Моделирование загрязнения чернозема свинцом с целью установления экологически безопасной концентрации

В г. Тюмени, таким образом, интенсивность свинцового загрязнения почв по сравнению с мировыми показателями в 4—800 раз больше. Она значительно превосходит количество выпадений свинца, характерных для промьшленно развитых регионов вне прямого воздействия техногенных источников — Польши, Германии, многих штатов США (18,2; 10,8 и 28,6—70 мг/м2 соответственно).

Ореолы с высокими уровнями атмоте

хногенного поступления в почвы свинца охватывают все предприятия Затюменского, Центрального, Южного и Юго-Восточного промышленных узлов на правобережье р. Туры и Тарманского и Северного — на левобережье.

Отростки ореолов с аномально высокими концентрациями свинца тремя лопастями вытянуты из общего центра, находящегося в Затюменском промышленном узле в северовосточном, восточном и юго-восточном направлениях (рис. 5.20). По их осям симметрии проходят Транссибирская железная дорога, несколько центральных городских автомагистралей с интенсивным движением автотранспорта (ул. Республики, Щербакова и др.), Велижанский и Тобольский тракты.

Среди педогеохимических аномалий свинца особенно выделяются почвы Затюменского промышленного узла и прилегающих к нему территорий. Здесь, в зоне непосредственного влияния аккумуляторного завода, наблюдается статистически достоверное 3—4- кратное преобладание свинца среди других тяжелых металлов, территориально ассоциированных со свинцом

Кластерный анализ на основе данных наблюдения в 200 равномерно расположенных узлах сеточной области 21 элемента (Mn, Ti, V, Ga, Be, Y, Yb, Ba, Li, Co, Cu, Zn, Ag, Pb, Sn, P, Cr, Mo.Ni, W и Ge) показал, что при доверительной вероятности 95% в выборочном коэффициенте 0,60 свинец с серебром, цинком и медью образует территориально-геохимическую ассоциацию элементов. Это свидетельствует о гетерогенности и полиэлементности педогеохимичееких аномалий свинца. Там, где свинец в городских почвах является ведущим элементом техногенных аномалий, ранжированные ряды накопления тяжелых металлов имеют следующий вид:

Затюменский промузел:

Pbl3,l>Ni3,8> >Zn2,9>W2,9>Cu2,0>Col,6;

Центральный промузел:

Pb5,5>Ni4,5> >Zli2,2>Cu2,I>Co2,0>Mol,8>Wl,8;

За исключением вольфрама и молибдена все вышеназванные элементы в створе техногенного потока в почвах обнаруживаются на расстоянии до 40 км от соответствующих промышленных узлов, далеко за пределами города, образуя вокруг него полиэлементный ореол. В нем свинец является самым значительным по уровню содержания и самым устойчивым по дальности обнаружения в почвах загрязнителем.

Высокий уровень поступления в почвы свинца отражается не только в радиусе его урбоэкологического ореола, но и в особенностях его накопления в почвах различных функциональных зон уже внутри города. Ореолы с высоким и очень высоким уровнями свинца в почвах не замыкаются пределами промышленных узлов. В сферу непосредственного воздействия источников свинцового загрязнения вовлекаются территории более чем половины селитебной зоны, значительная часть городских рекреационных лесов и парков. Подсчет средних концентраций свинца в узлах равномерной сетки в пределах каждой из перечисленных функциональных зон показывает, что под влиянием техногенного пресса ожидаемые (из-за их функциональной принадлежности) различия между ними совершенно стираются (табл. 3).

Таблица 3

Суммарные уровни загрязнения тяжелыми металлами (А) и концентрации свинца (относительно к фону) в почвах (Б) отдельных функциональных зон

Поэтому, как и на территории промышленной зоны, в скудно озелененных микрорайонах города, селитебной зоне со значительной долей частного сектора вероятность поступления свинца в организм человека непосредственно с вдыхаемой пылью или через трофические цепи становится весьма высокой. Запасы свинца в почвах для этого больше чем достаточны, на каждого жителя в настоящее время приходится 8400 г свинца. Заметим при этом, что пределы устойчивости человека к свинцу в почвах находится у 20 мг/кг почвы. Относительно к пищевым продуктам этот предел еще ниже: от 0,05 мг/кг для молочных продуктов до 0,5 мг/кг — для овощей и фруктов.

В этих жестких условиях способность жителей г. Тюмени противостоять свинцовому давлению во многом зависит от устойчивости самих почв к загрязнению свинцом, от их способности к самоочищению, перспективы их оздоровления.

Устойчивость городских почв к загрязнению свинцом, перспективы их оздоровления

Регулирование содержания свинца в почвах может быть осуществлено путем применения радикальных технологии очистки, корректировкой способности почв к самоочищению, использованием методов повышения устойчивости почв к свинцовому загрязнению. Радикальные технологии очистки почвы от свинца основаны на явлениях экстракции и ионообменных реакций, промывки под высоким давлением с последующей экстракцией. Эти технологии уменьшают содержание свинца в почвах в 100—1000 раз. Стоимость обработки 1т загрязненной свинцом почвы эквивалентна 80—200 долларам США. Для очистки от свинца 10-сантиметрового слоя только сильно - и очень сильно загрязненных почв г. Тюмени в случае применения вышеназванных технологий сегодня по курсу 25 рублей за 1 доллар потребуется 11—27 млрд. руб.

Что же касается самоочищения почв, об этом имеет смысл говорить только по отношению к органическим загрязнителям или легколетучим элементам. Самоочищение почв от свинца если и может идти, то только путем растворения его соединений и последующего их удаления из почвенной толщи. Но абсолютное большинство распространенных в почвах соединений свинца труднорастворимо. Поэтому в наиболее благоприятных условиях лишь малая часть (до 1%) от ежегодно поступающего техногенного свинца выносится за пределы почвенного профиля, более чем 99% накапливается почвами. Даже при полном прекращении поступления свинца в почвы самоочищение от уже накопившихся запасов свинца в ландшафтно-климатических условиях г. Тюмени может длиться десятки, сотни тысяч лет. Природные средства удаления свинца в масштабах времени, соизмеримого с жизнью человека, таким образом, неэффективны, и фактически происходит загрязнение почв «на вечные времена». Практически свинцовое загрязнение может изжить и пережить всю земную цивилизацию.

Но при этом не следует забывать, что городские почвы как открытая система, с некоторыми допущениями, постоянно находятся в поле действия принципа Ле Шателье, который гласит: если в химическую систему, находящуюся в равновесии, добавить какое-нибудь вещество, реакция сместится таким образом, чтобы равновесие восстанавливалось в результате поглощения части добавленного вещества. В условиях города Тюмени, где уровень загрязнения достигает десятков фоновых уровней, ответная реакция почв будет иметь направленность, в основном, в сторону уменьшения активности свинца, в сторону его закрепления. В результате почвы приобретают свойство буферности, устойчивости к загрязнению свинцом.

 Скачать реферат