Влияние антропогенных загрязнителей на объекты окружающей среды (на примере Свердловской области)

УДК 632.95.002:543

Т.М. Пермяков, Л.Н. Андреева

ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ НА ОБЪЕКТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В статье рассматривается воздействие тяжёлых металлов на объекты окружающей среды. Данная проблема особенно актуальна в городах с развитой металлургической и химической промышленностью. На примере Свердловской области показано влияние загрязнения почвы, воды и воздуха свинцом на здоровье населения.

Ключевые слова: экология, загрязнители окружающей среды, свинец, предельно допустимые концентрации.

T. Permjakov, L. Andreeva

INFLUENCE OF ANTHROPOGENIC POLLUTANTS ON THE OBJECTS OF THE ENVIRONMENT

The article views the influence of heavy metals on the objects of the environment. This problem is especially actual in cities with the developed metallurgical and chemical industries. The influence of polluted soil, water and air by lead on population health is given on the example of Sverdlovsk region.

Keywords: ecology, environment pollutants, lead, maximum-permissible level of concentration.

Загрязнение природной среды является важнейшим показателем экологической проблемы. С уровнем загрязнения связана экологическая безопасность человека и общества в целом.

В настоящее время происходит дальнейшее расширение сферы воздействия производства на окружающую среду, приобретающее глобальный характер.

Свердловская область - крупнейший промышленный регион России. Промышленные районы Свердловской области насыщены предприятиями, которые в силу характера используемых технологий наносят большой ущерб природной среде. Основными загрязнителями объектов окружающей среды являются горнопромышленные предприятия, автотранспорт и теплоэнергетика. Самыми распространёнными токсичными веществами являются угарный газ СО, диоксид серы SO2, оксиды азота, углеводороды, пыль, тяжелые металлы. Кроме этих веществ в атмосферу выбрасываются и другие токсичные вещества, например, пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и др. В настоящее время насчитывается более 500 веществ, загрязняющих атмосферу, и их количество продолжает увеличиваться.

В крупнейших городах области Нижнем Тагиле и Асбесте выбросы составляют 582512 тысяч тонн в год. Среди примесей преобладают оксид углерода СО и сернистый газ SO2 при соотношении с твёрдыми веществами 5:1. В Екатеринбурге, Кировграде, Красноуральске выбросы состоят преимущественно из оксидов серы, азота, углерода и других примесей. За период 1981 -1990 гг. особенно резко возросло содержание оксидов серы (с 73 000 до 107 000 тонн). Чистота воздуха во многом зависит от количества выброса вредных веществ при работе автотранспорта. Так, в Екатеринбурге 55 % всех загрязнителей атмосферы составляют выхлопы автотранспорта.

Для рассматриваемой территории характерна большая концентрация промышленных объектов, что определяет высокую подверженность рек и подземных вод антропогенному воздействию. Загрязнение водной среды происходит как за счёт непосредственных выбросов промышленных и хозяйственно-бытовых стоков в гидросеть и на почвы местности, так и за счёт фильтрации через неэкранированные (плохо экранированные) днища водохранилищ. Для рек области характерно смешанное питание с преобладанием снегового, которое в среднем составляет 40 - 70 % от годового стока.

Вода реки Чусовая формируется в основном под влиянием сточных вод предприятий химической промышленности, цветной металлургии, черной металлургии, энергетики, строительных предприятий, коммунальных служб. Элементы-загрязнители: медь и цинк (до десятков ПДК), шестивалентный хром (до сотен и даже тысяч ПДК).

Вода реки Исеть крайне низкого качества. Максимальные концентрации азота аммония и азота нитритов достигали десятков ПДК, марганца (в черте Екатеринбурга) десятки ПДК, меди и цинка, а также нефтепродуктов - десятки и сотни ПДК.

Ниже города Березовский река содержит сотни ПДК меди, десятки ПДК никеля и нефтепродуктов. Зона загрязнения снежного покрова охватывает центральную часть рассматриваемой территории, что определено результатами дешифровки космических снимков с искусственных спутников Земли «Метеор». Загрязнённость зоны примерно в два раза выше фонового.

При взаимодействии с влагой воздуха основные загрязнители атмосферы (диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения) образуют кислотные дожди. Под влиянием кислотных осадков в подземных водах повышается содержание металлов, в частности РЬ, Си, 2п, Cd и особенно А1, который поступает через корневую систему в древесной ткани и оказывает токсическое воздействие на растения. Видимые повреждения растений наступают при рН=2 - 3,6, а нарушения роста без видимых повреждений при рН 3,5 - 4,0. Кислотность дождевых осадков, прошедших через древесный полог, снижается из-за выщелачивания кальция и магния с поверхности листьев. В результате ухудшается рост деревьев. Отрицательная роль кислотных дождей резко усиливается при совместном действии с тяжёлыми металлами, что приводит к резкому угнетению растений. Вероятность выпадения кислотных осадков повышается в зоне загрязнения снежного покрова.

Пути миграции, места накопления и скорость разложения загрязняющих веществ зависят от их химической природы, ландшафтно-геохимической обстановки, в которую они попадают. Именно почвы и донные отложения несут наибольшую информацию о различных техногенных аномалиях. Многие территории имеют повышенное содержание меди, никеля, цинка, свинца и других элементов в почвах и донных остатках. Главные источники загрязнения почв - комбинат Уралэлектромедь (г. Верхняя Пыжма), Уральский алюминиевый завод, Каменск-Уральский машиностроительный завод, ТЭЦ (г. Каменск-Уральский), «Хромпик», Среднеуральский машиностроительный завод (Первоуральск). В зоне 0,5 - 2 км от комбината Уралэлектромедь содержание подвижной меди в почве превысило ПДК в 350 раз, цинка - в 1,5 - 6 раз, мышьяка валового - в 1,5 - 3 раза, никеля подвижного - в 1,5 - 5,0 раз.

Компоненты природной среды: атмосфера, почва, гидросфера, растительный и животный мир находятся в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности.

В масштабах России около 80 % свинцовых загрязнений металлургических заводов приходится на Свердловскую область.

Как фактор серьёзного экологического риска для здоровья населения свинец привлёк внимание науки и общества только во второй половине XX века, главным образом, в связи с загрязнением воздуха выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, работающих на горючем с антидетонационной добавкой тетраэтилсвинца, разлагающегося при вспышке до неорганических соединений свинца. В связи с этим в последнее время в некоторых западных странах и отчасти в России наметился постепенный отказ от этой добавки.

Предприятия цветной металлургии, связанные с выплавкой свинца и его сплавов, медеплавильное производство занимают второе место в качестве источников техногенного свинцового отравления. На третьем месте - сжигание каменного угля и различные технологические процессы во многих отраслях промышленности, связанных с использованием свинца и его сплавов (производство аккумуляторов, пайка, лужение и др.). От этих источников свинец попадает в атмосферу в виде тонкодисперсных аэрозолей оксидов, сульфатов, отчасти сульфидов и других неорганических соединений. Оседание аэрозольных частиц приводит к загрязнению свинцом почвы, откуда он переходит в растения, а затем в организм животных и человека. В результате смыва с загрязненной почвы, а также с промышленными стоками металлургических, машиностроительных и химических производств через загрязняемые ими реки в Мировой океан ежегодно поступает 430 -650 тыс. тонн свинца. Дополнительным локальным источником попадания свинца в пищу и питьевую воду нередко является миграция его из свинецсодержащих глазурей, припоев, полуд и т. п. [1].

В марте 1999 года правительством Свердловской области была утверждена и реализуется областная целевая программа «Охрана окружающей среды от свинцового загрязнения и снижение его влияния на здоровье населения в Свердловской области». Наибольшую озабоченность вызывает влияние свинцового загрязнения среды обитания на развитие и здоровье детей. Особенности поведения детей (заглатывание несъедобных предметов, которые могут быть загрязнены, в том числе земли и снега; привычка сосать пальцы; грызть ногти и т. д.) приводят к более значительному накоплению свинца в организме детей по сравнению с взрослыми, находящимися в той же среде обитания. В организме свинец распределяется между всеми органами и тканями, действие на которые и определяет многообразие токсических эффектов. Особую опасность вызывает накопление свинца в наиболее чувствительных к его токсическому действию нервной ткани и костном мозге. Относительно много свинца откладывается в костной ткани, которая может стать внутренним источником, поддерживающим повышенный уровень свинца в крови длительное время после прекращения или снижения внешней экспозиции. Специфичными эффектами хронической интоксикации свинцом являются нарушения некоторых биохимических механизмов, прежде всего, порфиринового обмена (основная причина свинцовой анемии). Описаны разнообразные патологии сердечно-сосудистой системы, почек, печени, кишечника, щитовидной железы, иммунной системы, женской и мужской репродуктивной системы.

По данным Международной программы по химической безопасности [2], концентрация свинца в крови детей, равная 10 мкг/дл, рассматривается как «настораживающий уровень», превышение которого может привести к задержке психического развития. При содержании свинца в крови 30 мкг/дл возможно замедление периферической нервной проводимости, при 40 мкг/дл -нарушение чувствительных и двигательных функций. Снижение содержания гемоглобина в крови наблюдается при концентрации 40 мкг/дл, риск нефропатии - 60 мкг/дл. Анализ результатов обследования 1706 девочек в возрасте 8 - 16 лет, проведённого в США, позволяет установить связь

между содержанием свинца в крови и задержкой полового созревания, которая выявляется уже при концентрации свинца в крови более 2 мкг/дл.

В рамках проблемы опасности свинца для здоровья детей проведены медико-экологические исследования в городах Свердловской области расположенных на разных расстояниях от источников техногенного загрязнения среды обитания (в основном, предприятий медеплавильной промышленности) [3]. Наивысший процент (около 60 %) детей с концентрацией свинца в крови больше 10 мкг/дл, отмечен в Красноуральске, где крупное медеплавильное производство расположено вблизи жилых районов. Несколько меньшие величины (55 %) - в Кировграде, где медеплавильный комбинат менее мощный. Кроме того, ориентация окон на проезжую часть способствует повышению содержания свинца в крови за счёт выхлопных газов транспорта и свинецсодер-жащей почвенной пыли. Подтверждено негативное влияние свинцовой нагрузки на психическое развитие детей, а именно: в Красноуральске таких детей c замедленным развитием 76 %, в Киров-граде - 66 %, в Первоуральске - 60 %, Кушве - 41 %. Проведена оценка вклада различных путей поступления свинца в организм детей (4 - 7 лет) в Кировграде: из продуктов питания - 76,0 %, из почвы и пыли - 21,7 %, из питьевой воды - 2,0 %, из атмосферного воздуха - 0,3 % [3].

Полученные результаты позволили обосновать важнейшие направления эффективной профилактики экологического свинцового воздействия на детей. Это:

- обеспечение детей пищевыми продуктами, содержащими минимально возможные концентрации свинца ( в первую очередь, овощами и молоком, завозимыми из районов, не загрязнённых свинцом);

- снижение контакта детей с почвой и почвенной пылью вне помещений путем благоустройства и озеленения территорий в детских садах и на игровых площадках, асфальтирования улиц и их частого мытья;

- снижение контакта детей с пылью внутри помещений путем частого мытья и очистки полов, ковров, подоконников и других поверхностей, на которые оседает пыль в домах и детских садах.

Реализация таких профилактических мероприятий в городе Красноуральске позволила снизить количество детей с повышенным содержанием свинца в крови с 59,5 (в 1997 году) до 14,4 % (в 2001 году).

Все приведённые данные показывают, что в Свердловской области существует фактор серьёзного экологического риска для здоровья населения, что, несомненно, требует улучшения сложившейся ситуации.

Литература

1. Белая Книга «Доклад о свинцовом загрязнении окружающей среды Российской Федерации и его влиянии на здоровье населения». М.: Гос. Комитет РФ по охране окружающей среды, 1997, 47 с.

2. IPCS Environmental Health Criteria 165/ Inorganic Lead / Geneva: WHO, 1995, 300 p.

3. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Гурвич В.Б., Малых О.Л. и др. Свинец в среде обитания как фактор риска для здоровья населения. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2004, т. XLVIII, № 2.