Биоиндикация экосистем цементного завода

Основными источниками сырья являются мел и суглинки Себряковского месторождения.

Общие запасы цемсырья по промышленным категориям составляют 1328,2 млн. т, в т. ч. по Себряковскому месторождению - 1207,2 млн. т.

В 1945 году закончилась Великая Отечественная война, постепенно стал подниматься из руин и наш областной центр – город Сталинград. Появились новые заводы, новые улицы жилых домов, начаты работы по сооружению Волго-Донского судоходного канала. Город превратился в огромную строительную площадку. С каждым днём требовалось все больше и больше цемента.

Задача геологов состояла в том, чтоб найти месторождение, как можно ближе расположенное к железной дороге. Неподалеку от Михайловки в степи геологи вели основательную разведку. И вот их труд увенчался успехом. В 1941г. Открытое месторождение геологом Г.И. Бушинским Себряковское месторождение мела и глины было доразведано в 1947-1948 гг., которое было признано одним из крупнейших в европейской части страны. Пласты мела здесь достигали пятидесяти метров, а глины тридцати.

В марте 1948 года Совет Министров СССР принял Постановление о строительстве в г. Михайловке Сталинградской Области цементного завод.

Рис. 5 Карта Михайловского района

Место будущего завода казалось очень далеко от города. Здание старого элеватора и то находилось на отшибе. Едва геологи закончили свои изыскания, как в степь пришли строители, задача которых состояла в том, чтобы максимально быстрее дать жизнь новому промышленному предприятию Михайловки, области, страны. Оно было призвано обеспечить цементом не только возрождающийся из руин Сталинград, но и строительство Волго-Донского судоходного канала, Волжской и Куйбышевской гидроэлектростанций и другие важнейшие стройки страны.

День 28 сентября 1953 года навсегда вписан в историю Себряковского цементного завода. Первый рабочий факел на вращающейся печи был зажжен в 16 часов машинисты В.А. Зимин, И.А. Пастухов, В.З. Гусенко, Н.Г. Чистяков, А.Ф. Поляков – именно этот день и считается датой рождения предприятия. 

Рис. 6. Цементный завод

Первая печь начала свой мерный ход, а рядом монтировали вторую технологическую линию, устанавливали на опоры блоки корпуса третьей печи…
1954 год в биографии Себряковского цементного завода памятен многими значительными событиями. В строй действующих вошли вторая и третья технологические линии. Уже в конце 1954 года завод вышел на проектную мощность, выпустил 600 тысяч тонн цемента. На трудовые достижения коллектива Себряковского цементного завода равнялись родственные предприятия страны. За этот год предстояло решить очень большие дела.

В 1954 году директором предприятия назначен Марк Моисеевич Смехов, который вписал в летопись предприятия и всего города Михайловки самые яркие и памятные страницы. Успешный руководитель, человек широкого кругозора, активной жизненной позиции, Марк Моисеевич Смехов навсегда остался в памяти коллектива и жителей города Михайловки. Он понимал, что такое цементная промышленность, какой вред она несёт здоровью населения города, поэтому по его указанию был высажен большой массив сосны отделяющей город от завода.

Исторически, выбросы пыли (особенно от печей), как загрязняющий окружающую среду фактор цементного производства, вызывают наибольшее беспокойство. В основном причиной выбросов пыли являются сырьевые заводы, печи для обжига, клинкерные холодильники, цементные мельницы. Основная особенность этих процессов это то, горячий отработанный газ или отработанный воздух проходит через измельченный до состояния пыли материал, что приводит к образованию дисперсионной смеси газа и пыли. Основные свойства частиц зависят от исходного материала а именно сырьевого материала, клинкера или цемента.

При работе вращающихся печей пылеунос достигает 8–25 % к весу сухого сырья, запыленность газа – 10-60 г/м3. Таким образом, четверть сырьевой массы, частично уже обожженной, выбрасывается в воздух. Этого нельзя допускать не только по санитарным нормам, но и по экономическим соображениям. 

Между тем промышленность строительных материалов и, в частности, цементная промышленность развивается всё возрастающими темпами.

Следовательно, в настоящее время проблема установления связи между химическим составом окружающей среды и состоянием здоровья населения, в том числе детского, является актуальной не только в России, но и в остальных странах мира, особенно развивающихся и занимающих большие территории [1, 2].

В нашей стране Предельно Допустимые Концентрации (ПДК) вредных веществ устанавливают санитарные органы Минздрава России.  В отличие от ПДК, предельно допустимые выбросы (ПДВ) является научно-техническим нормативом. Его измеряют во времени и устанавливают для каждого источника организованного выброса исходя из условия, что выброс вредных веществ данным источником и совокупностью источников района (с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере) не создает приземной концентрации, превышающей ПДК для атмосферного воздуха

Разработанный проект нормативов предельно допустимых выбросов (проект ПДВ) согласовывается в Росприроднадзоре соответствующего субъекта РФ после предварительного согласования в Роспотребнадзоре. Проект действует 5 лет.

По факту эти нормативы нередко нарушаются.

В научной литературе достаточно хорошо освещены проблемы экологии и состояния здоровья населения, проживающего в мегаполисах, и недостаточно представлены эпидемиологические исследования по состоянию здоровья детского населения, проживающего в городах с развитым цементным производством, отсутствует экологическая оценка регионов с пылевым загрязнением по микроэлементному составу биосферы (почва, вода, атмосферный воздух) [3, 4].

Достаточно полно изучены профессиональные заболевания работающих на цементных предприятиях. Анализ данных  эпидемиологических исследований свидетельствует о том, что профессиональные заболевания, вследствие контакта с цементом на производстве, относятся к числу наиболее часто встречающихся. При этом чаще всего регистрируются профессиональные аллергические дерматозы, в первую очередь эпидермоз, дерматит,  экзема и пылевые заболевания легких, и, прежде всего, пневмокониоз [7, 8]. 

Помимо заболеваний у работающих на цементных заводах, в отечественной и зарубежной литературе представлены единичные исследования по изучению показателей здоровья у детей, проживающих в городах с цементной промышленностью. 

Достоверно доказано, у детей,  проживающих рядом с цементным производством, более распространены аллергические заболевания: бронхиальная астма, поленозы, атопический дерматит [16, 17, 18, 24, 25, 26], болезни нервной системы, заболевания ЛОР-органов, инфекционные заболевания [19].

По результатам исследований Голованевой Г.В., Дуева Л.А. и Мизерницкого Ю.Л. (2006) у матерей, проживающих вблизи цементного завода, превышает доля детей, рожденных в асфиксии и с меньшей массой тела, чем в более «чистой» зоне города [28]. 

Отечественным исследователем Абатуровым А.Е. (2008) и чешским ученым Benes B. с соавторами (2003) доказано, что уровень факторов местного иммунитета (иммуноглобулин Ig A, Ig M)  и накопление в организме токсичных металлов коррелирует со степенью суммарной экологической нагрузки [30, 31]. 

Несмотря ни на что у руководства цементного завода особое место в деятельности предприятия занимает решение экологических проблем. Первый шаг, который был сделан в рамках долгосрочной  «Программы технического перевооружения и модернизации предприятия» -  реконструкция электрофильтров вращающихся  печей №7 и  №5, №6.  Эти весьма дорогостоящие мероприятия обошлись в общей сложности почти в  300 миллионов рублей и  позволили кардинально изменить экологическую обстановку на предприятии и  в городе. Также на заводе в предельно короткие сроки выполнили целый комплекс работ: проведён ремонт с заменой корпусов всех электрофильтров печей №№1-4, модернизирована система встряхивания, заменены коронирующие и осадительные электроды. В результате проведённых работ, выбросы пыли в атмосферу по этим агрегатам не превышают предельно-допустимых, установленных нормативами. В 2009 году за холодильником печи №6 впервые в отрасли установлен новый современный рукавный фильтр, что позволило в десять раз снизить пылевыброс от данной установки, учитывая наработанный опыт, в ближайшее время запланирована установка подобного оборудования за холодильниками печей №5 и №7. В транспортном цехе установлены кассетные фильтры на местах отгрузки навального цемента в железнодорожные вагоны. На всех цементных силосах установлены напорные фильтры. В плановом порядке ведётся замена устаревших рукавных фильтров на цементных мельницах.

Вопросы экологической безопасности также являются  главными и при выборе нового оборудования. Например, новая цементная мельница замкнутого цикла, построенная в 2007г., оснащена  современными рукавными фильтрами, которые обеспечивают европейский стандарт пылеочистки на всех производственных переделах, начиная с загрузки мельницы сырьём и заканчивая складом готовой продукции. 

На заводе работает экологическая служба, в состав которой  входит аккредитованная в регионе санитарно-техническая лаборатория и  специалисты-экологи. Сотрудники санитарно-технической лаборатории прошли обучение и стажировку в управлении аналитического и оперативного контроля качества окружающей природной среды при администрации города Волгограда и Волгоградской области, повышали квалификацию в Уральском филиале академии стандартизации, метрологии и сертификации.

Специалистами центра лабораторного анализа и технических измерений по Южному Федеральному округу (ЦЛАТИ) совместно с заводской санитарно-технической лабораторией ежегодно проводятся мониторинг за выбросами в атмосферу, сбросом сточных вод, обращением с промышленными отходами. В свою очередь специалисты заводской санитарно-технической лаборатории проводят замеры на промышленных предприятиях города и района.

2.2 Влияние производственной деятельности Себряковского цементного завода на экологию города Михайловки

Одним из основных загрязняющих промышленных предприятий в городе Михайловке Волгоградской области является цементный завод. Он производит очень большое загрязнение атмосферы. Основные технологические процессы этого производства – измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.

Для более точного понятия экологической ситуации в городе была составлена роза ветров, где было выяснено в зимние месяцы больше преобладают северные и северо-западные, а в летние южные и юго-западные ветры

Рис. 7 Роза ветров в городе Михайловка Волгоградской области

Реакция лесных экосистем на неблагоприятные условия внешней среды проявляется в нарушениях структуры и функций всей системы и ее отдельных компонентов. Эти нарушения можно заметить по ряду признаков, которые видны при внимательном взгляде на природный объект. Самыми общими признаками нарушения состояния лесной экосистемы являются:

- появление сухостоя и ослабленных деревьев среди пород-доминантов (ель в ельнике, дуб в дубраве, береза в березняке);

- уменьшение (заметное) размеров хвои и листвы этого года по сравнению с прошлыми годами;

- преждевременное (задолго до осени) пожелтение и опадение листвы;

- замедление прироста деревьев по высоте и диаметру;

- появление хлорозов и некрозов хвои и листвы, сокращение срока жизни хвои;

- заметное увеличение поврежденности деревьев болезнями и энтомовредителями (грибами и насекомыми);

- выпадение из лесного сообщества трубчатых грибов (макромицетов) и снижение видового состава и численности пластинчатых грибов;

- уменьшение видового состава и встречаемости основных видов эпифитных лишайников (живущих на стволах деревьев) и уменьшение степени покрытия площади стволов деревьев лишайниками.

Эти признаки можно зафиксировать без применения специальных приборов и научного оборудования. Но для того, чтобы заметить их и оценить степень опасности, необходимо иметь точку отсчета, нормальное состояние экосистемы или дерева в памяти или в заведомо ненарушенном участке леса.

Визуальная оценка состояния древостоев и степени их нарушенности может проводиться по следующей шкале:

0 - Здоровые деревья - допускается наличие повреждений не более 5% общей площади;

1 - Ослабленные деревья - слабо ажурная крона, повреждение насекомыми и болезням не более 30-40% хвои, усыхание отдельных ветвей в нижней трети кроны, хлорозы и некрозы не более 10% площади хвои (листвы) дерева.

2 - Сильно ослабленные деревья - ажурная крона, повреждение и усыхание до 60-70% хвои или листвы, суховершинность, сухие ветви в средней и верхней частях кроны, значительные повреждения и поражения ствола, корневых лап, укороченный прирост или его полное отсутствие, хлорозы и некрозы более 10% площади листвы и хвои всех возрастов, снижение продолжительности жизни хвои в 2-3 раза.

3 - Усыхающие деревья - сильно поврежденная крона или отдельные живые ветви с повреждением более 70-80% листвы или хвои, отсутствие текущего прироста по высоте, по стволу и корням насечки и единичные свежие поселения стволовых вредителей. Оставшаяся на деревьях листва и хвоя хлоротичны, отличаются бледно-зеленым, желтоватым или оранжево-красным цветом. Некрозы характеризуются коричневым, оранжево-красным или черным цветом. Продолжительность жизни хвои не более 1-2 лет, часто на деревьях сохраняется только хвоя текущего года. Большая часть некротичных листьев и хвоинок быстро опадает.

4 - Свежий сухостой - деревья с желтой и бурой хвоей или без нее, усохшие в текущем году, по стволу свежие поселения короедов.

5 - Старый сухостой - деревья, усохшие в прошлые годы, хвоя и листва отсутствуют, кора и мелкие веточки легко отваливаются, стволовые вредители вылетели.