ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2012, № 2, с. 135-142
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.4+502.65(282.247.411.6)
ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНЫХ ВЫБРОСОВ КОНАКОВСКОЙ ГРЭС НА СОСТОЯНИЕ СНЕГОВОГО ПОКРОВА РАЙОНА ИВАНЬКОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
© 2012 г. Е. С. Гришанцева*, Н. С. Сафронова*, Н. В. Кирпичникова**
*Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова, Геологический факультет, кафедра геохимии, Ленинские горы, Москва, 119992 Россия; E-mail: SHES99@mail.ru **Институт водных проблем РАН, ул.Губкина, д.3, Москва, 119992 Россия
Поступила в редакцию 16.06.2010 г. После исправления 06.12.2010 г.
Рассматриваются результаты исследования распределения микроэлементов (Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mn, Mo, Ni, Sr, V, Zn) в снеговом покрове района Иваньковского водохранилища. В общем комплексе эколого-геохимических исследований района Иваньковского водохранилища определено аэротехногенное влияние на состояние снегового покрова Конаковской ГРЭС - основного источника загрязнения атмосферы в районе Иваньковского водохранилища.
Ключевые слова: микроэлементы, твердая и жидкая фазы снеговых проб, снеговой покров района Иваньковского водохранилища, влияние Конаковской ГРЭС, экологическая геохимия.
ВВЕДЕНИЕ
В общем комплексе эколого-геохимических проблем остро стоит вопрос определения вклада отдельных источников в загрязнение окружающей среды. Потоки загрязняющих веществ, поступающие из таких источников, можно сопоставить с природными, а формы нахождения элементов, в которых они поступают из этих источников, высокотоксичными и опасными для экосистем. Наиболее достоверный способ оценки аэротехногенной составляющей поступления загрязняющих веществ в окружающую среду - исследование химического состава снегового покрова. Снеговой покров - это естественный накопитель загрязняющих веществ в течение длительного периода его формирования. Питание рек Европейской части России, и р. Волги в том числе, в значительной мере происходит за счет атмосферных осадков. Это определяет важность и необходимость проведения эколого-геохимической оценки загрязнения снегового покрова с определением запасов тяжелых металлов (ТМ) в снеговом покрове, так как весной во время снеготаяния тяжелые металлы, накопленные за зимний период, начнут поступать в поверхностные, грунтовые и подземные воды, в почвы, донные отложения и
растительность, изменяя их химический состав. В связи с этим была поставлена задача провести эколого-геохимическую оценку влияния атмосферных выбросов Конаковской ГРЭС на загрязнение снегового покрова района Иваньковского водохранилища и определить дальность переноса загрязняющих веществ.
Опробование снегового покрова проводилось по четырем радиальным направлениям вокруг КГРЭС, которые отличались между собой ланд-шафтно-геохимической характеристикой, антропогенными нагрузками и направлением факела дымовых выбросов (рис. 1). По тем же направлениям ранее нами проводилось исследование почв и растительного покрова [10, 11, 4]. При сжигании топлива на КГРЭС происходит перераспределение микроэлементов и изменение форм их нахождения, при этом часть из них остается в составе золы и шлака и выводится из массы дымовых выбросов, поступающих в атмосферу. Зола и шлак впоследствии захораниваются на шламоот-вале КГРЭС, который расположен в лесу между промзоной и Мошковическим заливом. Осадки шламонакопителя в значительной степени обогащены V, Мо, N1, Бе, Сг (табл. 1). По гранулометрическому составу отложения шламонакопителей
Иваньковский плёс
Тверь•
руч. Перемерки
ч Волжский плёс
\ Видогощи
Мелковс!
.V
Редкино
Созь
'и/
/ & /Плоск
<=о
аошковичеааш 4
10\
щ залив |ГРЭС
„ Ф15 Лм 1* *16 11 »Конаково
13
12®
\Дубна
Городище
Шошинский_/ а
~ V Новозавидовский
Рис. 1. Схема опробования снегового покрова района Иваньковского водохранилища.
определяются как песок связный мелкозернистый, крупнопылеватый, причем содержание глинистой и илистой фракции составляет около 14%; реакция среды кислая (pH 3.5). Соединения тяжелых металлов могут поступать в окружающую среду из осадков шламонакопителей вследствие испарения, дегазации, эолового переноса. В период проведения натурного эксперимента (июль 2001 г.) шламонакопители были обводнены лишь наполовину своего объема и осушенная поверхность подвергалась интенсивной эоловой эрозии, способствующей выносу тонкодисперсного материала и загрязнению тяжелыми металлами почвенно-растительного покрова прилегающей территории. Поскольку шламонакопители не оборудованы специальным образом для хранения
токсичных жидких отходов, существует высокая вероятность утечки загрязняющих веществ через ложе и берега за счет растекания во время паводков и половодий и их поступления в грунтовые и подземные воды и почвы. Зола, поступающая на шламоотвал, в ходе технологических процессов обогащается тяжелыми металлами и сложной смесью органических соединений (в том числе полициклическими ароматическими углеводородами). Легко подвижные формы ТМ при попадании в шламоотвал могут мигрировать в окружающую среду и включаться в трофические звенья экосистемы в результате усвоения их травянистой растительностью.
Остальная часть микроэлементов поступает в атмосферу в составе газовой фазы или конденса-
Таблица 1. Содержание микроэлементов в отложениях шламоотвала КГРЭС, мг/кг
Место отбора пробы Mo Pb № Fe & Со Mn V Zn Си
Берег шламоотвала, не- 73.0 15.2 270.0 82500.0 105.0 2.0 41.0 5950.0 24.0 2.7 обводненный участок
Отложения центральной 185.0 44.5 2050.0 68500.0 220.0 1.8 165.0 3650.0 31.0 6.7 части карты № 1
Отложения центральной 89.5 22.7 290.0 64500.0 140.0 2.0 51.0 5950.0 22.5 2.8 части карты № 2
ционной пленки на поверхности твердых частиц уноса, которые преодолевают системы очистки дымовых выбросов и попадают в окружающую среду. Как было показано нами для Рязанской тепловой электростанции, ТМ в больших количествах конденсируются на частицах золы уноса, по отношению к которым обычные системы очистки дымовых выбросов мало эффективны и поступают в окружающую среду [9, 11]. Исследования Л.Я. Кизильштейна [5] также подтверждают, что ТМ, содержащиеся в топливе, обладают высоким потенциалом мобилизации в газовую фазу при сжигании топлива.
МЕТОДИКА ПРОБООТБОРА И АНАЛИЗА
Снеговой покров был опробован в северо-восточном направлении на расстояниях 4, 12.5, 20.5 и 22 км; в западном и северо-западном направлении - в 2 км от КГРЭС; в южном - на расстояниях 0.5, 11, 13, 17 и 20 км; в восточном направлении -на расстояниях 3, 4, 6, 12, 15.5 км. Отбор проб снегового покрова осуществлен в марте 2001 г., т.е. в период, непосредственно предшествующий началу снеготаяния. Образцы снегового покрова отобрали на ключевых участках площадью 1 м2 на всю глубину снежного покрова (на глубину от 40 до 65 см) с помощью пластиковой лопатки. Из образцов извлекали растительные остатки и почвенные частицы, затем помещали в полиэтиленовые емкости и отправляли в лабораторию. Пробные площадки выбирали на открытых местах на удалении от населенных пунктов и автодорог, избегая облесенные участки.
Для определения различных форм существования ТМ в составе атмосферных выбросов КГРЭС снеговую взвесь и фильтрат изучали отдельно. Разделение растворенной и взвешенной форм ТМ осуществлялось фильтрованием талых снеговых проб через фильтры.
Снеговую пробу объемом, помещающимся в полиэтиленовое ведро (20 л.), оставляли в теплом помещении. Разделение растворенных (фильтрат) и взвешенных (взвесь на фильтре) форм ТМ осуществлялось фильтрованием растаявших проб снега через беззольные фильтры "белая лента". Фиксировали объем исходной снеговой воды, прошедшей через фильтр. Для получения информации о твердой фазе проб высушенный при 105о С фильтр с взвесью взвешивали и озоляли в муфеле при 450 о С.
Отбирали один литр фильтрата, добавляли 10 мл концентрированной азотной кислоты марки "ОСЧ", выпаривали на песчаной бане до 100 мл, и добавляли 100 мг угольного порошка марки
"ОСЧ". Выпаривали пробу до сухого остатка, выдерживали в сушильном шкафу при 105 °С. Фиксировали вес сухого остатка, полученного из 1 л снегового фильтрата.
Таким образом, взвесь и сухой остаток жидкой фазы снега анализировали раздельно на содержание Сё, Сг, Со, Си, Бе, РЬ, Мп, Мо, N1, Бг, V, Zn прямым атомно-эмиссионным спектральным методом с дуговым разрядом (АЭС-ДР) при использовании способа введения порошковой пробы с потоком воздуха [8, 13]. Тем же методом были проанализированы образцы отложений шламоотвала.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Снеговой покров района Иваньковского водохранилища, сформировавшийся в атмосфере относительно свободной от природных и антропогенных источников загрязнения, в целом характеризуется невысокими содержаниями ТМ и главных компонентов химического состава (табл. 2 и 3). Концентрации ТМ в снеге района исследования находятся на более низком уровне и в несколько раз меньше соответствующих значений для промышленных районов с весьма интенсивной антропогенной нагрузкой на окружающую среду [2, 3, 5, 6, 12]. Единственный крупный источник загрязнения атмосферы в той части водосборной территории Иваньковского водохранилища, где проводилась снегосъемка, - это Конаковская ГРЭС.
Полученные содержания микроэлементов в снеге территории Иваньковского водохранилища сравнивали с фоновыми значениями для городских и промышленных экосистем [3, 6, 12]. Оказалось, что в большинстве точек талые воды района Иваньковского водохранилища характеризуются невысокими концентрациями ТМ, что свидетельствует об общем незначительном техногенном загрязнении данного района. По содержанию ТМ в жидкой фазе снега исследуемого района наблюдаются многократные превышения принятого городского фона только для Си - 1 точка в 4.7 раза; для Бе - в большинстве (87%) точек в 2-4 раза; для Мп - во всех точках от 4 до 28 раз. Все образцы снегового покрова характеризовались невысокими значениями концентраций сульфатов (< 2мг/л) и гидрокарбонатного иона (3мг/л), значение электропроводности варьировало от 0.68 до 2.44. Талые воды района исследования характеризуются как слабокислой реакцией на участках вблизи КГРЭС и Мош
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.