CC BY
278
УДК 669; 614.76
ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ПОЧВУ И ПУТИ ЕГО СНИЖЕНИЯ
А.Е. Коряков, А. А. Шишкина, П. А. Шишкина
Анализируется воздействие предприятий металлургической промышленности на почву. Приведены статистические данные по загрязнениям почвы на территории нескольких областей Российской Федерации и методы снижения выбросов предприятиями.
Ключевые слова: металлургическая промышленность, экология, воздействие, почва, загрязнение.
Металлургическая промышленность как отрасль экономики очень важна для России. На ее долю выпадает более 5 % всего ВВП страны [1]. Однако предприятия черной и цветной металлургии занимают первое место по выбросам вредных веществ среди всех промышленных отраслей (рисунок), в частности, значительному воздействию этих веществ подвергается почва, поэтому актуальным и важным является изучение воздействия предприятий металлургической промышленности на почву и пути его снижения.
Почва как источник сведений о геоэкологической ситуации про-мышленно-урбанизированных территорий является наиболее объективным индикатором, поскольку именно в ней сходятся основные миграционные потоки большинства загрязняющих веществ. Металлургические предприятия загрязняют почвы тяжёлыми металлами, соединениями серы, фосфора и фтора, а также соединениями класса полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) [2, 3].
Наиболее заметным воздействием предприятий металлургического комплекса на почву являются отвалы отходов, образующиеся в процессе производственной деятельности. В России подвергаются переработке, как правило, менее половины этих отходов, остальные же хранятся на территории металлургических предприятий или прилегающих к ним отвалах. Кроме того, зачастую эти полигоны оказываются переполнены и захламлены, что приводит к размещению отходов на новых территориях. При гораздо более низкой скорости самоочищения почв по сравнению с атмосферой и гидросферой, подобные факторы оказывают крайне негативное воздействие на прилегающие плодородные или потенциально плодородные земли.
Большинство тяжёлых металлов обладает переменной валентностью, что обуславливает их способность к химическим и биохимическим превращениям, а значит, к миграции на значительные расстояния. Необходимо также помнить, что микроорганизмы, обитающие в загрязнённых почвах, в некоторых случаях могут адсорбировать тяжёлые металлы на поверхности клеточных стенок, тем самым препятствуя их вымыванию, а также разрушать металлорганические соединения [4, 5].
Металлургия
Электроэнергетика 29%
■ Электроэнергетика ■ Топливная отрасль ■ Металлургия
■ Химия и нефтехимия ■ Машиностроение ■ Лесная промышленность
■ Прочие
Статистика выбросов по отраслям промышленности
Все вышеперечисленные факторы в условиях высокой техногенной нагрузки способствуют загрязнению почв. Так, только в Свердловской области, где наиболее развита металлургическая промышленность, к концу 2014 года было накоплено 8,18 млрд т отходов, образованных в результате добычи полезных ископаемых.
Помимо отвалов к твёрдым отходам металлургической промышленности относится пыль электрофильтров, промежуточные и конечные отходы электролиза и коксования анодных материалов и т.д. Согласно проведённым геоэкологическим исследованиям в зоне влияния предприятий компании «РУСАЛ», территория вблизи Иркутского алюминиевого завода в высокой степени загрязнена соединениями фтора, алюминия и натрия (содержание перечисленных элементов более, чем в 100 раз превышает фоновое). В составе нерастворимого остатка помимо алюминия были обнаружены также соединения магния и кальция. Элементный состав почв данной территории согласуется с таковым у снежного покрова -наблюдаются крайне высокие концентрации фтора и алюминия, в большинстве случаев отмечено превышение нормы по содержанию тяжёлых металлов. Этот факт указывает на сохраняющийся в настоящее время высокий уровень выбросов завода.
Что касается миграции элементов вглубь почвенного покрова, то с увеличением глубины наблюдается снижение концентрации всех тяжёлых металлов и большинства других элементов, однако по всему профилю почв сохраняется превышение концентрации фтора и натрия, что указывает на миграцию последних по всему корнеобитаемому слою. Превышение кон-
центрации фтора в почве, а также алюминия и некоторых тяжёлых металлов приводит к снижению биохимической активности почвы, которая проявляется в ухудшении всхожести семян из-за ухудшения процесса нитрификации и поступления фосфора в растения [6].
Заметное загрязнение почвы мышьяком (территория, имеющая размеры около 600 на 320 м) отмечено также в районе бывшего Ангарского металлургического завода (производство триоксида мышьяка) и заводов по переработке свинца. Причина загрязнения в том, что после остановки завода владельцем не проводились необходимые мероприятия по демонтажу, зачистке оборудования и рекультивации территории. Это приводит к тому, что повышенное содержание мышьяка обнаруживается вдоль берега такого важного ресурса гидросферы, как Братское водохранилище. Также отмечено превышение ПДК для свинца, сурьмы, меди, цинка и олова (в некоторых случаях превышение достигает значений 400 - 600 ПДК). Это объясняется использованием полиметаллических руд в процессе производства триоксида мышьяка.
Более того, концентрация мышьяка, кадмия и свинца в овощных культурах, выращенных на загрязнённых почвах, на порядок выше, чем в тех же культурах, выращенных в относительно чистом районе. Потребление продукции, выращенной на загрязнённых почвах, приводит к поступлению токсикантов в организм человека, что и наблюдалось у местного населения - в волосах детей г. Свирска отмечалось повышенное содержание мышьяка, свинца и других техногенных элементов.
Крайне актуальна проблема загрязнения окружающей среды в Уральском федеральном округе. Согласно исследованиям, верхний слой почвы в районе Средне-Уральского медеплавильного завода сильно подкислен (рН водной вытяжки 4,6) и наиболее сильно загрязнён (наблюдаются значительные превышения содержания меди, свинца, цинка и мышьяка). При этом важно отметить, что данные почвы не загрязнены никелем, стронцием и железом. По мере удаления территории от территории завода содержание всех вышеперечисленных загрязнителей, кроме меди, снижается, хотя в ближней буферной зоне всё ещё наблюдается превышение допустимой концентрации цинка. Отсутствие зависимости содержания меди и фосфора от расстояния, вероятно, объясняется миграционной способностью аэрозолей, содержащих данные элементы. Доля техногенности всех перечисленных элементов в так называемой импактной зоне (определена по состоянию растительности) крайне высока и достигает 98% для некоторых элементов при значениях 0.. .42% для буферной зоны.
Не менее острой остаётся и проблема загрязнения почв в районе металлургических предприятий г. Норильска, где даже почвы городских газонов составлены путём смешения промышленных шлаков с почвой или торфом. Именно загрязнение городских почв в Норильске максимально (по сравнению с пригородными и фоновыми территориями), особенно такими металлами, как медь и никель. Таким образом, можно говорить о наличии техногенной медно-никелевой аномалии на городской и, частично, пригородной территории. В то же время по содержанию таких сверхтяжёлых ме-
373
таллов, как барий, лантан и церий, вблизи Норильска наблюдается отрицательная техногенная аномалия, то есть зафиксирован их недостаток.
В связи со всеми перечисленными выше факторами негативного влияния металлургической промышленности на экологию, в частности на почву, необходимо предпринимать меры, как способствующие снижению выбросов - фильтрация выбросов в атмосферу, так и очистке сточных вод и комплексной переработке образующихся отходов. Следует также при строительстве или реконструкции металлургических предприятий шире внедрять наилучшие доступные технологии, которые помогут уменьшить количество выбросов вредных веществ в атмосферу, сбросов технических вод в водные объекты и загрязнение почвенного слоя. Эти мероприятия позволят значительно улучшить экологическое состояние окружающей среды как в районах размещения предприятий металлургической промышленности, так и на прилегающих к ним территориях.
Список литературы
1. Стратегия развития металлургической промышленности России на период до 2020 года // Министерство промышленности и торговли РФ [Электронный ресурс]. URL: https://web.archive.org/web/20101018190535/ http://www.minprom.gov. ru/ activity/m etal/strateg/2 (дата обращения: 01.08.2019).
2. Другов Ю.С., Зенкевич И.Г., Родин А.А. Газохроматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды, почвы и биосред. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. 752 с.
3. Ступин Д. Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления. М.: Лань, 2009. 432 с.
4. Большина Е.П. Экология металлургического производства: курс лекций. Новотроицк: НФ НИТУ "МИСиС", 2012. 155 с.
5. Защита окружающей среды на коксохимических предприятиях / А.Н. Пыриков, С.В. Васнин, Б.М. Баранбаев, В.Д. Козлов. М.: Интермет -Инжиниринг, 2000. 176 с.
6. Курс инженерной экологии: учебник для вузов / под ред. И.И. Мазура. М., Высшая школа, 1999. 447 с.
Коряков Александр Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент, koryakov_ae@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шишкина Анастасия Андреевна, студентка, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шишкина Полина Андреевна, студентка, shishkina5ap@,vandex.т, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFLUENCE OF METALLURGICAL INDUSTRIES ON SOIL AND WAYS TO REDUCE IT
A.E. Koryakov, A.A. Shishkina, P.A. Shishkina
The article analyzes the impact of metallurgical industry enterprises on the soil. Statistical data on soil pollution in several regions of the Russian Federation and methods for reducing enterprise emissions are presented.
Key words: metallurgical industry, ecology, impact, soil, pollution.
Koryakov Alexander Evgenevich, candidate of technical sciences, docent, kor-yakov_ae@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Shishkina Anastasia Andreevna, student, shishkina5ap@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Shishkina Polina Andreevna, student, shishkina5ap@,yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
