Description:

"Экологический вестник Северного Кавказа, 2006, Т.2, № 1, с.41-59. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ИСТОЧНИКА РТУТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИАНГАРЬЯ (c) П.В. Коваль, Е.А. Руш, Г.П. Королева, Ю.Н. Удодов, Л.Д. Андрулайтис Институт геохимии СО РАН, г. Иркутск. Рассматривается научно-методологический подход к комплексному геоэкологическому изучению объектов подверженных интенсивному техногенному воздействию. На примере комбината "Усольехимпром" показана необходимость комплексного подхода к изучению геоэкологической обстановки, исследованию форм нахождения тяжелых металлов и их соединений в природно-техногенных системах, особенностей миграции и накопления загрязняющих веществ от источника до депонирующих сред. Развиваемый подход обоснован результатами аналитических и технологических исследований природно-техногенных систем и данными анализа результатов геохимического мониторинга. Определяющее влияние на экологическое состояние объектов Приангарья оказывают отраслевые комплексы, сосредоточенные в наиболее освоенной части бассейна реки Ангары - Ангарской промышленной зоне. Анализ закономерностей распространения и накопления загрязнений, формировавшихся в течение длительного времени в условиях конкретной ландшафтно-геохимической системы, позволил оценить уровень техногенного загрязнения водных объектов бассейна р. Ангары, прежде всего тяжелыми металлами (Хренов и др., 1999; Руш и др., 2000; Руш, 2003; Руш, 2003а; Руш и др., 2004). В экологическом отношении наибольшие опасения вызывает масштабное ртутное загрязнение Приангарья (Коваль, Кузьмин, 2000; Государственный доклад, 2004). В связи с возрастающей техногенной эмиссией ртути, существенно влияющей на ее глобальный баланс в окружающей среде, проблема ртутного загрязнения приобрела мировое значение (Lacedra et al., 1991; Сухенко, 1995; Bayens et al., 1995; Gray et al., 1996). Ртуть стала одним из тех токсичных элементов, в глобальном биосферном цикле которого доля антропогенной эмиссии сопоставима с поступлением ртути из природных источников (Мур, 1987; Янин, 1992; Sukhenko, Vasiliev, 1996; Варшал, 1998). Ведущая роль поступления ртути в атмосферу принадлежит дегазации земной коры, в т.ч. зонам ртутной минерализации и испарению из океанов за счет фотовосстановления Hg(II) в водной толще до Hg(0). Другие возможные источники, например, деятельность вулканов, ветровая эрозия почв или образование летучих соединений (Hg(0) и диметилртуть) в различных компонентах окружающей среды под действием микроорганизмов, представляются в настоящее время менее значимыми. Ртуть относится к химическим элементам 1 класса опасности, а наибольшей токсичностью обладает не она сама, а ее алкилпроизводные, в частности монометилртуть, которая образуется в природе в результате метилирования неорганических форм ртути. Способность монометилртути интенсивно накапливаться в рыбе и рыбопродуктах послужила причиной печально известной "болезни Минамата" (Критерии, 1979; Akagi H., Makalinao et al., 1998). Геоэкологические исследования 1997-1999 гг. (Коваль и др., 1999; Koval et al., 1999; Коваль, Кузьмин, 2000; Коваль и др., 2000; Koval et al., 2000) позволили оценить состояние проблемы ртутного загрязнения Приангарья, на долю которого к концу 90-х годов прошедшего столетия приходилось около 14% поступления ртути в окружающую среду Сибири от антропогенных источников (Bayens et al., 1995). При невысоких фоновых содержаниях ртути в основных компонентах окружающей среды и относительно низкой интенсивности природных аномалий в Приангарье главными источниками ртутного загрязнения являются предприятия химической промышленности, использующие ртуть в технологическом процессе: комбинаты "Усольехимпром" и "Саянскхимпром" (табл. 1). Производство хлора и каустика методом ртутного электролиза, предусматривавшее на стадии проектирования потери до 400 г ртути на тонну готовой продукции, привело за 28 лет к потерям только * Доклад, сделанный авторами на научной конференции НИИ экологии Кубанского госагроуниверситета (Био станция "Криница") 19 июня 2006 г. На комбинате "Усольехимпром" более 1250 т ртути, большая часть которой находится в грунтах под корпусами цеха ртутного электролиза и в шламоотстойнике предприятия, образуя техногенные месторождения. Таблица 1. Оценка поступления ртути (тонны) в окружающую среду от главных источников загрязнения - комбинатов "Усольехимпром" и "Саянскхимпром" на 2000 г. Резервуары и потоки Усолье (28 лет) Саянск (20 лет) Суммарный расход (по отчетности) Механические потери металла Стоки (в р. Ангару и р. Оку) В атмосферу В шламонакопители (сульфид ртути) Подсчитанные запасы в рыхлых отложениях участка цеха ртутного электролиза Подземный сток (в р. Ангару и р. Оку) Суммарное поступление в систему Братского водохранилища Суммарное поступление в окружающую среду 1658 559 25.1 79.2 620 345 (500*) 3.33 ~76 1327 2220 796 2.7 6.2 1305 765 0.007 11.5 2121 Некоторые данные для сравнения: Старательская добыча золота в бассейне р. Амазонки (130-330 т), Поступление в окружающую среду на Павлодарском комбинате за 18 лет (1090 т), Поступление в залив Минамата (200-600 т), Поступление в водную систему при производстве водородных бомб, Оак Ридж, Теннеси, США (~ 100 т). Природно-хозяйственные особенности и экологическая ситуация, связанные с масштабным ртутным загрязнением Братского водохранилища и прилегающих к нему территорий комбинатом "Усольехимпром", определили необходимость разработки научно-методологического подхода к его комплексной геоэкологической оценке. С этих позиций промплощадка комбината "Усольехимпром" и прилегающая к ней территория представляют собой уникальный объект для исследований. Оценка геоэкологического состояния подразумевает реализацию совокупности процедур, позволяющих получить для определенного временного интервала конкретные значения характеристик, признанных существенными или значимыми для функционирования конкретных природно-техногенных систем. В качестве модельного ландшафта рассмотрена водная система Верхнеангарского участка р. Ангары, испытывающая массированную техногенную нагрузку в связи с загрязнением ртутью. Алгоритм разработанной геоэкологической оценки включает: природно-хозяйственную характеристику размещения объекта исследований в конкретном климатическом районе, ландшафтно-геохимическую систему, водный бассейн; анализ результатов экологической изученности района изысканий; определение методики полевых, натурных и аналитических работ; инженерно-экологические изыскания: обзор опубликованных источников и фондовых материалов о состоянии природно-техногенных систем исследуемого объекта; маршрутные обследования территории изучаемого объекта с покомпонентным описанием объектов природной среды и ландшафта в целом; техническое обследование и ревизия внутриплощадочных и внеплощадочных сетей водоснабжения и водоотведения. Оценка воздействия источника ртутного загрязнения на компоненты природной среды Приангарья включает: эко-геохимические работы: геохимический мониторинг водных объектов, снегового покрова, промышленных сточных вод, почв и грунтов, донных отложений; аналитические исследования по оценке состояния природно-техногенных систем для получения конкретной экологической информации о характере и уровне техногенной нагрузки, включая определение форм загрязнителей; математическую обработку данных геохимического мониторинга методами многомерного статистического анализа; подсчет запасов загрязнителей в отдельных компонентах природно-техногенных систем; специализированные биологические, гидробиологические, ихтиологические исследования. В представленных материалах приведены обобщение и анализ результатов исследований авторов, выполненных в Институте геохимии СО РАН, при поддержке специалистов из ГФУГП "Иркутскгеология" и МГУ им. М.В. Ломоносова по тематическому плану научных работ областного экологического фонда Иркутской области №1.2.5.00 "Реализация природоохранных мероприятий по ликвидации ртутного загрязнения на ОАО "Усольехимпром", а также в рамках научной программы "Обоснование возможных технологических решений по локализации аномального загрязнения ртутью и очистке загрязненных территорий Приангарья". Работа была поддержана так же интеграционным проектом РАН 13.20, проектом SEPS РАВ 4 13, РФФИ 02-05-64813 и ROLL-101267. Краткая природно-хозяйственная характеристика предприятия "Усольехимпром" и района его деятельности. Химический комбинат "Усольехимпром" является градообразующим предприятием. Для производственного комплекса "Усольехимпром" характерны непрерывность и жесткая зависимость технологического процесса от каждого из производств. Основной продукцией предприятия являются хлор и каустическая сода. При проведении электролиза раствора поваренной соли ртутным методом в качестве катода использовалась металлическая ртуть. В 1998 году цех ртутного электролиза был закрыт. Процесс вывода цеха из эксплуатации оказался экологически опасным мероприятием, так как остановка и демонтаж ртутных электролизеров сопровождались весьма большими потерями ртути. При остановке 62 аппаратов безвозвратные потери ртути по данным комбината составили 22,3-28,5 т. По данным баланса расхода ртути на предприятии "Усольехимпром" за период 1973-2000 гг." Ключевые слова: концентрация экотоксикант, взвесить, вод, экологический, техногенный источник, почва, шламонакопитель, направление, такая образ, территория, качество, геохимия, источник загрязнение, содержание ртуть, водный, новосибирск, оценка, количество, официальный отчетность, работа, поступление, окружающий, производство, техногенный, кг, расход, течение, гидрометеоиздат, поверхностный, ангарский, масса ртуть, вещество, дренажный канава, андрулайтис, техногенный месторождение, братский, предварительный концентрирование, связанный, анализ, таусон, королев, канава, элемент, грунтовой вод, сточный, коваль, калмычек, отбор, объем водопотребление, часть, электролиз, источник ртутный, среда приангарий, аналитический, образ, расстояние, ртутный, институт геохимия, предприятие, мгкг, концентрация ртуть, иркутск, цех ртутный, ангара, система, промышленный площадка, метод, сброс, река, период, воздействие, вода, осадки, содержание, мониторинговый наблюдение, проведенный, грунт, потеря, состояние, канава гзу, водный среда, василенко, водоём, ломоносов, комбинат усольехимпром, поверхностный сток, проблема, геохимический, хлор, объём, белый, уровень, снеговой покров, результат, выпуск, ртутный электролиз, сток, твердый, взвешенный, накопление, тяжелый металл, концентрация, водный система, металл, объект, промышленный, водохранилище, форма, глазовский, осадок, деятельность, взвешенный вещество, королевы, лапердин, ртуть вода, королева, проведенный мониторинговый, ртуть, горизонт, донный отложение, технологически связанный, компонент, площадь, снеговой вода, время, прилегающий, река ангара, рыхлый отложение, каустический сода, приангарий, сорбент, пдк, цех, братский водохранилище, соединение, холодный пар, распределение, ртутный загрязнение, природный среда, предел мгкг, санкционированный выпуск, объем, зона, природный, изменение, вероятный, распределение ртуть, баланс сбрасываемый, твёрдый, фильтр, сеть, снеговой, аномалия, коваль руш, год, подземный сток, среда, предприятие усольехимпром, охрана, характеристика, промплощадка, значение, химический, процесс, район, атомно-абсорбционный, удод, участок, варшал, масса, фаза, осадка, сточный вода, инфильтрационный утечка, рана, окружающий среда, сооружение, помещать, потеря ртуть, тяжёлый металл, донный, институт, вып, усольехимпром, исследование, фонд, сеть водоотведение, вода водоем, отложение, определение, покров, сточный вод, виноградов, комбинат, загрязнение, источник, водоем, проба, гост, запас, рыба, природа, атмосфера, пампур, разведка, руш, канализация, расход ртуть, кантура, дренажный, сточный воды, состав