3.3. Техногенные геохимические аномалии
Выявление техногенных аномалий является одной из важнейших эколого-геохимических задач при оценке состояния окружающей среды. Эти аномалии образуются в компонентах ландшафта в результате поступления различных веществ от техногенных источников и представляют собой некоторый объем, в пределах которого значения аномальных концентраций элементов (Са) больше фоновых значений (Сф).
Сильные аномалии, контрастность которых составляет десятки и сотни единиц геохимического фона, выявляются и интерпретируются сравнительно просто.
Для оценки слабых аномалий используются статистические критерии («правило трех сигма» и др.). Техногенные аномалии искусственных веществ (пестицидов и др.) выделяются в основном по санитарно-гигиеническим, а не геохимическим критериям.
Если техногенная аномалия имеет четкую пространственную и генетическую связь с конкретным источником загрязнения, то такая аномалия называется техногенным ореолом рассеяния. Они фиксируются главным образом в депонирующих средах - почвах, донных отложениях, растениях, снежном покрове. В транзитных средах - воздухе, водах, частично донных отложениях, аномалии именуются техногенными потоками рассеяния.
По распространенности выделяются следующие техногенные аномалии:
глобальные - охватывающие весь земной шар (повышенное содержание СО2 в
атмосфере, накопление искусственных радионуклидов);
региональные - формирующиеся в отдельных частях континентов, природных зонах и областях в результате применения ядохимикатов, минеральных удобрений, подкисление атмосферных осадков выбросами соединений серы и др.;
локальные - образующиеся в атмосфере, почвах, водах, растениях вокруг местных техногенных источников (заводы, рудники и т.д.) Локальные источники загрязнения, сливаясь, могут привести к образованию техногенных аномалий регионального масштаба (крупные промышленные города, их агломерации).
По влиянию на окружающую среду техногенные аномалии делятся на три типа Перельман .
Полезные аномалии улучшают состояние окружающей среды. Это известкованные кислые почвы, добавки NaI и KI к поваренной соли в районах развития эндемического зоба, фторированная питьевая вода, микроудобрения, подкормка домашних животных Со и т.д.
Вредные аномалии ухудшают состояние природной среды в результате появления повышенных концентраций токсичных веществ, отрицательно влияющих на живые организмы. Большинство техногенных аномалий относятся к этому типу.
Нейтральные аномалии не оказывают влияния на качество окружающей среды (золото в банках, железо в городах и др.).
По среде образования техногенные аномалии делятся на:
литохимические (в почвах, породах, строениях)
гидрогеохимические (в водах);
атмогеохимические (в атмосфере, снеге);
биогеохимические (в организмах), которые последние подразделяются на фито-, зоо- и антропогеохимические аномалии.
Как правило, техногенные аномалии образуются в нескольких компонентах ландшафта. По длительности действия источника загрязнения они делятся на: кратковременные (аварийные выбросы и т.д.), средневременные (с прекращением воздействия - разработка месторождений полезных ископаемых), долговременные стационарные (аномалии заводов, городов, агроландшафтов).
Понятие аномальности тесно связано с представлениями о геохимическом фоне. При оценке техногенных аномалий фоновые территории выбираются вдали от локальных техногенных источников загрязняющих веществ, как правило, более чем в 30 - 50 км. Одним из критериев аномальности служит коэффициент техногенной концентрации или аномальности Кс, представляющий собой отношение содержания элемента в рассматриваемом аномальном объекте к его фоновому содержанию в компонентах ландшафта.
Техногенные аномалии обычно имеют полиэлементный состав, в связи с чем Ю.Е. Саетом предложен суммарный показатель загрязнения (Zc), характеризующий степень загрязнения ассоциации элементов относительно фона:
,
где Кс - коэффициенты техногенной концентрации больше 1;
n — число элементов с Кс > 1.
Суммарные показатели загрязнения рассчитываются для различных компонентов ландшафта - почв, снега, растений, донных отложений.
В практике эколого-геохимических исследований для оценки состояния среды используются ориентировочные оценки опасности загрязнения в аномальных зонах (таблица 3.5). Для каждого уровня характерны специфические виды заболеваемости населения, особенно детей:
I уровень — увеличение общей заболеваемости;
II уровень — увеличение частоты хронических заболеваний органов дыхания, функциональных отклонений (количества лейкоцитов и др.);
III уровень — увеличение нарушений репродуктивных функций, иммунной системы и других отдаленных последствий.
Таблица 3.5. Шкала оценки аэрогенных очагов загрязнения (по Ю.Е. Саету и Б.А. Ревичу)
I уровень – средний, умеренно опасный. |
Превышение ПДК отдельных загрязняющих веществ (пыль, оксиды углерода и азота, сернистый ангидрид); содержание тяжелых металлов выше фона. |
1.Средний уровень загрязнения по Zc:
2.Повышенная запыленность снежного покрова (среднесуточная нагрузка 250 - 450 кг/км2). 3.Содержание Рb в почве более 100 мг/кг |
II уровень – высокий, опасный |
Превышение ПДК. комплекса загрязняющих веществ (пыль, оксиды углерода и азота, сернистый ангидрид); содержание отдельных металлов I класса опасности (As, Cd, Se, Hg, Pb, F ) выше ПДК |
1.Высокий уровень загрязнения почв (Zc = 32— 128) и снежного покрова (Zc = 128—256). 2.В составе аномалий присутствуют химические элементы I класса опасности (Рb, Hg, Cd) с Кс > 10. 3.Содержание Рb в почве более 250 мг/кг. 4. Среднесуточное вы- падение пыли 450— 800 кг/км2. |
III уровень – очень высокий, чрезвычайно опасный |
Превышение ПДК. (иногда многократное) комплекса загрязняющих веществ, в том числе ряда тяжелых металлов |
1.Очень высокий уровень загрязнения почв (Zc > 128) и снега (Zc > 256). 2.Содержание Рb в почве > 400мг/кг и Hg > 2,1 мг/кг. 3.Среднесуточная нагрузка пыли > 800 кг/км2. |