Тяжелые металлы в почвах и растениях вокруг тэц г. Тюмени Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Экология

№3(22) 2013

УДК 577.4 (471.50)

Л.А. Баранова, И.В. Дмитренко

ФГБОУ ВПО “Государственный аграрный университет Северного Зауралья",

г. Тюмень

Т

металлы в почвах и растениях вокруг тэц г. тюмени

яжелые

Наиболее интенсивно в почвах вокруг ТЭЦ-1 происходит накопление никеля и кобальта исключительно в зоне воздействия промышленных узлов. По содержанию в растениях тяжелые металлы образуют убывающий ряд: Си >Ы>Сг>Мо. Растения вынужденно накапливают марганец, барий, медь, никель, цинк и свинец.

Ключевые слова: растения, фитопроба, урботехногенное окружение, тяжелые металлы.

Впервые в г. Тюмени изучается влияние теплоэлектроцентралей на окружающую среду и здоровье людей. Важность наших исследований обусловлена тем, что в той части Тюмени, где расположены ТЭЦ, находятся детские, школьные учреждения, лесные и водные зоны, дачные участки и жилые дома. Обе ТЭЦ с торфа перешли на газовое сырье. За зиму в топках ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 сгорает 1 миллиард 828 миллионов кубометров газа.

При сжигании топлива обе ТЭЦ в больших количествах выбрасывают в воздух оксиды азота (N0, N02), оксид углерода (СО) и бензопирен (С20Н12). Выбросы диоксида азота значительны: за восемь месяцев отопительного сезона - 7 тыс. 45 тонн.

Преобладающие в Тюмени с сентября по март ветры юго-западного направления дуют со скоростью 3,1-3,5 метра в секунду и не способствуют активному рассеиванию твердых и газообразных загрязнителей. Сильные же ветры, до 15 метров в секунду, бывают в среднем 3-4 раза за зиму.

Из-за низких температур в зимний период многие химические процессы замедляются, и большинство загрязнителей без значительных потерь и изменений консервируются в толще снежного покрова. Экстраполяция зимних данных позволяет получить достоверную информацию о состоянии воздушного бассейна за весь год и тем самым осуществить круглогодичный эколого-геохимический мониторинг техногенного загрязнения территории вокруг

Данные мониторинга дают возможность разграничить техногенное воздействие на окружающую среду ТЭЦ и других близко расположенных промышленных, транспортных и коммунально-бытовых источников загрязнения. Решение этой задачи предполагает исследование, кроме снежного покрова, степени и характера загрязнения почв и растительности рассматриваемой территории. Используется так называемый коэффициент обогащения:

где Ха и Хв - концентрации элемента а и химического элемента - индикатора в соответственно в снежном и почвенном покровах.

ТЭЦ.

К = (X/ Хв снег) / (Ха / Хв почва),

От предприятий строительного комплекса, транспорта, машиностроения и металло-переработки загрязнителями являются тяжелые металлы (Си, 2п, Сг, №, РЬ, Cd, Hg), оксиды азота, серы, углерода, органические соединения [1].

Цель и методика исследований

Цель работы - оценка химико-экологического состояния атмосферного воздуха, почвы и растений вокруг ТЭЦ г. Тюмени.

Зимой отбирали образцы снега, а весной и летом - образцы почвы и растений. Этот материал измельчался и анализировался на определение 88-ми элементов периодической таблицы Д.И. Менделеева. В качестве фона исследовался снежный покров экологически благополучного места - с территории курорта Тараскуль, находящегося в 35 км к юго-западу от ТЭЦ-2. Пробы снега растапливали и отфильтровывали. Методом количественного химического анализа в фильтрате определяли РН и содержание калия, натрия, кальция, сульфат и нитрат ионов. Методом атомно-адсорбционного анализа определяли медь, цинк, свинец, никель, марганец и молибден. Состав минеральной пыли, оставшейся на фильтре, определяли методом спектрального анализа на содержание марганца, ванадия, титана, хрома, циркония, бериллия и др. [2].

Результаты исследований

С увеличением техногенной нагрузки по направлению Тараскуль - ТЭЦ-2 - ТЭЦ-1 происходит подщелачивание снеговых вод и увеличение концентрации К+, №а+, Са++. Заметное увеличение концентрации этих ионов вокруг ТЭЦ-2, где действуют предприятия строительного комплекса. Концентрация S04 -2 в талой воде вокруг ТЭЦ в 3,5 раза больше, чем в фоновых условиях.

По содержанию нитратов территориальный контраст менее заметен: наблюдается лишь увеличение N03 - - ионов вокруг ТЭЦ-1 (из-за выбросов автотранспорта).

Наиболее интенсивно в почвах вокруг ТЭЦ-1 происходит накопление никеля и кобальта: Со2 0 > №16 > Си 15 > Сг0 45. Аккумуляция кобальта приурочена к почвам, находящимся исключительно в зоне воздействия промышленных узлов.

Наибольший интерес представляет территориальное распределение ванадия, элемента-спутника техногенного загрязнения. В почвах вокруг ТЭЦ-1 высокие концентрации ванадия превышают кларковый уровень в 1,5-2,0 раза. Ванадий очень подвижен в широком диапазоне РН от 5,5 до 9,5. Поскольку почвы вокруг ТЭЦ-1 характеризуются повышенными значениями РН (от 7,0 - 8,2), эти участки наиболее опасны в отношении мобильного ванадия.

Существует таблица свинцового загрязнения от автотранспорта, но карбонатная буферная емкость городских почв достаточна для противостояния свинцовому давлению.

Экологическое состояние зеленых насаждений г. Тюмени с помощью анализа количества и состава поглощенных растениями тяжелых металлов (Мп, V, Т^ Сг, Sc, Ва, Sr, №, Со, Мо, Си, 2п, РЬ, Sn, Ag, Р, Ga) оценивается на основе фитопроб, отобранных вокруг городских теплоэлектроцентралей (табл. 1).

По содержанию как в древесных, так и в травянистых растениях, химические элементы образуют следующий убывающий ряд:

Си > № > Сг > Мо.

Таблица 1

Среднее содержание экологически опасных тяжелых металлов в растениях вокруг

ТЭЦ-1,10-3,00 %

Элементы Береза Ива Полынь Овсяница Мятлик Пырей Картофель

Ог 5,0 0,7 2,0 0,3 2,0 4,0 0,0

N1 8,3 0,7 7,2 3,0 3,0 4,0 4,0

Мо 0,1 0,1 0,2 0,0 0,0 0,3 0,5

Си 7,3 7,8 7,5 4,0 5,0 7,0 8,0

Экология

№3(22) 2013

В листьях березы и ивы, произрастающих вокруг ТЭЦ-1, свинца содержится в 1,5-2,0 раза больше, чем вокруг ТЭЦ-2.

По содержанию цинка аналогичная картина характерна для ивы и противоположная -для березы (табл. 2).

Таблица 2

Среднее содержание Zn и РЬ в растениях вокруг ТЭЦ-1,10-3,00 %

Элементы Береза Ива Полынь Овсяница Мятлик Пырей Картофель

Zn 5,0 32,8 2,0 0,0 5,0 7,5 8,0

РЬ 5,8 4,2 0,3 0,4 0,0 2,1 0,0

Пробы листьев березы и ивы, отобранные вокруг ТЭЦ-1, содержат хрома соответственно в 12,5 и 1,8 раза, № - в 1,4 и 1,2 раза, молибдена - в 5,0 и 1,7 раза, меди - в 1,2 и 1,6 раза больше, чем пробы, отобранные вокруг ТЭЦ-2.

В целом содержание металлов в растениях коррелирует с общей урбоэкологической обстановкой: растения вокруг ТЭЦ-1, находящиеся в зоне воздействия нескольких промышленных узлов, концентрируют большее количество химических элементов, чем растения вокруг ТЭЦ-2, соседствующей только с одним юго-восточным промышленным узлом.

Растения вынужденно накапливают марганец, барий, медь, никель, цинк и свинец.

Выводы

Таким образом, в г. Тюмени эколого-геохимическая ситуация на территории вокруг ТЭЦ характеризуется нитратными, марганцевыми, хромовыми, никелевыми, свинцовыми, ванадиевыми положительными аномалиями и высокой территориальной дифференциацией геохимических параметров.

Исследования показали, что решающая роль в определении параметров экологической обстановки на территории вокруг городских ТЭЦ г. Тюмени принадлежит урботехно-генному окружению.

Анализ больничных листов показал, что г. Тюмень занимает I место по заболеваниям органов дыхания, мочеполовой и нервной системы, II место - по органам пищеварения.

Рекомендации

1. Рекомендуем теплоэлектроцентралям г. Тюмени разработать способы утилизации загрязняющих веществ и использования их в производстве других, необходимых и полезных человеку продуктов (минеральные азотные удобрения, серная, азотная и угольная кислоты и их соединения).

2. Не отводить свободные участки земли для садово-огороднических некоммерческих товариществ (СНТ) вблизи ТЭЦ города.

Библиографический список

1. Гусейнов А.Н., Карабатов П.А. и др. Эколого-химический мониторинг на территории вокруг теплоэлектроцентралей г. Тюмени // Теплоэнергетика. №12. 1997. С. 80.

2. Антилов А.Н., Малышев Ю.С., Белоусов В.В. и др. Городская среда: принципы и методы геоэкологических исследований. Иркутск: ИТ, 1990. 223 с.

3. Геоэкологические проблемы Тюменского региона: Сборник. Выпуск 1. Тюмень: Вектор Бук, 2004. 168 с.

Сведения об авторах:

ФИо.: Баранова Любовь Александровна;

Должность: доцент;

Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук;

место работы: ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»;

Тел.: 8 (3452) 46-79-i9;

E-mail: notgsha@mail.ru

Ф.И.о.: Дмитренко Ирина Валерьевна; Должность: соискатель;

Тел.: 8 (3452) 46-79-i9;

E-mail: notgsha@mail.ru