Экологическое состояние природных и антропогенных ландшафтов Центрального Черноземья

Аэрозоли Шинного завода характеризуются значительным содержанием радиоизотопов цинка (Zn⁶⁹), в то время как содержание остальных - невелико. Наличие большого количества цинка связано со значительным использованием его окиси в процессе производства резины.

Таблица 8. Радиоизотопный состав аэрозолей некоторых предприятий г. Воронежа

№ п/п	Радиоизотоп	Энергия	Завод Кузнечно-прессового оборудования	Завод керамических изделий	Асфальтобетонный завод	ТЭЦ_2	Завод электровакуумных приборов	Шинный завод	Естественная аэрозоль
1	Na24	1368,5	2,40,08*	11,60,2	2,350,08	8,70,2	52,20,5	2,850,06	4,340,06
2.	K42	1524,2	-	0,390,07	0,170,04	0,500,09	-	0,0440,003	0,2340,031
3.	Se46	889,3	(5,60,1)10-3	(17,90,2)10-3	-	(23,80,2)10-3	(0,0360,02)10-4	(2,50,2)10-3	(15,04,1)10-3
4.	Ca47	1297,0	-	-	-	-	-	(2,80,4)10-1	(15,04,1)10-3
5.	Cr51	320,1	(1,160,02)10-3	(0,720,02)10-3	(0,740,01)10-3	(3,60,2)10-3	-	-	(2,31,5)10-3
6.	Mn56	846,8	410,5	5,30,7	6,40,4	13,60,7	5,22,4	3,20,3	7,850,31
7.	Fe59	1099,3	(16,20,2)10-3	(2,470,08)10-3	(9,20,5)10-4	(7,50,1)10-3	(5,01)10-4	-	(0,150,05)10-3
8.	Co60	1173,2	(2,50,1)10-4	(5,20,3)10-4	-	(11,20,5)10-4	(22,00,1)10-4	-	-
9.	Zn65	438,8	0,060,02	-	0,120,04	0,230,02	-	1,10,1	-
10.	Se75	264,7	-	-	-	(2,40,9)10-4	-	-	-
11.	As76	657,4	-	-	-	(91)10-2	-	-	-
12.	Br82	776,5	(3,10,4)10-2	-	(0,70,3)10-2	(1,20,7)10-2	-	(2,30,8)10-3	(8,22,1)10-2
13.	Rb86	1076,9	-	(1,00,08)10-4	(3,00,4)10-4	(8,90,9)10-4	-	-	(8,33,9)10-4
14.	In114	191,7	(9,00,5)10-4	-	(1,90,5)10-4	-	-	-	-
15.	Sb122	564,1	0,0500,002	0,730,01	0,0110,001	0,2950,006	10,60,1	0,0710,01	0,120,04
16.	Te123	159,0	(2,10,8)10-3	-	-	(0,60,1)10-3	-	-	-
17.	Sn125	1066,7	-	-	-	-	(2,50,3)10-3	-	-
18.	Ba131	216,0	(1,00,2)10-3	(0,80,64)10-3	(0,90,2)10-3	(3,00,3)10-3	(26,40,8)10-3	(1,00,3)10-3	-
19.	Cs134	795,8	(156)10-4	(130,9)10-4	(0,60,2)10-4	(20,40,9)10-4	(14,03,0)10-4	-	-
20.	La140	1596,5	(7,40,7)10-2	(8,50,83)10-2	(2,60,2)10-2	(8,50,5)10-2	(1,70,5)10-2	(2,70,3)10-2	(9,80,9)10-2
21.	Ce141	145,4	-	(1,40,3)10-3	(3,20,1)10-3	-	-	(0,60,3)10-3	-
22.	Lu177	208,3	(3,90,8)10-4	-	(3,80,7)10-4	(14,81,3)10-4	-	-	-
23.	Hf181	482,2	(2,60,5)10-3	-	-	(2,41,2)10-4	-	-	-
24.	Ta182	1221,4	(7,61,2)10-4	(1,50,3)10-4	(1,00,2)10-4	(2,30,3)10-4	-	-	-
25.	W187	685,7	-	-	-	(7,11,6)10-2	-	(0,420,19)10-2	-
26.	Hg203	279,2	(0,70,5)10-4	-	-	(2,31,3)10-4	-	-	-
27.	Pa233	311,8	(1,10,1)10-3	-	(2,00,1)10-3	(8,60,1)10-3	-	-	-

Таблица 9. Характерные радиоизотопы ряда промышленных предприятий г. Воронежа

Тип предприятия	Характерные изотопы для предприятий	Изотопы с повышенным содержанием	Изотопы с пониженным содержанием
Станкостроительный завод	Te123, Lu177, Hf181, Hg203	Mn56, Ta182, In114, Te132, Fe59	-
Завод керамических изделий	Rb86, Ce141	-	-
Асфальтово-бетонный завод	Rb86, Ce141, Lu177, Hf181, Pa233	-	Cs134
ТЭЦ_2	Se75, Rb86, As76, Lu177, Hg181, W187, Hg203, Pa233	Cr51, Se75, As76, Lu177, W187, Hg203, Pa233	-
Завод электровакуумных приборов	Sn125	Na24, Sb122, Sn125, Sc46, Ba131	-
Шинный завод	Ca47, Ce141, W187	Zn60	K42

Анализ наших данных показывает, что большинство изотопов многих элементов не оказывают видимого влияния на загрязнение почвы и растительности, в то же время крайне не желательно присутствие их в продуктах питания из-за токсичности изотопов таких элементов как As, Sb, Hg, Cd и др.

Результаты исследований указывают на возможность применения НАА для определения источников и концентрации микропримесей в атмосфере.

5. Роль промышленных предприятий в загрязнении природной среды ЦЧР

5.1. Влияние открытой добычи железной руды на окружающую среду

Добыча полезных ископаемых открытым способом является одним из мощных видов техногенеза. Его воздействие на окружающую среду ежегодно возрастает и захватывает все большие территории. В условиях КМА, где ведутся интенсивные работы по открытой добыче железной руды, за последние десятилетия произошло значительное нарушение природных ландшафтов. Огромные площади заняты карьерами, отвалами пород, отходами первичного обогащения руд (хвостохранилищами) и др. Здесь сформировались особые техногенные ландшафтно-геохимические аномалии. Такие участки А.И. Перельман и Н.С. Касимов (1999) называют горнопромышленными ландшафтами (ГПЛ). Особенность ГПЛ - малоконтролируемое рассеяние огромного количества веществ с высоким содержанием соединений железа и других элементов, которые, как правило, отрицательно действуют на прилегающую территорию. Характерная особенность ГПЛ - наложение техногенного загрязнения на природные геохимические аномалии.

К настоящему времени в России наряду с множеством естественных и антропогенных источников загрязнения на долю горнорудных разработок приходится более 14 % всех видов загрязнений. Экологическая обстановка в бассейне КМА, где размещаются Лебединский, Стойленский и Михайловский горно-обогатительные комбинаты (ГОКи), является очень напряженной.

Исследования, выполненные на Лебединском карьере, показывают, что при массовых взрывах (1000 т взрывных веществ) ареал распространения частиц размером 100 мкм (с учетом розы ветров) достигает удаления 15-20 км, а время нахождения этих частиц в атмосфере - 1 ч. Частицы пыли диаметром до 10 мкм могут находиться в атмосфере до 2-3 суток и в зависимости от силы ветра опускаются на землю на максимальном удалении от места взрыва (до 1000 км).

С целью установления степени воздействия выбросов карьера и Лебединского ГОКа на прилегающую территорию вокруг этих объектов были отобраны и проанализированы образцы почв (табл. 10). Наличие тяжелых металлов (подвижные формы) определялось методом атомной абсорбции на спектрофотометре С_115 М.1, вытяжка - 1 н HNO3.

Почвенные разрезы закладывались на различном расстоянии от источников загрязнения с учетом розы ветров. Контрольным был разрез № 5 в заповеднике «Ямская степь» на удалении 10 км от Лебединского ГОКа.

Анализ данных показал (табл. 10), что на пахотных угодьях с ровным рельефом и ненарушенным профилем (разрезы № 1-6) величина накопления некоторых солей ТМ - Pb и Zn не превышает ПДК и находится на уровне зональных почв и фона. Превышение ПДК в черноземах обнаружено только для Cr, Rb, Ni и Cu, причем если для Cr и Cu превышение незначительно - соответственно до 10-13 и 5,8-6,0 мг/кг, то для Ni оно достигает 12,8-17,4 мг/кг. Повышенное содержание подвижных форм Cu, Cr и Ni в этих почвах согласуется со спецификой производства предприятий. Известно, что в процессе открытой добычи железной руды 6-8 % газопылевых выбросов, содержащих железо и его спутниов (Сr, Сu, Cо, Zn, Ni и т. д.), попадают на почвенно-растительный покров. Почва, являясь местом максимального накопления всех выбросов, выступает в роли мощного фильтра, который прочно фиксирует все ТМ и существенно ослабляет их попадание в надземную растительную массу и грунтовые воды. Исследуемые почвы в основном представлены черноземами типичными тяжелого и среднего грансостава, средней мощности и среднего содержания гумуса. Такое состояние почв и высокое значение рН обусловливают ее хорошую буферность и большую поглотительную способность.

Результаты наших исследований и анализ банка данных НИИКМА показывают, что вокруг промышленной площадки Лебединского ГОКа на удалении 150 и 300 м ежегодно оседает соответственно 607 и 469 кг пыли на 1 га; в 150 м от карьера оседает около 1 т пыли, а на расстоянии 1, 2, 3, 4 км - соответственно 401, 226, 97 и 17 кг/га. В таких условиях формируются тexногенные аномалии, где содержание валовых форм Fe, Cu, Zn в почвах выше зональных в 2-3 раза. Ареал рассеяния Fе прослеживается на расстоянии до 7-15 км и занимает площадь более 100 км². В травосмеси указанных территорий отмечается очень высокое содержание Fe на расстоянии до 7 км. В пахотном горизонте черноземов вокруг ГОКа содержание полуторных оксидов железа превышает 6 %, что свидетельствует о процессе ожелезнения почв.

Таблица 10. Тяжелые металлы в почвах в зоне влияния карьера и Лебединского ГОКа

Номер разреза	Почва, место отбора образца	Глубина, см	Содержание ТМ, мг/кг
			Pb	Cr	Ni	Cd	Cu	Zn
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.	Чернозем типичный среднегумусный среднемощный среднесуглинистый, у края карьера (пашня)	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70	5,6 5,6 5,0 4,8 4,8 5,0 4,8	8,25 8,25 8,25 8,25 8,8 9,4 8,9	10,4 10,3 11,2 11,0 11,4 11,0 10,8	0,67 0,6 0,55 0,50 0,55 0,63 0,72	5,4 5,7 5,4 5,4 4,4 5,0 5,4	7,5 7,6 7,6 6,7 5,6 5,8 6,0
2.	Чернозем типичный среднегумусный тяжелосуглинистый среднемощный, 45 м на ю._ю._в. от края карьера (пашня)	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70	6,1 6,0 5,6 4,7 4,7 5,0 5,0	8,9 8,9 8,9 6,6 7,25 7,9 7,9	12,8 12,5 12,5 11,0 11,0 11,7 11,2	0,82 0,86 1,04 0,34 0,28 0,34 0,80	5,8 6,4 5,6 4,4 4,6 4,6 5,0	8,4 28,0 18,0 7,8 5,5 5,4 5,8
3.	Чернозем типичный среднегумусный тяжелосуглинистый среднемощный, 500 м на юг от кромки карьера (пашня)	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70	6,0 6,0 5,6 8,0 8,9 7,4 7,4	8,25 8,25 8,25 7,78 9,4 10,0 8,9	15,0 15,8 15,8 16,6 16,8 17,4 12,0	0,51 0,63 0,55 0,75 1,24 0,80 1,14	6,0 8,4 5,4 5,0 4,5 5,2 3,6	6,4 7,5 6,5 8,8 6,7 5,0 6,0
4.	Чернозем типичный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый, 500 м на ю._з. от кромки карьера (пашня)	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60	6,5 6,0 6,0 6,5 6,9 6,5	7,75 7,75 8,4 6,0 7,75 8,4	11,0 11,0 11,0 11,8 11,8 11,8	0,72 0,77 0,82 0,66 0,87 0,66	5,7 5,3 5,5 4,4 4,1 4,2	8,0 7,8 7,8 6,7 6,7 6,0
5.	Чернозем типичный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый, заповедник «Ямская степь» 10 км на ю._з. от ЛГОКа (контроль)	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70	4,7 4,3 4,3 4,3 4,3 5,7 6,5	4,5 5,5 6,0 7,25 6,7 7,75 8,4	9,8 10,0 10,6 10,8 11,2 11,8 10,6	0,39 0,39 0,53 0,55 0,55 0,53 1,06	4,5 4,5 4,3 4,4 4,4 4,5 4,5	6,6 6,3 6,0 6,0 6,0 8,3 5,6
6.	Слой чернозема (нанесенный), площадка ЛГОКа (у обогатительной фабрики)	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40	6,0 6,0 4,3 6,5	8,6 7,9 2,0 8,4	10,0 11,0 4,5 11,0	0,75 1,06 0,53 1,05	5,3 5,0 3,0 4,8	9,6 7,4 15,0 11,8
7.	Дерновая после рекультивации, гидроотвал № 3 (пойма р. Осколец, поле «горбунова»)	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60	3,4 3,4 2,1 2,1 1,6 2,0	2,0 3,8 1,75 1,4 1,1 1,1	5,0 4,1 3,55 4,1 4,1 4,4	0,55 0,77 0,55 0,50 0,55 0,55	2,0 2,5 1,2 1,2 1,3 1,2	3,0 3,3 1,7 1,5 1,3 2,1
8.	Дерновая после рекультивации, гидроотвал № 2	0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70	2,8 1,6 1,6 1,6 2,8 1,6 7,6	1,75 1,1 0,5 0,9 1,75 0,9 13,0	5,8 5,0 1,75 2,0 2,8 2,0 6,6	0,35 0,53 0,21 0,26 0,65 0,25 1,71	2,3 1,6 0,5 0,7 1,2 0,7 2,1	3,4 1,4 1,6 1,4 2,2 1,2 2,2
ПДК подвижных форм ТМ	6	6	4	0,1-0,5	3	23

5.2. Влияние выбросов ОАО «Осколцемент» на почвенно-растительный покров

Исследования пыли цементных заводов показали высокое содержание в них свинца - 1800 мг/кг, цинка - 410 мг/кг, кадмия - 93 мг/кг и меди - 62 мг/кг (Какарека, 2001). Пыль, выбрасываемая в атмосферу после очистки, содержит более высокие концентрации Cd, Rb и Zn по сравнению с пылью в газовом потоке до очистки.

Объектом наших исследований служило ОАО «Осколцемент», выведенное на полную мощность с 1964 г. и являющиеся одним из мощных источников пыли. Ежегодно выбросы в атмосферу с 1996 г. составили 5,2 тыс. т, а в 2004 г. - 8,4 тыс. т. В выбросах содержится (в%): Са - 52-67; Si - 15-20; K - 2-12; Al ~ 5; Fe ~ 4; pH - 9,7-11,2. Результаты исследований показали, что почвенный покров вокруг завода представлен черноземами и темно-серыми лесными почвами со средним содержанием гумуса, среднего и легкого грансостава. Для выявления характера изменений свойств почв и растительности от воздействия выбросов были заложены почвенные разрезы вокруг завода с учетом розы ветров, на различном удалении с учетом рельефа местности.

Рекогносцировочное обследование загрязненной территории свидетельствует о том, что наиболее крупные частицы цементной пыли оседают в непосредственной близости от предприятия, а более мелкие удаляются на различные расстояния, что хорошо прослеживается в изменениях внешних признаков растительного и почвенного покровов (рис. 3).

По мере удаления от источника внешние признаки загрязнения заметно ослабевают, что подтверждается морфологией почвенных разрезов. Выбросы, оседая на почвенный покров, проникают на определенную глубину. При этом на поверхности почв вблизи предприятия формируется особый техногенный слой пыли толщиной до 10 см. По мере удаления от источника загрязнения мощность этого слоя постепенно снижается до 6-8 см на расстоянии 300 м и до 2 см - на расстоянии 500 м. При удалении более 500 м визуально этот слой не прослеживается, но вскипание от соляной кислоты и здесь обнаруживается почти с поверхности на глубине 14 см. На расстоянии более 1000 м почвенный покров соответствует зональным почвам, хотя и здесь верхний 5_сантиметровый слой почвы бурно вскипает от соляной кислоты.

Результаты химических исследований (табл. 11) указывают на повышенное содержание оксида кальция (21,0 %) и оксида магния (3,7 %) в верхнем техногенном слое, что не характерно для зональных почв. Основные изменения химических свойств почв зафиксированы в образцах отобранных на удалении 300 - 500 м. На большем удалении влияние выбросов незначительно.

Действие цементной пыли сказалось и на рН почвенной среды в верхнем (0-30 см) слое почвы, где реакция от слабокислой стала щелочной и слабощелочной, переходящей с глубиной в нейтральную, а глубже 50-60 см в слабокислую, что свойственно лесным почвам.

Рис. 3. Картосхема распределения цементной пыли вокруг ОАО «Осколцемент» (М 1:200000)

Для изучения влияния цементной пыли на древесную растительность в качестве объектов исследования были выбраны акация белая и береза повислая, как наиболее распространенные породы на рекультивированных отвалах горных пород КМА.

Полученные данные свидетельствуют о том, что наибольшей пылеулавливающей способностью характеризуется береза повислая. В сутки ее листовая поверхность задерживает 0,85-0,9 г/м² цементной пыли, акации белой - 0,57-0,6 г/м². В целом листовая поверхность этих растений за сутки способна удержать 22,0-32,5 г/м² пыли. В контрольной точке запыленность культур составляла 0,04-0,05 г./м².

Таблица 11. Валовой химический состав темно-серых лесных почв в районе ОАО «Осколцемент», % на прокаленную навеску

Место отбора почвенных проб	№ разреза	Горизонт	Глубина, см	ППП	SiO2	СаО	MgO	Fe2O3	Al2O3	TiO2	Сумма полуторных оксидов	SO3	K2O + + Na2O
В 100 м севернее завода (лес)	1	Атехн. А1 А2 В1 В2	0-14 15-25 30-40 50-60 90-100	29,10 13,40 11,80 11,00 11,00	30,00 68,53 67,90 67,10 66,74	21,00 3,15 2,80 2,80 2,96	3,75 0,50 0,38 0,38 0,38	2,00 2,59 2,59 2,75 3,00	5,15 8,01 9,69 10,43 11,28	0,50 0,53 0,52 0,52 0,52	7,65 11,13 12,80 13,70 14,80	0,80 0,42 0,34 0,28 0,22	4,60 3,30 3,30 3,20 3,20
В 300 м севернее завода (лес)	2	Атехн. А1 А1А2 В1 В2	0-8 15-25 30-40 50-60 90-100	22,42 12,46 12,20 11,60 10,60	41,30 68,70 68,20 67,84 66,70	17,15 3,20 2,63 2,80 2,80	3,15 0,50 0,38 0,38 0,38	2,43 2,85 2,85 2,90 2,90	7,31 7,37 8,63 9,08 10,66	0,51 0,53 0,52 0,52 0,52	10,25 11,76 12,00 12,50 14,08	0,62 0,36 0,32 0,20 0,20	4,00 3,20 3,40 3,20 3,40
В 500 м севернее завода (лес)	3	Атехн. А1 А1А2 В1 В2	0-8 15-25 30-40 50-60 90-100	14,00 13,00 12,20 11,80 13,20	59,31 66,35 64,00 63,28 62,72	4,90 3,15 2,80 2,80 3,47	0,75 0,50 0,38 0,38 0,88	2,66 2,76 2,76 2,85 2,85	11,52 7,21 8,71 9,23 10,12	0,52 0,53 0,53 0,52 0,53	14,70 10,50 12,00 12,60 13,50	0,40 0,22 0,22 0,20 0,20	3,26 3,40 3,30 3,30 3,20
В 300 м юго-западнее завода (разнотравье)	4	Атехн. А1 А2 В1 В2	0-6 15-25 32-42 50-60 90-100	15,80 11,80 10,80 10,08 8,98	58,20 66,40 66,00 65,25 63,86	6,25 3,53 3,20 2,98 3,00	1,00 0,50 0,50 0,50 0,50	2,05 2,67 2,85 3,00 3,00	11,19 8,41 8,63 8,50 10,08	0,51 0,52 0,52 0,53 0,52	13,75 11,60 12,00 12,13 13,60	0,38 0,26 0,22 0,20 0,26	4,40 3,80 3,40 3,30 3,40
В 500 м юго-западнее завода (разнотравье)	5	Адерн А1 А2 В1 В2	0-6 13-23 30-40 50-60 90-100	12,40 11,20 11,00 10,20 9,40	62,40 67,44 66,20 64,80 58,77	5,28 3,28 3,20 3,20 3,15	0,75 0,50 0,50 0,50 0,50	2,35 2,85 3,00 3,00 3,35	14,99 8,19 9,44 10,64 11,36	0,54 0,56 0,56 0,56 0,54	17,88 11,60 13,00 14,20 15,25	0,32 0,22 0,21 0,20 0,21	4,00 3,20 3,40 3,60 3,60

Под влиянием запыления наблюдается увеличение площади листовой поверхности. Так, у акации белой площадь листа опытных растений на 27, а у березы повислой - на 36 % была больше, чем у контрольных (табл. 12).

Таблица 12. Площадь листа древесных растений в зависимости от расстояния от источника загрязнения

Культура	Удаление от источника загрязнения, км	Площадь листа, см2
Акация белая Контроль Береза повислая Контроль	0,30 22,00 0,33 22,00	4,49 0,98 3,52 0,11 1,24 0,30 8,94 0,56

Физическое действие даже инертной пыли проявляется в изменении оптических свойств листьев. Запыленные листья поглощают на 5-14 % меньше физиологически активной радиации, а тепловых лучей - на 25-30 % больше, чем незапыленные. Перегрев листовой поверхности влияет на транспирационные потери. Результаты исследования водного режима, приведенные в табл. 13, показывают увеличение потери воды при 2_часовом завядании растений. Наряду с этим отмечено повышение относительного тургора, водоудерживающей способности при снижении водного дефицита и общей обводненности листа.

Интенсивность дыхания (табл. 14) под влиянием цементной пыли у акации снизилась до 47,6 %, у березы повислой - до 33,8 % в сравнении с контрольными растениями. Очищение листовой поверхности от пыли вызывало усиление дыхания, однако эта величина была почти в 2 раза ниже, чем у контрольных растений.

Под влиянием запыления в листьях растений нарушается водный баланс, снижаются активность каталазы в листьях, интенсивность процессов ассимиляции и диссимиляции и в конечном счете продуктивность растений.

Таблица 13. Показатели водного режима

Культура	Расстояние от источника загрязнения, км	Водный дефицит, %	Относительный тургор, %	Водоудерживающая способность, %	Потери массы при 2_часовом завядании, %	Общее содержание воды, %
Акация белая	22	21,94 0,98 100	82,02 0,65 100	30,96 1,53 100	17,27 1,76 100	55,7 1,35 100
Акация белая	0,3	14,20 0,64 64,72	85,75 0,73 104,5	46,19 1,34 149,2	19,38 1,99 112,3	52,65 0,24 94,5
Береза повислая	22	19,23 1,73 100	83,92 1,64 100	22,55 1,75 100	14,06 0,25 100	75,43 0,44 100
Береза повислая	0,3	14,1 1,17 72,8	87,72 1,66 104,5	27,21 1,96 120,7	26,37 1,33 187,6	55,54 1,68 96,6

Примечание. В знаменателе приводится процент от контроля.

Таблица 14. Интенсивность газообмена исследуемых культур

Культура	Расстояние от источника загрязнения, км	Интенсивность дыхания, мг СО2/час	% от контроля	Интенсивность фотосинтеза у опытных растений, мгдм2/час	Интенсивность фотосинтеза в контроле	% от контроля	Интенсивность синтеза за 10 час., мг орг. в-ва	Коэффициент продолжительности фотосинтеза
Акация белая (контроль)	22	2,60 2,79	100	2,28 2,39	4,49 5,21	100	37,6 39,4	1,91 1,91
Акация белая	0,3	1,24 1,48	47,6 54,2	0,84 1,22	2,08 2,70	41,6 51,8	13,9 20,1	1,68 1,82
Береза повислая (контроль)	22	2,84 3,09	100	2,27 2,50	5,4 6,16	100	37,4 41,3	19,0 1,99
Береза повислая	0,3	0,96 1,18	33,8 38,2	0,66 1,00	1,62 2,17	30,0 35,2	10,8 1,94	1,68 1,83

Примечание. В знаменателе приводятся данные для побегов, очищенных от пыли

5.3. Влияние ОАО НЛМК на окружающую среду

Высокие темпы развития металлургической промышленности неизбежно приводят к загрязнению атмосферного воздуха водоемов и почв, поэтому оздоровление условий проживания людей в таких районах является важной задачей. Используемые новые технологии, установки фильтров очистки, озеленение цехов и другие мероприятия не дают должного эффекта и вокруг предприятий металлургического профиля концентрация вредных выбросов практически всегда превышает допустимые нормы.

Почвы, находящиеся в зоне влияния металлургических заводов, претерпевают определенные изменения, что отражается как на их морфологических признаках, так и на агрохимических свойствах.

С целью выявления ареала техногенного загрязнения почв от НЛМК, нами были отобраны и проанализированы почвенные образцы из разрезов, заложенных на различном удалении от источников выбросов. На промплощадке и у северной проходной завода в верхнем 0-30 см слое почв содержание Pb, Cr, Ni, Cu и Zn превышает ПДК от одного до 7 раз, однако с глубиной содержание этих элементов резко падает. В серых лесных почвах, отобранных на удалении 3 км севернее источника загрязнения, количество ТМ гораздо ниже фона и ПДК. Это объясняется, во-первых тем, что основная масса вредных выбросов не достигает исследуемых участков и, во-вторых, лесной массив, где заложен образец, эффективно защищает почвенный покров от поступления многих ингредиентов.

Анализируя в целом морфологические, химические и генетические признаки почв, можно утверждать, что вокруг комбината на расстоянии до 1-1,5 км от промплощадки формируется особый техногенный почвенный покров с повышенным содержанием ТМ и повышенной рН среды. На удалении более 3 км влияние комбината менее заметно.

Для выявления закономерностей пространственного распространения загрязнения почв и растительности нами был обследован наиболее крупный источник загрязнения - агломерационная фабрика НЛМК. Агломерационная фабрика расположена обособлено, что позволяет изучить влияние ее выбросов вне взаимосвязи с другими промышленными объектами. Лесной массив, расположенный к северу от фабрики, подвергается воздействию только ее выбросов. Почвенный покров представлен сочетанием серых лесных почв и боровых слабогумусированных песков. Вся территория покрыта сосновым насаждением 35_летнего возраста с полнотой древостоя 0,4-0,5.

Данные показали, что воздействие выбросов на растительность находится в прямой зависимости от расстояния до объекта загрязнения. В настоящее время на удалении до 300 м от фабрики частично усохли хвойные породы и травянистая растительность; на расстоянии до 500 м растительность находится в сильно угнетенном состоянии. По мере удаления от источника загрязнения внешние признаки воздействия его заметно ослабевают, что подтверждается и состоянием почв в разрезах, заложенных под лесом на расстояниях 100, 200, 500, 1000, 3000 м от фабрики (табл. 15).

Таблица 15. Содержание некоторых оксидов в светло-серых лесных почвах вокруг агломерационной фабрики, %

Расстояние от аглофабрики, м	Горизонт, глубина слоя, см	Fe2O3	Al2O3	TiO2	MnO2	CaO	MgO	рН
100	Пыль аглофабрики	68,24	1,44	1,21	0,350	8,50	2,80	8,1
	А0 Тс А1 А1А2	0 - 3 3 - 5 10 - 15 25 - 35	69,22 63,07 0,99 0,58	1,41 1,48 1,22 1,28	1,10 1,15 0,10 0,08	0,200 0,110 0,092 0,006	6,43 7,49 0,42 0,16	2,64 2,31 0,13 0,11	8,0 8,0 7,0 7,4
200	А0 Тс А1 А1А2	0 - 25 2,5 - 4 4 - 15 15 - 20	65,67 63,65 0,98 0,48	1,53 1,55 1,37 1,14	1,07 0,88 0,09 0,08	0,220 0,080 0,062 0,018	7,81 7,33 0,53 0,21	2,98 2,97 0,12 0,09	8,0 8,0 7,5 7,4
500	А0 А1 В1	0 - 3 5 - 13 60 - 70	29,60 0,72 0,62	1,55 1,63 1,22	0,88 0,09 0,11	0,195 0,100 0,011	6,11 0,60 0,17	0,93 0,21 0,12	8,0 7,0 6,9
1000	А0 А1 А1А2 В2 С	0 - 4 5 - 14 20 - 30 75 - 85 140-150	17,27 0,57 0,62 0,56 0,42	1,67 1,60 1,11 0,86 0,75	0,74 0,09 0,08 0,07 0,04	0,149 0,040 0,008 0,004 0,004	2,40 0,45 0,14 0,12 0,17	0,97 0,29 0,14 0,12 0,05	7,8 6,0 5,9 5,7 6,6

Т_с - техногенный слой

В зоне влияния фабрики на поверхности почв сформировался особый техногенный слой мощностью до 2 см. В гранулометрическом составе этого слоя преобладают частицы размерами 0,25-0,05 и 0,05-0,01 мм, на долю которых приходится 90-92 %. По сравнению с фоновыми почвами в нем резко уменьшено (в 6-8 раз) содержание частиц 1-0,25 мм и повышено количество крупной пыли.

Анализ выбросов фабрики показал, что они характеризуются щелочной реакцией (рН 8,0) и в виде оксидов содержат 12 % кремния, 68,2 % железа, 1,4 % алюминия, 0,3 % марганца, 0,3 % серы, 0,25 % калия, 8,5 % кальция, 2,7 % магния, 1,2 % титана, 0,2 % натрия (см. табл. 15).

Лесные насаждения, опоясывающие фабрику, служат надежной защитой окружающей среды от загрязнения. Однако промышленная пыль и газы сильно угнетают всю растительность, которая частично погибла в радиусе 300 м.

5.4. Производство минеральных удобрений и загрязнение окружающей среды

С целью изучения влияния предприятий по выпуску минеральных удобрений на окружающую среду нами были проведены многолетние (1985-1997 гг.) комплексные исследования экологической ситуации вокруг ОАО «Минудобрения». Это один из крупнейших в Европе объектов находится в центре Черноземья - в Россошанском районе Воронежской области.

Исследования показывают, что продолжительная эксплуатация этого объекта служит интенсивным источником загрязнения окружающей среды, а гидрологическая обстановка в районе промплощадки крайне неудовлетворительная из-за значительного подъема уровня грунтовых вод и их интенсивного химического загрязнения. Уровенный режим грунтовых вод характеризуется как техногеннонарушенный. Подъем зеркала грунтовых вод представляет особую опасность для устойчивости дамб шламонакопителей. В районе промплощадки гидрохимическая аномалия занимает площадь около 10 км² и характеризуется высокой степенью загрязнения подземных вод четвертично-мелового водоносного комплекса. Концентрация аммонийного азота и нитратов в них в десятки раз превышают ПДК (ГОСТ 2874-82). Эти исследования свидетельствуют, что в результате деятельности химического производства возникла реальная угроза загрязнения питьевых водозаборов, поверхностных вод, болот, почв, растительности и в целом всего ландшафта.

Многолетние наблюдения Воронежской гидромелиоративной партии свидетельствуют (табл. 16), что с 1976 по 1986 г. уровень воды в зоне влияния предприятия поднялся с 2,5 м до 1,5 м, а качество воды по девяти показателям ухудшилось на 2-3 порядка. Особенно резко снизилось качество воды по сухому остатку - с 275 до 4158 мг/л, по хлору - с 7 до 1135 мг/л, по SO₄ - с 48 до 1729 мг/л и др.

Таблица 16. Изменение качества грунтовой воды из скважины № 18 в районе промплощадки завода (данные гидромелиоративной партии)

Сроки наблюдения	Глубина, м	Содержание веществ, мг/л
		сух. ост.	НСО3-	Cl-	SO42-	Ca2+	Mg2+	Na+	Fe+	Анионы
Март 1976 г.	2,5	275	244	7	48	64	12	22	-	5,2
Май 1978 г.	2,2	258	189	14	58	60	7	25	-	4,7
Сентябрь 1981 г.	2,1	407,6	6274	103	19	112	15	18	2,4	7,8
Август 1988 г.	1,0 - 1,5	4158	438	1135	1729	822	219	483	0,99	-

Данные по качеству воды прудов-накопителей и почвенно-растительного покрова свидетельствуют о том, что вода с прудов-накопителей по 10_ти показателям не соответствует требуемым санитарным нормам (табл. 17). Превышение ПДК по сухому остатку колеблется от 1,8 до 4,6 раза, по SO₄^2- - от 1,4 до 4,7 раза, по Na⁺ - 2 - 2,4 раза, соотношение Ca²⁺: Na⁺ должно быть 2:1, а в данном случае 0,5: 1 и т. д.

Таблица 17. Превышение ПДК ингредиентов в воде, рекомендуемой для орошения, раз

Ингредиенты	Дата отбора проб в 1989 г.
	6 июня	27 июня	26 июля	27 августа	18 октября	ПДК, мг/л
Сухой остаток SO42- Na+ Ca2+:Na+ N - NH4+ N - NO2- N - NO3- БПК5 Fe Cd	4,6 4,7 2., 4 0,5:1 7,3 19,6 2,7 2,9 6,1 1,6	4,1 Не опр. 2,0 0,7:1 5,4 1,3 - 8,8 - -	3,9 1,4 Не опр. Не опр. 2,7 17,4 11,1 3,7 - -	3,6 3,7 2,3 0,6:1 6,1 11,2 10,0 - 1,8 2,0	1,8 3,5 2,4 0:6:1 2,5 - - - - 1,5	1000-1300 150 100 2:1 100 3,8 4,5 2,0 0,3 0,001

Исследование почв, орошаемых водой с прудов-накопителей (после двух поливов), показало, что содержание обменного натрия в верхнем (0-20 см) слое возросло с 0,4 до 1,1 - 4,1 %. Плотный остаток достиг значений 0,112-0,113 % против 0,036 % в контроле, т. е. орошаемые черноземы уже можно отнести к слабозасоленным почвам. Тип засоления - хлоридно-сульфатный, т. е. соответствует составу солей сточных вод. Анализ растительности с орошаемых участков показал, что в кукурузе на силос количество нитратов увеличилось до 2000 мг/кг зеленой массы против 503 мг/кг на контроле. Все вышеизложенное свидетельствует, что используемая для орошения вода по всем показателям не пригодна для этих целей.

Влияние ОАО «Минудобрения» сказывается также на гидрологическом режиме почв. Вследствие постоянного подтопления стоками увеличились площади болотных почв с 146 до 227,7 га; глеевых - с 486 до 703,2 га; кроме того, на больших площадях прилегающих территорий как уже отмечалось наблюдается подъем уровня грунтовых вод.

Таким образом, основываясь на вышеприведенном экспериментальном и литературном материале, можно заключить:

1. Создание крупного химического производства в центре Черноземного региона резко изменило в худшую сторону экологическую ситуацию и состояние природных и антропогенных ландшафтов.

2. Влияние химического комбината отрицательно сказалось на почвенно-растительном покрове в радиусе до 10-15 км.

3. Под влиянием сточных вод, полей фильтрации и прудов-накопителей комбината резко ухудшилось качество подземных и поверхностных вод в пределах промышленной зоны. Под куполом промплощадки уровень грунтовых вод поднялся до опасной отметки - около 9 м, а в отдельных местах с 2,5 м до 1,5 м.

4. Качество воды прудов-накопителей предприятия по десяти позициям не соответствует требуемым санитарным нормам.

5. Под влиянием выбросов, отходов и стоков увеличилась площадь почв карбонатных разновидностей с 77 га до 1653,2 га, болотных почв с 146 до 227,7 га, глеевых - с 486 до 703,2.

6. В радиусе до 5-10 км закрыты все колодца для питьевой воды из-за их непригодности. В этой зоне наблюдается высокая заболеваемость населения.

5.5. Осадки сточных вод городских очистных сооружений и их утилизация

В Воронеже функционируют крупные очистные сооружения - Левобережные и Правобережные. На Левобережные очистные сооружения ежесуточно по двум линиям очистки поступает 275 тыс. м³ стоков от 83 промышленных и коммунальных предприятий. Все стоки проходят механическую и биологическую очистку, причем стоки от ОАО «Синтезкаучук» проходят отдельную очистку. После механической очистки идет биологическая очистка с помощью активных илов в аэротенках. После всех видов обезвреживания вся масса поступает на иловые карты, представляющие собой открытые железобетонные емкости с большой площадью для испарения. На этих картах в течение 2-3_х лет идет процесс естественной сушки осадка.

OСB считаются обезвреженными, если они прошли термофильное или мезофильное сбраживание в метатенках с последующей дегельминтизацией, или термическую сушку. При таких условиях полностью погибают яйца гельминтов. Наши исследования показали, что в OСB Левобережных очистных сооружений отсутствуют яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. Содержание основных элементов питания в ОСВ непостоянное и зависит от типа высушивания, характера стока и срока складирования, режима работы предприятий и т. д. Полученная характеристика агрохимических свойств ОСВ свидетельствует, что они имеют слабощелочную реакцию среды, очень высокое содержание органического вещества - 17,5-64,4 %, высокую зольность - 21,9-54,9 %. В образцах ОСВ 1986 и 1987 года складирования было отмечено высокое содержание подвижного фосфора - 64,2 - 153,2 мг/100 г., обменного калия - 25,5-197,5 мг/100 г. Содержание общего азота варьировало в пределах 1,06-1,08 %, фосфора - 2,4-3,0 %. Такие показатели говорят о высоких удобрительных качествах ОСВ.

Для выяснения степени засоления ОСВ были выполнены анализы водной вытяжки, из которых следует, что осадки характеризуются сульфатно-кальциевым засолением с преобладанием аниона SO₄^2- и катиона Са²⁺. Содержание хлора и натрия низкое.

Из результатов определения ТМ в ОСВ Левобережных очистных сооружений (табл. 18) видно, что содержание ТМ варьирует в широких пределах: хром 309-930 (среднее 706), никель - 150-340 (среднее 240), свинец - 240-690 (среднее 549), кадмий - 36-73 (среднее 47) мг/кг.

Таблица 18. Содержание ТМ в ОСВ в мг/кг

№ образца	Хром	Никель	Свинец	Кадмий
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 среднее	625 870 775 710 625 680 930 390 650 810 706	340 255 280 150 150 255 260 260 960 200 240	690 600 675 240 290 535 555 505 505 490 549	73 67 73 36 61 54 48 50 54 46 47

Учитывая высокие удобрительные свойства ОСВ, мы провели исследования по использованию их в качестве удобрения полевых культур. В виду того, что осадки содержали высокие дозы ТМ, использованли их в опытах с многолетними травами. Последующий анализ растительных образцов показал, что накопления ТМ в растениях не произошло.

Исследования показали, что при различных вариантах опыта в почву с осадком вносятся соответственно как многие ТМ, так и необходимые растениям питательные вещества, причем с увеличением дозы осадка увеличивается и количество вносимых компонентов (табл. 19).

Таблица 19. Расчет поступления ТМ в почву с ОСВ (полевой производственный опыт)

Вариант опыта с ОСВ	Внесено в почву
	Хром	Никель	Свинец	Кадмий	Орг.в-во	Р2О5	К2О
	кг/га/ мг/кг почвы	кг/га
20 т/га	14,1 0,0047	4,8 0,0016	10,9 0,0036	0,9 0,0003	372	13,3	22,4
40 т/га	28,0 0,0093	9,6 0,0032	21,8 0,0072	1,8 0,0006	744	26,6	48,8
60 т/га	42,3 0,0141	14,4 0,0047	32,7 0,0109	2,7 0,0009	1116	39,9	73,2
80 т/га	56,4 0,0188	19,2 0,0064	43,6 0,0145	3,6 0,0012	1488	53,2	97,6

Данные таблицы 19 свидетельствуют, что в почвы производственного опыта были внесены различные количества тяжелых металлов. Однако при пересчете на килограмм почвы приходятся сотые и тысячные доли миллиграмма элемента, которые практически никакого влияния на свойства почвы не оказывают.

Результаты анализа OСB свидетельствуют, что из 24 отобранных образцов из бурта складирования осадка массой 1000 т. наибольшие колебания содержания присущи меди, марганцу и свинцу. Для кадмия и цинка колебания незначительны. Надо заметить, что в 14 случаях из 24 содержание кадмия не превышает 35 мг/кг, а в остальных образцах - не более 70 мг/кг. Концентрация свинца только в 6 случаях из 24 превышает 100 мг/кг.

Анализируя результаты всего комплекса многолетних исследований, можно заключить, что ОСВ Левобережных очистных сооружений богаты питательными элементами, стимулируют рост биомассы исследуемых культур, которая значительно выше, чем в контроле. Содержание ТМ в сельхозпродукции, выращенной при внесении ОСВ, не превышало контроль и допустимые нормы.

В целях сохранения плодородия почв, охраны окружающей среды, предотвращения загрязнения почвенно-растительного покрова и водоемов необходим строгий контроль за химическим и биологическим составом используемых ОСВ в каждом конкретном случае.

Учитывая последействие ОСВ, а также необходимость ограничения внесения ТМ и других вредных ингредиентов в почву, использование осадка на одном и том же участке допускается не чаще, одного раза в 5 лет в дозе 5-20 т/га по сухому веществу при постоянном контроле со стороны СЭС, агрохимслужбы, комитетов по экологии и службы очистных сооружений.

Без сертификата качества на каждую тысячу тонн ОСВ использование его в качестве удобрения недопустимо. Учитывая, что на очистных сооружениях г. Воронежа накоплены сотни тысяч тонн осадков, занимающих сотни гектаров дефицитных городских площадей и создающих определенную угрозу загрязнения, предлагаемый метод их использования представляется весьма актуальным.

5.6. Проблема утилизации промышленных отходов в качестве удобрения

Наибольшую опасность для окружающей среды представляет сброс производственных сточных вод сахарными заводами на собственные поля фильтрации.

Осадки сточных вод этих предприятий (дефекат) характеризуются следующим химическим составом: количество аммонийного азота - в пределах 11,5-58,2 мг/кг, нитритного - 0,004-0,019 мг/кг, нитратного - 9,8-549,5 мг/кг. Содержание подвижного фосфора (в пересчете на Р₂О₅) - от 10,6 до 54,0 мг/100 г. Химические показатели положительно характеризуют дефекат в качестве мелиоранта, однако для полной и всеобъемлющей информации необходимо учитывать и другие показатели.

Результаты табл. 20 свидетельствуют, что содержание Fe, Mn, Cd, Cr, Cu, Mn и Cr в дефекате, во многих случаях находится на уровне ПДК и ниже. В некоторых исследуемых образцах содержание Pb, Co, Ni и Zn превышает допустимые нормы в 1-3 раза. В дефекате ряда сахарных заводов превышение ПДК по Zn составило от 1,1 до 1,8 раз, Ni - от 1,4 до 7,0 раз, Pb - от 1,1 до 3,3 раза. Эти результаты показывают, что при использовании дефеката в качестве мелиоранта в каждом конкретном случае должна быть полная информация о всех вредных ингредиентах как в дефекате, так и в почвах во избежании негативных последствий.

Таблица 20. Содержание ТМ в дефекате сахарных заводов Воронежской области

Место отбора проб	Fe	Mn	Zn	Pb	Cu	Co	Ni	Cr	Cd
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Перелешино	25,0 11,0 37,0	57,2 56,7 87,6	4,5 2,4 30,2	4,8 4,7 5,7	1,6 1,3 1,8	2,9 4,5 10,3	3,0 2,3 4,9	1,8 1,5 1,9	0,57 0,62 0,95
Рамонь	68,0 506,0 1345,0	177,3 217,3 368,1	34,3 22,7 29,1	6,8 8,4 19,2	2,4 1,7 17,1	10,6 9,9 16,2	5,9 7,8 16,7	2,2 2,7 7,7	1,1 1,1 1,8
Садовое	262,0 226,0 248,0	79,1 67,7 55,5	37,3 34,1 33,2	11,2 10,2 9,5	14,7 3,7 2,4	11,3 10,7 12,0	9,1 6,5 6,8	4,4 3,6 3,5	1,8 1,3 1,3
Хохол	99,0 81,0 16,0	77,5 197,3 158,0	30,0 28,4 28,9	7,7 8,1 6,4	1,9 1,9 2,4	11,8 12,4 9,0	5,6 6,6 5,7	2,6 2,7 2,3	6,9 1,2 0,9
Лиски	1259,0 1298,0 1138,0	268,0 242,7 254,3	27,3 24,7 16,5	16,7 15,2 13,1	11,1 12,0 7,7	11,3 12,2 7,0	12,9 13,1 8,3	5,4 5,1 3,9	1,4 1,2 0,9
Нижний Кисляй	1308,0 1037,0 1141,0	240,8 204,6 214,9	27,0 25,9 19,8	12,2 8,2 10,8	5,4 3,1 4,6	14,8 11,9 10,9	12,4 8,6 11,8	5,5 3,9 4,5	1,5 1,2 1,4
Елань- Колено	61,0 25,0 129,0	44,6 50,5 67,2	18,0 29,4 17,7	7,2 7,5 8,9	2,0 2,9 2,8	11,4 8,6 11,9	4,6 5,3 6,3	2,2 2,6 3,1	1,0 1,1 1,4
Эртиль	591,0 1265,0 1347,0	248,0 178,3 242,5	26,0 22,9 27,2	7,7 13,9 16,1	3,0 8,3 13,3	9,4 14,4 15,0	7,3 11,1 13,5	2,5 4,4 5,9	1,2 1,5 1,7
Ольховатка	645,0 50,0 405,0	13,7 82,2 328,1	7,8 11,0 19,8	2,6 5,9 10,2	2,8 2,3 4,6	9,4 9,3 13,8	3,5 6,1 9,1	0,9 2,0 3,0	0,4 1,1 1,6
ПДК*		700- 1500	23,0	6,0	3,0	5,0	4,0	6,0	0,1-0,5

^* ПДК для ТМ в дефекате отсутствуют. Здесь приведены ПДК ТМ для почв (растворимая форма)

По химическому составу сточная вода сахарных заводов по всем показателям, кроме рН, NH₄ и NO₂, превышает ПДК. Относительно благоприятная картина по отдельным показателям наблюдается в стоках Рамонского сахарного завода.

Анализируя результаты исследований сточных вод сахарных заводов области и принимая во внимание требования к качеству сточных вод службами надзора, можно заключить, что все сточные воды этих объектов имеют низкое качество очистки и не могут быть использованы для водохозяйственных целей.

Обобщая результаты, нельзя с полной уверенностью расценивать дефекат исследуемых сахзаводов области в качестве мелиоранта и удобрения, так как по отдельным показателям есть превышение допустимых норм. По всей вероятности до внесения дефеката на поля на каждую 1000 т должен быть сертификат качества. При соответствии дефеката требуемым нормам он может широко использоваться в качестве мелиоранта и даже удобрения и способствовать решению проблемы эффективной, экономически и экологически выгодной их утилизации. При этом дефекат из категории загрязнителей перейдет в разряд полезных ресурсов.

В отдельных случаях дефекат с небольшим содержанием ТМ можно использовать на черноземах. Высокая буферность этих почв снижает поступление ТМ в растения в 5-10 раз, расширяя тем самым возможности использования дефеката, других отходов и ОСВ в качестве мелиоранта и удобрения.

6. Загрязнение окружающей среды и здоровье населения

Известно, что уже сейчас от голода на Земле ежегодно умирают от 13 до 18 млн. человек, три четверти из них - дети. Если в целом на планете идет прирост населения (за счет азиатско-африканского населения), то для России наступило очень тревожное время.

Установлено, что наше здоровье зависит от здравоохранения лишь на 8-12 %, на 50-55 % - от социально-экономических условий, на 20-25 % - от состояния окружающей среды и на 18-20 % - от генетики. По оценкам большинства специалистов, загрязнение атмосферного воздуха сокращает продолжительность жизни в среднем на 3-5 лет, некачественная вода на 2-3 года, острые пищевые отравления - на 1-2 года. В условиях крупных городов, где вклад автотранспорта в загрязнении воздушного бассейна составляет 80-90 %, резко возрастают заболевания населения бронхиальной астмой, хроническим бронхитом, неврастенией, ишемией и т. д.

Вклад загрязнения среды обитания человека и его отдельных видов на рост заболеваемости и смертности населения пока носит дискуссионный характер даже среди профессионалов, ввиду сложности взаимодействия многих факторов влияния и трудности выявления фактов заболеваний.

Воздействия загрязнения на организм человека многообразен и зависит от ингредиента загрязнителя, дозы, периодичности и длительности воздействия. Наиболее уязвимы к загрязнению дети, больные, работники вредных производств. По официальным данным в 300 городах России среднесуточные и максимально разовые концентрации газообразных и вредных жидких примесей превышают ПДК, а в 80 городах максимальные разовые концентрации превышают 10 ПДК. Здесь необходимо отметить эффект синергизма, когда на организм человека воздействует не одно вещество, а целый «букет». В таких условиях усиливается действие группы ядовитых веществ на организм в 10-100 раз.

По прогнозам специалистов, если в ближайшее время не будут приняты радикальные меры, то к 2050 году население Россиян сократиться на половину, причем останутся люди не совсем физически здоровые. Анализируя данные графиков рождаемости и смертности (рис. 4) можно с определенной уверенностью утверждать, что демографическая ситуация по ЦЧР приняла угрожающий характер.



Рис. 4. Рождаемость и смертность на территории России и некоторых регионов (на 1000 населения)

Анализ вышеизложенного свидетельствует о неблагополучной демографической ситуации в ЦЧР и Воронежской области. Депопуляция затронула в разной степени все муниципальные образования и сельские населенные пункты области. Смертность в сельской местности в 3 раза больше родившихся, а в городах этот показатель выше в 2 раза.

Выводы

1. Основными источниками техногенного загрязнения природных и антропогенных ландшафтов Центрально-Черноземного региона являются промышленные предприятия, автомобильный транспорт, сточные воды, осадки сточных вод очистных сооружений и крупные города.

2. Ареалы пространственного техногенного загрязнения ландшафтов вокруг крупных промышленных объектов различны и определяются спецификой производства, мощностью объекта, высотой труб выброса загрязняющих веществ, розой ветров и рельефом местности.

3. В зоне влияния ОАО ЛГОК и железорудного карьера по открытой добыче руды ареал техногенного загрязнения, простирается в радиусе до 10 км, где происходит постепенное ожелезнение почв от ежегодных выбросов пыли и газа. В верхнем 0 - 30 см слое черноземных почв ареала загрязнения количество подвижных форм ТМ (Cu, Cr и Ni) превышает ПДК более, чем в два раза.

4. В зоне влияния ОАО Осколцемент в радиусе 500 м на поверхности почв сформировался техногенный слой толщиной от 10 см на промплощадке до 2,5 см на удалении 500 м. Постоянное загрязнение цементной пылью растительного покрова способствует усиленному росту листовой пластинки, нарушению водного баланса, снижению активности ферментов и фотосинтеза в целом. Из древесных растений наибольшей пылеулавливающей способностью характеризуется береза повислая и акация белая.

5. Ареал техногенного загрязнения вокруг ОАО НЛМК наблюдается в радиусе до 3 км, где содержание ТМ (Pb, Zn, Cu, Cr, Ni) в верхнем слое почв превышает ПДК от 4 до 7 раз, что относится к среднему уровню загрязнения земель химическими веществами.

В лесной подстилке и верхнем горизонте почв вокруг Липецкой агломерационной фабрики отмечается интенсивное накопление техногенных элементов Fe, Mn, Ca, Mg и др. Максимальное количество железа (48,38 %) наблюдается в лесной подстилке на расстоянии 100 метров от фабрики и снижается к периферии ареала загрязнения. Вниз по профилю почв концентрация элементов резко падает. Лесные насаждения, опоясывающие Липецкую аглофабрику служат надежной защитой от загрязнения окружающей среды.

6. В зоне влияния химпредприятия по выпуску минеральных удобрений (г. Россошь) наблюдается увеличение площади карбонатных черноземов, появление переувлажнения почв. Под куполом промплощадки уровень грунтовых вод поднялся на 8 - 9 м. Качество воды прудов накопителей (? 10 млн м³) по восьми показателям не соответствует ТУ и требуемым нормативам и не может быть использована для орошения, рыбоводства и других целей. Через 10 лет после пуска предприятия питьевая вода колодцев в радиусе 3 - 5 км стала непригодной для питья.

7. Boкруг отдельных предприятий интенсивно загрязняющих воздушный бассейн ежесуточно на 1 м² листовой поверхности оседает 90 - 120 мг твердых выбросов, что приводит к нарушению физиологических процессов в растениях и в частности, к снижению продуктивности фотосинтеза у тополя пирамидального на 20 - 30 %. Содержание макро- и микроэлементов на загрязненных листьях на 1 - 2 порядка выше по сравнению с контролем.

Максимальное количество вредных выбросов наблюдается в зимне-весенний период года, в связи с чем необходимо увеличивать площади зеленых насаждений в основном за счет хвойных пород, выполняющих фильтрационные функции в течение всего года.

8. Исследование изотопного состава промышленных выбросов (по 30_ти элементам) показало, что выбросы каждого предприятия характеризуются качественным и количественным различием спектров аэрозолей и определенным набором изотопов.

9. Содержание подвижных форм ТМ (Zn, Pb, Cu, Cd, Co, Cr, Ni) в верхних горизонтах черноземов природных ландшафтов ниже, чем в почвообразующих породах. Основная масса вредных ингредиентов накапливается в верхнем 0 - 10 см слое почвенного покрова и слабо мигрирует с глубиной. В гумусовом горизонте этих почв количество ТМ не превышает допустимые нормы ПДК и находится на уровне фона.

Закономерности пространственного и профильного распределения ТМ в почвах зависят от генетических особенностей, физико-химических свойств и гранулометрического состава.

10. Загрязнение окружающей среды крупных городов (г. Воронеж) имеет целый ряд общих закономерностей, однако общность в характере загрязнения не исключает индивидуальные особенности каждого города. Одним из основных источников загрязнения воздуха в городах является автотранспорт.

На городских автомагистралях с потоком автомашин более 5000 штук в час концентрация газовых выбросов превышает ПДК в 3 - 5 - 10 раз. По времени, максимум концентрации газов в воздухе на улицах города приходится на утро с 7³⁰ до 10³⁰ и дневное время с I5⁰⁰ до I8³⁰.

Концентрация вредных выбросов автотранспорта ниже на тех улицах, где имеются посадки древесно-кустарниковой растительности в 3 - 4 ряда, причем ширина в красной линии должна быть не менее 30 метров с хорошей проветриваемостыо и движением автомобилей на максимально разрешенной скорости.

11. В почвенном покрове г. Воронежа наблюдаются значительные изменения не только морфологических, но и физико-химических свойств почв. В почвах и снеговом покрове вокруг отдельных предприятий и вдоль автомагистралей с потоком машин более 6000 единиц в час в двух направлениях, содержание большинства элементов и 3,4 - бенз,/а/пирена превышает таковое в контрольных точках.

12. В донных отложениях Воронежского водохранилища происходит интенсивное накопление ТМ (Pb, Cd, Zn, Cu, Mn, Cr и Fe) и нефтепродуктов, причем в верхней зоне водохранилища их содержание на 1 - 2 порядка меньше, чем в нижней и эту часть водохранилища можно отнести к зоне экологического бедствия.