Мониторинг техногенного загрязнения земель территории алюминиевого завода г. Красноярска

Введение. Техногенное загрязнение земель – один из факторов, который влияет на состояние биосферы. В настоящее время большую актуальность приобретает изучение поступления ряда химических элементов на поверхность земель и загрязнение токсинами в окрестностях АО «РУСАЛ Красноярск» [1].

Самым современным и передовым предприятием алюминиевой промышленности России является Красноярский алюминиевый завод АО «РУСАЛ Красноярск». За последние годы на заводе усовершенствованы и модернизированы очистительные системы, которые положительно повлияли на экологическую обстановку в зоне влияния завода. Тем не менее современные технологии по очистке только сократили, но не ликвидировали воздействие загрязняющих веществ на природные и антропогенные системы. В связи с этим мониторинг техногенного загрязнения земель имеет важное теоретическое и практическое значение.

Мониторинг земель представляет собой постоянное наблюдение за состоянием почвенного покрова для своевременного выявления динамики и устранения негативных процессов и тенденций. Ежегодно на землю оседают выбросы от промышленных предприятий, в том числе тяжелые металлы. Превышение содержания тяжелых металлов в земле представляет экологическую опасность.

На сегодняшний день тяжелые металлы занимают второе место по степени опасности и в перспективе они могут стать более опасными.

Загрязнение тяжелыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве. В связи с несовершенными системами очистки тяжелые металлы попадают в землю, загрязняя и отравляя ее. Тяжелые металлы относятся к особым загрязняющим веществам, наблюдение за которыми обязательно во всех средах.

Цель исследования. Анализ мониторинга загрязнения земель под влиянием промышленных выбросов АО «РУСАЛ Красноярск», поиск путей снижения уровня загрязнения и рационального использования загрязненных земель.

Задачи исследования : произвести сбор гумусового слоя для его анализа в лаборатории; дать оценку состояния почвенного слоя территории алюминиевого завода; отследить уровень загрязнения почвенного слоя за последние 4 года.

Объект и метод исследования. Территория, прилегающая к АО «РУСАЛ Красноярск». В исследовании был применен атомноабсорбционный метод определения металлов в земле.

Результаты исследования и их обсуждение. Источником загрязнения земель могут быть выбросы как автотранспорта, так и промышленных предприятий [2]. Территория г. Красноярска, в частности территория, примыкающая к алюминиевому заводу, подвержена загрязнению от выбросов АО «РУСАЛ Красноярск» [3].

Основная часть загрязняющих веществ находится в гумусово-аккумулятивном почвенном слое. Состав и количество отравляющих землю веществ зависят от содержания гумусового слоя почвы. Чтобы дать оценку загрязнений земель, мы провели локальный почвенный экологический мониторинг, который был направлен на контроль уровня содержания загрязняющих веществ на территории алюминиевого завода АО «РУСАЛ Красноярск». Почвенный покров территории завода представляет собой подзолистые почвы.

Земельный экологический мониторинг – это система постоянного контроля почв, которая предоставляет информацию о состоянии почвы с целью оценки настоящего состояния и прогноза на будущее [4].

Выделяют две группы загрязняющих веществ: биохимические и педохимические. Биохимические показатели дают характеристику накоплений в землях загрязняющих веществ и их влияния на живые организмы. Педохимиче-ские показатели - это свойства почв, которые изменились вследствие влияния загрязняющих веществ. Они могут пагубно влиять на живые организмы. К педохимическим показателям относятся показатели гумусового состояния почв, кислотно-основных свойств, катионнообменных.

Для исследования мы выбрали тяжелые металлы как наиболее значимые, а именно: медь, цинк, никель, кадмий и свинец.

Для установления уровня и степени загрязнения земель мы выбрали точки отбора проб и расположили их согласно розе ветров и условиям, которые дают распространение загрязняющих веществ от алюминиевого завода.

Для отбора проб мы разделили площадь на 3 участка. Сбор образцов земли провели по четырем углам этих участков и в центре. Всего было получено 15 образцов. Для анализа мы взяли верхние слои почвы до 10 см. Вес каждой точечной пробы был равен 300 г. Образцы поместили в бумажный пакет и сразу отвезли в лабораторию.

Анализ земли разделяют на механический, химический, агрохимический, минералогический, радиологический, токсикологический и микробиологический. Для нас имеет значение только химический анализ, так как он позволяет узнать детальный состав вредных компонентов. Анализ земли был проведен лабораторией санитарно-эпидемиологического надзора. Это подготовка образцов к анализу, проведение химического анализа, сравнение анализов по ПДК, подготовка заключения, составление протокола о работах, разработка рекомендаций.

На основе результатов многолетних анализов были установлены суммарные показатели загрязнения земель по пяти приоритетным загрязняющим веществам (ИЗА 5 ) на территории завода (табл.).

Суммарный показатель загрязняющих веществ (ИЗА 5 ) за 2014–2017 гг., мг/кг

2014	2015	2016	2017
9,38±0,02	10,63±0,05	11,83±0,08	13,00±0,07

Загрязнение земель оценивалось по суммарному показателю загрязняющих веществ. Также было установлено, что высокий уровень загрязнения рассредоточен по всей территории алюминиевого завода.

За четыре года наблюдений было установлено, что самые высокие показатели загрязнения тяжелыми металлами были выявлены в 2017 году – 13,00 мг/кг. Следует отметить, что шло постепенное увеличение загрязнения земель тяжелыми металами. При ИЗА 5 >14 уровень загрязнения считается очень высоким.

Санитарно-гигиеническим показателем качества гумусового слоя является предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющих веществ в почве. ПДК соответствует максимальному содержанию загрязняющего вещества в природных объектах, которое не вызывает негативного воздействия на здоровье человека [5].

По степени загрязнения мы разделили земли на сильнозагрязненные, среднезагрязненные, слабозагрязненные.

К сильнозагрязненным отнесли почвы, содержание загрязняющих компонентов в которых в несколько раз превышает ПДК, они имеют низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание веществ превышает установленные нормы.

К среднезагрязненным отнесли почвы, в которых установлено превышение ПДК без видимых изменений в составе почв. К слабозагряз-ненным – где содержание химических веществ не превышает ПДК, но выше естественного фона [6].

Исходя из полученных данных, исследуемую территорию мы отнесли к сильнозагрязненной.

В период наблюдения 2014–2017 гг. были установлены превышения ПДК в почве по следующим тяжелым металлам: медь (2,8 ПДК), цинк (7,5 ПДК), никель (1,9 ПДК), кадмий (7,8 ПДК), свинец (13,6 ПДК).

Степень устойчивости земель к загрязнению тяжелыми металлами мы оценили по отношению к группе металлов, которыми загрязнена исследуемая нами почва. Состояние почвенного слоя оценивалось в период 2014–2017 гг. на основании результатов анализа проб с глубины 0–10 см в 15 различных точках селитебной зоны, а также на производственной территории завода.

В результате мониторинга уровня загрязнения в период с августа 2014 г. по август 2017 г. в точке статического контроля был установлено устойчивое увеличение в почве содержания металлов, таких как свинец, кадмий, медь, марганец и хром.

Для компенсации ущерба и финансирования восстановительных мероприятий загрязнённой территории АО «РУСАЛ Красноярск» необходима постоянно действующая система информационного обеспечения контроля состояния земель [7].

В целом можно отметить, что экологическое состояние г. Красноярска за последние годы характеризуется неблагоприятными условиями, часто наблюдается режим «черного неба». Качество природной среды в 2017 г. относилось к категории «нарушенная», что говорит о присутствии нарушений её компонентов и влечет за собой неблагоприятные условия существования человека в этой природной зоне [8].

Последствия загрязнения земель тяжелыми металлами могут быть самыми непредсказуемыми, так как тяжелые металлы могут через землю проникать в растения, а от растений передаваться животным и людям через пищу. Тяжелые металлы могут вызвать у человека и животных разные заболевания, такие как онкология, аллергия, болезнь Минамата, разрушение нервной системы и др. Поэтому на территории АО «РУСАЛ Красноярск» и его окрестностях категорически запрещено выращивать расте- ния, в том числе овощи и фрукты, для употребления их в пищу. Также не рекомендуется проживание вблизи территории алюминиевого завода [9,10].

Также негативными последствиями загрязнения земель могу быть подвижные соединения металлов.

Таким образом, необходимо нормирование загрязнения земли по предельно допустимым коэффициентам, так как гумусовый слой имеет свойство скапливать в себе большое количество загрязняющих веществ. Если это не сделать вовремя, то с каждым годом обстановка будет только усугубляться. Необходимо соблюдать контроль за состоянием почв по специальным методикам санитарными врачами и станциями.

Выводы . Для снижения выбросов в атмосферу необходима модернизация производства, создание расширенных санитарно-защитных зон вокруг потенциально опасного объекта АО «РУСАЛ Красноярск». Необходимо произвести нормирование загрязнения территории предприятия.

Для борьбы с загрязнением земель тяжелыми металлами необходимо вносить в почву органические вещества и глину, что даст увеличение кислотности почвы.

Также необходимо продолжать мониторинг и прогнозирование загрязнения земель для устранения миграции растворимой формы тяжелых металлов.

Усилить пропаганду здорового образа жизни для жителей, проживающих вблизи района с высоким уровнем загрязнения.