Загрязнение почв предприятиями цветной металлургии

Предприятия цветной металлургии расположены в основном в Восточной Сибири, на Урале и Кольском полуострове. В результате производственной деятельности предприятия отрасли существенно влияют на формирование экологической обстановки в районах своего расположения. Степень воздействия цветной металлургии на состояние природной среды аналогична нагрузке на окружающую среду предприятий черной металлургии.

Ежегодно предприятиями цветной металлургии выбрасывается в атмосферу около 3000 тыс. т вредных веществ. Загрязнения атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуются в основном выбросом диоксида серы.

Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига, индукционные и др.), дробильно-размольное оборудование, конверторы, места погрузки, выгрузки и пересыпки материалов, сушильные агрегаты, открытые склады.

Следует отметить, что при переработке сульфидных руд и концентратов в печах образуется большое количество отходящих серосодержащих газов. Содержание серы в них определяется используемым оборудованием и технологией. Для утилизации этих газов отсутствуют экономически оправданные технологии.

Вследствие этого степень улова диоксида серы SC>2 на предприятиях цветной металлургии остается на низком уровне (22,6 %). Учитывая то, что на долю SO2 приходится 75 % всех выбросов, общая степень улавливания загрязняющих веществ в отрасли снижается.

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывают в атмосферный воздух следующие предприятия: концерн «Норильский Никель» (г. Норильск Красноярского края); АО комбинат «ЮжУрал-Никель» (г. Орск Оренбургской области); комбинат «Печенганикель» (г. Никель Мурманской области); комбинат «Североникель» (г. Мончегорск Мурманской области); АО «Среднеуральский медеплавильный завод» (г. Ревда Свердловской области); АО «Красноярский алюминиевый завод» (Красноярский край); АО «Ачинский глиноземный комбинат» (г. Ачинск Красноярского края). Таким образом, цветная металлургия вносит заметный вклад в загрязнение атмосферного воздуха (18% от всех выбросов в России от промышленных стационарных источников). Особенно существенна доля отрасли в выбросах наиболее опасных веществ — свинца (3/4 объема его промышленных выбросов) и ртути (более 1/3 выбросов ртути всей промышленностью России).

Ежегодно в цветной металлургии потребляется около 1200 млн. м3 свежей воды. Сточные воды предприятий цветной металлургии загрязнены минеральными веществами, флотореагентами (цианиды, ксантогенаны, нефтепродукты и др.), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, никель и т.д.), мышьяком, фтором, ртутью, сурьмой, сульфатами, хлоридами и т.д.

Крупные комбинаты цветной металлургии являются самыми мощными источниками загрязнения почвенных покровов как по интенсивности, так и разнообразию загрязняющих веществ. Это является следствием того, что на горно-добывающих предприятиях отрасли продолжает преобладать открытый способ добычи минерального сырья.

Выделяется несколько десятков городов с металлургическими предприятиями, вблизи которых в почвенном покрове обнаружены количества тяжелых металлов равные или большие ПДК. По суммарному загрязнению почвенного покрова 1-ое место занимает Рудная пристань (Приморский Край), в котором расположен свинцовый завод. В почвах зоны радиусом 5 км вокруг Рудной Пристани наблюдается загрязнение почв свинцом (300 ПДК), марганцем (2ПДК) и другими веществами.

К чрезвычайно опасной категории по загрязнению почв относятся также города Белово Кемеровской Области (содержание свинца до 50 ПДК) и Ревда Свердловской области (свинца до 5 ПДК, ртути до 7 ПДК).

Утилизация и использование отходов производства продолжают оставаться одной из серьезных проблем на предприятиях цветной металлургии. Наибольшее количество промышленных отходов образуется на Норильском горно-металлургическом комбинате. Ежегодно на комбинате образуется около 4,7 млн. т металлургических шлаков. Образующиеся остатки руды от обогащения практически не используются. В хранилище их накоплено около 350 млн. тонн.

Основное негативное воздействие предприятия нефтедобычи оказывают на атмосферный воздух. Ежегодно отраслью выбрасывается в атмосферу вредных выбросов около 1650 тыс. т. Основная доля выбросов (98 %) приходится на жидкие и газообразные вещества.

Отраслью неудовлетворительно используется попутный газ, извлекаемый при добыче нефти. Ежегодно теряется и сжигается в факелах около 7,1 млрд. м3 нефтяного газа (около 20 % извлекаемого). Основная часть этих потерь приходится на долю Западной Сибири.

Дополнительный ущерб окружающей среде наносят аварии на буровых установках и платформах, а также на магистральных газо- и нефтепроводах. Эти аварии являются наиболее типичными причинами загрязнения нефтью поверхностных вод. Основными причинами аварийных ситуаций являются: прорыв трубопроводов из-за коррозии (90,5 %), наезд строительной техники, технологические и строительные дефекты.

С целью снижения аварий осуществляется комплекс мероприятий. Они направлены на создание эффективных методов борьбы с коррозией, средств по локализации и ликвидации нефтяного загрязнения, а также на диагностику и ремонт трубопроводов.

Для уменьшения отрицательного воздействия производственной деятельности на окружающую среду предприятия и объединения отрасли проводят комплекс природоохранных мер, которые наряду с вышесказанным включают:

внедрение систем диагностики трубопроводов и резервуаров;
восстановление герметичности колонн скважин;
утилизацию нефтяных газов.

На долю нефтедобывающей промышленности приходится всего 2 % используемой свежей воды промышленностью РФ и только 0,1 % сброса сточных вод в поверхностные водоемы. По объему сброс загрязненных сточных вод нефтедобывающих предприятий незначителен. Нефтедобывающая промышленность дает 1/12 всех выбросов в России от промышленных стационарных источников.

Если у вас не очень со здоровьем, холтер мониторинг поможет в диагностике и отслеживании сердечной деятельности.

Источник

научная статья по теме ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ВЫБРОСАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ Сельское и лесное хозяйство

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ВЫБРОСАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2011, № 2, с. 240-249

ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ВЫБРОСАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7

2Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, Ленинские горы 3Институт экологии растений и животных УрО РАН, 620144, Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202 4Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7 е-таП: yu.vodyan@mail.ru Поступила в редакцию 26.08.2009 г.

В зоне действия Среднеуральского медеплавильного завода сильнее всего загрязнены верхние горизонты почв. В техногенной пустыне и импактной зоне содержание ряда элементов (Си, /п, Аб, РЬ, Р, Б) многократно превышает кларки и ПДК(ОДК). В этих зонах доля техногенности (7£) данных элементов очень высока. На территории дальней буферной зоны у многих элементов Tg = 0%, но у четырех тяжелых элементов (Си, /п, РЬ, Аб) Tg = 27—42%, а у Р и Б — 81—98%. Буферность гумусового горизонта зависит от положения разреза на пространстве техногеохимической аномалии, а также от элемента-поллютанта. В импактной зоне для свинца и мышьяка она составляет 70—77%, хотя другие техногенные элементы (/п, Сг, Б, Р) слабо закрепляются и активно мигрируют вглубь почвы (буферность 14—25%). Почти все тяжелые металлы поступают в почву в составе сульфидов. Почвы в зоне действия Норильского горно-металлургического комбината подразделяется по загрязнению на две зоны: г. Норильск и его пригород на расстоянии 4—15 км. Почвы города загрязнены максимально: превышение кларка Си для 287, N1 — 78, Сг — 16, Бе — 4.1, Б — 3.5. Основные пол-лютанты поступают в почву из ожелезненных шлаков. В пригороде степень загрязнении почв ниже, сульфиды тяжелых металлов поступают с аэральными выбросами комбината.

Среднеуральский медеплавильный завод (СУМЗ) и Норильский горно-металлургический комбинат (Норникель) относятся к крупнейшим предприятиям цветной металлургии на территории России. Предприятия цветной металлургии загрязняют почвы тяжелыми металлами: /п, Си, N1, РЬ, Сг [12, 13, 19], а также фосфором и серой. Выбросы серы приводят к подкислению почв [19] и тяжелым ожогам растительности. Избыток фосфора ведет к зафосфачиванию почв.

Влияние этих предприятий на окружающую среду изучается давно. Основное внимание уделяется состоянию растительности [2, 3, 9], почвы изучены хуже. Из широкого набора тяжелых металлов в виде подвижных форм в окрестностях СУМЗа изучены Си, /п, РЬ, Сё [3] и в окрестностях г. Норильск в виде валового содержания и подвижных форм — Си, N1, Со, Мп, Бе [13]. Содержание в почвах других тяжелых металлов, а также Б и Р не исследовано.

Определения только подвижных форм металлов (без знания валового содержания) недостаточно. Именно по величине валового содержания определяют степень загрязнения почв [8].

При аэральном загрязнении поллютанты выпадают на поверхностный гумусовый горизонт почвы, после чего значительная их часть задерживается в нем. Буферность гумусового горизонта по отношению к поллютантам варьирует как в зависимости от степени техногенной нагрузки, так и от типа элемента. Степень буферности гумусового горизонта можно определить по данным валового содержания химических элементов в почвенном профиле.

Распространение тяжелых металлов зависит от их минералогического состава и от фаз-носителей. Металлы, относящиеся к сидерофилам или халькофилам, по-разному реагируют на изменение кислотно—основных и редокс условий в загрязненных почвах. Это предопределяет необходимость выявления основных фаз-носителей поллютантов.

Цели работы: 1) изучить влияние аэральных выбросов двух крупнейших заводов цветной металлургии на содержание в почвах тяжелых металлов, фосфора и серы; 2) оценить техноген-ность химических элементов в почве на разном расстоянии от источника загрязнения; 3) оценить степень буферности гумусового горизонта по отношению к тяжелым металлам, фосфору и сере;

4) выявить фазы-носители тяжелых металлов в загрязненных почвах.

Почвы, загрязненные выбросами Средне-Уральского медеплавильного завода. Завод расположен в районе Пер-воуральско-Ревдинского промышленного узла в Свердловской обл.; начал работу в 1940 г. В настоящее время действуют два основных цеха: медеплавильный, дающий основной вклад в загрязнение воздуха (87%), и сернокислотный. Атмосферные выбросы завода содержат двуокись серы, фтористый водород, а аэрозоли включают ряд тяжелых металлов: Си, Zn, Аз, Сё и др. [3]. Территория находится в подзоне южной тайги Среднего Урала, лесистость более 60%. Почвы стационара «Хомутовка», где проводили исследования, серые лесные глинистые и тяжелосуглинистые [12].

Градация территории по реакции на техногенную нагрузку была выполнена по данным экологов, оценивающих состояние растительности. В зоне техногенной пустыни древостой полностью погиб, травяной ярус либо отсутствовал, либо состоял из хвоща и злаков, сильно развит моховой покров. Имеются эродированные участки с почти полностью смытой подстилкой и гумусовым горизонтом почвы. В импактной зоне у деревьев обожжены листья, а вершины засыхают. По состоянию растительности буферная зона разделена на две: ближнюю к заводу и дальнюю. В ближней буферной зоне растительность слабо и средне угнетена, отмечается суховершинность хвойных деревьев. В дальней буферной зоне растительность не повреждена [3].

В согласии с экологической градацией территории нами проанализированы почвы в четырх разрезах. Образцы были отобраны в 2000 г. Разр. 1 вскрыт в техногенной пустыни в 0.5 км к востоку от завода по господствующей розе ветров; разр. 2 — в импактной зоне в 1 км к западу от завода; разр. 3 — в ближней буферной зоне в 7 км к западу от завода; разр. 4 — в дальней буферной зоне в 30 км к западу от завода. В верхнем слое почвы в техногенной пустыне (разр. 1) почва сильно подкислена: рН водной вытяжки 4.6. По мере удаления от завода кислотность почвы уменьшается.

Подчеркнем, что чистых почв на территории Свердловской обл., как и на других заводских областей Урала почти не осталось. Почвы загрязнены повсеместно: зона влияния одного завода часто перекрывает зону влияния другого. Это относится и к Ревдинской техногенной аномалии. В качестве фона использовали литературные данные о содержании тяжелых металлов в гор. А1 почвы на территории заповедника Вишерский на

севере Пермского края на границе со Свердловской обл. [4].

Почвы, загрязненные выбросами Норильского горно-металлургиче -ского комбината. Норильск является центром промышленного района на юге п-ова Таймыр. К городу примыкают три металлургических завода, что определяет высокую техногенную нагрузку и уровень загрязнения почв. Почвы газонов города образованы путем смешенивания металлургических и угольных шлаков с почвой или торфом. Газоны размещаются над проложенными на поверхности земли теплотрассами. За пределами города на почвы влияют газопылевые выбросы комбината.

Почвенные пробы отбирали в июле 2004 г. Исследовали загрязненные почвы г. Норильск и его пригорода, расположенные на разном удалении в северо-восточном направлении от города. Отбирались смешанные пробы поверхностного слоя почв (0—5 см) и образцы из генетических горизонтов по профилю глеевых криоземов, которые образовались на тяжелых и средних морских суглинках. Почвы развиваются в условиях близкого к поверхности залегания многолетней мерзлоты, что ведет к слабому испарению влаги и развитию оглеения. В качестве фона использовали литературные данные, опубликованные в 1970 г. [1], и собственные данные.

Валовой химический состав почв анализировали с помощью энергодисперсионного рентгенфлуоресцентного анализатора Те!а-6111(Ог1ее). В традиционном рентгенфлуорес-центом режиме определяли обычные тяжелые металлы: Мп, N1, Си, Zn, Ga, Аз, РЬ, Rb, 8г, X Zr. В рентгенорадиометрическом режиме с возбуждением образца изотопным источником 241Ат с энергией излучения 59 кэВ и активностью 37 х 109 с-1 определяли сверхтяжелые металлы: Ва, La, Се [18]. Содержание каждого элемента в почвенном профиле оценивали средневзвешенной величиной.

Мы сравнивали валовое содержание элементов с их фоновым значениями, с кларками, а также с ПДК(ОДК) тех элементов, для которых они приняты. При этом в качестве кларков брали значения, предложенные Виноградовым (цит. по [5]), исключая те, для которых более современные кларки сильно отличаются от старых. Кларки N1, РЬ, X La, Се в почвах взяты по Кабата-Пендиас и Пендиас [7], для Аз и Сг — по Боуену [15]. Затем для каждого элемента х подсчитывали коэффициенты концентрации Кк и аккумуляции Ка:

Ка = Сх : ПДК(ОДК)х.

Методика расчета техногенности металлов. Геохимики широко используют коэффициент радиальной дифференциации металла R относительно почвообразующей породы [11]:

где СА и СС содержание металла в гор. А и С. Этот показатель может служить мерой техногенности металла в случае поступления его на поверхность почвы аэральным путем.

Но такой показатель может быть корректным при условии исходно однородного профиля почвы. Это бывает редко. Чаще профиль бывает ли-тологически неоднородным, что находит отражение в варьировании гранулометрического состава и содержания тяжелых металлов, ассоциированных с илистой фракцией. Поэтому для многих почв более надежными является показатель, основанный на учете консервативных минералов или элементов-свидетелей. Роде [11] предложил использовать в качестве нормирующего консервативного элемента такие минералы-свидетели, как кварц, циркон, турмалин, гранат. Можно использовать в качестве нормирующего консервативного элемента А1, Т1, Zr.

На этом основан уточненный коэффициент обогащенности тяжелых металлов (УКО), когда их содержание нормируется на содержание А1 как консервативного элемента, находящегося преимущественно в составе алюмосиликатов [14]:

УКО = (МеА : А1а ) : (МеС : А1с),

где МеА и МеС — валовое содержание данного тяжелого металла (металлоида) в гор. А и гор. С; А1А и А1С — вало

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Пoхожие научные работы по теме «Сельское и лесное хозяйство»

ВОДЯНИЦКИЙ Ю.Н., ЯКОВЛЕВ А.С. — 2011 г.

ВОДЯНИЦКИЙ Ю.Н. — 2013 г.

ВАСИЛЬЕВ А.А., ВОДЯНИЦКИЙ Ю.Н., ЛОБАНОВА Е.С. — 2009 г.

ВАСИЛЬЕВ А.А., ВОДЯНИЦКИЙ Ю.Н., ЛОБАНОВА Е.С., ПРОКОПОВИЧ Е.В., САВИЧЕВ А.Т., ЧАЩИН А.Н. — 2010 г.

Источник