МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ В 30 КМ ЗОНЕ ООО «НЛМК-КАЛУГА» Курбаков Д.Н.,Прохорова Т.В.,Кузнецов В.К.,Санжаров А.И.

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии


Номер: 9-1
Год: 2016
Страницы: 81-87
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

тяжелые металлы, радионуклиды, почва, растительность, мониторинг, heavy metals, radionuclides, soil, vegetation, monitoring

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Разработана система мониторинга агроэкосистем в 30-км зоне «НЛМК-Калуга». Определены фоновые концентрации содержания химических и радиоактивных элементов в почвах и растительности до пуска предприятия. Данная информация необходима для последующей оценки возможного воздействия предприятия на компоненты экосистем.

Текст научной статьи

Интенсивное развитие промышленности ведет к загрязнению окружающей среды, в том числе и сельскохозяйственных угодий. При этом масштабы загрязнения в значительной степени зависят от характера размещения производительных сил, т.е. их распределения по территории в соответствии с природными, демографическими и социально-экономическими условиями районов и локализации на определенных ее участках, исходя из соответствия условий территории технологическим требованиям производства. В связи с этим в зонах воздействия промышленных предприятий необходимо постоянное проведение агроэкологического мониторинга по содержанию тяжелых металлов и радионуклидов в почвах, сельскохозяйственных растениях и продукции сельского хозяйства. Разработка такой системы мониторинга и проведение работ по единым методическим документам позволит дать детальную информацию об уровнях загрязнения агроэкосистем, видах загрязнителей, степени воздействия загрязнения на компоненты агроэкосистем, что позволит выделять критические пути поступления поллютантов в рацион и далее организм человека. Методика проведения исследований. 23 июля 2013 г. в индустриальном парке «Ворсино» Калужской области состоялось открытия электрометаллургического завода нового поколения «НЛМК-Калуга». Обследование сельскохозяйственных угодий, проводилось на разном удалении и разных направлениях от ООО «НЛМК-Калуга». Целью проводимых исследований являлось определение фоновых показателей содержания химических и радиоактивных элементов в почвах и растительности в районе расположения производства для последующей оценки степени воздействия на качественные показатели почвы и сельскохозяйственной продукции на расстоянии до 30 км. Точки отбора проб почв и растений вокруг Калужского научно-производственного электрометаллургического завода представлены на рисунке 1. В зависимости от характера распределения сельскохозяйственных угодий по маршруту обследования, отбор проб почв и растений по всем выбранным направлениям проводился с шагом 0,3-5 км. Максимальное расстояние от ООО «НЛМК-Калуга» составляло 25 км, минимальное - 0,6 км. Следует отметить, что границы возможной зоны воздействия определяются в результате анализа объемов и характера распространения выбросов и сбросов предприятия вдоль векторов розы ветров [2,16]. Пространственное распределение продуктов выбросов в окружающей среде происходит по экспоненциальному закону. При высоте трубы 100-150 м зона максимального воздействия выбросов равна 1,5-2,0 км. По данным лаборатории металлургических предприятий в зависимости от высоты трубы расстояние увеличивается в 10-15 раз [4,5]. Рис. 1 - Карта-схема отбора проб почв и растений в 30 км зоне возможного воздействия НЛМК-Калуга Радиус основной зоны воздействия большинства предприятий составляет примерно 15-20 км. Максимальные выпадения аэрозолей отмечаются в радиусе 3-5 км [5,4]. Отбор точечных проб на каждом поле проводился почвенным буром по 2-м диагоналям. Смешанный образец составлялся не менее чем из 10-15 индивидуальных образцов, равномерно размещенных на участке. Индивидуальные пробы объединялись, тщательно перемешивались, затем брался смешанный образец весом не менее 0,5 кг. Глубина отбора индивидуальных и смешанных проб на пахотных угодьях составляла 0-20 см, а на сенокосах и пастбищах отбирался слой 0-10 см [3,26]. Отбор проб растений проводился в период уборки урожая одновременно с отбором проб почвы. Одна объединенная проба составлялась не менее, чем из 5 точечных проб, отобранных по методу «конверта». Учетная площадь (в зависимости от продуктивности посевов) составляла 1 или 2 м2. Растения срезались на высоте на менее 3-5 см. Пробы разделялись на основную и побочную продукции. Объединенная проба составляла массу 1,0- 1,5 кг натуральной влажности [3,26]. Обследование сельскохозяйственных угодий, находящихся в зоне возможного воздействия выбросов ООО «НЛМК-Калуга» показало, что содержание тяжелых металлов в почвах не превышает установленных ПДК (табл. 1). Таблица 1 Содержание тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий 30 км зоны воздействия ООО «НЛМК-Калуга», мг/кг № точки Направление и расстояние от ООО «НЛМК-Калуга», км Cd Co Cr Cu Ni Pb Sr Zn Mn Fe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Северное 9 10,2 0,102 4,91 19,3 8,4 18,7 7,3 16,7 29,4 482,9 10108 10 8,5 0,112 6,88 20,9 11,2 21,6 7,4 16,4 31,9 496,6 10998 11 4,8 0,082 5,73 15,7 8,8 18,3 6,8 16,5 30,6 479,6 10462 12 2,6 0,122 7,64 14,5 8,5 17,7 6,5 17,5 27,5 317,8 11966 13 1,07 0,152 6,94 13,8 7,1 13,8 6,7 15,5 23,8 305,1 8491 Северо-западное 14 11,9 0,102 7,85 18,1 8,5 16,5 7,2 13,1 25,3 309,8 11001 Западное 20 7,0 0,102 6,28 20,9 9,2 20,5 7,0 17,8 26,7 405,5 11299 15 10,2 0,142 6,45 18,2 9,4 17,6 7,4 18,8 27,1 369,6 11501 23 18,2 0,092 6,83 18,5 10,6 19,1 7,7 21,3 29,5 387,7 10438 24* - - - - - - - - - - - 25 25,3 0,122 5,97 17,4 9,1 18,4 8,1 16,2 28,0 377,4 10762 Южное 18 24,0 0,122 6,67 14,4 7,8 16,7 7,1 16,6 29,6 410,3 10631 17 12,0 0,132 4,05 15,1 7,0 15,8 7,1 15,1 27,2 305,6 11529 8 5,9 0,042 4,54 16,8 7,6 16,4 6,6 14,3 25,5 366,1 12637 21 5,5 0,092 5,87 15,1 8,2 17,2 6,8 17,4 26,2 375,0 11173 6 4,0 0,052 5,4 17,9 8,2 18,1 6,1 14,4 28,6 438,5 11172 Юго-восточное 7 4,2 0,052 6,31 17,8 8,3 18,0 5,8 14,4 24,6 401,9 11853 19 3,0 0,112 4,94 19,7 9,7 22,5 7,0 17,6 34,1 396,6 11568 27 22,2 0,092 5,09 16,3 8,6 20,7 7,9 16,3 30,6 367,8 11221 28 22,6 0,102 6,37 17,1 7,6 17,4 7,3 16,8 27,1 399,7 11181 Юго-западное 1 2,3 0,052 6,71 18,3 10,3 17,7 7,7 19,2 31,2 377,3 11571 2 2,8 0,082 6,21 21,1 12,2 19,9 8,2 16,6 31,2 403,4 12827 3 3,0 0,052 6,04 21,2 10,4 22,1 7,3 19,1 29,5 396,8 11738 4* - - - - - - - - - - - 5 2,1 0,062 5,61 25,5 10,8 23,7 7,7 19,8 38,8 354,7 14431 16 7,0 0,142 7,15 21,0 9,9 18,7 8,1 20,3 30,4 407,1 11034 22* - - - - - - - - - - - Восточное 26 15,0 0,102 5,88 18,6 6,8 19,8 7,3 15,2 26,4 387,5 12941 *- в данных точках отбор проб не производился, т.к. на участке ведутся строительные работы С точки зрения уровней содержания тяжелых металлов в почвах нет опасности производства сельскохозяйственной продукции с превышением нормативов. Результаты исследований показывают, что накопление тяжелых металлов в растениях в большинстве случаев не превышает установленных нормативных значений и незначительно различается в зависимости от направления и расстояния от ООО «НЛМК-Калуга» (табл. 2). Вместе с тем в ряде случаев в травостое многолетних трав наблюдаются превышение установленных нормативов содержания Fe. Данное обстоятельство, вероятно обусловлено тем фактом, что вблизи ООО «НЛМК-Калуга» имеется большое количество малоплодородных залежных земель, на которых длительное время не проводились какие-либо агрохимические мероприятия, и в частности известкование, что способствует увеличению кислотности почв и возрастанию подвижности тяжелых металлов в системе почва-растение. Таблица 2 Содержание тяжелых металлов в растительности сельскохозяйственных угодий 30 км зоны воздействия ООО «НЛМК-Калуга», мг/кг № точки Расстояние от ООО «НЛМК-Калуга», км Вид пробы Co Ni Cd Cr Cu Pb Sr Zn Fe Mn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Северное 10 8,5 разнотравье 0,3 0,9 0,05 0,06 2,1 0,03 0,9 13,8 75 7 11 4,8 кукуруза 0,4 0,8 0,06 0,44 1,7 0,19 4,7 6,6 130 17 12 2,6 разнотравье 0,4 1,0 0,07 0,08 1,6 0,03 0,8 4,3 87 9 13 1,0 вейник 0,2 0,7 0,04 0,19 1,5 0,20 5,5 7,4 90 11 Северо-западное 14 11,9 разнотравье 0,6 0,7 0,04 0,39 1,5 0,25 4,8 7,0 50 15 Западное 20 7,0 вейник 0,2 1,3 0,03 0,48 2,3 0,35 12,9 10,6 45 18 23 18,2 разнотравье 0,2 1,3 0,19 0,42 3,7 0,37 19,4 14,9 125 46 Южное 18 24,0 разнотравье 0,5 2,1 0,05 0,36 1,2 0,31 26,7 20,0 32 52 17 12,0 разнотравье 0,2 1,3 0,04 0,38 2,3 0,38 15,1 13,4 41 20 8 5,9 разнотравье 0,1 1,3 0,22 0,40 6,7 0,20 17,9 18,2 120 46 21 5,5 разнотравье 0,2 1,3 0,15 0,37 4,1 0,36 14,9 12,9 101 26 6 4,0 разнотравье 0,3 1,5 0,16 0,44 4,4 0,25 16,3 13,4 70 15 Юго-восточное 7 4,2 разнотравье 0,2 2,0 0,07 0,43 3,0 0,49 9,9 13,0 120 67 19 3,0 разнотравье 0,2 0,9 0,05 0,37 1,7 0,33 7,8 12,9 125 44 27 22,2 кукуруза 0,3 0,8 0,06 0,10 1,4 0,19 5,6 13,9 131 19 28 22,6 овес (солома) 0,2 1,3 0,02 0,39 2,5 0,44 15,1 11,0 47 20 Юго-западное 1 2,3 разнотравье 0,1 1,5 0,02 0,24 1,4 0,10 7,8 11,2 90 76 2 2,8 разнотравье 0,4 1,0 0,01 0,14 1,4 0,11 10,9 12,0 55 86 3 3,0 вейник 0,2 1,9 0,12 0,21 1,9 0,14 11,4 12,8 77 42 5 2,1 разнотравье 0,3 1,3 0,14 0,38 4,5 0,31 6,9 21,1 110 85 16 7,0 разнотравье 0,1 0,4 0,11 0,36 2,2 0,38 11,2 5,5 88 21 Восточное 26 15,0 разнотравье 0,2 1,4 0,03 0,38 2,3 0,37 12,9 10,5 43 18 В результате обследования установлено, что радиоактивность почв сельскохозяйственных угодий 30 км зоны ООО «НЛМК-Калуга» обуславливается содержанием искусственных и естественных радионуклидов (табл. 3). Спектр искусственных радионуклидов определяется долгоживущими 137Cs и 90Sr. Радионуклидов наведенной активности (54Mn, 59Fe, 60Co и др.) не обнаружено. Следует отметить, что удельная активность 137Cs в почвах сельскохозяйственных угодий 30 км зоны ООО «НЛМК-Калуга» составляет в среднем 6,5±1,2 Бк/кг, что полностью укладывается в диапазон значений удельных активностей 137Cs в почвах, определяемых глобальными выпадениями в результате ранее проведенных испытаний ядерного оружия. Такие же средние значения диапазона удельной активности 137Cs в почвах, определяемых глобальными выпадениями, характерны для всей Европейской части Российской Федерации. Таким образом, при закладке сети контрольных участков в регионе размещения ООО «НЛМК-Калуга» нет необходимости учитывать фактор неравномерности загрязнения почв 137Cs. В результате исследований установлено, что содержание 90Sr в почвах варьирует от 2,5 до 6,5 Бк/кг, что не превышает значений, определяемых глобальными выпадениями. Установлено также, что содержание естественных радионуклидов в почвах района исследований, соответствует обычному радионуклидному составу поверхностных слоев почв, характерных для Европейской части Российской Федерации (табл. 3). При этом среднее содержание 40К, 226Ra и 232Th составляет, соответственно 672±25, 29,2±1,6 и 39,9±1,2. Варьирование средних значений в зависимости от расстояния определяется неоднородностью свойств почв, и в частности механическим составом и органическим веществом почв. Таблица 3 Содержание естественных и искусственных радионуклидов в почвах сельскохозяйственных угодий 30 км зоны воздействия ООО «НЛМК-Калуга», Бк/кг № точки отбора Направление и расстояние от ООО «НЛМК-Калуга», км 40К 90Sr 137Cs 226Ra 232Th 1 2 3 4 5 6 7 Северное 9 10,2 726 3,8 3,0 34,4 41,1 10 8,5 715 5,9 4,8 27,3 39,9 11 4,8 720 5,1 6,3 30,8 40,6 12 2,6 697 5,3 3,3 37,1 46,1 13 1,07 658 5,8 3,5 34,7 42,8 Северо-западное 14 11,9 715 5,8 4,1 30,0 37,7 Западное 20 7,0 641 4,5 4,2 36,2 28,0 15 10,2 676 5,0 3,9 32,6 31,4 23 18,2 711 3,1 4,2 29,0 34,0 24* - - - - - - 25 25,3 660 4,9 5,1 30,0 38,5 Южное 18 24,0 599 4,1 3,5 27,1 41,0 17 12,0 600 3,1 3,3 29,3 37,6 8 5,9 652 4,0 4,3 33,7 40,9 21 5,5 705 3,7 5,4 38,2 35,7 6 4,0 678 5,1 4,8 30,4 38,2 Юго-восточное 7 4,2 640 3,9 6,4 33,5 45,8 19 3,0 712 4,1 5,0 38,5 41,4 27 22,2 610 4,3 3,3 37,9 39,7 28 22,6 615 5,1 4,4 27,4 42,0 Юго-западное 1 2,3 679 4,1 2,9 31,5 40,7 2 2,8 628 4,0 4,9 35,9 45,5 3 3,0 730 2,8 1,8 32,0 34,0 4* - - - - - - 5 2,1 642 5,1 6,9 29,2 47,6 16 7,0 727 3,8 6,4 36,5 33,4 22* - - - - - - Восточное 26 15,0 711 4,7 5,9 31,4 44,1 *- в данных точках отбор проб не производился, т.к. на участке ведутся строительные работы Определение содержания радионуклидов проводили в различных видах сельскохозяйственных культур. При этом принимались во внимание тип травостоя и вид сельскохозяйственных культур, тип почвы, их механический состав и гидрологический режим. В результате обследования установлено, что ни в одной из растительных проб не обнаружено превышения нормативов [6,45; 7,54] по содержанию искусственных радионуклидов (табл. 4). Максимальными размерами накопления среди естественных радионуклидов характеризуется 40К. При этом накопление тяжелых естественных радионуклидов (226Ra, 232Th) находятся ниже пределов обнаружения. Содержание радионуклидов в травостое растений варьирует до 10 раз по 137Cs и до 7,5 раз по 90Sr, что обуславливается влиянием свойств почв, видовых особенностей растений, и проводимых агротехнических и агрохимических мероприятий. В зависимости от типа и соответственно свойств почв прослеживается тенденция большего накопления радионуклидов в растениях из более легких по механическому составу почв. Максимальным размером накопления радионуклидов характеризуется природный травостой и многолетние бобовые культуры, минимальным - зерновые культуры. Таблица 4 Содержание естественных и искусственных радионуклидов в растительности сельскохозяйственных угодий 30 км зоны воздействия ООО «НЛМК-Калуга», Бк/кг № точки отбора Расстояние от ООО «НЛМК-Калуга», км Вид пробы 40К 90Sr 137Cs 226Ra 232Th 1 2 3 4 5 6 7 8 Северное 10 8,5 разнотравье 363 0,3 2,1 н.п.о. н.п.о. 11 4,8 кукуруза 610 1,0 0,9 н.п.о. н.п.о. 12 2,6 разнотравье 390 0,5 1,3 н.п.о. н.п.о. 13 1,0 вейник 138 0,7 1,0 н.п.о. н.п.о. Северо-западное 14 11,9 разнотравье 113 0,3 1,0 н.п.о. н.п.о. Западное 20 7,0 вейник 221 0,6 1,3 н.п.о. н.п.о. 23 18,2 разнотравье 396 0,4 1,8 н.п.о. н.п.о. Южное 18 24,0 разнотравье 221 0,3 1,3 н.п.о. н.п.о. 17 12,0 разнотравье 660 0,5 1,8 н.п.о. н.п.о. 8 5,9 разнотравье 415 0,6 0,8 н.п.о. н.п.о. 21 5,5 разнотравье 110 0,3 1,4 н.п.о. н.п.о. 6 4,0 разнотравье 160 0,3 1,6 н.п.о. н.п.о. Юго-восточное 7 4,2 разнотравье 117 0,5 1,3 н.п.о. н.п.о. 19 3,0 разнотравье 289 0,7 1,7 н.п.о. н.п.о. 27 22,2 кукуруза 342 1,2 0,5 н.п.о. н.п.о. 28 22,6 овес (солома) 164 0,5 2,1 н.п.о. н.п.о. Юго-западное 1 2,3 разнотравье 183 0,6 1,4 н.п.о. н.п.о. 2 2,8 разнотравье 250 0,4 1,5 н.п.о. н.п.о. 3 3,0 вейник 153 0,9 0,8 н.п.о. н.п.о. 5 2,1 разнотравье 390 0,5 1,6 н.п.о. н.п.о. 16 7,0 разнотравье 324 0,5 3,1 н.п.о. н.п.о. Восточное 26 15,0 разнотравье 516 0,3 2,2 н.п.о. н.п.о. н.п.о -ниже предела обнаружения ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенных исследований была разработана и организована сеть агро- и радиоэкологического мониторинга природных и аграрных экосистем в предпусковой период эксплуатации ООО НЛМК-Калуга. Обследование сельскохозяйственных угодий, находящихся в зоне возможного воздействия выбросов ООО «НЛМК-Калуга» показало, что содержание тяжелых металлов в почвах не превышает установленных ПДК. Результаты исследований также показали, что содержание тяжелых металлов в растениях в большинстве случаев не превышает установленных нормативных значений и незначительно различается в зависимости от направления и расстояния от ООО «НЛМК-Калуга». Вместе с тем в ряде случаев в травостое многолетних трав наблюдаются превышение установленных нормативов содержания Fe. Содержание естественных радионуклидов в почвах района исследований, соответствует обычному радионуклидному составу поверхностных слоев почв, характерных для Европейской части Российской Федерации. При этом среднее содержание 40К, 226Ra и 232Th составляет, соответственно 672±25, 29,2±1,6 и 39,9±1,2. Варьирование средних значений в зависимости от расстояния определяется неоднородностью свойств почв, и в частности механическим составом и органическим веществом почв. В результате обследования растительных проб установлено, что ни в одной из проб не обнаружено превышения нормативов, регламентируемых СанПиН 2.3.2.1078-01 по содержанию искусственных радионуклидов. Максимальными размерами накопления среди естественных радионуклидов характеризуется 40К. При этом накопление тяжелых естественных радионуклидов (226Ra, 232Th) находятся ниже пределов обнаружения.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.