Комплексная эколого-геохимическая оценка урболандшафтов Волгоградской агломерации

Выбросы вредных веществ РУСАЛ в атмосферный воздух являются вторичным источником загрязнения почвы, это подтверждается наличием специфических примесей и тяжелых металлов в пробах почвогрунтов в границах санитарно - защитной зоны, жилой зоны и территории предприятия. Вопросу загрязнения почв посвящен отдельный раздел работы.

В результате выполнения ряда экологических мероприятий выбросы в 2004 году по сравнению с 2003 годом заметно сократились. Снижены выбросы фтористого водорода на 39%, пыли - на 51%, диоксида серы - на 13,2%, оксида азота - на 14,2%. Количество выбросов загрязняющих веществ находится в пределах разрешенных для завода выбросов в атмосферу томом ПДВ.

По сравнению с 2000 годом выбросы заметно сократились, но этого недостаточно для создания безопасной экологической обстановки на территории алюминиевого завода.

В 2004 году было выполнено более 4000 анализов атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной и жилой зон на содержание гидрофторида, диоксида серы, диоксида азота, пыли и бензопирена. Из них только 4,2% проб превысили ПДК по гидрофториду и 2,3% проб - по диоксиду азота, 3% проб - по бензопирену. Помимо атмосферного воздуха, осуществляется контроль за соблюдением нормативов ПДВ на источниках выбросов загрязняющих веществ и периодический контроль за эффективностью работы пылегазоочистных установок, контроль за качеством сточных и подземных вод.

В 2004 году затраты на охрану атмосферного воздуха составили 23,5млн. руб., на капитальный ремонт сооружений, установок и оборудования для улавливания и обезвреживания вредных веществ из отходящих газов - 5,7 млн. руб. Экологические платежи за загрязнение атмосферного воздуха составили 5,9 млн. руб. Среди наиболее затратных экологических проектов был ввод в эксплуатацию фильтра в цехе анодной массы. Это огромное сооружение обошлось заводу более чем в 22 миллиона рублей, в результате чего труба цеха анодной массы полностью перестала дымить. Фильтр прошел режим пусконаладки и дал нормальный результат: он имеет три степени очистки и, являясь одним из звеньев технологической цепочки, улавливает и возвращает в производство коксовую пыль. Экономический эффект очевиден за счет возврата коксовой пыли в производство.

В эксплуатацию введен новый полигон под твердые промышленные отходы, рассчитанный на 15 лет. Необходимо заметить, что на РУСАЛ отходы не просто зарываются в землю, а делаются защитные покрытия, в том числе и асфальтовые, для того, чтобы исключить проникновение вредных веществ в почву. Производится рекультивация земли на местах прежних заводских свалок. Каждый год производится посадка новых деревьев и кустарников.

От фтора и серы, образующихся в процессе производства алюминия, выбросы очищаются с помощью растворов соды, бензопирен дожигается в электролизерах. Бензопирен - газ без цвета и запаха, соединение достаточно неустойчивое, быстро разлагается под действием солнечных лучей. Используя это свойство, в 2004 году в основании заводских выбросных труб было установлено специальное оборудование, создающее поток ультрафиолетовых лучей. На его монтаж завод затратил 1 миллион рублей.

Но кроме положительных сторон, нельзя не заметить, что РУСАЛ является наиболее опасным загрязнителем северной части г. Волгограда.

Как видно из представленных данных подфакельных наблюдений три года уровень загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния РУСАЛ сохраняется высоким.

Доля тяжелых металлов в общем количестве выбрасываемой технологической пыли составляет около 20%.

Необходимо отметить следующий факт: на РУСАЛ замена металлических труб газоочистного тракта на блок-сополимер ("Болленовые трубы") осуществлялась без остановки электролизеров, в результате чего отходящие газы выбрасывались без очистки. При этом в санитарно-защитной зоне предприятия фиксировались превышения нормативов ПДК по диоксиду азота в 1,2-1,8раза, по пыли в 1,2-1,8 раза, по фтористому водороду в 1,8-2,5 раза.

В электролизном производстве РУСАЛ были зафиксированы факты различных видов нарушений, такие как: разгерметизация электролизных ванн, выбивание пламени горелок "дожига" или полное отсутствие горения на казанных горелках, нарушение целостности газосборного колокола, что ведет к увеличению "подфонарных" выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

На РУСАЛ в 2004 году высоким остается количество нарушений установленных нормативов выбросов, на пяти источниках промышленных выбросов электролизных цехов зафиксировано превышение норм предельно допустимых выбросов по бензопирену. Однако количественное содержание выбрасываемых сверх норматива загрязняющих веществ уменьшилось. Это связано с проведением природоохранных мероприятий.

В электролизном производстве зафиксирована эксплуатация 10 пенных аппаратов с выработанным нейтрализующим раствором. В результате в атмосферу выбрасывались сверхнормативные количества фтористого водорода. Помимо сверхнормативного воздействия на атмосферный воздух данное нарушение приводит к преждевременному износу пылегазоочистного оборудования из-за высокой коррозионной агрессивности аспирируемых газов.

Подведя итог вышесказанному, можно сказать, что обстановка на РУСАЛ остается напряженной. Несмотря на тенденцию снижения выбросов опасных вредных веществ, качество среды северной части г. Волгограда остается неудовлетворительным.

Выбросы вредных веществ предприятии металлургического комплекса в атмосферный воздух увеличились по сравнению с 2000 г. на 3,095 тыс.т более чем (10%) за счет увеличения объема производства продукции к уровню 2000 г и составляло в 2003 г 26,268 тыс.т.

Модернизация устаревшего оборудования, осуществления природоохранных мероприятий постепенно дает свои результаты. Со временем, выбросы завода станут менее опасными и их количество сократится. Но тот ущерб, тот вред, что доставлял окружающей среде завод с 1956г. остается очевидным. Здоровье людей подвергается ежедневной опасности в связи с загрязненным воздухом. Подземные воды загрязнены тяжелыми металлами и другими опасными соединениями. Все это является отрицательным воздействие на ОПС со стороны предприятия. С экономической точки зрения, производство РУСАЛ имеет огромные перспективы на мировом рынке. Алюминий является необходимым металлом в производственной и непроизводственной сферах. Спрос на алюминий еще долгие годы будет высоким, что гарантирует стабильный экономический рост предприятия. На фоне экономического процветания экологические проблемы не теряют свою актуальность.

Необходимость улучшения экологической обстановки является очевидной, поскольку такое предприятие как РУСАЛ, являющимся металлургическим гигантом, не может терять свою репутацию. И в последние годы предприятие делает все, чтобы уменьшить выбросы и снизить экологический риск, улучшая тем самым авторитет крупнейшего металлургического гиганта. Но в настоящее время, несмотря на все заслуги и природоохранную деятельность, ее эффективность остается недостаточной, чтобы говорить о безопасном производстве. РУСАЛ до сих пор остается в тройке самых опасных и загрязняющих заводов в г. Волгограде.

Среди основных загрязнителей по данным ГУПР по Волгоградской области находятся предприятия не только цветной металлургии, но и предприятия черной металлургии которые находятся в Тракторозаводском и Краснооктябрьском районах города Северного промышленного узла.

Черная металлургия. К ведущим предприятиям черной металлургии относятся предприятия ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь».

Основными источниками выбросов в атмосферный воздух являются электросталеплавильные печи, установки непрерывной разливки стали, травильное отделение и др. В производственном цикле предприятий металлургического комплекса образуются следующие группы промышленных отходов: металлургические шлаки, шламы от систем мокрой газоочистки, пылевые отходы от системы пылегазоочистки и др., которые размещаются на собственных шламо накопителях.

Черная металлургия (ЧМ) и металлообрабатывающая промышленность (МОП) характеризуются высокими землеемкостью, водоемкостью, энергоемкостью и являются одними из наиболее загрязняющих природную среду (ПС) отраслей промышленности.

Основной техногенный поток в природную среду по массе - это шлаки и шламы, а также выбросы в атмосферу и сбросы в водоемы. Ежегодно на металлургических и металлообрабатывающих заводах образуются десятки миллионов тонн шлаков и шламов. Площади шлакоотвалов сопоставимы с площадью, занимаемой металлургическими переделами.

Металлургический завод полного цикла мощностью 1 млн. т стали в год ежесуточно поставляет в ПС 200-300 т золы и 500 т шлаков в золоотвалы и 280 т шламов в шламонакопители, сбрасывает в реки и водоемы 3000 м³ теплых очищенных вод; выбрасывает в атмосферу 50 т пыли, 10 т окислов азота и от 10 до 100 т сернистого ангидрида. Загрязнение атмосферы представляет собой серьезную экологическую проблему отрасли и города.

К менее массовым, но более токсичным относятся выбросы хлора, фтора, мышьяка, фенолов, различных канцерогенных веществ, однако концентрации этих веществ превышают предельно допустимые, как правило только на промплощадке. Выбросы марганца, меди, никеля, цинка, хрома, свинца сравнительно невелики. Несмотря на это, уровень загрязнения тяжелыми металлами на заводах, производящих легированные стали, возрастает, приближаясь к цветной металлургии.

Таким образом, тип воздействия черной металлургии на природную среду определяется структурой выбросов: газообразных, пылевых, способствующих подщелачиванию почв и природных вод. Для щелочного типа воздействия характерны высокие значения рН почв и вод, повышенное содержание в них железа и кальция. Сфера воздействия металлургических производств ограничивается территориями с интенсивным поступлением техногенных выбросов в природную среду. Интегральный показатель интенсивности воздействия - поступление выбросов в единицу времени на единицу площади, чаще всего он рассчитывается т/км² в год.

Зона геохимического воздействия металлургических производств может составлять несколько тысяч квадратных километров, интенсивные поступления выбросов вызывают превышение фоновых концентраций в компонентах и элементах ландшафтов (воздухе, воде, снеге, почве и т.д.).

Зона биотического воздействия выделяется при фиксировании изменений в биотических элементах ландшафтов, вызванных геохимическим воздействием, это прежде всего уменьшение видового разнообразия в ярусе.,: растительности, почвенной фауне и т.д. Так как нарушение или выпадение элементов биоты связано с накоплением ингредиентов выбросов в почвах, то проводят диагностирование состояния почв, в первую очередь изменение их химического состава.

Поступление выбросов в сферу воздействия проследим на примере Волгоградского металлургического завода (ВМЗ). Сфера воздействия (ВМЗ) представляет собой эллипс, вытянутый с юго-востока на северо-запад, максимальное содержание пыли = 20 мг/м, превосходящее фоновое значение, наблюдалось непосредственно на территории завода, здесь осаждается 25-30% выбросов пыли.

Временной анализ сферы воздействия показывает, что с течением времени изменяется и радиус воздействия и с увеличением производства до 1 млн. т в год увеличивается радиус воздействия и увеличивается площадь воздействия по сравнению с объемом производства в 500 тыс. в год.

Отмечается несколько зон: внешняя зона - зона геохимических нарушений, средняя зона - зона локальных повреждений и внутренняя зона, непосредственно примыкающая к производству, зона трансформации ландшафтов, в которой многолетний высокий уровень загрязнения привел к техногенной трансформации почв, значение рН повысилось на одну-две единицы, образовалось огромное количество твердых промышленных отходов. Высокий уровень загрязнения воздуха, воды, почв, накопление токсичных веществ в растениях представляют некоторую опасность для биоты ландшафтов и человека.

По мнению некоторых авторов новая технология получения стали методом прямого восстановления железа является более экологичной, так как она лишена таких крупных загрязнителей, как коксохимическое и доменное производство, экологичность этой технологии рассмотрим чуть ниже.

Электрометаллургия по сравнению с традиционными металлургическими технологиями менее экологически опасное производство. Это экологически чистое производство, так как его технологическая схема исключает крупные источники загрязнения - агломерационное, доменное, коксохимическое производство. Применение непылящего гидротранспорта; перевод энергетического хозяйства на газ также заметно снижает выбросы в атмосферу.

Сравнение электрометаллургии с традиционной технологией в черной металлургии в пользу электрометаллургии, т.к. происходит:

- снижение удельных выбросов пыли в 2-4 раза, сернистого газа в 18-60 раз, окиси углерода в 3,5-4,5 раза;

- снижение токсичности воздушных выбросов в 300 раз за счет отсутствия в технологической схеме коксохимического производства, выбрасывающего в атмосферу фенол, бензол, цианистые соединения;

- исключение неорганизованных выбросов в атмосферу.

В силу этого размеры санитарно-защитной зоны электрометаллургического производства малы (радиус 500 м - 1000 м).

Невысокий объем выбросов, в десятки раз меньший, чем на обычном металлургическом заводе, предопределил и невысокий в целом уровень загрязнения. Выпадение пыли в радиусе 3-6 км всего в два-три раза повышенно содержание железа, в три-четыре раза кальция. Для металлургических производств традиционной технологии характерно превышение рН. Такая же картина наблюдается при фоновых нейтральных значениях рН в радиусе 6км, реакция снеговых вод становится слобощелочной, средний радиус воздействия не превышает 6-10 км.

Выводы: определены районы наибольшего воздействия предприятий, имеющих основную долю валовых выбросов вредных веществ в атмосферу. Зона максимальной концентрации содержания вредных веществ от ПП включает регионы северного промышленного узла: Алюминиевый завод «РУСАЛ» и ОАО ВМЗ «Красный Октябрь» (Тракторозаводской и Краснооктябрьский районы)

Глава IV. Оценка воздействий загрязняющих веществ на почву

Почвы в силу своих природных свойств способны накапливать значительные количества загрязняющих веществ. Санитарно-гигиенический подход к выбору критериев экологической оценки почв (грунтов) населенных пунктов определяется, с одной стороны, возможностью переноса загрязняющих веществ в воздух и воды этих территорий, с другой - непосредственным влиянием отдельных показателей на здоровье населения. Территории Южного и Северного промузлов Волгоградской агломерации описываются показателями загрязнения почв и экологического состояния этих территории.

Для загрязняющих веществ неприродного происхождения коэффициент концентрации определяют как частное от деления массовой доли загрязняющего вещества на его предельно допустимую концентрацию.

В оценке экологического состояния почв основными показателями степени экологического неблагополучия являются критерии физической деградации, химического и биологического загрязнений.

За комплексный показатель загрязнения почвы принимают (фитотоксичноегь - свойство загрязненной почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений (тестовый показатель).

Признаком биологической деградации почвы является снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы, а также по более распространенному, но менее точному показателю - дыханию почвы.

Кратность превышения предельно допустимых норм загрязняющих веществ в почве, прежде всего, следует оценивать по подвижным формам этих веществ.

Одним из показателей экологического состояния почв служит биологическая продуктивность ценозов, характеризующая потенциальное плодородие. Для почв сельскохозяйственных территорий таким показателем является средняя урожайность.

Согласно экспертным данным, рекомендуется принимать снижение урожайности для территории экологического бедствия более чем на 75%, для территории чрезвычайной экологической ситуации на 50-75% при соответствии всего комплекса агротехнических и агрохимических мероприятий для данной местности и культуры.

В отличие от воды и атмосферного воздуха, которые являются лишь миграционными средами, почва является наиболее объективным и стабильным индикатором техногенного загрязнения. Она четко отражает эмиссию загрязняющих веществ и их фактического распределения в компонентах городской территории. Наиболее крупные промышленные города, к которым относится и Волгоград, образуя обширные зоны загрязнений, постепенно превращаются в сплошные техногенные территории, представляющие серьезную опасность для здоровья проживающего на них населения.

Наблюдения за химическим загрязнением почв территории Волгограда осуществляется последние 10 лет.

Одним из наиболее мощным факторов, приводящим к загрязнению окружающей среды, является промышленность. Общая площадь промышленных зон - 70 кв. км, что составляет 16% всей площади города.

Зона существенного загрязнения почв химическими элементами в окрестностях промышленных предприятий занимает площадь радиусом 10 км с гораздо большей протяженность (до 30 км и более) в направлении господствующих ветров, а также в направлении стока поверхностных и грунтовых вод.

Более трети территории города (35%) характеризуется опасным уровнем загрязнения. Практически на всей остальной территории города фиксируются повышенные (надфоновые) концентрации загрязняющих веществ. Карта загрязнения почв ТМ на прилегающих территориях промышленных предприятий - промзонах Волгоградской агломерации.

Источниками загрязнения почвы являются:

* выбросы вредных веществ в атмосферный воздух от стационарных и передвижных источников загрязнения;

* полигоны промышленных и бытовых отходов;

* несанкционированные свалки промышленных и бытовых отходов;

* средства химической защиты растений и минеральные удобрения.

На загрязнение почвы значительное влияние оказывают проливы нефтепродуктов, неорганизованные сбросы ливневых и талых вод, а также санитарное состояние городской территории.

4.1 Оценка воздействия промышленных предприятий Южной агломерации на почву

В 2006 году проведен комплекс исследований по оценке воздействия полигона Красноармейского района на состояние почв. Красноармейский полигон размещен на южной окраине города, имеет площадь 6,75 гектара, заложен и эксплуатируется с 1960 года, имеет степень заполнения более 80%, не оборудован в соответствии с нормативными требованиями: не имеет ограждения, не оснащен противофильтрационными устройствами, не оборудован сетью наблюдательных скважин.

Программа мониторинга за состоянием почв в зоне влияния полигона, включала в себя:

* оценку количественного накопления отходов производства и потребления на полигоне;

* инструментальную оценку состояния прилегающей территории в зоне влияния полигона;

* выбор наиболее подверженных загрязнению участков земель различного назначения (территории жилых массивов, лесополос, сельскохозяйственных полей, неиспользуемых земель и плата полигона).

Обследование почвы в зоне влияния полигона показал, что основная часть территории характеризуется допустимым уровнем загрязнения почвы соединениями тяжелых металлов. В тоже время, с северной стороны полигона выявлено содержание меди и свинца в количестве 1,3 ПДК. На полигоне, в 70 метрах юго-восточнее от участка складирования отходов, почва загрязнена подвижными формами цинка в количестве 6,0 ПДК, меди - 11,5 ПДК, свинца - 7,3 ПДК. С южной стороны полигона выявлен свинец в количестве 1,5 ПДК и медь в количестве 1,4 ПДК.

В результате проведенных работ выявлено загрязнение верхних почвенных горизонтов различными загрязняющими веществами с превышением ПДК на расстоянии 100-300 метров от границ полигона.

На расстоянии более 1500 метров от границ полигона - загрязнение ртутью, формальдегидом, фенолом, фторидами, нефтепродуктами, ионами цинка, соединениями меди, свинца и марганца в концентрациях, не превышающих ПДК.

Вблизи полигона имеет место загрязнение приземных слоев атмосферы диоксидом серы, аммиаком, формальдегидом, метилмеркаптаном, сероводородом, подземных горизонтов - фильтратом, содержащим растворенные загрязняющие вещества, в том числе соединения тяжелых металлов. Глубина проникновения фильтрата достигает 85 м, а ареал загрязнения - до 1,5 км.

Так, в ходе обследования почвы отрогов балки «Бирючья», расположенной в непосредственной близости от полигона, выявлено содержание цинка в количестве 4,9 ПДК. Опасные водорастворимые соединения (и продукты их распада), мигрируя в направлении движения грунтовых вод, являются потенциальными источниками загрязнения поверхностных водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых целей.

Для дальнейшего углубленного изучения степени влияния полигона необходимо оборудовать его наблюдательными скважинами для осуществления эффективного контроля за фильтрационными и грунтовыми водами.

Химическому загрязнению почв подвергаются не только территории полигонов для размещения отходов промышленных предприятий, санитарно-защитных зон, примагистральные территории, но и территории особо охраняемых природных объектов.

С целью получения оперативной информации о состоянии природных комплексов проводились наблюдения, отражающие изменения природной среды, происходящие без прямого воздействия человека.

Программа мониторинга включает в себя многолетние наблюдения за состоянием природных комплексов и их отдельных компонентов.

Так, в 2003 г. продолжены работы по мониторингу почв особо охраняемых природных территорий: Чапурниковской балки, Шен-Брунского самоизливающего источника пресной воды, Дендрологического сада Красноармейского района, Ергенинского источника, островной системы Сарпинский-Голодный, Григоровой балки, долины р. Царицы, лесопарковой зоны на Мамаевом Кургане, акватории нереста и зимовки осетровых рыб и белорыбицы на берегу р. Волга, Балки Сухая Мечетка.

Перечень показателей химического и биологического загрязнения почв определялся исходя из целей и задач исследований, характера землепользования, специфики источников загрязнения, определяющий характер (состав и уровень) загрязнения изучаемых территорий.

В результате работы было отобрано 36 проб почвы, проведено 610 химических анализов по 17 показателям, а именно: влажность, реакция среды, плотный остаток, кальций, магний, хлориды, сульфаты, азот аммонийный, азот нитратный, фосфор общий, гумус, нефтепродукты, фенол, формальдегид, фториды водорастворимые, ртуть, соединения тяжелых металлов (до 10 элементов).

Анализ показал, что основными загрязняющими веществами техногенного характера являются: формальдегид, фенол, фториды, цинк, медь, свинец.

Приведенные данные показывают, что наиболее значительный вклад в уровень загрязнения почв особо охраняемых природных территорий вносят формальдегид, водорастворимые фториды, цинк.

Процент вклада формальдегида составляет 25% от общего уровня химического загрязнения почв.

Ниже приводится динамика изменения уровня загрязнения почв особо охраняемых природных территорий формальдегидом за период 2000-2003 гг.

Уровень загрязнения почвы формальдегидом Южного промузла по отдельным природным территориям в 2003 г. составил: в Дендрологическом саду 1,9-5,7 ПДК; в Чапурниковской балке 2ПДК; на территории Ергенинского источника 1,5-1,6ПДК; в Григоровой балке 1,4-2,5 ПДК; в прибрежной полосе акватории нереста 2,5ПДК; в прибрежной полосе островной системе Сарпинский-Голодный 1,3-3,7 ПДК.

Формальдегид является токсичным веществом и относится ко второму классу опасности. Пути поступления в окружающую среду - промышленные выбросы предприятий, а также выхлопные газы дизельных двигателей. Как вторичный продукт формальдегид образуется в воздухе из выхлопных газов автомобилей в результате фотохимических реакций под воздействием солнечного ультрафиолета.

Формальдегид оказывает бактерицидное действие на почвенные бактерии, в том числе на азотфиксирующие, от содержания которых зависит благополучие почвы. Под действием формальдегида содержание почвенных бактерий сокращается в 30 раз, что приводит к потере плодородных свойств почв. Угнетается корневая система растений, увеличивается подвижность верхнего почвенного покрова, уменьшается его механическая прочность, в результате активизируются экзогенные процессы: ветровая и водная эрозия почв, оврагообразование в пониженных частях рельефа.

Потери почвами растительного покрова ведут к постепенному омертвлению почв, снижению биопродуктивности и к утрате экологических функций. Это особенно актуально для ландшафтных памятников природы (Чапурниковская балка, Григорова балка, Дендросад).

В ходе мониторинговых исследований почв особо охраняемых природных территорий выявлено незначительное превышение по фторидам 1,4-1,5 ПДК на территории Ергенинского источника и 1,5ПДК на территории Дендросада Красноармейского района. Высокие концентрации фторидов ухудшают плодородные свойства почвы. Наиболее опасны водорастворимые формы фторидов, вызывающие повторное загрязнение подземных и грунтовых вод.

В результате исследований выявлено, что почва особо охраняемой территории также подвержена техногенной нагрузке.

Пробы почвы имеют реакцию среды от нейтральной до щелочной (рН=6,8 - 8,9 ед).

Количественное определение содержания подвижных форм соединений тяжелых металлов, как наиболее опасных в силу их подвижности, характеризуется допустимым уровнем загрязнения почвы. С агрохимической точки зрения обеспеченность микроэлементами (металлами) - низкая.

Контроль почвы особо охраняемой территории показал, что южная часть города сильно подвержена негативному воздействию промышленных предприятий. Наибольшее содержание загрязняющих веществ в почвах особо охраняемых природных территорий выявлено в зонах влияния таких промышленных предприятий как: ОАО «Красноармейскмебель», ОАО «Судостроительный завод», ЗАО “Волгоградмебель”, ОАО “Химпром”, ЛУКОЙЛ - Волгограднефтепереработка, «Каустик» и т. д.

Указанные предприятия входят в условную группу предприятий, состовляющих Южный промузел Волгоградской агломерации

Результаты обследования почв должны учитываться при определении и прогнозе степени их опасности для здоровья и условий проживания населения, разработке мероприятий по их рекультивации, генерального плана и схем районной планировки, технических решений по реабилитации и охране водосборных территорий, при решении очередности санационных мероприятий в рамках комплексных природоохранных программ, оценки эффективности экологического контроля за объектами негативного воздействия.

Проведенными исследованиями по контролю почв на территориях промышленных и природных объектов города установлено, что за истекший период степень загрязнения почв не изменилась в лучшую сторону. Очистка от загрязнения почв соединениями тяжелых металлов представляет большие трудности, но выводить металлы из экосистемы до безопасного уровня содержания необходимо. Экологическое благополучие без благополучия почв в принципе невозможно. Почвоохранные задачи не могут откладываться даже в «ближний ящик». Их надо решать незамедлительно.

Нами изучалось состояние почв не только особоохраняемых территорий, но и территорий промышленных предприятий «Южного и Северного промузла».

На промышленной площадке ОАО «Химпром», который мы условно относим к Южному промузлу, было отобрано 7 проб.

Промплощадка предприятия имеет твердое покрытие (асфальт) и характеризуется тем, что застроенность её составляет более 60% от всей площади. На свободной от застройки части имеются клумбы, древеснокустарниковые насаждения.

Почвенный покров местами засыпан гравием. При рассмотрении участков почвы видны в некоторых местах следы нейтрализованных проливов кислот, щелочей, которые были допущены при неполадках на оборудовании.

Образцы отобраны в наиболее неблагоприятных местах и оцениваются относительно фоновой т.8.

Ниже приведены ситуационная карта-схема ВОАО «Химпром» с точками контроля атмосферного воздуха и почвы, карта-схема ВОАО «Химпром» с источниками загрязнения атмосферы.

В результате аналитического контроля установлено, что реакция среды почвенных вытяжек проб почвы, отобранных в санитарно-защитной зоне предприятия - щелочная и колеблется незначительно от 7,84 до 8,11 ед. pH.

В результате аналитического контроля установлено, что реакция среды почвенных вытяжек проб почвы, отобранных в санитарно-защитной зоне предприятия - щелочная и колеблется незначительно от 7,84 до 8,11 ед. pH.

Учитывая, что формальдегид, относится ко 2-му классу опасности и оказывает на организм человека общетоксическое и канцерогенное действие, а на почвенную биоту и растения действует угнетающе, мониторинг за содержанием формальдегида в почве занимает особое место. Наблюдения за содержанием формальдегида в почве предприятия показывают, что наиболее загрязненными являются территория завода и СЗЗ, что объясняется наличием выброса формальдегида в атмосферный воздух от стационарных источников предприятия. Формальдегид находится в количествах 2,0-23,3 мг/кг (ПДК=7,0 мг/кг), кратность превышения в отобранных пробах составляет 1,4-3,3 раза ПДК.

Загрязнение почвы происходит аналогично загрязнению атмосферного воздуха.

Концентрация химических веществ в почве в наибольшей степени обуславливается зоной падения факела газовых выбросов.

Например: Зона падения факела пыли производства карбида кальция от трубы высотой 100 м ориентировочно может находиться от данного источника на расстоянии 1000-2000м прохождения границы СЗЗ и жилого массива. Это значит, что в этой зоне почва может быть загрязнена больше.

Так, в зоне падения факела, в пробе почвы, отобранной в районе насосной станции - т. 1, наблюдается повышенное содержание плотного остатка по сравнению с другими отобранными пробами.

Загрязнение почвы от выбросов происходит за счёт, в первую очередь, пылевых выбросов производства карбида кальция. Это производство многотоннажное. Выбросы, содержащие кальций, углерод, имеют свойство накапливаться. Оценить конкретный вклад представляет определенную сложность, так как в природных породах, например, кальциевых соединений, достаточно велико. Пыль оксида кальция оседает на почве в большом количестве, т.к. по сравнению с газами имеет больший удельный вес.

Загрязнение почвы за счёт выбросов хлористого водорода, хлора и других веществ может быть проявлено по результатам водных вытяжек почвы. По мере оседания вредных веществ, например, хлористого водорода в почве накапливаются хлориды, а при рассеивании аммиака накапливается азот аммонийный. Загрязнения почвы определяются с учётом розы ветров. При наиболее господствующем направлении ветра (северо-восточный, восточный) точки контроля установлены в районе посёлка Весёлая Балка. При южном направлении в районе детского комбината № 216.

Огромное количество промышленных отходов попадает в почву из атмосферного воздуха, самоочищение которой практически не происходит или происходит очень медленно. Токсичные вещества накапливаются в ней, что приводит к постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов.

Вещества, попадающие в почву из выбросов предприятия можно отнести к 1,2,3 классам опасности: фтор - I кл опасности, хлор - II кл опасности, хлорированные углеводороды относятся к III кл опасности

Нами было проведено исследование образцов почвы на содержание вредных веществ, отобранных на территории санитарно-защитной зоны предприятия ,на территории ВОАО «Химпром».

Была отобрана контрольная проба, анализ которой выполняется совместно с рабочими пробами. Контрольную пробу, или фоновую отбирают в условно-чистой зоне (парковая зона), в месте, где меньше всего сказывается влияние источника загрязнения. Результаты анализа фоновой пробы сравнивают с анализами других проб, и на основе этого делают заключение о характере влияния предприятия на окружающую среду, а именно на почву.

Была проведена подготовка проб согласно ГОСТ. Контроль отобранных проб почвы осуществлялся по следующим ингредиентам: рН (реакция среды), плотный остаток (водорастворимые соли), сульфаты, фенол, формальдегид, нефтепродукты, ртуть, ароматические углеводороды, анализ проб на подвижные формы металлов.

Плотный остаток колеблется от 480 до 1255 мг/кг, что характеризует небольшое количество растворимых веществ в пробах почв. Данное содержание плотного остатка со щелочной средой проб характерно для незасоленных светло-каштановых почв.

Небольшое количество сульфатов, ниже нижнего диапазона методики, также подтверждает этот факт и свидетельствует о том, что влияние сернистых выбросов предприятия не оказывает воздействия на почву СЗЗ.

Для определения влияния на качество почвы рассеивания вредных примесей от расстояния до источника загрязнения пробы были отобраны следующим образом.

В направлении ветра с севера - севера-востока на юг - юго-запад было отобрано 3 пробы в 1000 м, в 150 0м, 2000 м от трубы цеха № 40.

В т.1 - район станции I - подъема, находящейся на расстоянии 1000 м, значение pH, плотного остатка, сульфатов выше, чем в других точках. По-видимому, сказывается наличие утечек сточных вод из трубопроводов на поверхность почвы. Данную точку зрения подтверждает и тот факт, что в данной точке увеличено также содержание цинка, марганца, железа. Указанные ингредиенты содержатся в сточных водах.

Т.7 - район пос. Лесобаза, находящейся на расстоянии 1500 м, обнаруживается среднее содержание всех ингредиентов. Влияние каких-либо источников загрязнения незначительно.

Т.8 - район насосной станции II подъема, находящейся на расстоянии 1500 м, является контрольной или фоновой. Содержание загрязняющих веществ в данной пробе незначительно. Это можно объяснить тем, что воздействие предприятий и других источников практически не наблюдается, чему способствует удаленность точки от основных загрязнителей и наличие зеленых насаждений, которые поглощают вредные примеси, содержащиеся в воздухе предприятий и распространяется на всю санитарно-защитную зону.

При направлении ветра с северо-востока, востока (или иначе при направлении ветра на юго-запад, запад) было отобрано 2 пробы в 1000 м, в 1500 м от трубы цеха № 40 - т.4 и т.6.

т.4 - район пос.Весёлая Балка обнаруживается большее количество алюминия 49,5 мг/кг.

Проба, отобранной в т.6 - район 2^й Продольной магистрали интересна тем, что в ней находится наибольшее количество свинца - 7,64 мг/кг и нефтепродуктов - 612,0 мг/кг. Подтверждается прямое влияние автотранспорта. Так как в процессе эксплуатации автомагистрали в воздух выбрасывается большое количество данных загрязнителей. Эта точка находится на границе ССЗ на расстоянии 1000 м от трубы цеха № 40 предприятия.

По результатам исследований установлено, что вообще основным загрязнителем почвы на СЗЗ является формальдегид. ПДК формальдегида в почве 7,0 мг/кг. Фактические количества находятся в пределах 2,0 - 18,1 мг/кг содержание формальдегида в почве.

Такое содержание формальдегида, на наш взгляд, объясняется близостью предприятия ЗАО «Волгоградмебель», являющегося одним из основных источников поступления формальдегида в окружающую среду при северовосточном направлении ветра. Данное направление является преобладающим в розе ветров.

Формальдегид относится ко 2 классу опасности. Это органическое вещество, характеризующееся средней или малой токсичностью. Основными источниками выбросов могут быть: выхлопные газы транспорта, может образовываться при неполном сгорании жидкого топлива, в результате производственной деятельности деревообрабатывающей промышленности. Нефтепродукты содержатся в почве на допустимых уровнях характерные для выбросов предприятия веществ: фенол, ртуть, фторидион, обнаружены в количестве ниже ПДК и находятся примерно на одном уровне.

Фтор является одним из токсичных элементов. По своей деструктивной биологической активности (вредному воздействию на организм человека) он уступает только ртути.

Значительное загрязнение почв фтором приводит к снижению ее плодородия, поэтому необходим систематический контроль за содержанием фтора в почвах.

Был проведен анализ проб почвы на присутствие тяжелых металлов. В целом, обнаруженные концентрации не превышают ПДК данных веществ в почве.

Отобранные и проанализированные пробы грунта в 8 точках характеризуют состояние почвы за пределами В ОАО «Химпром». Из результатов контроля следует, что на границе окружной площади СЗЗ характеристика загрязнений определяется суммированием нескольких влияющих факторов, а именно: степенью рассеивания вредных веществ от источников выбросов, признаком господствующего направления ветра по розе ветров, влиянием сопутствующих загрязнителей (автотрасса), влиянием суммирующего эффекта однонаправленного действия вредностей от разных предприятий, степенью загрязнения почв за счёт попадания паров жидких загрязнителей (нефтепродукты и др.) на поверхность почв, степенью загрязнения атмосферного воздуха с учётом концентраций превышающих предельно-допустимые величины или большие валовые выбросы, длительностью воздействия.

Результаты анализов свидетельствуют о наличие формальдегида, фенола, в почве территории предприятия.

При сравнении результатов анализов можно предположить, что наиболее загрязнённые участки на промплощадке у производства бензальдегида (т. 13. Наименее загрязнённый участок у водозабора (т. 15). В данной точке концентрации химических веществ имеют наименьшие значения.

Источниками загрязнения почвы промплощадки могут быть также газовые выбросы от низких источников (воздушки аппаратов, неорганизованные выбросы - за счёт неплотностей оборудования.

Например, в т. 11 содержание фенола в почве обнаруживается при накоплении вероятнее всего за счёт выбросов фенола со склада фенола и при сливе из железнодорожных цистерн в производстве трифенилфосфата, находящегося на расстоянии 50 м от этой точки.

В т.9, в сравнении с другими точками, обнаруживается большое содержание свинца. Это объясняется близостью участка свинцепаялки, которая находится в 50 м от т.9.

В т. 10,14, в сравнении с другими точками, большую величину имеет концентрация формальдегида. Данное обстоятельство может быть объяснено близостью ёмкостей - хранилищ формальдегида на расстоянии 50 м от т. 10 и 20 м от т. 14.

При проведении наблюдения за состоянием почвы в зоне контроля в течении последних трех лет пробы отбираются в одних и тех же точках, проводится оценка по накоплению загрязнений, а также по ее изменению с учетом природных факторов и во времени. Карта загрязнения территории ОАО «Химпром». Вся территория загрязнена.

Информация о состоянии почвы, основанная на материалах полученных и проанализированных нами позволяет оценить состояние СЗЗ и принять необходимые меры по снижению антропогенной нагрузки на окружающую среду

4.1.1. Мероприятия по благоустройству СЗЗ

Технология формирования озеленительного пространства СЗЗ ВОАО “Химпром”. К наиболее важным мероприятиям по благоустройству СЗЗ ВОАО «Химпром», которое позволит снизить негативное влияние производственной деятельности предприятия, можно отнести озеленение санитарно-защитной зоны.

Технология формирования озеленительного пространства СЗЗ ВОАО «Химпром» включает в себя следующие общие принципы:

1. Очистка среды от загрязнителей должна осуществляться в первую очередь технологическими средствами, при успешном выполнении этого условия в дальнейшем важная роль принадлежит озеленению

2. Анализ санитарно - гигиенических и почвенных условий, ассортимента растущих растений на промышленной площадке.

Благоустройство с озеленением СЗЗ можно подразделить на два этапа:

I этап - Создание травянистого покрова.

II этап - Групповая посадка кустарников с высокой газопоглотительной способностью.

В общем балансе территории СЗЗ зелёные насаждения должны занимать не меньше 70 % всей площади.

Для повышения жизнедеятельности растений в указанных условиях большое значение имеют подбор древесных, кустарниковых и травянистых растений.

Подбор растений для воздушного фильтра, создание эффективных устойчивых насаждений может быть основано на специфики выбросов ВОАО «Химпром».

При загрязнении атмосферного воздуха в нём, «как правило», повышается содержание различных положительных ионов и уменьшается концентрация лёгких отрицательных ионов. Зелёные насаждения восстанавливают ионный состав атмосферного воздуха как внутри объекта озеленения, так и на прилегающей местности, повышается степень ионизации в 5 раз.

Пылеудерживающая способность деревьев и кустарников, рекомендуемых ВНИИАЛМИ для насаждений ССЗ.

Чувствительность к действию загрязнителей в большинстве случаев меньше у молодых деревьев и больше у листьев старых деревьев

Чем выше интенсивность фотосинтеза, тем сильнее повреждаются листья.

Минимальными токсическими дозами ядовитых газов для растений являются следующие газы и их концентрации: Оксид углерода (СО)-2,5 г/м³ , сероуглерод (CS₂ )-2,6 г/м³ ,формальдегид 800 г/м³ .

Окись углерода поглощают как растения, так и влажная почва. Абсорбция окиси углерода влажной почвой наиболее эффективна при 30 °С.

При повышении температуры может произойти противоположный процесс, т.е. десорбция угарного газа из почвы. На территориях, занятых ухоженными газонами такой процесс исключён.

В течение всего сезона, при котором осуществляется работа по благоустройству СЗЗ, должна поддерживаться влажность почвы 60 - 70 %.

Многочисленные источники свидетельствуют о том, что благоустроительные работы на почвенном пространстве СЗЗ являются мощным средством, снижающим влияние большого комплекса неблагоприятных факторов на условия жизни человека, так как они выполняют санитарно - гигиеническую функцию, способствуют оздоровлению воздушного бассейна, снижают эрозионные процессы. Кроме того, деревья и кустарники выделяют фитонциды, которые способствуют ионизации воздуха, выводят из атмосферы большое количество пыли и других вредных веществ.

Выходящие на поверхность горизонты засоленных шоколадных хвалынских глин практически не пригодны для озеленения без дополнительных мероприятий. Предполагаются технические решения, обеспечивающие озеленение санитарно - защитной зоны с учётом специфики и отрицательного воздействия источников газовых выбросов в ОАО «Химпром». По имеющему опыту озеленения предлагается использование газоустойчивых растений.

Так как мелиорация таких почв стоит очень больших затрат, то в таких условиях успех обеспечен только при создании искусственного насыпного агрозема. который должен обладать целым рядом принципиальных качеств: корнеобитаемый слой должен обеспечивать благоприятные условия водопоглощение и удержания влаги. Более подходящими для этих условий являются низкорослые деревья: лох, клён, нижний плотный слой должен препятствовать подъёму засоленных грунтовых и поверхностных вод, в период освоения участков требуется вносить удобрения и должно быть организовано орошение и увлажнение почвы.

Мощность антропогенного агрозема и его слоев определяется требованиями растений для их произрастания. Для его создания используется природные и техногенные материалы. В качестве изолирующего слоя от засоленности глинистой почвы и её выходящих растворов может использоваться щебень известняка, гравий, песчаник, шлак, опока.

Над каменистым слоем формируется горизонт гашенной или негашёной извести.

Химические приёмы мелиорации изменяют комплекс физических и физико-химических свойств почв. К наиболее распространённым химическим приёмам улучшения физических свойств почв относятся известкование кислых почв (известь обожженная), гипсование солонцов. В результате известкования почва становиться более структурной, в ней увеличивается водопроницаемость и уменьшается плотность. Гипсованием устраняется щелочная реакция солонцовых почв, улучшаются их физические свойства и структура, становятся благоприятными в агрономическом отношении. Химическую мелиорацию почв необходимо проводить совместно с применением органических удобрений.

После этого насыпают лесовидный суглинок. Он по возможности не должен быть тяжёлым и засоленным.

Особые требования предъявляют к плодородию гумусированного слоя почвы для выращивания травянистых растений. Вместе с насыпкой гумусированной земли вносят дозу органических и минеральных удобрений.

Антропогенный агрозем после его создания нуждается в мелиоративном периоде около одного года, включая обязательно холодный период, когда происходит влагозарядка и усадка почвы.

Для создания антропогенной почвы на участках СЗЗ рассчитывается потребность материалов.

Для формирования профиля агрозёма мощностью (Н) 90 см в среднем на площадки необходимо завозить до 70 тысяч тонн материалов.

Потребность в посадочном материалы определяется по схемам смешения и густоте посадки.

Всего на участок СЗЗ, например, площадью 10 га нужно ориентировочно 1000 деревьев. Необходимо сделать расчёт общей стоимости материалов без учёта других затрат.

Расчёт

1. По сыпучим материалам. Стоимость 1 т сыпучего материала равна 100 руб. На 70000 тонн, необходимых для производства работ требуется: 1 га зеленых насаждений за год способен улавливать до 30-40 т пыли. Если ВОАО «Химпром» выбрасывается в год в среднем 1500 т пыли, то можно рассчитать, сколько гектар зеленых насаждений надо: 1га-40 т пыли, х га 1500т, а х=37,5 га 70 000 * 100 = 7 000 000 руб. = 7 млн. руб.

2. По потреблению зелёных насаждений: - деревьев. Стоимость 1 дерева равна 4 руб. На 1000 деревьев, необходимых для участка площадью 10 га требуется: 4 * 1000 =4 000 руб.

3. Итого - общая стоимость материалов без учёта других затрат:

7 000 000 + 4 000 = 7 004 000 руб.

При благоустройстве СЗЗ могут использоваться известьсодержащие отходы (доломиты) 5 класса опасности.

Радикальной мерой борьбы с загрязнением окружающей среды является создание замкнутых технологических процессов, при которых отсутствует выброс загрязнителей в биосреду. Однако такой принцип организации промышленного производства не всегда может быть достигнут, в связи с чем, предусмотрены меры, обеспечивающие сохранение необходимых санитарных условий жизни в районах размещения промышленных предприятий, в частности, планировочные мероприятия.

Для снижения степени загрязнения почвы, атмосферного воздуха жилого массива предусмотрено следующее: создаются локальные схемы очистки газов, а также выполняются технические мероприятия по уменьшению вероятности залповых выбросов.

Одно из важнейших направлений природоохранной деятельности - устранение самих причин этих загрязнений. Этот подход требует разработки малоотходных, а в перспективе и безотходных технологий производства, которые позволили бы комплексно использовать исходное сырье и утилизировать максимум вредных для атмосферы веществ. Этот путь наиболее экономичен и эффективен.

Так же, предприятие занимается озеленением как непосредственно завода, так и санитарно-защитной зоны. Известно, что взрослый здоровый лес на площади 1 га поглощает 280 кг углекислого газа, а выделяет в атмосферу 220 кг кислорода в сутки, завод же по последним данным выделяет до 230 тонн углекислого газа в год.

Наряду с уменьшением количества загрязняющих веществ, попадающих в атмосферный воздух, задачей первостепенной важности является снижение уровня загрязнения средствами озеленения.

Насаждения эффективно очищают воздух от вредных примесей, так 1 га зелёных насаждений за сутки способен очистить до 500 тыс.м³ воздуха, поглощая за период вегетации вредные вещества.

Но, роль различных растений в оздоровлении окружающей среды различна.

Учитывая, что площадь ВОАО «Химпром» занимает 150 га, то практически используя для озеленения пятую часть можно уже добиться улучшения экологической обстановки за счет озеленения.

Таким образом, на ВОАО «Химпром» должен быть выбран курс на интенсивный процесс озеленения территории.

Проведем расчет: сколько углекислого газа поглощает лес за год: 280 (кг) * 365 (дней) = 102200 кг/год, что составит 102,2 т/год. рассчитаем, какую площадь необходимо озеленить, чтобы поглощалась вся масса выбрасываемого углекислого газа:

1 га поглощает 102,2 тонн х га поглощает 230 тонн

(230 (тонн) * 1 (га)) / 102,2 (тонн) отсюда, х = 2,25 (га)

Из расчета следует, что на территории прилегающей к заводу необходимо посадить деревьев, кустарников на площади 2,25 га. И лучше всего, чтобы это были вяз, сирень, черемуха, бузина или хвойные породы - сосны, туи. Так как, деревья и кустарники с шершавыми, морщинистыми, покрытые волосками листьями являются лучшими аккумуляторами пыли.

Необходимо добавить, что средства будут потрачены немалые, а эффект рассчитывается только на будущее, поскольку для того, чтобы лес мог нормально функционировать необходимо, чтобы он рос порядка несколько десятков лет. Экономический эффект конечно же достигнут будет, так как при такой поглощающей способности деревьев будет сокращен выброс вредных веществ, а следовательно будут уменьшаться платежи за загрязнение.

4.2 Оценка воздействия промышленных предприятий Северной агломерации на почву

Как было отмечено ранее РУСАЛ, ВМЗ «Красный октябрь», Тракторный завод условно входят в состав Северного промышленного узла и определяет агроландшафт Волгоградской агломерации.

Был разработан план отбора проб для анализа содержания тяжелых металлов в почвах санитарно-защитной зоны Алюминиевого завода - РУСАЛ. Отбор проб запланирован в виде сетки, которая захватывает километровую, двухкилометровую зоны и выходит за их пределы. Запланированные 15 точек отбора проб достаточно полно характеризуют пространственное распределение содержания тяжелых металлов в санитарно-защитной зоне и прилегающей территории РУСАЛа. Химическим анализом устанавливают химический состав и свойства почвы. Основные разделы его: валовой, или элементный анализ - позволяет выяснить общее содержание в почве различных элементов. В данном случае это цинк, медь, никель, марганец, свинец, кобальт, хром, алюминий, титан, кадмий и железо.

Для анализа распространения концентрации, тяжелых металлов по почвенному профилю произведена закладка разреза глубиной до 1м.(точка 2). Пробы взяты в районе населенных пунктов, дачных массивов и на территории предполагаемой застройки (точка 5).

По этим данным строим графики распределения металлов по контрольным точкам и сравнительную диаграмму средних значений концентраций.

Сравнительная диаграмма наглядно показывает преобладание алюминия и марганца в почве. Это объясняется производственной деятельностью РУСАЛ, которая направлена на выпуск алюминия.

Как уже отмечалось ранее почвы являются основной депонирующей средой, куда металлы поступают с выпадениями из атмосферы, лиственным опадом, отмершими частями растений и т.д. Состояние почв - интегральный индикатор многолетнего процесса загрязнения всей окружающей среды, дающий представление о качестве жизнеобеспечивающих сред - атмосферного воздуха и вод. Кроме того, загрязненные почвы сами являются источником вторичного загрязнения приземного слоя воздуха, поверхностных и грунтовых вод. Таким образом, почвы представляют тройной интерес, как начальное звено пищевой цепи, как источник вторичного загрязнения атмосферы и как интегральный показатель экологического состояния окружающей среды.