III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Объектом исследования является промплощадка Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ), расположенного на расстоянии 50 км западнее г. Екатеринбурга. Металлургическая промышленность является основной отраслью производства, формирующей экономику Свердловской области. С другой стороны, именно металлургические предприятия являются основными источниками выбросов в атмосферу,  нанося, таким образом, значительный ущерб окружающей среде региона.

Территория потенциального воздействия СУМЗа включает в себя земли, используемые в самых разнообразных хозяйственных целях. Это жилая городская застройка в границах крупных городов-спутников г.Екатеринбурга (г.Первоуральск, г.Ревда), частная неблагоустроенная жилая застройка небольших поселков и садово-дачных объединений, лесные массивы, в том числе водосборная площадь р.Чусовой и ее притоков, имеющей хозяйственно-питьевое значение для расположенного ниже по течению г.Екатеринбурга.  Этим объясняется сложность решения поставленной задачи и вместе с тем ее актуальность.

На территории завода работает 5000 рабочих. Каждый день они находятся на потенциально опасной территории. Большую часть из них составляют жители г. Первоуральска и г. Ревды. Соответственно они каждый день подвергают свое здоровье опасности. А если они работают, живут, еще и отдыхают на территории воздействия завода, то эта опасность возрастает в несколько раз.

Для определения степени загрязнения изучаемой территории была проведена снеговая съемка. Снеговая съемка - это  способ изучения состояния снегового покрова по определенной сети точек, по которой отбираются пробы снегового покрова. Снеговой покров рассматривается как удобный по степени доступности индикатор загрязнения окружающей среды. Точки опробования располагались достаточно равномерно по всей изучаемой территории относительно источника загрязнения. За источник загрязнения было принято место расположения трубы металлургического цеха СУМЗа.  Всего было организовано 52 точки опробования снежного покрова. Методика отбора проб снега стандартная, изложена во "Временных методических указаниях Госкомгидромета", 1985г. Площадь исследования составила 37 км². Лабораторные исследования снеговой воды выполнены в аккредитованной на данные виды исследований химической лаборатории Уральского государственного горного университета (УГГУ).  По расчетам были построены карты пылевой нагрузки на 2006, 2009 и 2010 года.[2]

За 2006 год фон составил 13 кг/км²*сут, а за 2009 год 12 кг/км²*сут.  По картам пылевой нагрузки относительно фона максимальное накопление пыли в снеге  концентрируется непосредственно около источника выброса (СУМЗа) и на прилегающей территории. Кроме СУМЗа на данной территории находятся еще много предприятий, таких как Первоуральский новотрубный завод, ОАО "Ревдинский кирпичный завод" и т.д. Но воздействие этих заводов не столь велико. Оно ограничивается территориями промплощадки. СУМЗ является наиболее значимым предприятием по объему вклада в загрязнение окружающей среды на территории Первоуральско-Ревдинского промузла.

Соответственно, исходя из полученных данных можно говорить о превалирующем воздействии этого предприятия на загрязнение всех компонентов окружающей среды, и земельных ресурсов в частности. Надо отметить, что на СУМЗе много делается для снижения негативного воздействия на окружающую среду. Только в 2010 году проводились природоохранные мероприятия по увеличению очистки отходов предприятия и уменьшению загрязнения прилегающей территории на сумму несколько миллионов рублей.

На карте распределения пылевой нагрузки 2006 года заметно воздействие двух источников загрязнения (в юго-восточной и в восточной части). На такой же карте, построенной по данным  2009 года видно, что ореол территории с превышающими значениями пылевой нагрузки относительно фона сдвинулся на северо-восток. Это может быть связано с климатическими условиями данной территории. Площадь общего негативного воздействия СУМЗа, превышающая фоновые значения, составила 15 км², а наиболее загрязненные участки заняли площадь 10 км². Также была посчитана пылевая нагрузка и на 2010 год. В сравнении с прошлыми годами, значения пылевой нагрузки снизились почти на порядок (в 8 раз).

Рассматривая геохимию пыли, в пробах, подвергнутых спектральному полуколичественному анализу, можно наблюдать содержание (в убывающем порядке) таких элементов, как: Cu, Zn, Pb, Cr, Mn, Ti, Ni, Co, Cd, Ba, Sr, V, P и др. Находясь в атмосфере, пыль выпадает в виде осадков и попадает в почвы.

Почвы представляют собой биокосные природные тела, в которых сосредоточена основная масса живого вещества суши. Оно осуществляет грандиозную геохимическую работу, поддерживающую равновесное состояние биосферы. Нормальное экологическое состояние почвенного покрова Земли - одно из главных условий не только высокого уровня и качества биопродукции, но и сохранение устойчивости среды обитания в целом.

Положение почв на поверхности Земли предопределяет высокую опасность химического загрязнения. В ряду депонирующих природных сред почвы, как показала мировая статистика, испытывают наибольший техногенный пресс токсикантов, поступающих с атмосферными осадками, осаждающихся в виде сухих аэрозолей, привносимых с удобрениями, ядохимикатами, различного рода компостами, и др. Химические загрязняющие вещества поступают в основной массе в верхние, наиболее экологически ранимые горизонты почв.

Тяжелые металлы (ТМ), попавшие в почву в результате техногенного воздействия промышленных объектов, сразу поступают в природный миграционный процесс. Некоторая часть подвижных форм закрепляется почвенными органо-минеральными сорбентами, какая-то часть усваивается растительным ценозом, большая часть становится механической составляющей почвы. С течением времени соединения ТМ переходят из одной среды в другую (аэрозоли - выпадения на почву - растения - растительный опад - почвы), принимая активное участие в экологическом круговороте веществ, изменяя формы нахождения, но неизменно оставаясь в пределах данного элементарного ландшафта.

Несмотря на интенсивность протекающих геохимических процессов, продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почвах гораздо больше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почв, особенно тяжелыми металлами, по-видимому, практически вечно. Металлы, накапливающиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Период полуудаления тяжелых металлов из почв сильно варьирует и составляет: для Zn от 70 до 510 лет, для Cd от 13 до 1100 лет, Cu от 310 до 1500 лет и для Pb от 740 до 5000 лет.

В зависимости от свойств и режимов почв, а также характера поступающих загрязнителей, соотношение процессов аккумуляции, трансформации и рассеяния изменяются. Именно поэтому при картировании техногенного загрязнения урбанизированных территорий нельзя ограничиваться изучением лишь валового количества загрязняющих веществ, в том числе ТМ.

Расчет показателя химического загрязнения

Для оценки состояния рисков загрязнения земель было рассчитан суммарный показатель химического загрязнения. (Zc). [3]

Zc = ∑Ci/Cпдк - (n-1),

где Zc - суммарный показатель химического загрязнения

Ci - концентрация i -того элемента в пробе

Cпдк - предельно  допустимая концентрация i-того элемента в пробе

Картографическим способом были отражены закономерности распределения этого показателя(Zc) по площади исследований построены карты загрязнения территории Первоуральско - Ревдинского промузла. 

Общий уровень загрязнения снежного покрова по данным 2006 года можно отнести к низкой категории, в 2009 году к высокой категории. То же для почвенного покрова  на  2009 год, когда результаты характеризуют уровень их загрязнения как высокий.

Уровни загрязнения почв и снежного покрова металлами и пылью [1]

категории	почва	снежный покров	пылевая нагрузка, кг/км2*сут
низкий	8-16	32-64	100-250
средний	16-32	64-128	250-450
высокий	32-129	128-256	450-850
очень высокий	129	256	850

Проанализировав карты загрязнения по суммарному показателю химического загрязнения (Zc) можно сказать, что данная территория относится к низкой категории загрязнения по 2006 году (снег), к средней категории по 2009 году (почва), и к очень высокой категории по 2009 (снег).

Результаты исследований с одной стороны позволяют говорить о некоей стабильности сложившейся на данной территории ситуации, при этом налицо положительный процесс снижения (улучшения) ее как результат внедрения природоохранных мероприятий.

Земельные ресурсы формировались на протяжении большого промежутка времени. Накопление таких элементов как медь, цинк, свинец происходило годами.  Поэтому использование методики расчета пылевой нагрузки для оценки состояния рисков загрязнения земельных ресурсов является актуальным вопросом для данного промузла и может использоваться для дальнейших исследований на территориях с аналогичными ситуациями. Относительно земельных ресурсов, пылевая нагрузка на снежный покров является единовременным явлением, и не может отражать полной картины происходящего на данной территории. Но факт того, что в 2010 году проводились очистные мероприятия на СУМЗе по выбросам, дает надежду на дальнейшее стабилизирование ситуации окружающей среды.

Код для цитирования: Скопировать