VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Среди негативных последствий антропогенной деятельности особое место занимает загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. Тяжелые металлы являются чрезвычайно токсичными даже в минимальных количествах: они способны концентрироваться в живых организмах, вызывая различные патологии. В отличие от органических веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь перераспределяться между природными средами.

Тяжелые металлы, источниками которых являются рассматриваемые предприятия Мурманской области, представляют собой биологически активные вещества, оказывающие отрицательное воздействие на физиологические функции человека и состояние жизнеобеспечивающих природных сред. Тяжелые металлы относятся к загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны по всем средам [4].

Поступающие в окружающую среду, металлы оседают в почвах, а также могут смываться или поступать (путем сброса) в водосток. Среди тяжелых металлов, поставляемых автотранспортом и промышленными предприятиями в атмосферный воздух, свинец и ртуть.

Свинец – один из ядов, оказывающих влияние на ЦНС: даже малые дозы свинца вызывают у детей отставание в развитии интеллекта. Поражение нервной системы проявляется астенией, при выраженных формах – энцефалопатией, параличами (преимущественно разгибателей кистей и пальцев рук), полиневризмом. При хронической интоксикации возможны поражения печени, сердечно-сосудистой системы, нарушение эндокринных функций (например, у женщин – выкидыши). Угнетение иммунобиологической реактивности способствует повышенной общей заболеваемости. Возможны и отравления с летальным исходом. Воздействие свинца на нервную систему человека вызывает изменение физической активности, координации слуха, воздействует на сердечно-сосудистую систему, приводя к порокам сердца.

Ртуть представляет потенциальную опасность в связи со своим свойством легко испаряться. Ртуть является веществом I класса опасности (по ГОСТ 17.4.1.02-83) [5], тиоловый яд (чрезвычайно опасное химическое вещество). Ядовиты только пары и растворимые соединения ртути. При температуре 18°С начинается интенсивное испарение ртути в атмосферу, вдыхание такого воздуха способствует её накоплению в организме, откуда она уже не выводится (как и другие тяжелые металлы). Однако, чтобы накопить серьезную долю ртути в организме, необходимо в течение нескольких месяцев или лет регулярно пребывать в помещении с серьезным превышением ПДК этого металла в воздухе.

Величина концентраций паров ртути, способных привести к тяжелым хроническим заболеваниям, колеблется от 0,001 до 0,005 мг/м³. В случае более высоких концентраций ртуть всасывается неповрежденной кожей. Острое отравление может возникнуть при 0,13 – 0,80 мг/м³. Интоксикация со смертельным исходом развивается при вдыхании 2,5 г паров ртути.

В рамках нашего исследования была проведена оценка выбросов тяжелых металлов предприятиями Мурманской области.

В Мурманской области основным источником загрязнения среды тяжелыми металлами являются горно-металлургические предприятия и добывающие комбинаты. В состав предприятий горнопромышленного комплекса Мурманской области входят предприятия горно-химической промышленности, цветной и черной металлургии: комбинаты «Печенганикель» и «Североникель», ОАО «Кольская ГМК», ОАО «Апатит», ОАО «Ковдорский ГОК», ОАО «Олкон», ОАО «Ковдорслюда», ООО «Ловозерский ГОК», филиал ОАО «СУАЛ» «КАЗСУАЛ», являющиеся основными источниками образования отходов.

Согласно отчетности предприятий, в 2012 г. образовалось 235,8 млн. тонн отходов горнодобывающей промышленности (хвосты обогащения, вскрышные и проходческие породы и т. п.), что составляет 99,4% от образования всех отходов производства и потребления в области. По сравнению с 2011 г. количество подобных отходов увеличилось на 0,3%. Из них – 38% представляют собой выбросы металлов в атмосферу, оседающие в последствие на территории вблизи предприятий, попадающие в водные объекты и почвы за границами санитарных зон.

По наиболее крупным предприятиям области данные представлены в таблице 1.

Таблица 1

Объемы валовых выбросов от предприятий горнопромышленного комплекса Мурманской области

Наименование предприятия	Ед.изм.	Объем валовых выбросов
ОАО «Кольская ГМК»	Тыс. тонн	148,6
ОАО «Ковдорский ГОК»	Тыс. тонн	8,106
ОАО «Апатит»	Тыс. тонн	12,3

Анализ докладов о состоянии окружающей среды свидетельствуют, что за последние 20 лет снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от предприятий горнопромышленного комплекса Мурманской области составило около 45%. Подобное снижение достигнуто, преимущественно, по наиболее опасным компонентам загрязнения: никелю, меди и другим металлам в ходе реализации проектов реконструкции действующих производств на промышленных предприятиях области: ОАО «Кольская ГМК», ОАО «Апатит», ОАО «Ковдорский ГОК».

В целом, в 2012 г. выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников уменьшились на 10,3 тыс. тонн (4%) по сравнению с 2011 г., выбросы от передвижных источников увеличились на 26% по сравнению с 2011 г. и составили 86,1 тыс. тонн.

Наибольшее количество валовых выбросов от стационарных источников в атмосферный воздух отмечается на территории ОАО «Кольская ГМК» – 148,6 тыс. тонн (43% от суммарных выбросов по Мурманской области).

По площадке «Мончегорск» компания уже восемь лет укладывается в норматив предельно-допустимых выбросов, разработанный и утвержденный согласно действующему законодательству. По площадкам «Заполярный» и «Никель» компания укладывается в норматив временно-согласованных выбросов, которые выдаются предприятиям на время проведения работ по модернизации производства соответствующими надзорными органами.

ОАО «Кольская ГМК»оказывает негативное воздействие на окружающую среду, при этом затрачивая значительные средства на реализацию природоохранных мероприятий. По отчетам компании только за 2010-2012 гг. затраты на охрану окружающей среды составили 4,34 млрд. руб.

Крупнейшее градообразующее предприятие в г. Ковдор Мурманской области – Ковдорский ГОК, занимает II место по объёмам добычи и производству апатитового концентрата в России, единственный в мире производитель бадделеитового концентрата, крупный производитель железорудного концентрата. Наряду с этим компания является крупнейшим производителем минеральных удобрений в России и входит в тройку крупнейших европейских и десятку крупнейших мировых компаний отрасли. В ближайшем будущем компания нацелена войти в пятерку крупнейших мировых производителей по объему производства действующих веществ и величине прибыли.

ОАО «Апатит» – крупнейшее в мире предприятие по производству высокосортного (с содержанием P₂O₅ более 35,7%) фосфатного сырья – апатитового концентрата, единственный в России производитель нефелинового концентрата. На данный момент ОАО «Апатит» разрабатывает 6 месторождений: Кукисвумчоррское, Юкспорское, Апатитовый Цирк, Плато Расвумчорр, Коашвинское и Ньоркпахкское. Руда добывается четырьмя рудниками: Кировским, Расвумчоррским (подземная добыча), Центральным и Восточным (открытая добыча) с совокупными мощностями по добыче около 26 млн. тонн руды в год.

Руда обогащается на 2-х апатит-нефелиновых обогатительных фабриках – АНОФ-II и АНОФ-III. Около 2 млрд. тонн составляют запасы апатит-нефелиновых руд по эксплуатируемым месторождениям ОАО «Апатит». Разведанные и подтвержденные запасы руды на месторождениях, разрабатываемых ОАО «Апатит», позволяют осуществлять производство апатитового концентрата в течение 75 лет (исходя из текущего уровня добычи на 2013 год).

Для проведения анализа на наличие тяжелых металлов в почве и грунтах рассматриваемых объектов отбирались пробы на территории предприятий методом «конверта». Для оценки уровня химического загрязнения использовался суммарный показатель загрязнения (Z_с).

Ю.Н. Водяницкий считает, что принятое выражение «суммарное загрязнение почв» надо воспринимать с оговоркой, так как при этом не учитывают другие виды загрязнения, например, органическими поллютантами или радионуклидами. Но даже с указанной оговоркой, суммарное загрязнение почв тяжелыми метлами и металлоидами, может быть учтено не полностью в силу несовершенства инструментальной техники.

При определении Z_с нами были выявлены существенные разночтения в имеющихся нормативных документах: «Методические указания по оценке городских почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации» [2]; Методические указания МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» [3]; Письмо Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ от 27.12.1993 г. № 04-25/61-5678 [4]. В каждом из них приведена формула определения Z_с.

Z_с1 = К_с – (n – 1) (1)

где:

К_с = C_i / С_фі – коэффициент концентрации i-го химического элемента;

C_i – фактическое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг;

С_фi – фоновое содержание i-го химического элемента в почвах, мг/кг;

n – число учитываемых элементов с К_с > 1.

Z_с2 =Ʃ (К_а+…К_ап) – (n – 1) (2)

где:

К_с = C_i / С_фі – коэффициент концентрации химического вещества;

C_i – фактическое содержание определяемого вещества в почве, мг/кг;

С_фi – региональное фоновое содержание определяемого вещества в почве, мг/кг;

n – число определяемых суммируемых веществ.

Z_с3==C(_{i) факт}/С(_{i) фон} (3)

где:

C(_{i) факт} – фактическое содержание i-го токсиканта в почве;

С(_{i) фон} – значение регионально-фонового содержания в почве i-го токсиканта.

Для обобщения результатов анализа велся рабочий журнал результатов анализов по определению металлов в пробах почв, грунта, донных отложений методом пламенной ААС (более 120 листов). Образец заполнения журнала представлен в таблице 2. Анализ материалов проводился нами в период производственной практики в ФГУ «ЦЛАТИ по Мурманской области».

Таблица 2.

Рабочий журнал регистрации содержания металлов в пробах (выдержки)

Проба	Масса пробы m, г	Объем р-ра	Коэффициент разбавления	Определяемый элемент	Концентрация элемента в р-ре	Сред. концентрации элемента в пробе	Коэфф. коррекции	Суммарная абсолют. погрешность
«КГМК»	0,52	150,8	1	Mn	1,339	388,2	1	116
«Апатит»	0,506	150	1	Cu	0,2907	86,21	1	26
«Ковдор»	0,5	150	1	K	4,273	1269	1	381

В таблице представлены некоторые результаты измерения металлов на территориях анализируемых предприятий за 2013 г. При этом видно, что ОАО «Апатит» вносит максимальный вклад в загрязнение почв металлами, что обусловлено обработкой алюминия (158 000 мг/кг). На втором месте по уровню загрязнения – «КГМК», где суммарное количество металлов 17 567 мг/кг (по Mg, Cu, Ni, Fe). Ковдорский ГОК также вносит существенный вклад в загрязнение окружающей среды, занимая 3 место в ряду анализируемых предприятий (9 857 мг/кг).

По общим данным за последний год тенденция сброса металлов заметно сократилась (по сравнению с предшествующим периодом в размере 6 лет). Наибольший вклад в загрязнение среды металлами вносят промышленные отходы от предприятий, сбрасываемые напрямую в почву.

Список использованной литературы

1. Методические указания по оценке городских почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации [Электронный ресурс] / Под ред. А.А. Курбатова. – М.; изд. 2-ое дополн.; введ. в действ. 01.01.2003. – (Режим доступа): http://sniphelp.ru/constructing/008.001/ Metodicheskie_ukazanija__45871/.

2. Методические указания МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» [Электронный ресурс]; введ. в действ. 05.04.1999. – (Режим доступа): http://docs.cntd.ru/document/1200003852.

3. Письмо Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ «О порядке определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами» [Электронный ресурс] от 27.12.1993 г. № 04-25/61-5678. – (Режим доступа): http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_5189/.

4. Пугин, К.Г. Оценка негативного воздействия на окружающую среду строительных материалов, содержащих отходы черной металлургии [Электронный ресурс] / К.Г. Пугин и др. // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – №2. – (Режим доступа): http://www.science-education.ru/102-5990.

5. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения: ГОСТ 17.4.1.02-83 [Электронный ресурс]; введ. Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 декабря 1983 г. №6107 (дата введения 01.01.85 г.). – (Режим доступа): http://docs.cntd.ru/document/gost-17-4-1-02-83.

Код для цитирования: Скопировать