Города России с разной категорией опасности загрязнения почв металлами

Населенный пункт	Год наблюде­ния	Зона обследо­вания вокруг предприятий-источников загрязнений радиусом, км	Приоритетные металлы
Опасная категория загрязнения
Белово		0-5	Цинк, кадмий, свинец, медь
Кировоград		0-5	Цинк, свинец, медь, кадмий
Мончегорск		Территория города	Никель, медь
Нижний Нов­город		Сормовский район	Свинец, медь, хром, никель
Рудная При­стань		0-5	Свинец, кадмий, кобальт, цинк
Свирск		Участок много­летних наблю­дений — 0,5	Свинец, цинк, медь, хром
Умеренно опасная категория загрязнения
Асбест		Территория города	Никель, хром, цинк
Дальнегорск		0-5	Свинец, цинк, медь
Екатеринбург		Территория города	Медь, цинк, хром, никель, свинец
Ижевск		Территория города	Свинец, цинк, молибден
Нижний Тагил		0-1	Медь, свинец, цинк
Орск		Территория города	Кобальт, никель, хром, молибден
Первоуральск		Территория города	Медь, свинец, цинк, кадмий
Свирск		0-1	Свинец, цинк
Череповец		Территория города	Хром, никель, цинк, медь

 

Наибольшую опасность в результате седиментации токсич­ных веществ из атмосферы представляют предприятия цвет­ной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20—50 км, а превышение ПД К достигает 100 раз. Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содер­жащие тетраэтилсвинец, ртуть, диоксины, бенз[а]пирен и т.п. Выбросы ТЭС содержат бенз[а]пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества. Зоны загрязнения около трубы имеют радиусы 5 км и более.

На европейской территории России за 2000 г. с осадками выпало следующее количество загрязняющих литосферу веществ: оксидов серы и азота — 2,4 млн т, свинца и его соеди­нений 2,739 тыс. т, ртути — 68,8 т, бенз[а]пирена — 80 т.

Важным показателем почв является их кислотность. Источ­никами кислот и оснований являются продукты распада органических соединений, гидролиз неорганических соеди­нений и загрязнения, вносимые в почву из атмосферы и гид­росферы. В зависимости от величины рН почвы относятся к кислым (рН < 7) и щелочным (рН > 7).

Подкисление почвы способствует переходу соединений тяжелых металлов в растворимые соединения. Соединения тяжелых металлов и повышенная кислотность обладают синергетическим действием на растения.

Песчаные почвы устойчивы к загрязнению, они не обла­дают способностью связывания тяжелых металлов, легко про­пускают их через себя с фильтрующимися водами. На таких почвах возрастает опасность загрязнения подземных вод.

Глинистые почвы обладают способностью прочно связы­вать тяжелые металлы, предохраняя от загрязнения грунто­вые воды, растительность. Так, например, общее количество свинца, которое может задержать метровый слой такой почвы на одном гектаре, достигает 500—600 т.

Закисление почвы снижает скорость разложения органи­ческих веществ, так как большинство почвенных бактерий и грибков угнетаются в кислой среде. Степень кислотности влияет на растворимость алюминия в почвенном слое. Алю­миний широко распространен в земной коре, присутствует в значительных количествах во многих почвенных минералах, входит в состав глинистых почв (каолин). При повышении кислотности происходит растворение соединений алюминия и переход в раствор. Образующиеся соединения обладают токсичностью для корневой системы растений.

Распространенными загрязнителями почвы являются пестициды и родственные им соединения. Без их примене­ния потери урожая от сорняков, вредителей и болезней могут достигать 60%. В мире производится около 1500 наименова­ний пестицидов. В окружающую среду поступают все пести­циды, производимые мировой промышленностью. В то же время они наносят вред живым организмам.

Для оценки относительной опасности того или иного пес­тицида ввели характеристику «продолжительность жизни» его в биосфере.

По этому параметру выделяют несколько групп пес­тицидов — препараты с продолжительностью сохранения в окружающей среде 18, 12, 6, 3 и менее 3 месяцев. Наибо­лее стабильны в природе (сохраняются в течение несколь­ких лет) хлорорганические пестициды. Они накапливаются в пищевых цепях.

Нефть представляет собой один из наиболее крупных видов органических загрязнителей литосферы. В состав нефти вхо­дит более 150 различных углеводородов (75% общего состава нефти). Кроме того, в нефти содержатся азот, сера, кислород­содержащие соединения и в зависимости от ее месторождения в ней могут также присутствовать железо, никель и медь.

Нефть и нефтепродукты попадают в почву при различных обстоятельствах: при разведке и добыче, при авариях на неф­тепроводах, на транспорте, на нефтебазах и бензозаправках.

Нефтяное загрязнение почв относится к числу наиболее опасных, поскольку оно принципиально изменяет свойства почв. Нефть обволакивает почвенные частицы, в результате чего почва не смачивается водой, гибнет микрофлора, расте­ния не получают должного питания. Частицы почвы слипа­ются, а сама нефть постепенно переходит в иное состояние, ее фракции становятся более окисленными, затвердевают, и при высоких уровнях загрязнения почва напоминает асфальто - подобную массу.

Остановимся на загрязнении почвы промышленными и бытовыми отходами. Ежегодно из недр Земли извлекается огромное количество горной массы, вовлекается в оборот около трети, используется в производстве около 7% объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапли­вается в отвалах.

Примерами значительного накопления отходов, связан­ных с добычей полезных ископаемых, могут служить терриконы угольных шахт, отвалы вблизи карьеров при наземной добыче руд. Наиболее остро стоит вопрос утилизации отходов в угольной промышленности, поскольку на некоторых шах­тах добыча 1 тыс. т угля сопровождается подъемом из шахт до 800 т породы, идущей в отвал.

Отвалы различных производств, топливно-энергетиче­ских комплексов занимают немалые площади, выводя из поль­зования земельные угодья, и представляют опасность для окружающей природной среды. Так, например, отвалы мно­гих горных пород содержат пирит FeS₂, который самопроиз­вольно на воздухе окисляется до серной кислоты, и в период дождей или снеготаяния образуются сильно загрязненные кислотные территории.

Ежегодно отмечается рост количества образовавшихся отходов: 2002 г. - 2034,9 млн т, 2003 г. - 2613,5, 2004 г. -2634,9 млн т. Более половины объема промышленных отходов (рис. 5.34) приходится на угольную отрасль; около трети — на металлургическое производство. Источниками загрязнения соединениями фтора являются алюминиевые заводы в Брат­ске, Иркутске и др., предприятия по производству фосфор­ных удобрений и т.п.

В настоящее время одной из самых острых проблем явля­ется утилизация и захоронение радиоактивных отходов АЭС. Опасны и значительны отходы сельскохозяйственного про­изводства — навоз, остатки ядохимикатов, кладбища живот­ных.

Распределение отходов по классам опасности представлено на рис. 5.35. Отходы V класса опасности (практически неопас­ные) составляют 90%, IV класса (малоопасные) — 9%.

Оценивая динамику изменения количества образовав­шихся токсичных отходов (рис. 5.36), можно сделать вывод о постоянном росте этого показателя в промышленности Рос­сии: с 82,6 млн т в 1996 г. до 139,5 млн т в 2001 г., эта тенден­ция продолжается и в настоящее время.

Практически весь объем образующихся токсичных отходов (95%) имеет промышленное происхождение, а остальные (5%) отходы этой категории распределяются почти поровну между сельским хозяйством (3,7 млн т) и ЖКХ (3,4 млн т). По дан­ным Госкомстата России, к 2000 г. в стране уже было накоп­лено 2 млрд. т токсичных отходов.

Ежегодно в России образуется около 150 млн м³ (30 млн т) твердых бытовых отходов.

 

 

 

 

 

 

По прогнозам ежегодное накопление ТБО возрастет до 200 млн м³, что объясняется увели­чением доли тары и упаковки в массе продуктов и товаров. К ТБО относятся бумага и картон, полимерные материалы, стекло, древесина, металлы и др.

Эффективность использования и обезвреживания отхо­дов составляет около 50% (ТБО — 3%). В России имеется 2,9 тыс. мест захоронения токсичных отходов общей площа­дью 22 тыс. га.

В связи с недостаточным количеством полигонов для скла­дирования и захоронения промышленных и бытовых отхо­дов широко распространена практика размещения их в местах неорганизованного складирования, что представляет особую опасность для окружающей среды.

В табл. 5.22 приведены основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязне­ния почвы.

 

 

Таблица 5.22

Источники и вещества, загрязняющие почву

 

 

Вещества	Источники загрязнения почвы
промышлен­ность	транспорт	ТЭС	АЭС	сельское хозяйство
Тяжелые метал­лы и их соедине­ния (Hg, РЬ, Cdи др.)	+	+	+	_	+
Циклические углеводороды, бенз[а]пирен	+	+	+	_	+
Радиоактивные вещества	+	_	+	+	-
Нитраты, нитри­ты, фосфаты, пестициды	+ _	_ _	+ _	+ _	+

 

Техногенное воздействие на почву сопровождается:

— отторжением пахотных земель или уменьшением их плодородия. По данным ООН, ежегодно в мире выводится из строя около 6 млн га плодородных земель;

— чрезмерным насыщением токсичными веществами растений, что неизбежно приводит к загрязнению продук­тов питания растительного и животного происхождения. В настоящее время до 70% токсичного воздействия на чело­века приходится на пищевые продукты;

— нарушением биоценозов вследствие гибели насекомых, птиц, животных, некоторых видов растений;

— загрязнением грунтовых вод, особенно в зоне свалок.

 

 

Чрезвычайные опасности

Чрезвычайные опасности, неожиданно возникая и обла­дая высокими уровнями воздействия на человека, как пра­вило, его травмируют, а промышленные объекты, селитебные зоны и природу разрушают.

Основными техносферными источниками чрезвычайных опасностей являются:

— пожаро-, взрыво-, химически и радиационно опасные производственные объекты;

— транспорт и подъемно-транспортная техника;

 

— газовые, нефтяные, тепловые, электрические и другие коммуникации и сети;

— иные объекты экономики.

Стихийные явления (землетрясения, ураганы, сели, гро­зовые разряды и т.п.), как правило, инициируют возникно­вение и развитие техногенных аварий.

К пожаро-, взрывоопасным, химически и радиационно опас­ным относят следующие объекты:

— объекты производства и хранения оружия массового поражения (ядерное, химическое, биологическое);

— объекты ядерного топливного цикла и атомные реакторы;

— ракетно-космические комплексы;

— нефтегазовые комплексы;

— химические и биохимические комплексы;

— объекты теплоэнергетики;

— металлургические комплексы;

— транспортные комплексы;

— магистральные газо-, нефте- и продуктопроводы;

— горнодобывающие комплексы;

— крупные объекты гражданского строительства;

— системы связи, управления и оповещения. Основными опасными процессами являются:

— технологии, направленные на получение энергии, раз­витие промышленных, транспортных и других комплексов;

— объективный рост сложности производств и примене­ние новых технологий, требующих высоких концентраций энергии и опасных для жизни человека и природы веществ;

— снижение надежности производственного оборудова­ния, транспортных средств, несовершенство технологий;

— влияние природных явлений, способных вызывать ава­рии и катастрофы на промышленных и иных объектах.

Для России в силу ее особенностей, связанных со струк­турными изменениями в экономике, к числу источников тех­ногенной опасности также относятся:

— остановка ряда производств, обусловившая нарушение хозяйственных связей и сбои в технологических цепочках;

— высокий уровень износа основных производственных средств, достигающих по ряду отраслей 80% и более;

— накопление отходов производства и быта, представ­ляющих угрозу распространения токсичных веществ в при­родной среде;

— снижение требовательности и эффективности работы надзорных организаций и государственных инспекций;

— снижение технологической и трудовой дисциплины работающих.

Радиационные аварии. Авария радиационная — потеря управ­ления источником ионизирующего излучения, вызванная неис­правностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийными явлениями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установлен­ных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды.

К настоящему времени произошло немало радиационных аварий различной тяжести на предприятиях ядерной энерго­технологии, в медицине и в научных исследованиях, в про­мышленной радиографии. Особое место среди них занимает Чернобыльская трагедия 1986 г. Она затронула судьбы мил­лионов людей, а многие и вовсе перечеркнула. Это крупней­шая техногенная катастрофа XX в. Только в России общая площадь радиоактивного загрязнения с плотностью свыше 1 Ки/км² по цезию-137 достигает более 50 тыс. км². На зара­женных территориях в настоящее время проживает более трех миллионов человек.

Из всех объектов, использующих источники ионизирующих излучений, наибольшую опасность как возможные источники радиоактивных загрязнений окружающей среды и радиацион­ного облучения населения представляют предприятия ядер­ного топливного цикла, к ним относятся:

— атомные станции;

— предприятия, осуществляющие добычу сырья (урано­вой руды) для последующего изготовления из него ядерного топлива, его переработку, транспортировку сырья и компо­нентов для изготовления ядерного топлива и их отходов;

— атомный военный и гражданский флоты;

— системы ядерного оружия, заводы по их производству, переработке и склады (базы) такого оружия; могильники отработанного ядерного топлива;

— предприятия по изготовлению тепловыделяющих эле­ментов и тепловыделяющих сборок;

— хранилища использованного ядерного топлива. Особое место в приведенном перечне занимают атомные станции. Это связано с тем, что именно в процессе работы стан­ции образуется подавляющая часть искусственных радиоактив­ных изотопов, активность и концентрация которых в реакторе чрезвычайно высоки. Аварии на АС, как показывает практика, могут привести к попаданию радиоактивных веществ в окру­жающую природную среду и радиационному поражению людей, животных и растительности на значительных территориях.

Основным элементом любой атомной станции является ядерный реактор. Ядерные реакторы классифицируются по раз­личным признакам: физическим, конструктивным, по составу и размещению ядерного горючего, по типу замедлителя ней­тронов и горючего, по назначению и т.д. Принципиальные схемы устройства большинства реакторов во многом одина­ковы. Любой ядерный реактор состоит из активной зоны, сис­тем защиты и управления мощностью и ряда вспомогательных систем.

Ядерная энергия основана на использовании ядерного топ­лива, в качестве которого применяют тепловыделяющие сборки, размещаемые в активной зоне реактора. Конструкция ТВС представляет собой пучок тепловыделяющих элементов, кото­рый предназначен для организации тепловыделения в активной зоне и отвода от нее тепловой энергии, образующейся за счет деления ядер U-235 или других делящихся изотопов (в зави­симости от конструкции ядерного реактора). Конечной целью работы ядерного реактора является получение электричества или тепла. Схема АС показана на рис. 5.37.

 

 

Производство электроэнергии на энергоблоке атомной стан­ции осуществляется по схеме, аналогичной той, которая использу­ется на обычной тепловой электростанции. Отличие производства электроэнергии на АС от производства электроэнергии на ТЭС состоит в том, что тепловую энергию получают не за счет сжига­ния органического топлива (газа, угля, мазута), а за счет «сжи­гания» ядерного горючего в активной зоне ядерного реактора.

В отечественной ядерной технологии широкое примене­ние нашли водяные энергетические реакторы ВВЭР и водографитовые реакторы канального типа РБМК (реак­тор большой мощности канальный). Реакторы РБМК были установлены на Чернобыльской АЭС.

По назначению принято различать следующие реакторы: для исследовательских целей; производства искусствен­ных изотопов; производства электрической и тепловой энер­гии (энергетические реакторы); металлургии и химической технологии; транспортных систем (корабли, летательные аппа­раты); медицинских и технологических целей. Основные пара­метры отечественных реакторов представлены в табл. 5.23.

 

Таблица 5.23