ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 2, с. 124-136
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.42(571.53)
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА ОКРЕСТНОСТЕЙ УСТЬ-ИЛИМСКОЙ ТЭЦ (ИРКУТСКАЯ ОБЛ.)
© 2007 г. Н. Б. Санина*, Ю. К. Ланкин**, И. В. Матвеева***
*Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН ** Иркутский территориальный центр государственного мониторинга геологической среды *** Иркутский государственный технический университет Поступила в редакцию 01.10.2004 г. После исправления 15.03.2005 г.
Изучено распределение широкого круга химических элементов в снеговом покрове, поверхностных и подземных водах, почве, хвое сосны, золе отвалов в пределах санитарно-защитной зоны Усть-Илимской ТЭЦ. Установлены флуктуации концентраций большинства изученных элементов относительно фона (в 2-3 и более раз) в исследуемых природных средах. Отмечено возрастание плотности выпадения пылевой составляющей атмосферного воздуха за последние 2 года. Воздействие Усть-Илимской ТЭЦ на окружающую среду сосредоточено в локальной зоне не более 5 км, что при существующей антропогенной нагрузке со временем может привести к деградации экосистемы. В настоящее время исследуемый район остается относительно чистым, т.е. буферная емкость геосистем по отношению к изученным элементам не достигла критического уровня.
Город Усть-Илимск находится в северо-западной части Иркутской обл. (рис. 1а), которая в целом характеризуется относительно малой техногенной нагрузкой. Инфраструктуру города во многом определяют теплоэлектростанция (ТЭЦ) и целлюлозно-бумажный комбинат. Для получения представления о вкладе этих главных "загрязнителей" в общую картину состояния окружающей среды города проведены эколого-геохимиче-ские исследования природной среды в пределах санитарно-защитной зоны Усть-Илимской ТЭЦ, которая протягивается на расстояние до 5 км от станции и включает санитарно-защитную зону золошлакоотвала ТЭЦ (рис. 16). Усть-Илимская ТЭЦ с 2003 г. работает на угле Жеронского (Иркутская обл.), а ранее - на буром угле Ирша-Бо-родинского (Красноярский край) месторождений. В качестве фоновых были выбраны участки в 150 км к юго-востоку (в сторону г. Киренск) и к юго-западу (в сторону г. Тайшет) от г. Усть-Илимск (рис. 1а).
КРАТКАЯ ЛАНДШАФТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИТОРИИ
Исследуемый район приурочен к центральной части Ангарского Кряжа - платообразного массива с пологоволнистым рельефом (абс. отм. 300500 м). Усть-Илимская ТЭЦ (промплощадка и зо-лоотвал) расположена в бассейне р. М. Яросама. правого притока Ангары (рис. 16).
Особенности рельефа района обусловливают проявление здесь так называемого котловинного
эффекта, который в общем случае способствует фиксации различных соединений, в том числе токсичных металлов в почвенном покрове [11].
Метеорологические условия (ветровой режим и температурная стратификация нижнего слоя атмосферы) оказывают существенное влияние на концентрацию техногенных примесей в атмосфере. В районе преобладают ветры южного и юго-западного направлений, что в целом обусловливает преимущественную пространственную локализацию техногенных атмосферных выбросов в городе к югу от промышленных предприятий и тЭц. Содержание антропогенных примесей в воздухе зависит также от продолжительности неблагоприятных условий для их рассеивания, т.е. штилевых периодов. На северо-западе Иркутской обл. их частота достигает 60% от всего количества ветряных дней [20], что предопределяет концентрацию значительной части выбросов от предприятий Усть-Илимска в его окрестностях.
Ландшафты исследуемой площади относят к сосновым травяно-кустарниковым зеленомош-ным [7], преобладают дерново-подзолистые почвы. Косвенный показатель интенсивности физико-химического и биологического самоочищения почв - продолжительность безморозного периода, когда происходит активизация этих процессов. В данном районе длительность безморозного периода достигает в среднем 75-90 дней, а период со снежным покровом 180-200 дней, что способствует аккумуляции загрязнителей в снежном покрове, а затем в почвах.
1 2
3
4
Рис. 1. а - схема положения района исследований. Аэровыбросы, тыс. т/год: 1 - >100; 2 - 30-60; 3 - <20 (по данным Снытко В.А., Филипповой С.А., Дьяковой C.B., 1992 г.); 4 - места отбора фоновых проб; 5 - железная дорога. Стрелки - направление течения рек; б - схема расположения золоотвала Усть-Илимской ТЭЦ: 1 - гидрогеологические скважины; 2 - направление стока подземных вод; 3 - секции золоотвала; 4 - границы санитарно-защитной зоны золоотвала Усть-Илимской ТЭЦ.
Таким образом, климатические и ландшафтные особенности исследуемой территории в целом не способствуют дальнему уносу загрязняющих атмосферу выбросов промышленных предприятий, и их аккумуляция преимущественно сосредоточена в городе и его ближайших окрестностях.
Растительность как составной компонент ландшафта в значительной мере подвержена трансформации под действием техногенных потоков. Традиционно ее рассматривают в качестве главного критерия оценки устойчивости геоси-
стем к антропогенным нагрузкам [3 и др.]. Однако в Восточной Сибири из-за вялотекущих биотических процессов, низкой емкости и скорости биогеохимического круговорота состояние растительного покрова не является определяющим показателем устойчивости геосистем, хотя в зонах интенсивного промышленного производства отмечается значительная деградация растительного покрова [3-5 и др.]. В целом способность ландшафтов северо-западной части Иркутской области к самоочищению от техногенных продуктов оценена как умеренная [20].
МЕТОДИКА РАБОТ
Для оценки современного эколого-геохимиче-ского состояния природной среды проведено комплексное изучение ее компонентов - снега, почвы, грунтовых и поверхностных вод, древесной растительности, а также золы отвалов ТЭЦ.
Отбор проб снега, почвы, золы проводили по профилям в пределах санитарно-защитной зоны Усть-Илимской ТЭЦ, с расстоянием между ними до 1 км. Интервал пробоотбора (снега, золы, почв) варьировал от 200 до 550 м в зависимости от ситуационной возможности местности.
Пробы снега массой 10-15 кг отобраны в марте до начала снеготаяния на всю глубину снежного покрова, кроме нижнего 5-см интервала (средняя мощность 0.7 м, средняя площадь пробоотбора 0.3 х 0.3 м).
Дерново-подзолистые почвы опробовали до глубины 0.3 м: поверхностный гумусовый слой -горизонт А(0-0.1 м) и горизонт В (0.1-0.3 м).
Пробы золы отбирали с поверхности отстойников ТЭЦ, хвою сосны - с веток 2-3-годичного возраста и затем озоляли при 450-550°С.
Твердый осадок снега, золу, почву и растительность анализировали с помощью многоэлементного оптического атомно-эмиссионного (испарение с канала электрода) метода.
Пробы поверхностных вод взяты из р. Ангара (выше и ниже впадения в нее Яросамы) и р. М. Яро-сама (вблизи отвала Усть-Илимской ТЭЦ). Грунтовые воды отобраны из скважин контрольно-наблюдательной сети ТЭЦ (рис. 16) после предварительной прокачки и опробованы "на входе" под золоотвал, где они имеют естественные гидрохимические характеристики, под золоотвалом в зоне наибольших фильтрационных потерь из него и "на выходе" из-под отвала в сторону р. М. Яросама.
Макрокомпонентный состав талых, поверхностных и грунтовых вод определяли стандартными методами, микроэлементный - масс-спектро-метрическим методом на спектрометре с индуктивно-связанной плазмой "VG-PLASMA Quad 2".
Все аналитические работы (кроме определения макрокомпонентного состава вод) выполнены в Институте геохимии СО РАН. Обработка аналитической информации проводилась стандартными приемами математической статистики.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Химический состав золы жеронских углей. Состав золы, как известно, зависит от типа сжигаемого угля и отражает суммарную характеристику минеральных компонентов, встречающихся в нем. Изучена зола I и II секций золошлакоотвала Усть-Илимской ТЭЦ, в которых сосредоточены
отходы сжигания соответственно каменного же-ронского и ирша-бородинского бурого углей. Зо-лошлаковые отложения имеют серо-коричневый цвет, пылеватый состав с редкими включениями шлака. Зола во II секции отвала (ирша-бородин-ских углей) по химическому составу сопоставляется с исследованной ранее золой в отстойниках Братской ТЭЦ-6 (табл. 1). В золе жеронских углей по сравнению с ирша-бородинской золой повышены содержания Si, А1, Й, Мп, Т^ №, Sn, Zn, РЬ, Zr, ЫЪ, Ьа, Се, Y, Си (табл. 1). По сравнению с кларками зола жеронских углей имеет повышенные значения только Т^ Мп, Ag. Концентрации остальных элементов находятся на уровне клар-ковых или ниже. Характерная особенность золы жеронских углей - наличие в ее микроэлементном спектре редких элементов ^г, Ьа, Yb, Y, Се) в количествах, превышающих таковые в золе ир-ша-бородинских углей. Этот факт указывает на своеобразный микроэлементный состав жеронских углей и требует детального их исследования.
Следует сказать, что ранее проводились исследования подвижных форм токсичных металлов ^п, РЪ, Си, Сг, №, Cd и др.) в золах ирша-бородин-ских и азейских углей [17]. Было установлено, что нерастворимая составляющая этих типов зол в среднем достигает 96%, а подвижные формы элементов, способные мигрировать из отстойников в грунтовые воды и почвенные растворы, для отдельных элементов составляют от 0.1 до 9%. По-видимому, то же можно сказать и о золе жеронских углей.
Таким образом, количество токсичных металлов, поступающих в окружающую среду (воды и почвы) непосредственно из золоотвалов, мало. Нами не учитывалась пылевая дефляция с поверхности отвалов. Однако, благодаря постоянно проводимым мероприятиям по предотвращению пыления отвалов, можно ожидать, что поступление токсичных металлов в природную среду с пылью также незначительно.
Химический состав снегового покрова. Исследования снегового покрова дают представление о техногенных потоках, поступающих через атмосферу на исследуемую территорию [15].
Твердая фаза снега. Основу твердой фазы (ТФ) атмосферных аэрозолей составляет алюмо-силикатно-карбонатное вещество [10], состав элементов и их концентрации в котором в урбанизированных районах определяются главным образом составом ве
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.