Статья: Оценка техногенного загрязнения объектов окружающей среды в условиях промышленного комплекса
Нами изучены экологогидрохимические особенности основных эксплутационных водоносных горизонтов в пределах промышленных право- и левобережной зон на основе систематизации химических анализов водных проб из скважин ведомственных водозаборов.
Анализ макрокомпонентного состава подземных вод позволил выделить четыре ведущих геохимических типа: 1) гидрокарбонатный кальциевый или кальциево-натриевый; 2) гидрокарбонатно-хлоридный или хлоридно-гидрокарбонатный натриево-кальцевый; 3) гидрокарбонатно-сульфатный или сульфатно-гидрокарбонатный смешанного катионного состава; 4) смешанного анионного и катионного состава. Типизация вод произведена по классификации Щукарева - Славянова.
Геохимические типы подземных вод явно отражают преобразование их качественного состава, выражающееся в увеличении содержания сульфат - ионов, хлорид- ионов и ионов натрия, порой до концентраций, превышающих предельно допустимые. Такая качественная трансформация химического состава по ряду макрокомпонентов влечет за собой преобразование вод по минерализации – от пресных к слабоминерализованным и тем самым к несоответствию требованиям, предъявленным к питьевым водам.
Пространственное размещение компонентов – загрязнителей различной степени опасности полностью коррелирует со спецификой производства. Например, установлены локальные очаги загрязнения хромом в пределах АО "Электросигнал", АООТ "Тяжэкс" им. Коминтерна, АООТ "ВАСО", ГП "Воронежский механический завод", КБХА. Здесь же отмечена повышенная минерализация –0,8-1,2 г/л. На водозаборе АООТ "Полюс", помимо высокого содержания шестивалентного хрома (0,15 мг/л), нитраты достигают 2 ПДК (90 мг/л), жесткость -1,7 ПДК (12 мг-экв), бор - 3 ПДК (1,5 мг/л).
Ведомственные водозаборы, в силу несоответствия качества воды для питьевых целей, используются как источники технической воды, поэтому здесь нет опасности для здоровья. Тем не менее, актуальность изучения техногенной трансформации подземных вод неоген-четвертичного водоносного комплекса и необходимость мониторинговых исследований определяется расположением промышленных предприятий в пределах областей питания коммунальных водозаборов. Например, на левом берегу, в области питания водозабора №8 расположено ОАО "Видеофон", в стоках которого присутствуют соединения тяжелых металлов. В области питания водозабора №9 находятся ОАО "Шинник", ПО "Рудгормаш". В стоках этих предприятий обнаружены цинк, никель, марганец, железо и нефтепродукты.
Все предприятия города находятся во втором поясе зоны санитарной охраны действующих коммунальных водозаборов. Наибольшая опасность загрязнения подземных вод, в силу их незащищенности, представляется для левого берега. В настоящее время на участках коммунальных водозаборов отмечаются повышенные содержания железа, марганца, наметилась тенденция увеличения жесткости. Геохимическая природа этих компонентов рассмотрена в работах [1,2]. Насколько же серьезна ситуация в пределах каждого водозабора отражено в табл. 2-4.
Анализируя данные таблиц, делаем вывод, что по всем трем показателям самая благоприятная ситуация сложилась на водозаборе №9, являющимся водозабором водораздельного типа, гидравлически не связанным с водохранилищем (это еще раз подтверждает источник поступления тяжелых металлов на участки инфильтрационных водозаборов из водохранилища, а точнее – из его донных отложений). Самыми неблагоприятными в экологическом отношении участками водозаборов являются (в порядке возрастания степени загрязнения вод): ВПВ-4, ВПВ-3, ВПВ-8, ВПВ-11. Водозабор №12 расположен на берегу реки Усмань. Здесь высокие содержания марганца и железа определяются, в основном, биогеохимическими факторами (развитие высшей водной растительности, восстановительный гидрохимический режим).
Показатели качества питьевой воды в 1999 году (табл. 5,6) по районам города говорят о том, что качество питьевой воды в разводящей сети не отвечает требованиям ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая" по содержанию железа (1-6 ПДК в Советском районе, 1,2-12 ПДК в Коминтерновском, 1,7-10 ПДК в Железнодорожном, 1,6-15 ПДК в Левобережном, 1,3-38 ПДК в Ленинском и 3-21 ПДК в Центральном районе). Повышенные содержания марганца варьируют в пределах 1-14 ПДК в целом по районам города.
Основанием приведенной системы оценочных критериев явились гигиенические и экологогеохимические исследования.
Загрязнение подземных вод тесно связано с загрязнением компонентов окружающей среды – приземного слоя атмосферы, почв, пород зоны аэрации, поверхностных вод, донных отложений.
Загрязнение почв и зоны аэрации являются вторичным источником загрязнения подземных вод. Загрязнение атмосферного воздуха сказывается на изменении гидрохимического фона подземных вод.
Контроль за состоянием подземных вод должен быть связан с контролем за состоянием атмосферы, поверхностных вод и почвенного покрова.
Почвенный покров При исследовании почвенного покрова пробы отбирались из поверхностного горизонта. Определялась подвижная форма тяжелых металлов в почве. Актуальность оценки степени загрязнения почв в пределах территориально-промышленного комплекса заключается в становлении их вторичным источником поступления тяжелых металлов в приземные слои атмосферы и далее в организм человека. По данным Т.Н.Симуткина [6] 50-60% пыли в приземной части атмосферы имеет почвенный генезис.
Основными вкладчиками в загрязнение почв тяжелыми металлами являются промышленные предприятия, как источники аэрогенных выбросов, токсичных отходов и автотранспорт, что связано с выделением тяжелых металлов в окружающую среду за счет использования горюче-смазочных материалов, содержащих в качестве присадок свинец, цинк, медь, хром, никель, а также выброса соединений металлов из двигателей внутреннего сгорания в результате коррозийно-агрессивных свойств топлива. За основу определения уровня загрязнения почвенного покрова взяты: показатель загрязнения (ПЗ) и суммарный показатель загрязнения (СПЗ) для ассоциаций элементов, согласно методике, описанной в работе [4]. Для расчета этих показателей необходимо знать фоновую концентрацию элемента (Сф) в почве. В качестве Сф нами взята наименьшая концентрация, повторяющаяся в пределах исследуемой территории. А именно: Сф для Zn составляет 1,5 мг/кг, для Pb – 5 мг/кг, Ni – 1 мг/кг, Cu – 0,8 мг/кг, Cr – 2 мг/кг, Со – 0,008 мг/кг, Cd – 0,2 мг/кг, Mn – 2 мг/кг.
Эколого-геохимический анализ техногенного загрязнения почвенного покрова г.Воронежа показал, что наиболее приоритетными элементами являются цинк, свинец, медь, марганец.
Одной из причин накопления цинка в поверхностных почвенных горизонтах является его способность сорбироваться минеральными и органическими компонентами с образованием устойчивых соединений. Пробы с высоким содержанием цинка (23,9-125,5 мг/кг) отмечаются во всех районах города. Средний уровень загрязненности почв (ПЗ=10-16) цинком характерен для улиц: Димитрова, Остужева, Славы, Домостроителей, Ломоносова, Тимирязева, Казакова, К.Маркса, Ворошилова. К сильному уровню загрязнения с ПЗ=16-32 относятся улицы Космонавтов, Березовая Роща, Красовского, Моисеева, Кирова. К «очень сильному» уровню загрязнения (ПЗ=32-64) относятся пробы, отобранные на улицах Дружинников, Проспект Труда, Пешестрелецкая, Никитинская.
Превышения меди до 104 мг/кг, при ПДК=3 мг/кг приурочены к улицам и районам, в которых расположены крупные промышленные объекты (ул. Электросигнальная, Московский пр., ул.Ростовская, ул. Путилина).
Важным обстоятельством в загрязнении почв медью является склонность поверхностного слоя к ее накоплению. Известно, что медь - малоподвижный элемент в почвах. Значительную роль в связывании меди в почве является микробиологическая фиксация. То есть, концентрация меди в поверхностном слое почвы отражает ее биоаккумуляцию как следствие антропогенной нагрузки.
По меди можно выделить следующие категории уровней загрязненности. Слабый уровень загрязненности (ПЗ=2-8) наблюдается в пределах улицы Вл. Невского, район Агроуниверситета. Максимальное загрязнение (ПЗ=32-64) выявлено: ул. Дружинников, Л.Рябцевой, Московский проспект, 25 Января, Ростовская.
Одним из наиболее часто встречающихся загрязнителей является свинец. Высокие содержания этого элемента отмечены в пределах улиц с интенсивным движением автотранспорта (Ленинский пр., ул. Димитрова). Значительными ПЗ по Pb характеризуются Центральный, Коминтерновский и Советский районы.
Оценка данных по свинцу определила следующие показатели загрязненности почв. Средний уровень зафиксирован: ул. Сочинская, Электросигнальная, Моисеева. Сильный уровень - Проспект Труда, Проспект Патриотов, Чайковского, Никитинская, Студенческая.
Присутствие свинца в почвах в количестве 13-154 мг/кг определяет его транспортный генезис, причем критические концентрации тяготеют к главным автомагистралям города. Высокие содержания цинка (27-153 мг/кг), меди (3,5-104 мг/кг) отражают влияние выбросов котельных, ТЭЦ и промпредприятий.
Довольно серьезной проблемой для города является загрязнение марганцем. Хотя превышений ПДК (140 мг/кг) практически не выявлено, отмечается тенденция приближения концентраций к этому показателю по всей территории города. Этот факт можно объяснить тем, что выбросы практически всех предприятий города содержат высокие содержания солей и оксидов марганца. Наиболее типичными для городских техногенных почв концентрациями являются 20-85 мг/кг. Следует отметить участок, где марганца содержится несколько более ПДК – 145 мг/кг – ул. Тимирязева.
В ряде проб выявлены превышения относительно фона по хрому, кобальту, кадмию, никелю: 2,5-3,5 мг/кг; 0,22-2,5 мг/кг; 0,25-0,61 мг/кг; 1,2-3,5 мг/кг соответственно.
Часто встречаются повышенные содержания никеля в городских почвах – до 5 мг/кг при ПДК = 4 мг/кг; особенно в пределах Центрального, Ленинского и Коминтерновского районов (ул. Ломоносова, Моисеева, Кирова, Московский проспект, 45-й Стрелковой дивизии, Лизюкова, Хользунова).
В пределах административных районов можно выделить определенные ассоциации элементов:
- для Центрального это Zn–Pb-Cu-Ni-Mn, СПЗ в среднем составляет 100 и относится к сильному уровню загрязненности почв;