Содержание тяжелых металлов в почвах промышленных предприятий г. Красноярска

Введение. Для рационального использования и охраны земель необходимо систематически проводить мониторинг и обновлять данные о их состоянии.

Результатами мониторинга являются систематические периодические наблюдения, а также оценка прогнозирования о состоянии почвенного покрова. Такие данные необходимы для проектирования застройки жилых районов и городов в целом, проведения экологического мониторинга за состоянием городских земель, изменения функционального назначения отдельных зон городских земель, а также кадастровой и экологической оценки земель населенных пунктов.

Качество природной среды невозможно в полной мере представить и отразить, так как обеспечение прогноза и контроля загрязнений промышленных территорий представлено рядом не полностью взаимосвязанных регламентов, процедур и систем оценок экологической безопасности. Возможности современных средств надзора и моделирования для прогноза загрязнения городских территорий промышленными предприятиями используются не в полном объеме.

Исследования направлены на изучение состояния загрязнения земель и пополнение сведений о характере нарушений почвы промышленно-урбанизированных территорий, необходимых для рационального землепользования и ведения государственного учёта земель в Едином государственном реестре недвижимости.

Цель исследования. Анализ мониторинга загрязнения земель под влиянием промышленных выбросов предприятиями Красмаш, КрасТЭЦ, РУСАЛ, 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 территорий промышленных предприятий; отследить уровень загрязнения почвенного слоя в период 2015–2017 гг.; сформировать предложения по совершенствованию мониторинга земель для районов промышленно-урбанизированных территорий.

Объект и метод исследования. Территории, прилегающие к промышленным предприятиям Красмаш, КрасТЭЦ-1 и РУСАЛ. Была применена методика комплексного экологического мониторинга промышленноурбанизированных территорий.

Результаты исследования и их обсуждение. Выбросы от исследуемых предприятий и оседание загрязнителей, которые находятся в атмосферном воздухе, влияют на химическое загрязнение почв. В состав взвешенных веществ выбросов объектов исследования входят следующие вещества: медь, никель, свинец, хром и другие.

Сбор необходимой информации заключался в анализе результатов контрольно-надзорной деятельности и мониторинга по соблюдению требований природоохранного законодательства, а также материалов лабораторных исследований источников выбросов предприятий [1, 2].

Главные загрязняющие химические вещества и тяжелые металлы для каждого промышленного предприятия и их класс опасности определяются согласно ГОСТ 14.4.3.04-85 и 17.4.1.02-83, а список показателей, обязательных для оценки санитарного состояния почв городских территорий в зависимости от их функционального назначения, регламентируется СанПиН 2.1.7.1287-03. В исследовании оценивалось содержание подвижной формы тяжёлых металлов.

Исследование химического загрязнения почвенного покрова территорий проводилось в период 2015–2017 гг. путём анализа результатов проб, отобранных с глубины 020 см, так как в этом слое почв находится наибольшее количество загрязняющих веществ. Пробы почв передавались в лабораторию санитарно-эпидемиологического надзора для исследования на загрязнение. На территории каждого объекта раз в квартал проводился забор почв, по 5 точек на каждой территории. Затем вычислялся средний показатель по каждой территории. Лаборатория предоставила сведения по проведению химического анализа, сравнение анализов с ПДК, заключение и протокол о работах. Все данные анализировались, систематизировались и отображались в таблицах и диаграммах [3, 4]. В частности, мы рассматривали показатели тяжелых металлов. Показатель санитарно-гигиенического качества почвенного покрова определяет предельно допустимая концентрация (ПДК).

На основании критериев предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ, в частности тяжелых металлов в почвах, и допустимых уровней их содержания по показателям вредности (по состоянию на

01.01.1991. Госкомприрода СССР, № 02-2333 от 10.12.90) определены степени загрязнения почв.

За период 2015–2017 гг. на территории Красмаша были установлены максимальные концентрации с превышением установленных норм среди следующих тяжелых металлов: медь – 8,2 мг/кг; цинк – 33,4; свинец – 46,8; хром – 6,81 мг/кг.

О сильном загрязнении почв района тяжёлыми металлами говорят рассчитанные объемы выборочных средних показателей по всем точкам отбора. Так, значения средних показателей меди, цинка, хрома, свинца превышают нормы показателей ПДК (рис. 1).

Рис. 1. Отношение выявленных значений тяжелых металлов к уровню ПДК на территории Красмаша (2015–2017 гг.)

В 2015, 2016 и 2017 гг. было зафиксировано повышенное содержание тяжелых металлов в почве района расположения РУСАЛа, имеющее переодический и пространственный характер, не связанное с деятельностью

РУСАЛа. Уровень содержания загрязняющих веществ в почве в период наблюдения превышал ПДК по хрому, свинцу, меди, цинку (табл., рис. 2).

Содержание загрязняющих веществ в поверхностном слое почвы РУСАЛа, мг/кг

Показатель (ПДК)	2015 г.	2016 г.	2017 г.
	25 июня	22 июня	29 июня
Свинец (30)	31,15	34,1	39,16
Кадмий (2)	2,017	2,082	2,76
Медь (3)	3,92	3,96	4,0
Цинк (23)	30	31	32
Никель (4)	5,19	5,92	5,94
Марганец (1500)	1573	1542	1543
Кобальт (5)	5,04	5,5	5,58
Хром(6)	6,89	6,99	7
Ртуть (2,1)	2,656	2,173	2,098
Мышьяк (2)	3	3,4	3,6

Данные свидетельствуют, что концентрации рассматриваемых химических веществ (свинца, меди, цин- ка, никеля) превышают или близки к значениям уровня ПДК.

Рис. 2. Содержание загрязняющих веществ в поверхностном слое почвы на территории РУСАЛа (2015–2017 гг.)

За период 2015–2017 гг. на территории КрасТЭЦ-1 был зафиксирован ежегодный рост загрязнений почв поллютантами. Так, в 2017 г. были зафиксированы максимальные содержания загрязнений тяжелыми металла- ми (подвижные формы) с превышением установленных норм уровня предельно допустимых концентраций: цинк – 42 мг/кг; медь – 4,6; никель – 5,5; кобальт – 6,08; свинец – 35,2 мг/кг (рис. 3).

Рис. 3. Отношение выявленных значений тяжелых металлов к уровню ПДК на территории КрасТЭЦ-1 (2015–2017 гг.)

□ Концетрация

□Уровень ПДК

Таким образом, мы видим, что в течение трех лет наблюдалась ежегодная динамика прироста загрязненности по всем показателям в районах исследуемых объектов. Оценка загрязнения земель проводилась по суммарному показателю загрязняющих веществ. Опираясь на полученные результаты, можно сделать вывод, что земли относятся к сильнозагрязненным.

Загрязнители чаще всего накапливаются в верхних слоях почв (до 20 см), незначительно перемещаясь по поверхности. Они оказывают прямое действие на почвенные микроорганизмы, уменьшая биомассу, продуктивность и биоразнообразие почвенной фауны [5, 6].

Загрязняющие вещества проникают по трещинам, капиллярам и порам. Впоследствии вода стремится к течению в горизонтальном направлении вдоль подстилающих поверхностей верхнеюрских глин. Таким образом, гидрологические особенности территории являются фактором образования общего представления загрязнения почв вредными веществами и одновременно объяснением тесной связи высокого содержания тяжелых металлов в почвенном слое и подземных водах на отдельных территориях. Также возможно, что почва в некоторых местах может быть подвержена загрязнению вследствие исполь- зования насыпных грунтов, которые ранее были загрязнены тяжелыми металлами.

Результаты анализов загрязнения почвенного покрова в зоне расположения исследуемых нами предприятий позволили выявить временные и пространственные закономерности изменений химического загрязнения природной среды и оценить особенности информативности параметров мониторинга для промышленных предприятий.

Благодаря полученным результатам, можно представить характер распространения вредных веществ на территориях расположения промышленных предприятий, что является необходимым условием для проектирования и застройки жилых зон районов промышленноурбанизированных территорий.

Экологическое состояние района в 2018 г. по комплексному показателю определено как «напряжённое» ввиду превышения ПДК в почвах территорий промышленных предприятий. Таким образом, можно сделать вывод, что почвенный покров промышленноурбанизированных территорий не справляется с антропогенными нагрузками.

Из-за действия тяжёлых металлов проявляется снижение роста растений и биохимической активности в целом. Также в организме животных накапливаются тяже- лые металлы, из-за чего нарушаются их биохимические и физиологические функции [7, 8].

Загрязнение земель тяжелыми металлами может быть опасными для жизнедеятельности населения близлежащих районов, может вызвать у человека и животного разные заболевания, такие как онкология, аллергия и разрушение нервной системы [9].

Выводы . Для сокращения содержания поллютантов в почве необходима модернизация промышленных предприятий, создание расширенных санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий ( КрасМАШ, КрасТЭЦ-1 И РУСАЛ).

Необходимо произвести нормирование загрязнения территорий промышленных предприятий, а также разработать мероприятия по уменьшению выбросов.

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

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

Особенно следует обратить внимание на привлечение жителей, проживающих вблизи района с высоким уровнем загрязнения, к здоровому образу жизни и запретить выращивание продуктов питания вблизи промышленных предприятий.