Загрязнение тяжелыми металлами

По данным многолетних исследований природного содержания тяжелых металлов и изменения его под влиянием антропогенного воздействия в агроландшафтах Рязанской области, проведенных Мещерским филиалом ВНИИ гидротехники и мелиорации, распределение источников техногенного поступления тяжелых металлов, уровни изменения их фонового содержания в различных типах почв по районам области различны.

В большинстве районов области экологическое состояние земель продолжает ухудшаться.

Потенциальные возможности почвы в нейтрализации антропогенной нагрузки на нее не беспредельны. Хорошо гумусированные почвы поглощают тяжелые металлы, переводя их в недоступные соединения, благодаря химическим реакциям и физико-химическому поглощению. При сильном загрязнении и истощении почва исчерпывает свои санитарно-гигиенические функции, что может привести к необратимым последствиям.

Естественные уровни содержания тяжелых металлов в почвах подвержены значительным колебаниям и зависят от их количества в минералах, почвообразующих породах, от рельефа, климата и др.

Большую опасность для живых организмов и человека представляют тяжелые металлы и токсичные элементы, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами.

Промышленное загрязнение почв идет, в основном, через атмосферу путем осаждения на поверхности паров, аэрозолей, пыли или растворимых веществ с дождем, снегом, сухими выпадениями. В воздух основная доля загрязнителей поступает из дымовых труб и вентиляционных каналов, а также при развеивании отвалов и терриконов.

Основными источниками загрязнения почв являются 132 промышленных предприятий теплоэнергетической, нефтехимической, станкоинструментальной металлургической, машиностроительной отраслей промышленности.

Мещерским филиалом ГНУ ВНИИ гидротехники и мелиорации (Мажайский Ю.А., Тобратов С.А., Ильинский А.В.) проведены ландшафтно-химические исследования распространения тяжелых металлов в зоне воздействия Рязанской ГРЭС - одного из крупнейших источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на территории Рязанской области.

Результаты исследований показали, что атмотехногенное воздействие РГРЭС отличается чрезвычайно высокой неравномерностью во времени и пространстве. Причина такой неравномерности – значительная высота дымовых труб предприятия. Все это обусловливает необходимость постоянного контроля за состоянием окружающей среды в зоне воздействия.

Основными факторами взаимодействия нисходящего потока атмотехногенных компонентов с подстилающей поверхностью являются особенности рассеивания в атмосфере, рельеф и растительность. В связи с этим аномалии атмосферных выпадений тяжелых металлов в подавляющем большинстве случаев фиксируются в «ветровой тени» (к западу от РГРЭС), в местностях с развитым эрозионным рельефом и в районе лесных массивов. Максимальным территориальным охватом аномалий характеризуется кадмий (Cd) как наиболее легко возгоняющийся при сжигании топлива металл.

Техногенные аномалии тяжелых металлов в почвах района исследований тяготеют к зонам максимумов атмосферных выпадений их труднорастворимых соединений как наиболее стабильных в ландшафте.

Выявлена и обоснована техногенная обусловленность аккумуляции металлов в таких почвах. Показано, что сложившийся к настоящему моменту уровень накопления не представляет серьезной угрозы для жизнедеятельности растений. Тем не менее, опасность заключается в том, что корневое поглощение – не единственный путь поступления тяжелых металов в растения, в условиях атмотехногенеза зачастую превалирует фолиарное поглощение, вследствие чего появляется риск выращивания загрязненной продукции на относительно чистой почве.

Согласно региональной градации уровня загрязнения почв Рязанской области, почвенный покров зоны воздействия РГРЭС практически не загрязнен медью (Cu) и цинком (Zn), а загрязнение кадмием (Cd) в большинстве проб находится на среднем и повышенном уровне.

Свинец и кадмий являются приоритетными загрязнителями агроландшафтов зоны воздействия РГРЭС. Данные тяжелые металлы характеризуются не только высокой миграцией, но и интенсивным накоплением во всех ландшафтных средах, чему способствует повышенный уровень атмосферных выпадений. Такое накопление создает потенциальную угрозу стабильности ландшафтной системы, так как свинец (Pb) и кадмий (Cd), в отличие от меди и цинка, относятся к 1 классу опасности.

Воздействие РГРЭС на ландшафты выходит далеко за пределы Пронского административного района, на территории которого она находится. Атмотехногенное воздействие охватывает большую территорию в пределах Пронского, Старожиловского, Кораблинского и Скопинского районов, что обусловливает необходимость постоянного проведения мониторинга.

Для оценки техногенного геохимического круговорота тяжелых металлов на агроландшафтах Рязанской области было проведено изучение содержания в атмосферных осадках приоритетных загрязнителей техногенных выбросов топливо-энергетического комплекса, нефтехимических предприятий и др.

По результатам исследований сделаны следующие выводы.

Выводы

- Почвы Рязанской области сформированы на материнской породе, обедненной тяжелыми металлами по сравнению со средними показателями Русской равнины. Поэтому агрохимические данные обследования не показывают истинной картины насыщения. Однако, в почвах районов, подвергающихся воздействию промышленных выбросов (Рязанский, Пронский, Скопинский, Сасовский) количество тяжелых металлов (Cu, Pb, Vn, Cn, Zn) значительно превышает природный уровень, и насыщение этими элементами на отдельных площадях достигло критического уровня;

- По суммарной антропогенной нагрузке в области основными загрязнителями природной среды являются промышленные предприятия гг. Рязани, Касимова, Скопина, Сасова, Спасска, Михайлова;

- Почвы на расстоянии 5-20 км от Рязани в среднем приблизились к порогу, за которым возможны негативные последствия (убывающий ряд загрязнителей Cu>Pb>Sn>Zn>V);

- В почвах хозяйств, сравнительно удаленных от г. Рязани, в среднем содержится меди в 3,4 раза, свинца в 3,0 раза, ванадия в 1,0 раз, олова в 1,6 раз больше, чем кларковые показатели;

- Поступление цинка, меди, свинца и кадмия в почву, как сопутствующих элементов минеральных (промышленных) удобрений, зависит от норм внесения. В полном минеральном удобрении (NPK) больше всего Zn, далее Pb, Cu, Cd. Максимальное поступление тяжелых металлов происходит при внесении навоза. В органических удобрениях убывающий ряд содержания тяжелых металлов: Zn, Cu, Pb, Cd, а при известковании - Cu, Zn, Pb, Cd;

- Балансовый анализ содержания тяжелых металлов свидетельствует о том, что поступление их в почву превосходит расход. И в локальных почвах уже отмечено повышенное накопление химически опасных для человека элементов;

- Тяжелые металлы накапливаются в почвах и частично вовлекаются в биологический круговорот активно развивающимся здесь травостоем, в результате его включения в трофическую цепь. Из-за избыточного количества ряда элементов возможно возникновение региональных эндемических заболеваний.

Проектные предложения

Высокое содержание токсических соединений в почвах не может не отражаться негативно на здоровье жителей, особенно крупных промышленных городов.

Необходим комплекс мероприятий по оздоровлению почв. Основными профилактическими мероприятиями на почвах, загрязненными тяжелыми металлами:

1) Улучшение агрофизических свойств почв повышением доз органических и фосфорных удобрений;

2) Возделывание культур, отличающихся пониженным накоплением тяжелых металлов (бахчевые, картофель, томаты и др.); возделывание технических культур;

3) Замена почвенного слоя в особенно загрязненных участках крупных городов, обработка почв гуматами (производные разложения органических веществ почвы) связывающих тяжелые металлы и переводящие их в соединения недоступные для растений, стимуляцию почвообразовательных процессов с помощью специальных комплексов микроорганизмов – гумусообразователей и пр.

4) В бесснежный период в сухую погоду необходим полив улиц, особенно для предотвращения попадания пыли, содержащей частицы токсичных веществ в дыхательные пути, на кожу и на слизистые оболочки горожан. Также для сокращения содержания пыли необходимо увеличение количества и плотности зеленых насаждений. Эти посадки должны быть многоярусными, начиная от низкорослых кустарников, лиственных деревьев, составляющих средний ярус, заканчивая хвойными.

5) Кроме этого необходима разъяснительная (просветительская) работа среди населения. Используя средства массовой информации, следует рассказать жителям всех районов Рязанской области о необходимости обработки почв, загрязненных тяжелыми металлами, для предотвращения концентрации этих токсикантов в зелени, овощах и фруктах, выращенных на загрязненных участках. Для детоксикации почвы дачных и садовых участков можно использовать любые методы, способствующие увеличению гумусового слоя (внесение органических удобрений, применение эффективных микроорганизмов, биогумуса и др.).

Радиационная обстановка

За последние годы радиационная обстановка на территории Рязанской области в целом, не изменилась и обусловлена естественными источниками ионизирующего излучения, техногенными факторами и последствиями аварии на Чернобыльской АЭС.

Наибольший вклад в дозу облучения населения Рязанской области вносят природные источники ионизирующего излучения (64 %) и медицинские рентгенодиагностические процедуры (34 %), формировавшие в 2004 г. около 98% коллективной дозы облучения населения области. Вклад глобальных выпадений и деятельности предприятий, использующих источники ионизирующего излучения, составил около 2 %.

Спецификой радиационной обстановки на территории области остается аварийное загрязнение местности чернобыльского происхождения. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на данной местности была несколько выше в населенных пунктах, загрязненных в результате чернобыльской аварии.

Таблица 1.4–1 Мощность дозы гамма-излучения на местности в 2004 г.

Контролируемые территории	Мощность дозы гамма-излучения (мкР/час)
г. Рязань	8–13
Районные центры, загрязненные в результате Чернобыльской аварии (всего - 18)	7–16
не загрязненные районные центры (всего - 7)	7–14

Рязанская область принадлежит к дальней зоне аварии, образованной в результате выпадения с атмосферными осадками радиоактивного цезия-137. Загрязненные территории фиксируются в 18 районах области в виде отдельных пятен разной интенсивности.

Ниже в таблице 1.4–2 представлены районы и количество населенных пунктов, которые были загрязнены в результате аварии на Чернобыльской АЭС.

Таблица 1.4–2 Районы, загрязненные в результате аварии на ЧАЭС

№ п/п	Районы, загрязненные в результате аварии на ЧАЭС	Количество загрязненных населенных пунктов
	Михайловский
	Захаровский
	Пронский
	Старожиловский
	Скопинский
	Милославский
	Новодеревенский
	Ряжский
	Кораблинский
	Спасский
	Шиловский
	Сапожковский
	Ухоловский
	Сараевский
	Путятинский
	Чучковский
	Сасовский
	Шацкий
Итого:

На территории области находится 320 населенных пунктов, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС. Средние годовые эффективные дозы по этим населенным пунктам составили от 0,02 до 0,3 мЗв. В целом годовая эффективная доза не превышает установленного предела – 1 мЗв, ни по одному из загрязненных населенных пунктов. На схеме «Комплексной оценки территории» показаны территории загрязненные в результате выпадения с атмосферными осадками радиоактивного цезия-137. В настоящее время основная масса радиоактивного цезия-137 аккумулирована в почвенном покрове (на глубине до 20 см), причем 70-95 % его валового содержания находится в неподвижном состоянии.

Период полуочищения почв от цезия-137 составляет около 10 лет под хвойными лесами, 30 лет на залеже. Сенокосы и пастбища с торфяными и торфяно-глеевыми почвами в экологическом отношении опасны, поскольку он характеризуются высоким коэффициентом перехода цезия-137 в растительность.

В пределах загрязненных радионуклидами природных комплексов необходимо учитывать вторичное поступление изотопов в поверхностные водоемы. Наибольшие площади радиоактивного загрязнения приходятся на районы с большой распаханностью и активной эрозионной деятельностью. В этих районах возникает опасность попадания радионуклидов в поверхностные водотоки, в первую очередь в малые реки.

Следует отметить, что в условиях заводей, плотин, мелководий, заболоченных участков рек и др. возможно накопление цезия-137 грунтами водоемов. В целом на территории области не отмечено превышение норматива содержания цезия-137 в поверхностных водоемах.

В 1992 году Центральным научно-исследовательским и проектным институтом градостроительства города Москвы была разработана «Схема районной планировки Рязанской области с учетом ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС» в которой было подробно рассмотрено влияние радиационного загрязнения на все сферы человеческой жизнедеятельности.

Радиационно-гигиенический мониторинг осуществлялся в эксплуатируемых зданиях, строящихся зданиях, а так же при отводе земельных участков под новое строительство.

В 2004 году была проверена радиационная обстановка в эксплуатируемых жилых и общественных зданиях, превышений не выявлено. Среднее по области значение ЭРОА радона составило 18,6 Бк/м³.

При исследовании образцов строительных материалов, все отнесены к 1 классу, который по гигиеническим радиационным показателям допускается к использованию без ограничений.

Координация деятельности органов исполнительной власти, хозяйствующих субъектов, надзорных органов и общественных организаций по реализации государственной политики Российской Федерации в части социальной защиты граждан, пострадавших от радиационных аварий и обеспечения радиационной безопасности населения и окружающей природной среды осуществляется комиссией Администрации области по радиационной безопасности населения.

Правовая основа вопросов радиационной безопасности определяется Федеральными Законами «О радиационной безопасности населения», «Об использовании атомной энергии», «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», «Об охране окружающей среды», «О сертификации продукции и услуг» и рядом нормативно-правовых документов Правительства и ведомств.

Организующим элементом в этой работе является система радиационно-гигиенической паспортизации. Ежегодно каждая организация, использующая источники ионизирующего излучения (ИИИ), составляет радиационно-гигиенический паспорт предприятия, получает на него заключение территориальной службы Госсанэпиднадзора и представляет в местные органы власти. На основе паспортов организаций составляются радиационно-гигиенические паспорта районов и городов, а по их данным – радиационно-гигиенический паспорт области, содержащий обобщенную оценку положения с радиационной безопасностью населения области. В паспорт заложен принцип работы по отклонениям от нормативов. Если контролируемый показатель не превышает установленные пределы, то в паспорте констатируется этот факт. При превышении норм паспорт требует приложения плана мероприятий по доведению показателя до допустимых значений.

Выводы

1. За последние три года радиационная обстановка на территории Рязанской области в целом не изменилась и обусловлена естественными источниками ионизирующего излучения, техногенными факторами и последствиями аварии на Чернобыльской АЭС.

2. Случаев завоза в Рязанскую область и реализации на ее территории радиационно-опасной строительной продукции не установлено.

3. Вклад в суммарную дозу облучения населения, обусловленный применением источников ионизирующего излучения в медицинских целях является значительным (второе место от общей коллективной дозы).

4. В 2004 году аварийных радиационных ситуаций на территории области не зарегистрировано.

5. Радиационная ситуация на территории области удовлетворительная и соответствует ситуации в других областях центрального округа России, в которых нет крупных ядерных объектов.

Проектные предложения

Радиационное заражение некоторых территории Рязанской области накладывает некоторые ограничения в их использовании.

1) В связи с этим необходимо в незараженных районах создавать центры отдыха для людей, проживающих в зараженных районах.

2) Необходимо провести современный анализ зараженных территорий, в первую очередь те, на которых расположены учреждения отдыха или в непосредственной близости от них, и в случае наличия превышений эти учреждения должны быть закрыты.

3) Необходимо контролировать и запрещать выращивание сельскохозяйственной продукции на зараженной территории.