Авторский материал: Оценка техногенного загрязнения объектов окружающей среды в условиях промышленного комплекса

Оценка техногенного загрязнения объектов окружающей среды в условиях промышленного комплекса Бугреева М.Н., Колнет И.В., Мамчик Н.П., Альбекова Т.Ю. В статье рассмотрена степень техногенного воздействия на компоненты окружающей среды в пределах крупного промышленного центра (г.Воронеж). Произведена оценка значимости связей в системе «среда – здоровье населения». Исследования экологических проблем крупного территориально-промышленного комплекса (ТПК), каковым является город Воронеж, основаны на представлении городской территории как полисистемы, включающей природно-ландшафтную, инженерно-техническую (технологическую), медико-биологическую (демопопуляционную) подсистемы. Такие многоплановые исследования позволяют выявить экофункцию каждого элемента или депонирующего компонента подсистемы и определить уязвимые в экологическом отношении части городской территории с последующей разработкой мероприятий по их реабилитации, охране, предотвращению кризисной экологической обстановки. Методика исследований включает специализированное геоэкологическое картирование на основе полевых наблюдений (эколого-геохимическое опробование почв, грунтов, воды, воздуха), лабораторные исследования, обработку и систематизацию материалов для выявления техногенных и геохимических аномалий, обработку результатов с привлечением математических методов. На рассматриваемой территории как компоненты природно-ландшафтной подсистемы нами исследуются приземная часть атмосферы, почвенный покров, подземные и поверхностные воды, донные отложения. Инженерно-техническая подсистема включает промышленные предприятия, сеть автодорог, водохранилище. Эти две подсистемы находятся в постоянном взаимодействии, обуславливая трансформацию естественного природного круговорота и потока вещества во всех составляющих компонентах в природно-техногенный и собственно-техногенный. Демопопуляционная подсистема, представленная городским населением, выполняет двойственную функцию: с одной стороны, она может регулировать экологическую обстановку, с другой стороны, посредством негативных воздействий на здоровье населения и демографический аспект отражает напряженность экологической обстановки и опасность проживания в очагах загрязнения. Аналогичные исследования, проведенные для Московского региона [3], показали необходимость сопряжения эколого-геохимических и медикобиологических характеристик при пространственном и временном рассмотрении элементов экологической цепи: источник загрязнения – приземная атмосфера – атмосферные осадки – почвенный покров – растения – водные объекты – человек для организации и корректировки мероприятий по снижению экологического прессинга и медицинской профилактики экологозависимых патологий. Приземный слой атмосферы Одним из факторов загрязнения окружающей среды являются аэрогенные выбросы и атмосферные осадки, содержащие токсиканты. Ежегодно в приземной слой атмосферы Воронежа от стационарных источников поступает около 15 тыс. тонн вредных химических веществ, из них окислов азота – 3731 тонн, сернистого ангидрита –4331 тонн, 25 тонн тяжелых металлов, в том числе железо, кадмий, кобальт, медь, марганец, свинец, хром, никель, цинк. Превалирующими являются соединения железа –21,233 т/год (84,7% от суммы выбросов тяжелых металлов). По 1,1 т/год (4,5%) поступает в атмосферу марганца и цинка, 0,380 т/год (1,5%) –меди, 0,185 т/год (0,7%) –свинца, 0,211 т/год (0,8%) –хрома. Исходя из объемов, преобладают аэротехногенные выбросы тяжелых металлов в Левобережном районе, на долю которого приходится 47% выбросов. Основными вкладчиками в загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами являются предприятия машиностроения и металлообработки – 65,6% выбросов; строительных материалов –8,4%; химической и нефтехимической промышленности – 4,3%. К числу наиболее значимых источников тяжелых металлов из предприятий машиностроительной и металлообрабатывающей отраслей относятся АО "Тяжмехпресс", АООТ "Тяжэкс" им. Коминтерна, АООТ "ВАСО", ГП "Воронежский механический завод". Химическая и нефтехимическая промышленность представлены АО "Воронежшина", ОАО "Воронежсинтезкаучук" (Левобережный район); комбинаты строительных материалов –ЖБИ, ЖБК. Большинство крупных предприятий города построены без учета розы ветров, что создает напряженную обстановку в ряде жилых массивов. Низменный рельеф левобережной части города, слабая проветриваемость усиливают неблагоприятное воздействие выбросов загрязняющих веществ на качество атмосферного воздуха. Расчетным путем с использованием системы "Эколог-город" получены данные о разделении приземных концентраций тяжелых металлов, согласно которым в атмосферном воздухе г. Воронежа имеет место превышение ПДК (предельно допустимая концентрация) меди в 1,5 -1,7 раз и марганца –в 1,5 - 25,0 раз. Источниками поступления марганца являются 1204 предприятия города практически по всем видам промышленности. Максимальный объем выбросов приходится на предприятия машиностроения и металлообработки – 53,8%, стройматериалов – 15,9%, строительства – 6,7%, химической и нефтехимической промышленности – 5,9%. По данным расчетного мониторинга имеют место значительные превышения ПДК – до 25 раз в Железнодорожном районе, особенно в районе станции Отрожка. В зоне влияния марганца находится все население города, в то же время под воздействием повышенных концентраций элемента - 79,5 тыс. населения, из них 14,5 тыс. детей. Учитывая тот факт, что почти весь марганец, выбрасываемый в атмосферу, представляет собой мелкодисперсные частицы, переносимые на значительные расстояния, возможно его выпадение на почву в любой точке города. В атмосферный воздух города поступают соединения меди в виде оксида – 0,288 т/год и сернокислой меди – 0,092 т/год. Основными источниками загрязнения являются ОАО «Воронежсинтезкаучук» химической и нефтехимической промышленности - 30,5% (Левобережный район) и ГП Воронежский механический завод машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности - 26,8% (Советский район). Исходя из расчетного мониторинга, наиболее неблагополучной зоной можно считать Левобережный район, где степень превышения меди составила 7,5 ПДК и численность экспонированного населения соответствует 430,8 тыс. чел., в том числе детей – 88 тыс. Точечные источники индустриального загрязнения дают локальные выбросы в окружающую среду, но за счет ветрового переноса компонентызагрязнители распространяются на большие расстояния. Лабораторный контроль состояния городского воздушного бассейна показал, что в атмосферном воздухе отмечается превышение допустимых концентраций химических веществ в 5,6 % отобранных проб. Анализ снеговых осадков за три последних зимних сезона подтверждает наличие тяжелых металлов в атмосферным воздухе. Из 11 определяемых в атмосферных осадках тяжелых металлов, были обнаружены 4: медь в концентрациях от 0,001 мг/л до 0,118 мг/л, цинк – от следов до 0,59 мг/л, железо – от 0,05 мг/л до 12,6 мг/л, марганец - от следов до 0,6 мг/л. Вариабельность содержания тяжелых металлов по территории города подтверждает их техногенный генезис от отдельных источников и промышленных зон. Наиболее высокие концентрации токсикантов определяются в снеговых осадках, собранных в зонах влияния промышленных предприятий и автомагистралей. Наличие тяжелых металлов в снеговом покрове на участках, находящихся на значительном расстоянии от индустриальных источников (районы СХИ, областной больницы, больниц «Электроника»), может свидетельствовать о трансграничных переносах. Максимальные уровни загрязнения снежного покрова марганцем и цинком отмечались в зоне обслуживания детской поликлиники № 1 Коминтерновского района, медью – на территориях обслуживания детских поликлиник № 5 Железнодорожного района и № 4 Советского района, железом – в районе ст.Отрожки Железнодорожного района и детской поликлиники № 2 Центрального района. Учитывая объемы поступающих в атмосферный воздух загрязняющих веществ, класс и категорию их опасности, степень превышения допустимых концентраций как по данным лабораторного контроля, так и по результатам расчетного мониторинга, а также возможные неблагоприятные эффекты со стороны здоровья населения, в том числе отдаленные, для атмосферного воздуха определены приоритетные соединения тяжелых металлов – марганца, меди, хрома шестивалентного. Поверхностные воды В 1999 году в Воронежское водохранилище и реку Дон поступило около 280 млн. м3 сточных вод. Из них объем нормативно-чистых вод составляет 52 млн. м3, загрязненных – 208 млн.м3. Было сброшено: нефтепродуктов –50 тонн, взвешенных частиц –4210 тонн, сульфатов –13810 тонн, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества) –23300 тонн, железа –55,58 тонн, меди –670 кг, цинка –3170 кг, алюминия –12600 кг. По сравнению с 1998 годом произошло увеличение количества поступающих в водоемы хлоридов на 830 кг, железа на 3 тонны320 кг, хрома на 430 кг. Основным химическим загрязнителем воды являются нефтепродукты, которые обнаруживаются в концентрациях выше нормативных (в 2,1 раза) в пределах всего водоема. В большинстве контрольных точек в воде также отмечалось превышение ПДК по БПК (кислородный эквивалент степени загрязненности воды органическими веществами - биологическое потребление кислорода). Среднегодовые показатели уровня загрязнения водохранилища по таким ингредиентам, как марганец, медь, железо, алюминий не превысили нормативных значений, за исключением отдельных контрольных точек: у Окружного моста и гидроузла плотины –по железу, марганцу и меди; у Железнодорожного и Вогрессовского мостов – по марганцу; у Чернавского моста –по железу; в районе Песчановки и Левобережных очистных сооружений – по аммонию. На протяжении последних нескольких лет водохранилище продолжает оставаться неблагополучным по эпидемиологической ситуации. Во всех точках отбора зарегистрировано превышение нормативов по коли-индексу, среднегодовой показатель которого превысил нормативы в 7 тысяч раз. Наиболее бактериально-загрязненные участки –район Окружного моста и Левобережных очистных сооружений. Основными причинами загрязнения являются поступление на очистные сооружения стоков промышленных предприятий, не отвечающих ПДК ("Нормы ПДК загрязняющих веществ в сточных водах, направляемых в городскую канализационную сеть"). Таким образом, в поверхностных водах города Воронежа определен стабильный набор загрязнителей, по которым регистрируются превышения нормативов: нефтепродукты, железо, марганец, СПАВ, систематически высокие значения колииндекса. Подземные воды Воронежское водохранилище разделяет г. Воронеж на право- и левобережную части, характеризующиеся различными гидрогеологическими условиями и степенью естественной защищенности подземных вод от загрязнения. Основным эксплутационным водоносным горизонтом является верхнеплиоценовый (кривоборский). Он защищен сверху от компонентов –загрязнителей слоем плиоценовых глин мощностью 4-10 метров. Водоносный горизонт является напорнобезнапорным с величиной напора до 10 метров; мощность его, в среднем, составляет 25 метров. На плиоценовых глинах залегает средневерхнечетвертичный водоносный горизонт, не имеющий хозяйственного значения. Он представлен в виде родникового стока правобережья и используется населением города локально из каптированных родников. Некоторые из них пользуются большой популярностью, хотя родниковая вода отличается несоответствием качества согласно ГОСТу 2874-82 "Вода питьевая" по ряду нормируемых компонентов (табл.1), в силу неглубокого залегания и отсутствия экранирующих слабопроницаемых отложений. В левобережной части развит неогенчетвертичный водоносный комплекс, мощность которого по сравнению с водоносным кривоборским горизонтом увеличивается за счет появления в верхней части разреза песков верхне-среднечетвертичного возраста, неразделенных с неогеновыми песками плиоценовыми глинами. Мощность водоносного комплекса в среднем составляет 30-35 метров. Питание подземных вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и перетока из выше- и нижележащих водоносных горизонтов в местах "гидрогеологических окон". Область питания соответствует области распространения, включая лесопарковую и промышленно-селитебную части городского ландшафта. Разгрузка водоносных горизонтов осуществляется в водохранилище, естественными выходами на поверхность (родники), а также за счет эксплуатации водозаборных скважин. Удельные дебиты ведомственных скважин составляют 5 - 40 м3/час, коммунальных – до 200 м3/час, родников –0,2-4,2 л/сек. Нами изучены экологогидрохимические особенности основных эксплутационных водоносных горизонтов в пределах промышленных право- и левобережной зон на основе систематизации химических анализов водных проб из скважин ведомственных водозаборов. Анализ макрокомпонентного состава подземных вод позволил выделить четыре ведущих геохимических типа: 1) гидрокарбонатный кальциевый или кальциево-натриевый; 2) гидрокарбонатно-хлоридный или хлоридно-гидрокарбонатный натриево-кальцевый; 3) гидрокарбонатно-сульфатный или сульфатно-гидрокарбонатный смешанного катионного состава; 4) смешанного анионного и катионного состава. Типизация вод произведена по классификации Щукарева - Славянова. Геохимические типы подземных вод явно отражают преобразование их качественного состава, выражающееся в увеличении содержания сульфат - ионов, хлорид- ионов и ионов натрия, порой до концентраций, превышающих предельно допустимые. Такая качественная трансформация химического состава по ряду макрокомпонентов влечет за собой преобразование вод по минерализации – от пресных к слабоминерализованным и тем самым к несоответствию требованиям, предъявленным к питьевым водам. Пространственное размещение компонентов – загрязнителей различной степени опасности полностью коррелирует со спецификой производства. Например, установлены локальные очаги загрязнения хромом в пределах АО "Электросигнал", АООТ "Тяжэкс" им. Коминтерна, АООТ "ВАСО", ГП "Воронежский механический завод", КБХА. Здесь же отмечена повышенная минерализация –0,8-1,2 г/л. На водозаборе АООТ "Полюс", помимо высокого содержания шестивалентного хрома (0,15 мг/л), нитраты достигают 2 ПДК (90 мг/л), жесткость -1,7 ПДК (12 мг-экв), бор - 3 ПДК (1,5 мг/л). Ведомственные водозаборы, в силу несоответствия качества воды для питьевых целей, используются как источники технической воды, поэтому здесь нет опасности для здоровья. Тем не менее, актуальность изучения техногенной трансформации подземных вод неоген-четвертичного водоносного комплекса и необходимость мониторинговых исследований определяется расположением промышленных предприятий в пределах областей питания коммунальных водозаборов. Например, на левом берегу, в области питания водозабора №8 расположено ОАО "Видеофон", в стоках которого присутствуют соединения тяжелых металлов. В области питания водозабора №9 находятся ОАО "Шинник", ПО "Рудгормаш". В стоках этих предприятий обнаружены цинк, никель, марганец, железо и нефтепродукты. Все предприятия города находятся во втором поясе зоны санитарной охраны действующих коммунальных водозаборов. Наибольшая опасность загрязнения подземных вод, в силу их незащищенности, представляется для левого берега. В настоящее время на участках коммунальных водозаборов отмечаются повышенные содержания железа, марганца, наметилась тенденция увеличения жесткости. Геохимическая природа этих компонентов рассмотрена в работах [1,2]. Насколько же серьезна ситуация в пределах каждого водозабора отражено в табл. 2-4. Анализируя данные таблиц, делаем вывод, что по всем трем показателям самая благоприятная ситуация сложилась на водозаборе №9, являющимся водозабором водораздельного типа, гидравлически не связанным с водохранилищем (это еще раз подтверждает источник поступления тяжелых металлов на участки инфильтрационных водозаборов из водохранилища, а точнее – из его донных отложений). Самыми неблагоприятными в экологическом отношении участками водозаборов являются (в порядке возрастания степени загрязнения вод): ВПВ-4, ВПВ-3, ВПВ-8, ВПВ-11. Водозабор №12 расположен на берегу реки Усмань. Здесь высокие содержания марганца и железа определяются, в основном, биогеохимическими факторами (развитие высшей водной растительности, восстановительный гидрохимический режим). Показатели качества питьевой воды в 1999 году (табл. 5,6) по районам города говорят о том, что качество питьевой воды в разводящей сети не отвечает требованиям ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая" по содержанию железа (1-6 ПДК в Советском районе, 1,2-12 ПДК в Коминтерновском, 1,7-10 ПДК в Железнодорожном, 1,6-15 ПДК в Левобережном, 1,3-38 ПДК в Ленинском и 3-21 ПДК в Центральном районе). Повышенные содержания марганца варьируют в пределах 1-14 ПДК в целом по районам города. Основанием приведенной системы оценочных критериев явились гигиенические и экологогеохимические исследования. Загрязнение подземных вод тесно связано с загрязнением компонентов окружающей среды – приземного слоя атмосферы, почв, пород зоны аэрации, поверхностных вод, донных отложений. Загрязнение почв и зоны аэрации являются вторичным источником загрязнения подземных вод. Загрязнение атмосферного воздуха сказывается на изменении гидрохимического фона подземных вод. Контроль за состоянием подземных вод должен быть связан с контролем за состоянием атмосферы, поверхностных вод и почвенного покрова. Почвенный покров При исследовании почвенного покрова пробы отбирались из поверхностного горизонта. Определялась подвижная форма тяжелых металлов в почве. Актуальность оценки степени загрязнения почв в пределах территориально-промышленного комплекса заключается в становлении их вторичным источником поступления тяжелых металлов в приземные слои атмосферы и далее в организм человека. По данным Т.Н.Симуткина [6] 50-60% пыли в приземной части атмосферы имеет почвенный генезис. Основными вкладчиками в загрязнение почв тяжелыми металлами являются промышленные предприятия, как источники аэрогенных выбросов, токсичных отходов и автотранспорт, что связано с выделением тяжелых металлов в окружающую среду за счет использования горюче-смазочных материалов, содержащих в качестве присадок свинец, цинк, медь, хром, никель, а также выброса соединений металлов из двигателей внутреннего сгорания в результате коррозийно-агрессивных свойств топлива. За основу определения уровня загрязнения почвенного покрова взяты: показатель загрязнения (ПЗ) и суммарный показатель загрязнения (СПЗ) для ассоциаций элементов, согласно методике, описанной в работе [4]. Для расчета этих показателей необходимо знать фоновую концентрацию элемента (Сф) в почве. В качестве Сф нами взята наименьшая концентрация, повторяющаяся в пределах исследуемой тер... ВНИМАНИЕ! Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)! Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь  на сайте: Ваш id: Пароль: РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ