Техногенное воздействие предприятий черной металлургии на окружающую природную среду

континентальный 500-650 +17°, +18° -10°, -11° 130-140

4. Тульская  Умеренно-континентальный 500-550 +18,6°  -9,8° 140-145

5. Липецкая  Умеренно-континентальный 500-520 +20, +20,4°  -10, -10,4° 180-190

В процессе исследования была проанализирована имеющаяся по данной тематике литература, а также  некоторые фондовые и картографические материалы. Были проанализированы данные по изменению состояния ОПС с  момента открытия металлургических комбинатов по настоящее время. Учтены обобщения, сделанные в 1992 году А.В.Герасимовым  и В.А.Федоровым. Проведено сравнение  полученных нами показателей состояния  ОПС с состоянием её в 1992 году и  ранее и выявлены основные тенденции  в динамике ландшафтов и их компонентов  в условиях техногенного воздействия. На местности проведены маршрутно-ключевые исследования с изучением почв и  растительности на разном удалении от источников загрязнения. Пробные площади  закладывались вблизи комбинатов, на расстоянии 0,5 км, 1 км, 2, 5, 12, 15, 20, 30, 50 км и далее.

Таблица 2.

Сравнительная характеристика параметров рельефа, почв и растительности областей с черной металлургией

Область Природная

зона Природная  подзона Рельеф Почвы, рН Зональная  растительность,

% лесистости

Вологодская Лесная Средняя тайга Холмистая  равнина Подзолистые,

болотно-подзолистые, рН 4,5-5,5 Еловые, реже сосновые зеленомошные и сфагновые леса, лесистость до 80%

тайга Холмисто-увалистый  Дерново-средне

подзолистые, рН 5,0-6,0 Березовые, осиновые, реже еловые зеленомошно-кустарничковые леса. Лесистость 10-30%

ская Лесная Средняя тайга Увалисто-холмистый  Подзолистые,

болотно-подзолистые

рН 4,5-5.0 Елово-пихтовые моховые и зеленомошно-кустарничковые леса. Лесистость более 80%

тайга Увалисто-холмистая  равнина полого наклоненная на юг Дерново-средне

подзолистые,

рН 5,0-6,0 Смешанные  елово-пихтово-осиново-березовые зеленомошно-кустарничковые леса. Лесистость 10-30%

Московская  Лесная Подзона широколиственно-хвойных  лесов Равнинный Дерново-слабо

подзолистые,

рН 5,0-6,5 Еловые, сосновые и широколиственнохвойные зеленомошно-кустарничко-вые и травяные леса. Лесистость более 40%

Тульская  Лесостепная Северная лесостепь  с широколиственными лесами Расчлененная равнина, на севере области – волнистая  равнина Серые лесные – на

севере области,

на юге  имеются

серые лесные

почвы и оподзоленные

черноземы, рН 5,5-6,8 Широколиственные липовые и  дубовые снытевые, пролесниковые, зеленчуковые леса.

Лесистость 14%

кая Лесостепная  Южная лесостепь с луговыми степями  Расчлененная возвышенная равнина  Черноземы оподзоленные, выщелоченные и типичные, рН 6,6-7,2 Луговые степи, почти полностью распаханы. Участки  целинных степей сохраняются в заповедниках.

Лесистость 7%

Это позволило  выявить ореолы рассеивания загрязнений  и выделить зоны сильного, довольно сильного, среднего, слабого влияния  и фоновую территорию.

На пробных  площадях делались геоботанические  описания растительности по общепринятой методике, копались почвенные шурфы  и прикопки. Отбирались средние образцы  почв, которые в дальнейшем были проанализированы в агрохимическом центре «Московский» и в ГЕАХИ  им. В.Вернадского. Часть анализов и  опытов проведена в ГУЗе. Обращалось также внимание на реакцию видов  флоры на загрязнение, наличие негативных изменений и пр.

В городах  с черной металлургией проведено  обследование зеленых насаждений для  выявления их реакции на техногенное  загрязнение. В прибрежной зоне Рыбинского водохранилища сделаны описания водных и прибрежных растительных сообществ  и визуальная оценка качества воды. Обобщены литературные данные по загрязнению  Шекснинского плеса Рыбинского водохранилища.

При камеральной  обработке применялись методы: системный, сравнительный, ретроспективный, обработка  геоботанических описаний по экологическим  шкалам, проводилось биотестирование  техногенно загрязненных почв, выявлялись биоиндикаторы загрязнения оценивалось  биоразнообразие. Выявлены основные факторы, вызвавшие изменение ОПС, а также  компоненты экосистем, изменившиеся в  неблагоприятную сторону. Виды высших и низших растений нами использованы как биоиндикаторы состояния  ОПС.

Проведена оценка экологического эффекта от использования  установки ТМО, разработанной с  участием автора на состояние ОС в  цехах прокатного производства.

Обобщены  данные по истории развития черной металлургии и её влиянии на ОПС. Черная металлургия – одна из важнейших  отраслей тяжелой индустрии, производящая чугун, сталь, ферросплавы и различный  прокат. Она является основой средств  производства, особенно машиностроения, с развитием которого связан технический  прогресс. Для черной металлургии  характерно сильно развитое производственное комбинирование. Современные крупные  предприятия черной металлургии  представляют собой металлурго-энерго-химкомбинаты. Предприятия с полным циклом дают 80 % чугуна и 70 % стали и проката. На производство 1 т чугуна расходуется 1,2…1,5 т угля, до 1,5 т железной руды, свыше 0,5 т флюсовых известняков  и до 30 м? воды. Предприятия с полным циклом тяготеют к источникам минерального сырья, топливным базам или к  пунктам между ними (Череповец). Работа предприятий черной металлургии  приводит к возникновению ряда экологических  проблем (Осипов, 2001):

Главная экологическая  проблема – загрязнение атмосферы;

Загрязнение водных ресурсов;

Образование и накопление промышленных отходов;

Нарушение земель карьерами, отвалами и пр.;

Возникновение техногенных геохимических аномалий;

Неблагоприятное влияние на почвы, растительность и  животный мир;

Неблагоприятное влияние на здоровье человека.

По стадиям  металлургического цикла образуются газы, шламы, шлаки пыль. Особенно много  пыли образуется при работе доменных, сталеплавильных, коксовых печей, агломерационных  фабрик, заводов по обжигу извести. Значительное количество пыли образуется в прокатных цехах. Объем выбросов пыли зависит от применяемой технологии и оборудования. Пылевые выбросы  являются важным источником эмиссии  вредных веществ в ОС. Поступление  и накопление пыли приводит к формированию техногенных геохимических аномалий.

Используемые  на предприятиях черной металлургии  руды (Янин, 2004) в своем составе  содержат значительное количество ТМ, которые в дальнейшем обнаруживаются в ореолах рассеивания (табл. 3). Подсчеты показали, что на территории предприятий  черной металлургии и угольной промышленности имеется более 12 млрд. м? отвалов, вскрыши  и хвостов обогащения, более 100 млн. т металлургических шлаков и более 140 млн. т пылей и пр. и ежегодно поступает 2 млрд. м? (Вальдберг и  др., 2002 и др). При производстве 1 т  отливок в атмосферу выбрасывается 40…60 кг силикатной пыли, 200-300 кг СО, 1…2 кг оксидов азота и серы, 0,5…1,5 кг фенола, формальдегида и др., в  водоемы поступает до 3 м? сточных  вод, в отвалы вывозится до 6 т  отработанных формовочных смесей.

Таблица 3.

Химические  элементы в пыли сталеплавильного завода, мг/кг (Янин, 2004)

Элемент Плавление  ферросплавов Травление Вторичный  переплав Прессование Плавление  стали Кларк осадочных пород

300 2000

100 400

При производстве черных металлов в атмосферу выбрасывается  много газов (SO2, NO2, NO и др.), вызывающих вместе с СО2 парниковый эффект и  выпадение кислых осадков. Но к подкислению  почв, в отличие от цветной металлургии, это не приводит, так как с пылевыми выбросами в почвы поступают  карбонаты кальция и магния, нейтрализующие кислотность и подщелачивающие  почву. Многие города с черной металлургией входят в список городов с наиболее загрязненным атмосферным воздухом.

Мировая общественность обеспокоена состоянием окружающей среды городов. На 11-й сессии Межгосударственного  Экологического совета (МЭС) приняты  решения по проектам: «Конвенция об экологической безопасности», «Межгосударственная  научно-техническая программа создания и развития системы экологического мониторинга территории государств – участников СНГ», «Программа создания межгосударственной экологической  информационной системы», «Концепция экологического образования для  государств – участников СНГ» и  др. Продолжается работа по проекту  «Сохранение биоразнообразия России».

В выбросах и  сбросах от черной металлургии преобладает  загрязнение веществами 2 класса опасности. К 1 наиболее опасному классу относятся: As, Cd, Hg, Se, Zn, F, бенз(а)пирен; ко 2 классу опасности  относятся: B, Co, Ni, Cu, Mb, Sb, Cr; к 3 классу опасности  относятся: Ba, V, Vr, Mn, Sr. Из 1 класса опасности  в зоне влияния черной металлургии  накапливается в экосистемах  цинк. Сфера влияния металлургического  производства на ОПС обычно имеет  форму овала, вытянутого в направлении  господствующих ветров. В сфере влияния  выделяются зоны, характеризующие разную степень техногенной трансформации  экосистем и ландшафтов (табл. 4). Выбрасываемая комбинатами черной металлургии пыль привела к образованию  техногенных аномалий. Размер их зависит  от объема техногенных выбросов и  от длительности (лет) работы предприятий. Например, в выбрасываемой комбинатом «Северсталь» пыль преобладают соединения кальция, магния, железа, цинка, никеля (оксиды, сульфаты, карбонаты). Поэтому  осаждение этой пыли формирует техногенную  аномалию щелочного типа. Загрязнения  аккумулируются в основном в верхнем  горизонте почвы, и в некоторых  случаях на поверхности почвы  формируется техногенный горизонт.

Таблица 4.

Зоны техногенной  трансформации экосистем в сфере  влияния металлургического комбината  в лесной зоне

Техногенного

воздействия Расположение Трансформация экосистем  и их компонентов и причины  этого

1.Сильного  и

довольно  сильного загрязнения На расстоянии

0,5–2–5 км

от комбината  Высокий уровень загрязнения. Трансформация  экосистем,

уменьшение  охвоения и олиственности, снижение годичных

приростов и  усыхание отдельных ветвей и деревьев.

Обеднение видового состав трав.

2.Среднего

загрязнения На расстоянии

5…15 км от

комбината У  хвойных пород наблюдается хлороз и некроз хвои,

уменьшение  охвоения, изреживание кроны. Смена  видового

состава напочвенного покрова и изменение рН почв,

накопление  в почве и растениях ТМ.

3. Слабого

загрязнения На расстоянии

15…55 км от  комбината Наблюдается периодическое  повышение содержания в воздухе

пыли и  газов, содержащих оксиды азота и  серы.

Происходит  медленная деградация экосистем.

4. Зона с  фоновыми

концентрациями

веществ Далее 55 км

от комбината  Экосистемы находятся в экологическом  равновесии.

Так, вблизи агломерационной фабрики Ново-Липецкого  металлургического комбината сформировалась техногенная пустыня, так как  черноземы имеют непромывной  водный режим, что обусловило формирование на поверхности из пыли техногенного горизонта с высокими концентрациями ЗВ. В этом горизонте семена растений не прорастают, что подтверждено нами методами биотестирования токсичности  техногенно загрязненных почв.

Планом основных мероприятий и мониторинга деятельности Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации 28 января 2005 года была проведена Международная конференция  «Проблемы гармонизации российского  законодательства с нормами международного права при разработке технических  регламентов». Среди основных проблем  на конференции была рассмотрена  «концепция наилучшей существующей технологии», как доказательная  база выполнения обязательных требований технических регламентов. Она согласуется  с Федеральным законом «О техническом  регулировании», ФЗ «Об охране окружающей среды» и экологической доктриной  Российской Федерации. В них даются установки на внедрение технологий, снижающих негативное воздействие  на ОС, что полностью корреспондируется  с международным понятием ВАТ (Best Available Technique) – наилучшая существующая технология, впервые введенным в  Директиве Совета Европейского Союза 96/61/ЕС от 24 сентября 1996 года. – «О комплексном  предотвращении и контроле загрязнений», сокращенно называемой IPPC – директивой