Бугреева М.Н., Колнет И.В., Мамчик Н.П., Альбекова Т.Ю.
В статье рассмотрена степень техногенного воздействия на компоненты окружающей среды в пределах крупного промышленного центра (г.Воронеж). Произведена оценка значимости связей в системе «среда – здоровье населения».
Исследования экологических проблем крупного территориально-промышленного комплекса (ТПК), каковым является город Воронеж, основаны на представлении городской территории как полисистемы, включающей природно-ландшафтную, инженерно-техническую (технологическую), медико-биологическую (демопопуляционную) подсистемы. Такие многоплановые исследования позволяют выявить экофункцию каждого элемента или депонирующего компонента подсистемы и определить уязвимые в экологическом отношении части городской территории с последующей разработкой мероприятий по их реабилитации, охране, предотвращению кризисной экологической обстановки.
Методика исследований включает специализированное геоэкологическое картирование на основе полевых наблюдений (эколого-геохимическое опробование почв, грунтов, воды, воздуха), лабораторные исследования, обработку и систематизацию материалов для выявления техногенных и геохимических аномалий, обработку результатов с привлечением математических методов.
На рассматриваемой территории как компоненты природно-ландшафтной подсистемы нами исследуются приземная часть атмосферы, почвенный покров, подземные и поверхностные воды, донные отложения. Инженерно-техническая подсистема включает промышленные предприятия, сеть автодорог, водохранилище. Эти две подсистемы находятся в постоянном взаимодействии, обуславливая трансформацию естественного природного круговорота и потока вещества во всех составляющих компонентах в природно-техногенный и собственно-техногенный. Демопопуляционная подсистема, представленная городским населением, выполняет двойственную функцию: с одной стороны, она может регулировать экологическую обстановку, с другой стороны, посредством негативных воздействий на здоровье населения и демографический аспект отражает напряженность экологической обстановки и опасность проживания в очагах загрязнения.
Аналогичные исследования, проведенные для Московского региона [3], показали необходимость сопряжения эколого-геохимических и медикобиологических характеристик при пространственном и временном рассмотрении элементов экологической цепи: источник загрязнения – приземная атмосфера – атмосферные осадки – почвенный покров – растения – водные объекты – человек для организации и корректировки мероприятий по снижению экологического прессинга и медицинской профилактики экологозависимых патологий.
Приземный слой атмосферы Одним из факторов загрязнения окружающей среды являются аэрогенные выбросы и атмосферные осадки, содержащие токсиканты.
Ежегодно в приземной слой атмосферы Воронежа от стационарных источников поступает около 15 тыс. тонн вредных химических веществ, из них окислов азота – 3731 тонн, сернистого ангидрита –4331 тонн, 25 тонн тяжелых металлов, в том числе железо, кадмий, кобальт, медь, марганец, свинец, хром, никель, цинк. Превалирующими являются соединения железа –21,233 т/год (84,7% от суммы выбросов тяжелых металлов). По 1,1 т/год (4,5%) поступает в атмосферу марганца и цинка, 0,380 т/год (1,5%) –меди, 0,185 т/год (0,7%) –свинца, 0,211 т/год (0,8%) –хрома.
Исходя из объемов, преобладают аэротехногенные выбросы тяжелых металлов в Левобережном районе, на долю которого приходится 47% выбросов.
Основными вкладчиками в загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами являются предприятия машиностроения и металлообработки – 65,6% выбросов; строительных материалов –8,4%; химической и нефтехимической промышленности – 4,3%.
К числу наиболее значимых источников тяжелых металлов из предприятий машиностроительной и металлообрабатывающей отраслей относятся АО "Тяжмехпресс", АООТ "Тяжэкс" им. Коминтерна, АООТ "ВАСО", ГП "Воронежский механический завод". Химическая и нефтехимическая промышленность представлены АО "Воронежшина", ОАО "Воронежсинтезкаучук" (Левобережный район); комбинаты строительных материалов –ЖБИ, ЖБК. Большинство крупных предприятий города построены без учета розы ветров, что создает напряженную обстановку в ряде жилых массивов. Низменный рельеф левобережной части города, слабая проветриваемость усиливают неблагоприятное воздействие выбросов загрязняющих веществ на качество атмосферного воздуха.
Расчетным путем с использованием системы "Эколог-город" получены данные о разделении приземных концентраций тяжелых металлов, согласно которым в атмосферном воздухе г. Воронежа имеет место превышение ПДК (предельно допустимая концентрация) меди в 1,5 -1,7 раз и марганца –в 1,5 - 25,0 раз.
Источниками поступления марганца являются 1204 предприятия города практически по всем видам промышленности. Максимальный объем выбросов приходится на предприятия машиностроения и металлообработки – 53,8%, стройматериалов – 15,9%, строительства – 6,7%, химической и нефтехимической промышленности – 5,9%. По данным расчетного мониторинга имеют место значительные превышения ПДК – до 25 раз в Железнодорожном районе, особенно в районе станции Отрожка. В зоне влияния марганца находится все население города, в то же время под воздействием повышенных концентраций элемента - 79,5 тыс. населения, из них 14,5 тыс. детей. Учитывая тот факт, что почти весь марганец, выбрасываемый в атмосферу, представляет собой мелкодисперсные частицы, переносимые на значительные расстояния, возможно его выпадение на почву в любой точке города.
В атмосферный воздух города поступают соединения меди в виде оксида – 0,288 т/год и сернокислой меди – 0,092 т/год. Основными источниками загрязнения являются ОАО «Воронежсинтезкаучук» химической и нефтехимической промышленности - 30,5% (Левобережный район) и ГП Воронежский механический завод машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности - 26,8% (Советский район). Исходя из расчетного мониторинга, наиболее неблагополучной зоной можно считать Левобережный район, где степень превышения меди составила 7,5 ПДК и численность экспонированного населения соответствует 430,8 тыс. чел., в том числе детей – 88 тыс.
Точечные источники индустриального загрязнения дают локальные выбросы в окружающую среду, но за счет ветрового переноса компонентызагрязнители распространяются на большие расстояния. Лабораторный контроль состояния городского воздушного бассейна показал, что в атмосферном воздухе отмечается превышение допустимых концентраций химических веществ в 5,6 % отобранных проб.
Анализ снеговых осадков за три последних зимних сезона подтверждает наличие тяжелых металлов в атмосферным воздухе. Из 11 определяемых в атмосферных осадках тяжелых металлов, были обнаружены 4: медь в концентрациях от 0,001 мг/л до 0,118 мг/л, цинк – от следов до 0,59 мг/л, железо – от 0,05 мг/л до 12,6 мг/л, марганец - от следов до 0,6 мг/л. Вариабельность содержания тяжелых металлов по территории города подтверждает их техногенный генезис от отдельных источников и промышленных зон. Наиболее высокие концентрации токсикантов определяются в снеговых осадках, собранных в зонах влияния промышленных предприятий и автомагистралей. Наличие тяжелых металлов в снеговом покрове на участках, находящихся на значительном расстоянии от индустриальных источников (районы СХИ, областной больницы, больниц «Электроника»), может свидетельствовать о трансграничных переносах. Максимальные уровни загрязнения снежного покрова марганцем и цинком отмечались в зоне обслуживания детской поликлиники № 1 Коминтерновского района, медью – на территориях обслуживания детских поликлиник № 5 Железнодорожного района и № 4 Советского района, железом – в районе ст.Отрожки Железнодорожного района и детской поликлиники № 2 Центрального района.
Учитывая объемы поступающих в атмосферный воздух загрязняющих веществ, класс и категорию их опасности, степень превышения допустимых концентраций как по данным лабораторного контроля, так и по результатам расчетного мониторинга, а также возможные неблагоприятные эффекты со стороны здоровья населения, в том числе отдаленные, для атмосферного воздуха определены приоритетные соединения тяжелых металлов – марганца, меди, хрома шестивалентного.
Поверхностные воды В 1999 году в Воронежское водохранилище и реку Дон поступило около 280 млн. м3 сточных вод. Из них объем нормативно-чистых вод составляет 52 млн. м3, загрязненных – 208 млн.м3. Было сброшено: нефтепродуктов –50 тонн, взвешенных частиц –4210 тонн, сульфатов –13810 тонн, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества) –23300 тонн, железа –55,58 тонн, меди –670 кг, цинка –3170 кг, алюминия –12600 кг.
По сравнению с 1998 годом произошло увеличение количества поступающих в водоемы хлоридов на 830 кг, железа на 3 тонны320 кг, хрома на 430 кг.
Основным химическим загрязнителем воды являются нефтепродукты, которые обнаруживаются в концентрациях выше нормативных (в 2,1 раза) в пределах всего водоема. В большинстве контрольных точек в воде также отмечалось превышение ПДК по БПК (кислородный эквивалент степени загрязненности воды органическими веществами - биологическое потребление кислорода).
Среднегодовые показатели уровня загрязнения водохранилища по таким ингредиентам, как марганец, медь, железо, алюминий не превысили нормативных значений, за исключением отдельных контрольных точек: у Окружного моста и гидроузла плотины –по железу, марганцу и меди; у Железнодорожного и Вогрессовского мостов – по марганцу; у Чернавского моста –по железу; в районе Песчановки и Левобережных очистных сооружений – по аммонию.
На протяжении последних нескольких лет водохранилище продолжает оставаться неблагополучным по эпидемиологической ситуации. Во всех точках отбора зарегистрировано превышение нормативов по коли-индексу, среднегодовой показатель которого превысил нормативы в 7 тысяч раз. Наиболее бактериально-загрязненные участки –район Окружного моста и Левобережных очистных сооружений.