Техногенное воздействие предприятий черной металлургии на окружающую природную среду

Таблица 12.

Устойчивость  к техногенному загрязнению видов  напочвенного покрова лесов

Название  видов Эколого-фитоценотические

группы видов  Балл устойчивости

Кислица обыкновенная

Линнея северная

Майник двулистный

Грушанка  круглолистная

Седмичник европейский

Таежные 1

Брусника

Вейник лесной

Вейник наземный

Земляника лесная

Золотая розга

Овсяница  овечья

Плаун булавовидный

Черника Боровые 3

Аконит высокий

Будра плющевидная

Ветреница дубравная

Гравилат  городской

Ландыш майский

Медуница  неясная

Сочевичник  весенний

Щитовник  австрийский

Неморальные 1

Луговик дернистый (щучка)

Овсяница  луговая

Овсяница  красная

Мятлик луговой

Полевица  побегообразующая

Тимофеевка  луговая

Луговые 3

Лютик ползучий

Лютик едкий

Лугово-болотные 3

Вербейник обыкновенный

Дудник лесной

Купырь лесной

Лесо-опушечные 4

Бодяк полевой

Горец птичий

Мать-и-мачеха

Сорные и  рудеральные 4

Примечание: 1 балл – быстрая деградация; 2 балла  – медленная деградация; 3 балла  – обилие и проективное покрытие вида мало изменяются; 4 балла – наблюдается  увеличение обилия и проективного покрытия.

Рис.3. Соотношение (%) видов эколого-фитоценотических групп в некоторых ассоциациях  ельников в южной тайге в зоне влияния «Северстали»

Условные  знаки: 1 - ельник зеленомошный чистый; 2 - ельник чернично-зеленомошный; 3 - ельник березово-чернично-зеленомошный; 5 - ельник березово-осоково-черничный; 5 - ельник костянично-кисличный; 6 - ельник вейниково-кисличный; 7 - ельник осиново-кисличный.

Рис. 4. Соотношение (%) эколого-фитоценотических групп  видов на

лугах северо-восточной  части водоохраной зоны Рыбинского водохранилища

??????i

??????i

??????i

??????i

??????Q

??????Q

??????Q

??????Q

????????M

нистые<дерново-подзолистые  супесчаные и песчаные. А по природным  зонам и подзонам получается ряд: южная лесостепь<северная лесостепь<подзона  широколиственно-хвойных лесов лесной зоны<подзона южной тайги<подзона  средней тайги<подзона северной тайги.

Таблица 13

Возможности использования и санации в  разной степени загрязненных почв агроландшафтов

рии почв по степени загрязнения Индекс загрязнения

Zc Количество  ПДК и загрязненность почв  Рекомендации по возможному использованию  почв Рекомендации по санации  почв

Допустимое  загрязнение < 16,0 Содержание ЗВ немного  превышает фоновое, но не достигает  ПДК Использование под любые  культуры Снижение объема техногенных  выбросов, внесение органических удобрений  для снижения подвижности ЗВ

но опасное  загрязнение 16,1-32,0 Наблюдается превышение ПДК при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показателе Возможно применение в основном полевых севооборотов с обязательным контролем качества продукции Преимущественное применение органических, органоминеральных и  комплексных удобрений. Контроль за качеством поверхностных и подземных  вод

Высоко опасное  загрязнение 32,1-128 ПДК превышено  при лимитирующем транслокационном показателе вредности Возможно использование  под технические культуры, не используемые для производства продуктов и  кормов. Применение органических удобрений, внесение в почву ионообменных смол, целлитов. Посев растений-концентраторов ТМ с последующим удалением биомассы на свалки и пр.

Чрезвычайно опасное >128 Превышает ПДК по всем показателям Исключить из сельскохозяйственного  использования. На небольших участках возможно удаление верхнего слоя и  замена его незагрязненной почвой. На почвах с мощным гумусовым горизонтом (черноземы) возможно при специальной  ярусной вспашке перемещение  загрязненного горизонта на глубину 35 и более см, в слои, не относящиеся  к пахотному горизонту, учитывая, что корни растений размещаются  в основном в пахотном горизонте

В лесостепной  зоне, подзоне северной лесостепи (Тульская область) преобладают серые лесные почвы на севере и в центре области, а в южной части имеются  оподзоленные черноземы. Серые лесные почвы развиты преимущественно  на бескарбонатных или глубоковыщелоченных  породах: моренных и покровных суглинках. Пространственное распределение почв зависит от геоморфологических условий. Наблюдается разная скорость процессов  выщелачивания в зависимости  от относительной высоты местности  и расчленённости рельефа. При возвышенном  и сильно расчленённом рельефе эти  процессы идут быстрее, а в понижениях и на плоских равнинах эти процессы затруднены. Поэтому при движении вниз по склону степень оподзоленности почв уменьшается.

На водоразделах и пологих склонах в широколиственных лесах доминирует липа, к ней примешиваются  дуб, ясень, клен равнинный, вяз и  др. В напочвенном покрове обычно преобладают пролесник многолетний, зеленчук желтый и сныть. Атмосферный  воздух и почвы Тульской области  на больших территориях довольно сильно загрязнены. Вокруг г. Тулы и  в г. Туле загрязнение связано  в основном с наличием техногенных  выбросов черной металлургии. Проведенная  снеговая съемка показала значительное загрязнение прилегающей к Косогорскому металлургическому комбинату территории. Содержание цинка и свинца превышает  контроль на большинстве опробованных точек в 2-8 раз. Выявлено также превышение концентрации нитратного азота, сульфатов, соединений фтора. В почвах выявлено загрязнение бензолом, бенз(а)пиреном  и толуолом.

Образцы почв с участков проанализированы методом  рентгеноспектрального анализа  в ГЕАХИ им. В.Вернадского (табл. 14).

Таблица 14.

Содержание  в почве ключевых участков оксидов  и тяжелых металлов, %

Участок

№ SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5

1. 84,63 0,474 5,36 1,14 0,109 0,32 0,27 0,70 1,14 0,074

2. 72,20 0,783 9,33 3,12 0,108 0,79 0,72 0,98 2,34 0,119

3. 69,08 0,843 9,68 3,56 0,287 0,80 0,66 1,02 2,27 0,178

4. 64,00 0,749 11,92 4,60 0,142 1,21 1,22 0,84 2,38 0,137

5. 75,33 0,839 9,18 2,61 0,172 0,76 0,81 1,09 2,48 0,164

6. 75,36 0,780 9,15 2,56 0,108 0,75 0,77 1,03 2,38 0,140

7. 72,68 0,789 10,56 3,32 0,091 0,98 0,76 0,99 2,52 0,129

8. 70,80 0,785 8,92 2,85 0,127 0,75 0,91 1,07 2,36 0,130

9. 50,81 0,445 6,86 3,12 0,282 0,80 14,02 0,63 1,55 0,238

11. 62,70 0,816 13,08 6,38 0,167 1,34 1,10 0,69 1,95 0,113

12. 42,70 0,255 4,74 9,29 3,659 0,99 15,00 0,54 1,08 0,270

Продолжение таблицы 14.

Участок

№ Cr S V Co Cu Zn Rb Sr

1. 0,002 0,03 0,0049 0,0006 0,0016 0,0029 0,0042 0,0066

2. 0,006 0,04 0,0089 0,0011 0,0029 0,0056 0,0097 0,0145

3. 0,006 0,04 0,0106 0,0027 0,0031 0,0059 0,0096 0,0149

4. 0,008 0,04 0,0121 0,0013 0,0038 0,0069 0,0098 0,0149

5. 0,006 0,04 0,0103 0,0015 0,0030 0,0054 0,0097 0,0168

6. 0,006 0,03 0,0093 0,0015 0,0026 0,0045 0,0092 0,0158

7. 0,007 0,03 0,0111 0,0013 0,0027 0,0055 0,0102 0,0153

8. 0,008 0,05 0,0098 0,0005 0,0030 0,0076 0,0094 0,0153

9. 0,006 0,09 0,0076 0,0014 0,0058 0,0118 0,0055 0,0401

11. 0,009 0,03 0,0146 0,0025 0,0050 0,0077 0,0093 0,0133

12. 0,007 0,37 0,0069 0,0021 0,0139 0,0345 0,0026 0,0406

Продолжение таблицы 14.

Участок

№ Zr Nb Ba As Pb

1. 0.0412 0.0010 0.032 0.0011 0.0000

2. 0.0535 0/0013 0.032 0.0008 0.0025

3. 0.0505 0.0014 0.029 0.0011 0.0012

4. 0.0410 0.0014 0.039 0/0016 0.0019

5. 0.0601 0.0014 0.029 0.0007 0.0000

6. 0.0565 0.0015 0.031 0.0008 0.0015

7. 0.0543 0.0015 0.036 0.0013 0.0005

8. 0.0531 0.0014 0.034 0.0008 0/0012

9. 0.0254 0.0010 0.039 0.0012 0.0023

11. 0.0406 0.0014 0/029 0.0021 0.0025

12. 0.0213 0/0008 0.106 0.0020 0.0037

Примечание: Исследованные участки: 1- 32 км от Косогорского металлургического комбината, березняк; 2 – 25 км, липняк; 3 – 18 км, луг безостокострецово-разнотравный; 4 - 12 км, поле с посевом клевера  лугового и райграса пастбищного; 5 - 12 км, луг; 6 – 10 км, залежь с зарослями  хвоща полевого; 7 – 7 км, луг злаково-разнотравный; 8 – 5 км, луг (вейник тростникововидный + золотая розга обыкновенная); 9 – 3 км, скошенный луг, отава; 10 – 1 км –  сорняки + участки луга; 11 – 0,5 км, заросли  бодяка + участки луга; 12 – 0,1 км от завода – луг (костер полевой+гулявник+ недотрога  мелкоцветная).

Особенно  мощные заросли бодяка зафиксированы  на расстоянии 1,0; 0.3 км от комбината. Заросли  почти непроходимые, так как очень  густые и высокие (до 2 м). Как отмечалось нами ранее, бодяк (Cirsium arvense) способен без  существенного вреда для себя накапливать в своих органах  значительное количество техногенных  загрязнений, что объясняет его  преобладание на сильно загрязненных территориях. Кроме того, при маршрутных обследованиях территории в зоне действия завода нами выявлено, что  в зоне среднего загрязнения на расстоянии 5-10 км от завода получили распространение  заросли адвентивного растения –  золотой розги канадской (Solidago сanadensis L.) и реже аборигенного вида – золотой  розги обыкновенной (Solidago virgaurea L.). Бодяк  и виды золотой розги принадлежат  к семейству астровых (сложноцветных), что очевидно говорит о способности  видов этого семейства к значительному  накоплению загрязнений.

Вблизи г. Череповец также отмечается преобладание видов астровых на загрязненной территории: бодяк, полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.), мать-мачеха (Tussilago farfara L.). Поэтому  преобладание данных видов на заброшенных  лугах и пашнях индицирует площади  и границы техногенного загрязнения. В Чехии (Bednarova, 1988) в группу преобладающих  на наиболее техногенно загрязненных территориях также включены в  основном виды семейства астровых: Achillea millifolium, Jacea pannonica, Tussilago farfara L. Биоиндикаторы  бывают регистрирующими и накапливающими (Груздева, Шаповалов, Груздев, 2008).

Большую актуальность приобрела проблема очистки почв от ЗВ как в России, так и за рубежом. В этих целях всё более  широко внедряется в практику метод  фиторемидиации – извлечения ЗВ из почвы с помощью растений гипераккумуляторов, в качестве которых предпочтительно  использовать неприхотливые растения с коротким вегетационным периодом, способные без особого вреда  для себя поглощать из почвы ТМ и другие ЗВ и наращивать большую  биомассу, которая в дальнейшем убирается  и удаляется. В их надземной биомассе может накапливаться в 10-1000 раз  больше ТМ, чем у большинства растений. К гипераккумуляторам, как показано нами выше, относятся многие растения семейства астровых (мать-мачеха, золотая  розга канадская, золотая розга  обыкновенная, кресс-салат и др.), а также представители семейства  капустных (горчица полевая, горчица  сизая), крапива двудомная. Для санации  техногенно загрязненных почв в различных  странах применяют ряд видов  культурных растений (Сискевич, Никонова, 2008): Agropyron pectinatum (Bieb.) Beauv., виды капусты, редьку, подсолнечник, сорго сахарное, а также дикорастущие виды: щетинник зеленый, пырей ползучий и другие. Опытами (Сискевич, Никонова, 2008) показано, что яровой рапс при загрязнении  почвы ТМ накапливает ТМ в биомассе, поэтому он может применяться  для санации почв, учитывая также, что уже применяется его биомасса для получения биотоплива.

Так как устойчивость почв к загрязнению увеличивается  при увеличении содержания гумуса, то для уменьшения загрязнения рекомендуется  вносить в почву навоз, торф, гуматы, ионообменные смолы. Гуминовые удобрения  снижают подвижность опасного загрязнителя – кадмия. Более устойчивы к  загрязнению почвы насыщенные основаниями  кальция и магния. Рекомендуется  применять гуматы кальция и магния, так как они препятствуют накоплению кадмия в товарной продукции растениеводства (зерне и пр.). Орошение растворами гуматов крон деревьев кустарников  позволяет избежать развития в листьях  хлороза и некроза. Внесение гуматов  в почву вместе с минеральными удобрениями позволяет сократить  дозу минеральных удобрений на 30-40%.