ВЛИЯНИЕ УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Китаева Виктория, pmakbn@mail.ru, тел.25-1-54,
МОУ СОШ №8 г.Шарыпово Красноярского края
ВВЕДЕНИЕ
Каждый обязан сохранять природу и окружающую среду,
бережно относиться к природным богатствам.
(Конституция Российской Федерации, статья 58)
Проблема влияния открытых угольных разработок на экологическое состояние прилегающих территорий изучается порядка 50-ти лет [6]. Известно, например, что территории, находящиеся в непосредственной близости к карьерам, со временем становятся непригодны для жизни. Отчуждение земель происходит из-за масштабного неблагоприятного влияния токсикантов, содержащихся в угле, угольной пыли [3]. Наиболее опасную для окружающей среды группу токсикантов составляют тяжелые металлы (ТМ), которые накапливаются в почве и, конечно же, усваиваются растениями, произрастающими на них [7]. Это относится и к овощным культурам, особенно к корнеплодам, активно аккумулирующим не только питательные вещества из почвы, но и поллютанты [6]. Наибольшую опасность представляют подвижные формы металлов, которые и передаются по цепям питания, рискуя попасть на стол человека [6,2].
Антропогенное воздействие Берёзовского угольного разреза изучено мало. В литературе имеются сведения о содержании ТМ в нашем регионе в почвах [1] и березняках [7]. Данные о накоплении токсикантов в овощах на сегодняшний день отсутствуют.
Нами проведена работа по определению уровня содержания некоторых тяжелых металлов в овощах, выращенных на дачных участках, находящихся вблизи конвейерной галереи и овощах, выращенных на приусадебных участках, находящихся в черте города Шарыпово и не подверженных прямому техногенному влиянию.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Целью
работы является определение уровня содержания ТМ в картофеле и моркови, выращенных на дачных участках в районе Березовского угольного разреза в сравнении с контрольными образцами, выращенными на удаленных от разреза землях.
Задачи,
определенные в начале работы были следующие:
- Изучить научные данные по аналогичным исследованиям в других районах.
- Выявить значимые ТМ для определения.
- Проанализировать данные лабораторного анализа в сравнении между контрольными и опытными образцами.
- Сделать выводы, опираясь на данные эксперимента.
Научная новизна:
Впервые проведен мониторинг влияния открытой угольной разработки на экологическое состояние почв в районе Берёзовского угольного разреза-1: выявлен уровень загрязнения тяжелыми металлами овощей, выращенных на приусадебных участках, находящихся вблизи разреза.
Объектами исследования
были выбраны овощи (картофель и морковь):
а) выращенные на приусадебных участках, расположенных вдоль конвейерной ленты, к тому же находящихся вблизи угольного скалада;
б) выращенные на приусадебных участках, расположенных на удаленных от разреза землях в селе Ажинское, которое находится в черте г.Шарыпово.
Рисунок 1 Карта Шарыповского района. Под цифрой 1 выделен район дачных участков возле транспортерной ленты. Под цифрой 2 обозначена территория карьера. Под цифрой 3 – район села Ажинское, удаленный от промышленной зоны.
Методы исследования.
Систематический метод анализа.
Реакции по открытию ионов выполнялись «мокрым путем» с использованием техники полумикроанализа. Способ выполнения – пробирочный: в пробирку пипеткой вводится раствор изучаемого иона (3-5) капель, реактив (5-7) капель и происходит наблюдение характерного внешнего эффекта. Пробоподготовка заключалась в приготовлении растворов, которые представляли собой овощные соки, отстоянные и профильтрованные через мембранный фильтр до получения относительно прозрачных и бесцветных растворов [5]. Все качественные определения по обнаружению катионов в растворах приведены в таблице 1.
Таблица 1 Качественные реакции обнаруженных катионов
Катион
|
Реактив
|
Условия реакции
|
Мешающие ионы
|
Предел обнаружения
|
Признак реакции
|
Pb 2+
|
KJ
|
pH 3-5
|
300 мкг
|
Желтый осадок
|
Cu 2+
|
NH3
+H2
O
|
Избыток аммиака
|
40 мкг
|
Сине-фиолетовый раствор
|
K4
[Fe(CN)6
]
|
pH<7
|
Fe3+
, Co2+
, Ni2+
|
10 мкг
|
Красно-коричневый осадок
|
Fe 2+
|
K3
[Fe(CN)6
]
|
pH 2
|
0,1 мкг
|
Синий осадок турнбулевой сини
|
Fe 3+
|
K4
[Fe(CN)6
]
|
pH 2
|
0,05 мкг
|
Темно-синий осадок берлинской лазури
|
KSCN
|
pH 2, избыток реактива
|
F-
, PO4
3-
, NO2
-
|
0,25 мкг
|
Кроваво-красная окраска раствора
|
Cr 3+
|
H2
O2
|
pH>8, нагревание
|
0,8 мкг
|
Желтый раствор. После подкисления HNO3
в присутствии H2
O2
органический слой окрашивается в синий цвет
|
Mn 2+
|
NaOH
|
pH 9-10
|
-
|
Белый, быстро буреющий осадок
|
Итак, по данным проведенного анализа обнаружилась группа металлов, содержание которых в пробах превышало предел обнаружения катионов. Это свинец, железо, хром и марганец. Эти же металлы были определяли с помощью физического метода анализа ААС.
ААС.
Второй метод анализа, с помощью которого мы получили точные и достоверные данные о содержании ТМ в исследуемых нами овощах – это метод атомно-абсорбционной спектрометрии. Все количественные показатели получены нами из аттестованной химической лаборатории топлива Березовской ГРЭС-1. Пробоподготовка заключалась в сжигании высушенных нами овощей в муфельной печи при температуре 5000
С в течение 5 часов до получения сухого остатка (золы) с постоянной массой. Полученные количественные характеристики отражены в таблице 2.
Таблица 2 Уровень содержания тяжелых металлов в овощах, выращенных на дачных участках, расположенных в непосредственной близости от угольного разреза (1)
, в сравнении с контрольными образцами, выращенными на удаленных от разреза территориях (2)
Pb, мг/кг
|
Cu, мг/кг
|
Fe, мг/кг
|
Cr, мг/кг
|
Mn, мг/кг
|
1
|
2
|
1
|
2
|
1
|
2
|
1
|
2
|
1
|
2
|
Картофель
|
4,50
|
0,45
|
36,50
|
6,05
|
90,20
|
45,15
|
0,20
|
0,03
|
18,00
|
2,00
|
Морковь
|
4,30
|
0,40
|
34,45
|
4,00
|
81,00
|
42,00
|
0,05
|
0,02
|
16,15
|
0,95
|
Анализ
полученных экспериментальных данных мы начинали с сравнения показателей предельно-допустимых концентраций (ПДК) в продовольственном сырье (таблица 3) с теми качественными показателями, которые были получены с помощью метода ААС.
Таблица 3 ПДК тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах, мг/кг (СанПиН 42-123-4089—86)
Пищевые продукты растительного происхождения
|
Элемент
|
Свинец
|
Медь
|
Железо
|
Хром
|
Марганец
|
Мышьяк
|
овощи
|
0,5
|
5,0
|
0,2
|
0,2
|
Уровень содержания свинца, меди и хрома в моркови (2
) не превышает значения ПДК. В картофеле (2
), свинца и хрома также меньше, а вот содержание меди превышает ПДК. В овощах же (1
) все показатели намного превышают значения ПДК. Наибольший интерес вызвало сравнение показателей 1
и 2
(таблица 2) между собой. Некоторые показатели имеют различие в десятки раз. Подробные данные, во сколько раз выше уровень содержания ТМ в опытных (1
) и контрольных (2
) образцах представлен в таблице 4.
Таблица 4 Сравнительная характеристика содержания ТМ, выращенных в районе разреза и в с.Ажинское
Свинец
|
Медь
|
Железо
|
Хром
|
Марганец
|
Картофель
|
В 10
|
В 6,0
|
В 1,9
|
В 6,6
|
В 9,0
|
Морковь
|
В 11
|
В 8,6
|
В 1,9
|
В 2,5
|
В 17,0
|
Сравнительный анализ данных показал, что за более чем 25-летнее техногенное воздействие на окружающую среду в районе предприятия произошло массовое заражение территории токсикантами до очень высоких показателей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нами проанализированы данные, полученные экспериментальным путем химическим и физическим методами анализа о количественном содержании ТМ в картофеле и моркови, выращиваемых жителями Шарыповского района, чьи дачные участки находятся в центре промышленной зоны региона в сравнении с контрольными образцами овощей, выращенных на относительно экологически чистых землях.
Как показали данные, уровень содержания ТМ в опытных образцах настолько высок по сравнению с контрольными пробами, что позволяет сделать вывод о серьёзном загрязнении экзогенными поллютантами территории.
Мы полагаем, что загрязнение воздуха, воды, почвы и, конечно же, растений происходит не только вследствие попадания угольной пыли в атмосферу и почву, но и с продуктами сжигания угля на Березовской ГРЭС-1.
Вывод.
Происходит двойное техногенное воздействие от работы двух промышленных предприятий: Березовского угольного разреза и Березовской ГРЭС.
Перспективы исследования
. В дальнейшем можно определить:
содержание и степень накопления других загрязнителей;
эксперимент провести с использованием другого набора сырья;
Рекомендации.
Населению региона, по возможности приобретать приусадебные участки в удаленных от предприятий территориях. В противном случае, при употреблении в пищу выращенных овощей, будет происходить постепенное накопление токсикантов в организме, которое может привести к опасным заболеваниям.
Администрации разреза необходимо усилить контроль над экологической безопасностью территории, разработать и начать осуществлять программу по восстановлению минерального равновесия почв промышленной зоны. В ней же отразить те мероприятия, которые будут направлены на переустройство системы угледобычи, т.е. изменение технологической цепочки, например, с помощью перспективного метода ожижения угля [4] непосредственно под землей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алхименко Р.В. Мониторинг экологического состояния пахотных почв в зоне техногенного воздействия Березовской-1 ГРЭС.
2. Артамонова С.Ю., Колмогоров Ю.П., Рапута В.Ф., Ярославцева Т.В. Влияние атмосферного загрязнения на экосистемы Нерюнгринского топливно-энергетического комплекса (Якутия) Материалы научных чтений. Новосибирск, 1997, 172 с.
3. Воривохина Н.М. Аккумуляция тяжелых металлов почвами и растениями под воздействием природных и техногенных факторов в районе угольного месторождения Каражира» Новосибирск, Наука, Сиб.отделение, 1999, 83 с.
4. Кузнецов Б. Н., Щипко М. Л., Кузнецова С. А., Тарабанько В. Е. Новые подходы в переработке твердого органического сырья, изд. ИХПОС СО РАН, Красноярск, 1991.
5. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами, Под ред. Зырина Н. Г., Малахова С. Г., Гидрометеоиздат, Москва, 1981, 109 с.
6. Михайлуц А.П. Об экологической ситуации и ее влиянии на состояние здоровья населения Кемеровской области. Доклад на собрании Общественной палаты Кемеровской области 15 марта 2001 г. Проблемы региона. www.ineca.ru.
|