплавильное производство (и за его пределами), либо протекали с небольшой скоростью, либо загрязнение было чрезвычайно высоким. Таким образом, автореабилитация природной среды на протяжении более 3 тыс. лет проходила в довольно медленном темпе, поэтому загрязнение почв и нижележащих грунтов медью и другими токсичными элементами все еще остается довольно высоким.