VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Современное воздействие человека на почву настолько сильно, что процесс деградации почвенного покрова в последние годы принял характер глобальной экологической угрозы.

Опасность загрязнения почв определяется уровнем его возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и прямо или опосредованно на человека и животных, а также на процессы самоочищения почв.

Почвы урбанизированных территорий загрязняются множеством антропогенных источников — промышленными, топливно-энергетическими предприятиями, транспортными магистралями, объектами коммунального хозяйства, несанкционированными свалками. Несовершенство существующих систем обращения с отходами производства и потребления, традиционных систем санитарной очистки территорий населенных мест также способствуют загрязнению почвы.

Одними из приоритетных загрязнителей атмосферного воздуха, почвы и воды водоемов в глобальном, региональном масштабе и в условиях городской среды считаются тяжелые металлы, что, в значительной мере, связано их биологической активностью [1]. Тяжелые металлы, обладая разносторонними эффектами вредного влияния на организм, устойчивы в окружающей среде, способны накапливаться в тканях живых организмов и передаваться от низших звеньев пищевой цепи к высшим [6].

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Главными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в атмосферу являются предприятия цветной и черной металлургии, нефтепереработки, автомобильный транспорт, химическая промышленность; природные источники - пыль, лесные пожары, вулканическая деятельность, морские соли [8].

В Республике Башкортостан – промышленно развитом регионе Российской Федерации, представлен практически весь спектр естественных и техногенных источников тяжелых металлов. Наиболее напряженная ситуация с загрязнением компонентов окружающей среды тяжелыми металлами на территории республики отмечается в горнорудном (Белорецком) районе, агропромышленном (Стерлитамакском) районе и крупном промышленном городе (Уфе).

Целью исследований явилось выявление приоритетных источников загрязнения и элементов-загрязнителей в Белорецком и Стерлитамакском районах, а также городе Уфе (Республика Башкортостан). Изучение проводилось на основе данных литературных источников.

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами за счет миграции между природными средами носит комплексный характер [7]. Аэрогенный путь поступления тяжелых металлов в биосферу является основополагающим. В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в виде органических и неорганических соединений в форме пыли и аэрозолей, некоторые (ртуть) - в газообразной. Дальность распространения и уровни загрязнения атмосферы зависят от мощности источника, условий выбросов и метеорологических параметров. С удалением от источников загрязнения происходит рассеивание примесей, вследствие чего зона их интенсивного воздействия, в которой имеет место превышение ПДК, сравнительно невелика.

Анализ деятельности по контролю качества атмосферного воздуха, как предприятий-источников атмосферного загрязнения, так и надзорных организаций позволяет сделать вывод о недостаточной информативности результатов исследований воздушной среды. Например, в Республике Башкортостан только в 6 городах из 21 функционируют стационарные посты наблюдения и контроля загрязнения атмосферного воздуха, анализируется не весь перечень приоритетных химических поллютантов [2,3,4,5].

При этом отсутствуют списки приоритетных тяжелых металлов, для различных техногеннообусловленных территорий республики, позволяющие снизить стоимость и длительность натурных исследований, разработать комплекс профилактических мероприятий для оптимизации условий проживания населения.

В Белорецком и Стерлитамакском районах, а также городе Уфе, расположенных на территории Башкортостана, вопросы охраны окружающей среды от загрязнения тяжелыми металлами являются особенно актуальными. Перечень наиболее характерных тяжелых металлов, рассеивающихся в результате техногенной нагрузки на данных территориях, представлен в таблице 1.

В горнорудном (Белорецком) районе работают крупные предприятия

горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. Черная металлургия Республики Башкортостан представлена ОАО «Белорецкий металлургический комбинат» (БМК). Данное предприятие с полным металлургическим циклом, включающим литейное, листопрокатное, сталепроволочно-канатное производство располагается на территории горнорудного района. В районе развиты такие отрасли, как машиностроение и металлообработка (ЗАО «Белорецкая пружина»), и производство строительных материалов (Белорецкое ДРСУ ГУП «Башкиравтодор»).

Технология переработки руд на БМК позволяет использовать только плотные бурые железняки, вследствие чего со шламами теряется до 40% железа от добытого в руде. В результате деятельности предприятия образовано 3,7 млн. т доменных и мартеновских шлаков, которые складируются раздельно. Шлаки мартеновского производства составляют 80% от общего объема и содержат Fe - 11,5%, Мn - 6,42%, Сr - 0,51%, As - 0,02%. Шламы сталепроволочно-канатного производства (продукт нейтрализации отработанных кислотных растворов) поступают в шламонакопитель в виде пульпы, где твердого вещества - 17%, жидкого -

Таблица 1 – Характеристика основных источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами на территориях исследования

Территория	Источники загрязнения	Тяжелые металлы
Горнорудный (Белорецкий)район	черная металлургия	РЬ, Сd, Аs,Zn, Сr,Вi, Со
	стоки горнодобывающей промышленности	Мn, Fе, Ni,Cu,Zn, Сd, РЬ
	металлообрабатывающая промышленность	Pb, Zn, Ni, Cr, Hg, Cu, Sn
	автотранспорт	Zn, Cu, Pb, Cd, Ni, Fe, Mn
Агропромышленный (Стерлитамакский) район	агрохимические средства	Pb, Cd, Zn, As, Hg, Cr, Ni
	машиностроение	Pb, Zn, Cu, Cr, As, Al
	нефтехимическая промышленность	Hg, Zn, Cu, Cr, As, Al
Крупный промышленный город (Уфа)	нефтеперерабатывающая промышленность	Al, Pt, Ni, Cr, Zn, Fe, Cd, Cu, Mn, V, Mo, Co
	теплоэнергетические объекты	Zn, Mn, Cr, Cu, Ni, Hg, As, Cd, Pb
	авиа-, авто- и железнодорожный транспорт	Zn, Cu, Pb, Cd, Ni, Fe, Mn, Cr, V, Mo
	приборостроение	Zn, Cu, Pb, Cd, Ni, Cr
	свалки твердых бытовых отходов	Zn, Cd, Hg, Pb, Sn, Sb, Ag
	промышленность строительных материалов	Hg, Zn, Ba, Sr
	осадки сточных вод	Zn, Cu, Cd, Hg, Pb, Cr, Ni

83%. Химический состав шламов: Fe₂O₃ - 35%; CuO - 0,37%; Ni₂O₃ - 2,8%; Cr₂O₃ - 4,38%; ZnO - 1,0%; Mn - 0,14%.

В агропромышленном (Стерлитамакском) районе республики на территории г. Стерлитамака, расположены крупные центры химической промышленности (ОАО «Сода», ОАО «Каустик», ЗАО «Каучук») и машиностроения, предприятия стройиндустрии, завод минеральных удобрений. Техногенное загрязнение окружающей среды Ni, Cr, Pb, Zn, Fe происходит при производстве следующей продукции: катодных полиэлектролитов, металлооксидных анодов для процесса электролиза, сухих строительных смесей, цемента, металлорежущих станков, трубоукладчиков, бульдозеров, сваебойного, бурового и геологоразведочного оборудования.

Крупный промышленный город Уфа – наиболее насыщенный промышленными предприятиями город, на долю которого приходится около 40% всей продукции, выпускаемой в республике. Промышленный комплекс города имеет многоотраслевую производственную структуру и специализируется на машиностроительной и металлообрабатывающей, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической, легкой и лесной отраслях про- мышленности. В городе расположено свыше 700 предприятий, выбрасывающих загрязняющие вещества в атмосферу.

Территорию крупного промышленного города можно условно разделить на три части: южная, центральная и северная. В южной части города находятся предприятия стройиндустрии, в том числе силикатный, асфальтобетонный заводы, загрязняющие воздух неорганической пылью, в состав которой входят тяжелые металлы. Работают предприятия машиностроения и металлообработки (завод автокранов), приборостроения (ФГУП Уфимский завод электротехнических изделий), группа автотранспортных и коммунально-складских предприятий, в большей степени загрязняющих атмосферу Fe, Сr и Со. В нескольких километрах от южной части города находиться аэропорт

и проходит автотрасса федерального значения, которые также обусловливают значительное загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами. В центральной части города расположен Уфимский завод эластомерных материалов, изделий и конструкций (ОАО «УЗЭМИК»), где соединения тяжелых металлов используются в качестве стабилизаторов и катализаторов при получении полимерных материалов, из которых изготавливают синтетические ткани, пластмассу, резину. Кроме того, расположены другие предприятия различного профиля: ФГУП «Уфимское агрегатное производственное объединение», ФГУП Уфимское агрегатное предприятие «Гидравлика», Уфимское производственное объединение (ОАО «Геофизприбор»), Уфимский завод ОАО «Промсвязь», которые имеют в своем составе цеха механическо обработки металлов, инструментальные цеха, гальваническое производство, участки сборки и регулировки изделий, покрасочные участки. В жилом массиве центральной части города находятся более 160 промышленных и 60 отопительных котельных. В выбросах данных стационарных источников загрязнения содержатся: Zn, Pb, Cd, Mn, Cr, Cu, Sn, V.

Наиболее крупные промышленные предприятия сосредоточены в северной части города. Это предприятия нефтепереработки (3 крупных завода - ОАО «Уфимский НПЗ», ОАО «Ново-Уфимский НПЗ», ОАО «Уфанефтехим»), нефтехимии (ОАО «Уфаоргсинтез»), химии (ОАО «Химпром», ОАО Стеклонит), моторостроительное производственное объединение (ОАО «УМПО»), 3 ТЭЦ, асфальтобетонные заводы, автопредприятия. Нефтеперерабатывающие предприятия выбрасывают в атмосферу большой спектр тяжелых металлов, так как технологические процессы нефтепереработки требуют использования катализаторов, в состав которых входят: Al, Ni, Сr, Мо, Zn, Fe, Cd, Сu, Со, V, Na, Мn и сжигания большого объема топлив. На территориях некоторых нефтехимических предприятий существует катализаторное производство «никель на кизельгуре», предназначенное для гидрирования органических соединений. Основными источниками загрязнения атмосферы являются дымовые трубы технологических печей и выбросы от резервуарных парков [9].

В таблице 3 представлены приоритетные элементы-загрязнители в трех изучаемых районах Республики Башкортостан.

Таблица 3 – Приоритетные элементы-загрязнители на техногенных территориях Республики Башкортостан

Объект наблюдения	Исследованная территория
	Горнорудный район	Агропромышленный район	Крупный промышленный город
Снежный покров	Pb, Cd, Zn	Рb, Cd, Cu, Zn	Сu, Ni, Cd, Mn
Почва	Ni, Pb, Zn, Cd	Zn, Pb, Ni, Cd, Cu	Ni, Zn, Cu, Pb
Воды открытых водоемов	Mn, Fe, Cu	Fe, Mn, Zn	-
Подземные питьевые воды	Рb, Cd	Рb, Cd	-
Молоко	Cr, Zn, Ni	Рb, Cr	-
Мясо	Cr, Zn, Ni	-	-
Овощные культуры	Cd, Cr	Сr	-
Биосреды (волосы детей)	Fe, Cr, Mn	-	-

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы: наибольший вклад в загрязнение природной среды Республики Башкортостан тяжелыми металлами вносят предприятия нефтеперерабатывающей, химической, горнорудной и металлургической промышленности, а также химизация сельского хозяйства и автомобильный транспорт. Опасные уровни загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами отмечаются на территории горнорудного (Белорецкого), агропромышленного (Стерлитамакского) районов и крупного промышленного города (Уфы).

Наибольший вклад в суммарную техногенную нагрузку на снежный покров, отражающий загрязнение атмосферного воздуха исследованных территорий Республики Башкортостан, вносят: Pb, Cd, Cr (горнорудный район); Ni, Pb, Cr (агропромышленный район); Mn, Ni, Сu (крупный промышленный

город). Почвы исследованных территорий характеризуются аномалиями как природного (горнорудный район), так и техногенного происхождения по содержанию Ni, Pb, Fe (горнорудный район); Zn, Pb, Сu (агропромышленный район); Zn, Fe, Ni, Сu (крупный промышленный город).

Литература

1. Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соросовский образовательный журнал. — 2000. №5. — С. 23 - 29.

2. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2006 году». — Уфа: МПЛР и ООС РБ, 2007.-200 с.

3. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2007 году». — Уфа: МПЛР и ООС РБ, 2008.-217 с.

4. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2010 году». — Уфа: МПЛР и ООС РБ, 2011.-302 с.

5. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2011 году». — Уфа: МПЛР и ООС РБ, 2012.-311 с.

6. Давыдова C.Л, Тагаев В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века. - Учебное пособие. - М.: РУДН, 2002. - 140 с.

7. Карплюк И.А., Волкова H.A., Иваницкий A.M. и др. Проблема тяжелых металлов в пищевых продуктах и подходы к использованию пищевого сырья с повышенным содержанием тяжелых металлов // Вопросы питания. - 1996. № 1.-С. 22-26.

8. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого- аналитический мониторинг супертоксикантов. — М.: Химия, 1996. — 319 с.

9. Мониторинг качества атмосферного воздуха для оценки воздействия на здоровье человека. Региональные публикации ВОЗ, Европейская серия, № 85. - Копенгаген, 2001. - 293 с.

Код для цитирования: Скопировать