SOIL POLLUTION FROM TOXINS OF THE VOLGA RIVER SHORELAND IN THE AREA OF CHEBOKSARY HYDROPOWER STATION

Full Text

Иванов С. А., Дмитриева О. Ф., Кульмакова Н. И., Димитриев Ю. О. Загрязненность токсичными веществами почвы береговой зоны реки Волги в окрестностях Чебоксарской ГЭС // Экология человека. 2016. № 5. С. 3-8. Ivanov S. A., Dmitrieva O. F., Kulmakova N. I., Dimitriev Yu. O. Soil Pollution from Toxins of the Volga River Shoreland in the Area of Cheboksary Hydropower Station. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2016, 5, pp. 3-8. В современных условиях постоянно возрастает легающих территорий. В почвах абсорбируется шитехногенная нагрузка на почву. Промышленные рокий спектр техногенных загрязнителей. Большая предприятия, автотранспорт являются источниками часть промышленного загрязнения почв приходится загрязнения почвы не только городов, но и при- на органические загрязнители и тяжелые металлы. 3 Окружающая среда Экология человека 2016.05 Пути загрязнения почвы чрезвычайно разнообразны. К ним относятся и промышленные и сточные воды, и выхлопные газы, и неграмотное обращение людей с отслужившими свой срок приборами, содержащими загрязняющие агенты. При определенных условиях почвы могут стать вторичными источниками загрязнения воздуха, растений, природных вод [1, 2, 11, 19, 20]. В этой ситуации большое количество токсичных веществ попадает в организм человека, способствуя развитию различных заболеваний, в том числе онкологических [12]. Высокая токсичность органических загрязнителей, тяжелых металлов, низкая степень их выводимости из организма представляет собой реальную опасность для здоровья и в некоторых случаях для жизни человека [8, 10, 18, 21]. Растворимые токсичные вещества способны переноситься дождевыми стоками в реки. Города, расположенные в прибрежной зоне, становятся мощными загрязнителями речной воды. Мигрируя в пищевых цепях речной экосистемы, токсичные соединения попадают в организм рыб, которые, в свою очередь, активно передвигаются и способствуют их распространению на дальние расстояния [7]. Зараженная рыба становится источником отравлений населения, употребляющего ее в пищу. Особенно сильному загрязнению подвергаются речные экосистемы, расположенные в районе действующих гидроэлектростанций, которые резко замедляют скорость течения реки и способствуют накоплению вредных веществ. Настоящая работа актуальна тем, что позволяет оценить закономерность загрязнения почвы береговой зоны Волга токсичными веществами в окрестностях гидроэлектростанции. Проблема загрязнения окружающей среды требует обоснованного пересмотра экологической политики руководства электростанций, промышленных предприятий и разработки новых подходов к просветительской работе среди населения. Цель исследования - определить и сравнить с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) уровень загрязненности токсичными веществами почвы в береговой зоне реки Волги в городах Чебоксары, Но-вочебоксарск и Мариинский Посад, расположенных в непосредственной близости от Чебоксарской ГЭС. Методы Береговая зона левого берега Волги отличается преобладанием серых лесных почв с небольшими участками дерново-подзолистых и древесно-кустарниковой растительностью, правый берег характеризуется наличием только дерново-подзолистых почв и травянистой растительностью. Чебоксарская ГЭС располагается в непосредственной близости от г. Новочебоксарск. В 12 км от ГЭС выше по течению реки находится г. Чебоксары. Оба населенных пункта расположены на правом берегу и являются источниками загрязнения окружающей среды. В г. Новочебоксарск работает химический завод, в г. Чебоксары - ряд промышленных заводов, ТЭЦ. Для г. Чебоксары характерна высокая плотность автомобильного транспорта. В 14 км от Чебоксарской ГЭС вниз по течению реки расположен г. Мариинский Посад, который характеризуется отсутствием крупных промышленных предприятий и низкой численностью населения. В ходе исследования были взяты пробы почвы в береговой зоне Волги в районе городов Чебоксары, Новочебоксарск и Мариинский посад (рисунок), на правом и левом берегу. Отбор проб почвы производился в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.4.0284 [5]. В районе каждого города было заложено пять пробных площадок на обоих берегах реки. Из почвы каждой пробной площадки формировалась объединенная проба. Объединенная проба формировалась из слоя почвы глубиной 0-25 см. По результатам исследования пяти объединенных проб, взятых в районе каждого города на обоих берегах, вычислялось среднее значение содержания загрязнителя в почве и стандартное отклонение. Всего исследовано 30 проб. Отбор проб почвы производился 10-15 июня 2014 года. Для оценки уровня загрязненности почвы были Места отбора проб почвы для анализа Условные обозначения: • · ф ф · - места закладки пробных площадок, - направление течения реки Волги 4 Экология человека 2016.05 Окружающая среда выбраны наиболее распространенные и токсичные загрязнители, обладающие канцерогенным действием. В почве определялось содержание неорганических токсичных веществ методом атомно-абсорбционного анализа по М-МВИ-80-2008 [14]: свинца, кадмия - с помощью спектрометра с пламенной атомизацией Agilent AA50, ртути - с помощью анализатора ртути СЕТАС QuickTrace M6100. Содержание органических загрязнителей в почве проводилось следующим образом: бензапирена - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием флуориметрического детектора «Флюорат-02» и жидкостного хроматографа Agilent 1200 по МУК 4.1.1274-03 [15]; формальдегида - фотометрическим методом с помощью фотометра КФК-3-01 по ПНД Ф 16.1:2.3:3.45-05 [16]; бензола -газохроматографическим методом с помощью газового хроматографа GC-2014 с пламенно-ионизационным детектором по ПНД Ф 16.1:2:2.2:3.59-09 [17]. Исследования проведены в рамках мониторинга состояния окружающей среды Чувашской Республики на базе филиала «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Чувашской Республике» ФГУ «ЦЛАТИ ПО ПФО». Полученные результаты сравнивались с ПДК химических веществ в почве, установленными Гигиеническими нормативами ГН 2.1.7.2041-06 [3]. Результаты по кадмию сравнивались с ориентировочно допустимой концентрацией (ОДК) кадмия в почве, установленной Гигиеническими нормативами ГН 2.1.7.2042-06 [4]. Результаты Как показывают данные табл. 1, в районе г. Чебоксары на правом берегу Волги содержание свинца, ртути, бензапирена и формальдегида в почве превышало значение ПДК. Наиболее значительное превышение уровня ПДК имел бензапирен, содержание которого в 2,3 раза было больше допустимого уровня. Свинец и формальдегид также значительно превысили допустимую концентрацию. Так, содержание свинца было выше ПДК на 41,1 %, формальдегида - на 30 %. Однако по кадмию и бензолу почва правого берега отвечала требованиям гигиенических нормативов. Содержание в почве данных веществ находилось ниже уровня ПДК. Почва противоположного берега отвечала требованиям гигиенических нормативов. При этом содержание бензапирена достигало уровня ПДК. Исходя из данных табл. 2, мы отмечаем превышение ПДК по содержанию свинца, бензапирена и формальдегида в почве в районе г. Новочебоксарск. Причем в данном случае наблюдалось превышение допустимой концентраций как на правом берегу Волги, где располагается сам город, так и на левом берегу, где располагаются естественные угодья. Уровень ПДК свинца был превышен на 27,1 % на правом берегу и на 3 % на левом, бензапирена - соответственно на 39,4 и 28,6 %, формальдегида - на 12,5 и 5,4 %. Содержание ртути в почве обоих берегов равнялось значению ПДК. Содержание же кадмия и бензола в Таблица 1 Содержание токсичных веществ в почве в районе г. Чебоксары Вещество пдк/одк, мг/кг почвы Содержание токсичных веществ в почве (Μ±σ)*, мг/кг почвы, n=5 Правый берег Волги (расположен город) Левый берег Волги Свинец 32,0 54,3±2,0 26,3±1,6 Ртуть 2,1 2,3±0,2 1,9±0,1 Кадмий 1,0 0,77±0,06 0,42 ±0,10 Бензапирен 0,02 0,045±0,002 0,020±0,002 Формальдегид 7,0 10,0±0,3 6,5±0,2 Бензол 0,30 0,17 ±0,02 0,11 ±0,03 Примечание * M - среднее значение σ - стандартное отклонение. почве правого и левого берега не превышало ПДК. При этом по сравнению с почвой в окрестностях г. Чебоксары в районе г. Новочебоксарск в почве правого берега снижается уровень свинца, ртути, бензапирена и формальдегида, а в почве левого берега содержание данных загрязнителей повышается. Таблица 2 Содержание токсичных веществ в почве в районе г. Новочебоксарск Вещество пдк/одк, мг/кг почвы Содержание токсичных веществ в почве (Μ±σ)*, мг/кг почвы, n=5 Правый берег Волги (расположен город) Левый берег Волги Свинец 32,0 43,9±1,3 33,0±1,7 Ртуть 2,1 2,1 ±0,1 2,1 ±0,1 Кадмий 1,0 0,75±0,08 0,40±0,08 Бензапирен 0,02 0,033±0,003 0,028±0,002 Формальдегид 7,0 8,0±0,3 7,4±0,2 Бензол 0,30 0,16±0,01 0,11 ±0,02 Данные табл. 3 указывают на превышение уровня ПДК в почве свинца, бензапирена и формальдегида в окрестностях г. Мариинский Посад на обоих берегах Волги. В почве правого берега содержание свинца было выше ПДК на 24,7 %, бензапирена Таблица 3 Содержание токсичных веществ в почве в районе г. Мариинский Посад Вещество пдк/одк, мг/кг почвы Содержание токсичных веществ в почве (Μ±σ), мг/кг почвы, n=5 Правый берег Волги (расположен город) Левый берег Волги Свинец 32,0 42,5±1,9 39,0±1,7 Ртуть 2,1 2,0±0,1 2,1 ±0,1 Кадмий 1,0 0,73±0,07 0,53±0,09 Бензапирен 0,02 0,034±0,002 0,034±0,002 Формальдегид 7,0 7,3±0,2 7,2±0,2 Бензол 0,30 0,13±0,02 0,12±0,02 5 Окружающая среда Экология человека 2016.05 - на 41,4 %, формальдегида - на 4,1 %. В почве левого берега данные показатели превышали ПДК соответственно на 8,1, 41,2 и 2,8 %. Содержание ртути в почве правого берега всего на 0,1 мг/кг ниже уровня ПДК, а в почве левого берега численно равно уровню ПДК. Содержание кадмия и бензола в почве обоих берегов находилось ниже допустимых значений. Сравнение результатов анализа проб по направлению течения реки, т. е. от г. Чебоксары к г. Мариинский Посад, выявило, что содержание изучаемых токсичных веществ в почве правого берега постепенно снижалось, а на левом берегу повышалось. При этом содержание данных веществ в почве правого берега было выше или соответствовало значениям, наблюдаемым в почве левого берега на всем протяжении маршрута исследований. Обсуждение результатов Высокая загрязненность почвы в окрестностях г. Чебоксары и г. Новочебоксарск согласуется с данными многих авторов, которые указывают на превышение уровня ПДК токсичными веществами, особенно тяжелыми металлами, в городской почве [6, 13]. Как показано в ряде исследований, воздух крупных городов, в черте которых расположены промышленные предприятия, ТЭЦ и подобные объекты, содержит бензапирен, формальдегид, бензол. При этом их концентрация в воздухе нередко превышает ПДК [8, 9, 18]. Это объясняет, почему почва правого берега Волги в месте расположения г. Чебоксары отличается высокой загрязненностью - в городе действуют машиностроительные заводы, ТЭЦ. Причем показатели загрязненности выше, чем в почве береговой зоны в окрестностях городов Новочебоксарск и Мариинский Посад, что вполне согласуется с тем, что г. Чебоксары по сравнению с этими городами имеет наиболее развитую инфраструктуру, промышленность и высокую численность и плотность населения. Закономерно, что степень загрязненности почвы береговой зоны правой стороны Волги постепенно снижается в направлении от г. Чебоксары к Ново-чебоксарску и Мариинскому Посаду, так как почва в районах расположения этих городов испытывает на себе меньшее техногенное воздействие. Однако повышение уровня токсических веществ в почве левого берега реки в том направлении нами связывается с действием Чебоксарской ГЭС. По нашему мнению, плотина ГЭС, снижая скорость течения реки, способствует застою воды в данной части реки, в результате токсичные вещества, поступающие с правого берега, могут достигать левого берега и накапливаться в почве. После плотины ширина Волги уменьшается и в районе расположения Мариинского Посада становится в 2,3 раза меньше (см. рисунок). Как мы считаем, это может усилить загрязнение почвы левого берега, что подтверждается полученными нами результатами. Таким образом, было выявлено превышение уровня ПДК по содержанию свинца, бензапирена, формальдегида в почве правого берега Волги в районе рас положения городов Чебоксары, Новочебоксарска и Мариинского Посада, содержание ртути было выше ПДК только в районе г. Чебоксары. В почве левого берега содержание свинца, бензапирена, формальдегида превышало значения ПДК в районах городов Новочебоксарск и Мариинский Посад. Как мы предполагаем, Чебоксарская ГЭС усиливает загрязнение почвы береговой зоны г. Чебоксары. Поэтому в районе расположения гидроэлектростанции целесообразно проведение специальных мероприятий для снижения техногенной нагрузки на почву.

About the authors

S A Ivanov

Chuvash State Pedagogical University named after I. Y. Yakovlev

Email: semen_ivanov_1985@list.ru

O F Dmitrieva

Chuvash State Pedagogical University named after I. Y. Yakovlev

N I Kulmakova

Russian State Agrarian University - Timiryazev Moscow Agricultural Academy

Yu O Dimitriev

Chuvash State Pedagogical University named after I. Y. Yakovlev

References

Supplementary files