|
Вятский государственный гуманитарный университет Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2008 год, Том 5, выпуск 1), под редакцией проф., д.м.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника
Загрязнение природной среды в зонах влияния крупных промышленных предприятий является в настоящее время серьезной экологической проблемой. В сентябре 2006 года в Кировской области начал действовать завод по уничтожению химического оружия (ОУХО). Строительство и введение в рабочий режим такого объекта увеличивает эмиссию загрязняющих веществ в природный комплекс. Как показано в [1], список химических загрязнителей, поступавших в атмосферу от местных предприятий, с введением в строй ОУХО увеличивается на 42 наименования. Это специфические загрязняющие вещества в виде отравляющих веществ и продуктов их деструкции и трансформации в природных условиях; различные неорганические соединения в виде оксидов, гидроксидов, кислот, солей; органические вещества класса спиртов, аминов, углеводородов, а также синтетических высокомолекулярных веществ; соединения тяжелых металлов. Среди последней группы загрязнителей выделены в качестве приоритетных соединения меди, кадмия, никеля, мышьяка, свинца, ртути и хрома, как наиболее опасные для живых организмов.
Для оценки состояния природных сред в зоне влияния ОУХО (зона защитных мероприятий, ЗЗМ) разработана и действует система экологического мониторинга. Отслеживание поступления тяжелых металлов в атмосферу ЗЗМ и определение характера распределения этих выбросов по ее территории является одной из задач системы мониторинга.
Воздух является весьма подвижной средой, и применение химических методов исследования его состава для решения задач мониторинга нерационально, т.к. требует либо установки большого количества автоматических станций, либо постоянного отбора проб с большой частотой (6 раз в сутки) по всей территории ЗЗМ (891,7 км2). По нашему мнению наилучшим способом решения этой проблемы является использование биологических индикаторов – аккумуляторов атмосферных выпадений.
К таким биологическим объектам относятся мхи. Благодаря высокоразвитой поверхности моховой покров является хорошим сорбентом, а низкий уровень метаболизма способствует накоплению в биомассе многих веществ, в том числе тяжелых металлов и мышьяка. Ввиду слабого контакта с почвой и лесной подстилкой вероятность поступления загрязнителей из субстрата невелика. Это позволяет считать мхи биоаккумуляторами аэрогенных выпадений. Формирование мохового покрова происходит в течение 2 – 5 лет, поэтому анализ биомассы может дать оценку уровня загрязнения атмосферы на различных участках изучаемой территории за этот период. По оценкам средняя эффективность накопления выпадения твердых частиц в биомассе мохового покрова (с учетом прироста биомассы) составляет для различных элементов: Pb – 100%, Cr – 84%, Cd – 65%, V – 54%, Zn – 41%, As – 32%. Зависимость уровня накопления от вида мха изучена слабо, однако в показано, что содержание такого элемента как мышьяк в различных видах мхов и лишайников в одной и той же экосистеме варьируется незначительно (Polytrichum juniperium – до 2 мг/кг сухой массы, Entodon Schreberi – до 2,8 мг/кг сухой массы).
Для оценки загрязнения атмосферы ЗЗМ ОУХО наиболее удобным видом мха-аккумулятора является Pleurozium Sreberi, который произрастает на всей территории ЗЗМ и является самым распространенным видом мха в Кировской области. Изучая химический состав проб этого мха можно выявить основные вещества-загрязнители атмосферы, установить степень загрязнения окружающей среды и распределение загрязнителей по исследуемой территории, судить об источниках ареала.
Установить вклад конкретного источника (в нашем случае – ОУХО) в загрязнение атмосферы можно, если иметь информацию о содержании загрязнителей в Pleurozium Sreberi до начала функционирования объекта.
Для решения этой задачи на территории ЗЗМ в июле 2006 г. было отобрано 10 проб биологического индикатора в соответствии с сеткой пробоотбора системы экологического мониторинга ОУХО. Радиус зоны обследования составил 9,5 км. В соответствии с розой ветров в качестве фоновой территории был выбран лесной массив в 60 км на запад от объекта.
Пробы отбирались с 20 – 30 куртин, масса сырого мха с каждой точки составляла
не менее 3 кг. Пробы сортировались для исключения попадания посторонних растений и включений и усреднялись. Воздушно сухие пробы мха (25г) озолялись сухим методом (4500С). Величина выхода золы колебалась незначительно и в среднем составила 4,3%. Методом рентгенолюминесцентной спектрометрии в золе определялось содержание никеля, а в солянокислых вытяжках фотоколориметрическим методом - железо (с роданидом калия) и медь (с диэтилдитиокарбаматом). Количество параллельных определений – от 3 до 5.
Анализ полученных данных показал, прежде всего, низкую воспроизводимость результатов параллельных определений. Так, при определении никеля средняя относительная ошибка составила ± 27,7%, для железа ± 14,2%, для меди ± 7,2%. Это связано, по-видимому, с особенностями самого объекта исследования – мха, для которого поглощение аэрогенных выпадений обусловлено в большей мере чисто механическим удержанием загрязнителей на высокоразвитой поверхности.
Полученные результаты (средние по точке) представлены в таблице. Там же приведены сведения о расположении точек отбора проб относительно будущего объекты по уничтожению химического оружия.
Содержание металлов в образцах мха Pleurozium Sreberi (июль 2006г.) зоны защитных мероприятий ОУХО и фоновой территории
| № точки в системе экомонито-ринга | Расстояние от ОУХО, км | Направление от ОУХО | Содержание металлов, мг/кг воздушно-сухого мха | Кратность превышения фона | | Fe | Cu | Ni | Fe | Cu | | 17 | 1,5 | Ю | 1821,1 | 67,2 | 7,3 | 7,5 | 23,2 | | 18 | 1,5 | Ю | 2991,7 | 93,3 | 6,1 | 12,3 | 32,2 | | 19 | 1,5 | Ю | 1213,0 | 69,3 | 4,9 | 5,0 | 23,9 | | 28 | 1,1 | С-З | 998,4 | 38,7 | 3,3 | 4,1 | 13,3 | | 4 | 1,4 | С | 251,6 | 26,1 | 6,9 | 1,03 | 9,0 | | 9 | 2,0 | В | 769,3 | 17,6 | 8,0 | 3,2 | 6,0 | | 47 | 2,2 | З | 733,3 | 16,6 | 4,7 | 3,0 | 5,7 | | 13 | 2,1 | Ю-В | 909,2 | 18,9 | - | 3,7 | 6,5 | | 65 | 4,1 | З | 1359,1 | 14,0 | - | 5,6 | 4,8 | | 112 | 9,6 | Ю-З | 433,9 | 6,7 | - | 1,8 | 2,3 | | Фон | 60 | З | 242,8 | 2,9 | - | | | Приведенные результаты говорят о том, что из исследованной группы металлов в наибольшей концентрации во мхе Pleurozium Sreberi обнаруживается железо (до 3 г/кг), на порядок меньше концентрация меди (до 100 мг/кг), и на два порядка меньше концентрация никеля (в пределах 10 мг/кг). Большая разница в концентрациях железа, меди и никеля в образцах мха не может быть однозначно интерпретирована как отражение различия концентраций их соединений в атмосфере, т.к. поглотительная способность Pleurozium Sreberi по отношению к различным металлам пока не известна.
Полученные данные свидетельствуют о том, что до начала работы ОУХО атмосфера ЗЗМ была более загрязнена соединениями железа и меди, чем фоновая территория. Обнаруженный уровень загрязнения ЗЗМ складывается из фоновых характеристик и выбросов местных источников (промышленные и сельскохозяйственный предприятия, железнодорожный и автомобильный транспорт). Четких закономерностей в распределении тяжелых металлов в исследованной зоне не обнаруживается.
В то же время можно отметить, что пробы с многократным превышением фоновых концентраций (по железу в 5-12 раз, по меди в 20-30 раз) группируются, главным образом, в южном направлении от ОУХО и находятся в зоне влияния железной дороги. Результаты определения никеля интерпретировать трудно в связи с низкой воспроизводимостью.
Т.о., к моменту начала работы ОУХО природный комплекс на территории ЗЗМ имеет определенный уровень загрязнения металлами, который можно считать исходным для дальнейшего экологического мониторинга.
Проведенная работа позволяет также считать, что мох Pleurozium Sreberi перспективен как биоаккумулятор атмосферных выпадений металлов для оценки степени загрязнения территории при условии решения вопросов его накопительной способности по отношению к различным металлам и воспроизводимости результатов аналитических определений.
Литература
1. Ашихмина, Т.Я. Комплексный экологический мониторинг объектов хранения и уничтожения химического оружия [Текст]. – Киров: «Вятка», 2002. – 544с.
2. Воробейчик, Е.Л. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем [Текст]. – Екатеринбург: Наука, 1994. – 279с.
3. Ruhling A. e.a. Survey of Atmospheric Heavy Metal Deposition in the Nordie Countries in the 1985 Monitored be Moss Anlisis. – Coupenhagen.: 1987. – 54 p.
4. Folkeson L. Interspecies calibration of heavy metal concentration in nine mosses and lihens: pplicability to deposition measurement. Water Air Sjil Poll., 11, 1979, p.253.
|
