Экологическое состояние природных компонентов ландшафтов г. Петропавловска

Н.П. Белецкая, И.Н. Волкодав, С.Г. Водопьянова Северо-Казахстанский государственный университет им.М.Козыбаева, кафедра географии и экологии

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ ЛАНДШАФТОВ Г.ПЕТРОПАВЛОВСКА

In a given article is considered ecological condition separate components of modern landscapes of Petropavlovsk. In this work is adduced results of investigation of concentration pollutants in water, soil, air, also is shown the role of separate components of landscapes in improvement of urban environment.

В последнее время городские ландшафты представляют особый интерес для исследований, так как происходят необратимые процессы роста городов и влияния их на природную среду. В результате процессов усиливающейся урбанизации происходит загрязнение природных компонентов (воздуха, воды, почвы), что влечет за собой ухудшение качества природной среды, выражающейся в увеличении роста заболеваемости городского населения.

Современные ландшафты г. Петропавловска являются продуктом взаимодействия природных и антропогенных факторов ландшафтогенеза и представляют собой сложную систему, где наблюдаются взаимосвязи между ее компонентами и блоками (природным и социально-экономическим). Ведущими компонентами, влияющими на функционирование природно-антропогенных геосистем, являются природные компоненты: рельеф, климат, внутренние воды, биота. Их современное экологическое состояние влияет на санитарно-гигиеническую комфортность городской среды. Соблюдение норм, которые включают в себя чистоту воздуха и воды, их химический состав и др. показатели, способствуют сохранению здоровья и активной деятельности человека.

Оценка экологического состояния городской среды в целях улучшения ее качества предполагает анализ загрязнений отдельных компонентов ландшафтов.

Загрязнение атмосферы. По степени загрязнения атмосферного воздуха г Петропавловск входит в десятку наиболее загрязненных городов Казахстана. Работы по количественной и качественной оценке процессов загрязнения воздушного бассейна г Петропавловска, проведенные СКГУ им. М. Козыбаева и Республиканским научно-исследовательским центром охраны атмосферного воздуха, выявили 1783 стационарных источника с организованными и неорганизованными выбросами. Самым крупным стационарным источником загрязнения атмосферы является ТОО "Аксесс-Энерго Петропавловская ТЭЦ-2".

Выявлено также, что гораздо большую долю ЗВ вносит автотранспорт, чем считалось ранее. К основным загрязнителям атмосферы города относятся автомобили, работающие на бензине. В выбросах автотранспорта преобладает окись углерода (около 80 %), углеводороды (12%), оксиды азота (8%).

Общее количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу города - 136, из которых к первой категории опасности относятся диоксид азота, диоксид серы, фенол, марганец и его соединения, двуокись кремния, оксид хрома, ко второй категории опасности - оксид азота, бенз(а)пирен, мазутная зола электростанций в пересчете на ванадий, фтористые газообразные соединения в пересчете на фтор и др., третья категория опасности включает загрязнения 53 наименований.

Существенными источниками загрязнения воздуха

являются отвалы промышленных и энергетических предприятий. По своим физико-химическим свойствам золош-лаки ПТЭЦ-2 являются эрозионноопасным материалом, тонкодисперсны и малосвязны. По гранулометрическому составу они представлены преимущественно пылевыми частицами. По данным ГНПОПЭ "Казмеханобр" потенциальный запас загрязняющих веществ в золошлаках в сотни и тысячи раз превышает допустимые содержания.

На ТЭЦ-2 в качестве топлива используется экибас-тузский уголь, зольность которого чрезвычайно высока, до 50% и более. По результатам рентгено-флуоресцент-ного силикатного анализа, выполненного Институтом геологии и геофизики СО РАН, золошлаки экибастузского угля содержат довольно большое количество макрокомпонентов: кремния (54,81%), алюминия (26,9%), железа (6,62%), титана (1,22%), марганца (0,15%).

Загрязнение поверхностных вод. Река Ишим является трансграничным водоемом, поэтому проблемы его загрязнения имеют региональный характер. Основными источниками загрязнения водных объектов являются промышленные, сельскохозяйственные и бытовые стоки, смывы во время половодья и др.

Часть загрязняющих веществ поступает из верхних частей бассейна реки Ишим из Акмолинской области. Объем взвешенных частиц (твердый сток) - около 10 тыс.т/ год поступает в реку только с территории г Петропавловска с ливневыми водами. Определение взвесей в воде р. Ишим показывает, что во время половодья обычно их превышение ПДК в 1-30 раз (2-60 мг/л), в меженный период - в 1,5 раза (1,5 - 2,0 мг/л).

Индекс загрязнения воды р. Ишим за годы инструментальных измерений варьирует от 0,4 (чистая) до 4,2 (грязная); преобладают показатели 1-2 (умеренно-загрязненная; иногда, чаще в июне и июле - 4,0 и выше). Основные ингредиенты, по которым наблюдаются превышения предельно-допустимых концентраций (ПДК), сбрасываемых предприятиями, - нефтепродукты, фенолы, соединения железа и меди, твердые взвеси и др.

Загрязнение почв. О загрязнении почв можно судить по загрязнению их тяжелыми металлами и радионуклидами. Изучение содержания тяжелых металлов в почвах г Петропавловска, проведенное сотрудниками отдела геохимии и геоэкологии Казахского института минерального сырья под руководством канд.геогр.наук А.П. Кобзарь, показало, что около 70% площади города характеризуется средней степенью загрязнения почв (Кз=3-10), на 10% территории этот показатель менее 3. Это преимущественно центральная, северо-восточная, юго-западная части города. Повышенным загрязнением (Кз=10-20) характеризуются районы Рабочего поселка, юго-западной промзо-ны, Подгорья. Наиболее высокой степенью загрязнения отличаются территории промышленных предприятий, городской свалки (фрагментарно Кз>100). Из пригородных зон наиболее загрязненными являются угодья, примыка-емые к городской свалке и биопруду, северо-восточной промзоне и юго-восточной железнодорожной развязке.

Комплекс токсичных элементов, присутствующих в повышенных количествах в ландшафтах г. Петропавловска и прилегающих территорий, включает: свинец, ртуть, цинк, кадмий - металлы первого класса опасности, а также хром, медь, молибден, стронций, олово, серебро -металлы второго класса опасности. Основными источниками загрязнения являются промышленные предприятия, котельные, автотранспорт.

Радиологические исследования, проведенные в г. Петропавловске, показали, что гамма-фон в городе колеблется в диапазоне 45-50 мкр/ час и зависит от наличия радионуклидов в почве, а также их количества в материа-

СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 1

123

лах, которые применяются для строительства зданий и благоустройства территории в жилых кварталах. Самые низкие значения гамма-активности зарегистрированы в районе железнодорожной станции - от 3-5 до 10-12 мкр/ час, в районе частных застроек, именуемый "Копай" - от 910 до 15-17 мкр/час, а также других участков, преимущественно городских окраин. Центральная часть города выделяется гамма-активностью в 16-20 до 27-40 мкр/час, причем лесопарковая зона, дворовые участки, газоны и иные места с травяной растительностью и естественным почвенно-растительным слоем имеют низкий гамма-фон. Значениями в 30-40 мкр/час прослеживаются улицы и площадки, покрытые асфальтом, в котором щебнистым материалом служат породы гранитного состава, имеющие высокое содержание нуклидов радия, тория и др.

В городе обнаружено 17 аномалий с МЭД на поверхности от 60 до 800 мкр/час (в одном случае 2 Р/час). Больше половины найденных аномалий имеет гамма-активность от 50 до 100 мкр/час, которая обусловлена в одном случае декоративными валунами, в другом - гранитными плитами, выстилающими ступени возле магазинов, школ, памятников, в третьем - гранитными блоками, вмурованными в фундамент отдельных многоэтажных домов. Данные исследований показывают, что гамма-фон селитебной зоны обусловлен антропогенным фактором и имеет прямую связь с содержанием радионуклидов в строительных материалах: песке, щебне, гравии, которые играют определенную роль в создании радиационного фона.

Таким образом, качество городской среды зависит от процессов взаимодействия природных компонентов с социально-экономическим блоком. Каждый из компонентов ландшафта служит в определенной мере регулятором состояния городской среды, поэтому особенности элементов городского ландшафта можно рассматривать как факторы улучшения состояния этой среды. В частности, с целью обеспечения комфортности климатических характеристик осуществляется вывод промышленных предприятий из заселенных районов, нормируется баланс застроенных и озелененных территорий, устанавливается характер застройки и др. мероприятия. Рельеф также может выступать средством для улучшения состояния среды. В пределах г. Петропавловска рельеф способствует выносу загрязняющих веществ в природных системах склоновых урочищ, на террасных комплексах.

Велика роль растительности в улучшении среды. Насаждения применяются для уменьшения загрязненности воздуха, для снижения уровня шума на его улицах. Широко используемый в посадках г. Петропавловска тополь бальзамический существенно влияет на качество атмосферного воздуха, так как обладает мощными фито-цидными свойствами.

Л.В. Тихонова, С.Н. Елизарова

Курганский государственный университет,

кафедра аналитической и неорганической химии

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ ЗАУРАЛЬЯ

Изучены возможности использования бентонитовых глин Зырянского месторождения для очистки воды реки Тобол и доочистки водопроводной воды. Показано уменьшение содержания железа в два раза, марганца в восемь раз. Предложено применять бентонитовую глину для рекультивации

почвы. Перспективным направлением является ее использование в медицине (в том числе для очистки организма от тяжелых металлов) и фармакологии.

Глины Зырянского месторождения могут найти широкое применение при решении ряда экологических проблем Зауралья, а также в лечебных целях.

Работы по исследованию свойств глин, выявлению физико-химических механизмов их взаимодействия с различными объектами и возможности более широкого их применения начаты два года назад на кафедре аналитической и неорганической химии КГУ.

Бентонитовые глины Зырянского месторождения расположены в Курганской области и содержат 30% от общих запасов глин, учитываемых по России (табл. 1).

Таблица 1

Химический состав бентонитовых глин Зырянского месторождения и аналогичных по генезису месторождений

СНГ

Месторож -дение В % на абсолютно сухое вещество

Si02 ТЮ2 Al2O3 Ре2О3 РеО СаО MgO К2О Ш2О SO3 СО2 ППП Н2О Сумма

Зырянское (Курганская обл.) 54,81 0,93 16,12 6,28 0,14 2,20 1,56 0,69 0,38 0,07 2,36 14,09 99,9

Черкасское (Украина) 50,40 1,02 19,12 7,29 0,60 2,05 0,45 0,50 18,80 100,2

Келесское (Республика Казахстан) 54,84 0,81 15,12 6,74 0,20 1,32 3,68 1,35 0,75 0,15 14,92 99,8

Бикляньское (Татарстан) 46,80 1,10 20,00 6,79 2,55 2,25 1,90 0,70 13,99 100,4

Нурлатское (Республика Татарстан) 45,20 0,83 18,80 8,04 2,25 3,08 2,04 0,98 1,83 16,84 100,2

Бентонитовыми принято называть тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 60-70% из минералов группы монтмориллонита. Монтмориллонит построен из слоистых пакетов, в свободном пространстве между которыми находятся обменные катионы и молекулы воды. Сравнительно слабая связь между слоистыми пакетами и наличие свободного пространства между ними, куда может проникать вода и некоторые другие катионы, объясняет многие важные свойства бентонитовых глин - набухаемость в воде и высокую способность к обмену ионами (например, обмен между ионами Ca и и тяжелыми металлами). При этом слои могут расходиться (поглощение органических молекул или Na+) либо разделятся не полностью (поглощение Кроме того, глина способна сорбировать на своей поверхности жидкие, газообразные вещества, что связано с поверхностной активностью минерала и его текстурными способностями (т.е. пористой структурой).

Ионообменные свойства бентонитовых глин чрезвычайно высоки. В сравнении с цеолитами, обменная емкость которых составляет около 40 ммоль эквивалентов (на 100 г твердого вещества), для бентонитов этот показатель существенно выше и достигает величины 94,96 ммоль эквивалентов (на 100 г воздушно-сухой глины). В обменном комплексе существенно преобладают ионы кальция и магния, поэтому их относят к щелочноземельным. Отличительным признаком бентонитовых глин Курганской области является преобладание в обменном комплексе магния.

Работа по использованию бентонитовых глин в решении экологических проблем Зауралья и улучшения здоровья населения включает в себя несколько направлений: применение глин при очистке речных, подземных вод и доочистке водопроводной воды, изучение возможности использования бентонитовых глин в процессах рекультивации почв, изучение лиственно-почвенно-бенто-

124

ВЕСТНИК КГУ, 2006. №4