Азарова Мария Викторовна. Комплексная экологическая оценка состояния окружающей среды урбанизированной территории (на примере города Орел)

АННОТАЦИЯ
Выпускная
квалификационная
работа
изложена
на
69
страницах
машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, списка
литературы. Работа включает 13 таблиц, 7 рисунков. Список литературы
включает 30 источника.
Экологическая оценка, окружающая среда, урбанизированная территория,
мониторинг, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение воздуха, загрязнение
почвы, загрязнение гидросферы, поверхностные воды, охрана.
Тема: «Комплексная экологическая оценка состояния окружающей среды
урбанизированной территории (на примере города Орел)».
Предмет исследования: показатели качества окружающей среды города Орла.
Цель: дать комплексную экологическую оценку состояния окружающей
среды урбанизированной территории.
Для достижения поставленной цели использовали следующие методы:
анализ литературных данных по данной проблеме, наблюдение, описание,
измерение, а также математические методы.
В
работе
рассмотрены
загрязнение
воздушной
среды,
загрязнение
гидросферы, загрязнение почвы , связанные с урбанизированной территорией,
влияние городской среды на здоровье человека, охрана городской среды.
4
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………….5
Глава 1. МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ УРБАНИЗИРОВАННОЙ СРЕДЫ….7
1.1 Загрязнение атмосферного воздуха…………………………………………...10
1.2 Загрязнение почвы……………………………………………………………...16
1.3 Загрязнение гидросферы ……………………………………………………....21
1.4 Влияние городской среды на здоровье населения………………………….. .28
1.5 Охрана городской среды……………………………………………………. . 33
Глава 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ………………………….. 39
2.1. Оценка загрязнения атмосферного воздуха…………………………………. 39
2.2. Оценка загрязнения поверхностных вод…………………………………….. 41
2.3. Методы оценки уровня загрязнения почв тяжелыми металлами………….. 46
2.3. Оценка загрязнения почв……………………………………………………... 48
Глава 3. КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ (НА
ПРИМЕРЕ ГОРОДА ОРЕЛ)……………………………………………………… .53
3.1. Оценка состояния атмосферного воздуха города Орла…………………….. 53
3.2. Оценка состояния поверхностных вод города Орла……………………….. .55
3.3.Оценка состояния почв города Орла…………………………………………. 61
Заключение ………………………………………………………………………... .65
Список литературы……………………………………………………………….... 67
5
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Характерными чертами современного этапа общественного
развития являются быстрый рост городов и увеличение числа проживающих в
них людей. В городских поселениях формируется особая среда жизни человека городская (урбанизированная) среда.
Влияние городской среды на здоровье человека — процесс сложный, так
как он включает большое число разнородных факторов, действую щих на
протяжении длительного периода в низких концентрациях и дозах. Атмосферное
загрязнение, вызванное ростом промышленности, энергетики, автомобильного
транспорта,
—
не
единственный, но
важный
фактор
внешней
среды,
воздействующий на организм человека в городе. Масштабы, особенности
воздействия зависят от многих составляющих — размеров города, сложности
сочетаний промышленных производств, численности автомобильного парка,
микроклиматических различий [11, 16].
Проблемы, связанные с урбанизацией, необходимо решать не отдельными
частными мероприятиями, изыскивая скороспелые и малоэффективные решения,
а разработав комплекс взаимосвязанных социальных, экологических, технических
и других мер. Во всех случаях человек и окружающая среда должны рассматриваться как единое целое. Антропогенное загрязнение экосистем является
актуальной проблемой современности, поэтому она была выбрана в качестве
темы исследования.
Объект исследования: атмосферный воздух, вода, почва.
Предмет исследования: показатели качества окружающей среды города
Орла.
Цель: дать комплексную экологическую оценку состояния окружающей
среды урбанизированной территории.
Задачи исследования:
1.
литературе;
изучить состояние данной проблемы в научной и научно-популярной
6
2.
выявить основные источники загрязнения атмосферного воздуха,
поверхностных вод и почв в городе;
3.
определить масштабы выбросов в воздушную, водную, почвенную
среды города,
4.
оценить экологическое состояние на территории города Орла;
5.
разработать рекомендации по улучшению качества окружающей
среды.
Методы исследования: анализ литературных данных по данной проблеме,
наблюдение, описание, измерение, а также математические методы.
7
Глава 1. МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ УРБАНИЗИРОВАННОЙ
СРЕДЫ
Большинство жителей планеты на современном этапе развития общества
живут в городах. Окружающий нас урбанизированный ландшафт предоставляет
нам с одной стороны множество удобств, а с другой, огромное количество
проблем. Связано это с тем, что окружающая нас городская среда сильно
загрязнена как естественными, так и антропогенными источниками. Причём
антропогенных намного больше. К ним, в первую очередь, относятся бытовые и
промышленные отходы. Под загрязнением окружающей среды понимают любое
внесение в определённую экологическую систему чуждых ей живых или неживых
компонентов, структурных или физических изменений, прерывающих или
нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со
снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.
На Рисунке 1 отмечены основные загрязнения биосферы, как вызванные
природными причинами, так и возникшие в ходе деятельности человека.
Рисунок 1 - Схема форм загрязнителей
8
Биологические загрязнители — все виды организмов, появляющиеся при
участии человека и наносящие ему вред — грибы, бактерии, сине-зеленые
водоросли и т. д.
Ландшафты и экосистемы наиболее заселённых местностей и весь
современный
облик
биосферы
сформировались
под
ант ропогенным
воздействием. Любая производственная деятельность связана с появлением
отходов. Отходы производства, попадая в природную среду, практически всегда
изменяют её химический состав или физические свойства и, следовательно,
являются загрязняющими веществами.
Антропогенные загрязнители делятся на материальные (пыль, газы, зола,
шлаки и др.) и физические, или энергетические (тепловая энергия, электрические
и электромагнитные поля, шум, вибрация и т. д.). Материальные загрязнители
подразделяются на механические, химические и биологические. К механическим
загрязнителям относятся пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твердые
частицы в воде и почве. Химическими загрязнителями являются различные
газообразные,
жидкие
и
твердые
химические
соединения
и
элементы,
попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с
окружающей средой — кислоты, щелочи, диоксид серы, эмульсии и другие. Более
подробно с ними можно ознакомиться в Таблице 1.
Таблица 1 -Основные типы загрязняющих веществ
Вещество
1
Радиоактивные
вещества
Ртуть
Основные источники
Основные объекты и
характер воздействия
2
3
Аварии на атомных станциях, Лучевая
болезнь,
при
транспортировке
и канцерогенез,
переработке отходов. Свалки и генетические последствия
зараженные угодья
Сжигание
органического Медленное
отравление
топлива. Производство хлора, почв и пресноводных
пластмасс,
бумаги,
соды. водоемов.
Поражение
Электролиз, обработка руд. нервной системы и почек с
Свалки: термометры, ртутные летальным исходом.
лампы
9
1
Свинец
2
3
Цветная
металлургия, Поражение
нервной
автотранспорт, свалки
системы,
печени
и
кроветворных
органов,
обогащение и накопление в
пищевых цепях
Кадмий
Цветная металлургия, свалки
Канцерогенез
Мышьяк
Цветная металлургия, свалки Особо ядовит в соединениях
Удобрения,
Производство,
Отравление
людей
и
пестициды
транспортировка, хранение и животных непосредственно,
применение
по пищевым цепям.
Окислы серы
Тепловая
энергетика, Закисление почв и водоемов,
металлургия, нефтехимия и деградация и гибель лесов,
т. д.
респираторное воздействие
на людей, коррозия металлов
Окислы азота
Автотранспорт,
тепловая Закисление почв и водоемов,
энергетика, металлургия и образование
озонового
другие
высо- смога. При попадании в
котемпературные процессы и организм человека с пищей
технологии
превращаются
в
нитрозамины-сильнейшие
канцерогены
Аммиак и
Аммонийные
удобрения, Эвтрофикация
водоёмов,
аммоний
животноводство, нечистоты
респираторное воздействие
на людей
Пыль
Тепловая
энергетика, Респираторное воздействие
металлургия, карьеры и на
людей,
угнетение
терриконы,
производство растительности,
цемента, эрозия почв
повышенный износ техники
Диоксины и
Химическое
и Особо опасные и опасные
другие
биохимическое
про- ядовитые вещества, в малых
органические
изводство,
аварии
на концентрациях - сильные
вещества
химических
и канцерогены и мутагены
электротехнических
установках
Болезнетворные Неочищенные
сточные Холера, чума, дизентерия,
микроорганизмы воды, свалки (грызуны - сальмонеллёзы,
крысы и мыши)
инфекционный гепатит
Хлорфторуглево Аэрозольные распылители, Безвредны
для
биоты.
дороды
холодильные
установки, Попадая
в
стратосферу,
электротехническая
и разрушают озоновый слой
электронная
промышленность
10
1.1 Загрязнение атмосферного воздуха
Атмосфера — газообразная
оболочка
планеты,
состоящая
из
смеси
различных газов, водных паров и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен
вещества Земли с Космосом. Проблема чистоты атмосферы не нова. Как считает
А. С. Степановских, она возникла вместе с появлением промышленности и
транспорта, работающих на угле, а затем на нефти. В течение практически двух
столетий задымление воздуха носило местный характер. Дым и копоть
сравнительно редких заводских, фабричных и паровозных труб почти полностью
рассеивались на большом пространстве. Однако быстрый и повсеместный рост
промышленности и транспорта в XX в. привел к такому увеличению объемов и
токсичности выбросов, которые уже не могут быть «растворены» в атмосфере до
безвредных для природной среды и человека концентраций.
Загрязнение
атмосферы
имеет
естественное
и
искусственное
происхождение. Среди естественных факторов выделяются:
а) внеземное загрязнение воздуха космической пылью и космическим
излучением;
б) земное загрязнение атмосферы при извержении вулканов, выветривании
горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, возникающих от ударов молний,
выносе морских солей.
Условно
разделяют
естественное
загрязнение
атмосферы
на
континентальное и морское, а также неорганическое и органическое. К
источникам органического загрязнения относят аэропланктон-бактерии, в том
числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую
пыльцу амброзии) и т. д.
На долю естественных факторов в конце XX в. приходилось 75% общего
загрязнения атмосферы. Остальные 25% возникали в результате деятельности
человека.
Искусственное загрязнение
атмосферы
разделяют
на
радиоактивное,
электромагнитное, шумовое, дисперсное и газообразное, а также по отраслям
промышленности и видам технологических процессов.
11
Главными и наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы
являются промышленные, транспортные и бытовые выбросы. По особенностям
строения и характеру влияния на атмосферу загрязнители, как правило,
подразделяют на механические и химические. [20]
Из всей массы загрязняющих веществ, которые поступают в атмосферу от
антропогенных источников, 90% составляют газообразные вещества (оксиды серы,
азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов и др.), 10% - твердые и
жидкие вещества.
Тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое
ископаемое топливо, относятся к наиболее мощным источникам выбросов
вредных веществ в атмосферу.
Современная энергетика базируется в основном на использовании таких
горючих ископаемых, как уголь, нефть, природный газ, торф. В зависимости от
типа применяемого топлива существенно меняется состав и количественные
соотношения отдельных видов загрязнения.
Основными продуктами неполного сгорания углеводородного топлива
являются оксиды углерода и соединения серы – органическая, сульфидная
(колчедан), сульфатная сера. Минеральные примеси представляют собой
силикаты, сульфаты, сульфиды, карбонаты, оксиды металлов, фосфаты, хлориды
щелочных металлов. Среди газообразных загрязнений атмосферного воздуха ТЭС
ведущее место занимают оксиды серы. Наиболее высокое содержание данного
соединения отмечается в мазуте. Практически вся сера, содержащаяся в мазутах,
при сжигании превращается в диоксид серы.
Процессы
выплавки
чугуна
и
переработки
его
на
сталь
также
сопровождаются выбросом в атмосферу пыли и различных газов. Выброс пыли в
расчете на 1 т чугуна составляет 4,5 кг, СО 2 – 2,7кг и Мn – 0,5…1кг. Вместе с
доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также
соединения As, Pb, пары Hg и редких металлов, НСN и смолистые вещества.
Вентиляционный воздух, выбрасываемый из термических цехов, обычно
загрязнен парами и продуктами горения масла, аммиаком, циановодородом и
12
другими веществами, поступающими в систему местной вытяжной вентиляции от
ванн и агрегатов для термической обработки. Источниками загрязнений в
термических цехах являются нагревательные печи, работающие на жидком и
газообразном топливе, а также дробеструйные и дробеметные камеры.
Цветная металлургия служит источником загрязнения атмосферы пылью и
газами. Выбросы предприятий цветной металлургии содержат токсичные
пылевидные вещества As, Pb и др., поэтому они особо опасны. При получении
металлов электролизом образуется большое количество газообразных фтористых
соединений. Выброс вредных веществ по отрасли составил 3693,2 тыс. т или 20,4%
от объема выбросов промышленности России.
Угольная
промышленность. Источником
загрязнения
здесь
являются
промышленные отвалы пустой породы, или так называемые терриконы. Внутри
террикона вследствие самовозгорания длительное время идет горение угля и
пирита, сопровождающееся выделением SO2, СО и продуктов возгорания
смолистых веществ (бенз(а)пирен). При горении угля образуются окислы азота,
которые при взаимодействии с углеводородами, находящимися в приземных
слоях атмосферы, образуют озон.
При сжигании каменного угля, кроме газообразных выбросов, образуется
зола. При сжигании зола распределяется на 2 части: одна оседает, остается в
топке, другая выносится через трубы вместе с газами в атмосферу (летучая зола).
Количество летучей золы зависит от метода сжигания угля. Она на 95% состоит
из мельчайших твердых минеральных частичек размером до 5 мкм. В
минеральной части золы содержится 42 – 49% диоксида кремния, 24 – 38%
алюмосиликатов, 10 – 16% соединений железа, кальций, магний и другие. В золе
присутствуют некоторые металлы, которые принято считать канцерогенами (хром,
никель, бериллий, мышьяк) и естественные радионуклиды. [27]
Химическая промышленность. Выбросы в атмосферу происходят при
производстве
кислот
(серной,
соляной,
азотной,
фосфорной
и
др.),
резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, красителей и моющих
13
средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей
(толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинге нефти.
Разнообразием исходного сырья для производства определяется состав
загрязняющих веществ - в основном окись углерода (28% суммарного выброса в
атмосферу), сернистый ангидрид (16,3%), окислы азота (6,8%) и др. В выбросах
содержится аммиак (3,7%), бензин (3,3%), сероуглерод (2,5%), сероводород
(0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), бензол (0,7%), ксилол (0,3%), дихлорэтан
(0,6%), серная кислота (0,3%).
Склады нефтепродуктов являются одним из наиболее распространенных
источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие склады имеются
во всех населенных пунктах. Они сосредоточены на автозаправочных станциях, в
автотранспортных предприятиях, гаражах, постах технического обслуживания
автомобилей.
Промышленность строительных материалов. Основные технологические
процессы в данной отрасли – измельчение и термическая обработка шихт,
полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются
выбросом пыли в атмосферу.
В группу органических загрязняющих веществ входят акрил, нитрил, бензол,
формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, а неорганических - тяжелые металлы
(As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газы (угарный газ, сероводород, оксиды азота и
серы, радон, озон), асбест.
Преимущественно токсическое действие оказывают свинец, кадмий.
Интенсивный неприятный запах имеют сероуглерод, сероводород, стирол,
тетрахлорэтан, толуол. Ореол воздействия оксидов серы и азота распространяется
на большие расстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха входят в
международный реестр потенциально токсичных химических веществ. [30]
В. В. Денисов и В. А. Гутенев отмечают, что помимо прочего на
загрязнение воздуха оказывают влияние ракетные и энергоустановки, н о доля
загрязнений атмосферы от газотурбинных двигательных установок и ракетных
14
двигателей пока незначительна, поскольку их применение в городах и крупных
промышленных центрах ограничено.
Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании
различных видов топлива в энергоустановках,— нетоксичные диоксид углерода и
водяной пар. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества,
такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа,
углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен, несгоревшие частицы
твердого топлива и т. п.
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными
установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при
взлете, при наземных испытаниях в процессе их производства или после ремонта,
при хранении и транспортировании топлива. Состав продуктов сгорания при
работе
таких
двигателей
определяется
составом
компонентов
топлива,
температурой сгорания процессами диссоциации и рекомбинации молекул. При
сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются пары воды,
диоксид углерода, хлор, пары соляной кислоты, оксид углерода, оксид азота, а
также твердые частицы Аl2О3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
При старте ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на
приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая
озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются
числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых
самолетов. [9]
В. М. Полонский утверждает, что 60% газообразных загрязнителей воздуха
выделяет автомобильный транспорт. В состав выхлопных газов карбюраторных и
дизельных двигателей входит до 200 химических соединений, из которых
наиболее токсичны Рb, СО2, NO2, С2Н2, бенз(а)пирен.
Особенностью автомобильного транспорта, как источника загрязнения
воздуха, является:
- рост численности автотранспорта в крупных городах способствует
увеличению выбросов вредных веществ в атмосферу;
15
- автомобиль в отличие от промышленных предприятий и предприятий
теплоэнергетики является движущимся источником загрязнения и его негативное
воздействие распространяется на жилые районы, места отдыха и т.д., охватывая
большие площади;
- автомобильные выбросы распространяются на уровне дыхания человека и
их рассеивание в условиях городской застройки затруднено. [17]
Выхлопные газы содержат более 200 химических веществ, в том числе
продукты неполного сгорания топлива (углекислый газ, альдегиды, кетоны,
углеводороды, в
том числе
канцерогенные, водород, сажу, перекисные
соединения), продукты термических реакций азота с кислородом, за счет чего
образуются оксиды азота, вещества, которые входят в состав топлива (соединения
свинца, диоксид серы).
Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют различные
присадки. В течение многих лет широко применялся тетраэтилсвинец, в
последние годы его использование ограничено и сейчас используют менее
токсичные антидетонаторы. [27]
Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы
являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного
оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на
большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.
Основные загрязнители воздуха жилых помещений - пыль и табачный дым,
угарный и углекислый газы, двуокись азота, радон и тяжелые металлы,
инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли лекарств,
микробы и бактерии. Японские исследователи доказали, что бронхиальная астма
может быть связана с наличием в воздухе жилищ домашних клещей.
Наряду с проблемами загрязнения воздуха, почвы и воды человечество
столкнулось с проблемой борьбы с шумом. Шум - это различные звуки, которые
мешают нормальной жизнедеятельности человека и вызывает неприятные
ощущения. Наиболее мощными источниками загрязнения окружающей среды
являются транспортные средства, технологическое оборудование промышленных
16
и
бытовых
предприятий:
вентиляторные
и
компрессорные
установки,
электротрансформаторы и др.
В своей работе М. А. Макарова пишет о том, что основными источниками
шума являются все виды транспорта (и прежде всего авто - и железнодорожный),
промышленные предприятия и бытовое оборудование (включая звуковую
аппаратуру). Уровень эквивалентного, т.е. общего, шума в ряде производств
достигает 60-70 дБ и более (при норме 40 дБ). На производстве почти все
механизмы создают шум, который распространяется на большие расстояния
(особенно значителен шум на горных работах - от проходческих комбайнов; на
обогатительных фабриках - в цехах крупного и мелкого дробления пород; на
металлургических заводах - в металлопрокатных цехах).
Но следует указать, что благодаря экспериментальным исследованиям,
связанным с ограничением шума, создаваемого индивидуальными средствами
транспорта и воздушными судами, а также частично в результате совершенства
дорог и звукоизоляции зданий, достигнутый ранее уровень транспортного шума
имеет тенденцию к стабилизации. [28]
1.2 Загрязнение почвы
Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки
Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный
слой литосферы — почву, благодаря которой человечество удовлетворяет
основную часть своих потребностей в продуктах питания. Плодородные земли
относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их
восстановления, т. е. формирования плодородного слоя, достаточного для
сельскохозяйственного использования, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет.
По своему положению и свойствам почва фактически является конечным
местом сосредоточения всех природных и антропогенных загрязнений, при этом
последние вносят основной вклад:
17
- теплоэнергетика (угольная пыль, зола, дым, аэрозоли тяжелых металлов –
ртути, мышьяка, свинца, ванадия, газы SO2, SO3, NO2, бенз(а)пирен, фтористые и
мышьяковые соединения, радионуклиды);
- черная металлургия (рудная и железистая пыль, оксиды железа, марганца,
мышьяка, зола, сажа, SO2, SO3, NH3, NO2, НС1);
- цветная металлургия (пыль, пары и оксиды свинца, цинка, кадмия, меди,
мышьяка, ртути, фтора, SO2 и т.д.);
- промышленность строительных материалов (цементная пыль, фтор и др.);
- химическая промышленность (SO 2, SO3, НF, Н2S, НС1, НNO3, NH3,
фтористые соединения, углеводороды, растворители, эфиры, фенолы и др.);
- транспорт (углеводороды, свинец, угольная пыль, зола, СО, SO2, Н2S,
бенз(а)пирен, непредельные углеводороды);
- сельское хозяйство (удобрения, пестициды, ядохимикаты и т.д.);
- нефтеперерабатывающая и нефтедобывающая промышленность (нефть,
нефтепродукты, бенз(а)пирен, серосодержащие соединения и др.);
- атомные электростанции (радионуклиды, йод-131, стронций-90, цезий-137,
плутоний-239, калий-42 и др.).
Загрязнению
почвы способствовали
рост
крупного
промышленного
производства, металлургии, добычи и переработки полезных ископаемых,
развитие топливной энергетики, транспорта, нефтехимической промышленности.
Нерациональное
ведение
сельского
хозяйства,
вынуждающее
применять
чрезмерное количество пестицидов, удобрений и других химикатов, также внесло
свой вклад в загрязнение, изменило концентрацию микроэлементов в почве.
Среди основных загрязнителей почвенной среды указывают на тяжелые металлы,
радионуклиды, пестициды. Тяжелые металлы и радионуклиды представляют
особую
проблему,
так как
они
характеризуются низкой
миграционной
способностью и могут образовывать комплексные и внутрикомплексные
соединения с органическими веществами гумусовой и негумусовой природы.
Поведение пестицидов в почве сложно и различно из-за их большого
разнообразия. Для большинства из них почва служит накопительным резервуаром.
18
Остатки пестицидов могут накапливаться в почвенных организмах, как и тяжелые
металлы, далее по пищевым цепям попадать в растения, зерновые культуры, в
организм животных и человека.
Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в результате:
непосредственного внесения в почву или на нее (удобрения, пестициды);
поступления атмосферных загрязнений в почву (аэрозоли тяжелых металлов,
радионуклиды, летучая зола, газы и др.); поступления загрязнителей в почву с
поверхностными стоками; выпадания загрязнителей в почву с атмосферными
осадками.[11]
Применение минеральных удобрений приводит к аномально высоким
содержаниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора,
фосфора. При поливах сточными водами в почву попадают патогенные
микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества. При этом среди
всех токсичных веществ, попадающих в почву с атмосферными осадками, особое
место занимает сера. Её поступает в почву ежегодно до 20-30 кг\га.
Основные источники загрязнения почвы канцерогенными веществами –
выхлопные
газы
самолетов,
автотранспорта,
выбросы
промышленных
предприятий, тепловых электростанций, котельных. В почву канцерогены
поступают вместе с крупно- и среднедисперсными частицами пыли, при утечке
нефти или продуктов её переработки. Интенсивность загрязнения ими колеблется
в значительной степени, что зависит от мощности источника загрязнения и других
факторов. Основной источник поступления в почву свинца – выхлопные газы
автомобилей. Важным источником загрязнения почв могут быть также и
излучения.
Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной
металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения
на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами,
нефтепродуктами, соединениями фтора и другими токсичными веществами.
Н. И. Николайкин считает, что одним из видов антропогенного воздействия
на почву является усиление (ускорение) процессов водной и ветровой эро-
19
зии. Эрозия — процесс разрушения и переотложения почвенных частиц
воздушными или водными потоками. Эрозия почвы происходит и в естественных
условиях, однако она значительно ускоряется вследствие антропогенного
воздействия на эко системы, выражающегося в чрезмерной и неправильной распашке земли, в том числе без учета рельефа, сведения лесов, непроведения
противоэрозионных агрохимических мероприятий. В зависимости от причин
возникновения этого процесса различают ветровую, водную и техногенную
эрозию. Водная эрозия может быть плоскостной, при которой разрушается поверхностный слой почвы, и линейной, вызывающей процесс разрушения
почвенного профиля в глубину и почвообразующих пород.
Ущерб плодородию почв наносят и нерегулируемые ливневые осадки и
паводки, ненормированный выпас скота, распашка целинных и залежных земель,
проводимая без учета возможной эрозии. За год с сельскохозяйственных угодий
только вода уносит почти 3 млрд т плодородной земли. Большая часть унесенного
слоя оседает в реках, озерах и искусственных водоемах, что наносит ущерб
водным биоценозам. Большие территории ранее плодородных целинных земель,
освоенные под пашню, становятся бесплодными из-за неправильной обработки.
Оставаясь лишенными на длительное время какой-либо растительности, эти
земли оголены ветрами, унесшими верхний гумусовый слой.
Значительно
снижает
плодородие
почв
их засоление —
повышение
содержания легкорастворимых солей. Оно может быть вызвано, например,
привнесением солей грунтовыми и поверхностными водами. Наиболее часто
засоление вызывается нерациональной системой орошении. Почвы считаются
засоленными при содержании в них более 0 , 1 % по массе солей, токсичных для
растений. Засолению почвы на больших площадях способствует строительство
водохранилищ, вызывающее повышение уровня грунтовых вод. [14]
По словам Протасова В. Ф. в России серьезную экологическую опасность
представляют отходы производства и потребления. В настоящее время в России
нет ни одной организации, которая отвечала бы за утилизацию и уничтожение
отходов в городах и регионах. Количество отходов разного происхождения в
20
России
стремительно
нарастает,
особенно
в
городах,
и,
по-видимому
кардинального технического решения этой проблемы пока нет. Ежегодно в
Российской Федерации образуется до 7 млрд. т отходов, а используется не более 2
млрд. т. В отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. т твердых отходов, в
том числе токсичных и содержащих канцерогенные вещества.
Из-за
недостатка
полигонов
для
складирования
и
захоронения
промышленных отходов широко распространена практика вывоза промышленных
отходов в места неорганизованного складирования (несанкционированные
свалки). Под свалки изъято из сельскохозяйственного оборота более 250 млн. га
земель. В настоящее время в России лишь незначительное число предприятий
(полигонов) по обезвреживанию и захоронению токсичных производственных
отходов
(ТПО)
отвечает
предъявляемым
требованиям,
а
оборудование,
предназначенное для этих целей, практически не выпускается.
Особую опасность представляют радиоактивные отходы, накопленные в
результате прошлой деятельности предприятий ядерного топливного цикла, а
также научных центров и медицинских учреждений.
Земли площадью более 60 тыс. га заняты отвалами пустой породы и
шламом, которые образовались при добыче и переработке урановых и ториевых
руд и содержат естественные радионуклиды. На атомных электростанциях страны
находится на хранении часть отработанного топлива, жидких и отвержденных
отходов. Серьезную опасность по загрязнению окружающей среды представляют
твердые бытовые отходы.
На территории России ежегодно образуется более 130 млн. м3 твердых
бытовых отходов, из них перерабатывается промышленными методами только
3,5%, а остальное вывозится на полигоны и свалки, часто несанкционированные.
[19]
Не менее важную роль в ухудшении состояния почв играет и обезлесенье.
Многие территории, оставшиеся без леса в результате вырубки или пожаров,
становятся пустыней, так как утрата деревьев приводит к тому, что тонкий
плодородный слой почвы с легкостью вымывается осадками. Эрозия почвы,
21
развивающаяся после вырубки, приводит к наводнениям, так как ничто не может
задержать потоки воды. К потопам приводит нарушение уровня подземных вод,
так как гибнут корни деревьев, питающиеся ими.
Массовая вырубка леса уменьшает адгезию почвы, что может приводить к
эрозии почв, разрастанию оврагов, к затоплениям и оползням, то есть к потерям
ценности сельхозугодий и территорий, пригодных для освоения человеком. Лес с
поверхности листьев испаряет очень много воды. Если уничтожить лес, то
влажность воздуха понизится, а влажность почвы увеличится, что может
спровоцировать образование болот.
Но самым важным является то, что в результате вырубки и уничтожения
лесной подстилки уменьшается количество азота в почве, а также при сплошной
рубке деревьев с 1 га вывозится 250-400 кг азота, 250-300 кг калия, 120-150 кг
фосфора. Потери азота восстанавливаются в биогеоценозе за счет процесса
азотфиксации и поступления азота аммиака с осадками через 50 лет, потери
кальция и магния восстанавливаются за значительно больший промежуток
времени. [26]
1.3 Загрязнение гидросферы
Гидросфера — это совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных,
почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных. Вследствие высокой
подвижности воды проникают повсеместно в различные природные образования.
Они находятся в виде паров и облаков в земной атмосфере, формируют океаны и
моря, существуют в замороженном состоянии в высокогорных районах
континентов и в виде мощных ледяных панцирей покрывают полярные участки
суши. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя
подземные воды. К тому же, вода способна растворять в себе многие вещества,
являясь естественным раствором.
Ю. В. Новиков отмечает, что Россия обладает одним из самых высоких
водных потенциалов в мире — на каждого жителя России приходится свыше
30000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения
около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого
22
водоснабжения, в результате около половины населения потребляет загрязненную
недоброкачественную воду.
Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями,
которые разделяют с учетом их биологических и физико-химических свойств на
группы. К первой группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и
находящиеся там в молекулярном или ионном состоянии. В природной воде
могут присутствовать в растворенном виде различные газы (кислород, азот,
диоксид углерода, сернистый газ и др.), а также растворимые соли (натрия, калия,
кальция, аммония, алюминия, железа, магния, марганца и др.). Вторая
группа примесей — те, что образуют с водой коллоидные системы и взвеси.
Коллоидные системы образуются из практически нерастворимых веществ. В
коллоидном состоянии могут находиться вещества минерального и органического
происхождения. При длительном отстаивании частицы песка, глины, образующие
в воде взвеси, способны осаждаться. [15]
Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение
физических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски,
появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического
состава воды, в частности появление в ней вредных веществ; появление
плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде
количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление
поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление новых
бактерий, в том числе и болезнетворных.
На качественный и количественный состав вод в водоемах оказывает
влияние: 1) миграция химических загрязнений из атмосферы; 2) поступление
загрязняющих
веществ
в
водоемы
с
бытовыми,
промышленными
и
сельскохозяйственными стоками; 3) поверхностный сток (дождевые, талые воды).
К загрязнениям биологического характера относятся бактерии, вирусы,
водоросли, простейшие, черви и т. д.
С.
В.
Белов
считает,
что
среди
антропогенных
загрязнителей
воды наибольшую опасность представляют химические органические соединения:
23
нефть и ее производные, синтетические поверхностно-активные вещества,
синтетические моющие средства, фенол, формальдегид, пестициды и пр. Общая
масса основных антропогенных загрязнителей гидросферы достигла 15 млрд. т в
год. Большая часть этих загрязнителей приходится на реки, где средняя их
концентрация достигла 400 мг/л. [4]
Суммарный
объем
загрязненных
сточных
вод,
сбрасываемых
в
поверхностные водные объекты России, распределяется между жилищнокоммунальным
хозяйством
(51%),
промышленностью
(35%)
и
сельским
хозяйством (13%).
Наибольшая
нагрузка
из
крупных
речных
бассейнов
как
по
водопотреблению, так и по загрязнению приходится на Волгу, Днепр, Дунай и
Рейн в Европе; Урал, Миасс, Исеть, Тобол на Урале. Объем хозяйственных стоков
в реки европейской части России, Белоруссии, Украины и Средней Азии
увеличился в 5 раз. Все большая опасность загрязнения грозит и уникальному
озеру Байкал.
К одному из видов загрязнения природных вод относится и тепловое
загрязнение. Промышленные предприятия, электростанции нередко сбрасывают в
водоемы (водохранилища) подогретую воду, приводящую к повышению в них
температуры. В водоемах с повышением температуры уменьшается содержание
кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается
биологическое равновесие, происходит смена видового состава организмов,
например, водорослей. С повышением температуры в загрязненной воде
наблюдается бурное размножение болезнетворных вирусов и микроорганизмов.
Однако не меньшую проблему создают промышленнные и коммунальные
канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные
агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм,
попадание в водоемы с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнений.
Сточные воды – это воды, отводимые после использования в бытовой и
производственной деятельности человека.
24
Загрязнения, поступающие в сточные воды, можно условно разделить на
несколько групп. Так, по физическому составу выделяют нерастворенные,
коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения делятся на
минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Минеральные представлены песком, глинистыми частицами, частицами
руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот и щелочей и другими
веществами.
Органические
загрязнения
подразделяются
по
происхождению
на
растительные, животные, химические вещества. Растительные органические
соединения представляют собой остатки растений, плодов, растительного масла и
пр. Загрязнения животного происхождения – это физиологические выделения
людей и животных, останки животных, клеевые вещества.
Годовой
объем
промышленных
коммунально-бытовых
и
сельскохозяйственных стоков в мире достиг 6,7%, или около 2,5 тыс. км
естественного речного стока на планете, а по наличию примесей в воде
практически сравнялся с ним. Антропогенные загрязнения воды по сравнению с
природными водами (растворы и взвеси) более опасны и во много раз сильнее
снижают ее качество. [18]
Дополнительным источником загрязнения рек в черте городов являются речные
снегосвалки. Так постановлениями правительства Москвы от 15.11.91 № 809 "О
готовности служб городского хозяйства к уборке территорий г. Москвы в зимний
период" разрешен вывоз на речные снегосвалки снега, собранного с территорий
города. Этими же постановлениями был определен перечень мест (всего 24) для
"сухого"
складирования
снега
по
округам
города.
Данные
отводы
с
Москомприроды согласованы не были. На всех снегосвалках, расположенных на
реке Яузе, в пробах снега отмечена повышенная концентрация хлоридов - от 1,2
до 16,4 ПДК. Объем загрязненного грунта, изъятого при дноуглубительных
работах в районах снегосвалок на реках Москве и Яузе, составил 200,0 тыс. куб.
м.; 60,6 куб. м грунта вывезено на полигон "Тимохово". Таким образом, сброс
загрязненного снега, собранного с территорий города, приводит к загрязнению
25
рек Москвы и Яузы различными вредными веществами. Положение усугубляется
еще и использованием песко-солевых смесей выше установленных норм. Таким
образом, поверхностные воды, используемые для питьевых целей г. Москвы,
подходят к водопроводным станциям уже загрязненными.
Грунтовые воды
Важным источником пресной воды в ряде регионов России являются
подземные воды. Однако подземные воды в последние годы так же подвергаются
техногенному заражению из-за сильного загрязнения земли и наземных водотоков.
Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них непригодна для питья.
В настоящее время основными источниками загрязнения грунтовых вод
признаны:
- неправильно устроенные свалки и другие хранилища ядовитых веществ,
откуда они могут просачиваться в грунтовые воды;
- протекающие подземные резервуары и трубопроводы.
- пестициды и удобрения, применяемые на полях, газонах, в садах;
- соль, которой посыпают дороги при гололеде;
- мазут, применяемый на дорогах для связывания пыли;
- излишки применяемых в хозяйстве сточных вод и канализационного ила;
- утечки при транспортировке.
Hеприспособленные
представляют
собой
хранилища, а также использование пестицидов
наиболее
распространенные
источники
угрозы
для
грунтовых вод.
Огромную проблему при загрязнении грунтовых вод создают некоторые
ядохимикаты, с трудом выявляемые из-за их очень низких концентраций, но
способные постепенно накапливаться в организме, вызывая многочисленные
расстройства здоровья, в том числе рак. Большинство из них относятся к тяжелым
металлам или синтетическим органическим соединениям.
Тяжелыми металлами называют химические элементы-металлы, у которых
в чистом виде высокая плотность, например свинец, олово, мышьяк, кадмий,
26
ртуть, хром, медь, цинк. Они широко используются в промышленности, однако
чрезвычайно ядовиты.
Из
синтетических
галогенированные
органических
углеводороды.
соединений
Самыми
наиболее
распространенными
опасны
являются
хлорированные углеводороды. Их часто применяют при изготовлении пластмасс
(поливинилхлорид,
ПВХ),
пестицидов,
растворителей,
электроизоляции,
пламягасящих веществ и многих других изделий.
На состояние подземных вод также влияет наличие свалок на территории.
Оно проявляется в первую очередь в резком увеличении минерализации вод и
росте показателей, связанных с поступлением легкоокисляющихся органических
веществ (цветность, содержание ионов аммония и т.д.), происходит загрязнение
вод нефтепродуктами, в воды поступает большинство микроэлементов 1-3 класса
опасности.
Техногенное загрязнение подземных вод чаще всего бывает локальным. Под
его воздействием в водоносных системах образуются ореолы и потоки
загрязнения. На определенных условиях качество пресных вод ухудшается в
результате аккумуляции в них фтора и стронция. Появление их в водах с
концентратами, превышающими ПДК, наблюдается там, где и вмещающие
породы ими обогащены, а в катионном составе вод преобладает натрий. Кальций
способствует осаждению стронция и фтора из вод, а натрий, наоборот, переводит
их в растворенное состояние. [22]
Нефтяное загрязнение широко распространено и весьма устойчиво.
Загрязнение подземных вод при добыче нефти происходит не только в результате
ее разлива, но также и при откачке попутных вод, закачке вод для поддержания
пластового давления и других причин. Поступление нефти и нефтепродуктов на
земную поверхность чаще всего оказывается случайным и спонтанным
(фонтанирование скважин, разрыв трубопровода, аварии на транспорте и т. д.).
Более длительным и регулярным оно бывает на участках протечки нефтяных
резервуаров, перекачки топлива, заправочных станциях, аэродромах и др.
Наибольшей растворимостью в воде обладает бензин, нефть, дизельное топливо и
27
керосин. В нефти установлено более 450 индивидуальных соединений, 95% из
них являются углеводородными (предельные
углеводороды или
алканы,
ароматические углеводороды и органические кислоты). Неуглеводородные
соединения представлены производными серы, азота, кислорода. В нефти
обнаружено 30 элементов металлов и 20 элементов неметаллов. Из металлов
наибольшее значение имеют ванадий, никель, железо, кадмий, цинк, фтор, хром,
медь, марганец. Отсюда видно насколько широк диапазон загрязнения, который
может возникать в подземных водах при проникновении в них нефтепродуктов.
Радиоактивное загрязнение подземных вод может иметь как естественное,
так и техногенное происхождение. Естественная зараженность подземных вод
связана с водовмещающими породами. Техногенное загрязнение подземных вод
радиоактивными веществами связано, в основном, с испытаниями ядерного
оружия в военных и мирных целях, переработкой ядерного сырья, штатными и
аварийными выбросами при эксплуатации АЭС, хранением, транспортировкой и
переработкой радиоактивных отходов. [12]
В подземных водах могут быть обнаружены возбудители инфекционных
заболеваний (брюшного тифа, холеры, чумы и др.), которые попадают в
водоносные горизонты со сточными водами, проникают из могильников и
другими путями.
Тепловое загрязнение подземных вод чаще всего связано с деятельностью
электростанций, особенно атомных, и энергоемких производств, а также нагретых
трубопроводов
и
буровых
скважин
и
сопровождается другими
видами
загрязнений: химическим, микробиологическим, радиоактивным, что приводит к
крайне нежелательным экологическим последствиям. В этих районах создается
своеобразный микроклимат, образуются контрастные тепловые
аномалии,
захватывающие грунтовые воды, сбрасываются большие объемы горячих и
теплых вод.
28
1.4 Влияние городской среды на здоровье населения
Рост численности населения, развитие промышленности, науки и техники
привели к значительной концентрации населения на отдельных территориях.
Многие когда-то незначительные поселения превратились в мегаполисы с сильно
измененными условиями среды обитания. Учитывая большую концентрацию
людей на ограниченном пространстве, создается ряд биологически и социально
аномальных условий существования человека.
Антропогенные факторы среды возникают в результате хозяйственной
деятельности человека. Чаще всего под ними понимают различные виды
загрязнений окружающей среды, поскольку они имеют довольно отчетливые
проявления в изменении функционального состояния организма. Так, при
превышении предельно допустимых концентраций химических веществ в
атмосфере в полтора раза регистрируют достоверные сдвиги иммунологических,
биохимических и физиологических параметров, а при двух-, трехкратном
превышении предельно допустимых норм отмечают статистически значимые
сдвиги показателей острой заболеваемости. Кроме того, данные многих
исследований
свидетельствуют
о
связи
различных
заболеваний
даже
с
незначительным загрязнением окружающей среды.
Например, выявлена зависимость между заболеваниями нервной системы и
органов чувств и содержанием в воздухе угольной пыли, нарушениями зрения и
концентрацией соединений фтора, наличием окиси марганца и аллергическими
заболеваниями. Следует отметить, что химическое воздействие, обусловленное
массовым
загрязнением
деятельности
человека,
природной
является
среды
наиболее
продуктами
хозяйственной
распространенной
формой
антропогенного воздействия.
Хотя наиболее высокий уровень загрязнений характерен для начальных
стадий урбанизации и индустриализации, а принимаемые природоохранные меры
во многих странах несколько улучшили ситуацию, увеличение бытовых
загрязнений (в частности, из-за использования газа в бытовой технике для
отопления, приготовления пищи повысился выброс вредных соединений, таких
29
как NО2 и др.) и подверженность действию вредных веществ на рабочем месте (от
одной трети до половины всех работающих в мире трудятся в условиях высокого
содержания пыли и дыма в воздухе) способствуют развитию хронических
заболеваний дыхательных путей.
Начальные стадии воздействия чужеродных веществ (ксенобиотиков)
довольно хорошо известны. Проникая в организм, ксенобиотики активно
адсорбируются на поверхности клеток, транспортируются через клеточные
мембраны, а затем аккумулируются в разных органах и тканях, оказывая
воздействие на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях.
веществ
в
организм
приводит
к
мобилизации
дыхательной
Попадание
системы,
обеспечивающей активное выведение химических веществ.
По данным Протасова В. Ф. , представленным в его книге Экология,
здоровье и охрана окружающей среды в России,
продукты сгорания и
выбросы выделяются в атмосферу в виде частиц и суспензий. В момент вдоха
загрязняющие вещества поступают в организм через рот и нос. Газы (SО2, NО2, О3,
СО), чем менее растворимы, тем глубже проникают в организм. Некоторые газы
(SО2) адсорбируются на пылевых частицах и с ними попадают в дыхательные
пути. Это приводит к нарушению респираторных функций, поскольку вызывают
раздражение слизистых верхних дыхательных путей и бронхов. Раздражение
может спровоцировать выброс гистаминов, что, в свою очередь, приводит к
сужению бронхов.
Одним из основных факторов физиологических сдвигов и структурных
изменений в легких считают серную кислоту (H2SО4). Полагают, что кислые
аэрозоли осложняют функционирование дыхательных путей. Суспензии твердых
частиц, попадающие в глубокие отделы легких, оказывают цитотоксический
эффект в системе аэроэпителиального барьера, вызывают гипоксию из-за
образования НbСО, к которой наиболее чувствительны сердце и головной мозг.
Влияние H2SO4 усиливается присутствием в атмосферном воздухе таких веществ,
как SО2, NО2, О3. Так, H2SO4 вместе с SO2 могут быстрее вызывать бронхоспазм и
ухудшать проходимость дыхательных путей.
30
Неблагоприятный эффект на состояние здоровья человека оказывает
и озон (О3), образующийся в нижних слоях атмосферы под влиянием солнечного
излучения из оксидов азота и углеводородов, выбрасываемых автотранспортом и
промышленностью. Есть данные о том, что озон в концентрациях 400–500 частиц
на
миллиард
вызывает
воспалительные
процессы,
поражает
слизистые
дыхательных путей, что также ослабляет дыхательную функцию легких.
Вредные
воздействия
Так, полициклические
оказывают
ароматические
и
другие
загрязнители
углеводороды способствуют
воздуха.
развитию
астматических приступов, отека легких, связывают гемоглобин в крови. Помимо
этого, они оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм. Свинец
и его производные, проникая в кровь и костную ткань, включаются в процессы
обмена и приводят к нарушению внутренней среды организма. Из-за сходства
механизмов отложения и переноса они влияют на внутриклеточные процессы,
опосредованные ионами кальция. Кроме того, свинец понижает активность
альвеолярных макрофагов легких и таким образом снижает защитные функции;
вызывает функциональные половые расстройства, нарушая синтез и транспорт
половых гормонов.
Атмосферное загрязнение в первую очередь влияет на сопротивляемость
организма,
результатом
снижения
которой
становится
повышенная
заболеваемость, а также другие физиологические изменения организма. По
сравнению с другими источниками химического загрязнения (пища, питьевая
вода) атмосферный воздух представляет собой особую опасность, поскольку на
его пути нет химического заслона, подобного печени при проникновении
загрязняющих веществ через желудочно-кишечный тракт. [19]
В.В. Снакин упоминает, что основными источниками загрязнения почвы
служат утечки химических веществ, оседание на почву присутствующих в
воздухе загрязнителей, чрезмерное использование химикатов в сельском
хозяйстве, а также неправильное складирование, хранение и захоронение жидких
и твердых отходов.
31
Находящиеся в воздухе, растительном покрове и почвенном слое тяжелые
металлы проникают в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный
тракт, кожу. При этом они могут накапливаться в тканях организма, например в
фиброцитах. Это приводит к снижению эффективности защитных систем
организма и нарушениям функций ферментных систем. Так, при очень высоком
уровне поступления в организм железа, меди, цинка, кобальта, хрома кости
становятся хрупкими, происходят болезненные изменения коронарных сосудов.
Избыток никеля и кадмия способствует
появлению
кожных
заболеваний
и
злокачественных новообразований. Помимо этого, кадмий, накапливаясь в почках,
вызывает потерю организмом кальция, т. е. приводит к изменению обмена
минеральных веществ. [1]
Не менее опасные изменения могут вызывать и скапливающиеся в почве
вредные вещества, особенно при их большом содержании. Так, по некоторым
оценкам, ежегодно в мире от отравлений пестицидами страдает до 1 млн человек.
Острые
отравления
некоторыми
пестицидами
(фосфорорганическими,
карбонатными) могут проявляться в изменениях со стороны деятельности
центральной нервной системы.
В целом по России загрязнение почвы
пестицидами составляет около 7,25%.
Причиной каждой третьей смерти ребёнка на Земле является загрязнение
воды. По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) вода содержит
13 тысяч потенциально токсичных элементов. Тяжелые металлы, находящиеся в
воде (свинец, ртуть, кадмий, цинк, никель, хром) вызывают атеросклероз,
полиневрит, гипертонию, поражение костного мозга, потерю остроты зрения
Радиоактивные
онкологическим
уран,
плутоний,
заболеваниям,
торий,
стронций,
генетическим
цезий
изменениям,
приводят
к
ослаблению
иммунитета, врожденным порокам. Азот и фосфор, попав в организм человека,
подтачивают его иммунитет, а также вызывают рост в водопроводных
коммуникациях и артезианских скважинах сине-зеленых водорослей, плохо
поддающихся фильтрации и вырабатывающих токсины. С питьевой водой в
32
организм человека могут попасть болезнетворные микробы, возбудители многих
инфекционных заболеваний.
Повышенное содержание железа в воде (более 0,3 мг/л) в виде
гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, органических комплексных соединений
или в виде высокодисперсной взвеси придает воде неприятную краснокоричневую окраску, ухудшает её вкус, вызывает развитие железобактерий. При
употреблении для питья воды с содержанием железа выше норматива человек
рискует приобрести различные заболевания печени, аллергические реакции, др.
Повышенное содержание марганца в воде оказывает мутагенное действие
на человека. Присутствие марганца в питьевой воде может вызывать накопление
отложений в системе распределения.
Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот
(хлориды и сульфаты). Они придают воде соленый и горько-соленый привкус.
Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочнокишечного тракта. Вода, в 1 л которой хлоридов больше 350 мг, а сульфатов
больше 500 мг, считается неблагоприятной для здоровья.
Наличие в воде сульфидов (сероводорода) оказывает на человека
токсическое действие и вызывает раздражение кожи. Сероводород ядовит для
живых организмов.
По санитарным нормам любая вода, которая течет из крана, должна
отвечать стандартам питьевой воды. Однако эти нормы далеки от качества
горячей воды. В момент подачи горячей воды со станции температура составляет
130 градусов. Такую жару, естественно, не выдержит ни один микроб. Однако на
своем пути, по ржавым и сносившимся теплосетям, жидкость не только
насыщается живыми и очень вредными микроорганизмами, но и химически
опасными веществами. В первую очередь - это железо, свинец, мышьяк, хром,
ртуть. Главную угрозу, в первую очередь для здоровья волос и кожи,
представляет активный хлор, который при высоких температурах образует в воде
крайне ядовитое вещество - диоксин. Скапливаемые в горячей воде микробы и
микроэлементы губительны для поврежденных участков кожаного и волосяного
33
покрова. Кожные болезни и заболевания волос во многом становятся серьезной
проблемой благодаря попаданию в пораженные участки патогенных веществ. [21]
Е. П. Гора отмечает, что ухудшение экологического состояния окружающей
среды влияет на демографические параметры, такие как смертность и
рождаемость. Так, по результатам ряда исследований установлена зависимость
между качеством окружающей среды, в частности загрязнением атмосферы, и
некоторыми демографическими параметрами (смертность, детская смертность,
число переселившихся в другие районы по состоянию здоровья, процент
недоношенных детей, частота выкидышей, число абортов и др.). Например, на
территории Киевской области установлено снижение коэффициента рождаемости
более чем на четверть, в то время как смертность в период с 1975 по 1992 год
возросла на 22,5 % на фоне серьезных нарушений экологии окружающей среды.
Особо отмечается влияние загрязненной среды обитания на рост детской
смертности и числа недоношенных детей. [6]
Согласно данным Росстата с 2010 года хоть и наблюдается увеличение
рождаемости, но при этом количество людей пожилого возраста всё ещё
преобладает, достигая 11 000. Также наблюдается увеличение подростковой
заболеваемости и вследствие смертности, что приводит к уменьшению количества
жителей от 15 до 19 лет. Кроме того, согласно подсчётам Росстата в нашей стране
число женщин превышает количество мужчин. Также сейчас не видно сильного
уменьшения численности населения в городах, поскольку в последнее время
максимально увеличился приток людей из сельской местности. В результате этих
внутренних миграций поддерживается стабильность численности городского
населения.
1.5 Охрана городской среды
Охрана окружающей среды – это система научных знаний и комплекса
государственных, международных и общественных мероприятий, направленных
на рациональное использование, охрану и восстановление природных ресурсов,
на сохранение биологического разнообразия, на защиту окружающей среды от
загрязнения и разрушения для создания оптимальных условий существования
34
человеческого
общества,
удовлетворения
материальных
и
культурных
потребностей ныне живущих и будущих поколений.
Основные задачи охраны окружающей среды:
1. Рациональное использование природных ресурсов;
2. Защита природы от загрязнения;
3. Сохранение биологического разнообразия.
По словам Калмыкова С. И. основной целью охраны окружающей среды является
улучшение здоровья населения, сохранение и улучшение природных условий в
процессе
природопользования,
последовательное
сокращение
источников
загрязнения, а также непрерывный контроль за состоянием окружающей среды и
влияющими на нее факторами при различных видах деятельности человека.
В
связи
со
сложившейся
ситуацией
необходимо
не
только
совершенствование существующих, но и принятие новых нормативных правовых
актов.
Это
позволит
обеспечить
решение
рассматриваемой
проблемы,
использовать научный подход в законотворчестве, а также будет способствовать
возрождению интереса граждан и общества к улучшению и поддержанию
экологического правопорядка в городских населенных пунктах. [13]
Выявлено, что неблагоприятная экологическая ситуация, сложившаяся в
городских населенных пунктах, представляет собой существенную долю проблем
экологии страны в целом, так как она затрагивают значительную часть населения
Российской Федерации (почти 70%) и негативно сказывается на здоровье жителей
городов. Для улучшения качества их жизни, условий труда и отдыха необходимо
выработать основные направления совершенствования правовой охраны в
рассматриваемой области. В первую очередь следует разработать и применить
правовые нормы, регламентирующие действия физических и юридических лиц в
сфере
обеспечения экологической
безопасности
городского населения и
благоприятной окружающей среды в городах. Такого рода совершенствование
экологического законодательства возможно двумя путями:
а) с помощью Федерального закона «Об охране окружающей среды в
городских населенных пунктах»;
35
б) с помощью дополнений имеющихся федеральных законов и законов
субъектов Российской Федерации главами (разделами) об охране почв, вод,
атмосферного воздуха, растительности в городских населенных пунктах.
Известно, что необходимым инструментом достижения устойчивого
развития городов должна стать государственная экологическая политика,
обязательно учитывающая условия обеспечения благоприятной окружающей
среды в городских населенных пунктах, защиту экологических прав граждан.
Наиболее эффективными мерами по обеспечению охраны окружающей
среды в городах являются: разработка и внедрение различных экологических
программ,
взаимоувязанных
экологического
контроля;
экологического
аудита,
с
бюджетом;
осуществление
законодательное
экологического
всех
урегулирование
страхования
и
видов
проведения
экологической
сертификации, а также восстановление механизмов осуществления экологической
экспертизы.
Реализация
указанных
мер
позволит
стабильно
снижать
антропогенное воздействие на окружающую среду городов.
Доказано, что одним из важнейших направлений охраны окружающей
среды в городских населенных пунктах является экономическое стимулирование
и, в частности, упорядочение платежей за загрязнение окружающей среды в
городах. Анализ сложившейся ситуации показывает, что предприятиям гораздо
выгодней загрязнять окружающую
среду, а не вкладывать
средства
в
природоохранные мероприятия. Размеры действующих нормативов платы за
загрязнение окружающей среды занижены, в связи с этим требуется их изменение
в сторону увеличения с одновременным учетом фактора инфляции, особенно в
кризисной экономической ситуации. Предлагается восстановить и законодательно
закрепить систему экологических бюджетных фондов, аккумулирующих средства
на проведение природоохранных мероприятий в городах.[25]
Основными источниками загрязнения воздуха жилых территорий являются
промышленные
транспорт.
предприятия,
Состояние
располагается
жилая
отопительные
воздушного
застройка,
в
котельные
бассейна
и
автомобильный
территорий,
значительной
мере
на
которых
предопределяется
36
функционально-планировочной организацией территории города, разработанной
на стадии генерального плана. Для снижения воздействия предпри ятий,
загрязняющих вредными выбросами атмосферу, создаются санитарно-защитные
зоны между селитьбой и промышленными предприятиями, шири на которых
определяется санитарными нормами и правилами. Принятые решения по
взаимному расположению селитебных и промышленных рай онов уточняются на
стадии проектов детальной планировки и проектов застройки. По требованию
эксплуатационных организаций при соответствующем обосновании и поддержке
органов санэпиднадзора нормативная ширина санитарно-защитной зоны может
быть увеличена при расположении промышленных предприятий с наветренной
стороны по отношению к эксплуатируемым жилым территориям.
С. В. Белов предлагает в целях снижения загрязнения атмосферного воздуха
отопительные котельные, работающие на твердом и жидком топливе, необходимо
переводить на газ и предусматривать их вынос с жилых территорий в
коммунальные районы при проведении реконструкции жилых микрорайонов и
кварталов.
Значительную долю (до 87%) загрязнения атмосферного воздуха в пределах
жилых территорий вносит автотранспорт. Для защиты населения от воздействия
выхлопных
газов
автомобильного
транспорта,
передвигающегося
на
прилегающих к жилым территориям магистралям, можно рекомендовать
мероприятия административно-организационного (запрещение или ограничение
движения и, в частности, грузового), инженерно-транспортного (организация
непрерывного движения) и градостроительного характера (устройство п ыле- и
газозащитных зеленых полос вдоль напряженных транспортных артерий).
Непросматриваемые полосы древесно-кустарниковых насаждений, устойчивых к
воздействиям выхлопных газов автомобилей и пыли, существенно (до 10%)
снижают уровень загазованности примагистральных территорий. [3]
Следует учитывать, что массовая парковка и хранение автомобилей на
придомовых территориях особенно ухудшает состояние приземного (до 2 м) слоя
атмосферы, что пагубно сказывается на здоровье детей и престарелых,
37
значительную часть своего времени проводящих возле дома. Основными экологоориентированными
мероприятиями
в
этом
случае
могут
стать
меры
административного характера, запрещающие парковку и предложения по
строительству подземных, многоярусных гаражей, позволяющих решить эту
проблему.
На зашумленность межмагистральных территорий, в пределах которых
располагаются жилые территории, в значительной части оказывают приемы, их
планировки и застройки. Зонирование застройки по отношению к источнику
шума с организацией вдоль транспортной магистрали в первом эшелоне
учреждений культурно-бытового, торгового и коммунального назначения,
административно-хозяйственных предприятий позволяет снизить уровень шума
на 10 — 25 дБА и разместить в пределах зоны акустического комфорта с уровнем
шума до 55 дБА значительную часть жилых зданий, детские дошкольные и
школьные учреждения.
В. А. Хомич считает, что целью охраны городских земель необходим
комплекс различных мер, прежде всего, принятие Федерального закона «О
почвах», соблюдение санитарных правил на территориях городов, промышленных
площадок, решение вопросов сбора и обезвреживания промышленных и бытовых
отходов. Важнейшей мерой охраны земель в городских населенных пунктах
является их рациональное использование, в частности применение такого
инструмента, как зонирование. [23]
38
Таблица 2 - Численность населения
ЧИСЛЕННОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ
Годы Всё
население, в том числе
В
млн.человек
общей
численности
населения, процентов
городское сельское городское
сельское
2010
142,9
105,3
37,6
74
26
2011
142,9
105,4
37,5
74
26
2012
143,0
105,7
37,3
74
26
2013
143,3
106,1
37,2
74
26
2014
143,7
106,6
37,1
74
26
2015
146,3
108,3
38,0
74
26
2016
146,5
108,6
37,9
74
26
2017
146,8
109,0
37,8
74
26
2018
146,9
109,3
37,6
74
26
Значительную роль в жизни каждого города играют водные объекты.
Однако многие крупные реки, по берегам которых расположены многочисленные
населенные пункты, относятся к категории загрязненных. Каждый второй житель
РФ использует питьевую воду, не соответствующую гигиеническим требованиям.
В создавшихся условиях необходимо применение передовых технологий по
обеззараживанию
воды, прокладка новых
водопроводов, финансирование
водоохранных мероприятий, но главное - это обеспечение непрерывного контроля
качества воды.
Согласно данным Росстата, представленным в Таблице 2 численность
населения на сегодняшний день увеличивается, но это объясняется, во-первых,
внутренними миграциями из сельской местности в города, а во-вторых,
увеличением взрослого населения. В любом случае, количество населения
достаточно высоко, несмотря на экологические проблемы. [29]
39
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Оценка загрязнения атмосферного воздуха
Определение запыленности воздуха
Вблизи дороги и — для контроля — в удалении от нее выбирают по 5
деревьев одной породы. На высоте 1 — 1,5 м со стороны дороги с каждого дерева
срывают по 10 листьев и помещают в чистую стеклянную банку с крышкой. В
другую банку таким же образом собира-134 ют листья с контрольных деревьев,
растущих вдали от дороги. Места взятия проб отмечают на карте микрорайона.[5]
Листья в банках заливают дистиллированной водой, затем тщательно
смывают пыль с поверхности каждого листа. Воду фильтруют и взвешивают
массу осадка после сушки. Полученный результат дает массу пыли на обмытой
поверхности.
Для определения поверхности обмытых листьев берут 5 листочков, лучше
разных по размеру, протирают их от воды и обводят каждый из них на бумаге.
Затем вырезают по контуру и взвешивают вырезанные проекции листа. Из той же
бумаги вырезают квадрат 10x10 см и взвешивают его. Рассчитывают поверхность
обмытых листьев по формуле:
S=М1 · П1 / 5 · М 2 (дм2)
где M1 — масса бумаги, вырезанной по контурам 5 листьев; М 2 — масса 1
дм2 бумаги;
П1— количество обмытых листьев.
После этого можно определить, сколько пыли осаждается на 1 кв. м
поверхности листвы, а зная точное время накопления пыли (от последнего
сильного дождя до момента исследований), можно подсчитать среднюю скорость
осаждения пыли за сутки(г / м2 · сут):
V = m · 100 / S · t
где m — масса пыли, г; S — поверхность обмытых листьев, дм2 ; t — время
осаждения пыли, сут.
Проведя подобные исследования в разных точках микрорайона, можно
построить карту запыленности воздуха на данной территории [24].
40
Экспресс-методы определения углекислого
газа в воздухе помещений
Метод основан на реакции углекислоты с раствором кальцинированной
соды.
В
шприц
объемом 100 мл набирают
20
мл
0,005%
раствора
кальцинированной соды с фенолфталеином, имеющего розовую окраску, а затем
засасывают 80 мл воздуха и встряхивают в течение 1 мин.
Если не произошло обесцвечивания раствора, воздух из шприца осторожно
выжимают, оставив в нем раствор, вновь набирают порцию воздуха и
встряхивают еще 1 мин. Эту операцию повторяют 3 — 4 раза, после чего
добавляют воздух небольшими порциями по 10 — 20 мл, каждый раз встряхивая
содержимое 1 мин до обесцвечивания раствора. Подсчитав общий объем воздуха,
прошедшего через шприц, определяют концентрацию СО 2 в воздухе по
приводимой Таблице 3.
Таблица 3 - Зависимость содержания СО2 в воздухе от объема воздуха,
обесцвечивающего 20 мл 0,005% раствора соды
Объем Концетр. Объем Концетр.
воздуха,
воздуха,
СО2. %
СО2. %
мл
мл
80
160
200
240
260
280
300
320
0,32
0,208
0,182
0.156
0,144
0,136
0,128
0,120
330
340
350
360
370
380
390
400
0.116
0,112
0,103
0,104
0,100
0,096
0,092
0,088
Объем Концетр.
воздуха,
СО2. %
мл
410
420
430
440
450
460
470
480
0,084
0,080
0,076
0,070
0,066
0,060
0,056
0,052
Определение диоксида серы в воздухе лаборатории
ПДК рабочей зоны SO2 = 10 мг/м3. Под действием сернистого газа
происходит резкое раздражение слизистых оболочек, спазм голосовой щели.
Принцип метода — восстановление иода сернистым газом до иодоводорода.
В поглотитель Полежаева наливают 1 мл поглотительного раствора,
41
состоящего из смеси 0,0001 г раствора иода с крахмалом. Через поглотитель
протягивают с помощью аспиратора воздух со скоростью 10 мл/мин (при такой
скорости можно легко сосчитать проходящие через поглотительный раствор
пузырьки воздуха) до исчезновения окраски поглотительного раствора.
Объем прошедшего через поглотитель воздуха можно определить по
объему вытекающего из аспиратора воды [24].
Концентрацию сернистого газа в воздухе определяют по Таблице 4.
Таблица 4 - Концентрация сернистого газа в воздухе
Объем
воздуха, мл
Концентрация
Объем
Концентрация
сернистого газа,
воздуха,
сернистого газа,
мг/м3
10
20
30
40
50
60
70
80
90
320
160
107
80
64
53
46
40
35
мл
100
110
120
130
140
150
200
250
300
мг/м
32
29
27
24
22
20
16
12
10
2.2 Оценка загрязнения поверхностных вод
Определение нитратов в воде
Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитратов в питьевой воде
водоемов 3,3 мг/л.
В фарфоровую чашку помещают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 мл
0,5% раствора салицилата натрия или салициловой кислоты и выпаривают досуха
на водяной бане. После охлаждения сухой остаток увлажняют 1 мл концентрированной серной кислоты, тщательно растирают стеклянной палочкой и
оставляют на 10 мин. Затем добавляют 5—10 мл дистиллированной воды и
количественно переносят в мерную колбу на 50 мл, прибавляют 7 мл 10 М
гидроксида натрия (Осторожно!), доводят объем дистиллированной водой до
метки и перемешивают.
42
5 мл раствора наливают в пробирку и сравнивают его окраску с
контрольной шкалой. За результат анализа следует принимать значение
концентрации нитрат-анионов (в мг/л) того образца шкалы, который более всего
соответствует окраске полученного раствора.
Если в лаборатории имеется фото колориметр, раствор помещают в кювету,
измеряют его оптическую плотность, значение концентрации нитрат-анионов
определяют по предварительно построенному градуировочному графику.
Если окраска содержимого пробирки окажется интенсивнее крайнего
образца шкалы (5 мг/л) или значение оптической плотности выходит за пределы
градуировочного
графика,
анализируемую
воду
разбавляют
в
5
раз
дистиллированной водой и определение повторяют. При вычислении результатов
учитывают степень разбавления пробы.
Для приготовления шкалы готовят
основной стандартный раствор,
растворяя дистиллированной водой 0,032 г нитрата калия в мерной колбе на 200
мл (0,1 мг нитратов/мл), и рабочий раствор — разведением основного в 10 раз
(0,01 мг/мл). Затем в фарфоровые чашки вносят 0, 1, 2, 5, 10, 15, 20 и 25 мл
рабочего раствора (что соответствует содержанию нитратов 0; 0,2; 0,4; 1,0; 2,0; 3,0;
4,0 и 5,0 мг/л), добавляют по 1 мл раствора салицилата натрия, выпаривают
досуха. Далее проводят те же операции, что и с исследуемой пробой [2].
Определение хлоридов
Концентрация хлоридов в водоемах — источниках водоснабжения
допускается до 350 мг/л.
В поверхностных водах количество хлоридов зависит от характера пород,
слагающих бассейны, и варьирует в значительных пределах — от десятых долей
до тысячи миллиграммов на литр. В реках северной части России хлоридов
обычно немного, не более 10 мг/л, в южных районах эта величина повышается до
десятков и сотен мг/л. Много хлоридов попадает в водоемы со сбросами
хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Этот показатель весьма
важен при оценке санитарного состояния водоема. [8]
В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют 3 капли 10%
43
раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по
осадку или помутнению.
Количественно определяют хлориды титрованием пробы анализируемой
воды нитратом серебра в присутствии хромата калия как индикатора. Нитрат
серебра дает с хлорид-ионами белый осадок, а с хроматом калия — кирпичнокрасный осадок хромата серебра.
Из образовавшихся осадков
меньшей растворимостью обладает хлорид
серебра. Поэтому лишь после того, как хлорид-ионы будут связаны, начинается
образование красного хромата серебра. Появление слабо-оранжевой окраски
свидетельствует о конце реакции.
Титрование можно проводить в нейтральной или слабощелочной среде.
Кислую анализируемую воду нейтрализуют гидрокарбонатом натрия.
В коническую колбу помещают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 1 мл
5% раствора хромата калия и титруют 0,05 н. раствором нитрата серебра при постоянном взбалтывании до появления слабо-красного окрашивания.
Содержание хлоридов (X) в мг/л вычисляют по формуле:
Х = 1,773 х Vх 1000
100
где 1,773 — масса хлорид-ионов (мг), эквивалентная 1 мл точно 0,05 н.
раствора нитрата серебра; V — объем раствора нитрата серебра, затраченного на
титрование, мл. [25].
Особенности определения хлоридов указаны в Таблице 5.
44
Таблица 5 - Определение содержания хлоридов
Осадок или помутнение
Опалесценция или слабая муть
Концентрация хлоридов, мг/л
1-10
Сильная муть
10-50
Образуются хлопья, но осаждаются
50-100
не сразу
Белый объемистый осадок
Более 100
Определение сульфатов
Концентрация сульфатов в воде водоемов-источников водоснабжения
допускается до 500 мг/л.
Содержание сульфатов в природных, поверхностных и подземных водах
обусловлено выщелачиванием горных пород, биохимическими процессами и др.
В северных водоемах сульфатов обычно немного; в южных районах, где воды
более
минерализованы,
содержание
сульфатов
увеличивается.
Сульфаты
попадают в водоемы также со сбросами сточных вод.
Качественно определяют сульфаты следующим образом. В пробирку вносят
10 мл исследуемой воды, 0,5 мл раствора соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5%
раствора хлорида бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка
определяют ориентировочное содержание сульфатов: при отсутствии мути —
концентрация сульфат-ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, появляющейся не
сразу, а через несколько мин. — 5—10 мг/л; при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария, — 10— 100 мг/л; сильная, быстро оседающая
муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат-ионов (более
100 мг/л).
Количественно
определяют
сульфат-ионы:
турбидиметрическое
определение — определение сульфат-ионов в виде сульфата бария в кислой среде
с помощью стабилизирующего реактива, в качестве которого можно использовать
0,5% раствор желатина.
Сначала
готовят
шкалу
стандартных
растворов. Для
этого в
12
45
пронумерованных колб на 50 мл отбирают пипеткой определенные объемы
основного стандартного раствора в соответствии с табл. 9, доводят объем в
каждой из колб до 50 мл дистиллированной водой и перемешивают.
Затем в 12 пронумерованных пробирок отбирают по 5 мл раствора из
соответствующей колбы, а в 13-ю — 5 мл исследуемой воды. Во все пробирки
прибавляют по 2 капли соляной кислоты 1:1, по 3 мл раствора желатина и
тщательно перемешивают. Пробирки просматривают сверху на черном фоне и
определяют концентрацию сульфат-ионов, сравнивая интенсивность помутнения
пробы и шкалы стандартных растворов.
0,091 г безводного сульфата калия растворяют в дистиллированной воде в
мерной колбе на 100 мл (в 1 мл содержится 0,5 мг сульфатов) [24].
Качественное обнаружение катионов тяжелых металлов в воде
Железо. Предельно допустимая концентрация общего железа в воде
водоемов и питьевой воде 0, 3 мг/л, лимитирующий показатель вредности
органолептический.
Общее железо. В пробирку помещают 10 мл исследуемой воды,
прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель
раствора перокси-да водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При
содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более
высоком — красное.
Железо (III). К 5 мл исследуемой воды прибавить 3 капли роданида
аммония (или калия), перемешать и сравнить окраску пробы со шкалой.
Общее железо. К 5 мл исследуемой воды прибавить 1 каплю бромного
раствора и 3 капли раствора соляной кислоты. Через 5 мин. прибавить 3 капли
раствора роданида аммония (калия), перемешать и сравнить со шкалой.
1.Железо (II). Определяют расчетным путем — по разности между
содержанием общего железа и железа (III).
Медь. ПДК меди в воде 0,1 мг/л, лимитирующий показатель вредности
органолептический.
Качественное обнаружение меди. В фарфоровую чашку поместить 3 — 5 мл
46
исследуемой воды, осторожно выпарить досуха и на периферийную часть пятна
нанести каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивносиней или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии Си 2 +
Количественное определение. К 7,5 мл сконцентрированной пробы
прибавить 2,5 мл концентрированного раствора аммиака, перемешать, визуально
сравнить окраску со шкалой стандартных растворов или определить содержание
ионов меди на фотоэлектроколориметре. Чувствительность метода невысока,
поэтому исследуемая вода должна быть сконцентрирована не менее чем в 20 —
30 раз [24].
2.3 Методы оценки уровня загрязнения почв тяжелыми металлами
Уровень содержания металлов в загрязненных почвах может изменяться в
весьма широких пределах, поэтому аналитические методы должны обеспечивать
определение как следовых, так и высоких содержаний металлов.
Для решения вопросов рекультивации загрязненных почв и составления
долгосрочных программ регулирования почвенного плодородия необходимо
детальное изучение химизма процессов, происходящих в почве между металлами
и органическими веществами как на поверхности, так и во всей толще почвенного
профиля. Поэтому важно знать распределение металлов не только в почве в целом,
но и в отдельных почвенных компонентах (микроагрегатах, минеральных
компонентах, а также в природных и грунтовых водах).
В настоящее время применяются следующие методы определения металлов:
атомная
абсорбция,
эмиссионный
метод,
полярографический
метод,
рентгенфлуоресцентный метод, активационный анализ.
Атомно-абсорбционная спектрометрия. При определении тяжелых металлов
в почвах и почвенных компонентах применяется атомно-абсорбционный анализ
почв и различных вытяжек (например, экстрагирование Zn, Сu, Pb, Cd в 1 М
HNO3, которая извлекает из образцов загрязненных почв 70—90 % от валового
содержания тяжелых металлов). Метод обладает целым рядом достоинств:
хорошая
чувствительность,
избирательность,
достаточно
хорошая
47
воспроизводимость результатов, простота выполнения анализов. Он позволяет
определить до 70 элементов, обеспечивает предел обнаружения многих элементов
на уровне 0,1—0,01 мкг/мл, что во многих случаях дает возможность
анализировать почвы и растения без предварительного концентрирования
элементов.
Метод пламенной фотометрии применяется в основном для определения
щелочных и щелочно-земельных элементов, из тяжелых металлов чаще всего этим
методом определяют рубидий, цезий, стронций. Недостатками
пламенно-
фотометрического метода являются большая зависимость показаний прибора от
температуры пламени, существенное наложение соседних линий спектра, которое
составляет около 2,5 %, что особенно сказывается, когда концентрация
«мешающих» элементов в растворе в несколько раз превосходит концентрацию
определяемого элемента.
До недавнего времени для определения тяжелых металлов широко
применялся эмиссионный спектральный метод. Однако он не позволяет определить
большой набор элементов (свинец, кадмий и др.).
Возможности эмиссионного метода определения металлов значительно
расширились благодаря применению плазмотронов, в которых температура
плазмы достигает 1000° К. При такой температуре можно получить эмиссию
атомов таких элементов, как титан, хром, медь, кобальт, никель, молибден и т. д.
Современные плазмотроны позволяют определить до 50 и более элементов с
пределом обнаружения от 1 до 100 нг/мл.
Полярографический метод, в основе которого лежит зависимость между
потенциалом поляризуемости рабочего электрода и силой тока, протекающего
через раствор,
пропорциональной
Полярография позволяет
концентрации
определяемого
анализировать ионы металлов, многие
вещества.
анионы,
неорганические и органические вещества, способные к электрохимическому
окислению или восстановлению. Полярография дает возможность определить
несколько металлов, содержащихся в растворе, без предварительного разделения,
осуществить большое количество повторных определений из одной и той же пробы.
48
Рентгенфлуоресцентный метод. Преимущество этого метода анализа перед
атомной абсорбцией, пламенной фотометрией, полярографией в том, что он не
требует растворения пробы перед анализом и дает возможность анализировать
один и тот же образец необходимое количество раз. Недостатком этого метода
является его невысокая чувствительность и небольшой набор определяемых
элементов.
Активационный анализ используют для определения очень малых количеств
металлов в средах органической и неорганической природы. Для количественного
определения
металлов
активационным
методом
используют
аппаратуру,
состоящую из высокоэффективных детекторов, многоканальных анализаторов и
регистрирующих ЭВМ. Процесс идентификации радионуклидов, измерения
интенсивности их излучения и расчета по этим данным концентрации в
современных приборах полностью автоматизирован.
Для
определения
тяжелых
металлов
активно
используют
нейтрон-
ноактивационный анализ, оборудованный портативными генераторами нейтронов,
автоматизированным процессом облучения, специальными контейнерами для
транспортировки облученных образцов, системами измерения уровней излучения
и обработки полученных данных на компьютере.
В последние годы все более широко для анализа металлов в природных
объектах и почвах применяют прямые атомно-абсорбционные методы с лазерным
атомизатором, комплекс ядерно-физических методов, в том числе ядерномагнитно-релаксационный анализ, лазерно-люминесцентные методы определения
микроколичеств металлов, эмиссионный анализ с индуктивно связанной плазмой,
ионообменную
хроматографию.
Наряду
с
инструментальными
широко
используются традиционные химические методы анализа.
2.4. Оценка загрязнения почв
Определение химического состава почвы чаще всего начинают с анализа
водной почвенной вытяжки, так как хорошо растворимые соединения почвы в
первую очередь поглощаются растениями. Избыточные количества растворимых
солей (более 0,2% от массы сухой почвы) создают повышенную концентрацию
49
ионов в почвенном растворе, а это снижает плодородие почвы и ее экологическое
состояние. С агрономической точки зрения наиболее вредными для растений
считаются гидрокарбонаты, карбонаты и сульфаты натрия, а также хлориды
(особенно магния и кальция). По степени экологической опасности химические
вещества, попадающие в почву различными путями, делят на 3 класса: 1 —
кадмий, ртуть, свинец, цинк, фтор, мышьяк, селен, бенз(а)пирен; 2 — кобальт, бор,
медь, хром, никель, сурьма; 3 —барий, вольфрам, марганец, ванадий, стронций.
При анализе почв, прежде всего, следует обратить внимание на кислотность
почвенной вытяжки) помимо того, что кислотность почвы — один из наиболее
важных показателей, по ее величине можно предсказать наличие тех или иных
микроэлементов в почве, а также оценить их подвижность.
Сухой остаток почвенной вытяжки — это содержание растворимых солей в
водной почвенной вытяжке. Его определяют путем выпаривания в фарфоровой
чашке некоторого объема фильтрата. Прокаливанием можно разделить сухой
остаток на минеральный и органический.
В прокаленную и взвешенную фарфоровую наливают при помощи пипетки
по 25 — 50 мл фильтрата водной вытяжки столько раз (по мере выпаривания),
чтобы в сумме получить от 100 до 250 мл вытяжки (в зависимости от
засоленности почвы — чем выше засоленность, тем меньше объем вытяжки берут
на анализ). После выпаривания жидкости чашку помещают в сушильный шкаф и
высушивают ее содержимое
при температуре 105°С в течение 3 — 4 ч (до
постоянной массы). Содержание сухого остатка выражают в :
а) к воздушно-сухой почве:
Х1 = (m1 – m2) · V1 × 100%
mV2
б) к абсолютно сухой почве:
Х2 = (m1 – m2) · V1 × 100% ×100%
mV 2
100-у
где m1 — масса чашки с сухим остатком, г; m2— масса пустой чашки, г; V1
— общий объем фильтрата, мл; V2 — объем фильтрата для анализа, мл; m —
50
масса почвы для приготовления вытяжки, г; у — влажность воздушно-сухой
почвы, %.
Рассчитанное значение общего солесодержания в процентах к воздушносухой массе почвы заносятся в таблицу.
Если содержимое чашки после взвешивания озолить и прокалить, то потеря
от прокаливания даст ориентировочное содержание в вытяжке органических
веществ, а остаток в чашке — содержание минеральных солей. Озоление и
прокаливание можно провести на газовой горелке или в муфельной печи при
температуре не выше 525 °С. Расчет ведут аналогично сухому остатку (минеральная часть); органический остаток узнают по разности между сухим остатком
и минеральной частью.
По количеству минерального остатка судят о засоленности почвы (табл. 6).
Таблица 6 - Определение степени засоления почвы
Содержание солей, в %
Степень засоления почвы
от сухой массы почвы
менее 0,3
не засолена
0,3-1,0
слабо засолена
1,0-2,0
засолена
2,0-3,0
сильно засолена
более 3,0
солончак
Довольно точное представление о степени засоленности почвы дает
определение плотности водной вытяжки из почвы ареометром или при помощи
пикнометра (взвешиванием) [24].
Карбонат-ионы. Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую
чашку и приливают пипеткой несколько капель 10% раствора соляной кислоты.
Образующийся по реакции оксид углерода СО2 выделяется в виде пузырьков
(почва «шипит»). По интенсивности выделения их судят о более или менее
значительном содержании карбонатов.
Почву, вскипающую от 10% раствора соляной кислоты, относят к группе
51
карбонатных почв. Для такой почвы проводят анализ водной вытяжки. Если почва
не «вскипает», то для качественных реакций готовят не водную, а солянокислую
вытяжку.
Хлорид-ионы. К 5 мл фильтрата, помещенного в пробирку, прибавляют
несколько капель 10% раствора азотной кислоты и по каплям 0,1 М раствор
нитрата серебра. Образующийся осадок в виде белых хлопьев указывает на
присутствие хлоридов в количестве десятых долей процента и более. При
содержании сотых и тысячных долей процента хлоридов осадка не выпадает, но
раствор мутнеет.
Сульфат-ионы.
К
5
мл
фильтрата
добавить
несколько
капель
концентрированной соляной кислоты и 2 — 3 мл 20% раствора хлорида бария.
Если
образующийся
сульфат
бария
выпадает
в
виде
белого
мел-
кокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве
нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на
содержание сульфатов — сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное
лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов —
тысячные доли процента.
Нитрат-ионы. К 5 мл фильтрата по каплям прибавляют раствор
дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов и нитритов раствор
окрашивается в синий цвет.
Кальций. К 10 мл фильтрата добавить несколько капель 10% раствора
соляной кислоты и 5 мл 4% раствора оксалата аммония. Белый осадок оксалата
кальция свидетельствует о наличии нескольких процентов кальция. При
незначительном содержании кальция (сотые и тысячные доли процента)
наблюдается не осадок, а легкое помутнение раствора.
Железо (II и III). В две пробирки внести по 3 мл вытяжки. В первую
пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли Кз|Те(Сг4)б],
во вторую — несколько капель 10% раствора роданида аммония или калия
NH4SCN или KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и
красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и
52
железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.
Алюминий. К 5 мл солевой почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%
раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее и обильнее выпадает
осадок, тем больше алюминия содержится в почве.
Натрий. О присутствии натрия в
почве
судят по ярко-желтому
окрашиванию пламени горелки при внесении в него стеклянной палочки с каплей
раствора почвенной вытяжки.
Присутствие соединений тяжелых металлов в почвах можно определять и
количественным методом. Для этого готовят водную вытяжку, полученный
результат в мг/л вытяжки пересчитывают в мг/кг почвы по формуле:
Сп =2,5×Св
где Сп — содержание определяемого элемента в почве, мг/кг; Св —
концентрация этого же элемента в водной вытяжке, мг/л [24].
53
Глава 3. КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ (НА
ПРИМЕРЕ ГОРОДА ОРЕЛ)
3.1. Оценка состояния атмосферного воздуха города Орла
Оценка экологического состояния атмосферного воздуха проводится с
помощью
санитарно-гигиенических
показателей.
Степень
загрязнения
воздушного бассейна определяется по кратности превышения ПДК с учетом
класса
опасности
ингредиентов,
суммарного
биологического
действия
загрязненного воздуха и частоты превышения ПДК. Для оценки степени
загрязнения воздушной среды используется суммарный санитарно-гигиенический
критерий — индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) - это относительный
показатель,
величина
которого
зависит
от
концентрации
вещества
в
анализируемой точке, кратности его ПДК и количества веществ, загрязняющих
атмосферу (Таблица 7). [13]
Таблица 7. Индекс загрязнения атмосферы
Год
2016
2017
ИЗА
4,12
3,87
Проводили оценку содержанием вредных веществ в атмосферном воздухе
города Орла на границах санитарно-защитной зоны ОАО «Северсталь-Метиз»,
ТЭЦ, ООО «Фригогласс Евразия», ЗАО «Орел-Погрузчик», ООО «завод им.
Медведева Машиностроение», ОАО «Орелтекмаш», ОАО «Орелстройиндустрия»,
на трассах с интенсивным движением автотранспорта.
Рассчитали
коэффициент
концентрации
загрязняющих
веществ
и
определили индекс загрязнения атмосферы. Полученные результаты внесли в
Таблицу 8.
Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) соответствуют — слабозагрязненной
54
атмосфере и характеризуется снижение показателя в 2017 г. по отношению к 2016
г.
Выброс вредных веществ в атмосферный воздух промышленными
предприятиями в 2016 году составил 417,934 т. В 2017 году произошло
сокращение выбросов вредных веществ промышленных предприятий (411,375
т)
(Рисунок
основные
2),
источники
выбросов
оснащены
пылегазоулавливающими установками, но значительно увеличились выбросы
автотранспорта. В городе необходимо упорядочить движение автотранспорта, в
первую очередь грузового, на улицах и внутри кварталов и микрорайонов,
упорядочить
стоянки
автотранспорта,
ГИБДД
усилить
контроль
токсичностью выхлопных газов автотранспорта.
Таблица 8. Характеристика загрязнения атмосферного воздуха г. Орла
Коэффициент
Концентрация,
Класс
мг/м3
токсично
Вещество ПДК
сти
2016
2017
Коэффици
ент, Кi
концентрации
загрязнителя,
мг/кг
2016
2017
пыль
0,15
0,211
0,189
3
1,0
1,407
1,260
диоксид
0,05
0,007
0,005
3
1,0
0,140
0,100
3
1,319
1,257
4
0,9
0,478
0,457
0,085
0,034
0,029
2
1,3
0,304
0,247
0,04
0,019
0,016
3
1,0
0,475
0,400
0,01
0,003
1
1,7
0,129
0,065
серы
оксид
углерода
диоксид
азота
оксид
азота
фенол
0,002
ИЗА
Σ 2,933 Σ 2,530
за
55
418
417
416
415
414
413
количество
выбросов
412
411
410
409
408
2016
2017
Рисунок 2. Количество вредных веществ, выбрасываемых предприятиями
А также предприятиям, загрязняющим атмосферный воздух, необходимо
организовать дополнительные стационарные посты наблюдения за содержанием
вредных веществ в атмосфере, продолжить озеленение санитарно - защитной
зоны ОАО «Северсталь-Метиз», ТЭЦ, ООО «Фригогласс Евразия», ЗАО «ОрелПогрузчик», ООО «Завод им. Медведева Машиностроение», ОАО «Орелтекмаш»,
ОАО «Орелстройиндустрия».
3.2. Оценка состояния поверхностных вод города Орла
Состояние поверхностных вод оценивается по различным химическим и
физико-химическим показателям.
Для
оценки
опасных
уровней
загрязнения
водоемов
используется
суммарный показатель химического загрязнения — ПХЗ10, определяемый по 10
максимально превышающим ПДК веществам. Этот показатель особенно
эффективен в тех случаях, когда химическое загрязнение наблюдается сразу по
нескольким ингредиентам, каждый из которых многократно превышает ПДК.
56
Для определения показателей качества воды, служить так называе мый
индекс загрязнения вод (ИЗВ), используемый в системе Росгидромета. Он
рассчитывается как среднее из превышений ПДК по 6 ингредиентам: кислороду
(О2), органическим веществам, определяемым по биохимическому потреблению
кислорода за 5 суток (БПК 5), и четырем ингредиентам с наибольшим
превышением ПДК.
На загрязнение поверхностных вод оказывают влияние большие объемы
сбрасываемых стоков крупных предприятий водоснабжения и водоотведения
города
Орла:
МПП
ВКХ
«Орелводоканал»
в
реку
Ока,
предприятия,
сбрасывающие недоочищенные сточные воды: СП «Фабрика по производству
птицы» ЗАО АПК «Орловская
Нива», ООО «Водсервис Орловский», ООО
«Жилводсервис» (Рисунок 3).
48,46
3,68
44,78
71,67
мощность очист. сооруж
недостаточно очищенные
без очистки вод
всего сточных вод
Рисунок 3 – Объем сброса сточных вод
Стоки проходят очистку через очистные сооружения, часто находящиеся в
недостаточно
удовлетворительном
состоянии. Основной причиной такого
положения в большинстве случаев является отсутствие финансовых средств у
предприятий на улучшение работы очистных сооружений, их реконструкцию.
57
Изучение химического состава поверхностных вод проводилось на реке Ока.
Водность реки составила в 1,55 раз ниже среднемноголетней и на 3,88 % выше
водности прошлого года.
Таблица 9 – Степень загрязненности реки Ока за 2016-2017 г.г.
Река, створ
Ока: в черте п.
Населенный пункт
г. Орел
2016 год
2017 год
Степень
Степень
загрязненности
загрязненности
воды
воды
Загрязненная
Очень
Знаменка
Ока: 12 м ниже г.
загрязненная
г. Орел
Очень
загрязненная
Очень
загрязненная
г. Орел
Очень
загрязненная
Очень
загрязненная
Орел
Ока (в целом)
По уровню загрязненности водного объекта (реки Оки) в 2017 году по
сравнению с 2016 годом улучшений не было. Ока в черте поселка Знаменка по
уровню загрязненности от загрязненной стала очень загрязненной. [7, 10]
Степень загрязнённости
реки
Ока за последние два года можно
пронаблюдать в Таблице 9.
Изучение химического состава поверхностных вод бассейна реки за 2017
год показало превышение показателя БПК-5 - 5,26 мг/дм3 при норме ПДК 2,6, а
также содержание меди 5,8 мг/дм3, что соответствует кратности ПДК 5,8.
Концентрация азота аммонийного – 1,05 мг/дм3 при ПДК 2,6, азота
нитритного 0,071 мг/дм3 при ПДК – 3,6, железо общее 0,49 мг/дм3 при ПДК – 4,9.
В Оке встречаются нефтепродукты с концентрацией 0,05 мг/м3, причем по
данному показателю были сделаны изменения в феврале и в июле. Содержание
нефтепродуктов не изменилось – 0,05. Измерение фенолов проводилось марте
(двукратно) и в апреле, содержание было постоянным и составило 0,02мг/дм3,
ниже ПДК. Максимальные показатели были отмечены в весенний период
58
(Таблица 10).
Таблица 10 – Анализ состояния загрязнения поверхностных вод реки Ока
Ингридиент
Дата
Концентрация,
Кратность ПДК
мг/дм 3
Азот аммонийный
20.02.2016
1,05
2,6
Азот нитритный
01.07.2016
0,071
3,6
БПК-5
03.03.2016
5,26
2,6
Железо общее
03.03.2016
0,490
4,9
Медь
03.03.2016
5,8
5,8
Нефтепродукты
02.02.2016
0,05
1,0
Фенолы
13.04.2016
0,002
2,0
Фосфаты
12.05.2016
0,582
2,9
ХПК
13.04.2016
34,8
2,3
Степень загрязнения поверхностных вод реки Ока в целом в 2017 году по
сравнению с 2016 годом увеличилась и оценивается как «очень загрязненная». [7,
10]
Следует отметить увеличение значений максимальных концентраций по
БПК – 5, по содержанию меди. Средние значения концентрации нефтепродуктов,
железа общего, ионов аммония практически не изменились, по нефтепродуктам
наблюдалось снижение значения максимальных концентраций (Рисунок 4).
59
Название диаграммы
40
30
20
10
0
концентрация
кратность ПДК
Рисунок 4 – Анализ состояния поверхностных вод
20
15
10
5
0
2016
2017
Рисунок 5 Сравнительная характеристика концентраций веществ за 2016-2017
годы
60
Таблица 11. Характеристика загрязнения поверхностных вод г. Орла
Коэффициент
Концентрация вещества,
Вещество
мг/м3
ПДК
концентрации
загрязнителя, мг/кг
2016
2017
2016
2017
кислород
14
10,13
10,67
1,382
1,312
БПК5
3
1,470
1,549
0,490
0,516
хлориды
300
16,77
16,87
0,056
0,057
нитраты
3,3
0,046
0,033
0,014
0,010
фосфаты
3,5
0,093
0,075
0,027
0,021
железо
0,3
0,033
0,020
0,110
0,067
магний
6
8,50
7,64
1,416
1,440
медь
1
1,917
1,789
1,917
1,789
цинк
1
1,283
1,200
1,283
1,200
хром
0,5
1,550
1,000
3,100
2,000
ПХЗ10
Σ 9,795
Σ 8,412
ИЗВ6
Σ 1,598
Σ 1,376
Оценку состояния поверхностных вод реки Зуша осуществляли в черте
города Мценска. Рассчитали суммарный показатель химического загрязнения
(ПХЗ10) по веществам: кислород, показатель биологического потребления
кислорода (БПК5), хлориды, нитраты, фосфаты, железо, магний, медь, цинк, хром.
А также индекс загрязнения вод (ИЗВ6) по ингредиентам: кислород, показатель
биологического потребления кислорода (БПК 5), и четырем ингредиентам
превышающим ПДК: магний, медь, цинк, хром. Полученные результаты внесли в
Таблицу 11.
Таким
образом,
в
соответствии
со
значением
ПХЗ 10
загрязнение
химическими веществами поверхностных вод г. Орла соответствует кризисной
ситуации.
61
Индекс загрязнения вод (ИЗВ6) характеризует поверхностные воды как
умеренно загрязненные. В 2017 г. наблюдается снижение суммарнного показателя
химического загрязнения и индекс загрязнения вод, что видно на Рисунке 5.
Основными
загрязнителями
в
г.
Орле
являются
предприятия
промышленности: ОАО «Северсталь-Метиз», ТЭЦ, ООО «Фригогласс Евразия»,
ЗАО «Орел-Погрузчик», ООО «завод им. Медведева Машиностроение», ОАО
«Орелтекмаш», ОАО «Орелстройиндустрия». [7]
Необходимо
продолжить
строительство
очистных
сооружений
и
реконструировать водопроводы центрального водоснабжения.
3.3.Оценка состояния почв города Орла
Экологическое состояние почв оценивается с помощью химических и
физических критериев.
Для оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами используют
суммарный показатель загрязнения (СПЗ).
Разработана Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения
почв по суммарному показателю загрязнения (СПЗ), увязанная с показателями
здоровья населения (Таблица 12).
Опасность загрязнения почв определяется уровнем ее возможного
отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые
продукты и прямо или опосредованно на человека, а также на биологическую
активность почвы и процессы самоочищения. Почва является источником
вторичного загрязнения контактирующих сред (атмосферный воздух, грунтовые
воды), а также аккумулирует в себе загрязняющие вещества атмосферного
воздуха.
62
Таблица 12 - Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения
почв
Категория
загрязнения
почв
Допустимая
СПЗ
Показатели здоровья населения
Низкий
< 16
уровень
минимальная
заболеваемости
частота
детей
и
встречаемости
функциональных отклонений
Умеренно
16-32
опасная
Увеличение общей заболеваемости
Увеличение числа часто болеющих детей, детей с
Опасная
32-128
хроническими
заболеваниями,
функционального
нарушениями
состояния
сердечно-
сосудистой системы
Повышенная заболеваемость детей, нарушения
Чрезвычайно
опасная
> 128
репродуктивной функции женщин (увеличение
токсикоза беременности, числа преждевременных
родов, мертворожденности др.)
Оценивали загрязнение почвы на содержание хлоридов и тяжелых
металлов: цинк, медь, никель, кобальт, хром, свинец.
Содержание металлов и хлоридов в почве г. Орла в 2016 г. колеблется по
сравнению с 2017 г. (Рисунок 7): выросло содержание никеля и хрома, снижено
содержание меди, свинца, цинка, кобальта и хлоридов. Это видно на Рисунке 6.
Таким образом, уровень загрязнения почвы в городе растет металлами на
фоне
резкого
снижения загрязнения почвы хлоридами, что
связано
с
увеличением выпуска сплавов этой группы. По требованиям санитарной
службы предприятия уменьшили использование флюсов при выплавке
алюминиевых сплавов, что снизило содержание хлоридов.
Данные оценки уровня химического загрязнения почвы города как
индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье человека по такому
63
показателю как коэффициент концентрации химического вещества позволяют
оценить загрязнения почвы как умеренно-опасные в 2016 году, поэтому среди
населения г. Орла наблюдается увеличение общей заболеваемости. 2017 год
характеризуется незначительным уменьшением коэффициента концентрации
химического вещества.
цинк
медь
никель
кобальт
хром
свинец
хлориды
Рисунок 6. Содержание металлов и хлоридов в почве г. Орла в 2016 г.
В связи с увеличением числа проб почвы, с содержанием тяжелых
металлов выше ПДК по г. Орлу руководителям предприятий рекомедовано
организовать лабораторный контроль за загрязнением почвы в зоне влияния
каждого предприятия. В планы производственного контроля предприятия внесли
дополнение
по
лабораторному
контролю
почвы.
А
также
проведено
дополнительное озеленение СЗЗ вокруг предприятий, введен полив улиц в
утренние и вечерние перед часами пик движения людей (выход на работу и
приход с работы). Подробная характеристика содержания тяжелых металлов в
почве указана в Таблице 13.
64
цинк
медь
никель
кобальт
хром
свинец
хлориды
Рисунок 7. Содержание металлов и хлоридов в почве г. Орла в 2017 г.
Таблица 13 - Характеристика содержания тяжелых металлов в почве
Вещества
Концентрация
ПДК,
вещества, мг/кг
мг/кг
Коэффициент
концентрации
загрязнителя, мг/кг
2016
2017
2016
2017
цинк
23
21,40
17,63
5,600
4,600
медь
3
2,120
1,870
4,240
3,740
никель
4
0,500
0,720
0,750
1,080
кобальт
5
0,180
0,160
0,216
0,192
хром
6
0,070
0,160
0,070
0,160
свинец
32
13,41
10,81
2,514
2,027
хлориды
560
439,2
331,5
4,705
3,551
СПЗ
Σ 18,11
Σ 15,35
65
Заключение
Основным результатом деятельности по нормализации экологической
ситуации в малых городах является достижение экологического баланса города и
окружающей территории, который может быть получен лишь в том случае, когда
общий объем антропогенной нагрузки города на окружающую среду будет
меньше или равен экологическому ресурсу территории, т.е. объему химических,
физических и биологических
воздействий, нейтрализуемых экосистемами
территории без вреда для себя.
Важным
моментом
достижения
такого
баланса
является
то,
что
антропогенная нагрузка на окружающую среду распределяется неравномерно, в
зависимости от концентрации источников загрязнения и особенностей ландшафта.
Исходя из необходимости достижения экологического баланса в малых
городах,
можно
определить
два
основных
направления
экологической
деятельности:
• Мероприятия по снижению антропогенной нагрузки на окружающую
среду:
• Мероприятия,
направленные
на
поддержание
или
увеличение
экологических ресурсов территории.
Таким образом, загрязнение среды будет снижаться за счет: снижения
материально- и энергоемкости продукции (экономия 1квт-ч электроэнергии
предотвращает загрязнение среды, возникающее при сжигании 300 г условного
топлива); введения малоотходных технологий; усовершенствования очистных
установок; утилизации отходов производства.
Мероприятия
по
увеличению
традиционно природоохранным
экологических
это—
ресурсов
относятся
природовосстановительные, в
к
ходе
которых происходит восстановление нарушенных экосистем, возобновление
лесов,
рекультивация земель, очистка водоемов в пригородных зонах и др.;
природообразующие, при помощи которых увеличиваются экологические
ресурсы территории. Мероприятия этого типа могут иметь как биологические
(высадка камыша по берегам рек), так и технические решения (принудительная
66
аэрация воды).
К числу мероприятий по улучшению экологических условий жизни горожан
следует отнести прежде всего введение системы обязательной очистки и
кондиционирования воздуха в жилых помещениях, ликвидацию газовых кухонь,
введение шумопоглощающих строительных материалов и покрытий, установки
ветрозащитных сооружений в новых районах, высадку зеленых насаждений, в том
числе использование вертикального озеленения, всемерное развитие внутригородских и загородных рекреационных зон.
Особенно важно сегодня, что результатом загрязнения в городе является
появление тех или иные заболеваний - это не просто проблема, а составная часть
проблемы человечества.
67
Список литературы:
1. Александров, В. Н. Отравляющие вещества / В. Н. Александров, В. И.
Емельянов. - М.: Воениздат, 1990. – 137 с.
2. Барковский, В. Ф. Основные физико – химические методы анализа / В. Ф.
Барковский, Т. Б. Городенцева, Н. П. Топорова. - М.: Высшая школа, 1983. – 247с.
3.Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности. 7-е изд., стереотипное / С.
В.Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков. — М.: Высшая школа, 2007. — 616 с.
4. Белов, С. В. Охрана окружающей среды. / С. В. Белов. — М.: Высшая школа,
2006. — 319 с.
5. Буштуева, К. А. Выбор зон наблюдения в крупных промышленных городах для
выявления влияния атмосферного загрязнения на здоровье населения / К. А.
Буштуева, Д. П. Парцеф, А. А. Беккер, Б. А. Ревич // Гигиена и санитария. - 1985.
№1. - С. 4—6.
6. Гора, Е. П. Экология человека / Учебное пособие для вузов. Е. П. Гора. – М.:
Дрофа, 2007. – 540 с.
7.Румянцев,
А.
П.
Государственный
доклад
«О
состоянии
санитарно-
эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации по
Орловской
области»
в
2017
году.
/
А.
П.
Румянцев
//
Управление
Роспотребнадзора по Орловской области, 2018. - 178 с.
8.ГОСТ
2761—84
Источники
централизованного
хозяйственно-питьевого
водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора.
Издание
официальное,
международный
стандарт.
-
М.:
ФГУП
"СТАНДАРТИНФОРМ", 2010. – 5-6 с.
9. Экология города / В. В. Денисов, А. С. Курбатова, И. А. Денисова, В. Л.
Бондаренко, В. А. Грачев, В. А. Гутенев, Б. А. Нагнибеда; под ред. В. В. Денисова.
– М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Издательский центр «МарТ», 2008. – 832 с.
10. Иванов, И. Ф. Доклад об экологической ситуации в Орловской области
в 2016 году / Н. М. Внуков, Г. Л.Захарченко, И. В. Полуэктов, А. В. Ястребов, А.
И. Ветров // Правительство Орловской области. / Управление
экологической
68
безопасности и природопользования Орловской области (Орелоблэконадзор), и др.
– Орел, 2017. – 152 стр.
11.Емельянов, А. Г. Основы природопользования / А. Г. Емельянов. - М:
Издательский центр «Академия», 2004. – 304с.
12. Ильницкий, А.П. Канцерогенные вещества в водной среде / А. П. Ильницкий,
А. А. Королев, В. В. Худолей. - М.: Наука, 1993. – 222 с.
13.Охрана окружающей среды и рациональное использование природных
ресурсов: Учебное пособие / С. И. Калмыков, Ю. М. Мохонько, А. Л. Пономарева
и др.; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2007. – 182 с.
14. Николайкин, Н. И. Экология: Учебник / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина,
О. П. Мелехова. - М.: Дрофа, 2004. - 624 с.
15. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек /Ю. В. Новиков. – М.:
Изд. ФАИР-Пресс, 2003. – 560с.
16. Орлов, Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении:
Учебное пособие для хим., хим.-технол. и биол. спец. вузов / Д. С. Орлов, Л. К.
Садовникова, И. Н. Лозановская. - М: «Высшая школа», 2002. – 334с.
17. Полонский, В. М. Охрана воздушного бассейна / В. М. Полонский. – М.:
Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. — 152 с.
18. Попова, Т. В. Безопасность окружающей среды и здоровье населения: учебное
пособие / Т. В. Попова, Е. И. Почекаева. - Ростов н/Д.: Издательство
«Феникс» 2013 г. - 448 с.
19. Протасов, В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России:
Учебное пособие / В. Ф. Протасов. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 671 с.
20. Степановских, А. С. Общая экология / А. С. Степановских. - М.: ЮНИТИ,
2001. - 510 с.
21. Снакин, В. В. Экология и охрана природы. Словарь-справочник. / В. В.
Снакин. – М.: Академия, 2000. – 384 с.
22. Трифонова, Т. А. Прикладная экология: Учебное пособие для вузов. / Т. А.
Трифонова. – М: Академический Проект: Традиция, 2005. – 384 с.
69
23. Хомич, В. А. Экология городской среды / В. А. Хомич. – М.: Издательство
Ассоциации строительных вузов, 2006. – 204 с.
24. Экологический мониторинг / Под ред. Т. Я. Ашихминой. - М.: Академ. проект,
2006. – 416 с.
25. Экология / Под ред. С.А. Боголюбова. - И.: Знание, 1999. – 288 с.
26. Влияние вырубки лесов на мировую экологию и меры по их спасению:
[Электронный
ресурс].
-
Режим
доступа:
http://greenologia.ru/eko-
problemy/vyrubki-lesov.html . - Дата доступа: 5. 04. 2018.
27.
Источники
гигиеническая
загрязнения
характеристика:
атмосферного
воздуха,
их
сравнительная
[Электронный
ресурс]. - Режим доступа:
https://studfiles.net/preview/5844905/ . - Дата доступа: 20. 05. 2018.
28. Макарова, М. А. Экология города/М. А. Макарова// Вestreferat [Электронный
ресурс]. – 2011г. Режим доступа: https://www.bestreferat.ru/referat-214429.html. Дата доступа: 28. 05. 2018.
29. Официальная статистика \ Окружающая среда (таблицы) // Федеральная
служба государственной статистики [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/environment/#. Дата доступа: 25. 05. 2018.
30.
Экология
и
охрана
природы.
Загрязнение
атмосферного
воздуха:
[Электронный ресурс]. - Режим доступа:
https://knowledge.allbest.ru/ecology/2c0b65635b3ac78b5d53a89421306c37_0.html .
Дата доступа: 1.06. 2018.
-
70