Комплексная оценка техногенного воздействия предприятий чёрной металлургии на окружающую природную среду центра европейской России (25.01.2010)

Автор: Груздев Владимир Станиславович 

Для комбината «Северсталь» характерен полный цикл металлургического производства, за сутки выплавляется 19000 т чугуна, 24000 т стали, производится 20000 т проката. На производство черных металлов тратится 7 млн м? воды – для охлаждения оборудования и технологических нужд. В Череповце действует самая мощная доменная печь «Северянка», объемом 5500 м?.

В воздушную среду г. Череповца поступает значительное количество диоксида серы, оксидов азота, угарного газа (СО). Концентрация сероуглерода и формальдегида составляет 2 и 4 ПДК, пыли, фенолов, диоксида азота по 1 и 3 ПДК. В наибольшей степени загрязнена северо-западная часть города, где находится «Северсталь» и другие заводы. На данной территории концентрация оксидов азота достигает 6,3 ПДК, фенола 3 ПДК, сероводорода 4,6 ПДК, пыли - -4 ПДК, аммиака 3,1 ПДК, СО –2,2 ПДК.

В настоящее время продолжается загрязнение ОС, хотя его темпы в связи с внедрением природоохранных мероприятий снизились. Но все же уровень загрязнения воздушной среды остается очень высоким. На почвы наиболее неблагоприятное воздействие оказывает накопление карбонатов кальция и магния и ТМ, а для вегетирующих растений особенно вредны газообразные выбросы. Виды растений в разной степени накапливают в своих тканях ТМ, что связано с их наследственностью (Мишкевич, 1988), ТМ в тканях накапливаются в разных соотношениях, обращает внимание способность рудеральных растений накапливать цинк (табл.5).

Таблица 5.

Соотношение аккумуляции растениями ТМ (по: Мишкевич, 1988)

Вид растения Соотношение: Cu-Zn-Cd-Pb

Брусника

Хвощ полевой

Бодяк полевой

Мать-мачеха

Лапчатка гусиная

Щучка дернистая

Мятлик обыкновенный 1065 – 205 – 1 – 9

57 – 217 – 1 – 0

1447 – 140 – 1 – 0

1021 – 73 – 1 – 0

38 – 133 – 1 – 0

28 – 142 – 1 – 12

45 – 105 – 1 – 0

К основным параметрическим изменениям у растений относятся: изменение размеров органов (чаще – уменьшение размера листьев и годичного прироста); появления различных деформаций стеблей, листьев, цветов и плодов: изменение направления роста; общее снижение продуктивности; изменение окраски листьев в результате хлороза, некроза и других причин; раннее пожелтение и опадение листьев; сдвиг в ту или иную сторону фаз развития. Наиболее заметно эти изменения проявляются в зонах сильного и довольно сильного влияния.

По проведенному обследованию выяснено, что наиболее неблагоприятно влияние техногенных выбросов сказывается на клене американском, яблонях и других плодовых деревьях. Их облиственность около 50% от нормальной, листья в 1,5…2 раза мельче. Так, вблизи Косогорского металлургического комбината (северная лесостепь, Тульская область) листья клена начали желтеть уже в середине августа. У яблони неправильно формируется крона (ветви перекручены), наблюдается вторичное цветение и аномалии в развитии плодов (фото 1). У местных пород общий облик удовлетворительный, но влияние техногенного загрязнения здесь проявляется в низких приростах деревьев и кустарников в высоту и по диаметру, ветви растут почти горизонтально, поэтому получаются очень компактные, низкие, с густой кроной и мелкими листьями деревца, листья мелкие и густо покрыты пылью, на них имеются участки некроза. К факторам, способствующим удержанию ТМ почвой, относятся ионный обмен и необменное поглощение ионов металлов глинистыми, железистыми минералами и гуминовыми веществами. Основной вклад в связывание почвой ТМ вносят тонкие гранулометрические фракции почвы.

Фото 1. Нарушения формирования кроны, аномальное развитие плодов и вторичное цветение яблони.

На легких почвах наибольший вклад в общее содержание ТМ приходится на крупнопылеватую фракцию. Крупная пыль (0,005…0,05 мм) обладает слабой способностью к агрегированию, легко может перемещаться под воздействием ветра. Так как ТМ, особенно кадмий и цинк, в составе крупных гранулометрических фракций представлены соединениями, непрочно связанными с почвенными частицами, то существует опасность их воздушной и водной миграции и биологического поглощения, особенно, на зандровых равнинах. Это, в частности, подтверждается высоким содержанием цинка в донных отложениях Шекснинского плеса Рыбинского водохранилища.

Техногенные выбросы «Северстали» формируют зону загрязнения щелочного типа (табл. 6).

Таблица 6.

Изменение почв в зоне влияния комбината «Северсталь»

рН Валовое содержание железа в

верхнем слое почвы, %

Фоновое значение На расстоянии 2 км от комбината Фоновое значение На расстоянии 2 км от комбината

6,1…6,2 7,3…7,5 (1995 год)

7,5…7,7 (2006 год) 3…4 10…13 (1995)

13…15 (2006 год)

Из данных таблицы 6 можно видеть, что продолжается подщелачивание почвы и накопление железа. Вместе с магнетитом в почву из пыли поступает цинк, что доказывается высоким коэффициентом корреляции между содержанием железа и цинка в почве (r=0,93), а также уменьшением их содержания в почве по мере удаления от комбината. По коэффициентам корреляции относительно сильная и прямая связь отмечается относительно содержания кадмия, цинка и ртути в почвах и растениях. Установлено, что в нейтральных и щелочных почвах довольно подвижны хром и кобальт.

В водоохранной зоне Рыбинского водохранилища в связи с более быстрым осаждением более крупных взвесей наблюдается постепенное изменение состава загрязнителей. Более крупные взвеси содержат железо, кальций, магний, цинк, свинец. Поэтому в зоне сильного и среднего загрязнения (до 15-20 км от Череповца) наблюдается сильное подщелачивание почв (рН 7,5…7,7) и в почве особенно увеличилось содержание этих элементов и серы, поступающей из газовых выбросов.

Выпадающие из воздуха загрязнения накапливаются в основном в верхнем горизонте почвы (0-10 см). Со временем часть загрязнений проникает глубже (в основном на дерново-подзолистых почвах). Содержание свинца в городской почве и прилегающей зоне среднего загрязнения достигает 25-60 мг/кг, что в 1,5…2 раза выше ПДК. Высокое содержание серы обнаружено в доминантах растительных сообществ лугов. Вслед за увеличением содержания серы при движении по зонам загрязнения к Череповцу происходит изменение жизненного состояния и обилия луговика дернистого (щучки). Критический уровень содержания серы в атмосферном воздухе для растений составляет 0,015…0,020 мг /м?. Очень чувствительны к содержанию серы всходы деревьев, высокое содержание серы вызывает их гибель, поэтому на переставших использоваться лугах в водоохранной зоне не появляются всходы деревьев, в отличие от фоновых территорий, где уже имеется подрост деревьев и кустарников высотой 1…3 м.

Техногенное загрязнение неблагоприятно сказывается на качестве природных вод. Качество природных вод принято оценивать по индексу загрязненности вод (ИЗВ). При маршрутно-ключевых исследованиях для этой цели применяется биоиндикация. Виды прибрежно-водных макрофитов реагируют на поступление биогенов и ЗВ, в результате происходит изменение структуры и состава прибрежно-водных экосистем. В Шекснинском плесе Рыбинского водохранилища в результате многолетнего поступления ЗВ с промышленными и коммунальными стоками образовалась зона загрязнения шириной до 7…15 км. Многие ЗВ накопились в донных отложениях (ДО), поэтому они служат источником вторичного загрязнения вод. Для ДО характерно накопление ТМ, полихлорированных бифенилов (до 10 мг/кг, полиароматических углеводородов (до 220 мг/кг), нефтепродуктов, фенолов, соединений азота, серы и другие. В загрязненных ДО произошла смена состава микроорганизмов. Анаэробное бентосное (придонное) сообщество сменилось с метаногенного на сульфидогенное.

Накопление загрязнений в ДО и воде уже сказалось на жизненности промысловой рыбы – леща, у которого выявлено изменение в физиологических функциях. Стойкая зона хронического загрязнения зарегистрирована на протяжении всего периода наблюдений на станциях Шекснинского плеса, в зоне влияния промышленно-коммунальных стоков. В северо-восточной части Рыбинского водохранилища водоохранная зона расположена в основном на подтопленной, низменной, равнинной надпойменной террасе. Маршрутно-ключевые исследования нами проведены на северо-восточном побережье Шекснинского плеса Рыбинского водохранилища (рис. 1). В районе изучения (по длине – около 60 км до г. Череповца) наиболее распространенными растительными сообществами являются щучковые луга. Значительное количество лугов в годы перестройки перестало использоваться.

На фоновой территории (вблизи д. Гаютино) для лугов характерен более богатый видовой состав, чем в загрязненных зонах (более 20 видов), характерно сохранение при господстве щучки значительного количества бобовых (клевер луговой и гибридный, чина луговая и горошек мышиный). Раньше эти луга подвергались распашке и подсеву трав. В зоне слабого загрязнения (11 км к северо-западу от д.Гаютино) видовой состав лугов уже беднее, чем на фоновой территории (10…12 видов). Характерно, что доминирует щучка (80 %), но сохраняется в значительном количестве в прошлом посеянная овсяница луговая (около 20 %). Из бобовых сохранились только горошек мышиный и чина луговая. Выпадение клеверов из травяного покрова связано с их большой чувствительностью к загрязнению. На расстоянии 25 км от г. Череповца, вблизи села Мякса травостой лугов еще более обеднен (7…10 видов). В травостое доминирует щучка дернистая (85 %, высота 110 см), из бобовых сохранилась только чина луговая, но её обилие значительно уменьшилось и жизненность снизилась.

В 10 км от г. Череповца на заброшенных залежных лугах из злаков преобладают полевица белая (30 %) и тростник южный (15 %). Из бобовых встречается в малом количестве горошек мышиный. Характерна большая роль в травяном покрове лесоопушечных и сорных видов (бодяк, мать-и-мачеха). Почва здесь дерново-подзолистая с оторфованной дерниной. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в этой почве оказалось меньше, чем в других, что объясняется связыванием ТМ с органическим веществом почвы. По мере увеличения загрязнения на лугах закономерно снижается биоразнообразие и изменяется соотношение эколого-фитоценотических групп видов (рис. 2), а также изменяется содержание подвижных форм тяжелых металлов (табл. 7).

Таблица 7.


загрузка...