Источники воздействия. Оценка природно-геохимического фона территории
Геохимическое состояние городской среды наряду с природными условиями определяется количеством техногенных источников, находящихся на территории города, их расположением, мощностью и качественным составом загрязняющих веществ. В крупных промышленных центрах происходит аккумулятивное воздействие на природную среду и человека различных видов производств, транспорта, муниципальных и других отходов. Главные источники загрязнения – неутилизированные промышленные и коммунально-бытовые отходы, содержащие токсичные химические элементы.
Техногенные отходы подразделяются на жидкие и твердые отходы (преднамеренно собираемые и депонируемые), стоки (поступают в окружающую среду в виде жидких потоков, содержащих твердые взвешенные частицы) и выбросы (рассеяние в атмосфере загрязняющих веществ в твердой, жидкой и газообразной форме).
Для проведения мониторинга техногенные отходы делятся на организованные (поступают в окружающую среду через специальные устройства) и неорганизованные (утечки и выбросы в системах трубопроводов, канализации, при авариях, перевозке отходов).
По степени аномальности относительно кларков литосферы первое место занимают выбросы предприятий (в пыли особенно сильно концентрируются вольфрам, сурьма, свинец, кадмий, никель), немного меньше нагрузка от отходов, третье место занимают стоки.
Среди выбросов 27% составляет электроэнергетика, 20% цветная металлургия, 15% черная металлургия. Три главных мировых центра выбросов вредных веществ – Европа, США, Китай. Атмосферный воздух в городах обычно загрязнен оксидами серы и азота, пылью, но особенно опасны повышенные концентрации специфических для каждого вида производства загрязнителей. Основная масса микроэлементов в атмосфере входит в состав аэрозолей. Интенсивность загрязнения воздуха в городах зависит от целого ряда ландшафтных факторов, в первую очередь, от метеорологической ситуации и рельефа местности. По стоку: 21% деревообработка, 17% химическая промышленность, 12% электроэнергетика.
Твердые отходы по отраслям: черная металлургия – Mn, Cr, V (n-10n, сравнимы с кларком); цветная металлургия – Zn, Pb (1000n); Cu, Cr (100n); машиностроение – Cd (1000n); Mn, Cr, W (10-100n); химическая промышленность – Cd, Co (1000n); легкая промышленность – Cr (1000n).
Для оценки источников воздействия важно сначала провести оценку природно-геохимического фона окружающей территории. Такая оценка включает получение детальной информации о региональной литогеохимической и биогеохимической специализации эталонных фоновых участков, расположенных вне влияния промышленного и сельскохозяйственного загрязнения, их радиальной и латеральной структуре.
15. Загрязнение основных депонирующих сред в городах Снег как депонирующая среда
Снег обладает высокой сорбционной способностью и осаждает из атмосферы на земную поверхность значительную часть продуктов техногенеза. Изучение химического состава снежного покрова позволяет выявить пространственные ареалы загрязнения и количественно рассчитать реальную поставку загрязняющих веществ в ландшафты в течение периода с устойчивым снежным покровом.
Опробование снега проводится обычно перед началом таяния на всю его мощность специальными полихлорвиниловыми пробоотборниками. Пробы растапливают при комнатной температуре и воду фильтруют под давлением и пропускают через газ. Обычно исследуют две фазы – растворенная (прошедшая через ядерные фильтры диаметром 0,45 мкм, и минеральная (пыль), оставшаяся на фильтрах.
После аналитического определения компонентов рассчитывают коэффициенты аномальности КС, равные отношению содержания элемента в пробе (в конкретной зоне загрязнения) к фоновому содержанию:
а также суммарный показатель загрязнения:
где n – число элементов с КС > 1,5. Обычно зоны с ZC>100-120 характеризуются высоким и опасным уровнем загрязнения.
Выделяют пять основных групп поллютантов снежного покрова: 1) макрокомпоненты снеговых вод – пыль, сульфатные и гидрокарбонатные ионы, кальций, фтора, хлор, минеральные формы азота и фосфора и др.; 2) тяжелые металлы и другие микроэлементы, органические соединения; 3) фенолы, формальдегид и др.; 4) полициклические ароматические углеводороды (ПАУ); 5) радионуклиды.
При поступлении больших количеств пыли в окружающую среду часто происходит подщелачивание снеговых вод до 8,5-9,5 (рН), увеличение содержания кальция, магния, гидрокарбонат-ионов. Это связано с цементной, строительной промышленностью, теплоэнергетикой, черной металлургией, производством аммиака. При этом образуется карбонатный геохимический барьер, на нем осаждаются многие тяжелые металлы.
Поставка оксидов серы (тепловые станции на угле, цветная металлургия, коксо- и нефтехимия) ведет, наоборот, к подкислению снеговых вод. Иногда в снежном покрове наблюдается зональность щелочно-кислотных условий.
При подкислении и подщелачивание происходит увеличение минерализации и техногенная трансформация состава вод. Для оценки степени трансформации используется коэффициент К, показывающий возрастание отношения SO42-/Cl- в снеговой воде к этому же эталонному отношению в морской воде. Значение К > 10 характеризует сильную трансформацию состава вод и степень их сульфатизации.
Среди ПАУ наиболее токсичны 3,4-бензпирен (БП) и 1,12-бензперилен (БПЛ), особенно часто определяемые в объектах окружающей среды. В настоящее время 3,4-бензпирен в 70-80% случаев занимает первое место среди веществ, определяющих высокий уровень загрязнения в городах бывшего СССР. Многие ПАУ канцерогенны, поэтому изучение их распространения имеет еще и медико-гигиеническое значение.