CC BY
17
УДК 614.7:621.4:504.054(477.62)
В.В. Жданов , О. Б. Срмаченко, В. С. Котов
ВИКИДИ ПЩПРИеМСТВА ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКИ ЯК ФАКТОР ВПЛИВУ НА ЕКОЛОГО - ГШеШЧНУ СИТУАЦ1Ю
Луганська м1ська сантарно-етдемгчна станцгя Донецький нацюнальний медичний утверситет iM М.Горького
Ключовi слова: викиди, забруднення середовища, важю метали
Key words: industrial wastes, environmental contamination, heavy metals
Резюме. Определены содержание пыли, газов, тяжелых металлов (ТМ) в атмосферном воздухе, ТМ в почве, снежном покрове, растениях, а также суммарные показатели загрязнения (Z) на различном расстоянии от Луганской теплоэлектростанции. Обнаружено, что относительный уровень загрязнения объектов окружающей среды свинцом и кадмием выше, чем медью и цинком. Повреждаемость древесных растений теснее связана с загрязнением атмосферного воздуха (как пылью и газами, так и металлами), чем с содержанием ТМ в почве, растениях и снежном покрове.
Summary. Maintenance of dust, gases, heavy metals (HM) in atmospheric air, HM in soil, snow cover, plants and total indexes of contamination (Zt) on a different distance from Lugansk electric heating station were determined. It was discovered, that the relative level of contamination of environmental objects by lead and cadmium is higher, than that of by copper and zinc. Arboreal plants damage is closer connected with contamination of atmospheric air (both by dust and gases, and metals) than with HM maintenance in soil, plants and snow cover.
*
Проблема забруднення навколишнього середовища та його впливу на бюту особливо актуальна в промислових регюнах Донбасу. Важю метали (ВМ) е найбшьш поширеними забруд-нювачами. 1х дiя виявляеться в шпбдаванш, блокуванн або активуванш окремих метабо-лiчних процешв в оргашзм^ у порушенн про-никност кттинних мембран, зниженн синтезу бшку. Деяю ВМ мають мутагенний ефект. У за-лежност вш концентрацш ВМ, що iнгiбiрують ростовi процеси тест-органiзмiв, видшяють дуже ф^отоксичн (Ag, №, РЬ), помiрковано ток-сичн (Cd, Сг, Fe, 2п) i слаботоксичн (Rb, Sr та iн.) метали[1].
Перехiд ВМ iз грунту до рослин залежить вiд багатьох факторiв: концентрацн ВМ у rрунтi, генетичного типу i властивостей грунту, видових i сортових особливостей рослин, умов зростання та ш. Причиною забруднення рослин може бути також осадження ВМ iз повiтря на вегетуючi рослини [5]. При цьому форми i сполуки ВМ можуть змшюватися при дн рiзноманiтних бiотичних i абiотичних факторiв. Крiм того, у техногенних бiохiмiчних провiнцiях пiдвищений вмют ВМ у рiзних сполученнях, формах i кон-центрацiях може виявляти як синергизм, так i антагошзм при ди на рослини. Пщвищений вмiст ВМ у листi рослин виявляеться не тшьки по-близу джерел емюш, але й у рослин паршв, скверiв, житлових райошв мiст, що навряд чи
пов'язано тшьки з надлишковим надходженням iз грунту. У мiських умовах забруднюеться пере-важно поверхневий шар грунту, а мнращя ВМ у нижчий кореневмюний шар (для деревних рослин 40-90 см) е скрутною внаслщок низько! рухливостi бiльшостi металiв [3].
У районах iз високою концентращею промислових шдприемств вмiст ВМ у грунт у багато разiв перевищуе фоновий. Найбiльшому забруд-ненню пiддаються грунти на вiдстанi до 5, iнодi до 10 км вщ шдприемств. У вегетативнш мас культур поблизу пiдприемств часто виявляеться шдвищена кiлькiсть токсикантiв. Останне свш-чить про вичерпання захисних можливостей грунту i, як припущення, про початок його деградацн [4].
В умовах техногенного забруднення атмосфе-ри i грунтiв важкими металами рослини змушеш акумулювати !х у надлишкових кiлькостях, якi часто перевищуюють рiвнi ендогенного вмiсту, необхiднi для нормального метаболiзму. Хiмiчнi забруднювачi накопичуються в окремих ланках трофiчних ланцюгiв i навiть при низькому !х рiвнi в об'ектах навколишнього середовища можуть викликати рiзноманiтнi захворювання тварин та людей. При цьому наслщки систематичного надходження свинцю та кадмда до органiзму на фонi дефщиту мiкроелементiв цинку та мщ е особливо небезпечними для репро-дуктивно! системи людини [2].
08/ Том XIII/ 2
95
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛЩЖЕНЬ
У 2006-2007 роках нами були проведет дослщження забруднення об'eктiв навколи-шнього середовища в зонi впливу одше! з най-бiльших у Донбас Лугансько! ТЕС (м. Щастя) потужнiстю 1325 МВт при щорiчному спожи-ваннi 2073 тис. тон вугшля, 862 тон мазуту, 67943 тис. куб. м природного газу. За даними шдприемства, середньорiчнi (за 10 роюв) викиди до атмосфери становили (тис. т): пил - 76705, оксиди азоту - 5373, шрчистий анпдрид - 57624, метали та !х сполуки - 40. Як контрольний район було взято мюто Червоний Лиман, що належить до курортно! зони Донбасу, розташоване у тiй самiй природно - ^матичнш зош, мае шдабш особливост водопостачання, каналiзацi!, медич-ного обслуговування тощо, однак практично позбавлене джерел забруднення атмосферного повiтря.
Ощнка стану середовища в районi розмь щення теплоелектростанци проводилася за кшь-кiсним вмiстом компонентiв викидiв. Проби вщбиралися з пiдвiтряного боку вщ пiдприемства на вiдстанi до 3000 м та 3000-10000 м зпдно з керiвництвом [6]. Добiр проб грунту i снiгового
покриву здшснювався. згiдно з „Методическими рекомендациями ..." [6]. Вмют металiв у атмосферному повггр^ грунтах, снiговому покривi та в рослинах визначали спектральними методами [7].
Аналiзи проб виконано лабораторiями кафед-ри гiгiени Ф1ПО Донецького нацiонального ме-дичного ушверситету, Лугансько! та Червоноли-мансько! мюьких санiтарно-епiдемiчних станцiй. Для оцiнки загального стану деревних рослин використана 6-бальна шкала пошкоджень (0-вiдсутнiсть пошкоджень, 6-повне усихання рос-лини) [9]. Даш дослщжень забруднення навко-лишнього середовища наведено у виглядi серед-нiх величин (з !х похибками).
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
У проведених пiдфакельних дослiдженнях атмосферного пов^ря визначалися перевищення середньодобових гранично допустимых концен-трацiй по пилу в 4,2 та 2,9 раза, по шрчистому анпдриду - в 2,5 та 1,2 раза, по оксидах азоту -в 2,1 та 1,8 раза у першш та другш зонах вщ-повщно. У першш зош вище ГДК був i вмiст металiв у повггрк мiдi - в 1,4 раза, - свинцю в 1,9 раза. (табл. 1, 2).
Таблиця 1
Вмкт пилу та газ1в в атмосферному повгтр1 на р1зн1й вщсташ в1д ТЕС (М±т)
В1дстань,м Середньодобова концентрация, мг/м3
пил золи NO2 SO2 CO
До 3000 0,084 ± 0,009 0,082 ± 0,005 0,125 ± 0,010 2,12 ± 0,18 3000-10000 0,058 ± 0,004 0,071 ± 0,003 0,058 ± 0,005 1,81 ± 0,12 Контроль_0,015 ± 0,002_0,006 ± 0,001_0,026 ± 0,003_0,75 ± 0,06
П р и м I т к а : р1зниця достов1рна при р < 0,05
Коефiцieнти кореляцп мiж загальною масою викидiв до атмосфери та вмютом забруднюючих речовин у roBnpi становили 0,65 у першш зош
забруднення та 0,41 - у другш зош, тобто забруднення атмосферного пов^ря дшсно е на-слщком роботи ТЕС.
Таблиця 2
Вмкт метал1в в атмосферному повпр1 на р1зн1й в1дстан1 вщ ТЕС (M±m)
В1дстань,м Середньодобова концентращя, мкг/м3
м1дь свинець кадм1й цинк
До 3000 14,51 ± 0,97
3000-10000 7,62 ± 0,92
Контроль 2,05 ± 0,16
П р и м i т к а : р1зниця достов1рна при p < 0,05
Розсiювання викидiв ТЕС вщбуваеться на цинку в об'ектах середовища виявляються на
значнiй площ^ осадження металiв при цьому вщдаленш до 3 км, свинцю та кадмда-переважно
нерiвномiрне. Максимальнi концентрацп мщ та на вiдстанi 3-10 км (табл. 3, 5).
0,563 ± 0,067 0,281 ± 0,031 0,101 ± 0,011
0,222 ± 0,018 0,261 ± 0,023 0,054 ± 0,005
4,40 ± 0,23 3,45 ± 0,14 1,35 ± 0,08
Таблиця 3
Вмкт метал1в у сшговому покрив1 на р1зн1й в1дстан1 вщ ТЕС (М±т)
Кдстань, м Концентрация, мг/м2 добу
м1дь свинець кадм1й цинк
До 3000 17,52± 1,25 0,260± 0,028 0,018± 0,004 44,2± 1,2 3000-10000 19,64±1,33 0,420± 0,036 0,037 ± 0,008 38,2± 2,0 Контроль_2,61 ±0,19_0,016 ± 0,06_0,005± 0,002_18,1± 1,4
П р и м [ т к а : р1зниця достов1рна при р < 0,05
Перевищення вмiсту свинцю та кадмда у сш-говому покривi, грунтах та в рослинах у зон впливу ТЕС над такими у контролi е бшьшими, нiж мда та цинку. З огляду на бшьш низькi фоновi рiвнi та ГДК свинцю та кадмда, слщ визнати, що викиди ТЕС у бшьшому ступенi забруднюють навколишне середовище цими ви-сокотоксичними металами (у порiвняннi з мiддю та цинком).
На шдст^ результатiв дослiджень, згiдно з рекомендащями [6], були визначенi величини сумарних показникiв забруднення об'ектiв навколишнього середовища 2с (табл. 6) як сум пере-вищень коефiцiентiв концентрацш забрудню-
вачiв, що накопичуються в рiзних зонах в об'ектах навколишнього середовища:
= X
а
1 c
- (П - 1),
iф
де С;- вмют забруднювача в об'ект середовища, С;ф - його вмют на фонових дшянках, п - кшькють забруднюючих речовин.
Коефщент кореляцн мiж забрудненням металами грунпв та сшгового покриву становив 0,63, мiж забрудненням грунпв та атмосферного по-в^ря - 0,99; тобто забруднення грунпв вщбува-еться внаслiдок осадження метатв на !х по-верхнi.
Таблиця 4
Вмкт метал1в у грунтах на р1знш вщсташ в1д ТЕС (М±т)
Кдстань, м Концентрация, мг/кг
м1дь свинець кадм1й цинк
13,05± 0,72 14,12± 0,44 7,03± 0,55
0,221 ± 0,018 0,120± 0,011 0,040± 0,005
43,3± 3,2 28,1±1,6 26,1± 2,0
До 3000 24,39± 0,93
3000-10000 18,25 ± 0,74
Контроль 13,03 ± 1,17
П р и м [ т к а : р1зниця достов1рна при р < 0,05
Дослщження тдтвердили видову специфiч-нiсть акумуляцп металiв: !х вмiст у хво! сосни, звичайно! в усiх зонах, був вище, шж у листi тополi Болле. Сосна звичайна вважаеться бшьш чутливим до техногенного забруднення видом, i вмют металiв у И хво! та пошкодження хво! пропонуеться використовувати як шдикатор забруднення атмосферного повггря [3]. Коефь шенти кореляцп мiж забрудненням металами рослин та грунпв у наших дослщженнях ста-новили 0,68 та 0,79 вщповщно для сосни i топол^ рослин та атмосферного повiтря - 0,79 та 0,87, рослин та сшгового покриву - 0,99 та 0,98. Можна припустити, що вмют металiв у рослинах у бшьшому ступеш пов'язаний з !х надход-женням (та осадженням iз сшгом) iз повiтря, нiж
з !х вмiстом у грунтi, де метали депонуються, зв'язуються, мiгрують у нижчi горизонти i потiм поглинаються деревними рослинами.
Характер ушкоджень листя викидами визна-чаеться як розходженнями в якюному складi емюш, так i розходженнями в концентрацшному рiвнi впливу. При ди низьких i помiрних концентрацiй полютантiв розвиваються верхiв-ковi, крайовi i рщше мiжжилковi хлорози. Високi концентрацп спричинюють верхiвковi, крайовi, точковi i хаотичш некрози й опiки листя. У наших дослщженнях пошкодження рослин рiз-ного ступеня за 6-бальною шкалою спосте-рiгалося в усiх зонах (табл. 5), причому пош-кодженють сосни звичайно! була вiрогiдно вище, шж тополi Болле.
08/ Том XIII/ 2
97
Таблиця 5
Вмкт метал1в у рослинах та ix пошкоджешсть на р1зн1й в1дстан1 в1д ТЕС (M±m)
Вид Ввдстань, м Концентращя, мг/кг Пошкоджен1сть, бал
мвдь свинець кадм1й цинк
Сосна До 3000 1,74±0,06 3,82±0,17 0,025±0,003 8,42±0,14 3,82±0,17
3000-10000 1,91±0,09 2,64±0,25 0,042±0,006 6,25±0,29 2,64±0,25
Контроль 0,96±0,08 1,07±0,04 0,002±0,001 3,51±0,21 1,07±0,04
Тополя До 3000 1,08±0,05 3,12±0,21 0,019±0,002 5,94±0,09 3,12±0,21
3000-10000 1,02±0,04 1,86±0,12 0,032±0,004 4,73±0,12 1,86±0,12
Контроль 0,82±0,05 0,92±0,03 0,002±0,001 3,12±0,16 0,92±0,03
П р и м i т к а : рiзниця достовiрна при p < 0,05
Коефщенти кореляци мiж пошкодженiстю рослин i вмютом полютантiв в об'ектах навко-лишнього середовища свiдчать про те, що мак-симальний вплив на рослини чинять викиди ТЕС в атмосферу пилу та газiв (г= 0,95 та г= 0,99 вiдповiдно для тополi та сосни), а також металiв
(г= 0,97 та г= 0,99). Вмiст важких металiв у грунт в бiльшому ступенi впливае на пошкодженiсть рослин (г= 0,99), шж ix вмiст у рослинах (г= 0,74 та г= 0,75) i в снiговому покривi (г= 0,57 та г=0,69).
Таблиця 6
Сумарш показники забруднення об'ект1в навколишнього середовища на р1зн1й в1дстан1
в1д ТЕС
Сумарний показник забруднення
В1дстань до джерела викид1в, м пилом та газами металами
атмосферного повпря сн1гового покриву грунтв рослин
сосни | топол1
До 3000 24 17 26 8 64 68
3000-10000 17 11 40 4,5 90 79
П1ДСУМОК
Викиди пiдприемства теплоенергетики при-зводять до значного забруднення об'екпв навколишнього середовища, при цьому вщносний рь вень забруднення свинцем i кадмiем вищий, шж мiддю та цинком. Пошкодженiсть деревних
рослин тiснiше пов'язана iз забрудненням атмосферного повiтря (як пилом i газами, так i важ-кими металами), нiж iз вмютом металiв у грунтi, в самих рослинах та в сшговому покриви
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л: Агропромиздат, 1987.- 142 с.
2. Бшецька Е.М. Ппешчна оцшка сумарного до-бового надходження важких метал1в до оргашзму в умовах промислових м1ст // Довкшля та здоров'я. 1999. - № 2(9). - С.2-6.
3. Взаимодействие растений с техногенно загрязненной средой. Устойчивость. Фитоиндикация. Оптимизация / Коршиков И.И., Котов В.С., Михеенко И.П. и др. - К.: Наук. думка, 1995.- 192с.
4. Ильин В.Б. О нормировании тяжелых металлов в почве // Почвоведение. - 1986. - № 9. - с.90-97.
5. Кузнецова Е.А Накопление тяжелых металлов в зерновых культурах и пути снижения их содержания
// Гигиена и санитария. - 2007. - № 3. - с. 50 - 53.
6. Методические рекомендации по спектральному определению металлов в биологических материалах и обьектах окружающей среды. - М., 1986.
7. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве № 5174-90.- М., 1990. - 6с.
8. Руководство по контролю загрязнения атмосферы РД 52.04.186-89. - М.: Гидрометеоиздат, 1991. -696с.
9. Фитотоксичность органических и неорганических загрязнителей / Тарабрин В.П., Кондратюк Е.Н., Башкатов В.Г. и др.-К.: Наук. думка, 1986.-216с.
♦
