Аккумуляция загрязняющих веществ в биоте от техногенного воздействия Черепетской ГРЭС

3/2009 ВЕСТНИК

АККУМУЛЯЦИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В БИОТЕ ОТ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕРЕПЕТСКОЙ ГРЭС

А.Ф. Брюхань

ОАО «56 Институт инженерных изысканий»

А.В. Маликов, И.А. Хныкин

ФГУ «НТЦ Энергобезопасность»

На основе материалов инженерно-экологических изысканий для расширения емкости золоотвала Черепетской ГРЭС (г. Суворов Тульской области) проведена оценка аккумуляции загрязняющих веществ в образцах биоты. В процессе изыскательских работ были отобраны пробы клевера, грибов и рыбы, которые были подвергнуты атомно-аб-сорбционному анализу и специальному анализу на содержание ртути. Установлено, что содержание опасных химических элементов в клевере значительно ниже ПДК. Уровень химического загрязнения грибов и рыбы также незначителен и удовлетворяет требованиям безопасности, устанавливаемым для пищевых продуктов.

ACCUMULATION OF THE POLLUTING SUBSTANCES IN BIOTA SAMPLES UNDER THE TECHNOGENIC INFLUENCE OF THE CHEREPET' THERMAL POWER PLANT

Bryukhan' A.F., Malikov A. V., Khnykin I.A.

Basing on the environmental survey an estimation of accumulation of polluting substances in biota samples was carried out for the purpose of Cherepet' Thermal Power Plant ash dump expanding (Suvorov Town, Tula Region). During the environmental surveying clover, mushrooms and fish samples have been taken for the atomic absorption and specific mercury analysis. It has been established that the level of hazardous chemical components contained in the clover is considerably lower the maximum concentration limit. As well, the chemical contamination level of mushrooms and fish has been found negligible and satisfies prescribed safety requirements for foodstuffs.

1. ВВЕДЕНИЕ

В 2004 г. для обоснования проекта расширения емкости золоотвала № 4 (далее зо-лоотвал) Черепетской ГРЭС, расположенной в г. Суворове Тульской области, в составе комплексных инженерных изысканий выполнялись инженерно-экологические изыскания [1, 6] в соответствии с нормативно-методическими требованиями [8]. ГРЭС, располагая суммарной мощностью действующих энергоблоков в 1500 МВт, играет значительную роль в обеспечении электроэнергией юго-западной части России. Строительство Черепетской ГРЭС было начато в 1949 году, первый блок запущен в 1953 году. В настоящее время ГРЭС работает на подмосковном буром угле и каменном угле Кузбасса. Растопочным и резервным топливом является мазут.

Черепетская ГРЭС расположена в северной части Среднерусской возвышенности, сложенной осадочными породами морского происхождения (известняками, доломитами, глинами и песками), представляющей собой волнистую равнину, расчлененную глубокими долинами рек, балок и ветвящихся оврагов.

В связи со строительством ГРЭС, а также дорог, г. Суворова, поселков и в результате проведения открытых и подземных горных работ природный рельеф и речная сеть стали активно изменяться. В бассейне р. Черепети сформировался техногенный рельеф, новообразованными элементами которого являются чаша Черепетского водохранилища, золоотвалы № 1-4, терриконы шахт и карьеры.

Черепетская ГРЭС - интенсивный источник загрязнения ландшафтных компонентов прилегающей к ГРЭС территории. Одна из задач оценки уровня экологического благополучия касается загрязнения биоты. Цель настоящей работы заключается в оценке уровня аккумуляции загрязняющих веществ в биологических индикаторах - клевере, грибах и рыбе.

2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ

Исследуемая территория расположена в зоне умеренного континентального климата с холодной зимой и умеренно теплым летом. Географическая широта площадки обуславливает поступление солнечной радиации с максимальными значениями в июне и минимальными в декабре и январе. Район находится под воздействием воздушных масс Атлантики, Арктического бассейна, а также воздушных масс, сформировавшихся над территорией Евразии. На рассматриваемой территории преобладает западный тип атмосферной циркуляции, характеризующийся активной циклонической деятельностью.

Гидрографическая сеть района представлена р. Черепетью, на которой в 17 км от устья сооружена плотина водохранилища-охладителя Черепетской ГРЭС объемом 36.7 млн. м3 и с площадью водного зеркала 8.2 км2. Бассейн р. Черепети находится в пределах Средне-Русской возвышенности. Основные притоки р. Черепети - реки Черепетка и Лютинка. На р. Черепетке в ее среднем течении сооружена плотина Ханинского водохранилища площадью водного зеркала 0.57 км2 и объемом 4.7 млн. м3. Формирование стока рек района исследования происходит за счет атмосферных осадков и подземного питания. В период таяния снегового покрова формируется сток весеннего половодья (март-май), доля которого составляет 70-90 % от годового. Меженный период делится на летне-осеннюю (июнь-ноябрь) и зимнюю межень (декабрь-февраль). Модуль годового стока рек составляет 5.7-5.9 л/(с-км2).

Золоотвал расположен в бассейне р. Лютинки - правобережного притока р. Черепети. Площадь водосбора в створе пионерной дамбы золоотвала составляет 27.4 км2, длина от наиболее удаленной точки водораздела - 10.7 км, уклон реки - 7.9 , залесен-ность - 47 %. В естественном состоянии русло реки было извилистым, его ширина в межень составляла 1-2 м, глубина - 0.2-0.4 м. В процессе строительства золоотвала р. Лю-тинка была выведена из своего естественного русла за пределы правого борта золоотва-ла. Годовой сток воды р. Лютинки в створе пионерной дамбы золоотвала Черепетской ГРЭС изменяется в пределах 3-8.5 млн. м3 в год, при этом на долю стока весеннего половодья приходится от 70 % в маловодные годы и до 90 % в средние и многоводные.

3/2009

ВЕСТНИК МГСУ

Большое количество сжигаемого угля мощной ГРЭС неизбежно приводит к значительному загрязнению атмосферного воздуха, поверхностных вод, почвы. Загрязнение почвы происходит в результате сухого осаждения зольных и аэрозольных частиц выбросов из дымовых труб, а также вследствие их вымывания осадками. В свою очередь, загрязнение почвы вредными химическими агентами приводит к их накапливанию в биомассе растений. В целом, поступая в почву и водные источники, загрязняющие вещества накапливаются по мере их перемещения по пищевым цепям. В связи с этим обстоятельством возникает вопрос о степени аккумуляции загрязняющих агентов в биоте в зоне техногенного воздействия ГРЭС. Поскольку одним из наиболее опасных источников загрязнения среди объектов Черепетской ГРЭС является действующий золоотвал, вблизи которого располагаются пахотные земли, а также производится выпас скота, очевидную озабоченность вызывает возможность загрязнения биоты в районе золоотвала.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫЫХ И ЛАБОРАТОРНЫ1Х ИССЛЕДОВАНИЙ

В рамках данного исследования степень подверженности представителей биоты негативному воздействию ГРЭС оценивалась по уровню загрязнения клевера, грибов и рыбы. Как известно, эти представители биоты способны аккумулировать в себе большие количества тяжелых металлов [2-4]. Тем самым, они являются биологическими индикаторами техногенного загрязнения. В то же время, озабоченность в возможном загрязнении этих представителей флоры и фауны связана еще и с тем обстоятельством, что клевер является одной из основных кормовых сельскохозяйственных культур, произрастающих вблизи золоотвала. Кроме того, местное население активно собирает грибы возле действующего и отработанных золоотвалов, ловит рыбу в бассейне р. Черепе-ти и употребляет их в пищу.

В процессе полевых изыскательских работ наряду с отбором проб почвы, грунтов, золы, донных отложений, поверхностных и подземных вод были также отобраны 11 проб стеблей и листьев клевера, 4 пробы грибов, 2 пробы рыбы (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема точек отбора проб клевера, грибов и рыбы с учетом их нумерации в районе размещения Черепетской ГРЭС. Точка отбора пробы грибов № 3 находится в Одоевском районе

При выборе точек отбора проб учитывались их удаленность от ГРЭС, среднегодовая роза ветров, характер рельефа и почвенного покрова территории, расположение населенных пунктов, дорожных коммуникаций и другие факторы. Химические анализы образцов клевера выполнялись с привлечением Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья им. Н.М.Федоровского, а анализы образцов грибов и рыбы - Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора (ЦГСЭН) в г. Москве (в настоящее время - Центр гигиены и эпидемиологии в г. Москве Роспо-требнадзора).

Из 11 проб клевера 10 были отобраны вблизи золоотвала № 4 и для сравнения - 1 проба возле отработанного золоотвала № 1. Пробы были подвергнуты атомно-абсорб-ционному анализу на 11 элементов. Результаты лабораторных анализов приведены в табл. 1. Практически во всех образцах клевера из южной части золоотвала концентрации вредных веществ в клевере оказались выше чем в образцах, отобранных в западной, северной и восточной частях территорий, прилегающих к золоотвалу. Исключение составляет содержание кобальта, которое во всех пробах приблизительно одинаково. Установлено, что во всех исследованных пробах содержание вредных веществ, нормируемых ОСТ 10-243-2000 [5], значительно ниже ПДК.

Таблица 1

Результаты атомно-абсорбционного анализа образцов клевера

№№ проб Содержание элементов, мкг/кг

Си РЬ са гп Мп N1 Со Сг Ее

1 8.2 1.5 < 0. 03 28 76 2.9 0. 3 1.0 440

2 9.2 1.8 0. 13 28 100 3.0 0. 3 1.4 900

3 8.6 1.8 0. 08 34 98 2.1 < 0. 3 < 0.5 170

4 7.6 1.5 0. 15 30 64 3.5 < 0. 3 0.8 140

5 9.2 1.8 0. 03 30 170 2.5 0. 3 < 0.5 210

6 8.8 1.8 < 0. 03 38 120 3.9 0. 5 3.2 810

7 12.0 1.2 0. 15 36 76 2.3 < 0. 3 1.9 610

8 12.0 1.8 < 0. 03 94 44 3.2 0. 4 1.0 800

9 14.0 1.8 0. 07 34 68 4.9 0. 3 0.6 300

10 6.9 1.2 < 0. 03 23 100 2.4 0. 4 1.6 600

11 11.0 1.8 < 0. 03 34 80 3.9 < 0. 3 0.5 130

Примечание. Концентрации Ag и Мо во всех 11 пробах не превышают порога точности измерений, составляющего соответственно 0.05 и 2 мкг/кг.

Пробы съедобных грибов отбирались весом около 1 кг каждая. Одна проба (сыроежки), отобрана на поверхности рекультивированного золоотвала № 1, другая (подберезовики и подосиновики) отобрана с внешней стороны ограждающей дамбы золоотвала № 4 и третья (трубчатые грибы) взята на поверхности рекультивированного золоотвала № 3. В качестве фона были приняты подосиновики и подберезовики, собранные в окрестностях г. Одоева.

Для определения содержания вредных веществ в рыбе были выловлены караси из пруда, находящегося с внешней стороны ограждающей дамбы западного борта золоотвала № 4 в пределах СЗЗ и толстолобик, выловленный в Черепетском водохранилище.

По результатам лабораторных анализов проб грибов и рыбы было установлено, что уровень их химического загрязнения также как и у клевера незначителен и удовлетво-

3/2009 ВЕСТНИК

ряет нормативным требованиям безопасности, устанавливаемым для пищевых продуктов. Все пробы грибов и рыбы по органолептическим показателям и содержанию свинца, кадмия мышьяка и ртути соответствуют нормативным требованиям СанПиН 2.3.21078-01 [7]. При этом массовая концентрация в пробах грибов и рыбы свинца, кадмия и мышьяка не превышает 0.01 мг/ кг, ртути - 0.001 мг/кг.

Таким образом, несмотря на значительное техногенное загрязнение компонентов природной среды в районе размещения Черепетской ГРЭС, уровень аккумуляции вредных веществ в биоте сохраняется в пределах нормативных требований.

4. ВЫВОДЫ

1. В процессе инженерно-экологических изысканий в районе размещения Чере-петской ГРЭС выполнен отбор проб биоты - индикаторов аккумуляции загрязняющих веществ в живых организмах: клевера, грибов, рыбы.

2. По результатам 11-элементного атомно-абсорбционного анализа 11 проб клевера установлено, что содержание вредных веществ в них значительно ниже ПДК, установленных для кормовых сельскохозяйственных культур. Лабораторные анализы 4 проб грибов и 2 проб рыбы также показали незначительный уровень их химического загрязнения и его соответствие нормативным требованиям, устанавливаемым для пищевых продуктов.

3. В целом, для территории, прилегающей к Черепетской ГРЭС, уровень аккумуляции вредных веществ в биоте можно оценить как относительно безопасный.

Библиографический список

1. Брюхань А.Ф., Брюхань Ф.Ф., Хацкевич А.Н. Исследование многокомпонентного загрязнения природной среды при инженерно-экологических изысканиях в районе золоотвала Че-репетской ГРЭС // Промышленное и гражданское строительство. - 2005. - № 4. - С. 23-24.

2. Евтушенко Н.Ю., Данилко О.В. Особенности накопления тяжелых металлов в тканях рыб Кременчугского водохранилища // Гидробиологический журнал. - 1996. - Т.32. - №4. - С. 5866.

3. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука, 1991. -151 с.

4. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989. 439 с.

5. ОСТ 10-243-2000. Сено. Технические условия. - М.: Минсельхозпрод России, 2002. - 6 с.

6. Потапов А.Д., Брюхань А.Ф. Оценка факторов биотопов и элементов биоценозов в районе Черепетской ГРЭС в целях оптимизации проектных решений на базе принципов геоэкологической безопасности // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2006. -№ 9, с. 73-75 (часть 1), № 10, с. 66-67 (часть 2).

7. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. - М.: Минздрав России, 2000. - 38 с.

8. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства. - М.: Госстрой России, 1997. - 41 с.

Ключевые слова: загрязнение, биоцеоз, биотоп, ГРЭС, золоотвал, инженерно экологические изменения.

Рецензент: профессор, д.т.н , А.Д. Потапов.