CC BY
7
Анастасия Анатольевна Шайхутдинова
ассистент кафедры «Менеджмент здоровьесберегающих технологий»
г. Оренбург, ГОУВПО «ОГИМ»
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО БЛАГОПОЛУЧИЯ ТЕРРИТОРИЙ ПО СОСТОЯНИЮ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
Статья посвящена проблеме загрязнения почвенного покрова г. Кумертау. Проведена оценка качества территорий, прилегающих к приоритетному стационарному источнику выброса загрязняющих веществ по коэффициенту концентрации, показателю химического загрязнения почвы, экотоксикологическому показателю.
Ключевые слова: коэффициент концентрации, показатель химического загрязнения почвенного покрова, экотоксикологический показатель.
Урбанизация общества приводит к тому, что в почвах городов значительно повышается содержание тяжелых металлов. Продукция животного и растительного происхождения, производимая в таких условиях требует пристального внимания, поскольку избыточное количество тяжелых металлов в почве оказывает прямое влияние на насыщенность ими растительной ткани и отражается в последующих звеньях пищевой цепи - животных, человеке [1, 3, 4, 5].
По данным Комитета по охране окружающей среды приоритетным источником загрязнения атмосферного воздуха г. Кумертау Республики Башкортостан является предприятие топливно-энергетического комплекса ООО «Башкирская генерирующая компания» Кумертауская ТЭЦ (КТЭЦ), на ее долю приходится 97,55% всех выбросов.
В выбросах от КТЭЦ содержатся тяжелые металлы (цинк, свинец, медь, хром, кобальт, никель, марганец) и кислотообразующие ионы (гидрокарбонат-, гидросульфид-, сульфат-ионы и ионы аммония), которые в результате вымывания осадками (снегом и дождем) и при «сухом» осаждении попадают в почву.
Почвенный покров обладает буферными свойствами, контролируя перенос химиче-
ских элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Но при определенных условиях, почва теряет способность к равновесию и начинают преобладать процессы аккумуляции загрязняющих веществ [6].
Поэтому нами была проведена оценка качества почвенного покрова территорий, прилегающих к КТЭЦ на содержание в них кислотообразующих ионов и ионов тяжелых металлов, а также определялся показатель рн почвенной вытяжки, который обуславливает подвижность тяжелых металлов и степень их усвояемости растениями (таблица 1).
Исследования показали, что реакция среды на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) КТЭЦ относится к слабокислой или нейтральной, а на расстоянии 1000 и 1500 м во всех направлениях - к щелочной и сильнощелочной.
распространение загрязняющих веществ в атмосфере происходит неравномерно, что отражается на содержании примесей в почвенном покрове. Так, в пробах почвы, отобранных во всех организованных пунктах наблюдения на территории, прилегающей к КТЭЦ, приоритетным загрязняющим веществом по концентрации среди кислотообразу-
ющих ионов являются гидрокарбонат-ионы. Концентрация гидрокарбонат-ионов изменяется в интервале от 838,75 до 1617,94 мг/кг, при чем с удалением от источника в северном направлении их концентрация снижается в 1,8 раза, а в северо-восточном и югозападном - в 1,2 и 1,3 раза соответственно.
среди металлов 1 класса опасности в почве преоладает цинк. Максимальное содержание цинка наблюдается в юго-западном направлении от ТЭЦ (53,33 - 66,51 мг/кг), при чем концентрация снижается к 1 000 м в 1,1 раза, а затем увеличивается к 1 500 м в 1,3 раза, это связано с тем, что данном направлении располагается городская территория с развитой сетью автомобильных дорог. В северо-восточном направлении концентрация цинка лежит в интервале от 55,80 до 59,26 мг/кг и содержание его к 1000 м увеличивается в 1,04 раза и к 1500 м снижается в 1,06 раза. Увеличение концентрации цинка на расстоянии 1000 м от КТЭЦ в данном направлении объясняется расположением неорганизованного золоотвала, на территории которого не соблюдаются требования по размещению и хранению золошлакоотходов. В приоритетном северном направлении концентрация цинка изменяется в интервале от 39,99 до 48,90 мг/кг, при чем концентрация к 1 000 м снижается в 1,22 раза, а затем увеличивается на расстоянии 1 500 м 1,12 раза, что обусловлено расположением вблизи этого пункта наблюдения 3 секций золоотстой-ников, находящихся на балансе КТЭЦ.
среди металлов 2 класса опасности наибольшее содержание характерно для никеля и концентрация изменяется от 37,39 до 56,54 мг/кг в северном направлении, где отмечено также снижение к 1000 м в 1,18 раза и затем увеличение к 1500 м в 1,51 раза, аналогичная ситуация прослеживается и в северовосточном направлении: концентрация никеля лежит в пределах от 49,52 до 55,48 мг/ кг, со снижением в 1,12 раза к 1000 м и увеличением содержания к 1 500 м в 1,08 раза. В юго-западном направлении концентрация никеля (76,58 - 87,38 мг/кг) с удалением от источника понижается в 1,14 раза.
По металлам третьего класса опасности, а именно по марганцу прослеживается следующая закономерность: в северном (400,13 -456,80 мг/кг) и юго-западном (407,15 - 477,50 мг/кг) направлениях концентрация с удалением от источника снижается в 1,14 и 1,17 раза соответственно, а в северо-восточном направлении (411,52 - 419,77 мг/кг) к 1000 м незначительно снижается на 1,38 мг/кг, а затем повышается к 1 500 м в 1,02 раза.
Таким образом, видно, что на всех исследуемых территориях наблюдаются значительные концентрации загрязняющих веществ, образующихся в результате деятельности предприятия.
Концентрация загрязняющего вещества в почве не является критерием оценки состояния территорий. степень накопления загрязняющих веществ определяется по коэффициенту концентрации, который определяется как отношение концентрации поллютанта к его фоновому значению (таблица 2) [7].
из таблицы 2 следует, что приоритетной примесью среди кислотообразующих ионов на всех исследуемых территориях, прилегающих к КТЭЦ, являются ионы аммония, за исключением точки на расстоянии 500 м в северовосточном направлении, где накапливаются гидрокарбонат-ионы (1,91). В основном накопление ионов аммония идет в северном направлении от источника выброса и коэффициенты концентрации лежат в пределах от 6,31 до 10,80 и с удалением от источника понижаются в 1,71 раза. В юго-западном направлении (4,96 - 10,00) коэффициент концентрации на расстоянии 1000 м снижается в
2,02 раза, а затем увеличивается в 1,28 раза.
По металлам 1 класса опасности приоритетной примесью является цинк, при чем в северном (3,12 - 3,82) и юго-западном (4,17 -5,20) направлениях прослеживается одинаковая закономерность: сначала коэффициент концентрации снижается к 1 000 м в 1,22 и 1,06 раза соответственно, а затем к 1500 м увеличивается в 1,13 и 1,25 раза соответственно. В северо-восточном направлении коэффициент концентрации цинка лежит в интервале от 4,36 до 4,63 и повышается на расстоянии 1 000 м в 1,04 раза и понижается на расстоянии 1 500 м в 1,06 раза.
По металлам 2 класса опасности приоритетной примесью в северном и юго-западном направлениях на расстоянии 1 000 и 1500 м являются ионы никеля их коэффициенты концентрации лежат в интервале 1,75 - 2,64 и 3,57 - 3,91 соответственно. При чем в северном направлении коэффициент концентрации никеля увеличивается в 1,51 раза, а в югозападном уменьшается в 1,10 раза. Во всех остальных точках отбора проб приоритетной примесью среди металлов 2 класса опасности является кобальт, при чем максимальные коэффициенты концентрации наблюдаются на границе сЗЗ КТЭЦ и лежат в интервале 4,89 - 6,14 с максимумом в северо-восточном направлении и минимумом - в юго-западном. В северо-восточном направлении среди металлов 2 класса приоритетным является хром,
его коэффициенты концентрации изменяются в пределах от 2,67 до 6,14 с понижением к 1 000 м в 2,З8 раза и увеличением в 1,04 раза на расстоянии 1 500 м.
По металлам З класса опасности в северном (0,98 - 1,11) и юго-западном (0,99 - 1,16) прослеживается следующая закономерность: с удалением от источника выброса коэффициент концентрации снижается в 1,1З и 1,17 раза соответственно. В северо-восточном направлении коэффициенты концентрации марганца лежат в интервале от З0,29 до ЗЗ,27 и к расстоянию в 1000 м показатель увеличивается в 1,01 раза, а к 1500 м - снижается в 1,10 раза.
Комплексным показателем степени загрязнения почвенного покрова является показатель химического загрязнения (ПХЗп), который представляет собой сумму коэффициентов концентрации всех загрязняющих веществ. По показателю ПХЗп можно производить оценку экологического состояния почвы [7]. Согласно существующим критериям оценки степени химического загрязнения почв, нами было проведено ранжирование, которое показало, что территории, прилегающие к КТЭЦ на границе СЗЗ и на расстоянии 1000 м в северо-восточном направлении следует считать зонами с чрезвычайной экологической ситуацией, все остальные исследуемые территории относятся к зонам с критической экологической ситуацией [2].
Одним из показателей качества почвенного покрова также является экотоксикологиче-ский показатель, который определяется как отношение концентрации загрязняющего вещества к его ПдК. Этот показатель нами был рассчитан дифференцированно для металлов различных классов опасности и проведено ранжирование территорий по тем тяжелым металлам, по которым наблюдается наиболее неблагоприятная экологическая ситуация по совокупности (таблица З) [З].
Результаты исследования показали, что в северном направлении содержание цинка и свинца не превышает ПДК и экотоксико-логический показатель изменяется по цинку от 0,7З до 0,88, по свинцу от 0,З1 до 0,95, но суммарный экотоксикологический показатель составляет 1,09 - 1,8З, что позволяет
отнести территорию в данном направлении от КТЭЦ к зоне с критической экологической ситуацией. По цинку в северо-восточном и юго-западном направлениях наблюдаются превышения в интервале от 1,02 до 1,08 и от
1,0З до 1,21 соответственно, за исключением расстояния 1000 м в юго-западном направлении, где превышение ПДК по цинку составляет 0,97. По свинцу в северо-восточном и юго-западном направлениях превышений не наблюдается. Однако суммарный экоток-сикологический показатель по металлам 1 класса опасности почв, отобранных в северовосточном и юго-западном направлениях, находится в интервале 1,ЗЗ - 1,90, что позволяет отнести исследуемую территорию к зонам с критической экологической ситуацией.
По меди превышения ПДК наблюдаются на границе СЗЗ КТЭЦ в северном (1,29) и северо-восточном (1,26) направлениях, во всех остальных исследуемых точках отбора проб превышений не наблюдается. По хрому также превышений нет. По кобальту превышение над показателем ПДК составляет в северном направлении от 1,66 до З,56, за исключением расстояния 1000 м, где превышение составляет 0,94. В северо-восточном и юго-западном направлениях также отмечается превышение в интервале 1,80 - 4,З0. По никелю превышение концентрации в 1,09 и 1,05 над уровнем ПДК отмечается на расстояниях 1000 и 1500 м в юго-западном направлении, во всех остальных точках превышения нет. Однако суммарный экотоксикологический показатель по металлам 2 класса опасности позволяет отнести территории на границе СЗЗ предприятия к зонам с чрезвычайной экологической ситуацией, а на расстоянии 1000 и 1500 м во всех направлениях - к зонам с критической экологической ситуацией.
По металлам З класса опасности превышений нет и по суммарному экотоксикологиче-скому показателю все территории относятся к зонам с относительно удовлетворительной экологической ситуацией.
Таким образом, отрицательное воздействие выбросов примесей от Кумертауской ТЭЦ проявляется на качестве почвенного покрова, т.к. в основном прилегающие территории оцениваются как экологически неблагоприятные.
Таблица 1 - Влияние выбросов КТЭЦ на концентрацию загрязняющих веществ в пробах почвы исследуемой территории
Наименование загрязняющего вещества Фон, мг/кг Содержание загрязняющих веществ в различных направлениях от источника, мг/кг
северное северо-восточное юго-западное
500 м 1000 м 1 500 м 500 м 1 000 м 1 500 м 500 м 1 000 м 1 500 м
показатель рН 7,10 6,58 8,05 8,05 6,70 7,55 8,05 6,65 8,80 8,95
сульфат-ионы 21,43 44,05 22,14 21,43 15,48 21,29 26,19 27,38 21,90 26,19
гидросульфид- ионы 26,03 16,47 8,08 8,08 12,22 35,28 31,45 14,34 31,45 17,85
гидрокарбонат- ионы 519,250 1617,64 1037,00 899,75 991,25 976,00 838,75 1296,25 1113,25 1037,00
ионы аммония 97,06 1048,44 661,50 612,00 121,32 801,00 567,00 970,59 481,50 618,75
ионы кальция 83,00 182,50 117,00 130,00 187,50 257,00 243,00 216,25 243,00 243,00
ионы магния 9,75 81,75 39,60 63,00 68,25 39,00 39,60 37,50 5,40 3,00
ионы цинка 12,80 48,90 39,99 44,89 56,80 59,26 55,80 56,67 53,33 66,51
ионы свинца 11,80 30,20 11,60 9,76 27,80 14,74 13,79 25,71 11,58 20,62
ионы меди 29,3 42,50 16,45 18,69 41,50 26,81 20,75 32,72 20,00 23,78
ионы хрома 35,00 46,00 34,25 41,87 46,50 34,83 34,40 68,24 62,64 54,33
ионы кобальта 3,50 17,8 4,72 8,30 21,50 9,02 9,36 17,12 13,16 10,16
ионы никеля 21,43 44,05 37,39 56,54 55,48 49,52 53,47 87,38 83,86 76,58
ионы марганца 410,5 456,80 416,64 400,13 412,90 411,52 419,77 477,50 455,86 407,15
Таблица 2 - Коэффициент концентрации загрязняющих веществ в почве на исследуемой территории
Коэффициент концентрации вещества Коэффициент концентрации загрязняющего вещества в различных направлениях
северное северо-восточное юго-западное
500 м 1000 м 1500 м 500 м 1000 м 1500 м 500 м 1000 м 1500 м
К»42- 2,06 1,03 1,00 0,72 0,99 1,22 1,28 1,02 1,22
Кия- 0,63 0,31 0,31 0,50 1,36 1,21 0,55 1,21 0,69
К JЛ'HCO3" 3,12 2,00 1,73 1,91 1,88 1,62 2,50 2,14 2,00
К + МИ4 10,80 6,82 6,31 1,25 8,25 5,84 10,00 4,96 6,37
К 2+ Са 2,20 1,41 1,57 2,26 3,10 2,93 2,61 2,93 2,93
Км/+ 8,39 4,06 6,46 7,00 4,00 4,06 3,85 0,55 0,31
Кп* 3,82 3,12 3,51 4,44 4,63 4,36 4,43 4,17 5,20
Крь2+ 2,56 0,98 0,83 2,36 1,25 1,17 2,18 0,98 1,75
КСи2+ 1,45 0,57 0,64 1,42 0,92 0,71 1,12 0,68 0,81
КСг3+ 1,31 0,98 1,20 1,33 1,00 0,98 1,95 1,79 1,55
КСо2+ 5,09 1,35 2,37 6,14 2,58 2,67 4,89 3,76 2,90
К 2+ № 2,06 1,75 2,64 2,59 2,31 2,50 4,08 3,91 3,57
К 2+ Мп 1,11 1,01 0,98 1,01 1,00 1,02 1,16 1,11 0,99
ПХЗ п 44,60 25,19 29,55 32,99 33,27 30,29 40,60 29,31 30,30
в2
Таблица 3 - Экотоксикологический показатель качества почвы территорий
Направление Экотоксикологический показатель тяжелых металлов ЭС
1 класс 2 класс 3 класс
Zn РЬ ЭС1 Си Сг Со N1 ЭС2 Мп ЭС3
север 500 м 0,88 0,95 1,83 1,29 0,46 3,56 0,55 5,86 0,31 0,31 8,00
1 000 м 0,73 0,36 1,09 0,50 0,34 0,94 0,47 2,25 0,28 0,28 3,50
1 500 м 0,82 0,31 1,13 0,57 0,42 1,66 0,71 3,36 0,27 0,27 4,76
северо-восток 500 м 1,03 0,87 1,90 1,26 0,47 4,30 0,69 6,72 0,28 0,28 8,90
1 000 м 1,08 0,46 1,54 0,81 0,35 1,80 0,62 3,58 0,27 0,27 5,39
1 500 м 1,02 0,43 1,45 0,63 0,34 1,87 0,67 3,51 0,28 0,28 5,24
юго-запад 500 м 1,03 0,80 1,83 0,99 0,68 3,42 1,09 6,18 0,32 0,32 8,33
1 000 м 0,97 0,36 1,33 0,61 0,63 2,63 1,05 4,92 0,30 0,30 6,55
1 500 м 1,21 0,64 1,85 0,72 0,54 2,03 0,96 4,25 0,27 0,27 6,37
Список литературы
1. Алексеев, Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях [Текст] / Ю. В. Алексеев. - Л. : Агропромиздат Ленинг. отд-ние, 1987. - 344 с.
2. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия [Текст] : Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации. - М. : 1992. -58 с.
3. Лозановская, И. Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие для хим., хим.-технол. и биол. спец. вузов [Текст] / И. Н. Лозановкая, Д. С. Орлов, Л.К. Садовникова. - М. : Высш. шк. 1998. - 187 с.
4. Луканин, В. Н. Промышленно-транспортная экология [Текст] : учебник для вузов / В. Н. Луканин, Ю. В. Трофименко. - М. : Высш. шк., 2003. - 273 с.
5. Орлов, Д. С. Химическое загрязнение и охрана почв [Текст] : учеб. и справочное пособие / Д. С. Орлов, М. С. Малинина. - М. : Агро-промиздат, 1991. - 196 с.
6. Протасов, В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России [Текст] / В. Ф. Протасов. - М. : Финансы и статистика, 2000, - 672 с.
7. Цыцура, А. А. Транспортно-дорожный комплекс и его влияние на экологическую обстановку города Оренбурга [Текст] / А. А. Цыцура, В. Ф. Куксанов, Е. В. Бондаренко, Е. А. Ста-рокожева. - Оренбург : ИПК ОГУ, 2002. - 14, 131 с.
